Схема процесса взаимодействия металла с водой:
Ме0 + H2O → Me(OH)x + H2
Схема процесса взаимодействия металла с кислотой-неокислителем (HCl, H2SO4разб.):
Ме0 + HxAn → MexAny + H2
Окислительное действие воды и кислот-неокислителей осуществляется за счет ионов водорода, стандартный окислительно-восстановительный потенциал которого принят равным 0 (Е0н/н=0В). Отсюда следует, что ЭДС окислительно-восстановительного процесса взаимодействия металла с водой и кислотой-неокислителем – положительно в тех случаях, когда стандартный окислительно-восстановительный потенциал металла (Е0Ме/Ме) больше нуля.
Практическое осуществление подобных реакций возможно, если при взаимодействии металла, стоящего в ряду напряжения до водорода, с водой или кислотой-неокислителем образуются соответственно растворимый гидроксид или растворимая соль.
ПРИМЕР 5: Оцените термодинамическую возможность взаимодействия в системе ЦИНК И ВОДА. Проанализируйте практическую возможность взаимодействия в стандартных условиях, учитывая растворимость продукта реакции. Если реакция практически возможна, составьте уравнение реакции.
Решение. Окислительное действие воды осуществляется за счет ионов водорода, стандартный окислительно-восстановительный потенциал которого принят равным 0. Стандартный окислительно-восстановительный потенциал восстановителя Е0(Zn2+/Zn) = -0,76В.
ЭДС = Еокисл. – Евосст. = Е0(Н+/Н) - Е0(Zn2+/Zn) = 0 – (-0,76) = +0,76В.
ЭДС больше нуля значит с термодинамической точки зрения реакция взаимодействия цинка с водой при обычных условиях осуществима.
Однако, реальная возможность любого процесса определяется не только термодинамическим факторам, но и образованием растворимых или нерастворимых продуктов взаимодействия. При действии воды на металл в качестве такого продукта образуются гидроксиды металлов. Гидроксид цинка Zn(OH)2 малорастворим и при образовании пленки этого продукта на поверхности цинка реакция практически прекращается. При обычных условиях цинк в воде не растворим.
ПРИМЕР 6: Оцените термодинамическую возможность взаимодействия в системе ЦИНК И СОЛЯНАЯ КИСЛОТА. Проанализируйте практическую возможность взаимодействия в стандартных условиях, учитывая растворимость продукта реакции. Если реакция практически возможна, составьте уравнение реакции.
Решение. Окислительное действие соляной кислоты (кислота-неокислитель) осуществляется за счет ионов водорода, стандартный окислительно-восстановительный потенциал которого принят равным 0. Стандартный окислительно-восстановительный потенциал восстановителя Е0(Zn2+/Zn) = -0,76В.
ЭДС = Еокисл. – Евосст. = Е0(Н+/Н) - Е0(Zn2+/Zn) = 0 – (-0,76) = +0,76В.
ЭДС больше нуля, значит с термодинамической точки зрения реакция взаимодействия цинка с соляной кислотой при обычных условиях осуществима.
Однако, реальная возможность любого процесса определяется не только термодинамическим факторам, но и образованием растворимых или нерастворимых продуктов взаимодействия. При действии кислоты-неокислителя на металл в качестве такого продукта образуются соли. Хлорид цинка ZnCl2 растворим и при обычных условиях цинк взаимодействует с соляной кислотой.
Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2
восстановитель 1| Zn – 2e = Zn2+; процесс окисления
окислитель 1| 2H+ + 2e = H2; процесс восстановления
