Металлы реагирующие с водой при высокой температуре

Какие металлы реагируют с водой при высокой температуре

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВОДЫ

Щелочные металлы – это I группа, А – главная подгруппа – Li, Na, K, Rb, Cs, Fr

Щелочно-земельные металлы – это II группа, А – главная подгруппа (Be, Mg не относятся) – Ca, Sr, Ba, Ra

Основания – это сложные вещества с общей формулой Ме(ОН)n

ОН – гидроксильная группа, с валентностью (I)

Щёлочи – это растворимые в воде основания (см. ТАБЛИЦУ РАСТВОРИМОСТИ)

Кислоты – это сложные вещества с общей формулой Нn (КО)

(КО) – кислотный остаток

Кислотный оксид – неМех Оу и Мех Оу

Основные оксиды – Мех Оу

I. Взаимодействие воды с металлами.

В зависимости от активности металла, реакция протекает при различных условиях и образуются разные продукты.

1). Взаимодействие с самыми активными металлами, стоящими в периодической системе в I А и I I А группах (щелочные и щелочно-земельные металлы) и алюминий. В ряду активности эти металлы расположены до алюминия (включительно)

Реакция протекает при обычных условиях, при этом образуется щелочь и водород.

2Li + 2 H2O = 2 Li OH + H2 (протекает реакция замещения)

Ba + 2 H2O = Ba (OH)2 + H2

2 Al + 6 H2O = 2 Al (OH)3 + 3 H2

ОН – гидроксогруппа, она всегда одновалентна

ВЫВОД – активные металлы – Li, Na, K, Rb, Cs, Fr, Ca, Sr, Ba, Ra + Al – реагируют так

Me + H2O = Me(OH)n + H2 (р. замещения)

2) Взаимодействие с менее активными металлами, которые расположены в ряду активности от алюминия до водорода.

Реакция протекает только с парообразной водой, т.е. при нагревании.

При этом образуются: оксид этого металла и водород.

Fe + H2O = FeO + H2 (протекает реакция замещения)

Ni + H2O = NiO + H2

(Валентность металла можно легко определить по ряду активности металлов, над их символом стоит значение, например +2, это означает, что валентность этого металла равна 2).

ВЫВОД – металлы средней активности, стоящие в ряду активности до (Н2) – Be, Mg, Fe, Pb, Cr, Ni, Mn, Zn – реагируют так

Me + Н2О = Мех Оу + Н2 (р. замещения)

3) Металлы, стоящие в ряду активности после водорода, не реагируют с водой.

Cu + H2O = нет реакции

I I. Взаимодействие с оксидами (основными и кислотными)

С водой взаимодействуют только такие оксиды, которые при взаимодействии с водой дают растворимый в воде продукт (кислоту или щелочь).

1). Взаимодействие с основными оксидами.

С водой взаимодействуют только основные оксиды активных металлов, которые расположены в в I А и I I А группах, кроме Ве и Mg (оксид алюминия не реагирует, т.к. он амфотерный). Реакция протекает при обычных условиях, при этом образуется только щелочь.

Na2O + H2O = 2 NaOH BaO + H2O = Ba (OH)2 (протекает реакция соединения)

H2O + ОСНОВНЫЙ ОКСИД = Ме(ОН)m (р. соединения)

Al2O3 + H2O = нет реакции

BeO + H2O = нет реакции

MgO + H2O = нет реакции

2) Взаимодействие кислотных оксидов с водой.

Кислотные оксиды реагируют с водой все. Исключение составляет только SiO2.

При этом образуются кислоты. Во всех кислотах на первом месте расположен водород, поэтому уравнение реакции записывают так:

SO3 + H2O = H2SO4 P2O5 + H2O = 2 HPO3

P2O5 + 3 H2O = 2 H3 PO4

Обратите внимание, что в зависимости от температуры воды при взаимодействии с Р2 О5 образуются разные продукты.

H2O + КИСЛОТНЫЙ ОКСИД = Hn A (р. соединения)

Внимание! SiO2 + H2O = нет реакции

IV Взаимодействие воды c неметаллами

Примеры: Cl2 + H2O = HCl + HClO

уголь угарный газ

Si + 2H2O = SiO2 + 2H2 .

Вообще-то многие металлы реагируют с водой..

Разница только в интенсивности..

Наиболее интенсивно, с выделением большого количества тепла реагируют с водой все щёлочные металлы:натрий, калий, литий,рубидий,цезий; щёлочноземельные: кальций, стронций, барий…

Реагирует с водой железо с водой – ржавление ( но здесь надо заметить, что чистое железо не ржавеет – ржавление происходит только в присутствии примесей)..

автор вопроса выбрал этот ответ лучшим

в избранное ссылка отблагодарить

Вода является весьма слабы электролитом, однако она способна диссоциировать с образованием водород-ионов:

Образующиеся в результате диссоциации ионы водорода в свою очередь способны

окислять металлы, которые в электрохимическом ряду активности металлов расположены левее водорода.

Ионы водорода при этом восстанавливаются до молекулярного водорода, а продукт окисления самого металла во многом зависит от его активности.

Активные металлы переходит в гидроксид, а металлы средней активности – в оксиды.

в избранное ссылка отблагодарить

Русла­н Кипер [25.5K]

более года назад

С водой реагируют многие металлы, но при разных условиях.

При комнатной температуре и ниже с водой реагируют щелочные и активные щелочноземельные металлы – литий, натрий, калий, рубидий, цезий, кальций, стронций, барий. С водой легко реагируют редкоземельные металлы, скандий.

Медленно реагируют с водой плутоний, уран.

Магний реагирует с водой при нагревании. Железо и цинк реагируют при красном калении, либо при длительном воздействии.

Алюминий реагирует с водой в присутствии солей ртути.

в избранное ссылка отблагодарить

Среди металлов традиционно выделяют несколько групп. Входящие в их состав представители характеризуются отличной от других металлов химической активностью. Такими группами являются:

• благородные металлы (серебро, золото, платина);
• щелочные металлы (металлы, образованные элементами (I)А группы периодической системы);
• щелочноземельные металлы (кальций, стронций, барий, радий).

Простые вещества, обладающие металлическими свойствами, в химических реакциях всегда являются восстановителями. Положение металла в ряду активности характеризует то, насколько активно данный металл способен вступать в химические реакции (т. е. то, насколько сильно у него проявляются свойства восстановителя).

Ряд активности металлов

1. В ряду активности восстановительные свойства металлов снижаются. Самые сильные воостановительные свойства у первых металлов ряда.

2. Более активный металл может вытеснить из растворов солей металлы, расположенные в ряду активности после него.

3. Металлы, расположенные в ряду активности до водорода, вытесняют его из растворов кислот.

4. Щелочные и щелочноземельные металлы в водных растворах сначала вступают в реакцию с водой.

Общие химические свойства металлов

Взаимодействие с простыми веществами-неметаллами

1. Металлы взаимодействуют с кислородом, образуя оксиды.

Металл + кислород → оксид.

Например, при взаимодействии магния с кислородом образуется оксид магния:

2 Mg 0 + O 0 2 → 2 Mg + 2 O − 2 .

Серебро, золото и платина с кислородом не реагируют.

2. Металлы взаимодействуют с галогенами (фтором, хлором, бромом и иодом), образуя галогениды.

Металл + галоген → галогенид металла.

Например, при взаимодействии натрия с хлором образуется хлорид натрия:

2 Na 0 + Cl 0 2 → 2 Na + 1 Cl − 1 .

3. Металлы взаимодействуют с серой, образуя сульфиды.

Металл + сера → сульфид металла.

Например, при взаимодействии цинка с серой образуется сульфид цинка:

Zn 0 + S 0 → Zn + 2 S − 2 .

Взаимодействие цинка с серой

4. Активные металлы при нагревании реагируют с азотом, фосфором и некоторыми другими неметаллами.

Например, при взаимодействии лития с азотом образуется нитрид лития:

6 Li 0 + N 0 2 → 2 Li + 1 3 N − 3 .

При взаимодействии кальция с фосфором образуется фосфид кальция:

3 Ca 0 + 2 P 0 → Ca + 2 3 P − 3 2 .

Взаимодействие со сложными веществами

1. Щелочные и щелочноземельные металлы взаимодействуют с водой при обычных условиях, образуя растворимое в воде основание (щёлочь) и водород.

Активный металл + вода → щёлочь + водород.

Например, при взаимодействии натрия с водой образуются гидроксид натрия и водород:

2 Na 0 + 2 H + 1 2 O − 2 → 2 Na + 1 O − 2 H + 1 + H 0 2 .

Взаимодействие натрия с водой

Некоторые металлы средней активности реагируют с водой при повышенной температуре, образуя оксид металла и водород.

Например, раскалённое железо реагирует с водяным паром, образуя смешанный оксид – железную окалину Fe_3O_4 и водород:

3 Fe 0 + 4 H + 1 2 O − 2 → Fe + 2 O − 2 ⋅ Fe + 3 2 O − 2 3 + 4 H 0 2 .

2. Mеталлы, стоящие в ряду активности металлов левее водорода, взаимодействуют с растворами кислот, образуя соль и водород.

Металл + кислота → соль + водород.

Например, при взаимодействии алюминия с серной кислотой образуются сульфат алюминия и водород:

2 Al 0 + 3 H + 1 2 S + 6 O − 2 4 → Al + 3 2 ( S + 6 O − 2 4 ) 3 + 3 H 0 2 .

Реакция алюминия с серной кислотой

3. Металлы реагируют с солями менее активных металлов в растворе, образуя соль более активного металла и менее активный металл в свободном виде.

Более активный металл + соль → соль более активного металла + менее активный металл.

Например, при взаимодействии железа с сульфатом меди((II)) образуются сульфат железа((II)) и медь:

Fe 0 + Cu + 2 S + 6 O − 2 4 → Fe + 2 S + 6 O − 2 4 + Cu 0 .

Взаимодействие железа с сульфатом меди

С водой реагируют металлы, стоящие до водорода в электрохимическом ряду напряжений

Щелочные и щелочноземельные металлы реагируют с водой без нагревания , образуя растворимые гидроксиды( щелочи ) и водород.

2Na + 2HOH = 2NaOH + H2↑

Сa + 2HOH = Ca(OH)2 + H2↑

Алюминий (после разрушения оксидной пленки – амальгирование), магний при нагревании, образуются нерастворимые основания и водород.

2Аl + 6Н2O = 2Аl(ОН)3 + ЗН2↑

Остальные металлы реагируют с водой только в раскаленном состоянии , образуя оксиды (железо – железную окалину)

Zn + H2O = ZnO + H2↑

3Fe + 4HOH = Fe3O4 + 4 H2↑

2Cr + 3H₂O = Cr₂O₃ + 3H₂↑

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МЕТАЛЛОВ С КИСЛОРОДОМ И ВОДОЙ

На воздухе железо и хром легко окисляется в присутствии влаги (ржавление):

4Fe + 3O2 + 6 H₂O = 4Fe(OH)3

4Cr + 3 O2 + 6 H₂O = 4Cr(OH)3

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МЕТАЛЛОВ С ОКСИДАМИ

Металлы взаимодействуют с оксидами неметаллов и менее активных металлов.

Металлы (Al, Mg,Са ), восстанавливают при высокой температуре неметаллы или менее активные металлы из их оксидов → неметалл или малоактивный металл и оксид (кальцийтермия, магнийтермия, алюминотермия)

2Al + Cr₂O₃ = 2Cr + Al2O3

ЗСа + Cr₂O₃ = ЗСаО + 2Cr (800 °C)

8Al+3Fe3O4 = 4Al2O3+9Fe (термит)

2Mg + CО2 = 2MgO + С

Mg + N2O = MgO + N2↑

Но реакции могут идти и по другому механизму:

Zn + CО2 = ZnO+ CO

3Zn + SО2 = ZnS + 2ZnO

Металлы железо и хром реагируют со оксидами, уменьшая степень окисления

Cr + Cr2⁺³O3 = 3Cr⁺²O

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МЕТАЛЛОВ С ПЕРОКСИДАМИ

Щелочные металлы при взаимодействии с пероксидами и надпероксидами переводят их в оксиды

2Na + Na2O2 = 2Na2O

6. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С КИСЛОТАМИ (исключение HNO3 и H2SO4 (конц)

Металлы, стоящие в электрохимическом ряду напряжений металлов левее водорода, вытесняют его из разбавленных кислот → соль и водород.

Мg + 2НС1 = МgСl2 + Н2↑

Al + 2НС1 = Al⁺³Сl₃ + Н2↑

Хром и железо проявляют степень +2

С концентрированной серной и азотной любой концентрации реакции идет по другому механизму:

*Пассивация – металлы не реагируют с концентрированной кислотой без нагревания из-за наличия плотной оксидной плёнки (Al,Cr,Fe).

Золото и платина растворяются только в царской водке (один объем концентрированной (63%-ной) азотной кислоты и три объема концентрированной соляной кислоты), с образованием комплексных соединений золота и платины:

Аu + HNО3 + 4НСl = Н[АuСl4] + NO + 2Н2О

(Тетрахлороаурат(III) водорода (золотохлористоводородная кислота))

ЗРt + 4HNО3 + 18НС1 = ЗН2[РtС16] + 4NО + 8Н2О

(Тетрахлорплатинат(III) водорода (платинохлористоводородная кислота)

РЕАКЦИИ С СОЛЯМИ

Активные металлы вытесняют из солей менее активные.

Восстановление из растворов солей:

CuSO4 + Zn = ZnSO4+ Cu

FeSO4 + Cu = реакция не протекает

Mg + CuCl2(pp) = MgCl2 + Сu

Восстановление металлов из расплавов их солей

3Na+ AlCl₃ = 3NaCl + Al

TiCl2 + 2Mg = MgCl2 +Ti

Металлы групп В реагируют с солями, понижая степень окисления.

2Fe⁺³Cl3 + Fe = 3Fe⁺²Cl2

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МЕТАЛЛОВ СО ЩЕЛОЧАМИ

Со щелочами взаимодействуют только те металлы, оксиды и гидроксиды которых обладают амфотерными свойствами ((Zn, Al, Cr(III), Fe(III) и др.

В расплаве образуется соль металла + водород.

2NaOH + Zn → Na2ZnO2 + H2↑ (цинкат натрия)

2Al + 2(NaOH · H2O) = 2NaAlO2 + 3H2

В растворе – комплексная соль металла + водород.

2NaOH + Zn + 2H2O = Na2 [Zn(OH)4] + H2↑ (тетрагидроксоцинкат натрия)

2Al+2NaOH + 6H2O = 2Na[Al(OH)4]+ 3H2↑

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ВОДОРОДА С ОКСИДАМИ

Восстанавливает оксиды металлов (неактивных) до простых веществ (водородотермия):

2. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МЕТАЛЛОВ С ОКСИДАМИ (оксидами неметаллов и менее активных металлов)

Металлы (Al, Mg,Са ), восстанавливают при высокой температуре неметаллы или менее активные металлы из их оксидов → неметалл или малоактивный металл и оксид (кальцийтермия, магнийтермия, алюминотермия)

2Al + Cr2O3 = 2Cr + Al2O3

ЗСа + Cr₂O₃ = ЗСаО + 2Cr (800 °C)

8Al+3Fe3O4 = 4 Al2O3+9Fe (термит)

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ УГЛЕРОДА С ОКСИДАМИ

Углерод восстанавливает при нагревании металлы из их оксидов (карботермия):

Источник

Какие металлы реагируют с водой?

Прежде всего следует запомнить, что металлы делят в целом на три группы:

1) Активные металлы: к таким металлам относятся все щелочные металлы, щелочноземельные металлы, а также магний и алюминий.

2) Металлы средней активности: к таковым относят металлы, расположенные между алюминием и водородом в ряду активности.

3) Малоактивные металлы: металлы, расположенные в ряду активности правее водорода.

В первую очередь нужно запомнить, что малоактивные металлы (т.е. те, что расположены после водорода) с водой не реагируют ни при каких условиях.

Щелочные и щелочноземельные металлы реагируют с водой при любых условиях (даже при обычной температуре и на холоде), при этом реакция сопровождается выделением водорода и образованием гидроксида металла. Например:

Магний из-за того, что покрыт защитной оксидной пленкой, реагирует с водой только при кипячении. При нагревании в воде оксидная пленка, состоящая из MgO, разрушается и находящийся под ней магний начинает реагировать с водой. При этом реакция также сопровождается выделением водорода и образованием гидроксида металла, который, однако, в случае магния нерастворим:

Алюминий так же, как и магний, покрыт защитной оксидной пленкой, однако в этом случае кипячением ее разрушить нельзя. Для ее снятия требуются либо механическая чистка (каким-либо абразивом), либо ее химическое разрушение щелочью, растворами солей ртути или солей аммония:

Металлы средней активности реагируют с водой лишь тогда, когда она находится в состоянии перегретого водяного пара. Сам металл при этом должен быть нагрет до температуры красного каления (около 600-800 о С). В отличие от активных металлов, металлы средней активности при реакции с водой вместо гидроксидов образуют оксиды металлов. Продуктом восстановления и в этом случае является водород:

Fe + H₂O = FeO + H₂ (в зависимости от степени нагрева)

Источник

(Li, K, Ba, Ca, Na, )	(Mg, Al, Mn, Zn, Cr, Fe, Ni, Sn, Pb)	H 2	(Cu, Hg, Ag, Pt, Au)