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:

2Na + 2H₂O = 2NaOH + H₂↑

Ca + 2H₂O = Ca(OH)₂ + H₂↑

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:

Mg + 2H₂O = Mg(OH)₂↓ + H₂↑

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:

2Al + 6H₂O = 2Al(OH)₃ + 3H₂↑

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 ^оС). 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:

Zn + H₂O = ZnO + H₂↑

3Fe + 4H₂O = Fe₃O₄ + 4H₂ или

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

ОГЭ. Взаимодействие веществ с водой

Правило 1.1. Взаимодействие простых веществ (металлов и неметаллов) с водой

1) Щелочные (Li-Fr) и щелочноземельные (Ca-Ra) металлы взаимодействуют с водой при комнатной температуре с образованием щелочи (растворимого основания) и выделением водорода. Например:

2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂

Ca + 2H₂O → Ca(OH)₂ + H₂.

 

2) Магний также взаимодействует с водой, но при сильном нагревании и с образованием нерастворимого гидроксида:

Mg + 2H₂O →  Mg(OH)₂ + H₂­.

 

3) Алюминий реагирует с водой, но только если убрать оксидную пленку:

2Al + 6H₂O →  2Al(OH)₃ + 3H₂­.

 

4) Металлы, находящиеся в ряду активности от Zn (включительно) до Pb (включительно), взаимодействуют с парами воды (т.е. при температуре выше 100°С), при этом образуются оксиды соответствующих металлов и водород:

Zn + H₂O →  ZnO + H₂­.

 

5) Металлы, стоящие в ряду активности правее водорода, с водой не взаимодействуют даже при нагревании.

Cu + H₂O →  реакция не идет.

 

6) Из неметаллов с водой реагируют галогены, C и Si при высоких температурах:

С + H₂O →  CO + H₂

Si + 2H₂O →  SiO₂ + 2H₂.

 

Правило 1.2. Взаимодействие оксидов с водой

1) Основные оксиды щелочных и щелочноземельных металлов реагируют с водой при комнатной температуре с образованием соответствующих щелочей:

M₂O + H₂O →  2MOH или MO + H₂O →  M(OH)₂.

Например:

Na₂O + H₂O → 2NaOH или CaO + H₂O → Ca(OH)₂.

 

2) Амфотерные оксиды не реагируют с водой и не растворяются в ней.

Примеры амфотерных оксидов: ZnO, BeO, Al₂O₃, Fe₂O₃, Cr₂O₃.

ZnO + H₂O → реакция не идет.

 

3) Кислотные оксиды взаимодействуют с водой с образованием соответствующих кислот: P₂O₅ + 3H₂O →  2H₃PO₄

Только в случае NO₂ образуются две кислоты:

2NO₂ + H₂O →  HNO₂ + HNO₃  и, как следствие, при взаимодействии с щелочами образуются две соли (нитраты и нитриты соответствующего металла):

2NO₂ + 2NaOH →  NaNO₂ + NaNO₃ + H₂O

 

Исключение: SiO₂ + H₂O →  реакция не идет.

металлы с водой

3)Взаимодействие металлов с H₂O(примеры). 1. щелочные и щелочноземельные металлы легко реагируют с водой при обычной температуре с выделением водорода и образованием гидроксида; 2. менее активные металлы взаимодействуют с водой только в раскаленном виде с выделением водорода и образованием оксида. !!!

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

Реакции взаимодействия металлов с водой в общем виде описываются схемойMe+H₂O→Me(OH)_n+H₂↑ Me-n(e)=Meⁿ⁺ (восстановитель) Е_мет 2H

++2(e)=H₂ (окислитель) Е_2Н/H2=-0,41 В ΔE=-0,41- Е_мет0 ⟹ Е_мет-0,41 В

Реагировать с водой могут те металлы, потенциал которых менее -0,41 B. Практически в воде растворяются щелочные; Mg и щелочноземельные металлы, так как только их оксидные пленки растворимы в воде, а такие металлы, как алюминий, цинк, хром, титан, с водой не реагируют из-за явления пассивации.

Пример: Растворение (коррозия) Ca/CaO+H₂O→ 1. CaO+H₂O=Ca(OH)₂ Ca+2H₂O=Ca(OH)₂+H₂↑ 2. 2Li + 2 H₂O = 2 LiOH + H₂(протекает реакция замещения) 3. Al/Al₂O₃+H₂O→ Al₂O₃+H₂O→Al не растворим в воде

2) Взаимодействие с менее активными металлами, которые расположены в ряду активности от алюминия до водорода.( Mn, Zn, Fe, Co, Ni, Sn, Pb)

            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

Взаимодействие воды с металлами | moiurokihimii.ru

А разве такое возможно — спросите вы? Ведь можно же хранить воду, готовить пищу в металлической посуде, например, алюминиевой. И никаких признаков взаимодействия воды с оцинкованным ведром при мытье пола тоже никто не замечал. 

И все же вода взаимодействует со многими металлами. Но реакции эти идут по-разному. 

Если металл активный — литий, натрий, калий, кальций, барий, то получается так: 

                  2Na   +   2H₂O    →    2NaOH   +   H₂ 

Кусочек натрия, попав в воду, быстро бегает по ее поверхности — его подталкивает выделяющийся водород. А в растворе образуется новое вещество — гидроксид натрия NaOH. Внимание: мы впервые встречаемся с веществом, молекула которого содержит группу атомов ОН. Эта группа ОН называется гидроксилом или  гидроксогруппой. Вещества же, молекулы которых состоят из атомов металла и одной или нескольких гидроксогрупп, называются

основаниями. Таким образом, в реакции натрия с водой  образуются газ водород и основание — гидроксид натрия NaOH. Если перед реакцией в воду добавить индикатор фенолфталеин, то вода от гидроксида натрия станет малинового цвета. 

Запомним: число групп ОН в молекуле основания всегда равно валентности металла в основании: 

                KOH    NaOH    LiOH    Mg(OH)₂    Fe(OH)₂     Fe(OH)₃     Al(OH)₃ 

Литий и  калий взаимодействуют с водой так же, как и натрий, но у лития эта реакция идет чуть медленнее, а у калия быстрее, чем у натрия. Значит, это металлы разной химической активности. 

                      2Li   +   2H₂O    →    2LiOH   +   H₂ 

                      2K   +   2H

2O    →    2KOH   +   H₂ 

 

А вот как взаимодействуют с водой двухвалентные активные металлы кальций и барий:  

                          Ca   +  2H₂O   →   Ca(OH)₂   +   H₂ 

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

Вот так взаимодействует с водой алюминий:

Если металл менее активен, то реакция его с водой идет медленнее, незаметнее, чаще при нагревании, и образуются при этом водород и оксид металла, а не гидроксид: 

                            

Zn  +  H₂O   →    ZnO  +  H₂  

                        3Fe  +  4H₂   →   Fe₃O₄  +  4H₂  

Если же металл находится в ряду активности правее водорода, то он с водой  не реагирует: это медь серебро ртуть, золото, платина. 

Еще на эту тему:

Урок 28. Химические свойства воды – HIMI4KA

В уроке 28 «Химические свойства воды» из курса «Химия для чайников» узнаем о взаимодействии воды с различными веществами.

При обычных условиях вода является достаточно активным веществом по отношению к другим веществам. Это означает, что со многими из них она вступает в химические реакции.

Взаимодействие с оксидами неметаллов

Если струю газообразного оксида углерода(IV) CO₂ (углекислого газа) направить в воду, то часть его растворится в ней (рис. 109).

При этом в растворе протекает химическая реакция соединения, в результате которой образуется новое вещество — угольная кислота H₂CO₃:

На заметку: Собирая углекислый газ над водой, Дж. Пристли обнаружил, что часть газа растворяется в воде и придает ей приятный терпкий вкус. По сути дела, Пристли впервые получил напиток типа газированной, или содовой, воды.

Реакция соединения происходит также, если к воде прибавить твердый оксид фосфора(V) P₂O₅. При этом протекает химическая реакция с образованием фосфорной кислоты H₃PO₄ (рис. 110):

Испытаем растворы, полученные при взаимодействии CO₂ и P₂O₅ с водой, индикатором метиловым оранжевым. Для этого прибавим по 1—2 капли раствора индикатора к полученным растворам. Цвет индикатора изменится с оранжевого на красный, что говорит о присутствии кислот в растворах. Значит, при взаимодействии CO₂ и P₂O₅ с водой действительно образовались кислоты H₂CO₃ и H₃PO₄.

Оксиды, подобные CO₂ и P₂O₅, которые при взаимодействии с водой образуют кислоты, относят к кислотным оксидам.

Кислотные оксиды — это оксиды, которым соответствуют кислоты.

Некоторые из кислотных оксидов и соответствующих им кислот приведены в таблице 11. Обратите внимание, что это оксиды элементов неметаллов. Как правило, оксиды неметаллов являются кислотными оксидами.

Взаимодействие с оксидами металлов

С оксидами металлов вода реагирует иначе, чем с оксидами неметаллов.

Исследуем взаимодействие оксида кальция CaO с водой. Для этого поместим в стакан с водой небольшое количество CaO и тщательно перемешаем. При этом протекает химическая реакция:

в результате которой образуется новое вещество Ca(OH)2, относящееся к классу оснований. Таким же образом реагируют с водой оксиды лития, натрия. При этом также образуются основания, например:

Подробнее с основаниями вы познакомитесь в следующем уроке. Оксиды металлов, которым соответствуют основания, называют основными оксидами.

Основные оксиды — это оксиды, которым соответствуют основания.

В таблице 12 приведены формулы некоторых основных оксидов и соответствующих им оснований. Заметьте, что, в отличие от кислотных оксидов, в состав основных оксидов входят атомы металлов. Большинство оксидов металлов — это основные оксиды.

Несмотря на то что каждому основному оксиду соответствует основание, не все основные оксиды взаимодействуют с водой, подобно CaO, образуя основания.

Взаимодействие с металлами

При обычных условиях активные металлы (K, Na, Ca, Ba и др.) бурно реагируют с водой:

В этих реакциях выделяется водород и образуются растворимые в воде основания.

Как химически активное вещество вода вступает в реакции со многими другими веществами, но об этом вы узнаете при дальнейшем изучении химии.

Краткие выводы урока:

1. Вода — химически активное вещество. Она вступает в реакции с кислотными и основными оксидами, активными металлами.
2. При взаимодействии воды с большинством кислотных оксидов образуются соответствующие кислоты.
3. Некоторые основные оксиды при реакции с водой образуют растворимые основания.
4. При обычных условиях вода реагирует с наиболее активными металлами. При этом образуются растворимые основания и водород.

Надеюсь урок 28 «Химические свойства воды» был понятным и познавательным. Если у вас возникли вопросы, пишите их в комментарии.

Взаимодействие воды с металлами, опыт эксперта

Вода обладает разнообразными свойствами. Она может замерзать. Превращаться в пар. С водой человек дружит с рождения. Помимо всего этого она так же может вступать во взаимодействие с металлом. Как? Читайте нашу статью, и Вы узнаете об этом! Вступая в контакт с жидкостью, металлы способны давать самые удивительные реакции! Например: чтобы насытить воду железом её настаивают несколько часов на железе, после чего употребляют во внутрь, а если бросить в стакан с водой щелочной металл то произойдет взрыв. Существует множество разнообразных металлов и каждый случай взаимодействия уникален! Проводите опыты, делайте собственные открытия, а посвятить Вас в основы взаимодействия воды с металлами поможет наша статья!

Как они взаимодействуют?

Взаимодействие металла с водой может происходить по разному, в зависимости от металла и воды. Каждый металл обладает своими неповторимыми особенностями. Так же, может показаться, что формулы очень сложные, однако со временем Вы легко научитесь их читать. Если алюминий, железо вступает в активные реакции с водой, то это значит что в нем присутствуют образующиеся соли. Он окисляется ионами водорода. Проследить это можно по формуле и записать в виде сокращенной формулировки Me + nH⁺ → Meⁿ⁺ + H₂↑

Вступая в реакцию с водой, в исключительных ситуациях образуются гидроксиды. Очень активно в спокойных условиях вступают в реакцию с влагой щелочные металлы, например Литий (Li), натрий (Na) , Калий (К), Рубидий (Rb) , Цезий (Cs), Франций (FR).

Щелочные металлы вступают в очень бурную реакцию с водой. Отследить процесс взаимодействия металлов с водой можно по формулам:

NaH + H₂O ® NaOH + H₂

NaH + HCl ® NaCl + H₂

Разные активные реакции металлы выдают так же при различных условиях. Например, в состоянии покоя и при комнатной температуре реакция может быть одна, а в других условиях взаимодействие проявляться по разному: Тихо, спокойно, бурно.

Активные металлы способны вступать во взаимодействие с водой при обычных условиях согласно схеме: 2Me + 2nh3O → 2Me(OH)n + nh3 .Итогом окисления как правило становится гидроксид Me(OH)n (где n-степень окисления металла).

Приведем пример: Ca + 2h3O → Ca(OH)2 + h3↑

Металлы же со средней степенью активности вступают во взаимодействие с водой при нагревании по схеме: 2Me + nh3O Me2On + nh3 . Итогом такой реакции становится появление оксида металла. Его формула — Me2On (где n-степень окисления металла) .

Пример взаимодействие активных металлов с водой

Металлы так же используют при изготовлении кухонной утвари. К примеру алюминиевая сковородка, металлический корпус чайника, лопасти блендера. Тут важна стойкость металла. Самой известной реакцией металла на воду является окисление самой обыкновенной стали на воздухе и в воде. Железо в таком случае разрушается, ржавеет. Происходящие при этом процессы являются весьма сложными и удивительным природным процессом. Если же окисление происходит в морской воде, то процесс ускоряется, этому способствует определенная концентрация соли находящаяся в составе воды.

Противостоять образованию ржавчины можно при использовании разнообразных лаков, призванных защитить от коррозии металла и перехитрить химические законы! Так же, вода вступая в реакцию с нагретым металлом способна образовывать накипь.

Это явление можно наблюдать на частях чайника сделанных из алюминия или стали, который давно не чистили. Такой чайник достаточно прокипятить с лимонной кислотой и он снова будет как новый!

Иногда образование накипи не связано с активными металлами, а имеет немного другую природу. В частности, накипь может появляться из-за солей жесткости в воде. В таком случае нужно купить качественный фильтр для жесткой воды.

Facebook

Twitter

Вконтакте

Google+