Реакция алюиминия с концентрированной азотной кислотой при нагревании
Во многих учебниках написано, что железо и алюминий не реагируют с концентрированной азотной кислотой. При контакте этих металлов с крепкой азотной кислотой на их поверхности образуется прочная оксидная пленка, которая предохраняет железо или алюминий от растворения. Но очень часто авторы учебников забывают уточнить, что все сказанное относится к комнатной температуре. А как ведут себя эти металлы по отношению к концентрированной азотной кислоте при нагревании? Проведем эксперимент.
Налейте до легкого кипения 10-15 мл конц. HNO3, и бросьте в кислоту несколько гранул алюминия. Начнется выделение газа - не такое сильное, как в случае железа, пространство над кислотой окрасится в бурый цвет. Если прекратить нагрев, то реакция быстро остановится. После десятиминутного кипячения гранулы алюминия визуально не уменьшились. Алюминий реагирует с горячей конц. HNO3 значительно хуже, чем железо.
Реакция цинка с концентрированной азотной кислотой HNO3
В литровую колбу или банку налейте 10-15мл. конц. HNO3. Опустите туда несколько гранул цинка. Накройте стакан стеклом. Произойдет активное выделение бурого газа NO2, водяных паров и аэрозоля. Цинк будет быстро растворяться с образованием бесцветного раствора нитрата. Реакция протекает значительно более активно, чем в случае с медью.
Zn + 4HNO3 = Zn(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O
Таким способом можно заполнить сосуд диоксидом азота для дальнейших экспериментов (при условии, что допускается наличие паров воды).
Реакцию следует проводить под тягой или на свежем воздухе.
Реакция олова с концентрированной азотной кислотой
В стаканчик налейте 10-15 мл конц. HNO3, добавьте к ней несколько порций порошка олова и слегка перемешайте. Довольно быстро начнется бурная реакция с активным выделением бурых паров NO2. Через несколько минут олово перейдет в белую суспензию оловянной кислоты SnO2*nH2O.
Sn + 4HNO3 + nH2O = SnO2*nH2O + 4NO2 +2H2O
Опустите гранулу цинка в раствор серной или соляной кислоты. На поверхности металла начнется выделение водорода. Теперь прикоснитесь к цинку зачищенной медной проволочкой. Выделение газа на поверхности цинка почти прекратится, зато теперь пузырьки водорода будут образовываться на поверхности медной проволочки.
Цинк и медь образуют между собой гальванический элемент. Цинк будет растворяться, отдавая свои электроны меди. При этом ионы Zn2+ переходят в раствор. На поверхности меди ионы водорода присоединяют электрон и превращаются в атомы, которые объединяются в молекулу H2.
Zn = Zn2+ + 2e
2H+ + 2e = H2
Если нарушить контакт медной проволочки и цинка, то выделение водорода на меди прекратиться. Теперь газ будет снова выделяться на поверхности цинка.
Реакция железа с концентрированной азотной кислотой при нагревании
Во многих учебниках написано, что железо и алюминий не реагируют с концентрированной азотной кислотой. При контакте этих металлов с крепкой азотной кислотой на их поверхности образуется прочная оксидная пленка, которая предохраняет железо или алюминий от растворения. Но очень часто авторы учебников забывают уточнить, что все сказанное относится к комнатной температуре. А как ведут себя эти металлы по отношению к концентрированной азотной кислоте при нагревании? Проведем эксперимент.
Налейте в стаканчик 10-15 мл конц. HNO3, поставьте его на плитку, накройте часовым стеклом или чашкой Петри, и доведите кислоту до легкого кипения. Теперь бросьте в кислоту несколько железных предметов - шурупов, гаек, гвоздиков, скрепок и т.п. Произойдет активное вскипание с выделением бурых паров NO2. Раствор сразу же интенсивно окрасится в бурый цвет нитратом железа (III). Через несколько минут железо полностью растворится. При охлаждении раствор может полностью застыть из-за образования гидрата Fe(NO3)3·9H2O.
Реакция цинка с разбавленной серной кислотой H2SO4
В стаканчик налейте 10-15мл. 10-30% H2SO4 и киньте туда несколько гранул цинка. Металл будет активно растворяться с выделением водорода. Для ускорения реакции в раствор можно добавить несколько кристалликов солей меди.
Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2
Это один из наиболее распространенных способов получения водорода в лаборатрии. Серная кислота нелетуча, но в ходе реакции образуется много мелких брызг, поэтому не стоит наклоняться над стаканом.
Концентрированная кислота. В стаканчик налейте 10 мл конц. HNO3 и бросьте туда кусочек магния размером с горошину. Послышится шипение, произойдет очень активное выделение бурого газа, брызг и паров. Благодаря интенсивному выделению газов магний не опустится на дно, а будет плавать на поверхности. Полное растворение металла произойдет через несколько минут. При этом раствор сильно нагреется.