Оценка восстановительной активности металла и окислительно-восстановительной способности его соединений, Поведение металла в компактном состоянии в различных средах - Металл в различных средах

Никель-химически слабо активный переходный элемент.

По совей активности он уступает металлам стоящим перед ним в электрохимическом ряду напряжений металлов, но он более активен чем металлы стоящие после него: Sn, Pb, Сu, Ag, Hg, Pt, Au

Так как никель стоит в ряду напряжений левее водорода, то он способен вытеснять его из растворов разбавленных кислот, при этом растворяться в них.

Поведение металла в компактном состоянии в различных средах

А)В атмосфере сухого воздуха (О2(г.))

В компактном состоянии никель устойчив к действию воздуха При обычных температурах он покрывается тонкой защитной пленкой никеля оксида.

2Ni+ O2= 2NiO

Электронно-ионный баланс:

Ni0- 2e = Ni+2

O20+ 4e = 2O-2

В природе оксид никеля NiO встречается в виде минерала бунзенита -- октаэдрические кристаллы, цвет от темно-зеленого до буровато-черного в зависимости от примесей.

Чтобы узнать как протекает реакция, найдем в справочнике Энергию Гиббса:

ДGокс ? -211,60 Кдж/моль

Энергия Гиббса оказалась меньше нуля, из этого можно сделать вывод, что реакция протекает только в прямом направлении.

Молярная масса оксида: М(NiO)=59+16=75г/моль

Плотность оксида: (NiO)= 6,83 г/смі

Молярная масса металла: М(Ni)59г/моль

Плотность металла: с(Ni)= 8,902 г/смі

N? число атомов металла в молекуле оксида.

Оценка сплошности меньше чем 1,25 (1,25<<2,5) это значит, что оксидная пленка никеля будет рыхлой, не сплошной и металл не буде предохранять от дальнейшего взаимодействия с окружающей средой(пленку можно не учитывать).

Б) В воде

По отношению к воде никель устойчив. В воде он практически нерастворим. Также никель может взаимодействовать с перегретым водяным паром.

v Без доступа кислорода

Ni+ 2Н2О =Ni(OH)2+ Н2 (газ)

Электронно-ионный баланс:

Ni0 - 2e + 2H2O = Ni+2+2(OH) + 2H+

2H2O + 2e = H2 + 2(OH)-

ЭДС окислительно-восстановительной реакции :

E = цH2/H2O - цNi(OH)2/Ni =-0,413-(-0,25)= ?0,163 В

Среда нейтральная, поэтому рН=7

По уравнению Нернста:

ЦH2/H2O=-0,059*7=-0,413 В

Из справочника:

ЦNi(OH)2/Ni= -0,25 В

    v С доступом кислорода 2Ni + 2H2O + O2 = 2Ni(OH)2

Электронно-ионный баланс:

Ni0 - 4e + 4H2O = Ni(OH)2 + 4H+

O20 + 4e + 2H2O = 4(OH)-

ЭДС окислительно-восстановительной реакции:

E = цO2/H2O - цNi(OH)2/Ni =0,817-(-0,25)= В

По уравнению Нернста:

ЦO2/H2O=1,23-0,059*70,817 В

Из справочника:

ЦNi(OH)2/Ni= -0,25 В

Так как Е>0 ,то реакция протекает самопроизвольно в прямом направлении, вплоть до образования защитной гидроксидной пленки.

В) Взаимодействие с неокислительными кислотами

Неокислительные взаимодействуют с металлами, стоящими в ряду напряжений металлов до Н2, при этом выделяется Н2 и образуется соль металла с минимальной степенью окисления металла.

В разбавленных кислотах, серной и хлористо-водородной, никель растворяется очень медленно.

Соляная кислота HCl

Ni + 2HCl = NiCl2 + H2(газ)

Электронно-ионный баланс:

    2H+ + 2e? = H20 2Ni0? 2e? = Ni2+

Ni0+2H++2Cl-=Ni+2+2Cl-+H2

Ni0+2H+=Ni+2+H20

ЭДС окислительно-восстановительной реакции:

E = цH+/H2 - цNi2+/Ni =-0,118-(-0,25)= 0,132 В

Среда кислая, поэтому возьмем рН<7,например рН=2

По уравнению Нернста:

ЦH+/H2=-0,059*2=?0,118 В

Из справочника:

ЦNi2+/Ni=-0,25 В

Так как Е>0 ,то реакция протекает самопроизвольно в прямом направлении, вплоть до образования защитной пленки, состоящей из соли NiCl2. никель электрохимический металл окислительный

Серная кислота H2SO4

Ni + H2SO4= NiSO4 + H2(газ)

Электронно-ионный баланс:

    2H+ + 2e? = H20 2Ni0? 2e? = Ni2+

Ni0+2H++SO4-2=Ni+2+SO4-2+H2

Ni0+2H+=Ni+2+H20

ЭДС окислительно-восстановительной реакции:

E = цH+/H2 - цNi2+/Ni =-0,236-(-0,25)= 0,014 В

Среда кислая, поэтому возьмем рН<7,например рН=4

По уравнению Нернста:

ЦH+/H2=-0,059*4=?0,236 В

Из справочника:

ЦNi2+/Ni=-0,25 В

Так как Е>0 ,то реакция протекает самопроизвольно в прямом направлении, вплоть до образования защитной пленки, состоящей из соли NiSO4 .

Г) Взаимодействие с окислительными кислотами и способность к самопассивации в них.

Азотная кислота HNO3

Концентрированная азотная кислота пассивирует никель.

v 'На холоду'

Ni + 2HNO3= 2NO2 + NiO + H2O

Электронно-ионный баланс:

(NO3)- + 1e + 2H+ = NO2 + H2O

Ni0 - 2e + H2O = NiO + 2H+

ЭДС окислительно-восстановительной реакции:

E = цO2/Н2О - цNi+2/Ni=0,817-(-0,25)= 1,067 В

Среда нейтральная, поэтому рН=7

По уравнению Нернста:

ЦO2/Н2О=1,23-0,059*7=0,817 В

Из справочника:

ЦNi+2/Ni=-0,25 В

Так как Е>0 ,то реакция протекает самопроизвольно в прямом направлении, вплоть до образования защитной пленки, состоящей из оксида NO2.

    v При нагревании 3Ni + 8HNO3(конц) =2NO + 3Ni(NO3)2 + 4H2O

Электронно-ионный баланс:

(NO3)- + 1e + 2H+ = NO + H2O

Ni0 - 2e + 4(NO3)- = Ni+2+3(NO3)2

ЭДС окислительно-восстановительной реакции:

E = цO2/Н2О - цNi+2/Ni=0,817-(-0,25)= 1,067 В

Среда нейтральная, поэтому рН=7

По уравнению Нернста:

ЦO2/Н2О=1,23-0,059*7=0,817 В

Из справочника:

ЦNi+2/Ni=-0,25 В

Так как Е>0 ,то реакция протекает самопроизвольно в прямом направлении, вплоть до образования защитной пленки, состоящей из соли Ni(NO3)2.

Серная кислота H2SO4

v При нагревании

Ni + 2H2SO4 (конц.)= NiSO4 + SO2+ 2H2O

Электронно-ионный баланс:

(SO4)2- + 1e + 2H+ = SO2+ H2O

Ni0 - 2e + 2SO42-= Ni+2+ 2(SO4)2-

ЭДС окислительно-восстановительной реакции:

E = цO2/Н2О - цNi+2/Ni=0,817-(-0,25)= 1,067 В

Среда нейтральная, поэтому рН=7

По уравнению Нернста:

ЦO2/Н2О=1,23-0,059*7=0,817 В

Из справочника:

ЦNi+2/Ni=-0,25 В

Так как Е>0 ,то реакция протекает самопроизвольно в прямом направлении, вплоть до образования защитной пленки, состоящей из соли NiSO4.

Похожие статьи




Оценка восстановительной активности металла и окислительно-восстановительной способности его соединений, Поведение металла в компактном состоянии в различных средах - Металл в различных средах

Предыдущая | Следующая