Написать (последовательно) химические процессы, происходящие при контакте меди с раствором нитрата железа (III). Обосновать возможность их протекания. (Решение → 29356)

заказ №38755

Написать (последовательно) химические процессы, происходящие при контакте меди с раствором нитрата железа (III). Обосновать возможность их протекания.

Решение:

Информация о металле Cu: - неактивный металл; - так как медь находится правее водорода в ряду активностей металлов (и правее железа в этом ряду), то оксидной пленки не образуется и медь не может вытеснять более активный металл (железо) из раствора соли – нитрата железа (III). Поэтому сначала протекает гидролиз этой соли с образованием азотной кислоты, которая уже далее взаимодействует с медью. Информация о соли Fe(NO3)3: Данная соль, образована слабым основанием (Fe(OH)3) и сильной кислотой (HNO3). А такие соли в воде подвергаются гидролизу (3 стадии): I процесс: Fe(NO3)3 + H2О ↔ Fe(NO3)2OH + HNO3 – 1 стадия Fe(NO3)2OH + H2О ↔ Fe(NO3) (OH)2 + HNO3 – 2 стадия Fe(NO3) (OH)2 + H2О ↔ Fe(OH)3 + HNO3 – 3 стадия Для дальнейших процессов будем считать, что гидролиз идёт только по 1-ой стадии. Запись реакции в ионном виде (ионной форме) запишется так: Fe3++ 3NO3 - + H2O Fe(NO3)2OH + H+ + NO3 - , рН < 7 в сокращенном ионном виде: Fe3++ 2NO3 - + H2O ↔ Fe(NO3)2OH + H+ Медь может реагировать с разбавленной азотной кислотой HNO3: II процесс: 3Сu +8HNO3 (разб) = 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O Далее необходимо доказать, что в условиях кислой среды, такая окислительно-восстановительная реакция действительно будет происходить. Для этого запишем для этой реакции процессы окисления и восстановления: Cu – 2ē = Cu+2 , процесс окисления; NО3 - + 4H+ + 3ē =NO + 2H2O, процесс восстановления. Затем, возьмем численные данные по стандартным окислительновосстановительным потенциалам (Е0 или φ0 ), характеризующие указанные процессы. Для меди это потенциал Ео равен Еº(Cu/Cu+2) = +0.34 B, для азота в кислой среде потенциал Ео равен +0.96 (В). Так как HNO3 – сильная кислота, то значение рН будет меньше 7, поскольку в результате гидролиза Fe(NO3)3 среда будет сильнокислой, рН = 1  4. Возьмем величину рН=1, подставив ее в уравнение lg[ ] 0.96 0,020 1 0.94( ) 3 0 0,059 E  E  H     B  Реакция способная протекать самопроизвольно, если разность потенциалов ΔЕ, характеризующих процесс восстановления и окисления (ЭДС реакции), будет больше нуля. В нашем случае: Е = 0.94 – 0.34 = 0.60 (В) Вывод: медь в кислой среде способна вытеснять азот из кислоты в виде оксида азота (II). Итак, запишем процессы, протекающие при контакте меди с раствором нитрата железа (III).