1) Как определяется активность металлов по шкале стандартных электродных потенциалов? 2) В каком случае происходит вытеснение металлом других металлов из растворов их солей? 3) Какие металлы вытесняют водород из воды? из кислоты? 4) В каких кислотах растворяются металлы, имеющие положительно значение стандартного электродного потенциала? Что при этом выделяется?

1. Активность металлов по шкале стандартных электродных потенциалов определяется по значению стандартного электродного потенциала пары:

Чем меньше, то есть чем более отрицателен стандартный электродный потенциал металла, тем металл активнее. Такой металл легче отдаёт электроны, сильнее проявляет восстановительные свойства и легче окисляется.

Например:

Следовательно, калий активнее цинка, а цинк активнее меди.
Металлы с отрицательными значениями потенциала обычно являются более сильными восстановителями, а металлы с положительными значениями — менее активными, более «благородными».

2. Вытеснение металлом других металлов из растворов их солей происходит тогда, когда металл-вытеснитель более активен, чем металл, входящий в состав соли.

Иначе говоря, металл с более отрицательным стандартным электродным потенциалом вытесняет из раствора соли металл с более положительным потенциалом.

Например, цинк вытесняет медь из раствора сульфата меди:

Потому что цинк активнее меди:

А вот медь не вытеснит цинк из раствора соли цинка:

реакция не идёт, потому что медь менее активна, чем цинк.

3. Водород из воды вытесняют самые активные металлы.

С холодной водой активно реагируют щелочные металлы и некоторые щёлочноземельные металлы: литий, натрий, калий, кальций, стронций, барий. При этом образуется щёлочь и выделяется водород.

Например:

Магний с холодной водой реагирует очень медленно, но с горячей водой или водяным паром реагирует заметнее:

Некоторые металлы средней активности, например цинк и железо, водород из жидкой воды обычно не вытесняют, но могут реагировать с водяным паром при нагревании:

Водород из кислот вытесняют металлы, которые стоят в ряду активности до водорода, то есть имеют отрицательное значение стандартного электродного потенциала относительно водородного электрода. Это, например, Mg, Al, Zn, Fe, Ni, Sn, Pb.

Например:

Но это относится главным образом к неокисляющим кислотам, таким как разбавленная соляная кислота и разбавленная серная кислота.

Металлы, стоящие после водорода, например медь, ртуть, серебро, платина, золото, водород из таких кислот не вытесняют.

4. Металлы, имеющие положительное значение стандартного электродного потенциала, то есть малоактивные или благородные металлы, обычно не растворяются в неокисляющих кислотах с выделением водорода.

Например, медь не реагирует с соляной кислотой:

реакция не идёт.

Такие металлы могут растворяться в кислотах-окислителях, потому что в этом случае окислителем выступает не ион водорода $\mathrm{H^+}$, а кислотный остаток или сама кислота.

К кислотам-окислителям относятся:

азотная кислота $\mathrm{HNO_3}$, как разбавленная, так и концентрированная;

концентрированная серная кислота $\mathrm{H_2SO_4}$ при нагревании;

царская водка, смесь концентрированных $\mathrm{HCl}$ и $\mathrm{HNO_3}$, которая растворяет даже золото и платину.

При растворении таких металлов в кислотах-окислителях обычно выделяется не водород, а продукты восстановления кислоты.

Например, медь растворяется в концентрированной азотной кислоте с выделением бурого газа — диоксида азота:

В разбавленной азотной кислоте чаще выделяется оксид азота:

Медь также растворяется в горячей концентрированной серной кислоте с выделением сернистого газа:

Таким образом, металлы с положительным стандартным электродным потенциалом растворяются в кислотах-окислителях, и при этом выделяется не $\mathrm{H_2}$, а, например, $\mathrm{NO_2}$, $$