Как вытеснить водород из кислот?

Химическое поведение простых веществ — тема, в общем-то, не сложная, однако крайне важная для ЕГЭ. Сегодня репетитор по химии на Комендантском проспекте доходчиво расскажет, как решать такие тесты и всегда находить взвешенное решение.

Выпускникам дан список из пяти сложных соединений. Требуется выбрать лишь два, из которых алюминий не в состоянии вытеснить молекулярный водород. В задании может быть написано просто "водород", но следует понимать, что химики имеют в виду именно образование двухатомной молекулы. Если в реакции образуется какое-нибудь иное химическое соединение, содержащее атом водорода, то это не считается.

1. Концентрированная серная кислота.
2. Разбавленная серная кислота.
3. Уксусная кислота.
4. Азотная кислота.
5. Иодоводород.

ДАВАЙТЕ РАЗБИРАТЬСЯ И ВДУМЧИВО РАССУЖДАТЬ

Все пять соединений являются кислотами по Аррениусу. Все они в водном растворе отщепляют протон (катион водорода). Алюминий — весьма активный металл, который способен реагировать с кислотами, но не из всех он "вытесняет" исключительно атом водорода. Нужно обозначить два таких вещества (не забывайте частицу "не" в условии).

Пройдется по вариантам, а начнем с одиозных кислот неорганической химии, варианты (1) и (4). Все ребята со школьных уроков помнят, что эти кислоты химически активны, а окислителями в них выступает не катион водорода, а другие неметаллы в наивысших степенях окисления. Например, в концентрированной серной кислоте окислителем является сера (+6). Она в результате реакции восстанавливается до серы (+4), образуя в меру токсичный газ с резким запахом SO2. Про азотную кислоту вообще не сказано, в какой она пребывает концентрации. Значит, имеется в виду чистое химическое соединение (без значимого присутствия воды). Азотная кислота — агрессивный реагент, который восстанавливается до самых разных азотсодержащих продуктов, но водород точно не выделяет. Последний остается в виде воды как продукта реакции между алюминием и азотной кислотой. В азотной кислоте азот имеет степень окисления (+5), а восстанавливается в зависимости от реагента до (+4), (+2), (+1), (0) и даже (-3). В общем, химия азота весьма богата и грациозна.

Таким образом, тест мы сходу решили. Правильными ответами будут серная и азотная кислоты. Следует отметить, что разбавленная серная кислота (с хорошо гидратированными ионами) не является столь агрессивным реагентом, как вышеназванные соединения. Она реагирует с металлами так же, как и остальные ("обычные") кислоты, т.е. смотрим ряд электрохимической активности.

По традиции комментируем все оставшиеся варианты ответа. Уксусная кислота — одноосновная органическая кислота, довольно слабая. Она образует ацетат алюминия и вытесняет водород в виде двухатомной молекулы. Иодоводород — в своем водном растворе неорганическая кислота, которая отлично диссоциирует на ионы. При взаимодействии с алюминием образует иодид алюминия и водород H2. Насчет разбавленной серной кислоты, комментарий уже был приведен выше. Указанные реакции полезно записать и уравнять, если претендуешь на 90+ баллов на ЕГЭ.

ЗАПИШЕМ ОТВЕТ

Правильными вариантами оказались кандидаты под номерами (1) и (4). Что нужно было знать для правильного решения задания? Следовало помнить о существовании "особых" кислот, которые ведут себя не так, как большинство других. Почему они такие особенные и какие еще есть необычные кислоты, мы уже рассказывали в блоге академии. Также нужно было помнить, что хорошо разбавленная в воде серная кислота теряет агрессивность (иными словами, становится более стабильным соединением) и реагирует "по схеме из учебника", как любят говорить мои коллеги из элитных гимназий.