Условие задачи

С раствором сульфата меди (II) взаимодействует1) Pb 2) Hg 3) Fe 4) Ag

Решение

Нам дана задача по неорганической химии, а именно по теме реакций замещения металлов в растворах. Нужно определить, какие из предложенных металлов (свинец Pb, ртуть Hg, железо Fe, серебро Ag) реагируют с раствором сульфата меди(II), обозначаемого формулой CuSO₄.

Основной принцип, который используется – это правило активности металлов. Если металл находится «выше» меди в ряду активности, то он способен отдать электроны и восстановить ионы Cu²⁺ до металлической меди, а сам окислиться. Ряд активности металлов (от более реакционноспособных к менее реакционноспособным) выглядит примерно так:

Калий > натрий > кальций > магний > алюминий > цинк > железо > свинец > медь > ртуть > серебро > золото

Из этого ряда видно, что металлы, расположенные выше меди, могут вытеснить её из раствора её солей.

Рассмотрим предложенные металлы подробнее:

1) Свинец (Pb)
Свинец находится выше меди, поэтому реакция протекает по схеме:
Pb + CuSO₄ → PbSO₄ + Cu
При этом ионы Cu²⁺ принимают электроны, а сплавившийся медный осадок выделяется.

2) Ртуть (Hg)
Ртуть расположена ниже меди в ряду активности. Значит, она не способна восстановить Cu²⁺ до Cu. Следовательно, реакция между металлической ртутью и раствором CuSO₄ не происходит.

3) Железо (Fe)
Железо находится значительно выше меди (стандартный потенциал для пары Fe²⁺/Fe равен примерно –0,44 В, а для пары Cu²⁺/Cu порядка +0,34 В). Поэтому реакция протекает по схеме:
Fe + CuSO₄ → FeSO₄ + Cu
Металл окисляется, а в осадок выделяется Cu.

4) Серебро (Ag)
Серебро располагается ниже меди (E° для Ag⁺/Ag около +0,80 В). Следовательно, реакция:
Ag + CuSO₄ → ?
не протекает, ведь серебро не может восстанавливать ионы Cu²⁺.

Таким образом, с раствором сульфата меди(II) реагируют: свинец (Pb) и железо (Fe).