Концентрированная серная кислота (H₂SO₄) является сильным окислителем и может реагировать с различными металлами, даже без нагревания. Однако характер реакции зависит от природы металла и условий, в которых проходит реакция. Рассмотрим каждый из предложенных металлов:
Натрий (Na): Натрий активно реагирует с концентрированной серной кислотой. Реакция протекает бурно, выделяется водород и образуются сульфаты натрия. Однако из-за высокой реакционной способности натрия такая реакция может быть опасной и сопровождаться взрывом.
Магний (Mg): Магний реагирует с концентрированной серной кислотой, но не так активно, как натрий. В процессе реакции образуется сульфат магния и выделяется сернистый газ (SO₂), так как концентрированная серная кислота выступает в роли окислителя:
[
\text{2Mg + 2H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{2MgSO}_4 + \text{2H}_2\text{O} + \text{SO}_2 \uparrow
]
Алюминий (Al): Алюминий покрыт тонкой оксидной плёнкой, которая обычно защищает его от воздействия кислот. Однако в случае концентрированной серной кислоты эта плёнка может быть разрушена, и реакция начнётся. В результате образуется сульфат алюминия, вода и выделяются газы (возможны SO₂ или H₂ в небольших количествах).
Железо (Fe): Железо также может реагировать с концентрированной серной кислотой. В этой реакции образуется сульфат железа(III), вода и выделяется сернистый газ:
[
\text{2Fe + 6H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{Fe}_2\text{(SO}_4\text{)}_3 + \text{6H}_2\text{O} + \text{3SO}_2 \uparrow
]
Хром (Cr): Хром пассивируется концентрированной серной кислотой при комнатной температуре из-за образования защитного слоя оксида хрома на поверхности металла. Таким образом, реакция с концентрированной серной кислотой практически не происходит без нагревания.
Цинк (Zn): Цинк реагирует с концентрированной серной кислотой, образуя сульфат цинка, воду и выделяя сернистый газ:
[
\text{Zn + 2H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{ZnSO}_4 + \text{2H}_2\text{O} + \text{SO}_2 \uparrow
]
Таким образом, концентрированная серная кислота без нагревания наиболее активно реагирует с натрием, магнием и цинком, в меньшей степени с железом и алюминием, и практически не реагирует с хромом из-за пассивации.