Концентрированная серная кислота, являясь сильным окислителем, проявляет различные химические свойства в зависимости от природы взаимодействующего вещества. Рассмотрим каждую из предложенных пар:
Алюминий и оксид алюминия (Al и Al₂O₃):
- Алюминий: С концентрированной серной кислотой алюминий образует пассивирующий слой на своей поверхности, который препятствует дальнейшей реакции. Однако в горячей концентрированной серной кислоте алюминий может реагировать с образованием сульфата алюминия, воды и выделением диоксида серы (SO₂).
[
2\text{Al} + 6\text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{Al}_2(\text{SO}_4)_3 + 6\text{H}_2\text{O} + 3\text{SO}_2 \uparrow
]
- Оксид алюминия: Оксид алюминия (Al₂O₃) не реагирует с концентрированной серной кислотой при комнатной температуре, поскольку он является амфотерным оксидом и требует более агрессивных условий или присутствия щелочей для реакции.
Железо и оксид железа три (Fe и Fe₂O₃):
- Железо: При обычных условиях железо пассивируется концентрированной серной кислотой из-за образования оксидной пленки. Однако при повышенной температуре реакция может протекать с образованием сульфата железа (III), воды и диоксида серы.
[
2\text{Fe} + 6\text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{Fe}_2(\text{SO}_4)_3 + 6\text{H}_2\text{O} + 3\text{SO}_2 \uparrow
]
- Оксид железа (III): Fe₂O₃ не реагирует с концентрированной серной кислотой при комнатной температуре, так как для растворения оксида железа требуется либо высокая температура, либо наличие восстановителя.
Цинк и оксид меди два (Zn и CuO):
- Цинк: Цинк активно реагирует с концентрированной серной кислотой, особенно при нагревании, с образованием сульфата цинка, воды и выделением диоксида серы.
[
\text{Zn} + 2\text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{ZnSO}_4 + 2\text{H}_2\text{O} + \text{SO}_2 \uparrow
]
- Оксид меди (II): CuO может реагировать с концентрированной серной кислотой, образуя сульфат меди (II) и воду.
[
\text{CuO} + \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{CuSO}_4 + \text{H}_2\text{O}
]
Углерод и оксид углерода 4 (C и CO₂):
- Углерод: Углерод не реагирует с концентрированной серной кислотой при комнатной температуре. Однако при высоких температурах углерод может действовать как восстановитель и восстанавливать серную кислоту до диоксида серы, образуя углекислый газ и воду.
[
\text{C} + 2\text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{CO}_2 + 2\text{SO}_2 + 2\text{H}_2\text{O}
]
- Оксид углерода (IV): CO₂ не реагирует с серной кислотой, так как это устойчивое соединение, и данная реакция невозможна.
Итак, на вопрос, какие пары реагируют с концентрированной серной кислотой при комнатной температуре, можно ответить, что цинк и оксид меди (II) являются наиболее вероятными кандидатами для реакции.