Примеры выполнения заданий

Пример 1. Закончите уравнения возможных процессов, назовите продукты реакций:

Fe + S® ? Pt + O₂ ® ? Na + H₂ ® ? Al + Br₂® ? Sr + P® ? K + Ar ® ?

Решение:

Металлы (кроме золота и платины) взаимодействуют с неметаллами (кроме инертных газов) при обычных или повышенных температурах. При этом образуются бинарные соединения, в которых неметаллы проявляют отрицательную степень окисления.

Пример 2. Закончите уравнения возможных реакций металлов со сложными веществами:

Li+H₂O®? Zn+Pb(NO₃)₂®? Sn+HCl®? Ca+CuSO₄®? Ag+H₂O®?

Решение. Активность металла в реакциях с растворами электролитов определяет его положение в электрохимическом ряду напряжений. Так с растворами солей взаимодействуют металлы, начиная с магния, при этом они вытесняют правее стоящие металлы. С водой и растворами кислот-неокислителей взаимодействуют металлы стоящие в ряду напряжений до водорода.

Пример 3. Какие из металлов Na, Al, Au, Cu, будут взаимодействовать с растворами NaOH и HNO_3(разб.)?

Решение.

Из перечисленных металлов с растворами кислот и щелочей не взаимодействует золото. С раствором щелочи будет взаимодействовать только алюминий, т.к. его оксид и гидроксид обладают амфотерным характером. Разбавленная азотная кислота относится к кислотам-окислителям, поэтому она взаимодействует почти со всеми металлами (кроме Au, Pt), при этом степень восстановления азота из ее состава зависит от активности металла.

1) 2Al + 6H₂O +6NaOH = 2Na₃[Al(OH)₆] + 3H₂­

2Al + 6H₂O + 6OH^– = 2[Al(OH)₆]^3– + 3H₂­

Задания для самостоятельной работы

Задание 1. Закончите уравнения возможных процессов, назовите продукты реакций:

Задание 2. Закончите уравнения возможных реакций металлов со сложными веществами

Задание 3. Какие из перечисленных металлов взаимодействуют с указанными растворами? Приведите соответствующие уравнения реакций.

Тестовые задания для самоконтроля

1. Металлическая связь является:

1) направленной, локализованной;

2) ненаправленной, локализованной;

3) ненаправленной, делокализованной.

2. Метод извлечения металлов из руд водными растворами реагентов с последующим выделением металла из раствора называется:

1) гидрометаллургией;

2) алюмотермией;

3) пирометаллургией.

3. Щелочные и щелочноземельные металлы получают путем:

1) восстановления оксидом углерода (II);

2) разложением оксидов при нагревании;

3) электролиза расплавов солей.

4. Металл железо относится к… металлам.

1) активным;

2) средней активности;

3) платиновым.

5. Серную кислоту до H₂S восстанавливает

1) Сa;

2) Co;

3) Cu.

6. Восстановит олово из состава SnCl₂ металл …

1) K;

2) Fe;

3) Ag.

7. Общее число атомов в молекуле продукта реакции: Li + N₂ → …

1) 2,

2) 3,

3) 4.

8. Сумма стехиометрических коэффициентов в уравнении реакции: Al + KOH + H₂O → :

1) 8,

2) 13,

3) 19.

9. Из числа приведенных металлов в щелочной среде будет растворяться …

1) Zn,

2) Mg,

3) Cu.

10. Разбавленную азотную кислоту до NO восстановит…

1) Ca,

2) Pb,

3) K.

Ответы к тестовым заданиям

Лабораторная работа № 10
Химические свойства металлов

Цель работы: изучить некоторые химические свойства металлов: их способность взаимодействовать с водой, растворами кислот, щелочей и солей.

Реактивы: универсальная индикаторная бумага; металлы: Ca, Mg, Fe, Al, Zn (гранулы, порошок), Cu (стружка); NH₄Cl (крист.); раствор фенолфталеина; концентрированные растворы H₂SО₄ и HNO₃; 2 н. растворы НСl, H₂SО₄, HNО₃, NaOH; 0,5 н. растворы Pb(NО₃)₂, CuSO₄.

Оборудование: штатив с пробирками, фильтровальная бумага, пинцет, микрошпатель, газовая горелка, держатель для пробирок.

Ход работы

Техника безопасности. Опыты 1а, 2б, 2г проводятся под тягой в присутствии преподавателя или лаборанта. Запах получающихся газообразных продуктов определяется направлением струи газа рукой к носу.

Опыт 1. Взаимодействие металлов с водой

а) Опыт выполняется под тягой. В пробирку с водой опустите в нее небольшой кусочек кальция. Что наблюдаете? После окончания реакции прилейте к раствору каплю фенолфталеина. На образование каких ионов в растворе указывает появление окраски индикатора? Напишите уравнение реакции взаимодействия кальция с водой.

б) В 2 пробирки налейте по 20 капель дистиллированной воды и опустите по кусочку магния. Идет ли реакция при комнатной температуре?

Добавьте к содержимому одной пробирки один микрошпатель соли NH₄Cl. Объясните, почему в присутствии NH₄Cl возможна реакция. Напишите уравнения происходящих реакций.

Вторую пробирку нагрейте и добавьте 1-2 капли фенолфталеина. О чем свидетельствует появление окраски индикатора?

Опыт 2. Взаимодействие металлов с кислотами

а) В четыре пробирки налейте по 10 капель 2 н раствора серной кислоты и опустите в одну из них кусочек алюминия, в другую – цинка, в третью – железа, а в четвертую – меди. Во всех ли пробирках идет реакция? Как можно объяснить различие во взаимодействии взятых металлов с разбавленной H₂SО₄? Соответствует ли активность взаимодействия металлов с кислотой их положению в ряду напряжений?

б) Опыт выполняется под тягой. В три пробирки налейте по 10 капель концентрированной серной кислоты и опустите в одну из них кусочек алюминия, в другую – цинка, а в третью – меди. Пробирки осторожно нагрейте на слабом пламени горелки. Над отверстием пробирки с алюминием подержите пинцетом фильтровальную бумагу, пропитанную раствором нитрата свинца. Какой продукт взаимодействия серной кислоты с алюминием вызвал образование на бумаге черного пятна сульфида свинца? Пробирку с цинком нагрейте до образования желтого осадка – свободной серы.

Определите по запаху, какой газ выделяется в пробирке с медью. Напишите уравнения происходящих реакций. Почему разбавленная и концентрированная серная кислота по-разному реагирует с предложенным металлами?

в) В три пробирки налейте по 10 капель 2 н раствора азотной кислоты, затем поместите в одну из пробирок кусочек меди, в другую – порошок цинка, в третью – кусочек железа.

В пробирку с цинком добавьте воды и оставьте ее стоять на 10-12 минут. Затем, для доказательства образования соли аммония, прибавьте раствор едкого натра до щелочной реакции (проба индикаторной бумагой) и нагрейте пробирку до кипения. Выделяющийся аммиак может быть обнаружен при помощи влажной индикаторной бумаги, внесенной в пары.

Напишите уравнения соответствующих реакций, считая, что азотная кислота восстанавливается медью и железом до NO.

Почему медь не растворяется в разбавленных серной и соляной кислотах, но растворяется в разбавленной азотной кислоте?

г) Опыт выполняется под тягой. В две пробирки внесите по кусочку меди и железа, добавьте к ним по 10 капель концентрированной азотной кислоты. Пробирку с железом осторожно нагрейте.

Напишите уравнения происходящих реакций, считая, что азотная кислота восстанавливается медью и железом до NO₂. Какова степень окисления железа?

Опыт 3. Взаимодействие металлов со щелочами

В три пробирки налейте по 10 капель 2 н раствора едкого натра, в первую пробирку внесите кусочек железа, во вторую – алюминия, а в третью – цинка. В какой из пробирок идет реакция и почему? Напишите уравнения реакций и укажите окислитель в них.

Опыт 4. Взаимодействие металлов с растворами солей

В две пробирки налейте по 10 капель следующих растворов: в первую – нитрата свинца (II), во вторую – сульфата меди (II) и опустите в них по кусочку цинка. Что образуется на поверхности цинка?