Ответы к §32. Реакции замещения

Лабораторный опыт №16

Замещение меди в растворе сульфата меди (II) железом.
Налейте в две пробирки по 2 мл раствора сульфата меди (II). Опишите цвет раствора. Осторожно погрузите в одну из пробирок железный гвоздь (скрепку), привязанный на нитке. Опишите условие проведения реакции. Через 5 мин извлеките гвоздь из раствора и опишите произошедшие с ним изменения. Образованием какого вещества они вызваны? Опишите цвет образовавшегося раствора и сравните его с цветом исходного раствора. На пишите уравнение реакции сульфата меди (II) с железом, учитывая, что в продукте реакции степень окисления железа равна +2.

Ответ:

Раствор сульфата меди (II) имеет голубой цвет. После погружения железного гвоздя в раствор сульфата меди (II) начинает протекать реакция замещения меди из её соли железом, т. к. железо более активный металл, чем медь.
Та часть гвоздя, которая находится в растворе, покрылась красным налётом выделившейся меди.
После протекания реакции цвет раствора изменится на светло−зеленый.
$Fe + CuSO_{4} ⟶ FeSO_{4} + Cu$↓

i. Работа в информационной среде

1. Найдите в Интернете электронные адреса, раскрывающие содержание ключевых слов и словосочетаний параграфа для создания классного банка данных.

Ответ:

1. https://ru.wikipedia.org/wiki/Электрохимическийрядактивностиметаллов
2. https://www.yaklass.ru/p/himija/89−klass/klassifikatciia−khimicheskikh−reaktcii−i−zakonomernosti−ikh−protekaniia−212242/klassifikatciia−khimicheskikh−reaktcii−po−chislu−i−sostavu−vstupivshikh−−212243/re−c8ce7f2c−24cd−4728−a9d0−c4f2cc943787
3. http://ru.solverbook.com/spravochnik/ximiya/11−klass/klassifikaciya−ximicheskix−reakcij/

2. Используя ресурсы Интернета, подготовьте информационный продукт (по выбору): презентацию по теме урока или сообщение по одному из ключевых слов (словосочетаний) параграфа.

Ответ:

                         Ряд активности металлов
Во многих химических реакциях принимают участие простые вещества, в частности металлы. Металлы могут взаимодействовать почти со всеми классами неорганических соединений.
Однако разные металлы проявляют разную активность в химических взаимодействиях, и от этого зависит, произойдет реакция или нет.
Чем больше активность металла, тем энергичнее он взаимодействует с другими веществами. По активности все металлы можно расположить в ряд, который называется рядом активности металлов. Этот ряд впервые составил и изучил выдающийся украинский ученый Η. Н. Бекетов, поэтому у данного ряда есть еще одно название — ряд Бекетова.
Li > K > Ca > Na > Mg > Al > Zn > Fe > Ni > Sn > Pb > $H_{2}$ > Cu > Ag > Hg > Au
В этом ряду металлы расположены по уменьшению их химической активности в водных растворах. Таким образом, среди приведенных металлов наиболее активным является калий, а наименее активным — золото. С помощью этого ряда легко выяснить, какой металл активнее другого. Также в этом ряду находится водород. Конечно, водород не является металлом, но в данном ряду его активность принята за точку отсчета (своего рода ноль)

?. Вопросы и задания

1. Какие реакции называют реакциями замещения? Сравните их с реакциями соединения и разложения.

Ответ:

Реакциями замещения называются реакции, в результате которых атомы простого вещества замещают атомы одного из химических элементов в сложном веществе.
В реакциях замещения, в отличие от реакций соединения и разложения, число веществ, вступающих в реакцию, равно числу образовавшихся веществ.
В случае реакций разложения из одного сложного вещества образуется два и более простых и/или сложных веществ.
При протекании реакций соединения из двух или более простых и/или сложных веществ образуется одно сложное.

2. Запишите уравнения следующих реакций замещения:
а) оксид железа (III) + алюминий $ \overset{t}{→} $
б) оксид железа (III) + водород $ \overset{t}{→} $
в) хлорид меди (II) (р−р) + алюминий ⟶
г) оксид свинца (IV) + углерод $\overset{t}{→} $
д) бромид железа (III) (р−р) + хлор ⟶

Ответ:

а) $Fe_{2}O_{3} + Al \overset{t}{→} Al_{2}O_{3} + Fe$;
$Fe_{2}O_{3} + Al \overset{t}{=} 2Al_{2}O_{3} + 2Fe$.

б) $Fe_{2}O_{3} + H_{2} \overset{t}{→} Fe + H_{2}O$;
$Fe_{2}O_{3} + 3H_{2} \overset{t}{=} 2Fe + 3H_{2}O$.

в) $CuCl_{2} + Al → AlCl_{3} + Cu$;
$3CuCl_{2} + 2Al = 2AlCl_{3} + 3Cu$.

г) $PbO_{2} + C \overset{t}{→} CO_{2} + Pb$;
$PbO_{2} + C \overset{t}{=} CO_{2} + Pb$.

д) $FeBr_{3} + Cl_{2} → FeCl_{3} + Br_{2}$;
$2FeBr_{3} + 3Cl_{2} = 2FeCl_{3} + 3Br_{2}$.

3. Рассчитайте объём водорода (н. у.), который образуется при взаимодействии 1,5 моль алюминия с соляной кислотой. Какое количество вещества хлороводорода потребуется для этой реакции?

Ответ:

Дано:
n (Al) = 1,5 моль;
_____________
V ($H_{2}$) − ?;
n (HCl) − ?
Решение:
$2Al + 6HCl = AlCl_{3} + 3H_{2}$↑;
Запишем уравнение реакции и составим пропорции:
$\underset{2 моль}{\overset{1,5 моль}{2Al}} + \underset{6 моль}{\overset{x моль}{6HCl }} = AlCl_{3} + \underset{3 моль}{\overset{y}{3H_{2}}}$;
$x = n (HCl) = \frac{1,5 * 6}{2} = 4,5 $ моль;
$y = n (H_{2}) = \frac{1,5 * 3}{2} = 2,25 $ моль;
$V = V_{m} * n$;
$V_{m}$= 22,4 л/моль;
$V (H_{2}) = V_{m} * n (H_{2})$ = 22,4 * 2,24 = 50,4 л.
Ответ. 4,5 моль; 50,4 л;

4. Определите объём водорода (н. у.), который потребуется для замещения всей меди из 640 мг образца оксида меди (II), содержащего 25% примесей.

Ответ:

Дано:
m (смеси) = 640 мг;
ω (примеси) = 25%;
_____________
$V (H_{2})$ −?
Решение:
$CuO+H_{2} = Cu + H_{2}O$;
$ω_{чист} (СuO) = 100 - 25 = 75$ % или 0,75;
m (смеси) = 640 мг * 0,001 = 0,64 г;
$m_{чист} (СuO) = m (смеси) *ω _{чист} (СuO) = 0,64 * 0,75 = 0,48$ г;
$n = \frac{m}{M}$;
M (СuO) = 1 * Ar (Cu) + 1 * Ar (O) = 1 * 64 + 1 * 16 = 80 г/моль;
$n (СuO) = \frac{m_{чист} (СuO) }{M (СuO)} = \frac{0,48}{80} = 0,006$ моль;
Запишем уравнение реакции и составим пропорции:
$\underset{1 моль}{\overset{0,006 моль}{CuO}} + \underset{1 моль}{\overset{х}{H_{2}}} = Cu + H_{2}O$;
$x = n (H_{2}) = \frac{0,006 * 1}{1} = 0,006$ моль;
$V = V_{m} * n$;
$V_{m}$= 22,4 л/моль;
$V (H_{2}) = V_{m} * n (H_{2}) = 22,4 * 0,006 = 0,13$ л.
Ответ. 0,13 л.

5. Найдите количество вещества серебра, которое выделится на медной пластинке, помещённой в 169 г 2,5%−го раствора нитрата серебра, если исходить из предположения, что вся соль вступит в реакцию.

Ответ:

Дано:
m (р−ра) = 169 г;
ω ($AgNO_{3}$) = 2,5%;
_____________
n (Ag) − ?
Решение:
$2AgNO_{3}+Cu = Cu(NO_{3})_{2} + 2Ag$;
$ω (AgNO_{3}) = \frac{2,5}{100} = 0,025$;
m (вещ−во) = m (р−ра) * ω;
$m (AgNO_{3}) = 169 * 0,025 = 4,225$ г.
$n = \frac{m}{M}$;
M ($AgNO_{3}$) = 1 * Ar (Ag) + 1 * Ar (N) + 3 * Ar (O) = 1 * 108 + 1 * 14 + 3 * 16 = 170 г/моль;
$n (AgNO_{3}) = \frac{m (AgNO_{3})}{M (AgNO_{3})} = \frac{4,225}{170} = 0,025$ моль;
Запишем уравнение реакции и составим пропорции:
$\underset{2 моль}{\overset{0,025 моль}{2AgNO_{3}}} +Cu = Cu(NO_{3})_{2} + \underset{2 моль}{\overset{х}{2Ag}}$;
$x = n (Ag) = \frac{0,025 * 2}{2} = 0,025$ моль.
Ответ. 0,025 моль.