§9. Химические свойства металлов

Лабораторный опыт №12

Взаимодействие растворов кислот и солей с металлами
Налейте в две пробирки по 2 мл растворов серной и соляной кислот, поместите в каждую по кусочку магния или цинка. Что наблюдаете? Выпишите уравнения реакций в молекулярной и ионной формах. Рассмотрите окислительно восстановительные процессы.
Налейте в две пробирки по 2 мл раствора сульфата меди (II), поместите в одну кусочек железа, в другую гранулу цинка. Что наблодаете? Выпишите уравнения реакций в молекулярной и ионной формах. Рассмотрите окислительно восстановительные процессы.

Ответ:

Взаимодействие растворов кислот и солей с металлами
Налили в две пробирки по 2 мл растворов серной и соляной кислот, поместили в каждую по кусочку цинка.
Наблюдаем выделение пузырьков газа − водорода.
$Zn + 2HCl = ZnCl_{2} + H_{2}↑$
$Zn + 2H^{+} + 2Cl^{-} ⟶ Zn^{2+} + 2Cl^{-} + H_{2}↑$
$Zn + 2H^{+} ⟶ Zn^{2+} + H_{2}↑$
$2H^{+} + 2ē ⟶ H_{2}^{0}$ − окислитель
$Zn^{0} - 2ē ⟶ Zn^{+2}$ − восстановитель
Налили в две пробирки по 2 мл раствора сульфата меди (II), поместили в одну кусочек железа, в другую гранулу цинка.
Наблюдаем покрытие кусочка железа медным налетом.
$Fe + CuSO_{4} = FeSO_{4} + Cu$
$Fe + Cu^{2+} + SO_{4}^{2-} ⟶ Fe^{2+} + SO_{4}^{2-} + Cu$
$Fe + Cu^{2+} ⟶ Fe^{2+} + Cu$
$Cu^{+2} + 2ē ⟶ Cu^{0}$ − окислитель
$Fe^{0} - 2ē ⟶ Fe^{+2}$ − восстановитель

i

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

Ответ:

Электронные адреса, раскрывающие содержание ключевых слов и словосочетаний параграфа для создания классного банка данных:
1) Сайт "Skysmart".
2) Сайт "Solverbook".
3) Сайт "Studarium".

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

Ответ:

Восстановительные свойства металлов
Восстановительные свойства атомов металлов определяются способностью отдавать внешние электроны. Чем дальше от ядра располагается элекрон, тем легче атом его отдает.
Восстановительные свойства металлов – это способность металлов восстанавливаться в свою первоначальную форму после изменения своей структуры. Они являются важным фактором при проектировании и использовании металлических конструкций, так как позволяют предотвратить поломку и повреждение материала.
Одним из примеров восстановительных свойств металлов является способность жаропрочных сталей восстанавливаться после деформации при высоких температурах. Это обеспечивает длительный срок эксплуатации стальных конструкций при высоких температурах.

?

1. Определите число электронов, которое отдают три атома железа молекуле воды в реакции образования железной окалины.

Ответ:

$3Fe + 4H_{2}O = FeO * Fe_{2}O_{3} + 4H_{2}↑$
$Fe^{0} - 2ē ⟶ Fe^{+2}$ − восстановитель
$2Fe^{0} - 6ē ⟶ 2Fe^{+3}$ − восстановитель
$2H^{+} + 2ē ⟶ H_{2}^{0}$ − окислитель
Три атома железа отдают молекуле воды в реакции образования железной окалины 8 электронов.

2. Вычислите объём воздуха (н. у.), который потребуется для сжигания 36 г магния (напоминаем, что объёмная доля кислорода в воздухе равна 0,21.)

Ответ:

Дано:
m (Mg) = 36 г
φ = 0,21
Найти:
V (воздуха) − ?
Решение:
$2Mg + O_{2} = 2MgO$
n (Mg) = $\frac{m}{M}$ = $\frac{36}{24}$ = 1,5 моль
n ($O_{2}$) = $\frac{n (Mg)}{2}$ = $\frac{1,5}{2}$ = 0,75 моль
V ($O_{2}$) = $V_{m}$ * n = 22,4 * 0,75 = 16,8 л
V (воздуха) = $\frac{V (O_{2})}{φ}$ = $\frac{16,8}{0,21}$ = 80 л
Ответ: V (воздуха) = 80 л.

3. Вычислите объём водорода (н. у.), который может быть получен при растворении в воде 120 мг кальция, если выход газа составляет 80% от теоретически возможного.

Ответ:

Дано:
m (Ca) = 120 мг = 0,12 г
η = 80%
Найти:
$V_{практ}$ ($H_{2}$) − ?
Решение:
$Ca + H_{2}O = CaO + H_{2}$
n (Ca) = $\frac{m}{M}$ = $\frac{0,12}{40}$ = 0,003 моль
n ($H_{2}$) = n (Ca) = 0,003 моль
$V_{практ}$ ($H_{2}$) = n ($H_{2}$) * $V_{m}$ = 0,003 моль * 22,4 л/моль = 0,0672 л
Ответ: $V_{практ}$ ($H_{2}$) = 0,0672 л.

4. Почему щелочные и щёлочноземельные металлы хранят под керосином? Почему литий, в отличие от натрия и калия, хранят в вазелине?

Ответ:

Щелочные и щёлочноземельные металлы хранят под керосином, так как это очень активные металлы, которые реагируют с кислородом.
Литий, в отличие от натрия и калия, хранят в вазелине, так как литий имеет очень малую плотность, поэтому в керосине литий всплывает на поверхность.

5. Методом электронного баланса определите коэффициенты в уравнении реакции, схема которого:
$Ca + HNO_{3} ⟶ Ca(NO_{3})_{2} + N_{2}↑ + H_{2}O$.
Какой ион проявляет в этой реакции окислительные свойства?

Ответ:

$5Ca + 12HNO_{3} = 5Ca(NO_{3})_{2} + N_{2}↑ + 6H_{2}O$
$Ca^{0} - 2ē ⟶ Ca^{+2}$ − восстановитель
$2N^{+5} + 10ē ⟶ N_{2}^{0}$ − окислитель
Ион $N^{+5}$ проявляет в этой реакции окислительные свойства.

6. Можно ли получить водород при взаимодействии свинца с раствором серной кислоты?

Ответ:

Получить водород при взаимодействии свинца с раствором серной кислоты нельзя, так как в ряду напряжений Pb стоит правее водорода, поэтому свинец не сможет вытеснить водород из раствора кислоты.

7. Методом электронного баланса определите коэффициенты в уравнении реакции, схема которой:
$Zn + H_{2}SO_{4} (конц.) ⟶ ZnSO_{4} + H_{2}S↑ + H_{2}O$.
Какое вещество проявляет в этой реакции восстановительные свойства?

Ответ:

$4Zn + 5H_{2}SO_{4}(конц.) = 4ZnSO_{4} + H_{2}S↑ + 4H_{2}O$
$Zn^{0} - 2ē ⟶ Zn^{+2}$ − восстановитель
$S^{+6} + 8ē ⟶ S^{-2}$ − окислитель
Цинк проявляет в этой реакции восстановительные свойства.