Страница - 7

§12. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МЕТАЛЛОВ С КИСЛОТАМИ. РЯД АКТИВНОСТИ МЕТАЛЛОВ

Что такое кислоты? Какие кислые вещества вы встречали в природе?

В соответствии с определением кислоты должны вступать в реакции с металлами. Все ли металлы взаимодействуют с кислотами? Это можно проверить на опыте.

В четыре пронумерованные пробирки нальем одинаковое количество раствора соляной кислоты и добавим: в первую пробирку — Мg; во вторую — Zn; в третью - Sn; в четвертую - Сu.

Как видим, не все металлы могут взаимодействовать с кислотами и скорости их взаимодействия различны (рис. 18).

На основании интенсивности взаимодействия металлов с кислотами русским ученым Н. Н. Бекетовым был составлен ряд активности металлов:

Li K CA Na Mg Al Zn Fe Ni Sn Pb (H₂) Cu Hg Ag Au

При использовании ряда химической активности нужно помнить следующие правила:

1. металлы, стоящие в начале этого ряда, химически активны, они могут вытеснить водород из воды.
2. активность металлов в этом ряду снижается слева направо (→).
3. только металлы, стоящие в ряду активности до водорода, вытесняют водород из растворов кислот (НС1, Н₂ SO_{4 разб.}) (рис. 18):

Протекает реакция замещения.

Металлы, стоящие в ряду активности после водорода, не реагируют с разбавленными растворами кислот (табл. 6).

Таблица 6. Сравнительная активность взаимодействия некоторых металлов с кислотами

№ пробирки	Металл	Кис­лота	Условия протекания	Признак реакции	Уравнение реакции
1	Mg	HCl	Реакция начинается сразу	Выделяется газ	Mg + 2HCl = = MgCl2 + H2↑
2	Zn	HCl	Реакция идет с умеренной скоростью	Выделяется газ	Zn + 2HCl = = ZnCl2 + H2↑
3	Sn	HCl	Реакция начинается после нагревания	Выделяется газ	Sn + 2HCl = = SnCl2 + H2↑
4	Cu	HCl	Реакция не протекает даже при нагревании		Cu + HCl ≠

Лабораторный опыт №3

Взаимодействие металлов с растворами кислот

Цель: исследовать реакции различных металлов с растворами кислот и сделать вывод о существовании химически инертных металлов.

Налейте в четыре пробирки раствор соляной кислоты. В одну из про­бирок насыпьте порошка магния, в другую — поместите гранулы цинка, в третью — опилки железа, в четвертую — стружки меди.

Вопросы и задания

Что вы наблюдаете? Обратите внимание на интенсивность протекания реакций. Напишите уравнения реакций. Сделайте соответствующие вы­воды.

Знаешь ли ты?

Может ли железо не подвергаться коррозии? Да, если оно очень чистое. Например, в Дели (Индия) находится Кутубская колонна высотой 7 м, массой 6,5 т. Она установлена в IX в. до н. э., в ее составе 99,72% Fe. До сих пор эта колонна не подверглась коррозии.

Ряд активности металлов.

А

1. Как металлы реагируют с кислотами?
2. Определите элементы, для которых приведены схемы электронного строе­ния атомов:

3. Какой из элементов, приведенных в 1-м вопросе, склонен отдавать, а какой - принимать электроны? Почему?
4. Для элементов, определенных в 1-м вопросе, укажите, как образуются ионы и составьте формулу вещества, образуемого этими ионами по методу «нуле­вой суммы».

В

1. Рассчитайте массовые доли элементов в соединении, для которого состави­ли формулу в пункте А 4.
2. К какому типу реакции относится взаимодействие металлов с кислотами?

С

1. Используя ряд химической активности металлов, определите, какие из представленных реакций идут:

Cu + Н₂SO₄(разб.) → ? + ?

Mg + HCl (разб.) → ? + ?

Al + HCl (разб.) → ? + ?

1. Дополните уравнение реакции и рассчитайте массовые отношения исходных веществ:

Fe + ? → FeCl₂ + ?

Al + ? → Al₂(SO₄)₃ + ?

§13 ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МЕТАЛЛОВ С РАСТВОРАМИ СОЛЕЙ

Какие соли вы встречали в повседневной жизни?

Химически активные металлы вытесняют менее активные металлы из растворов солей, при этом протекает реакция замещения. Например, из рас­твора сульфата меди (II) железо вытесняет медь (рис. 19):

Выделение красного налета меди является признаком реакции. Обратная реакция не протекает (FеSО₄ + Си ≠ ), потому что медь в ряду активности металлов находится после железа, поэтому не вытесняет его.

Схема реакций замещения выглядит следующим образом:

соль + активный металл = новая соль + новый металл (менее активный)

Реакции такого типа протекают при следующих условиях:

1. взаимодействующие соли должны быть растворимыми в воде;
2. более активный металл вытесняет из соли менее активный металл.

Рассмотрите рисунки. Сделайте выводы и напишите уравнение реакции.

Демонстрация №3

Вытеснение металлов из растворов солей

Цель: понимать, что более активный металл вытесняет менее активный металл из растворов его солей.

В пробирку поместите гранулы цинка и налейте раствор сульфата меди. В другую пробирку поместите небольшие кусочки железа и налейте раствор сульфата меди. Что наблюдаете? Напишите уравнение реакции. Сделайте вывод.

Практическая работа №1

Сравнение активности металлов

Цель: Разработать ряд активности металлов. Обобщить результаты и сде­лать выводы.

Ход работы

В пять пробирок налейте растворы солей по 5 мл, опустите в каждую пробирку стружки меди. Затем такие опыты повторите с другими металла­ми. Наблюдайте за интенсивностью хода реакций. Заполните таблицу: где идет реакция следует поставить знак “+”, если не идет реакция - знак “-”. По сравнительной интенсивности, т. е. по числу протекающих реакций, со­ставьте ряд активности металлов.

Растворы солей	Металлы
	Сu	Fе	Zn	Sn	Рb
СuSO4
FеС13
ZnSО4
SnС12
Pb(NO3)2
Количество протекающих реакций

Вопросы и задания

1. По проведенным опытам определите самый активный и самый инерт­ный металлы.
2. По результатам опытов составьте свой ряд активности металлов.
3. Сопоставьте ваш ряд активности с табличными данными.
4. Сделайте прогноз возможности протекания незнакомых реакций, ис­пользуя ряд активности металлов Бекетова. Закончите уравнения протекаю­щих реакций:
5. А1С1₃ + Zn → ? + ?
6. СuSО₄ + А1 → ? + ?
7. PЬ(NО₃)₂ + Fе → ? + ?
8. Сu + НgС1₂ → ? + ?
9. Sn + FеSО₄ → ? + ?
10. Fе + SnС12 → ? + ?

Словарь к главе ІІІ

№ п/п	Русский	Казахский	Английский
1.	Коррозия металлов	Металдар коррозиясы	Corrosion of metals
2.	Благородные металлы	Бағалы металдар	Precious metals
3.	Химическая активность металлов	Металдардың химиялық белсенділігі	Chemical activity of metals
4.	Химический ряд активности металлов	Металдардың химиялық белсенділік қатары	Chemical activity series of metals

ДЕЛАЕМ ВЫВОДЫ

1. Атомы металлов в реакциях только отдают электроны, образуя положительно заряженные ионы.
2. Самопроизвольное разрушение металлов в результате их взаимо­действия с веществами окружающей среды называется коррозией.
3. Сравнительную активность металлов можно определить с помо­щью ряда активности, составленного Н. Н. Бекетовым.

Металлы IА, IIА группы очень легко вступают во взаимодействие с кислородом и водой. Многие металлы образуют оксидную пленку, которая препятствует дальнейшему окислению. Благородные металлы вообще не реагируют с кислородом и водой.