Филиал в г. Туапсе

№опыта

Название опыта

Методика проведения

Наблюдения

Уравнение химических реакций

Вывод

1

Исследование активности металлов

В 3 пробирки налить по 3 мл растворов солей: ZnSO₄, FeSO₄, Pb(NO₃)₂, опустить в эти растворы алюминий на 3 минуты, предварит. очищенную от AL₂O₃. Опустить в эти растворы пл. Cu

Пластинка AL покрылась налётом металлов Zn, Fe, Pb. Пластинка меди не реагирует с растворами солей, осаждения не наблюдается.

(A)

AL+3 ZnSO₄= =AL₂(SO₄)₃+3 Zn

2|AL⁰- 3e^— =AL⁺³

3|Zn⁺² +2e^— =Zn⁰

2 AL+3 Zn²⁺ = 2 AL³⁺+ +3 Zn

(Б)

2AL + 3FeSO₄= AL₂(SO₄)₃+3Fe

2|AL⁰ – 3e^— =AL⁺³

3|Fe⁺² +2e^— =Fe⁰

2AL+3Fe²⁺ =2AL³⁺ + +3Fe

(B)

2AL+3Pb(NO₃)₂ = 2AL(NO₃)₃+3Pb

2|AL⁰ – 3e^— =AL⁺³

3|Pb⁺² +2e^— =Pb

2AL+3Pb²⁺ = 2AL³⁺ + +3Pb

Образование налёта на металлах произошло из – за их осаждения, следствии вытеснения AL этих металлов и растворов их солей, поэтому AL в ряду напряжений стоит левее Zn, Fe, Pb. Cu не вытесняет эти металлы из растворов их солей. В этих реакциях AL⁰ играет роль восстановит., а катионы металлов Zn²⁺, Fe²⁺, Pb²⁺ роль окислителей.

2

Взаимодейств. металлов с кислотами

В 2 пробирки налить по 3 мл HCL, внести в один кусочек цинка, в другую – алюминия. В 3 – ю кусочек меди и HCL.

Наблюдается выделение пузырьков газа.

Выделение пузырьков газа не наблюдается.

2AL+6HCL=2ALCL₃+ +3H₂

2|AL⁰- 3e^— =AL⁺³

3|2H⁺ +2e^— =H₂

2AL+6H⁺ =2AL⁺³+3H₂

Zn+2HCL=ZnCL₂+H₂

1|Zn⁰- 2e^— =Zn⁺²

1|2H⁺ +2e^— =H₂

Zn+2H⁺ = Zn²⁺ +H₂

Zn+H₂SO₄(разб.)= =ZnSO₄+H₂

Zn+2H⁺ =Zn²⁺ +H₂

2AL+3H₂SO₄(разб.)= AL₂(SO₄)₃+3H₂

2|AL – 3e^— =AL⁺³

3|2H⁺ +2e^— =H₂

2AL+6H⁺ =2AL³⁺ + +3H₂

Из опыта видно, что алюминий вытесняет водород из HCL, поэтому он стоит в ряду напряжений до H₂, a Cu не вытесняет, поэтому – после Н₂. В обоих реакциях ионы (Н⁺) являются окислителями, а AL⁰ – восстановит. – - Zn⁰ .

3

Взаимодейств. металлов с концентриров. серной кислотой

Налить в пробирку 3 мл концентр. серной кислоты и поместить туда кусочек алюминия. Пробирку нагреть.

Можно почувствовать запах выделившегося сероводорода.

8AL+15H₂SO₄(k)= =4AL₂(SO₄)₃+3H₂S+ +12H₂O

8|AL⁰- 3e^— =AL⁺³

3|S⁺⁶ + 8e^— = S⁺²

8AL+3OH⁺ +3SO₄^2— = =8AL³⁺ +3H₂S+12H₂O

Из опыта видно, что AL ведёт себя как активный металл. Восстановит. является AL⁰, а окислителем – атом серы , со степенью окисления +6

4

Взаимодействие металлов с концентриров. серной кислотой

Поместить в пробирку кусочек меди и налить туда 3 мл конц. H₂SO₄. Осторожно нагреть пробирку.

Наблюдается выделение пузырьков газа.

Cu+2H₂SO₄(k)= =CuSO₄+SO₂+2H₂O

1|Cu⁰- 2e^— =Cu⁺²

1|S⁶ +2e^— =S⁺⁴

В результате опыта видно, что Cu ведёт себя как малоактивн. металл. Cu⁰ восстановит., атом серы – окисл. с.о.+6

5а

Исследования взаимодействий металлов с конц. серной кислотой при повышении температуры

Поместить в пробирку кусочек цинка и налить 3 мл конц. серной кислоты

Наблюдается выделение пузырьков газа.

Zn+2H₂SO₄(k)= =ZnSO₄+SO₂+2H₂O

1|Zn⁰- 2e^— =Zn⁺²

1|S⁺⁶ +2e^— =S⁺⁴

Реагируя с конц. H₂SO₄ , цинк ведёт себя как малоактивный металл. Восстановит. явл. Zn⁰, а окислителем – атом серы со ст. ок. +6

б)

Осторожно нагреть эту же пробирку

Наблюдается помутнение раствора, за счёт выделения свободной серы

3Zn+4H₂SO₄(k)= =3ZnSO₄+S+4H₂O

3|Zn⁰- 2e^— =Zn⁺²

1|S⁺⁶ +6e^— = S⁰

Здесь цинк ведёт себя как металл средней активности. Восстнов. –Zn⁰ окислит. (S⁺⁶)

в)

Сильно нагреть эту же пробирку

Наблюдается выделение газа с запахом серы (не резким)

4Zn+5H₂SO₄(k)= =4ZnSO₄+H₂S+4H₂O

4|Zn- 2e^— =Zn⁺²

1|S⁺⁶ +8e^— =S^-2

В данной реакции цинк ведёт себя как активный металл . Восстановит. – является Zn⁰, окислителем – атом серы со степенью окисления серы +6

6

Взаимод. Металлов с разбавл. азотной кислотой

Поместить в пробирку кусочек AL и налить 3 мл разб HNO₃ (0,4н.) Для наглядности добавим гидр оксид натрия до щёлочной реакции (нагреть). Образуется NH₄NO₃

Произошло образование нитрата аммония. При добавлении NaOH и кипении чувствуется запах выделившегося аммиака

8AL+3OHNO₃(p)= 8AL(NO₃)₃+3NH₄NO₃+ +9H₂O

8|AL⁰- 3e^— =AL⁺³

3|N⁺³ +8e^— =N^-3

8AL⁰+3OH⁺ +3NO₃= =8AL³⁺ +3NH₄⁺ +9H₂O

NH₄NO₃+NaOH = =NaNO₃+NH₃+H₂O

NH⁺⁴ +OH^— =NH₃+H₂O

AL при взаимод. с разбавл. HNO₃ ведёт себя как активный металл. Восстанов. – AL⁰, окислитель – атом азота (N), со степ. Окисл. +5, восстанов. –3

7

Взаимод. Металлов с разбавл. азотной кислотой

Поместить в пробирку кусочек железа и налить в неё 3 мл HNO₃. Так же добавим к полученному раствору 1мл KCNS или H₄CNS

Наблюдаем выделение пузырьков газа, не имеющего запаха. Можно увидеть окрашивание раствора в кроваво – красный цвет

Fe+4HNO₃= Fe(NO₃)₃+ +NO+2H₂O

1|Fe⁰ – 3e^— =Fe⁺³

1|N⁺⁵ + 3e^— = N⁺²

Fe+4H⁺ +NO₃^— = Fe³⁺+ +NO+2H₂O

2NO+O₂=2NO₂

Fe³⁺ +3CNS^— = =Fe(CNS)₃

Fe в степени окисления +3 ведёт в данной реакции как малоактивн. металл. Восстановит. явл. Fe⁰, окислит. – атом азота в молекуле HNO₃, со степенью окисления +5 восстановл. - +2

8

Взаимод. Металлов с разбавл. азотной кислотой

Поместить в пробирку кусочек меди и добавить туда 3 мл 2н HNO₃

Наблюдаем выделение пузырьков газа, не имеющего запаха.

3Cu+8HNO₃= =3Cu(NO₃)₂+2NO+4H₂O

3|Cu⁰ –2e^— =Cu⁺²

2|N⁺³ +3e^— =N⁺²

3Cu+8H⁺ +2NO₃^— = =3Cu²⁺ +2NO+4H₂O

Cu в реакции ведёт себя как малоактивный металл. Восстановит. – Cu⁰

9

Взаимод. Металлов с концентрир. азотной кислотой

Положить в пробирку AL и добавить 3 мл дымящей азотной кислоты. Осторожно нагреть пробирку

Наблюдаем выделение пузырьков газа со слабым запахом

8AL+3OHNO₃= =8AL(NO₃)₃+3N₂O+15H₂O

8AL+3OH⁺+3NO₃ = =8AL³⁺ + 3N₂O +15H₂O

AL ведёт себя как активный металл, восстанавл. азот с +5 до +1, который является окислителем

10

Взаимод. Металлов с концентрир. азотной кислотой

Поместить в пробирку железо, добавить 3 мл дымящей HNO₃ нагреть пробирку. Добавим раствора NH₄CNS. Увидели наличие в растворе иона железа(|||)

Наблюдаем выделение бурого газа

Раствор окрасился в кроваво – красный цвет

Fe+6HNO₃(k)=Fe(NO₃)₃+ +3NO₂+3H₂O

1|Fe⁰- 3e^— =Fe⁺³

3|N⁺⁵ + 1e^— = N⁺⁴

Fe+6H⁺ +3NO₃^— = Fe⁺³ + +3NO₂+3H₂O

Fe³⁺ +3CNS^— =Fe(CNS)₃

Fe со степ. ок. +3 при взаимод. с конц. HNO₃ явл активным металлом. Восстановит. – железо, окислитель – атом азота

11

Взаимод. металлов с концентрир. азотной кислотой

Положить в пробирку медь, налить 3 мл концентриров азотной кислоты

Наблюдаем выделение бурого газа

Cu+4HNO₃=Cu(NO₃)₂+ +2NO₂+2H₂O

1|Cu⁰- 2e^— = Cu⁺²

2|N⁺⁵ +1e^— = N⁺⁴

Cu+4H⁺ +2NO₃= Cu²⁺ + 2NO₂ +2H₂O

В данной реакции Cu – малоактивн. металл, он восстанавл. N с +5 до +4 ст. ок.

12

Взаимод. металлов с растворами щелочей

Поместить в одну пробирку порошка A, в другую- порошка цинка. Прилить в обе пробирки по 3 мл 30% раствора NaOH

В обеих пробирках происходит выделение пузырьков газа

1)

AL₂O₃+2NaOH+3H₂O= =2Na[AL(OH)₄]

AL₂O₃+2OH^— +3H₂O= =2[AL(OH)₄]^2—

2) 2AL+6H₂O=2AL(OH)₃+3H₂

3)

2AL+6H₂O+2NaOH= =2Na[AL(OH)₄]+3H₂

2AL+6H₂O+2OH^— = =2[AL(OH)₄]+3H₂

1)

ZnO+2NaOH + H₂O= =Na₂[Zn(OH)₄]

ZnO+2OH^— +H₂O= =[Zn(OH)₄]^2—

2)

Zn+2H₂O=Zn(OH)₂+H₂

3)

Zn+2H₂O+2NaOH= =Na₂[Zn(OH)₄]+H₂

Zn+2H₂O+2OH^— = H₂ + +[Zn(OH)₄]^2—

Металлы, стоящие до водорода способны взаимод. с растворами щелочей, вытесняя из воды водород. Здесь алюминий и цинк являются восстановит., а катионы (Н⁺) - окислителями

13

Взаимод. металлов с растворами солей

Поместить в пробирку цинк и прилить 3 мл раствора CuSO₄. Пробирку нагреть

Наблюдается выделение пузырьков водорода , Zn покрывается чёрным налётом металлич. меди, которая потом принимает характерный для неё розовый цвет

Zn+CuSO₄=ZnSO₄+Cu

1|Zn⁰-2e^— =Zn²⁺

1|Cu⁺² +2e^— =Cu⁰

Zn+Cu²⁺ =Zn²⁺ +Cu

2CuSO₄+2H₂O

(CuOH)₂SO₄+ H₂SO₄

Cu²⁺ + H₂O (CuOH)⁺ +H⁺

Zn⁰+2H⁺ =Zn²⁺ +H⁰₂

1|Zn⁰ – 2e^— =Zn⁺²

1|2H⁺ +2e^— =H₂

Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂

2Zn+3CuSO₄+2H₂O= Cu

+2ZnSO₄+(CuOH)₂SO₄+H₂

2Zn+3Cu²⁺+2H₂O=Cu+ 2Zn²⁺ +2(CuOH)⁺ +H₂

При взаимодействии растворов солей с металлами необходимо учитывать активность металла при взаимодействии с катионом другого металла из раствора соли используя ряд активности. Необходимо также учитывать взаимодействие М⁰ с одним из продуктов гидролиза соли. В нашем случае одним из продуктов гидролиза, взаимодействующим с цинком является серная кислота.

14

Взаимод. металлов с растворами солей

Положить в пробирку AL и налить 3 мл раствора Na₂CO₃. Пробирку нагреть

(не сильно)

Наблюдается выделение пузырьков газа

РЕАКЦИИ:

AL+Na₂CO₃+H₂O(не может вытеснить натрий)

Процессы, за счёт которых выделяется Н₂:

Na₂CO₃+H₂O NaHCO₃+NaOH

CO^2-₃ +H₂O HCO₃^— +OH^—

2AL+6H₂O+2OH^— =3H₂ +2[AL(OH)₄]^—

2|AL⁰ – 3e^— =AL⁺³

3|2H⁺ +2e^— =H⁰₂

2AL+6H₂O+2NaOH=2Na[AL(OH)₄]+3H₂

2Na₂CO₃+8H₂O+2AL=2NaHCO₃+3H₂ +2Na[AL(OH)₄]

2CO₃^2— +8H₂O +2AL=2HCO₃^— +3H₂+2[AL(OH)₄]^—

ВЫВОД:

Натрий в ряду напряжений стоит левее алюминия, поэтому он сможет взаимодействовать только с одним из продуктов гидролиза Na₂CO₃, а именно с NaOH, в результате чего выделится видимый Н₂