Химия
9 класс

§ 11. Химические свойства металлов

В химических реакциях металлы проявляют только восстановительные свойства, т. е. их атомы отдают электроны, образуя в результате положительные ионы. Окислителями при этом могут выступать неметаллы (кислород, галогены, сера и др.), катионы водорода Н+ и катионы других металлов.

С кислородом воздуха легко взаимодействуют щелочные и щёлочноземельные металлы (поэтому их хранят под керосином):

Железо, цинк, медь и другие менее активные металлы энергично окисляются кислородом только при нагревании:

Золото и платиновые металлы не окисляются кислородом воздуха ни при каких условиях.

Как вы уже знаете, металлы образуют с неметаллами бинарные соединения — оксиды, хлориды, сульфиды, фосфиды и т. д., например:

Щелочные и щёлочноземельные металлы легко реагируют с водой, восстанавливая катионы водорода до свободного водорода, и образуют при этом растворимые основания — щёлочи:

Менее активные металлы, например железо, взаимодействуют с водой только в раскалённом виде:

3Fe + 4Н2O = Fe3O4 + 4Н2↑.

При этом, как и при горении железа, получается оксид состава Fe3O4 (железная окалина), который представляет собой смесь двух оксидов FeO • Fe2O3.

По восстановительной способности, как вы уже знаете, металлы располагают в ряд, который называют электрохимическим рядом напряжений:

К, Са, Na, Mg, Al, Zn, Fe, Ni, Sn, Pb, (H2), Cu, Hg, Ag, Au.

В этот ряд помещён и водород, который, как и металлы, способен отдавать электроны, образуя при этом положительно заряженные ионы Н+.

Как вы, очевидно, помните из курса химии 8 класса, из положения металлов в ряду напряжений вытекают два правила, характеризующие химические свойства металлов. Повторим их.

1. Металлы, стоящие в ряду напряжений левее водорода, вытесняют его из растворов кислот (рис. 35), а стоящие правее, как правило, не вытесняют водород из растворов кислот:


Рис. 35. Взаимодействие цинка с соляной кислотой

Известно, что золото, ртуть и серебро не реагируют с соляной кислотой. Напомним, что это правило имеет ряд поправок:

  • правило соблюдается, если в реакции металла с кислотой образуется растворимая соль;
  • концентрированная серная кислота и азотная кислота любой концентрации реагирует с металлами по-особому, при этом водород не образуется;
  • на щелочные металлы правило не распространяется, так как они легко взаимодействуют с водой (а указанное правило относится к реакциям водных растворов кислот с металлами).

2. Каждый металл вытесняет из растворов солей другие металлы, находящиеся правее него в ряду напряжений, и сам может быть вытеснен металлами, расположенными левее, например (рис. 36):

Рис. 36.
Взаимодействие меди с раствором нитрата серебра

Это правило также имеет поправки, аналогичные таковым к первому правилу, а именно — правило соблюдается при условии образования растворимой соли; правило не распространяется на щелочные металлы.

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? Запишите 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 наблюдаете? Запишите уравнения реакций в молекулярной и ионной формах. Рассмотрите окислительно-восстановительные процессы.

Задания для самостоятельной работы

  1. Восстановительные свойства металлов.
  2. Взаимодействие металлов с кислородом и другими неметаллами.
  3. Электрохимический ряд напряжений.
  4. Правила применения электрохимического ряда напряжений при определении возможности взаимодействия металлов с растворами кислот и солей.
  5. Поправки к правилам применения электрохимического ряда напряжений.

Вопросы и задания

  1. Определите число электронов, которое отдают три атома железа молекуле воды в реакции образования железной окалины.
  2. Вычислите объём воздуха (н. у.), который потребуется для сжигания 36 г магния. (Напоминаем, что объёмная доля кислорода в воздухе равна 0,21.)
  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.
  4. Почему щелочные и щёлочноземельные металлы хранят под керосином? Почему литий, в отличие от натрия и калия, хранят в вазелине?
  5. Методом электронного баланса определите коэффициенты в уравнении реакции, схема которого:

    Какой ион проявляет в этой реакции окислительные свойства?

  6. Можно ли получить водород при взаимодействии свинца с раствором серной кислоты?
  7. Методом электронного баланса определите коэффициенты в уравнении реакции, схема которой:

    Какое вещество проявляет в этой реакции восстановительные свойства?

Рейтинг@Mail.ru