ГДЗ Григорович Хімія 8 клас §18 2025 РЯД АКТИВНОСТІ МЕТАЛІВ Відповіді до підручника

© 8next.com (відповіді, перероблене і доповнене)

Вправа 204

Підготуйте повідомлення про М. М. Бекетова та його дослідження щодо формування ряду активності металів.

Видатний український хімік М.М. Бекетов зробив значний внесок у вивчення хімічної активності металів.

Він досліджував взаємодію металів з киснем та іншими речовинами, і уперше склав ряд активності металів, який відображає здатність металів вступати в хімічні реакції. Цей ряд допомагає передбачати, які метали взаємодіють із кислотами, солями та водою. У 1865 року він оприлюднив свою теорію витіснення металів і встановив ряд активності металів. Тому цей ряд має ще одну назву — ряд Бекетова.

Відкриття Бекетова мало велике практичне значення для металургії, хімічної промисловості та й науки загалом, адже дають можливість краще розуміти властивості металів та їхнє застосування.

Вправа 205

Шматочки магнію та олова помістили в розчин хлоридної кислоти. З яким металом реакція відбувається інтенсивніше?

Реакція відбувається активніше з магнієм. Магній в ряді активності металів розташований лівіше від олова, тому є хімічно активнішим металом у порівнянні з оловом. Отже, в розчині хлоридної кислоти, де містяться шматочки магнію, бульбашки водню виділяються інтенсивніше.

Складіть рівняння цих реакцій.

Mg + 2HCl = MgCl₂ + H₂↑

Sn + 2HCl = SnCl₂ + H₂↑

Вправа 206

У розчин нікель (2+) сульфату занурили свинцеву та залізну пластини. З яким металом реакція відбуватиметься? Відповідь поясніть.

Реакція відбуватиметься із залізом. Залізо в ряді активності металів розміщується лівіше від нікелю, тому залізо є активнішим металом і може витіснити водень з розчину солі. Свинець в ряді активності металів розміщується правіше від нікелю, тому свинець є менш активнішим металом і не може витіснити водень з розчину солі.

NiSO₄ + Pb – реакція не відбувається.

NiSO₄ + Fe = FeSO₄ + Ni

Вправа 207

Чому для одержання міді з розчину купрум (2+) сульфату не можна використовувати натрій і калій, адже вони активніші за мідь? Чи можна їх використовувати для одержання міді з розплаву купрум (2+) оксиду? Відповідь поясніть.

Натрій і калій є настільки активними металами, що взаємодіють не з розчиненою сіллю, а з водою, у якій ця сіль розчинена, з утворенням лугів.

Ці метали можна використовувати для добування міді з розплаву купрум (II) оксиду, бо у розплавлених оксидах води немає.

Вправа 208

Які речовини утворюються під час взаємодії води:

а) з активними металами;

Утворюються луги і водень.

2Na+2H₂O=2NaOH+H₂↑

б) оксидами активних металічних елементів;

Утворюються луги.

Na₂O + H₂O = 2NaOH

в) оксидами неметалічних елементів?

Утворюються кислоти.

CO₃ + H₂O = H₂CO₄

Вправа 209

Визначте можливість реакцій між такими металами та кислотами. Для можливих реакцій складіть хімічні рівняння та назвіть продукти реакцій.

a) Mg і H₂SO₄(poзб.);

Реакція можлива, бо магній в ряді активності металів розташований лівіше від водню.

Mg + H₂SO₄ = MgSO₄ + H₂↑ Продукти реакції: магній сульфат і водень.

б) Fe і НВг;

Реакція можлива, бо залізо в ряді активності металів розташоване лівіше від водню.

Fe + 2HBr = FeBr₂ + H₂↑ Продукти реакції: ферум (+2) бромід і водень.

в) Hg і НСl;

Реакція неможлива. Ртуть не витісняє водень з кислоти, адже розташований у ряді активності металів правіше від водню.

г) Аl і НІ;

Реакція можлива, бо алюміній в ряді активності металів розташований лівіше від водню.

2Al + 6HI = 2AlI₃ + 3H₂↑ Продукти реакції: алюміній йодид і водень.

д) Cu і Н₃РO₄;

Реакція неможлива. Мідь не витясняє водень з кислоти, адже розташований у ряді активності металів правіше від водню.

е) Ni і H₂SO₄ (розб.);

Реакція можлива, бо нікель в ряді активності металів розташований лівіше від водню.

Ni + H₂SO₄ = NiSO₄ + H₂↑ Продукти реакції: нікель (+2) cульфат і водень.

є) Аu і НСl;

Реакція неможлива. Золото не витясняє водень з кислоти, адже розташований у ряді активності металів правіше від водню.

ж) Рb і НСl;

Реакція можлива, бо свинець в ряді активності металів розташований лівіше від водню.

Pb + 2HСl = PbCl₂ + H₂↑ Продукти реакції: плюмбум (+2) cульфат і водень.

з) Sn і H₂SO₄ (розб.);

Реакція можлива, бо олово в ряді активності металів розташоване лівіше від водню.

Sn + H₂SO₄ = SnSO₄ + H₂↑ Продукти реакції: станум (+2) cульфат і водень.

и) Zn і НВг;

Реакція можлива, бо цинк в ряді активності металів розташований лівіше від водню.

Zn + 2HBr = ZnBr₂ + H₂↑ Продукти реакції: цинк бромід.

і) Мn і H₂SO₄ (розб.). Для можливих реакцій складіть хімічні рівняння та назвіть продукти реакцій.

Реакція можлива, бо манган в ряді активності металів розташований лівіше від водню.

Mn + H₂SO₄ = MnSO₄ + H₂↑, манган (+2) cульфат і водень.

Вправа 210

Визначте можливість реакції з водою таких металів: К, Sr, Ва, Mn, Sn, Ag, Hg. Для можливих реакцій складіть хімічні рівняння і назвіть продукти реакцій.

З водою реагують метали, що стоять у ряді активності ліворуч від водню, і один із продуктів реакцій є гідроксидом лужних і лужноземельних металів: K, Sr, Ba.

2K + 2H₂O = 2KOH + H₂↑ Продукти реакції: калій гідроксид і водень.

Sr + 2H₂O = Sr(OH)₂ + H₂↑ Продукти реакції: стронцій гідроксид і водень.

Ba + 2H₂O = Ba(OH)₂ + H₂↑ Продукти реакції: барій гідроксид і водень.

З водою реагують метали, що стоять у ряді активності від магнію до заліза, з утворенням оксидів і водню.

3Mn + 4H₂O = Mn₃O₄ + 4H₂↑, манган (+2,+3) оксид і водень.

Реакції з водою за жодних умов неможливі з металами: олово Sn, срібло Ag, ртуть Hg.

Вправа 211

Визначте можливість реакцій між такими металами та солями. Для можливих реакцій складіть хімічні рівняння та назвіть продукти реакцій.

a) FeSO₄ і Sn;

Реакція неможлива. Олово в ряді активності металів розміщене правіше від заліза, тому є менш активнішим металом і не витісняє катіони Феруму з розчину солі.

б) AgNO₃ і Сu;

Реакція можлива. Мідь в ряді активності металів розміщена лівіше від срібла, тому є більш активнішим металом і витісняє катіони Аргентума з розчину солі.

Cu + 2AgNO₃ = Cu(NO₃)₂ + 2Ag↓ Продукти реакції: купрум (+2) нітрат і срібло.

в) NiCl₂ і Al;

Реакція можлива. Алюміній в ряді активності металів розміщений лівіше від нікеля, тому є більш активнішим металом і витісняє катіони Нікеля з розчину солі.

2Al + 3NiCl₂ = 2AlCl₃ + 3Ni↓ Продукти реакції: алюміній хлорид і нікель.

г) CuSO₄ і Hg;

Реакція неможлива. Ртуть в ряді активності металів розміщене правіше від міді, тому є менш активнішим металом і не витісняє катіони Купруму з розчину солі.

д) Hg(NO₃)₂ і Сu;

Реакція можлива. Мідь в ряді активності металів розміщений лівіше від ртуті, тому є більш активнішим металом і витісняє катіони Меркурія з розчину солі.

Hg(NO₃)₂ + Cu = Cu(NO₃)₂ + Hg↓ Продукти реакції: купрум (+2) нітрат і ртуть.

е) Hg(NO₃)₂ і Ag;

Реакція можлива. Срібло в ряді активності металів розміщене лівіше від ртуті, тому є більш активнішим металом і витісняє катіони Меркурія з розчину солі.

Ag + Hg(NO₃)₂ = AgNO₃ + Hg↓ Продукти реакції: аргентум (+1) нітрат і ртуть.

є) СгСl₃ і Zn;

Реакція можлива. Цинк в ряді активності металів розміщений лівіше від хрому, тому є більш активнішим металом і витісняє катіони Хрому з розчину солі.

3Zn + 2CrCl₃ = 3ZnCl₂ + 2Cr↓ Продукти реакції: цинк хлорид і хром.

ж) Al₂(SO₄)₃ і Рb;

Реакція неможлива. Свинець в ряді активності металів розміщений правіше від алюмінію, тому є менш активнішим металом і не витісняє катіони Алюмінію з розчину солі.

з) SnCl₂ і Zn;

Zn + SnCl₂ = ZnCl₂ + Sn↓ Продукти реакції: цинк хлорид і олово.

и) FeCl₂ і Zn;

Реакція можлива. Цинк в ряді активності металів розміщений лівіше від заліза, тому є більш активнішим металом і витісняє катіони Феруму з розчину солі.

Zn + FeCl₂ = ZnCl₂ + Fe↓ Продукти реакції: цинк хлорид і залізо.

і) NiSO₄ і Fe;

Реакція можлива. Залізо в ряді активності металів розміщений лівіше від нікеля, тому є більш активнішим металом і витісняє катіони Нікеля з розчину солі.

Fe + NiSO₄ = FeSO₄ + Ni↓ Продукти реакції: ферум (II) сульфат і нікель.

ї) CuBr₂ і Аl;

Реакція можлива. Алюміній в ряді активності металів розміщений лівіше від міді, тому є більш активнішим металом і витісняє катіони Купруму з розчину солі.

2Al + 3CuBr₂ = 2AlBr₃ + 3Cu↓ Продукти реакції: алюміній бромід і мідь.

й) Pb(NO₃)₂ і Ni.

Реакція можлива. Нікель в ряді активності металів розміщений лівіше від свинцю, тому є більш активнішим металом і витісняє катіони Плюмбуму з розчину солі.

Ni + Pb(NO₃)₂ = Ni(NO₃)₂ + Pb↓ Продукти реакції: нікель (II) нітрат і свинець.

Вправа 212

Які з наведених речовин взаємодіють із водою: Na, Ва, Fe, Fe₂O₃, H₂SO₄, NaOH, CaO, ZnO? Відповідь підтвердьте рівняннями реакцій.

1. Натрій (Na) є лужним металом, тому взаємодіє з водою, утворюючи луг:

2Na + 2H₂O = 2NaOH + H₂↑.
2. Барій (Ba) є лужноземельним металом, тому взаємодіє з водою, утворюючи луг:

Ba + 2H₂O = Ba(OH)₂ + H₂↑.
3. Залізо (Fe) взаємодіє з водою за нагрівання, утворюючи основний оксид і водень:

2Fe + 3H₂O = Fe₂O₃ + 3H₂↑.
4. Ферум (+3) оксид (Fe₂O₃) є амфотерним оксидом і з водою не взаємодіє.
5. Сульфатна кислота (H₂SO₄) розчиняється у воді, утворюючи розбавлену кислоту (розб.).
6. Гідроксид натрію (NaOH) розчиняється у воді, утворюючи розчин.
7. Кальцій оксид (CaO) є основним оксидом, тому взаємодіє з водою, утворюючи луг:

CaO + H₂O = Ca(OH)₂.
8. Цинк оксид (ZnO) є амфотерним оксидом і з водою не взаємодіє.

Вправа 213

Визначте можливість реакцій між металами й оксидами. Для можливих реакцій складіть хімічні рівняння та назвіть продукти реакцій.

a) Zn і РbО;

Реакція можлива. Цинк активніший за свинець, бо в ряді активності металів розміщується лівіше.

Zn + PbO = ZnO + Pb↓ Продукти реакції: цинк оксид і свинець.

б) Fe₂O₃ і Са;

Реакція можлива. Кальцій активніший за залізо, бо в ряді активності металів розміщується лівіше.

Fe₂O₃ + 3Ca = 3CaO + 2Fe↓ Продукти реакції: кальцій оксид і залізо.

в) NiO і Аl;

Реакція можлива. Алюміній активніший за нікель, бо в ряді активності металів розміщується лівіше.

3NiO + 2Al = Al₂O₃ + 3Ni↓ Продукти реакції: алюміній оксид і нікель.

г) CuO і Au;

Реакція неможлива. Золото менш активніше за мідь, бо в ряді активності металів розміщується правіше.

д) CuO і Na;

Реакція можлива. Натрій активніший за мідь, бо в ряді активності металів розміщується лівіше.

CuO + 2Na = Na₂O + Cu↓ Продукти реакції: натрій оксид і мідь.

е) Аl₂O₃ і Сr;

Реакція неможлива. Золото менш активніше за мідь, бо в ряді активності металів розміщується правіше.

Є) Сr₂O₃ і Zn;

Реакція неможлива. Цинк менш активніший за хром, бо в ряді активності металів розміщується правіше.

ж) РЬО і Sn.

Реакція можлива. Олово активніше за свинець, бо в ряді активності металів розміщується лівіше.

PbO + Sn = SnO + Pb Продукти: олово оксид і свинець.

Вправа 214

Після занурення цинкової пластини в розчин купрум (2+) нітрату на пластині виділилася мідь масою 3,2 г. Обчисліть масу цинку, що прореагував.

Відомо: m(Cu)=3,2 г

Знайти m(Zn)–?

Розв'язування

Обчислюємо кількість речовини міді.

М(Cu)=64 г/моль

n(Cu)=m(Cu)/M(Cu)=3,2 г : 64 г/моль=0,05 моль

Записуємо рівняння реакції: Cu(NO₃)₂+Zn=Zn(NO₃)₂+Cu

n(Zn)/n(Cu)=1/1, тому n(Zn)=n(Cu)=0,05 моль

Обчислюємо масу цинку.

М(Zn)=65 г/моль

m(Zn)=n(Zn)•M(Zn)=0,05 моль•65 г/моль=3,25 г

Відповідь: 3,25 г цинку.

Вправа 215

Обчисліть масу олова, яке можна одержати взаємодією станум (2+) оксиду з алюмінієм масою 0,54 кг.

Відомо: m(Al)=0,54 кг = 540 г

Знайти m(Sn)–?

Розв'язання

Обчислюємо кількість речовини алюмінію.

М(Al)=27 г/моль

n(Al)=m(Al)/M(Al)=540 г : 27 г/моль=20 моль

Записуємо рівняння реакції: 3SnO+2Al=Al₂O₃+3Sn

За рівнянням реакції n(Sn)/n(Al)=3/2, звідси

n(Sn)=n(Al)•3:2=20 моль•3:2=30 моль

Обчислюємо масу олова.

М(Sn)=119 г/моль

m(Sn)=n(Sn)•M(S)=30 моль•119 г/моль=3570 г = 3,576 кг

Відповідь: 3,576 кг олова.

Вправа 216

Обчисліть об'єм водню (н.у.), який виділиться внаслідок узаємодії цинку масою 97,5 г із хлоридною кислотою.

Відомо: m(Zn)=97,5 г

Знайти: V(H₂)–?

Розв'язання

Обчислюємо кількість речовини цинку.

M(Zn)=65 г/моль

n(Zn)=m(Zn)/M(Zn)=97,5 г : 65 г/моль=1,5 моль

Записуємо рівняння реакції: Zn+2HСl=ZnCl₂+H₂_↑

За рівнянням реакції n(H₂)/n(Zn)=1/1, тому n(H₂)=n(Zn)=1,5 моль

Обчислюємо об'єм водню.

V(H₂)=n(H₂)•V_M=1,5 моль•22,4 л/моль=33,6 л

Відповідь: 33,6 л водню.

Вправа 217

Обчисліть кількість речовини сульфатної кислоти, необхідної для взаємодії з магнієм масою 12 г. Обчисліть масу утвореної солі та об'єм утвореного газу (н. у.).

Відомо: m(Mg)=12 г

Знайти: n(Н₂SО₄)–?, m(MgSO₄)–?, V(H₂)–?

Розв'язання

Обчислюємо кількість речовини магнію.

М(Mg)=24 г/моль

n(Mg)=m(Mg)/M(Mg)=12 г : 24 г/моль=0,5 моль

Записуємо рівняння реакції: Mg+H₂SО₄=MgSO₄+H₂↑

n(H₂SО₄):n(Mg):n(MgSO₄):n(H₂)=1:1:1:1, кількості речовин однакові, тому

n(Н₂SO₄)=n(MgSO₄)=n(H₂)=n(Mg)=0,5 моль

Обчислюємо масу утвореної солі.

M_r(MgSО₄)=A_r(Mg)+A_r(S)+4•A_r(O)=24+32+4•16=120, М(MgSО₄)=120 г/моль

m(MgSО₄)=n(MgSО₄)•M(MgSО₄)=0,5 моль•120 г/моль=60 г

Обчислюємо об'єм водню.

V(H₂)=n(H₂)•V_M=0,5 моль•22,4 л/моль=11,2 л

Відповідь: 0,5 моль сульфатної кислоти, 60 г магній сульфату і 11,2 л водню.

Вправа 218

Обчисліть кількість речовини міді, яку можна виділити з розчину купрум (2+) сульфату, що містить 32 г цієї солі.

Відомо: m(СuSО₄)=32 г

Знайти: n(Сu)–?

Розв'язання

Обчислюємо кількість речовини солі

M_r(СuSО₄)=A_r(Cu)+A_r(S)+4•A_r(O)=64+32+4•16=160, М(СuSО₄)=160 г/моль

n(СuSО₄)=m(СuSО₄)/M(CuSO₄)=32 г : 160 г/моль=0,2 моль

Записуємо рівняння реакції: СuSО₄+Fe=FeSO₄+Cu

За рівнянням реакції n(СuSО₄)/n(Сu)=1/1, тому n(Сu)=n(СuSО₄)=0,2 моль

Відповідь: 0,2 моль міді.

Вправа 219

Суміш магнію масою 6,0 г і заліза масою 16,8 г обробили достатньою кількістю розчину сульфатної кислоти. Обчисліть об'єм водню (н. у.), що виділиться під час реакції.

Відомо: m(Mg)=6 г, m(Fe)=16,8 г

Знайти: V(H₂)–?

Розв'язування

Водень з сульфатної кислоти витісняють два метали, бо розміщуються до водню в ряді активності металів.

Обчислюємо кількість речовини магнію і заліза.

M(Mg)=24 г/моль, M(Fe)=56 г/моль

n(Mg)=m(Mg)/M(Mg)=6 г : 24 г/моль=0,25 моль

n(Fe)=m(Fe)/M(Fe)=16,8 г : 56 г/моль=0,3 моль

Записуємо два рівняння реакцій.

Mg+H₂SO₄ = MgSО₄ + H₂↑ (1)

Fe+H₂SO₄ = FeSО₄ + H₂↑ (2)

За рівнянням реакції (1) n(Mg)/n₁(Н₂)=1/1, тому n₁(H₂)=n(Mg)=0,25 моль

За рівнянням реакції n(Fe)/n₂(Н₂)=1/1, тому n₂(H₂)=n(Fe)=0,3 моль

Обчислюємо об'єм водню

V₁(H₂)=n₁(H₂)•V_M=0,25 моль•22,4 л/моль=5,6 л

V₂(H₂)=n₂(H₂)•V_M=0,3 моль•22,4 л/моль=6,72 л

Обчислюємо сумарний об'єм водню:

V(H₂)=V₁(H₂)+V₂(H₂)=5,6 л + 6,72 л=12,32 л

Відповідь: 12,32 л водню.

Вправа 220

У розчин аргентум (1+) нітрату масою 85 г із масовою часткою солі 2% занурили цинкову пластинку. Обчисліть масу срібла, що виділиться на пластинці після закінчення реакції. Обчисліть, як зміниться маса пластинки порівняно з її початковою масою.

Відомо: m(розчину)=85 г, ω(AgNO₃)=2%

Знайти: m(Ag)–? ∆m(пластинки)–?

Розв'язування

Обчислюємо масу AgNO₃ в розчині:

m(AgNO₃)=ω(AgNO₃)•m(розчину):100%=2%•85 г:100%=1,7 г

Обчислюємо кількість речовини солі.

M_r(AgNО₃)=A_r(Ag)+A_r(N)+3•A_r(O)=108+14+3•16=170, М(AgNО₃)=170 г/моль

n(AgNO₃)=m(AgNO₃)/M(AgNO₃)=1,7 г : 170 г/моль=0,01 моль

Записуємо рівняння реакції: Zn+2AgNO₃=Zn(NО₃)₂+2Ag

За рівнянням реакції n(Zn)/n(AgNO₃)=1/2, тому

n(Zn)=n(AgNO₃):2=0,01 моль:2=0,005 моль

За рівнянням реакції n(AgNO₃)/n(Ag)=2/2=1/1, тому

n(Ag)=n(AgNO₃)=0,01 моль

Обчислюємо масу цинку і срібла.

М(Ag)=108 г/моль; М(Zn)=65 г/моль

m(Ag)=n(Ag)•M(Ag)=0,01 моль•108 г/моль=1,08 г

m(Zn)=n(Zn)•M(Zn)=0,005 моль•65 г/моль=0,325 г

Маса пластинки збільшилася за рахунок різниці мас металів, бо осіло 1,08 г срібла, а 0,325 г цинку перейшло з пластинки в розчин.

∆m(пластинки)=1,08 г – 0,325 г=0,755 г

Відповідь: 1,08 г срібла, маса пластинки збільшиться на 0,755 г.

Вправа 221

Якщо один із реактантів нерозчинний у воді, приміром метали, то реакція з водою (або водними розчинами речовин) не може відбуватися в разі, якщо з–поміж продуктів реакції має утворитися нерозчинна у воді речовина. Сформулюйте гіпотезу, чим це можна пояснити. Проілюструйте цей принцип на прикладі реакцій свинцю з різними кислотами.

Свинець (Pb) не реагує з водою за жодних умов, тому не буде реагувати і з більшістю кислотами. Особливо у випадку утворення нерозчинної солі, яка відіграє роль захисної плівки, що перешкоджає хімічній взаємодії.

Вправа 222

Запропонуйте, як за допомогою хімічних реакцій розділити суміш міді та заліза.

Залізо розміщується в ряді активності металів до водню, тому реагує з сильною кислотою, на відміну від міді. Унаслідок реакції отримаємо тверду мідь і катіони Феруму в складі розчинної солі.

Fe + H₂SO₄ = FeSO₄ + H₂↑.

Щоб отримати залізо з розчину солі, достатньо подіяти більш активнішим металом, наприклад, цинком.

FeSO₄ + Zn = ZnSO₄ + Fe↓.

Вправа 223

Алюміній — досить активний метал, але вироби з алюмінію зберігаються в повітрі без видимих ознак псування. Якщо зачищений виріб з алюмінію, приміром, ложку або виделку, ненадовго занурити в розчин меркурій (2+) нітрату, він покриється сріблястим шаром. Оброблений у такий спосіб виріб на повітрі за досить короткий час перетворюється на сірий порошок, у якому можна спостерігати сріблясті кульки. Поясніть, чому можуть відбуватися такі зміни, з хімічної точки зору. Складіть відповідні рівняння реакцій.

Вироби з алюмінію не псуються на повітрі, бо на його поверхні утворюється оксидна плівка Al₂O₃, що знижує хімічну активність металу.

Реакція окиснення алюмінію: 4Al + 3O₂ = 2Al₂O₃

Коли зачищений виріб, тобто, очищений від оксидної плівки, ненадовго занурити в розчин меркурій (II) нітрату Hg(NO₃)₂, тоді під час реакції заміщення більш активніший метал алюміній витісняє менш активнішу ртуть, яка є сріблястим металом, тому виріб покривається сріблястим шаром.

Реакція заміщення: 2Al + 3Hg(NO₃)₂ = 2Al(NO₃)₃ + 3Hg↓

Вправа 224

Учитель демонстрував у класі взаємодію натрію з водою. Велику посудину він наповнив водою і додав до неї розчин фенолфталеїну. Між посудиною та учнями / ученицями в класі розмістив пластиковий прозорий екран і надів захисні окуляри. Потім учитель дістав великий шматок натрію з посудини, у якій він зберігався зануреним у мінеральну олію, видалив із нього залишки олії, відрізав невеликий шматочок і пінцетом поклав його у воду.

Одразу почалася бурхлива реакція: вода навколо натрію вирувала, газ штовхав шматочок натрію по поверхні води, а в місці контакту з натрієм вода ставала рожевою.

Складіть рівняння реакції натрію з водою. 2Na + 2H₂O = 2NaOH + H₂↓

• Яке спостереження свідчить про утворення водню? А натрій гідроксиду?

Про утворення водню свідчить газ, який штовхає шматочок натрію по поверхні води.

Про утворення натрій гідроксиду (наявність лужного середовища), свідчить рожевий колір фенолфталеїну в місці контакту води з натрієм.

• Яка ознака активного перебігу цієї реакції?

Бурхливе вирування води навколо натрію та утворення газу.

• Чому шматочок натрію переміщався поверхнею води, а не тонув.

Натрій має меншу густину від води (легший за воду), тому переміщався, плаваючи, на її поверхні, а не тонув.

• Перелічіть ризики цього експерименту. Розбрискування лугу, займання чи вибух газу.

• 3 опису експерименту наведіть приклади, як учитель контролював ризики для себе та учнівства в класі.

Використав захисний екран і окуляри, користувався пінцетом, брав невеликі порції речовин, зберігав правильно натрій.

Вправа 225

Під час взаємодії калію навіть із холодною водою шматочок металу швидко рухається поверхнею води та від виділеної теплоти займається. Кальцій повільно реагує з водою. Унаслідок виділення теплоти реакційна суміш нагрівається. Магній із холодною водою реагує дуже повільно, з утворенням кількох бульбашок за годину. А цинк узагалі не реагує з водою за таких умов. Намалюйте моделі цих хімічних реакцій. Розташуйте згадані метали в ряд за зменшенням активності та порівняйте з рядом активності металів на форзаці.

Калій (K): 2K + 2H₂O = 2KOH + H₂↑ (надзвичайно бурхливо реагує)
Кальцій (Ca): Ca + 2H₂O = Ca(OH)₂ + H₂↑ (повільно реагує)
Магній (Mg): Mg + 2H₂O = Mg(OH)₂ + H₂↑ (дуже повільно реагує)
Цинк (Zn): Zn + H₂O → реакція не відбувається за звичайних умов.
У порядку зменшення активності: K, Ca , Mg , Zn. Ряд співпадає з рядом активності металів на форзаці підручника.

Вправа 226

3а хімічною активністю алюміній майже такий самий, як і магній. Проте на поверхні алюмінію завжди є доволі міцний шар алюміній оксиду, який не пропускає повітря та воду до металу. Алюміній та алюміній оксид не розчиняються у воді, проте реагують із хлоридною кислотою з утворенням розчинного алюміній хлориду. Якщо помістити гранулу алюмінію в хлоридну кислоту, то спочатку видимих змін не відбувається. Згодом можна спостерігати повільну реакцію, яка із часом прискорюється.

• Чому з алюмінієвими виробами нічого не трапляється в повітрі або в разі занурення у воду?

Алюмінієві вироби покриті міцною й хімічно інертною оксидною плівкою.

• Припустіть, яка речовина прореагує першою, якщо гранулу алюмінію помістити в хлоридну кислоту. Відповідь обґрунтуйте.

Спочатку хлоридна кислота реагуватиме з алюміній оксидом — оксидною плівкою, що вкриває поверхню металу на повітрі.

У результаті реакції утворюються розчинна сіль (алюміній хлорид) і вода:

Al₂O₃ + 6HCl = 2AlCl₃ + 3H₂O

• Чому реакція алюмінію з хлоридною кислотою із часом прискорюється?

Після розчинення захисної оксидної плівки, кислота контактує безпосередньо з активним металом, що прискорює реакцію алюмінію з хлоридною кислотою.

Рівняння реакції:

2Al + 6HCl = 2AlCl₃ + 3H₂↑

______________________________________________

У підручниках 2021 і 2016 років видання

§34 2021 РЯД АКТИВНОСТІ МЕТАЛІВ. РЕАКЦІЯ ЗАМІЩЕННЯ

Контрольні запитання

Запитання 1

Яку інформацію містить ряд активності металів Бекетова? Інформацію про різну активність металів у хімічних взаємодіях, а отже, відбувається реакція чи ні.

За яким принципом у ньому розташовані метали? За зменшенням їх хімічної активності у водних розчинах.

Запитання 2

Які метали витісняють водень з кислот? Ті, що стоять у ряді активності металів ліворуч від водню Н₂.

Наведіть приклади. Магній, цинк, ферум.

Запитання 3

За яким принципом необхідно відбирати метали для витіснення інших металів з розчинів солей? Необхідно брати метали, що в ряду активності металів, розташовані лівіше від металів з розчинів солей. Тобто, брати більш активніші метали (окрім натрію і калію, бо вони настільки активні, що взаємодіють не з розчиненою сіллю, а з водою, у якій ця сіль розчинена), щоб витіснити менш активніші метали з розчинів їх солей.

За яким принципом необхідно відбирати метали для витіснення інших металів з розплавів оксидів?

Необхідно брати метали, що в ряду активності металів, розташовані лівіше від металів з розплавів оксидів. Тобто, брати більш активніші метали (навіть натрій і калій, бо у розплавлених оксидах води немає), щоб витіснити менш активніші метали з розплавів оксидів.

Завдання для засвоєння матеріалу

Вправа 1

За яких умов кислоти реагують (відповідь підтвердьте рівняннями реакцій):

а) з металами; Що стоять в ряду активності металів до водню Н₂:

Mg + 2HCl = MgCl₂ + H₂↑

Zn + 2HCl = ZnCl₂ + H₂↑

б) основами; Реакція нейтралізації:

HCl + NaOH= NaCl + H₂O

2HCl + Fe(OH)₂↓= FeCl₂ + 2H₂O

в) солями? Реакція відбуватиметься у випадку утворення леткої чи нестійкої кислоти або в разі утворення нерозчинної солі чи кислоти:

HCl + AgNO₃ = AgCl↓ + HNO₃

2HCl + Na₂CO₃ = 2NaCl + CO₂↑ + H₂O

Вправа 2

За яких умов солі реагують (відповідь підтвердьте рівняннями реакцій):

а) з кислотами; Реакція відбуватиметься у випадку утворення леткої чи нестійкої кислоти або в разі утворення нерозчинної солі чи кислоти.

K₂CO₃ + 2HNO₃ = 2KNO₃ + H₂O + CO₂↑

BaCl₂ + H₂SO₄ = BaSO₄↓ + 2HCl

б) металами; Якщо сіль розчинна у воді, то металічний елемент у ній може бути витиснутий металом, що у ряді активності стоїть лівіше від цього металічного елемента. Найактивніші метали, що розташовані на початку ряду — натрій, калій,— не витісняють інші метали з розчинів солей, оскільки вони настільки активні, що взаємодіють не з розчиненою сіллю,

а з водою, у якій ця сіль розчинена.

Hg(NO₃)₂ + Zn = Zn(NO₃)₂ + Hg

Zn(NO₃)₂ + Hg – не відбувається.

CuSO₄ + Fe = FeSO₄ + Cu

FeSO₄ + Cu – не відбувається.

в) основами? Розчинна сіль взаємодіє з лугами, якщо один із продуктів реакції випадає в осад.

CuCl₂ + 2NaOH = 2NaCl + Cu(OH)₂↓

Na₂SO₄ + Ba(OH)₂ = BaSO₄↓ + 2NaOH

Вправа 3

Шматочки магнію та олова помістили в розчин хлоридної кислоти. У якому випадку реакція відбувається інтенсивніше? У пробірці з магнієм, бо магній, розташований в ряду активності металів лівіше від олова, є активнішим металом і реакція відбувається інтенсивніше.

Складіть рівняння цих реакцій.

Mg + 2HCl = MgCl₂ + H₂↑

Sn + 2HCl = SnCl₂ + H₂↑

Вправа 4

У розчин нікель (II) сульфату занурили свинцеву та залізну пластини. У якому випадку реакція відбувається? У випадку занурення в розчин солі залізної пластини.

Відповідь поясніть. Залізо у ряді активності металів розміщується лівіше від нікелю, а свинець – правіше від нікелю, тому залізо є активнішим за свинець.

NiSO₄ + Pb – реакція не відбувається.

NiSO₄ + Fe = FeSO₄ + Ni

Вправа 5

Чому для добування міді з розчину купрум (II) сульфату не можна використовувати натрій та калій, адже вони активніші за мідь? Бо натрій і калій настільки активні, що взаємодіють не з розчиненою сіллю, а з водою, у якій ця сіль розчинена.

Чи можливо їх використовувати для добування міді з розплаву купрум (II) оксиду? Можна, бо у розплавлених оксидах води немає.

Вправа 6

Які речовини утворюються в разі взаємодії води:

а) з активними металами; Луги і водень

2K+2H₂O=2KOH+H₂↑

б) оксидами активних металічних елементів; Луги

K₂O + H₂O = 2KOH

в) оксидами неметалічних елементів? Кислоти

SO₃ + H₂O = H₂SO₄

Вправа 7

Складіть рівняння можливих реакцій:

а) Mg + H₂SO₄ = MgSO₄ + H₂↑

б) Fe + 2HBr = FeBr₂ + H₂↑

в) Hg + HCl – реакція не відбувається. Меркурій не витясняє водень з кислоти, адже розташований у ряді активності металів після водню.

г) 2Li + 2H₂O = 2LiOH + H₂↑

д) Sn + H₂O – реакція не відбувається. Нікель Ni, олово Sn та свинець Pb пасивуються водою, тому за жодних умов з водою не реагують.

е) Ag + H₂O – реакція не відбувається. Срібло не реагує з водою, адже не утворюється луг.

є) FeSO₄ + Sn – реакція не відбувається. Залізо активніший метал, ніж олово, адже розташований у ряді активності металів лівіше від олова.

ж) 2AgNO₃ + Cu = Cu(NO₃)₂ + 2Ag↓

з) 3NiCl₂ + 2Al = 2AlCl₃ + 3Ni↓

и) CuSO₄ + Hg – реакція не відбувається. Мідь активніший метал, ніж ртуть, адже розташований у ряді активності металів лівіше від ртуті.

і) Hg(NO₃)₂ + Cu = Cu(NO₃)₂ + Hg↓

к) Hg(NO₃)₂ + 2Ag = 2AgNO₃ + Hg↓

Вправа 8

З якими з наведених речовин взаємодіє сульфатна кислота: NaNO₃, CO₂, NaOH, AgNO₃, _Zn, Ba, CaCO₃, Cu(OH)₂, Zn(OH)₂, HCl, SiО₂, Fe₂O₃, Hg?

Складіть рівняння реакцій.

Кислоти взаємодіють з основами.

H₂SO₄ + 2NaOH = Na₂SO₄ + 2H₂O

H₂SO₄ + Сu(OH)₂ = CuSO₄ + 2H₂O

H₂SO₄ + Zn(OH)₂ = ZnSO₄ + 2H₂O

Кислоти взаємодіють з солями. Реакція відбуватиметься у випадку утворення леткої чи нестійкої кислоти або в разі утворення нерозчинної солі чи кислоти. З кислотами, сильнішими, ніж кислота, що утворила сіль.

H₂SO₄ + 2AgNO₃ = Ag₂SO₄↓ + 2HNO₃

H₂SO₄ + СаСO₃ = CaSO₄↓ + H₂O + CO₂↑

Кислоти реагують з металами, що стоять у ряді активності металів до водню.

H₂SO₄ + Zn = ZnSO₄ + H₂↑

Кислоти реагують з амфотерними оксидами.

3H₂SO₄ + 2Fe₂O₃ = Fe₂(SO₄)₃ + 3H₂O

Вправа 9

Після занурення цинкової пластини в розчин купрум (II) нітрату на пластині виділилася мідь масою 3,2 г. Обчисліть масу цинку, що розчинився в результаті реакції.

Відомо: m(Cu)=3,2 г

Знайти m(Zn)–?

Розв'язування

І спосіб

1. Обчислюємо кількість речовини Cu масою 3,2 г за формулою n=m/M, де M=M_rг/моль

M_r(Cu)=A_r(Cu)=64, тому М(Cu)=64 г/моль

n(Cu)=m(Cu)/M(Cu)=3,2 г : 64 г/моль=0,05 моль

2. Записуємо рівняння реакції: Cu(NO₃)₂+Zn=Zn(NO₃)₂+Cu

За рівнянням реакції n(Zn):n(Cu)=1:1, кількість речовини однакова, тому

n(Zn)=n(Cu)=0,05 моль

3. Обчислюємо масу Zn кількістю речовини 0,05 моль за формулою m=n•M

M_r(Zn)=A_r(Zn)=65, тому М(Zn)=65 г/моль

m(Zn)=n(Zn)•M(Zn)=0,05 моль•65 г/моль=3,25 г

ІІ спосіб

Записуємо рівняння реакції: Cu(NO₃)₂+Zn=Zn(NO₃)₂+Cu

За рівнянням реакції n(Zn)/1=n(Cu)/1

У цьому співвідношенні замінюємо кількість речовини цинку і міді на співвідношення мас.

m(Zn)/М(Zn)=m(Cu)/M(Cu)

Звідси виражаємо масу цинку:

m(Zn)•М(Cu)=М(Zn)•m(Cu), тому

m(Zn)=М(Zn)•m(Cu):M(Cu)

Обчислюємо молярну масу речовин і підставляємо значення у формулу.

Mr(Zn)=Ar(Zn)=65, тому М(Zn)=65 г/моль, Mr(Cu)=Ar(Cu)=64, тому М(Cu)=64 г/моль

m(Zn)=65 г/моль•3,2 г:64 г/моль=3,25 г

Відповідь: 3,25 г

Вправа 10

Обчисліть масу олова, що можна добути взаємодією станум (II) оксиду з алюмінієм масою 0,54 кг.

Відомо: m(Al)=0,54 кг

Знайти m(Sn)–?

Розв'язування

І спосіб

1. Обчислюємо кількість речовини Al масою 0,54 кг за формулою n=m/M, де M=M_rкг/кмоль

M_r(Al)=A_r(Al)=27, тому М(Al)=27 кг/кмоль

n(Al)=m(Al)/M(Al)=0,54 кг : 27 кг/кмоль=0,02 кмоль

Записуємо рівняння реакції: 3SnO+2Al=Al₂O₃+3Sn

2. За рівнянням реакції n(Sn)/3=n(Al)/2, звідси

n(Sn)•2=n(Al)•3, тому

n(Sn)=n(Al)•3:2=0,02 кмоль•3:2=0,03 кмоль

3. Обчислюємо масу олова кількістю речовини 0,03 кмоль за формулою m=n•M

M_r(Sn)=A_r(Sn)=119, тому М(Sn)=119 кг/кмоль

m(Sn)=n(Sn)•M(S)=0,03 кмоль•119 кг/кмоль=3,57 кг

ІІ спосіб

Записуємо рівняння реакції: 3SnO+2Al=Al₂O₃+3Sn

За рівнянням реакції n(Sn)/3=n(Al)/2

У цьому співвідношенні замінюємо кількість речовини Sn і Al на співвідношення мас.

m(Sn)/3•М(Sn)=m(Al)/2•M(Al)

Звідси виражаємо масу олова:

m(Sn)•2•М(Al)=3•М(Sn)•m(Al), тому

m(Sn)=3•М(Sn)•m(Al):(2•M(Al))

Обчислюємо молярну масу речовин і підставляємо значення у формулу.

Mr(Sn)=Ar(Sn)=119, тому М(Sn)=119 кг/кмоль,

Mr(Al)=Ar(Al)=27, тому М(Al)=27 кг/кмоль

m(Sn)=3•119 кг/кмоль•0,54 кг:(2•27 кг/кмоль)=3,57 кг

Відповідь: 3,57 кг

Вправа 11

Який об’єм водню (н.у.) виділиться, якщо цинк масою 97,5 г повністю прореагує з хлоридною кислотою?

Відомо: m(Zn)=97,5 г

Знайти: V(H₂)–?

Розв'язування

І спосіб

1. Обчислюємо кількість речовини Zn масою 97,5 г за формулою n=m/M, де M=M_rг/моль

M_r(Zn)=A_r(Zn)=65, M(Zn)=65 г/моль

n(Zn)=m(Zn)/M(Zn)=97,5 г : 65 г/моль=1,5 моль

2. Записуємо рівняння реакції: Zn+2HСl=ZnCl₂+H₂_↑

За рівнянням реакції n(H₂):n(Zn)=1:1, кількість речовини однакова, тому

n(H₂)=n(Zn)=1,5 моль

3. Обчислюємо об'єм H₂ кількістю речовини 1,5 моль за формулою V=n•V_M, де V_M–постійна величина і за н.у. чисельно дорівнює 22,4 л/моль

V(H₂)=n(H₂)•V_M=1,5 моль•22,4 л/моль=33,6 л

II cпосіб

Записуємо рівняння реакції: Zn+2HСl=ZnCl₂+H₂↑

За рівнянням реакції n(Zn)/1=n(H₂)/1

У цьому співвідношенні замінюємо кількість речовини водню на співвідношення об’ємів, а кількість речовини цинку — на співвідношення мас.

V(H₂)/V_M=m(Zn)/M(Zn)

Звідси виражаємо об'єм водню:

V(H₂)•М(Zn)=m(Zn)•V_M, тому

V(H₂)=m(Zn)•V_M:M(Zn)

Обчислюємо молярну масу цинку і підставляємо значення у формулу.

M_r(Zn)=A_r(Zn)=65, тому М(Zn)=65 г/моль

V(H₂)=97,5 г•22,4 л/моль:65 г/моль=33,6 л

Відповідь: 33,6 л

Вправа 12

Яка кількість речовини сульфатної кислоти необхідна для взаємодії з магнієм масою 12 г? Яка маса солі при цьому утвориться? Який об’єм газу (н.у.) виділиться?

Відомо: m(Mg)=12 г

Знайти: n(Н₂SО₄)–?, m(Mg)–?, V(H₂)–?

Розв'язування

І спосіб

1. Обчислюємо кількість речовини Mg масою 12 г за формулою n=m/M, де М=M_rг/моль

M_r(Mg)=A_r(Mg)=24, тому М(Mg)=24 г/моль

n(Mg)=m(Mg)/M(Mg)=12 г : 24 г/моль=0,5 моль

Записуємо рівняння реакції: Mg+H₂SО₄=MgSO₄+H₂↑

2. За рівнянням реакції n(H₂SО₄):n(Mg):n(MgSO₄):n(H₂)=1:1:1:1, кількості речовин однакові, тому

n(Н₂SO₄)=n(MgSO₄)=n(H₂)=n(Mg)=0,5 моль

3. Обчислюємо масу MgSO₄ кількістю речовини 0,5 моль за формулою m=n•M

M_r(MgSО₄)=A_r(Mg)+A_r(S)+4•A_r(O)=24+32+4•16=120, М(MgSО₄)=120 г/моль

m(MgSО₄)=n(MgSО₄)•M(MgSО₄)=0,5 моль•120 г/моль=60 г

4. Обчислюємо об'єм H₂ кількістю речовини 60 г за формулою V=n•V_M, де V_M–постійна величина і за н.у. чисельно дорівнює 22,4 л/моль

V(H₂)=n(H₂)•V_M=0,5 моль•22,4 л/моль=11,2 л

ІІ спосіб

Записуємо рівняння реакції: Mg+H₂SО₄=MgSO₄+H₂↑

За рівнянням реакції n(H₂SО₄)/1=n(Mg)/1

У цьому співвідношенні замінюємо кількість речовини магнію на співвідношення мас.

n(H₂SO₄)=m(Mg)/M(Mg)

Обчислюємо молярну масу Mg і підставляємо значення у формулу.

M_r(Mg)=A_r(Mg)=24, M(Mg)=24 г/моль

n(H₂SO₄)=12 г: 24 г/моль=0,5 моль

За рівнянням реакції n(Mg)/1=n(MgSO₄)/1

У цьому співвідношенні замінюємо кількість речовини магнію і сульфатної кислоти на співвідношення мас.

m(Mg)/М(Mg)=m(MgSO₄)/M(MgSO₄)

Звідси виражаємо масу магній сульфату:

m(MgSО₄)•М(Mg)=М(MgSО₄)•m(Mg), тому

m(MgSO₄)=М(MgSO₄)•m(Mg):M(Mg)

Обчислюємо молярну масу MgSO₄ і підставляємо значення у формулу.

M_r(MgSО₄)=A_r(Mg)+A_r(S)+4•A_r(O)=24+32+4•16=120, М(MgSО₄)=120 г/моль

m(MgSO₄)=120 г/моль•12 г:24 г/моль=60 г

За рівнянням реакції n(Mg)/1=n(H₂)/1

У цьому співвідношенні замінюємо кількість речовини водню на співвідношення об’ємів, а кількість речовини магнію — на співвідношення мас.

m(Mg)/M(Mg)=V(Н₂)/V_M

Звідси виражаємо об'єм водню:

V(Н₂)•М(Mg)=m(Mg)•V_M, тому

V(H₂)=m(Mg)•V_M:M(Mg)=12 г•22,4 л/моль:24 г/моль=11,2 л

Відповідь: n(H₂SO₄)=0,5 моль, m(MgSO₄)=60 г, V(H₂)=11,2 л

Вправа 13

Яку кількість речовини міді можна виділити з розчину купрум (II) сульфату, що містить 32 г цієї солі?

Відомо: m(СuSО₄)=32 г

Знайти: n(Сu)–?

Розв'язування

І спосіб

1. Обчислюємо кількість речовини CuSO₄ масою 32 г за формулою n=m/M, де М=M_rг/моль

M_r(СuSО₄)=A_r(Cu)+A_r(S)+4•A_r(O)=64+32+4•16=160, М(СuSО₄)=160 г/моль

n(СuSО₄)=m(СuSО₄)/M(CuSO₄)=32 г : 160 г/моль=0,2 моль

2. Записуємо рівняння реакції: СuSО₄+Fe=FeSO₄+Cu

За рівнянням реакції n(СuSО₄):n(Сu)=1:1, кількості речовини однакові, тому

n(Сu)=n(СuSО₄)=0,2 моль

ІІ спосіб

Записуємо рівняння реакції: СuSО₄+Fe=FeSO₄+Cu

За рівнянням реакції n(Сu)/1=n(СuSO₄)/1

У співвідношенні замінюємо кількість речовини купрум (ІІ) сульфату на співвідношення мас. n(Сu)=m(СuSО₄)/M(CuSO₄)

Обчислюємо молярну масу CuSO₄ і підставляємо значення у формулу.

M_r(СuSО₄)=A_r(Cu)+A_r(S)+4•A_r(O)=64+32+4•16=160, М(СuSО₄)=160 г/моль

n(Сu)=32 г : 160 г/моль=0,2 моль

Відповідь: 0,2 моль

Вправа 14

Суміш магнію масою 6 г і заліза масою 16,8 г обробили достатньою кількістю розчину сульфатної кислоти. Який об’єм водню (н.у.) виділився в результаті реакції?

Відомо: m(Mg)=6 г, m(Fe)=16,8 г

Знайти: V(H₂)–?

Розв'язування

І спосіб

Водень з сульфатної кислоти витісняють два метали, бо розміщуються до водню в ряді активності металів.

1. Обчислюємо кількість речовини магнію масою 6 г і заліза масою 16,8 г за

формулою n=m/M, де M=M_r г/моль

M_r(Mg)=A_r(Mg)=24, M(Mg)=24 г/моль, M_r(Fe)=A_r(Fe)=56, M(Fe)=56 г/моль

n(Mg)=m(Mg)/M(Mg)=6 г : 24 г/моль=0,25 моль

n(Fe)=m(Fe)/M(Fe)=16,8 г : 56 г/моль=0,3 моль

2. Записуємо два рівняння реакцій:

Mg+H₂SO₄ = MgSО₄ + H₂↑ (1)

Fe+H₂SO₄ = FeSО₄ + H₂↑ (2)

За рівнянням реакції (1) n(Mg):n₁(Н₂)=1:1, кількості речовин однакові, тому

n₁(H₂)=n(Mg)=0,25 моль

За рівнянням реакції n(Fe):n₂(Н₂)=1:1, кількості речовин однакові, тому

n₂(H₂)=n(Fe)=0,3 моль

3. Обчислюємо об'єм H₂ кількістю речовини 0,25 моль і 0,3 моль за формулою V=n•V_M, де V_M–постійна величина і за н.у. чисельно дорівнює 22,4 л/моль

V₁(H₂)=n₁(H₂)•V_M=0,25 моль•22,4 л/моль=5,6 л

V₂(H₂)=n₂(H₂)•V_M=0,3 моль•22,4 л/моль=6,72 л

3. Розраховуємо сумарний об'єм водню

V(H₂)=V₁(H₂)+V₂(H₂)=5,6 л + 6,72 л=12,32 л

ІІ спосіб

Водень з сульфатної кислоти витісняють два метали, бо розміщуються до водню в ряді активності металів.

Записуємо два рівняння реакцій:

Mg+H₂SO₄ = MgSО₄ + H₂↑ (1)

Fe+H₂SO₄ = FeSО₄ + H₂↑ (2)

За рівнянням реакції (1) n(Mg)/1=n(H₂)/1

За рівнянням реакції (2) n(Fe)/1=n(H₂)/1

У цих співвідношеннях замінюємо кількість речовини водню на співвідношення об’ємів, а кількість речовини магнію і заліза — на співвідношення мас.

Заміна у співвідношенні (1):

m(Mg)/M(Mg)=V₁(Н₂)/V_М

Звідси виражаємо об'єм водню:

V₁(H₂)•М(Mg)=m(Mg)•V_M, тому

V₁(H₂)=m(Mg)•V_M:M(Mg)

Обчислюємо молярну масу Mg і підставляємо значення у формулу.

M_r(Mg)=A_r(Mg)=24, M(Mg)=24 г/моль

V₁(H₂)=6 г•22,4 л/моль:24 г/моль=5,6 л

Заміна у співвідношенні (2):

m(Fe)/M(Fe)=V₂(Н₂)/V_M

Звідси виражаємо об'єм водню:

V₂(H₂)•М(Fe)=m(Fe)•V_M, тому

V₂(H₂)=m(Fe)•V_M:M(Fe)

Обчислюємо молярну масу Fe і підставляємо значення у формулу.

M_r(Fe)=A_r(Fe)=56, M(Fe)=56 г/моль

V₂(H₂)=16,8 г•22,4 л/моль:56 г/моль=6,72 л

Розраховуємо сумарний об'єм водню:

V(H₂)=V₁(H₂)+V₂(H₂)=5,6 л + 6,72 л=12,32 л

Відповідь: 12,32 л

Вправа 15

У розчин аргентум (І) нітрату масою 85 г з масовою часткою солі 2% занурили цинкову пластинку. Обчисліть масу срібла, що виділиться на пластинці після закінчення реакції. Обчисліть, як зміниться маса пластинки порівняно з її початковою масою.

Відомо: m(розчину)=85 г, ω(AgNO₃)=2%

Знайти: m(Ag)–? ∆m(пластинки)–?

Розв'язування

І спосіб

1. Знаходимо масу AgNO₃ в розчині:

m(AgNO₃)=ω(AgNO₃)•m(розчину):100%=2%•85 г:100%=1,7 г

2. Обчислюємо кількість речовини AgNO₃ масою 1,7 г за формулою n=m/M, де

M=M_rг/моль

M_r(AgNО₃)=A_r(Ag)+A_r(N)+3•A_r(O)=108+14+3•16=170, М(AgNО₃)=170 г/моль

n(AgNO₃)=m(AgNO₃)/M(AgNO₃)=1,7 г : 170 г/моль=0,01 моль

3. Записуємо рівняння реакції: Zn+2AgNO₃=Zn(NО₃)₂+2Ag

За рівнянням реакції n(Zn):n(AgNO₃):n(Ag)=1:2:2, кількості речовин срібла і солі однакові, а кількість речовини цинку удвічі менша від кількості речовини солі, тому

n(Ag)=n(AgNO₃)=0,01 моль

n(Zn)=n(AgNO₃):2=0,01 моль:2=0,005 моль

4. Обчислюємо масу металів заданої кількості речовини за формулою m=n•M

M_r(Ag)=A_r(Ag)=108, М(Ag)=108 г/моль; M_r(Zn)=A_r(Zn)=65, М(Zn)=65 г/моль

m(Ag)=n(Ag)•M(Ag)=0,01 моль•108 г/моль=1,08 г

m(Zn)=n(Zn)•M(Zn)=0,005 моль•65 г/моль=0,325 г

Маса пластинки змінилася за рахунок різниці мас металів, тому

∆m(пластинки)=1,08 г – 0,325 г=0,755 г.

ІІ спосіб

1. Знаходимо масу речовини (AgNO₃) в розчині:

m(AgNO₃)=ω(AgNO₃)•m(розчину):100%=2%•85 г:100%=1,7 г

Записуємо рівняння реакції: Zn+2AgNO₃=Zn(NО₃)₂+2Ag

За рівнянням реакції n(Zn)/1=n(AgNO₃)/2

У цьому співвідношенні замінюємо кількість речовини цинку і солі на співвідношення мас.

m(Zn)/•М(Zn)=m(AgNO₃)/2•M(AgNO₃)

Звідси виражаємо масу цинку:

m(Zn)•2•М(AgNO₃)=М(Zn)•m(AgNO₃), тому

m(Zn)=М(Zn)•m(AgNO₃):(2•M(AgNO₃))

Обчислюємо молярні маси речовин і підставляємо значення у формулу.

M_r(Zn)=A_r(Zn)=65, тому М(Zn)=65 г/моль

M_r(AgNО₃)=A_r(Ag)+A_r(N)+3•A_r(O)=108+14+3•16=170, тому М(AgNО₃)=170 г/моль

m(Zn)=65 г/моль•1,7 г:(2•170 г/моль)=0,325 г

За рівнянням реакції n(AgNO₃)/2=n(Ag)/2, або n(AgNO₃)=n(Ag)

У цьому співвідношенні замінюємо кількість речовини срібла і солі на співвідношення мас.

m(AgNO₃)/M(AgNO₃)=m(Ag)/М(Ag)

Звідси виражаємо масу срібла:

m(Ag)•М(AgNO₃)=М(Ag)•m(AgNO₃), тому

m(Ag)=М(Ag)•m(AgNO₃):M(AgNO₃)

Обчислюємо молярну масу срібла і підставляємо значення у формулу.

M_r(Ag)=A_r(Ag)=108, тому М(Ag)=108 г/моль

m(Ag)=108 г/моль•1,7 г:170 г/моль=1,08 г

Маса пластинки змінилася за рахунок різниці мас металів, тому

∆m(пластинки)=1,08 г – 0,325 г=0,755 г

Відповідь: m(Ag)=1,08 г, маса пластинки збільшилася на 0,755 г

Вправа 16*

Запропонуйте, як за допомогою хімічних реакцій розділити суміш міді та заліза.

1 крок. Долити кислоту, наприклад, хлоридну. Залізо прореагує, а мідь ні, бо у ряді активності металів розміщується правіше від водню. Фільтруванням отримуємо мідь.

2HCl + Fe = FeCl₂ + H₂↑

2 крок. До розчину солі додати активніший метал, ніж залізо, наприклад, магній, який витісне залізо з розчину його солі.

FeCl₂ + Mg = MgCl₂ + Fe↓

Вправа 17*

Які з наведених речовин взаємодіють з водою: Na, Ba, Fe, Fe₂O₃, H₂SO₄, NaOH, CaO, ZnО? Відповідь підтвердьте рівняннями реакцій.

Метали, розташовані у ряді активності металів до магнію реагують з водою за звичайних умов, утворюючи луги і водень, а від алюмінію до феруму за нагрівання, утворюючи оксид і водень.

2Na + 2Н₂О = 2NaOН + H₂↑

Ba + 2Н₂О = Ba(OН)₂ + H₂↑

3Н₂О + 2Fe = Fe₂O₃ + 3H₂↑

Оксиди активних металічних елементів реагують з водою, утворюючи луги.

СаО + Н₂О = Са(OН)₂

Вправа 18*

Алюміній — досить активний метал, але вироби з алюмінію зберігаються на повітрі без видимих ознак псування. Якщо зачищений виріб з алюмінію, наприклад ложку або виделку, на деякий час помістити в розчин меркурій (II) нітрату, він покривається сріблястим нальотом. Поясніть, чому можуть відбуватися такі зміни з хімічної точки зору. Активний метал алюміній, взаємодіючи з киснем, що міститься у повітрі, покривається щільною, міцною оксидною плівкою Al₂O₃, яка знижує його активність.

4Al + 3O₂ = 2Al₂O₃

Зачищений виріб, тобто, очищений від оксидної плівки, алюміній витісняє із солі ртуть, яка є сріблястим металом, тому покривається сріблястим нальотом.

2Al+3Hg(NO₃)₂=2Al(NO₃)₃+3Hg↓

§36 2016 РЯД АКТИВНОСТІ МЕТАЛІВ. РЕАКЦІЯ ЗАМІЩЕННЯ

3апитання 3

Які метали взаємодіють з водою? Ті, що стоять у ряді активності металів ліворуч від водню Н₂.

Які з них взаємодіють за звичайних умов, а які — за високої температури?

Метали, що розташовані в ряду активності ліворуч від магнію, взаємодіють з водою за звичайних умов, а ті, що розташовані від магню до водню — за високої температури.

Вправа 4 Зразки натрію, кальцію та цинку залили водою. Що спостерігають у кожному випадку? Натрій і кальцій бурхливо взаємодіють з водою за звичайних умов, а цинк — за умови нагрівання.

Складіть відповідні рівняння реакції.

2Na + 2H₂О = 2NaОН + H₂↑

Ca + 2H₂О = Ca(ОН)₂ + H₂↑

Zn + H₂О = ZnО + H₂↑

Вправа 7 Калій взаємодіє з водою настільки бурхливо, що водень, який виділяється, займається. Яка речовина утворюється в розчині? В розчині утворюється калій гідроксид.

Складіть рівняння реакції.

2K+2H₂O=2KOH+H₂↑

Інші завдання дивись тут...