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 і 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.

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

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 кг/кмоль

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

2. 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, кількості речовини однакові, 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, у випадку утворення нерозчинної солі, оскільки захисна плівка буде перешкодою для хімічної 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 воді.

Про утворення натрій гідроксиду свідчить колір розчину, який в присутності фенолфталеїну стає рожевим, що свідчить про лужне середовище (NaOH).

• Яка ознака активного перебігу цієї реакції?

Бурхливе вирування розчину та інтенсивне виділення газу.

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

Натрій легший за воду (має меншу густину), тому переміщався, плаваючи, на її поверхні.

• Перелічіть ризики цього експерименту.

Розбрискування лугу, виділення водню з вибухом, можливе займання газу.

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

Використав захисний екран і окуляри, налив великий об’єм води, брав речовини пінцетом, зберігав натрій у олії та відрізав малий кусок.

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, що є в складі оксидної плівки, яка покриває поверхню вироба.

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

Al₂O₃ + 6HCl = 2AlCl₃ + 3H₂O

• Чому реакція алюмінію з хлоридною кислотою із часом прискорюється?

Бо після розчинення захисної оксидної плівки, кислота безпосередньо контактує з активним металом алюмінієм:

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...