Дізнаєтеся, зрозумієте, використаєте
Які функції виконують метал і кислота в хімічній реакції між ними?
Метал виконує роль відновника, а кислота — окисника.
У яких випадках під час реакцій металів з кислотами утворюється водень?
Метали, що розміщуються у ряді активності металів до водню, "витісняють" водень із розчинів кислот.
Як захищають метали і вироби з них від дії кислот?
Для захисту металів і виробів з них застосовують:
— захисне покриття (фарби, оливи, мастила, цинкування, хромування, нікелювання тощо);
— оксидацію (вкривання шаром металу, що має оксидну плівку);
— введення інгібіторів корозії (утворення на поверхні металу плівки хімічно інертної сполуки).
Експериментуймо
Експериментуємо в хімічному кабінеті / лабораторії
ДОСЛІДЖУЄМО РЕАКЦІЇ ХЛОРИДНОЇ КИСЛОТИ З МЕТАЛАМИ
Обладнання: штатив із пробірками, пінцет, пробіркотримач, спиртівка або сухе пальне, керамічна підставка, сірники.
Реактиви: залізо, алюміній, мідь (шматочки дроту, стружка, гранули), хлоридна кислота.
Хід роботи
Помістимо в одну пробірку алюміній, у другу — залізо, а в третю — мідь. Додамо в кожну пробірку 1—2 мл хлоридної кислоти.
Що спостерігаєте? У пробірці з алюмінієм інтенсивно виділяється водень (рідина ніби закипає), у пробірці із залізом — водень виділяється значно повільніше (бульбашки ледве утворюються), а в пробірці із міддю — ніяких змін не відбувається.
Який метал активно реагує з кислотою, а який не взаємодіє з нею? Алюміній активно реагує з кислотою, а мідь не взаємодіє з нею.
Обережно нагрійте суміші речовин, але не до кипіння рідин.
У яких пробірках відбуваються зміни і які саме? У пробірці із залізом водень виділяється інтенсивніше.
Спостереження, хімічні рівняння і висновки записуємо в зошит.
| Метал | Спостереження | Рівняння реакцій | Висновок |
| Al | розчин "закипає" | 2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2↑ | реагує |
| Fe | бульбашки ледве утворюються | Fe + 2HCl = FeCl2 + H2↑ | реагує |
| Cu | — | — | не реагує |
Чи узгоджується результат експерименту з розміщенням металів у ряду активності?
Так, узгоджується. Алюміній (Al) і залізо (Fe) розташовані до водню (H2), тому "витісняють" його з кислот. Причому алюміній "витісняє" водень інтенсивніше, бо перебуває в ряді активності металів лівіше порівняно із залізом. Мідь (Cu) розташована після водню (H2), тому реакція не відбувається.
Виконаймо вправу
Складіть рівняння реакції магнію з хлоридною кислотою. Узявши до уваги, що ця кислота майже повністю дисоціює на йони, визначте, яка частинка виконує функцію окисника і зазнає відновлення. Запишіть схеми окиснення і відновлення.
Рівняння реакції: Mg + 2HCl = MgCl2 + H2↑
Атоми Магнію втрачають електрони й перетворюються на катіони:
Mg – 2e– = Mg2+ — процес окиснення
Атоми Хлору отримують електрони й перетворюються на аніони:
Cl + 1e– = Cl– — процес відновлення.
Хлор відновлюється, тому є окисником.
Виконаймо вправу
Складіть рівняння реакції цинку з оцтовою кислотою. За потреби відшукайте в § 6 формулу цієї кислоти і склад її кислотного залишку.
Оцтова кислота дисоціює CH3COOH = H+ + CH3COO–, тому кислотний залишок цієї кислоти CH3COO–
Zn + CH3COOH = (CH3COO)2Zn + H2↑
Виконаймо вправу
Перетворіть схему реакції на хімічне рівняння.
Cu + 2H2SO4(конц.) = CuSO4 + SO2 + 2H2O
Думаймо
Сформулюйте цікаве запитання за темою параграфа і поставте його своїм однокласникам / однокласницям. Порівняйте свою і їхні відповіді та оцініть їх. Поясніть, чому ваша оцінка саме така.
Спробуй пояснити, користуючись рядом активності металів Бекетова, чому золото є хімічно найпасивнішим серед металів.
Метал золото (Au) перебуває останнім справа в ряді активності металів після водню, що підтверджує хімічну пасивність золота у порівнянні з іншими металами.
ВАШІ ДОСЯГНЕННЯ І ВІДКРИТТЯ
Вправа 132
Чому в ряд активності металів додано неметал водень?
Формула неметалу водню поділяє ряд на дві частини. Метали, розміщені в його лівій частині, взаємодіють із названими вище кислотами (при цьому виділяється водень), а розміщені праворуч — не реагують із ними.
Вправа 133
Який метал є активнішим відновником — олово чи нікель, мідь чи алюміній?
У парі металів активнішим відновником є нікель (Ni), бо розміщується в ряді активності металів лівіше від олова (Sn).
У парі металів активнішим відновником є алюміній (Al), бо розміщується лівіше від водню (H2), на відміну від міді (Cu).
Вправа 134
Яка кислота є активнішим окисником — хлоридна чи нітратна? Відповідь аргументуйте.
Активнішим окисником є нітратна кислота, бо на відміну від хлоридної кислоти, концентрована реагує ще й з металами, розміщеними в ряді активності металів праворуч від водню.
Вправа 135
Щоб захистити жерсть від корозії, на її поверхню наносять тонкий шар цинку. Що станеться з металевим виробом з оцинкованої жерсті в разі потрапляння на нього хлоридної кислоти?
У разі потрапляння на металевий виріб з оцинкованої жерсті хлоридної кислоти миттєво відбудеться хімічна реакція, яка швидко зруйнує захисний шар і пошкодить сам метал, оскільки кислота активно реагує як з цинком, так і з залізом.
Оцинкована жерсть — це тонка сталь, у складі якої залізо становить понад 90%, покрита шаром цинку для захисту від корозії.
Запишіть хімічні рівняння.
Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2↑
Fe + 2HCl = FeCl2 + H2↑
Вправа 136
Складіть рівняння реакцій, одним із продуктів яких є водень:
а) 6Li + 2H3PO4 = 2Li3PO4 + 3H2↑
б) 2Al + 3H2SO4 = Al2(SO4)3 + 3H2↑
Вправа 137
У якому досліді утвориться більше водню, якщо в реакціях з кислотою використати однакові маси магнію й алюмінію?
Запишемо рівняння реакції магнію і алюмінію із хлоридною кислотою.
Mg + 2HCl = MgCl2 + H2↑
2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2↑
За першим рівнянням реакції 1 моль водню утворюється з 1 моль магнію, або 24 г.
Обчислимо кількість речовини водню, що утвориться з 24 г алюмінію.
n(Al)=m(Al):M(Al)=24 г : 27 г/моль = 0,89 моль
За другим рівнянням реакції n(Al):n(H2)=2 : 3, звідси
n(H2)=n(Al)•3:2 = 0,89 моль • 3 : 2 = 1,335 моль.
1,335 моль > 1 моль, тому більше водню утвориться в реакції алюмінію з кислотою.
Відповідь: у реакції алюмінію з кислотою.
Вправа 138
Вам потрібно почистити стару мідну монету. Відомо, що продукти корозії міді реагують з кислотами. Яку кислоту серед наявних у хімічному кабінеті / лабораторії використаєте для очищення поверхні монети? Обґрунтуй свій вибір.
Вправа 139
Обчисліть масу заліза, що прореагує з розведеною сульфатною кислотою з утворенням водню об’ємом 5,6 л (н. у.).
Дано: V(H2) = 5,6 л
Знайти: m(Fe)–?
Розв'язання
1–й спосіб
Складаємо рівняння реакції:
х г 5,6 л
Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2
56 г 22,4 л
Над формулами сполук Fe і H2 записуємо невідому масу заліза (х г) і наведений в умові задачі об'єм водню (5,6 л), а під формулами – масу речовини і об'єм відповідної кількості речовини (1 моль) згідно з коефіцієнтами в хімічному рівнянні. Для цього обчислюємо молярну масу заліза Fe й, відповідно, масу 1 моль. 1 моль будь–якого газу за н.у. займає об'єм 22,4 л.
Mr(Fe)=Ar(Fe) = 56, M(Fe)= 56 г/моль, маса 1 моль=56 г
Складаємо пропорцію і розв'язуємо її:
за рівнянням реакції з 56 г Fe утворюється 22,4 л H2,
за умовою задачі з х г Fe ― 5,6 л H2.
56 г / х г = 22,4 л / 5,6 л, звідси х г • 22,4 л = 56 г • 5,6 л
х=5,6 г • 5,6 л : 22,4 л = 14 г
2–ий спосіб
1. Обчислюємо кількість речовини водню H2:
n(H2) = V(H2) : Vm = 5,6 л : 22,4 л/моль = 0,25 моль
2. Записуємо рівняння реакції: Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2
2. Записуємо рівняння реакції: Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2
Згідно з коефіцієнтами в хімічному рівнянні, кількість речовини заліза Fe (1 моль) дорівнює кількості речовини водню Н2 (1 моль), тому
n(Fe)=n(H2) = 0,25 моль.
3. Обчислюємо масу заліза:
Mr(Fe)=Ar(Fe)=56, M(Fe)=56 г/моль
m(Fe)=n(Fe)•M(Fe)=0,25 моль•56 г/моль=14 г
Відповідь: m(Fe)=14 г.
Вправа 140
Унаслідок реакції достатньої кількості хлоридної кислоти із сумішшю порошків срібла і магнію, маса якої становила 10 г, виділився водень об’ємом 0,7 л (н. у.). Обчисліть масову частку срібла в суміші.
Відомо: m(суміші)=10 г, V(H2)=0,7 л
Знайти: ω(Ag)–?
Розв'язування
1–й спосіб
У суміші сполук тільки магній реагує з хлоридною кислотою з утворення газу.
1. Складаємо хімічне рівняння:
х г 0,7 л
Mg + 2HCl = MgCl2 + H2
24 г 22,4 л
За н.у. 1 моль газу за н.у. займає об'єм 22,4 л.
M(Mg)=24 г/моль, маса 1 моль=24 г
2. Обчислюємо за допомогою пропорції масу магнію.
х=m(Mg)=24 г • 0,7 л : 22,4 л=0,75 г
3. Обчислюємо масу срібла в суміші.
m(Ag)=m(cуміші)–m(Mg)=10 г – 0,75 г=9,25 г
4. Обчислюємо масову частку срібла в суміші:
ω(Ag)=m(Ag)/m(суміші)=9,25 г : 10 г=0,925, або 92,5%
2–ий спосіб
У суміші сполук тільки магній реагує з хлоридною кислотою з утворення газу.
1. Обчислюємо кількість речовини водню:
n(H2)=V(H2):VM=0,7 л : 22,4 л/моль=0,03125 моль
2. Складаємо хімічне рівняння: Mg + 2HCl = MgCl2 + H2
За рівнянням реакції v(Mg):v(H2)=1:1, кількість речовини однакова, тому
n(Mg)=n(H2)=0,03125 моль
3. Обчислюємо масу магнію.
M(Mg)=24 г/моль
m(Mg)=n(Mg)•M(Mg)=0,03125 моль•24 г/моль=0,75 г
4. Обчислюємо масу срібла в суміші.
m(Ag)=m(cуміші)–m(Mg)=10 г – 0,75 г=9,25 г
5. Обчислюємо масову частку срібла в суміші:
ω(Ag)=m(Ag)/m(суміші)=9,25 г : 10 г=0,925, або 92,5%
Відповідь: 92,5%
Вправа 141
Випишіть ключові слова і словосполучення з тексту параграфа для укладання двомовного словничка.
Кислота — acid, хімічна активність металів — chemical activity of metals, оксидація — oxidation, інгібітори — inhibitors.
Вправа 142
Створіть у зошиті таблицю оцінювання ваших знань і заповніть її.
| Навчальні досягнення (що я знаю та вмію) | Самооцінка |
| Знаю, як можна визначити хімічну активність металу. | ... |
| Знаю, які функції виконують метал і кислота в хімічній реакції між ними. | ... |
| Знаю, які реакції називаються окисно–відновними. | ... |
| Вмію записати схеми окиснення і відновлення в окисно–відновних реакціях металу з кислотою. | ... |
| Знаю способи захисту металевих виробів від дії (руйнування) кислотами. | ... |