Химия. 9 класс · Габриелян, Остроумов, Сладков · § 29

Упражнение 5 к § 29

§ 29. Химические свойства металлов · тема: Химические свойства металлов

Задача 1

Условие (кратко)

а) Охарактеризовать химические свойства калия, записать уравнения реакций с точки зрения ТЭД и ОВР.

Решение

Калий — щелочной металл, один из самых активных (в начале ряда напряжений), очень сильный восстановитель: $\mathrm{\overset{0}{K} - e^- \rightarrow K^+}$ .

С неметаллами реагирует энергично:

\mathrm{2K + Cl_2 \rightarrow 2KCl}, \qquad \mathrm{2K + S \rightarrow K_2S}

При сгорании на воздухе образуется не оксид, а надпероксид (как натрий даёт пероксид

\mathrm{Na_2O_2}

, см. § 30):

\mathrm{K + O_2 \xrightarrow{t} KO_2}

. Оксид калия

\mathrm{K_2O}

при горении не образуется — его получают косвенно, поэтому запись

\mathrm{4K + O_2 \rightarrow 2K_2O}

для горения калия неверна.

С водой — бурно при обычных условиях, выделяющийся водород загорается:

\mathrm{2\overset{0}{K} + 2\overset{+1}{H_2}O \rightarrow 2\overset{+1}{K}OH + \overset{0}{H_2}\uparrow}

\mathrm{K^0 - e^- \rightarrow K^+}

| 2 — восстановитель;

\mathrm{2H^+ + 2e^- \rightarrow H_2^0}

| 1 — окислитель (вода). В ионной форме:

\mathrm{2K + 2H_2O \rightarrow 2K^+ + 2OH^- + H_2\uparrow}

С кислотами — со взрывом; в растворе сначала идёт реакция с водой. С растворами солей металлы не вытесняет: реагирует с водой, а щёлочь затем может дать осадок, например с $\mathrm{CuSO_4}$ — гидроксид меди(II).

Ответ

Очень сильный восстановитель — бурно реагирует с неметаллами, водой (2K + 2H₂O → 2KOH + H₂↑), кислотами; металлы из растворов солей не вытесняет

Почему так

Калий стоит в начале ряда напряжений, поэтому реагирует даже с водой при комнатной температуре.

Подробнее — в теме «Химические свойства металлов».

Задача 2

Условие (кратко)

б) Охарактеризовать химические свойства цинка, записать уравнения реакций с точки зрения ТЭД и ОВР.

Решение

Цинк — металл средней активности (левее водорода и железа), восстановитель: $\mathrm{Zn^0 - 2e^- \rightarrow Zn^{2+}}$ .

С неметаллами — при нагревании:

\mathrm{2Zn + O_2 \xrightarrow{t} 2ZnO}, \qquad \mathrm{Zn + S \xrightarrow{t} ZnS}, \qquad \mathrm{Zn + Cl_2 \rightarrow ZnCl_2}

С водой — только с паром при высокой температуре:

\mathrm{Zn + H_2O \xrightarrow{t} ZnO + H_2}

С растворами кислот — выделяет водород:

\mathrm{Zn + 2HCl \rightarrow ZnCl_2 + H_2\uparrow}

Ионное уравнение:

\mathrm{Zn + 2H^+ \rightarrow Zn^{2+} + H_2\uparrow}

;

\mathrm{Zn^0 - 2e^-}

— восстановитель,

\mathrm{2H^+ + 2e^-}

— окислитель.

С растворами солей менее активных металлов:

\mathrm{Zn + CuSO_4 \rightarrow ZnSO_4 + Cu}, \qquad \mathrm{Zn + Cu^{2+} \rightarrow Zn^{2+} + Cu}

Цинк амфотерен — растворяется и в щелочах:

\mathrm{Zn + 2NaOH + 2H_2O \rightarrow Na_2[Zn(OH)_4] + H_2\uparrow}

Ответ

Восстановитель средней активности — реагирует с неметаллами (при нагревании), кислотами (Zn + 2H⁺ → Zn²⁺ + H₂↑), солями менее активных металлов, щелочами

Почему так

Цинк стоит в ряду напряжений левее водорода, поэтому вытесняет водород из кислот и менее активные металлы из солей.

Подробнее — в теме «Химические свойства металлов».

Задача 3

Условие (кратко)

в) Охарактеризовать химические свойства меди, записать уравнения реакций с точки зрения ТЭД и ОВР.

Решение

Медь — малоактивный металл (правее водорода), слабый восстановитель: $\mathrm{Cu^0 - 2e^- \rightarrow Cu^{2+}}$ .

С неметаллами — при нагревании:

\mathrm{2Cu + O_2 \xrightarrow{t} 2CuO}, \qquad \mathrm{Cu + Cl_2 \xrightarrow{t} CuCl_2}

С водой, соляной и разбавленной серной кислотами не реагирует — водород вытеснить не может.

С растворами солей менее активных металлов (серебра, ртути):

\mathrm{Cu + 2AgNO_3 \rightarrow Cu(NO_3)_2 + 2Ag}, \qquad \mathrm{Cu + 2Ag^+ \rightarrow Cu^{2+} + 2Ag}

\mathrm{Cu^0 - 2e^-}

| 1 — восстановитель;

\mathrm{Ag^+ + e^-}

| 2 — окислитель.

С кислотами-окислителями, где окислитель — не $\mathrm{H^+}$ :

\mathrm{Cu + 2H_2SO_4(конц.) \xrightarrow{t} CuSO_4 + SO_2\uparrow + 2H_2O}

\mathrm{3Cu + 8HNO_3(разб.) \rightarrow 3Cu(NO_3)_2 + 2NO\uparrow + 4H_2O}

Ответ

Слабый восстановитель — реагирует с O₂ и Cl₂ при нагревании, с солями серебра и ртути, с конц. H₂SO₄ и HNO₃; с водой и HCl не реагирует

Почему так

Медь стоит в ряду напряжений правее водорода, поэтому не вытесняет его из кислот.

Подробнее — в теме «Химические свойства металлов».

Задача 4

Условие (кратко)

В чём сходство и различия химических свойств калия, цинка и меди?

Решение

Сходство. Все три металла — восстановители: отдают электроны и окисляются, $\mathrm{M^0 - ne^- \rightarrow M^{n+}}$ . Все реагируют с кислородом, хлором, кислотами-окислителями, образуют соли.

Различия — в активности, которая падает в ряду $\mathrm{K}$ , $\mathrm{Zn}$ , $\mathrm{Cu}$ :

с водой калий реагирует при комнатной температуре, цинк — только с паром при нагревании, медь — не реагирует;
водород из растворов кислот вытесняют калий и цинк, медь — нет;
из растворов солей цинк и медь вытесняют менее активные металлы, а калий реагирует с водой раствора;
цинк амфотерен и растворяется в щелочах, калий и медь — нет.

Ответ

Все трое — восстановители; активность падает от K к Cu, поэтому калий реагирует с водой, цинк — с кислотами, медь — только с кислотами-окислителями и солями Ag, Hg

Почему так

Общее — восстановительные свойства, различия определяются положением металлов в ряду напряжений.

Подробнее — в теме «Химические свойства металлов».

Задача 1

Задача 2

Задача 3

Задача 4

Похожие задачи для тренировки