Таблиця витіснення. Активні метали. Методика проведення досвіду
Li, K, Ca, Na, Mg, Al, Zn, Cr, Fe, Pb, H 2 , Cu, Ag, Hg, Au
Чим лівіше стоїть метал в ряду стандартних електродних потенціалів, тим сильнішим відновником він є, найсильніший відновник - металевий літій, золото - найслабший, і, навпаки, іон золото (III) - найсильніший окислювач, літій (I) - найслабший .
Кожен метал здатний відновлювати з солей в розчині ті метали, які стоять в ряду напруг після нього, наприклад, залізо може витісняти мідь з розчинів її солей. Однак слід пам'ятати, що метали лужних і лужно-земельних металів будуть взаємодіяти безпосередньо з водою.
Метали, що стоїть в ряду напруг лівіше водню, здатні витісняти його з розчинів розбавлених кислот, при цьому розчинятися в них.
Відновлювальна активність металу не завжди відповідає його положенню в періодичній системі, тому що при визначенні місця металу в ряду враховується не тільки його здатність віддавати електрони, а й енергія, яка витрачається на руйнування кристалічної решітки металу, а також енергія, що витрачається на гідратацію іонів.
Взаємодія з простими речовинами
З киснем більшість металів утворює оксиди - амфотерні і основні:
4Li + O 2 \u003d 2Li 2 O,
4Al + 3O 2 \u003d 2Al 2 O 3.
Лужні метали, за винятком літію, утворюють пероксиди:
2Na + O 2 \u003d Na 2 O 2.
З галогенами метали утворюють солі галогеноводородних кислот, наприклад,
Cu + Cl 2 \u003d CuCl 2.
З воднем найактивніші метали утворюють іонні гідриди - солеподібні речовини, в яких водень має ступінь окислення -1.
2Na + H 2 \u003d 2NaH.
З сірої метали утворюють сульфіди - солі сірководневої кислоти:
З азотом деякі метали утворюють нітриди, реакція практично завжди протікає при нагріванні:
3Mg + N 2 \u003d Mg 3 N 2.
З вуглецем утворюються карбіди:
4Al + 3C \u003d Al 3 C 4.
З фосфором - фосфіди:
3Ca + 2P \u003d Ca 3 P 2.
Метали можуть взаємодіяти між собою, утворюючи интерметаллические з'єднання :
2Na + Sb \u003d Na 2 Sb,
3Cu + Au \u003d Cu 3 Au.
Метали можуть розчинятися один в одному при високій температурі без взаємодії, утворюючи сплави.
сплави
сплавами називаються системи, що складаються з двох або більше металів, а також металів і неметалів, що володіють характерними властивості, властивими лише металевому стану.
Властивості сплавів - найрізноманітніші і відрізняються від властивостей їх компонентів, так, наприклад, для того щоб золото стало більш твердим і придатним для виготовлення прикрас, в нього додають срібло, а сплав, який містить 40% кадмію та 60% вісмуту, має температуру плавлення 144 ° С, тобто набагато нижче температури плавлення його компонентів (Cd 321 ° С, Bi 271 ° С).
Можливі наступні типи сплавів:
Розплавлені метали змішуються між собою в будь-яких співвідношеннях, необмежено розчиняючись один в одному, наприклад, Ag-Au, Ag-Cu, Cu-Ni та інші. Ці сплави однорідні за складом, мають високу хімічну стійкість, проводять електричний струм;
Розправлені метали змішуються між собою в будь-яких співвідношеннях, проте при охолодженні розшаровуються, і виходить маса, що складається з окремих кристалів компонентів, наприклад, Pb-Sn, Bi-Cd, Ag-Pb та інші.
Мета роботи: ознайомитися на досвіді з залежністю окисно-відновних властивостей металів від їх положення в електрохімічному ряду напружень.
Устаткування і реактиви: пробірки, тримачі для пробірок, спиртівка, фільтрувальна папір, піпетки, 2н. розчини HClі H 2 SO 4, концентрована H 2 SO 4, Розбавлена \u200b\u200bі концентрована HNO 3, 0,5М розчини CuSO 4, Pb (NO 3) 2 або Pb (CH 3 COO) 2; шматочки металевих алюмінію, цинку, заліза, міді, олова, залізні канцелярські скріпки, дистильована вода.
теоретичні пояснення
Хімічний характер будь-якого металу в значній мірі обумовлений тим, наскільки він легко окислюється, тобто наскільки легко його атоми здатні переходити в стан позитивних іонів.
Метали, які виявляють легку здатність окислюватися, називаються неблагородними. Метали, які окислюються з великими труднощами, називаються благородними.
Кожен метал характеризується певним значенням стандартного електродного потенціалу. За стандартний потенціал j 0даного металевого електрода приймається ЕРС гальванічного елемента, складеного з стандартного водневого електрода, розташованого ліворуч, і пластинки металу, вміщеній в розчин солі цього металу, причому активність (в розведених розчинах можна використовувати концентрацію) катіонів металу в розчині повинна бать дорівнює 1 моль / л; Т \u003d 298 К; р \u003d 1 атм. (Стандартні умови). Якщо умови реакції відмінні від стандартних, потрібно враховувати залежність електроднихпотенціалів від концентрацій (точніше активностей) іонів металів в розчині і температури.
Залежність електроднихпотенціалів від концентрації виражається рівнянням Нернста, яке стосовно до системи:
Me n + + n e -→Me
В;
R - газова постійна, 
;
F -постійна Фарадея ( »96500 Кл / моль);
n -
а Ме n + - моль / л.
беручи значення Т=298К,отримаємо
моль / л.
j 0,відповідають полуреакции відновлення, отримують ряд напруг металів (ряд стандартних електродних потенціалів). В цей же ряд поміщають електродний потенціал водню, який приймає за нуль, для системи, в якій протікає процес:
2Н + + 2е - \u003d Н 2
При цьому, стандартні електродні потенціали неблагородних металів мають негативне значення, А благородних - позитивне.
Електрохімічний ряд напруг металів
Li; K; Ba; Sr; Ca; Na; Mg; Al; Mn; Zn; Cr; Fe; Cd; Co; Ni; Sn; Pb; ( H) ; Sb; Bi; Cu; Hg; Ag; Pd; Pt; Au
Цей ряд характеризує окислювально-відновну здатність системи «метал - іон металу» в водних розчинах при стандартних умовах. Чим лівіше в ряду напруг варто метал (чим менше його j 0), Тим сильнішим відновником він є, і тим легше атоми металу віддають електрони, перетворюючись в катіони, але катіони цього металу важче приєднують електрони, перетворюючись в нейтральні атоми.
Окислювально-відновні реакції за участю металів і їх катіонів йдуть в тому напрямі, при якому метал з меншим електродним потенціалом є відновником (тобто окислюється), а катіони металу з великим електродним потенціалом - окислювачами (тобто відновлюються). У зв'язку з цим для електрохімічного ряду напруг металів характерні наступні закономірності:
1. кожен метал витісняє з розчину солей всі інші метали, що стоять правіше його в електрохімічному ряді напруг металів.
2. всі метали, які в електрохімічному ряді напруг стоять лівіше водню, витісняють водень з розбавлених кислот.
Методика проведення дослідів
Досвід 1: Взаємодія металів з соляною кислотою.
О четвертій пробірки налити по 2 - 3 мл соляної кислоти і помістити в них по шматочку алюмінію, цинку, заліза і міді порізно. Які з узятих металів витісняють водень з кислоти? Написати рівняння реакцій.
Досвід 2: Взаємодія металів з сірчаною кислотою.
В пробірку опустити шматочок заліза і додати 1 мл 2н. сірчаної кислоти. Що спостерігається? Повторити досвід з шматочком міді. Протікає реакція?
Перевірити дію концентрованої сірчаної кислоти на залізо і мідь. Пояснити спостереження. Написати все рівняння реакцій.
Досвід 3: Взаємодія міді з азотною кислотою.
Покласти в дві пробірки по шматочку міді. В одну з них налити 2 мл розведеної азотної кислоти, в другу - концентрованої. При необхідності вміст пробірок підігріти на спиртівці. Який газ утворюється в першій пробірці, а який у другій? Записати рівняння реакцій.
Досвід 4: Взаємодія металів з солями.
Налити в пробірку 2 - 3 мл розчину сульфату міді (II) і опустити шматочок залізного дроту. Що відбувається? Повторити досвід, замінивши залізну дріт шматочком цинку. Написати рівняння реакцій. Налити в пробірку 2 мл розчину ацетату або нітрату свинцю (II) і опустити шматочок цинку. Що відбувається? Написати рівняння реакції. Вказати окислювач і відновник. Чи буде протікати реакція, якщо цинк замінити міддю? Дати пояснення.
11.3 Необхідний рівень підготовки студентів
1. Знати поняття стандартного електродного потенціалу, мати уявлення про його вимірі.
2. Вміти використовувати рівняння Нернста для визначення електродного потенціалу в умовах, відмінних від стандартних.
3. Знати, що таке ряд напруг металів, що він характеризує.
4. Вміти використовувати ряд напруг металів для визначення напрямку окисно-відновних реакцій за участю металів і їх катіонів, а також металів і кислот.
Завдання для самоконтролю
1. Яка маса технічного заліза, що містить 18% домішок, потрібно для витіснення з розчину сульфату нікелю (II) 7,42 г нікелю?
2. У розчин нітрату срібла опущена мідна пластинка масою 28 г. після закінчення реакції платівка була вийнята, обмита, висушена і виважена. Маса її виявилася 32,52 г. Яка маса нітрату срібла була в розчині?
3. Визначте значення електродного потенціалу міді, зануреної в 0,0005 М розчин нітрату міді (II).
4. Електродний потенціал цинку, зануреного в 0,2 М розчин ZnSO 4, дорівнює 0,8 В. визначте гадану ступінь дисоціації ZnSO 4 в розчині зазначеної концентрації.
5. Розрахуйте потенціал водневого електрода, якщо концентрація іонів водню в розчині (Н +) становить 3,8 10 -3 моль / л.
6. Обчисліть потенціал залізного електрода, опущеного в розчин, що містить 0,0699 г FeCI 2 в 0,5 л.
7. Що називають стандартним електродним потенціалом металу? Яким рівнянням виражається залежність електроднихпотенціалів від концентрації?
Лабораторна робота № 12
Тема: Гальванічнийелемент
Мета роботи: ознайомлення на досвіді з принципами роботи гальванічного елемента, оволодіння методикою розрахунку ЕРС гальванічних елементів.
Устаткування і реактиви: мідна і цинкова пластини, приєднані до провідників, мідна та цинкова пластини, з'єднані провідниками з мідними пластинами, наждачний папір, вольтметр, 3 хімічних склянки на 200-250 мл, Мірний циліндр, штатив із закріпленою в ньому U - подібною трубкою, сольовий міст, 0,1 М розчини сульфату міді, сульфату цинку, сульфату натрію, 0,1 % розчин фенолфталеїну в 50% етиловому спирті.
теоретичні пояснення
Гальванічний елемент - це хімічне джерело струму, тобто пристрій, що виробляє електричну енергію в результаті прямого перетворення хімічної енергії окисно-відновної реакції.
Електричний струм (направлений рух заряджених частинок) передається по провідникам струму, які поділяються на провідники першого і другого роду.
Провідники першого роду проводять електричний струм своїми електронами (електронні провідники). До них відносяться всі метали і їх сплави, графіт, вугілля, а також деякі тверді оксиди. Питома електропровідність цих провідників знаходиться в межах від 10 2 до 10 6 Ом -1 см -1 (наприклад, вугілля - 200 Ом -1 см -1, срібло 6 10 5 Ом -1 см -1).
Провідники другого роду проводять електричний струм своїми іонами (іонні провідники). Вони характеризуються низькою електропровідністю (наприклад, Н 2 О - 4 10 -8 Ом -1 см -1).
При поєднанні провідників першого і другого роду утворюється електрод. Це найчастіше метал, опущений в розчин власної солі.
При зануренні металевої пластинки в воду атоми металу, що знаходяться в його поверхневому шарі, під дією полярних молекул води гидратируются. В результаті гідратації і теплового руху зв'язок їх з кристалічною решіткою послаблюється і деяку кількість атомів, переходить у вигляді гідратованих іонів в шар рідини, що прилягає до поверхні металу. Металева пластинка заряджається при цьому негативно:
Ме + m Н 2 О \u003d Ме n + n Н 2 О + ne -
де ме- атом металу; Ме n + n Н 2 О- гідратований іон металу; e - - електрон, n- заряд іона металу.
Стан рівноваги залежить від активності металу і від концентрації його іонів в розчині. У разі активних металів ( Zn, Fe, Cd, Ni) Взаємодія з полярними молекулами води закінчується відривом від поверхні позитивних іонів металу і переходом гідратованих іонів в розчин (рис. 1 а). Цей процес є окислювальним. У міру збільшення концентрації катіонів у поверхні зростає швидкість зворотного процесу - відновлення іонів металу. В кінцевому підсумку швидкості обох процесів вирівнюються, встановлюється рівновага, при якому на кордоні розчин-метал виникає подвійний електричний шар з певним значенням потенціалу металу.
| + + + + |
| – – – – |
Zn 0 + mH 2 O → Zn 2+ mH 2 O + 2 e - + + – – Cu 2+ nH 2 O + 2 e - → Cu 0 + nH 2 O
+ + + – – –
Мал. 1. Схема виникнення електродного потенціалу
При зануренні металу не в воду, а в розчин солі цього металу рівновагу зміщується вліво, тобто в сторону переходу іонів з розчину на поверхню металу. При цьому встановлюється нова рівновага вже при іншому значенні потенціалу металу.
Для неактивних металів рівноважна концентрація іонів металу в чистій воді дуже мала. Якщо такий метал занурити в розчин його солі, то катіони металу будуть виділятися з розчину з більшою швидкістю, ніж швидкість переходу іонів з металу в розчин. В цьому випадку поверхню металу отримає позитивний заряд, а розчин - негативний через надлишок аніонів солі (рис. 1. б).
Таким чином, при зануренні металу в воду або в розчин, що містить іони даного металу, на поверхні розділу фаз метал-розчин утворюється подвійний електричний шар, що володіє певною різницею потенціалів. Потенціал електрода залежить від природи металу, концентрації його іонів в розчині і температури.
Абсолютне значення електродного потенціалу j окремого електрода експериментально визначити не можна. Однак можна виміряти різницю потенціалів двох хімічно різних електродів.
Домовилися приймати потенціал стандартного водневого електрода дорівнює нулю. Стандартний водневий електрод являє собою платинову пластинку, покриту губчастої платиною, занурену в розчин кислоти з активністю іонів водню, що дорівнює 1 моль / л. Електрод омивається газоподібним воднем при тиску 1 атм. і температурі 298 К. При цьому встановлюється рівновага:
2 Н + + 2 е \u003d Н 2
За стандартний потенціал j 0даного металевого електрода приймається ЕРСгальванічного елемента, складеного з стандартного водневого електрода і пластинки металу, вміщеній в розчин солі цього металу, причому активність (в розведених розчинах можна використовувати концентрацію) катіонів металу в розчині повинна бути дорівнює 1 моль / л; Т \u003d 298 К; р \u003d 1 атм. (Стандартні умови). Значення стандартного електродного потенціалу завжди відносять до полуреакции відновлення:
Me n + + n e - → Me
Маючи в своєму розпорядженні метали в порядку зростання величини їх стандартних електродних потенціалів j 0,відповідають полуреакции відновлення, отримують ряд напруг металів (ряд стандартних електродних потенціалів). В цей же ряд поміщають електродний потенціал системи, що приймається за нуль:
Н + + 2е - → Н 2
Залежність електродного потенціалу металу jвід температури і концентрації (активності) визначається рівнянням Нернста, яке стосовно до системи:
Me n + + n e -→Me
Можна записати в наступному вигляді:
де - стандартний електродний потенціал, В;
R - газова постійна, ;
F -постійна Фарадея ( »96500 Кл / моль);
n -число електронів, що беруть участь в процесі;
а Ме n + -активність іонів металу в розчині, моль / л.
беручи значення Т=298К,отримаємо
причому активність в розведених розчинах можна замінити концентрацією іонів, вираженої в моль / л.
ЕРС будь-якого гальванічного елемента можна визначити як різницю електродних потенціалів катода і анода:
ЕРС \u003d j катода -j анода
Негативний полюс елемента називають анодом, на ньому йде процес окислення:
Ме - ne - → Me n +
Позитивний полюс називають катодом, на ньому йде процес відновлення:
Me n + + ne - → Ме
Гальванічний елемент можна записати схематично, при цьому дотримуються певних правил:
1. Електрод зліва повинен бути записаний в послідовності метал - іон. Електрод праворуч записується в послідовності іон - метал. (-) Zn / Zn 2+ // Cu 2+ / Cu (+)
2. Реакція, що протікає на лівому електроді, записується як окислювальна, а реакція на правому електроді - як відновна.
3. Якщо ЕРС елемента\u003e 0, то робота гальванічного елемента буде мимовільно. якщо ЕРС< 0, то самопроизвольно будет работать обратный гальванический элемент.
Методика проведення досвіду
досвід 1: Складання мідно-цинкового гальванічного елемента
Отримайте у лаборанта необхідне обладнання і реактиви. В хімічний стакан об'ємом 200 мл налийте 100 мл 0,1 М розчину сульфату міді (II) і опустіть в нього мідну пластинку, поєднану з провідником. У другій склянку налийте такий же обсяг 0,1 Мрозчину сульфату цинку і опустіть в нього цинкову пластину, з'єднану з провідником. Пластини повинні бути попередньо зачищені наждачним папером. Отримайте у лаборанта сольовий міст і з'єднайте їм два електроліту. Сольовий міст являє собою наповнену гелем (агар-агаром) скляну трубку, обидва кінці якої закриті ватним тампоном. Міст витримують в насиченому водному розчині сульфату натрію, в результаті чого відбувається набухання гелю, у нього проявляється іонна провідність.
За допомогою викладача приєднаєте вольтметр до полюсів утворився гальванічного елемента і виміряйте напругу (якщо вимір проводити вольтметром з невеликим опором, то різниця між величиною ЕРСі напруги невелика). Використовуючи рівняння Нернста, розрахуйте теоретичне значення ЕРС гальванічного елемента. напруга менше ЕРС гальванічного елемента через поляризації електродів і омічних втрат.
досвід 2: Електроліз розчину сульфату натрію
Під час експерименту за рахунок електричної енергії, що виробляється гальванічним елементом, пропонується провести електроліз сульфату натрію. Для цього в U - образну трубку налийте розчин сульфату натрію і в обидва коліна її помістіть мідні пластини, зачищені наждачним папером і з'єднані з мідним і цинковим електродами гальванічного елемента, як це показано на рис. 2. У кожне коліно U-подібної трубки додайте по 2-3 краплі фенолфталеїну. Через деякий час в катодного просторі електролізера спостерігається забарвлення розчину в рожевий колір за рахунок утворення лугу при катодному відновленні води. Це свідчить про те, що гальванічний елемент працює як джерело струму.
Складіть рівняння процесів, що протікають на катоді і на аноді при електролізі водного розчину сульфату натрію.
(-) КАТОД АНОД (+)
сольовий міст
→ Zn 2+ Cu 2+→
ZnSO 4 Cu SO 4
АНОД (-) КАТОД (+)
Zn - 2 e - → Zn 2+ Сu 2+ + 2e - → Cu
окислення відновлення
12.3 Необхідний рівень підготовки студентів
1. Знати поняття: провідники першого і другого роду, діелектрики, електрод, гальванічний елемент, анод і катод гальванічного елемента, електродний потенціал, електродний потенціал. ЕРСгальванічного елемента.
2. Мати уявлення про причини виникнення електродних потенціалів і методах їх вимірювання.
3. Мати уявлення про принципи роботи гальванічного елемента.
4. Вміти використовувати рівняння Нернста для розрахунку електроднихпотенціалів.
5. Вміти записувати схеми гальванічних елементів, вміти обчислювати ЕРСгальванічних елементів.
Завдання для самоконтролю
1. Охарактеризуйте провідники і діелектрики.
2. Чому в гальванічному елементі анод має негативний заряд, а в електролізері позитивний?
3. У чому відмінність і схожість катодів в електролізері та гальванічному елементі?
4. магнієвий пластинку опустили в розчин її солі. При цьому електродний потенціал магнію виявився рівним -2,41 В. Обчисліть концентрацію іонів магнію в моль / л. (4,17х10 -2).
5. При якій концентрації іонів Zn 2+ (моль / л) потенціал цинкового електрода стане на 0,015 В менше його стандартного електродного? (0,3 моль / л)
6. Нікелевий і кобальтові електроди опущені відповідно в розчини Ni (NO 3) 2 і Co (NO 3) 2. В якому співвідношенні повинна бути концентрація іонів цих металів, щоб потенціали обох електродів були однакові? (C Ni 2+: C Co 2+ \u003d 1: 0,117).
7. При якій концентрації іонів Cu 2+ в моль / л значення потенціалу мідного електрода стає рівним стандартному потенціалу водневого електрода? (1,89x 10 -6 моль / л).
8. Складіть схему, напишіть електронні рівняння електродних процесів і обчисліть ЕРС гальванічного елемента складається з пластин кадмію і магнію, опущених в розчини своїх солей з концентрацією \u003d \u003d 1.0 моль / л. Чи зміниться величина ЕРС, Якщо концентрацію кожного з іонів знизити до 0,01 моль / л? (2,244 В).
Лабораторна робота №13
розділи: хімія, Конкурс «Презентація до уроку»
клас: 11
Презентація до уроку
Назад вперед
Увага! Попередній перегляд слайдів використовується виключно в ознайомлювальних цілях і може не давати уявлення про всі можливості презентації. Якщо вас зацікавила дана робота, будь ласка, завантажте повну версію.
Цілі і завдання:
- навчальна:Розгляд хімічної активності металів виходячи з положення в періодичній таблиці Д.І. Менделєєва і в електрохімічному ряду напруги металів.
- розвиваюча:Сприяти розвитку слухової пам'яті, вмінню зіставляти інформацію, логічно мислити і пояснювати відбуваються хімічні реакції.
- Виховна: формуємо навик самостійної роботи, Вміння аргументовано висловлювати свою думку і вислуховувати однокласників, виховуємо в дітях почуття патріотизму і гордість за співвітчизників.
устаткування:ПК з медіапроектор, індивідуальні лабораторії з набором хімічних реактивів, моделі кристалічних решіток металів.
Тип уроку: Із застосуванням технології розвитку критичного мислення.
Хід уроку
I. Стадія виклик.
Актуалізація знань по темі, пробудження пізнавальної активності.
Блеф-гра: «Чи вірите Ви, що ...». (Слайд 3)
- Метали займають верхній лівий кут в ПСХЕ.
- У кристалах атоми металу пов'язані металевим зв'язком.
- Валентні електрони металів міцно пов'язані з ядром.
- У металів, що стоять в головних підгрупах (А), на зовнішньому рівні зазвичай 2 електрона.
- У групі зверху вниз відбувається збільшення відновлювальних властивостей металів.
- Щоб оцінити реакційну здатність металу в розчинах кислот і солей, досить подивитися в електрохімічний ряд напруги металів.
- Щоб оцінити реакційну здатність металу в розчинах кислот і солей, досить подивитися в періодичну таблицю Д.І. Менделєєва
Питання класу?Що означає запис? Ме 0 - ne -\u003e Me + n(Слайд 4)
відповідь:Ме0 - є відновником, значить вступає у взаємодію з окислювачами. Як окислювачі можуть виступати:
- Прості речовини (+ О 2, Сl 2, S ...)
- Складні речовини (Н 2 О, кислоти, розчини солей ...)
II. Осмислення нової інформації.
В якості методичного прийому пропонується складання опорної схеми.
Питання класу?Від яких факторів залежать відновні властивості металів? (Слайд 5)
відповідь:Від положення в періодичній таблиці Д. І. Менделєєва або від положення в електрохімічному ряду напруги металів.
Учитель вводить поняття: хімічна активність і електрохімічна активність.
Перед початком пояснення хлопцям пропонується порівняти активність атомів До і Liпоположенію в періодичній таблиці Д.І. Менделєєва і активність простих речовин, освіченими даними елементами по положенню в електрохімічному ряду напруги металів. (Слайд 6)
Виникає парадокс: Відповідно до положення лужних металів в ПСХЕ і відповідно до закономірностей зміни властивостей елементів у підгрупі активність калію більше, ніж літію. Відповідно до положення в ряду напруги найбільш активним є літій.
Новий матеріал. Учитель пояснює в чому відмінність хімічної від електрохімічної активності і пояснює, що електрохімічний ряд напруг відображає здатність металу переходити в гідратований іон, де мірою активності металу є енергія, яка складається з трьох доданків (енергії атомізації, енергії іонізації і енергії гидротации). Матеріал записуємо в зошит. (Слайди 7-10)
Разом записуємо в зошит висновок: Чим менше радіус іона, тим більше електричне поле навколо нього створюється, тим більше енергії виділяється при гидротации, отже сильніші відновні властивості у цього металу в реакціях.
Історична довідка:виступ учня про створення Бекетовим витіснювальний ряду металів. (Слайд 11)
Дія електрохімічного ряду напруги металів обмежується тільки реакціями металів з розчинами електролітів (кислот, солей).
Пам'ятка:
- Зменшуються відновні властивості металів при реакціях у водних розчинах в стандартних умовах (250 ° С, 1 атм.);
- Метал, що стоїть лівіше, витісняє метал, що стоїть правіше з їх солей в розчині;
- Метали, що стоять до водню, витісняють його з кислот в розчині (викл .: HNO3);
- Ме (до Al) + Н 2 О -\u003e луг + Н 2
іншіМе (до Н 2) + Н 2 О -\u003e оксид + Н 2 (жорсткі умови)
Ме (після Н 2) + Н 2 О -\u003e не реагують
(Слайд 12)
Хлопцям лунають пам'ятки.
Практична робота:«Взаємодія металів з розчинами солей» (Слайд 13)
Здійсніть перехід:
- CuSO 4 -\u003e FeSO 4
- CuSO 4 -\u003e ZnSO 4
Демонстрація досвіду взаємодії міді і розчину нітрату ртуті (II).
III. Рефлексія, роздум.
Повторюємо: в якому разі користуємося таблицею Менделєєва, а в якому випадку необхідний ряд напруга металів. (Слайди 14-15).
Повертаємося до початкових питань уроку. На екрані висвічуємо питання 6 і 7. Аналізуємо яке висловлювання не вірно. На екрані - ключ (перевірка завдання 1). (Слайд 16).
Підводимо підсумки уроку:
- Що нового дізналися?
- В якому випадку можна скористатися електрохімічним рядом напруги металів?
Домашнє завдання: (Слайд 17)
- Повторити з курсу фізики поняття «ПОТЕНЦІАЛ»;
- Закінчити рівняння реакції, написати рівняння електронного балансу: Сu + Hg (NO 3) 2 →
- Дано метали ( Fe, Mg, Pb, Cu) - запропонуйте досліди, що підтверджують розташування даних металів в електрохімічному ряду напруги.
Оцінюємо результати за блеф-гру, роботу біля дошки, усні відповіді, повідомлення, практичну роботу.
Використовувана література:
- О.С. Габріелян, Г.Г. Лисова, А.Г. Введенська « Настільна книга для вчителя. Хімія 11 клас, частина II »Видавництво Дрофа.
- Н.Л. Глінка «Загальна хімія».
У багатьох хімічних реакціях беруть участь прості речовини, Зокрема метали. Однак різні метали проявляють різну активність в хімічних взаємодіях, і від цього залежить, буде протікати реакція чи ні.
Чим більша активність металу, тим енергійніше він реагує з іншими речовинами. За активністю все метали можна розташувати в ряд, який називають рядом активності металів, або витіснювальний ряд металів, або поруч напруг металів, а також електрохімічним рядом напруг металів. Цей ряд вперше досліджував видатний український вчений М.М. Бекетов, тому цей ряд називають також рядом Бекетова.
Ряд активності металів Бекетова має такий вигляд (наведені найбільш уживані метали):
До\u003e Ca\u003e Na\u003e Mg\u003e Al\u003e Zn\u003e Fe\u003e Ni\u003e Sn\u003e Pb\u003e\u003e H 2\u003e Cu\u003e Hg\u003e Ag\u003e Au.
У цьому ряду метали розташовані зі зменшенням їх активності. Серед наведених металів найбільш активний калій, а найменш активний - золото. За допомогою цього ряду можна визначити, який метал активніше від іншого. Також в цьому ряді присутній водень. Звичайно ж, водень не є металом, але в цьому ряду його активність прийнята за точку відліку (своєрідний нуль).
Взаємодія металів з водою
Метали здатні витісняти водень не тільки з розчинів кислот, а й з води. Так само, як і з кислотами, активність взаємодії металів з водою збільшується зліва направо.
Метали, що стоять в ряду активності до магнію, здатні реагувати з водою при звичайних умов. При взаємодії цих металів утворюються луги і водень, наприклад:
Інші метали, що стоять до водню в ряду активностей, також можуть взаємодіяти з водою, але це відбувається в більш жорстких умовах. Для взаємодії через розпечені металеві тирса пропускають перегрітий водяну пару. В таких умовах гідроксиди вже існувати не можуть, тому продуктами реакції є оксид відповідного металевого елемента і водень:
Залежність хімічних властивостей металів від місця в ряду активності
|
← активність металів збільшується |
||||||||||||||
|
Витісняють водень з кислот |
Чи не витісняють водень з кислот |
|||||||||||||
|
Витісняють водень із води, утворюють лугу |
Витісняють водень із води при високій температурі, утворюють оксиди |
3 водою не взаємодіють |
||||||||||||
|
З водного розчину солі витіснити неможливо |
Можна отримати витісненням більш активним металом з розчину солі або з розплаву оксиду |
|||||||||||||
Взаємодія металів з солями
Якщо сіль розчинна у воді, то атом металевого елемента в ній може бути заміщений атомом більш активного елементу. Якщо занурити в розчин купрум (ІІ) сульфату залізну пластинку, то через деякий час на ній виділиться мідь у вигляді червоного нальоту:
Купрум можна витіснити будь-яким металом, який стоїть лівіше в ряду активності металів. Однак метали, які стоять на самому початку ряду, - натрій, калій і т.д. - для цього не придатні, тому що вони настільки активні, що будуть взаємодіяти ні з сіллю, а з водою, в якій ця сіль розчинена.
Витіснення металів з солей більш активними металами дуже широко використовують в промисловості для вилучення металів.
Оксиди металевих елементів здатні взаємодіяти з металами. Більш активні метали витісняють менш активні з оксидів:
Але, на відміну від взаємодії металів з солями, в цьому випадку оксиди необхідно розплавити, щоб реакція відбулася. Для видобуток металу з оксиду можна використовувати будь-який метал, що розташований в ряду активності лівіше, навіть найбільш активний натрій і калій, адже в розплавленому оксиді вода не міститься.
Взаємодія металів з оксидами використовують в промисловості для вилучення інших металів. Найбільш практичний для цього методу метал - алюміній. Він досить широко поширений в природі і дешевий у виробництві. Можна також використовувати і більш активні метали (кальцій, натрій, калій), але вони, по-перше, дорожче алюмінію, а по-друге, через надвисоку хімічну активність їх дуже складно зберігати на заводах. Такий спосіб вилучення металів з використанням алюмінію називають алюмінотермією.
Пошук
Ми можемо сповіщати вас про нові статтях,