ІІІ. Закрепление изученного материала

Даны образцы металлов:

Pb, Cu, Hg, Na, Au, Ag, W.

Определите эти металлы по физическим характеристикам:

А) очень мягкий (режется ножом); Б) окрашен в жёлтый цвет;

В) имеет матовую поверхность; Г) обладает наибольшей тугоплавкостью;

Д) жидкий при комнатной температуре; Е) окрашен в красный цвет;

Ж) отличается металлическим блеском и высокой теплопроводимостью.

домашнем задании. (3 минуты).

§ 20. Написать уравнение  реакций  как ОВР:

«Взаимодействие натрия и кальция с водой», «Взаимодействие железа с серной кислотой», «Взаимодействие меди с раствором нитрата ртути (II)», «Взаимодействие натрия с этанолом»).

на оценку «5» составить уравнение электронного баланса, указать окислитель и восстановитель, процессы окисления и восстановления для всех реакций;

на оценку «4»составить уравнение электронного баланса, указать окислитель и восстановитель, процессы окисления и восстановления для четырех реакций;

на оценку «3» составить уравнение электронного баланса, указать окислитель и восстановитель, процессы окисления и восстановления для двух реакций.

 

 

Любимой наукой Холмса была химия. И сегодня вам предстоит распутать интереснейшие «химические» дела. А поможет вам в этом эрудиция, смекалка,

логика и, что вполне закономерно, знания законов химии. Как только вы справитесь с заданиями, вы получите ключ от саквояжа Шерлока Шолмса и сможете узнать, что же находится внутри.

последнее расследование Шерлока Холмса было связано с «Металлами». Я думаю вам всем интересно узнать, что же это за расследование.

Расследование «Дело о пропавшем золоте»

Дежурный по монитору заметил, что в лаборатории драгоценных металлов находится человек в белом халате, из сейфа извлекающий плитку золота унцией весом. Объявив тревогу, дежурный бросился бежать по коридору. Ему навстречу попалось три человека в белых халатах, несущих лотки с реактивами. Один нёс бутыли со щелочами, другой с – кислотами, третий – с солями. Обыскав их, с подоспевшей охраной, он ничего не обнаружил. Лаборантов отпустили, вора не нашли. Его задержали некоторое время спустя, когда он пытался сбыть краденный драгоценный металл.

Вопрос учащимся: Кто из лаборантов вынес золото из лаборатории, и как он это сделал?)

Учитель: Для того чтобы распутать это дело, нам с вами необходимо познакомиться с темой «Металлы».

Учитель: чтобы распутать «Дело о пропаже золота». У вас есть какие-нибудь догадки?

Ответ: Это сделал лаборант, несущий лоток с бутылями кислоты. Смешав HCl и HNO3, он получил «царскую водку», в которой и растворил золотой слиток. Так он его вынес. Затем, осадив, решил сбыть его. Тут его и взяли с поличным.

Au + 4HCl + HNO3 = H[AuCl4] + NO + 2Н2О

Интересный факт: В нацистской Германии было запрещено принятие Нобелевской премии после того, как в 1935 году премию мира присудили противнику национал-социализма Карлу фон Осецкому. Немецкие физики Макс фон Лауэ и Джеймс Франк доверили хранение своих золотых медалей Нильсу Бору. Когда в апреле 1940 года немцы оккупировали Копенгаген, во избежание возможной конфискации сотрудник Института Нильса Бора химик Георг Хевеши растворил эти медали в царской водке (сам Хевеши был удостоен Нобелевской премии по химии в 1943 году).

После окончания войны сотрудники Нильса Бора выделили золото из раствора тетрахлорозолотой кислоты и передали его Шведской королевской академии наук, которая изготовила новые медали и вернула их фон Лауэ и Франку.

 

 

Химическую активность металлов можно оценить на основании их Положения в ПСХЭ.

В периодах — с увеличением заряда ядра атома она ослабевает; в группах, главных подгруппах с возрастанием заряда ядра она усиливается, т. к. чем больше атомный радиус и меньше электронов на внешнем энергетическом уровне, тем меньше требуется энергии на их отрыв.

Однако чаше реакции протекают в водных растворах. Химическая активность металлов тогда будет определяться на основании их положения в электрохимическом ряду напряжений металлов. В этом ряду металлы расположены с учетом затрат энергии на игры» валентных электронов и разрушение кристаллической решетки, а также с учетом энергии, выделяющейся при гидратации иона металла.

Таким образом, чем меньше энергии затратится на отрыв и разрыв кристаллической решетки и выделится больше энергии при гидратации ионов металлов, тем сильнее восстановительная способность металла в реакциях, происходящих в водных растворах, тем левее он располагается в ряду напряжений металлов.

Следует отметить следующее: высокая электрохимическая активность металла не всегда означает его химическую активность (и наоборот). Обратите внимание на расположение Li и Na в ПСХЭ и в электрохимическом ряду напряжений металлов.

На основании их расположения в ПСХЭ Na активнее Li (учитывается только один фактор — атомный радиус Ar_(Na) > Ar_(Li)). На основании положения в электрохимическом ряду напряжений металлов Li стоит левее Na, его восстановительная способность выше, т. к. в этом случае учитывается не только атомный радиус металлов, но и энергия отрыва электронов, энергия разрушения кристалла и энергия гидратации ионов металлов. В целом три фактора.

Работая с электрохимическим рядом напряжений металлов, следует помнить:

— металлы расположены в порядке убывания восстановительных свойств при реакциях в растворах (t° = 25 °С, Р = 1 атм);

— металл, стоящий левее, вытесняет правее стоящий металл из растворов их солей;

— металл, стоящий в ряду напряжений до водорода, вытесняет его из разбавленных кислот (кроме HNO_3(разб.), HNО_3(конц.) и H₂SО_4(конц.));

— металлы, стоящие в ряду напряжений до Al, взаимодействуют с водой с образованием щелочей и выделением водорода. Остальные металлы взаимодействуют в жестких условиях с образованием оксида металла и водорода;

— металлы, стоящие в ряду напряжений за водородом, не взаимодействуют с водой;

— на основании восстановительной способности металлов в ряду напряжений металлы условно можно разделить на три группы по активности:

от Li до Аl — очень активные металлы;

от Аl до Н₂ — металлы средней активности;

от Н₂ до Au — малоактивные металлы.

Зная такое условное деление металлов по их химической активности, возможно правильное объяснение их химических свойств по отношению к простым и сложным веществам.

1. Взаимодействие металлов с простыми веществами — неметаллами и металлами:

а) взаимодействие с кислородом:

Эксперимент:

Образуются пероксиды и оксиды.

б) взаимодействие с серой.

Эксперимент:

— сульфид цинка

Образуются сульфиды.

в) взаимодействие с галогенами:

Mg + Cl₂ = MgCl₂ без нагревания.

Галогениды: фториды, хлориды, бромиды, иодиды.

г) взаимодействие с водородом — только активные металлы:

2Na + Н₂ = 2NaOH — гидрид натрия;

д) взаимодействие с азотом:

6Li + N₂ = 2Li₃N — без нагревания.

Остальные металлы реагируют с азотом при нагревании; обратился нитриды.

е) взаимодействие с металлом, получение интерметаллического соединения: Cu₃Au, LaNi₅.

2. Взаимодействие со сложными веществами:

а) взаимодействие с водой.

Эксперимент:

— удаление оксидной пленки под слоем ртути,

Чем активнее металл, тем скорость реакции выше.

б) взаимодействие металлов с растворами неорганических и органических кислот.

Эксперимент: взаимодействие металлов Mg, Zn, Fe, Сu с растворами:

 

а) соляной кислоты:

б) уксусной кислоты:

На основании положения металлов Mg, Zn, Fe в электрохимическом ряду напряжений металлов убеждаемся экспериментально в том, что они вытесняют водород из растворов кислот. Они расположены до водорода. Сu — не вытесняет водород из растворов кислот, т. к. расположен в электрохимическом ряду напряжений за водородом.

в) взаимодействие металлов с растворами солей.

Задание: На основании положения металлов в электрохимическом ряду напряжений обоснуйте возможность протекания следующих химических реакций:

а) Zn и CuSO₄; Сu и ZnSO₄;

б) Fe и CuSO₄; Сu и FeSO₄.

Ответ: a) Zn активнее Сu, т. к. расположен в ряду напряжений левее Сu; Zn способен вытеснить Сu из раствора ее соли.

Эксперимент (кодоскоп):

б) Fe активнее Сu, так как расположен в ряду напряжений левее Сu; Fe способен вытеснить Сu из раствора ее соли.

Эксперимент:

При взаимодействии активных металлов (до Al) с растворами солей не происходит вытеснения менее активного металла, т. к. активный металл будет вытеснять водород из воды.

 

 

в) взаимодействие металлов с органическими веществами:

г) взаимодействие переходных металлов с растворами щелочей.

III. Дополнительный материал

В состав многих органических соединений входят металлы. Такие соединения называются металлоорганическими. Они имеют большое значение в органическом синтезе.

Пример: реактив Гриньяра — CH₃MgCl — применяется в синтезе алканов.

Соединение Рb(С₂Н₅)₄ — тетраэтилсвинец — применяется как антидетонатор в моторном топливе. Это сильное ядовитое соединение. Бензин часто называют «этилированным».

IV. Обобщенияин выводы

Знание особенностей положения металлов в ПСХЭ Д. И. Менделеева, в электрохимическом ряду напряжений даст возможность характеризовать общие химические свойства металлов: отношение их к простым и сложным веществам.