9.1. Цель и задачи работы
Изучение взаимодействия металлов с растворами солей, кислот и щелочей в зависимости от их восстановительных потенциалов с последующим определением состава продуктов реакции.
9.2. Объекты и средства исследования.
Растворы солей: CuSO4, Pb(CH3COO)2, 2M. Растворы кислот: HCl, H2SO4, 2M. Концентрированные растворы кислот: H2SO4, HNO3. Металлы: Cu, Zn, Al. Ди оксид марганца. Раствор дихромата калия. Раствор NaOH, 2M.
9.3. Подготовка к работе
Тщательно промыть пробирки водопроводной водой, затем дистиллированной.
Подобрать необходимые реактивы для каждого опыта.
9.4. Программа работы
9.4.1. Взаимодействие металлов с растворами солей
Возьмите две пробирки. В одну пробирку налейте 5-10 капель раствора сульфата меди, в другую - столько же ацетата свинца.
В каждую пробирку опустите по кусочку цинка и оставьте на 3-4 минуты. Объясните наблюдаемые явления и подтвердите их соответствующими молекулярными и электронно-ионными уравнениями реакций. Исходя из ряда напряжений металлов, установите термодинамическую устойчивость или неустойчивость металлов в соответствующих процессах.
|
|
9.4.2. Взаимодействие с соляной и серной разбавленной кислотами
Возьмите две пробирки. В одну пробирку налейте 5-10 капель раствора соляной кислоты, в другую - столько же разбавленной серной. Опустите в каждую пробирку по кусочку алюминия. Нагрейте. Объясните почему в первый момент растворение алюминия идет медленно? Какой газ выделяется?
Напишите молекулярные и электронно-ионные уравнения реакций. Укажите окислитель и восстановитель. Сделайте вывод о термодинамической устойчивости различных металлов в данных средах.
9.4.3. Влияние сильных окислителей на растворение металлов в соляной кислоте
Возьмите две пробирки. В каждую налейте 5-10 капель раствора соляной кислоты и бросьте по кусочку меди. Идет ли растворение? Объясните причину.
В одну из пробирок добавьте немного диоксида марганца (на кончик стеклянной лопаточки), в другую - 2-3 капли дихромата калия (K2Cr2O7). Нагрейте. Наблюдайте происходящие явления. Какие вещества будут окислителями? Какую роль играет в реакциях соляная кислота? Ответ подтвердите уравнениями реакций.
9.4.4. Взаимодействие металлов с концентрированной
серной кислотой
Опыт проводите под тягой!
Возьмите две пробирки. Налейте осторожно в каждую по 5-10 капель концентрированной серной кислоты. Бросьте в одну пробирку кусочек цинка, в другую - меди. Подогрейте осторожно. Что наблюдаете? Как влияет активность металла на восстановление серной кислоты? Опыт подтвердите молекулярными и электронно-ионными уравнениями реакций.
|
|
9.4.5. Взаимодействие металлов с концентрированной и
разбавленной азотной кислотой
Опыт проводите под тягой!
9.4.5.а. Возьмите две пробирки. Налейте в каждую по 5-10 капель концентрированной азотной кислоты. Бросьте в одну пробирку кусочек цинка, в другую - меди.
Наблюдайте происходящие явления. Какой газ выделяется? Влияет ли активность металла на степень восстановления азотной кислоты? Ответ подтвердите молекулярными и электронно-ионными уравнениями реакций.
9.4.5.б. Налейте в те же две пробирки небольшое количество воды, т.е. реакция уже будет идти с разбавленной азотной кислотой. Наблюдайте происходящие явления. Какой газ выделяется?
Как влияет активность металла на степень восстановления разбавленной азотной кислоты? Ответ подтвердите молекулярными и электронно-ионными уравнениями реакций.
9.4.6. Взаимодействие металлов с растворами щелочей
В пробирку налейте 5-10 капель раствора щелочи. Бросьте кусочек алюминия. Нагрейте. Наблюдайте растворение металла. Какой газ выделяется? Какое вещество играет роль окислителя? Какова роль щелочи?
Напишите молекулярное и электронно-ионное уравнение реакции.
9.5. Контрольные вопросы
9.5.1. Рассмотрите термодинамическую возможность процесса. Составьте уравнения термодинамически возможных реакций, используя электронно-ионный метод:
1. Алюминия с водой; раствором щелочи; концентрированной серной кислотой;
2. Меди с разбавленной серной кислотой в присутствии растворенного кислорода; цинка с раствором щелочи; концентрированной азотной кислотой;
3. Железа с разбавленной и концентрированной серной кислотой; с водой. Возможно ли растворение железа в щелочах?
4. Магния с водой; с разбавленной серной кислотой. Возможна ли реакция магния со щелочами, с концентрированной азотной кислотой?
5. Хрома с водой в присутствии растворенного кислорода; с раствором щелочи, содержащем кислород; с соляной и концентрированной азотной кислотой;
6. Никеля с разбавленной и концентрированной серной кислотой; с водой. Возможно ли растворение никеля в щелочах?
7. Меди с соляной кислотой, содержащей растворенный кислород; с концентрированной серной кислотой. Возможно ли растворение меди в разбавленной серной кислоте, не содержащей окислителей?
8. Свинца с разбавленной и концентрированной серной кислотой; с уксусной кислотой в присутствии растворенного кислорода;
9. Серебра с соляной кислотой в присутствии перманганата калия; с концентрированной азотной кислотой. Возможна ли реакция серебра с водой?
10. Олова с водой; с водным раствором гидроксида натрия; с концентрированной серной кислотой;
11. Бериллия с водой, с водным раствором щелочи; с соляной кислотой;
12. Свинца с раствором щелочи (рН =14); с водой; с концентрированной серной кислотой;
13. Свинца и цинка с 0,001 М раствором гидроксида калия. Объясните, почему свинец не растворяется в разбавленной серной кислоте, а цинк растворяется; растворяется ли свинец в концентрированной серной кислоте?
14. Сравните бериллий и серебро по их устойчивости в воде, растворах щелочей, в соляной и разбавленной азотной кислоте;
15. Почему цинк растворяется в растворе гидроксида натрия и в соляной кислоте, а медь не растворяется? Реагирует ли медь с водой в присутствии растворенного кислорода?
16. Свинца с 10-6М раствором гидроксида натрия; с раствором уксусной кислоты в присутствии кислорода; с концентрированной азотной кислотой;
17. Алюминия и меди с водой; с концентрированной серной кислотой;
18. Можно ли применять алюминий в качестве конструкционного материала в кислых, щелочных и нейтральных средах?
19. Можно ли применять железо и его сплавы в качестве конструкционного материала в щелочных, кислых и нейтральных водных средах?
|
|
20. Какие металлы можно применять в качестве конструкционного материала в разбавленной и концентрированной серной кислоте? Ответ подтвердите уравнениями реакций.
21. Почему электролит (30%-ная серная кислота) не растворяет пластины свинцового аккумулятора? Будет ли растворяться свинец в концентрированной серной кислоте и в растворе щелочи?
22. В каких средах (нейтральных, щелочных или кислых) никелевое покрытие использовать нельзя? Ответ обоснуйте.
23. Сравните алюминий и серебро по их устойчивости в воде, растворах щелочей и разбавленных серной и азотной кислотах.
24. Меди с концентрированной азотной кислотой; с разбавленной серной кислотой, содержащей растворенный кислород; с раствором щелочи;
25. Магния с водой; с разбавленной серной кислотой; с концентрированной азотной кислотой;
26. Железа с раствором щелочи; с разбавленной серной кислотой; с концентрированной серной кислотой;
27. Хрома с водой; с раствором щелочи в присутствии растворенного кислорода; с соляной и серной концентрированной кислотами;
28. Свинец используется в качестве покрытия для металлических конструкций, эксплуатируемых в нейтральных средах и в разбавленной серной кислоте. Можно ли использовать такие покрытия в среде концентрированной азотной кислоты и в щелочных средах (рН =14)? Ответ обоснуйте.
29. Цинка в водой; с раствором гидроксида натрия, с концентрированной серной кислотой;
30. Концентрированную серную кислоту транспортируют в стальных цистернах. Обоснуйте применимость этого метода. Можно ли использовать железо в качестве конструкционного материала в разбавленной серной кислоте?