Номер 2, страница 31 - гдз по химии 11 класс тетрадь для практических работ Сечко

Задание 1: Исследуйте действие хлороводородной кислоты на металлы: железо и медь.

1. Запишите ваши действия, укажите признаки химической реакции. Дайте объяснение наблюдаемым явлениям.

В две пробирки помещаем по небольшому кусочку железа (например, железный гвоздь или опилки) и меди (например, медная проволока). В каждую пробирку приливаем 1-2 мл раствора хлороводородной кислоты ($\text{HCl}$).

Наблюдения:

• В пробирке с железом: наблюдается выделение пузырьков газа, металл постепенно растворяется, а раствор приобретает зеленоватую окраску.
• В пробирке с медью: видимых признаков химической реакции не наблюдается (пузырьки газа не выделяются, металл не растворяется, цвет раствора не меняется).

Объяснение:

Железо (Fe) находится в электрохимическом ряду напряжений металлов до водорода (H), что означает, что железо является более активным металлом, чем водород. Поэтому железо способно вытеснять водород из растворов кислот (кроме кислот-окислителей), образуя соль и газообразный водород.Медь (Cu) находится в электрохимическом ряду напряжений металлов после водорода. Это означает, что медь менее активна, чем водород, и не способна вытеснять водород из растворов хлороводородной кислоты.

2. Составьте уравнение химической реакции, укажите окислитель и восстановитель.

Для железа:

Молекулярное уравнение: $\text{Fe} + 2\text{HCl} \rightarrow \text{FeCl}_2 + \text{H}_2 \uparrow$

Процессы окисления-восстановления:

$\text{Fe}^0 - 2\text{e}^- \rightarrow \text{Fe}^{+2}$ (восстановитель, процесс окисления)
$2\text{H}^+ + 2\text{e}^- \rightarrow \text{H}_2^0$ (окислитель, процесс восстановления)

Окислитель: ионы водорода ($\text{H}^+$) в составе $\text{HCl}$.Восстановитель: железо ($\text{Fe}$).

Для меди:

$\text{Cu} + \text{HCl} \rightarrow$ реакция не идет.

3. Сделайте вывод о свойствах металлов.

Металлы, расположенные в электрохимическом ряду напряжений до водорода (активные металлы), способны вытеснять водород из растворов кислот (кроме азотной и концентрированной серной). Металлы, расположенные в ряду напряжений после водорода (неактивные металлы), не реагируют с кислотами с выделением водорода.

Задание 2: Используя щелочь, установите, в какой из выданных пронумерованных пробирок находится раствор каждого вещества: хлорида железа(III) и хлорида кальция. Результаты наблюдений запишите в таблицу.

(Примечание: хлорид железа(III) ($\text{FeCl}_3$) обычно имеет желто-коричневый цвет раствора, а хлорид кальция ($\text{CaCl}_2$) — бесцветный. Это позволяет предварительно различить растворы.)

1. Составьте уравнения химических реакций в молекулярном, полном и сокращенном ионном виде.

Для хлорида железа(III) ($\text{FeCl}_3$):

Молекулярное: $\text{FeCl}_3 + 3\text{NaOH} \rightarrow \text{Fe(OH)}_3 \downarrow + 3\text{NaCl}$

Полное ионное: $\text{Fe}^{3+} + 3\text{Cl}^- + 3\text{Na}^+ + 3\text{OH}^- \rightarrow \text{Fe(OH)}_3 \downarrow + 3\text{Na}^+ + 3\text{Cl}^-$

Сокращенное ионное: $\text{Fe}^{3+} + 3\text{OH}^- \rightarrow \text{Fe(OH)}_3 \downarrow$

Для хлорида кальция ($\text{CaCl}_2$):

Молекулярное: $\text{CaCl}_2 + 2\text{NaOH} \rightarrow \text{Ca(OH)}_2 \downarrow + 2\text{NaCl}$

Полное ионное: $\text{Ca}^{2+} + 2\text{Cl}^- + 2\text{Na}^+ + 2\text{OH}^- \rightarrow \text{Ca(OH)}_2 \downarrow + 2\text{Na}^+ + 2\text{Cl}^-$

Сокращенное ионное: $\text{Ca}^{2+} + 2\text{OH}^- \rightarrow \text{Ca(OH)}_2 \downarrow$

2. Сделайте вывод о свойствах ионов металлов.

Ионы металлов, образующие нерастворимые или малорастворимые гидроксиды, могут быть идентифицированы по реакции с растворимыми щелочами (например, $\text{NaOH}$). При этом выпадают осадки гидроксидов, которые часто имеют характерный цвет. Таким образом, наличие определенных ионов металлов в растворе можно определить по признакам качественных реакций.

Задание 3: Из сульфата цинка с помощью реакции обмена получите гидроксид цинка и докажите его амфотерность.

Получение гидроксида цинка.

К раствору хлорида цинка по каплям добавляем раствор щелочи (например, гидроксида натрия, $\text{NaOH}$) до образования белого студенистого осадка представляющего собой гидроксид цинка.

Формула $\text{Zn(OH)}_2$.

1. Составьте уравнение химической реакции в молекулярном, полном и сокращенном ионном виде.

Молекулярное: $\text{ZnCl}_2 + 2\text{NaOH} \rightarrow \text{Zn(OH)}_2 \downarrow + 2\text{NaCl}$

Полное ионное: $\text{Zn}^{2+} + 2\text{Cl}^- + 2\text{Na}^+ + 2\text{OH}^- \rightarrow \text{Zn(OH)}_2 \downarrow + 2\text{Na}^+ + 2\text{Cl}^-$

Сокращенное ионное: $\text{Zn}^{2+} + 2\text{OH}^- \rightarrow \text{Zn(OH)}_2 \downarrow$

Доказательство амфотерного характера гидроксида цинка.

Разделите осадок на две части и поместите в разные пробирки.

а) К осадку гидроксида цинка в пробирке № 1 приливаемраствор кислоты (например, хлороводородной кислоты, $\text{HCl}$) до полного растворения осадка.

В данной реакции гидроксид цинка проявляет основные свойства.

Формула и название продукта реакции: $\text{ZnCl}_2$ (хлорид цинка)

1. Составьте уравнение химической реакции в молекулярном, полном и сокращенном ионном виде.

Молекулярное: $\text{Zn(OH)}_2 \downarrow + 2\text{HCl} \rightarrow \text{ZnCl}_2 + 2\text{H}_2\text{O}$

Полное ионное: $\text{Zn(OH)}_2 \downarrow + 2\text{H}^+ + 2\text{Cl}^- \rightarrow \text{Zn}^{2+} + 2\text{Cl}^- + 2\text{H}_2\text{O}$

Сокращенное ионное: $\text{Zn(OH)}_2 \downarrow + 2\text{H}^+ \rightarrow \text{Zn}^{2+} + 2\text{H}_2\text{O}$

б) К осадку гидроксида цинка в пробирке № 2 приливаем избыток раствора щелочи (например, гидроксида натрия,

$\text{NaOH}$) до полного растворения осадка.

В данной реакции гидроксид цинка проявляет кислотные свойства.

Формула и название продукта реакции: $\text{Na}_2[\text{Zn(OH)}_4]$ (тетрагидроксоцинкат натрия)

1. Составьте уравнение химической реакции в молекулярном, полном и сокращенном ионном виде.

Молекулярное: $\text{Zn(OH)}_2 \downarrow + 2\text{NaOH} \rightarrow \text{Na}_2[\text{Zn(OH)}_4]$

Полное ионное: $\text{Zn(OH)}_2 \downarrow + 2\text{Na}^+ + 2\text{OH}^- \rightarrow 2\text{Na}^+ + [\text{Zn(OH)}_4]^{2-}$

Сокращенное ионное: $\text{Zn(OH)}_2 \downarrow + 2\text{OH}^- \rightarrow [\text{Zn(OH)}_4]^{2-}$

2. Сделайте вывод о получении и свойствах гидроксидов некоторых металлов.

Нерастворимые гидроксиды металлов могут быть получены из растворов солей этих металлов путем реакции обмена с щелочами. Гидроксиды некоторых металлов (например, цинка, алюминия, хрома(III)) обладают амфотерными свойствами, т.е. способны реагировать как с кислотами, проявляя основные свойства, так и с щелочами (в избытке), проявляя кислотные свойства и образуя комплексные соединения (гидроксокомплексы).

Задание 4: Проведите реакции согласно схеме: сульфат меди(II) → гидроксид меди(II) → лорид меди(II) → медь.

А) сульфат меди(II) $\rightarrow$ гидроксид меди(II).

Запишите формулу и название реактива: $\text{NaOH}$ (гидроксид натрия)

1. Укажите признаки химической реакции.

Образование голубого студенистого осадка.

2. Составьте уравнение химической реакции.

$\text{CuSO}_4 + 2\text{NaOH} \rightarrow \text{Cu(OH)}_2 \downarrow + \text{Na}_2\text{SO}_4$

Б) гидроксид меди(II) → хлорид меди(II).

Запишите формулу и название реактива: $\text{HCl}$ (хлороводородная кислота)

1. Укажите признаки химической реакции.

Растворение голубого студенистого осадка, образование прозрачного голубого раствора.

2. Составьте уравнение химической реакции.

$\text{Cu(OH)}_2 \downarrow + 2\text{HCl} \rightarrow \text{CuCl}_2 + 2\text{H}_2\text{O}$

В) хлорид меди(II) → медь.

Запишите формулу и название реактива: $\text{Fe}$ (железо)

1. Укажите признаки химической реакции.

Раствор теряет голубую окраску, на поверхности железного предмета (например, гвоздя) образуется красновато-бурый налет (выделившаяся медь).

2. Составьте уравнение химической реакции.

$\text{CuCl}_2 + \text{Fe} \rightarrow \text{FeCl}_2 + \text{Cu} \downarrow$

3. Сделайте вывод о взаимосвязи соединений металлов.

Данная схема превращений демонстрирует, что соединения одного и того же металла могут быть взаимопревращаемы. Соли металлов могут быть преобразованы в гидроксиды (реакцией обмена), гидроксиды могут быть преобразованы обратно в соли (реакцией нейтрализации с кислотами), а из солей менее активных металлов более активные металлы могут вытеснять свободный металл (реакция замещения). Это показывает цикличность и многообразие химических свойств соединений металлов.