Номер 1, страница 41 - гдз по химии 11 класс тетрадь для практических работ Сечко

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

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

Действия и признаки реакции:

К грануле цинка добавляем раствор хлороводородной кислоты. Наблюдаем выделение пузырьков газа, гранула цинка постепенно уменьшается в размере.

К кусочку меди добавляем раствор хлороводородной кислоты. Видимых изменений не наблюдается, газ не выделяется, медь не растворяется.

Объяснение наблюдаемым явлениям:

Цинк является металлом, стоящим в электрохимическом ряду напряжений металлов до водорода. Это означает, что цинк активнее водорода и способен вытеснять его из кислот. В результате реакции образуется соль (хлорид цинка) и выделяется газообразный водород.

Медь является металлом, стоящим в электрохимическом ряду напряжений металлов после водорода. Это означает, что медь менее активна, чем водород, и не способна вытеснять его из кислот-неокислителей, к которым относится хлороводородная кислота. Поэтому реакция между медью и хлороводородной кислотой не протекает.

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

Для реакции цинка с хлороводородной кислотой:

Уравнение реакции: $Zn + 2HCl \rightarrow ZnCl_2 + H_2 \uparrow$

Окислитель: Ион водорода $H^+$ (из $HCl$). Он принимает электроны и понижает свою степень окисления с $+1$ до $0$ ($H_2$).

Восстановитель: Цинк $Zn$. Он отдает электроны и повышает свою степень окисления с $0$ до $+2$ ($Zn^{2+}$ в $ZnCl_2$).

Для меди с хлороводородной кислотой реакция не протекает.

3. Сделайте вывод о свойствах металлов.

Металлы, расположенные в электрохимическом ряду напряжений до водорода (например, цинк), являются более активными и способны вытеснять водород из кислот (кроме азотной и концентрированной серной). Металлы, расположенные после водорода (например, медь), являются менее активными и не способны вытеснять водород из кислот-неокислителей.

Задание 2: Используя щелочь, установите, в какой из выданных пронумерованных пробирок находится раствор каждого вещества: сульфата магния и сульфата меди(II).

Добавляем раствор гидроксида натрия ($NaOH$) в каждую пробирку.

В пробирке, содержащей раствор сульфата магния ($MgSO_4$), наблюдается образование белого студенистого осадка гидроксида магния ($Mg(OH)_2$).

В пробирке, содержащей раствор сульфата меди(II) ($CuSO_4$), наблюдается образование голубого студенистого осадка гидроксида меди(II) ($Cu(OH)_2$).

Также можно учесть, что раствор сульфата магния бесцветен, а раствор сульфата меди(II) имеет характерный синий цвет.

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

Для реакции сульфата магния с гидроксидом натрия:

Молекулярное: $MgSO_4 + 2NaOH \rightarrow Mg(OH)_2 \downarrow + Na_2SO_4$

Полное ионное: $Mg^{2+} + SO_4^{2-} + 2Na^+ + 2OH^- \rightarrow Mg(OH)_2 \downarrow + 2Na^+ + SO_4^{2-}$

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

Для реакции сульфата меди(II) с гидроксидом натрия:

Молекулярное: $CuSO_4 + 2NaOH \rightarrow Cu(OH)_2 \downarrow + Na_2SO_4$

Полное ионное: $Cu^{2+} + SO_4^{2-} + 2Na^+ + 2OH^- \rightarrow Cu(OH)_2 \downarrow + 2Na^+ + SO_4^{2-}$

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

2. Сделайте вывод о свойствах катионов металлов.

Катионы некоторых металлов ($Mg^{2+}$, $Cu^{2+}$) образуют нерастворимые гидроксиды при взаимодействии со щелочами. Эти нерастворимые гидроксиды выпадают в осадок, который имеет характерный цвет (например, белый для $Mg(OH)_2$ и голубой для $Cu(OH)_2$). Это свойство позволяет использовать щелочи для качественного определения данных катионов в растворе.

Задание 3: Из хлорида алюминия с помощью реакции обмена получите гидроксид алюминия и докажите его амфотерность.

Получение гидроксида алюминия.

К раствору хлорида алюминия по каплям добавляем раствор гидроксида натрия (щелочи) до образования белого студенистого осадка представляющего собой гидроксид алюминия.

Формула: $Al(OH)_3$.

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

Молекулярное: $AlCl_3 + 3NaOH \rightarrow Al(OH)_3 \downarrow + 3NaCl$

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

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

Доказательство амфотерного характера гидроксида алюминия.

Разделите осадок на две части и поместите в разные пробирки.

а) К осадку гидроксида алюминия в пробирке № 1 приливаем раствор сильной кислоты (например, хлороводородной кислоты, $HCl$) до полного растворения осадка.

В данной реакции гидроксид алюминия проявляет основные свойства.

Формула и название продукта реакции: $AlCl_3$, хлорид алюминия.

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

Молекулярное: $Al(OH)_3 + 3HCl \rightarrow AlCl_3 + 3H_2O$

Полное ионное: $Al(OH)_3 \downarrow + 3H^+ + 3Cl^- \rightarrow Al^{3+} + 3Cl^- + 3H_2O$

Сокращенное ионное: $Al(OH)_3 \downarrow + 3H^+ \rightarrow Al^{3+} + 3H_2O$

б) К осадку гидроксида алюминия в пробирке № 2 приливаем избыток раствора сильной щелочи (например, гидроксида натрия, $NaOH$) до полного растворения осадка.

В данной реакции гидроксид алюминия проявляет кислотные свойства.

Формула и название продукта реакции: $Na[Al(OH)_4]$, тетрагидроксоалюминат натрия (или $NaAlO_2 \cdot 2H_2O$, метаалюминат натрия).

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

Молекулярное: $Al(OH)_3 + NaOH \rightarrow Na[Al(OH)_4]$

Полное ионное: $Al(OH)_3 \downarrow + Na^+ + OH^- \rightarrow Na^+ + [Al(OH)_4]^-$

Сокращенное ионное: $Al(OH)_3 \downarrow + OH^- \rightarrow [Al(OH)_4]^-$

Примечание: Возможна также запись с образованием метаалюмината:

Молекулярное: $Al(OH)_3 + NaOH \rightarrow NaAlO_2 + 2H_2O$

Полное ионное: $Al(OH)_3 \downarrow + Na^+ + OH^- \rightarrow Na^+ + AlO_2^- + 2H_2O$

Сокращенное ионное: $Al(OH)_3 \downarrow + OH^- \rightarrow AlO_2^- + 2H_2O$

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

Нерастворимые гидроксиды металлов могут быть получены реакцией обмена между солью соответствующего металла и сильной щелочью. Многие гидроксиды металлов, особенно переходных металлов и некоторых металлов главных подгрупп (например, алюминия, цинка), обладают амфотерными свойствами, то есть способны реагировать как с кислотами (проявляя основные свойства), так и со щелочами (проявляя кислотные свойства).

Задание 4: Проведите реакции согласно схеме: железо $\rightarrow$ хлорид железа(II) $\rightarrow$ гидроксид железа(II) $\rightarrow$ гидроксид железа(III).

А) железо $\rightarrow$ хлорид железа(II).

Запишите формулу и название реактива: $HCl$, хлороводородная (соляная) кислота.

1. Укажите признаки химической реакции.

Наблюдается выделение пузырьков газа (водорода), что указывает на протекание реакции. Твердое железо постепенно растворяется, образуя раствор, который обычно имеет бледно-зеленоватый оттенок из-за ионов $Fe^{2+}$.

2. Составьте уравнение химической реакции.

$Fe + 2HCl \rightarrow FeCl_2 + H_2 \uparrow$

Б) хлорид железа(II) $\rightarrow$ гидроксид железа(II).

Запишите формулу и название реактива: $NaOH$, гидроксид натрия (или любая другая сильная щелочь).

1. Укажите признаки химической реакции.

При добавлении раствора щелочи к раствору хлорида железа(II) наблюдается образование белого студенистого осадка гидроксида железа(II) ($Fe(OH)_2$), который на воздухе быстро окисляется, приобретая зеленоватый, а затем бурый цвет.

2. Составьте уравнение химической реакции.

$FeCl_2 + 2NaOH \rightarrow Fe(OH)_2 \downarrow + 2NaCl$

В) гидроксид железа(II) $\rightarrow$ гидроксид железа(III).

Запишите формулу и название реактива: $O_2$ и $H_2O$, кислород и вода (обычно реакция происходит на воздухе).

1. Укажите признаки химической реакции.

Белый (или зеленовато-белый) осадок гидроксида железа(II) на воздухе (в присутствии кислорода и воды) постепенно темнеет, становясь сначала зеленовато-бурым, а затем окончательно бурым (ржавого цвета) из-за образования гидроксида железа(III).

2. Составьте уравнение химической реакции.

$4Fe(OH)_2 + O_2 + 2H_2O \rightarrow 4Fe(OH)_3 \downarrow$

3. Сделайте вывод о взаимосвязи соединений металлов.

Данная последовательность реакций демонстрирует взаимосвязь между различными классами соединений одного и того же металла (в данном случае, железа). Металлы могут переходить в соли, соли - в гидроксиды, а гидроксиды - в соединения с другой степенью окисления. Это показывает, что химические элементы и их соединения образуют сложную систему, где одни вещества могут быть получены из других путем различных химических превращений (реакции замещения, обмена, окисления). Это позволяет синтезировать необходимые соединения и изучать их свойства.