Номер 2, страница 46 - 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.

Действия: В две отдельные пробирки помещают по небольшому количеству железных опилок и медной стружки. В каждую пробирку добавляют по несколько миллилитров раствора хлороводородной кислоты ($HCl$).

Наблюдения и объяснения:

При добавлении хлороводородной кислоты к железным опилкам наблюдается: выделение пузырьков газа (водорода), железные опилки постепенно растворяются, раствор приобретает бледно-зеленый цвет. Это происходит потому, что железо является активным металлом, стоящим в ряду активности металлов до водорода. Оно вытесняет водород из кислоты, образуя соль – хлорид железа(II).

При добавлении хлороводородной кислоты к медной стружке наблюдается: никаких видимых изменений не происходит, газ не выделяется, медь не растворяется. Это объясняется тем, что медь является неактивным металлом, который стоит в ряду активности металлов после водорода и не способен вытеснять его из кислот-неокислителей, таких как хлороводородная кислота.

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

Для железа: Молекулярное уравнение: $Fe + 2HCl \rightarrow FeCl_2 + H_2 \uparrow$

В данной реакции: Окислитель: ионы водорода ($H^+$) в составе $HCl$. Степень окисления водорода изменяется от $+1$ до $0$. $2H^+ + 2e^- \rightarrow H_2^0$

Восстановитель: железо ($Fe$). Степень окисления железа изменяется от $0$ до $+2$. $Fe^0 - 2e^- \rightarrow Fe^{2+}$

Для меди: Реакция не идет.

3. Сделайте вывод о свойствах металлов.

Металлы, расположенные в электрохимическом ряду напряжений металлов до водорода (активные металлы), способны взаимодействовать с кислотами-неокислителями (например, хлороводородной кислотой) с выделением водорода. Металлы, расположенные после водорода (неактивные металлы), не взаимодействуют с такими кислотами.

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. Обратите внимание, что растворы солей отличаются по цвету.

Определение веществ:

Хлорид железа(III) ($FeCl_3$) имеет желто-коричневый цвет раствора.

Хлорид кальция ($CaCl_2$) представляет собой бесцветный раствор.

Для определения веществ в каждую пробирку добавляют раствор щелочи, например, гидроксида натрия ($NaOH$).

Наблюдения:

В пробирке с раствором хлорида железа(III) ($FeCl_3$) при добавлении $NaOH$ образуется бурый студенистый осадок гидроксида железа(III) ($Fe(OH)_3$).

В пробирке с раствором хлорида кальция ($CaCl_2$) при добавлении $NaOH$ образуется белый осадок гидроксида кальция ($Ca(OH)_2$).

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

Для хлорида железа(III):

Молекулярное: $FeCl_3 + 3NaOH \rightarrow Fe(OH)_3 \downarrow + 3NaCl$

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

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

Для хлорида кальция:

Молекулярное: $CaCl_2 + 2NaOH \rightarrow Ca(OH)_2 \downarrow + 2NaCl$

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

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

2. Сделайте вывод о свойствах ионов металлов.

Ионы некоторых металлов (особенно ионы тяжелых металлов или металлов, образующих малорастворимые гидроксиды) при взаимодействии с гидроксид-ионами образуют нерастворимые или малорастворимые гидроксиды, которые выпадают в осадок. Цвет этих осадков часто является характерным признаком, что позволяет использовать эту реакцию для качественного определения ионов металлов в растворе.

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) до образования белого студенистого осадка, представляющего собой гидроксид цинка.

Формула: $Zn(OH)_2$

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

Молекулярное: $ZnCl_2 + 2NaOH \rightarrow Zn(OH)_2 \downarrow + 2NaCl$

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

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

Доказательство амфотерного характера гидроксида цинка.

Разделите осадок на две части и поместите в разные пробирки.

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

В данной реакции гидроксид цинка проявляет основные свойства.

Формула и название продукта реакции: $ZnCl_2$ (хлорид цинка) и $H_2O$ (вода).

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

Молекулярное: $Zn(OH)_2 + 2HCl \rightarrow ZnCl_2 + 2H_2O$

Полное ионное: $Zn(OH)_2 \downarrow + 2H^+ + 2Cl^- \rightarrow Zn^{2+} + 2Cl^- + 2H_2O$

Сокращенное ионное: $Zn(OH)_2 \downarrow + 2H^+ \rightarrow Zn^{2+} + 2H_2O$

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

В данной реакции гидроксид цинка проявляет кислотные свойства.

Формула и название продукта реакции: $Na_2[Zn(OH)_4]$ (тетрагидроксоцинкат натрия).

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

Молекулярное: $Zn(OH)_2 + 2NaOH \rightarrow Na_2[Zn(OH)_4]$

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

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

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

Нерастворимые гидроксиды металлов могут быть получены реакциями обмена между растворами солей соответствующего металла и щелочами. Гидроксиды некоторых металлов (например, цинка, алюминия, хрома(III)) являются амфотерными, то есть проявляют двойственные свойства: они способны реагировать как с кислотами (проявляя основные свойства), так и с сильными щелочами (проявляя кислотные свойства, образуя комплексные соли).

Задание4. Проведите реакции согласно схеме: сульфат меди(II) $\rightarrow$ гидроксид меди(II) $\rightarrow$ хлорид меди(II) $\rightarrow$ медь.

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

Запишите формулу и название реактива: $NaOH$ (гидроксид натрия)

1. Укажите признаки химической реакции.

При добавлении раствора гидроксида натрия к раствору сульфата меди(II) образуется синий студенистый осадок гидроксида меди(II).

2. Составьте уравнение химической реакции.

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

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

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

1. Укажите признаки химической реакции.

При добавлении хлороводородной кислоты к осадку гидроксида меди(II) синий осадок растворяется, образуя прозрачный голубой раствор.

2. Составьте уравнение химической реакции.

Молекулярное: $Cu(OH)_2 + 2HCl \rightarrow CuCl_2 + 2H_2O$

Полное ионное: $Cu(OH)_2 \downarrow + 2H^+ + 2Cl^- \rightarrow Cu^{2+} + 2Cl^- + 2H_2O$

Сокращенное ионное: $Cu(OH)_2 \downarrow + 2H^+ \rightarrow Cu^{2+} + 2H_2O$

В) хлорид меди(II) $\rightarrow$ медь.

Запишите формулу и название реактива: $Fe$ (железо)

1. Укажите признаки химической реакции.

При погружении железного предмета (например, гвоздя) в раствор хлорида меди(II) на его поверхности появляется красноватый налет меди, а сам железный предмет постепенно растворяется. Раствор изменяет свой голубой цвет на бледно-зеленый (цвет хлорида железа(II)).

2. Составьте уравнение химической реакции.

Молекулярное: $CuCl_2 + Fe \rightarrow FeCl_2 + Cu \downarrow$

Полное ионное: $Cu^{2+} + 2Cl^- + Fe \rightarrow Fe^{2+} + 2Cl^- + Cu \downarrow$

Сокращенное ионное: $Cu^{2+} + Fe \rightarrow Fe^{2+} + Cu \downarrow$

3. Сделайте вывод о взаимосвязи соединений металлов.

Соединения металлов взаимосвязаны и могут быть получены друг из друга посредством различных типов химических реакций, таких как реакции обмена, реакции разложения, окислительно-восстановительные реакции. Это позволяет осуществлять цепочки химических превращений, демонстрируя многообразие химических свойств металлов и их соединений.