лабораторная работа 4, страница 126 - гдз по химии 7 класс учебник Шиманович, Красицкий

Лабораторный опыт 4. Взаимодействие серной и соляной кислот с металлами

Вы уже знаете, что кислоты могут взаимодействовать с металлами. Но все ли металлы вытесняют водород из кислот? Давайте проверим это экспериментально.

В двух пробирках вам выданы металлы — цинк и медь. Прилейте в пробирки соляную кислоту или раствор серной кислоты объемом 1—2 $cm^3$. Внимательно наблюдайте за признаками химических реакций. Отметьте свои наблюдения, укажите признаки химических реакций, составьте их уравнения. Сделайте соответствующий вывод об особенностях взаимодействия кислот с металлами.

Получение водорода в лаборатории

В химической лаборатории и в школьном кабинете химии водород получают действием соляной или раствора серной кислоты на некоторые металлы. Эти реакции проводят в специальных приборах — в аппарате Киппа или в аппарате Кирюшкина (рис. 69).

Для получения водорода в лабораторных условиях наиболее подходящими металлами являются цинк $Zn$, магний $Mg$ и железо $Fe$.

Более подробную информацию о взаимодействии кислот с металлами вы можете найти в Приложении 4.

Для выполнения лабораторного опыта, описанного в задании, проведем мысленный эксперимент по взаимодействию металлов (цинка и меди) с кислотой (например, соляной).

Наблюдения и признаки реакций

В две пробирки поместим гранулы цинка (Zn) и кусочек медной проволоки (Cu) соответственно. Затем в каждую из них добавим раствор соляной кислоты (HCl).

• Пробирка с цинком: Мы наблюдаем бурную реакцию. С поверхности цинка начинают активно выделяться пузырьки бесцветного газа без запаха (это водород). Металл постепенно растворяется. Таким образом, признаком химической реакции является выделение газа.
• Пробирка с медью: После добавления кислоты никаких видимых изменений не происходит. Выделения газа нет, медь не растворяется. Признаки реакции отсутствуют.

Ответ: В пробирке с цинком наблюдается выделение газа, что свидетельствует о протекании химической реакции. В пробирке с медью видимых изменений не происходит, реакция не идет.

Уравнения реакций

Химические взаимодействия, которые мы наблюдали (и не наблюдали), можно описать следующими уравнениями. Реакция цинка с кислотой является реакцией замещения.

1. Взаимодействие цинка с соляной кислотой. Цинк, как активный металл, вытесняет водород из кислоты, образуя соль (хлорид цинка) и газообразный водород:

   $Zn + 2HCl \rightarrow ZnCl_2 + H_2 \uparrow$

2. Взаимодействие меди с соляной кислотой. Медь — металл, стоящий в электрохимическом ряду активности металлов после водорода, поэтому она не способна вытеснить его из раствора соляной кислоты:

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

Аналогичные реакции произошли бы и с разбавленной серной кислотой $H_2SO_4$.

Ответ: $Zn + 2HCl \rightarrow ZnCl_2 + H_2 \uparrow$;
$Cu + HCl \rightarrow \text{реакция не идет}$.

Вывод

Проведенный эксперимент показывает, что не все металлы взаимодействуют с кислотами с выделением водорода. Эта способность определяется положением металла в электрохимическом ряду активности (ряду напряжений). Металлы, стоящие в этом ряду левее водорода (H), вытесняют его из растворов кислот-неокислителей (например, HCl, разбавленная H₂SO₄). Металлы, стоящие правее водорода (например, Cu, Ag, Hg, Au), с такими кислотами не реагируют и водород не вытесняют.

Ответ: Способность металла вытеснять водород из кислот зависит от его активности. Активные металлы (стоящие в ряду активности до водорода) реагируют с кислотами с выделением водорода, а неактивные (стоящие после водорода) — нет.

Получение водорода в лаборатории

Как указано в тексте, в лаборатории водород получают взаимодействием активных металлов, таких как цинк (Zn), магний (Mg) или железо (Fe), с соляной или разбавленной серной кислотой. Реакцию проводят в специальных приборах, например, в аппарате Киппа (для получения больших количеств газа) или в аппарате Кирюшкина (простейший прибор, состоящий из пробирки с газоотводной трубкой). Эти реакции относятся к реакциям замещения.

Ответ: В лаборатории водород получают реакцией замещения между активным металлом (чаще всего цинком) и кислотой (соляной или разбавленной серной). Пример уравнения реакции: $Zn + 2HCl \rightarrow ZnCl_2 + H_2 \uparrow$.