Номер 711, страница 128 - гдз по химии 9 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

711. Укажите, какие из приведённых превращений осуществимы на практике:

a) $Na + H_2O \rightarrow Na_2O + H_2$;

б) $Mg + H_2O \rightarrow MgO + H_2$;

в) $Pb + H_2O \rightarrow Pb(OH)_2 + H_2$;

г) $Al + H_2O \rightarrow Al_2O_3 + H_2$;

д) $Ag + H_2O \rightarrow Ag_2O + H_2$;

е) $Al + H_2O \rightarrow Al(OH)_3 + H_2$;

ё) $Ca + H_2O \rightarrow Ca(OH)_2 + H_2$;

ж) $Zn + H_2O \rightarrow Zn(OH)_2 + H_2$.

Для определения возможности протекания реакций между металлами и водой необходимо учитывать положение металла в электрохимическом ряду напряжений и условия реакции (температура, агрегатное состояние воды).

а) Na + H₂O → Na₂O + H₂

Натрий (Na) — это очень активный щелочной металл, который бурно реагирует с холодной водой. Однако в результате этой реакции образуется гидроксид натрия (NaOH), а не оксид ($Na_2O$). Оксид натрия сам реагирует с водой, образуя гидроксид. Корректное уравнение реакции взаимодействия натрия с водой выглядит так:

$2\text{Na} + 2\text{H}_2\text{O} \rightarrow 2\text{NaOH} + \text{H}_2\uparrow$

Таким образом, представленное в задании уравнение не отражает реальный химический процесс.

Ответ: Не осуществима.

б) Mg + H₂O → MgO + H₂

Магний (Mg) — активный металл. Он очень медленно реагирует с холодной водой, но при нагревании (с горячей водой или водяным паром) реакция протекает активно. При взаимодействии с водяным паром при высокой температуре образуется оксид магния (MgO) и водород. Реакция осуществима при нагревании.

Уравнение реакции: $\text{Mg} + \text{H}_2\text{O} \xrightarrow{t^\circ} \text{MgO} + \text{H}_2\uparrow$

Ответ: Осуществима.

в) Pb + H₂O → Pb(OH)₂ + H₂

Свинец (Pb) — малоактивный металл, расположенный в ряду напряжений близко к водороду. С водой при обычных условиях он не реагирует. С водяным паром при сильном нагревании может образовывать оксид свинца(II) (PbO), но не гидроксид. Следовательно, данная реакция не осуществима.

Ответ: Не осуществима.

г) Al + H₂O → Al₂O₃ + H₂

Алюминий (Al) — активный металл, который в обычных условиях покрыт прочной инертной оксидной пленкой ($Al_2O_3$), защищающей его от взаимодействия с водой. Однако при высокой температуре (с водяным паром) алюминий реагирует с водой, образуя оксид алюминия и водород. Реакция требует высоких температур.

Уравнение реакции: $2\text{Al} + 3\text{H}_2\text{O} \xrightarrow{t^\circ} \text{Al}_2\text{O}_3 + 3\text{H}_2\uparrow$

Ответ: Осуществима.

д) Ag + H₂O → Ag₂O + H₂

Серебро (Ag) — неактивный, благородный металл. В электрохимическом ряду напряжений оно стоит значительно правее водорода и не способно вытеснять его из воды ни при каких условиях.

Ответ: Не осуществима.

е) Al + H₂O → Al(OH)₃ + H₂

Как уже упоминалось, алюминий защищен оксидной пленкой. Если эту пленку удалить (например, путем амальгамирования ртутью или в присутствии щелочей), то алюминий будет активно реагировать с водой даже при комнатной температуре с образованием нерастворимого гидроксида алюминия ($Al(OH)_3$) и водорода.

Уравнение реакции: $2\text{Al} + 6\text{H}_2\text{O} \rightarrow 2\text{Al(OH)}_3\downarrow + 3\text{H}_2\uparrow$

Ответ: Осуществима.

ё) Ca + H₂O → Ca(OH)₂ + H₂

Кальций (Ca) — активный щелочноземельный металл. Он реагирует с холодной водой, хотя и менее бурно, чем натрий. В результате реакции образуется малорастворимый гидроксид кальция ($Ca(OH)_2$) и выделяется водород.

Уравнение реакции: $\text{Ca} + 2\text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{Ca(OH)}_2 + \text{H}_2\uparrow$

Ответ: Осуществима.

ж) Zn + H₂O → Zn(OH)₂ + H₂

Цинк (Zn) — металл средней активности. С холодной водой не реагирует из-за пассивации поверхности. Однако при нагревании (в кипящей воде или с водяным паром) реакция идет. С кипящей водой образуется гидроксид цинка, а с паром при более высокой температуре — оксид цинка. Таким образом, данное превращение возможно при нагревании.

Уравнение реакции: $\text{Zn} + 2\text{H}_2\text{O} \xrightarrow{t^\circ} \text{Zn(OH)}_2\downarrow + \text{H}_2\uparrow$

Ответ: Осуществима.