Номер 7, страница 65 - гдз по химии 9 класс сборник контрольных и самостоятельных работ Сеген, Алексеева

Решение

Активность металлов по отношению к воде определяется их положением в электрохимическом ряду напряжений (ряду активности металлов). Чем левее расположен металл в этом ряду (до водорода), тем более он активен и тем легче он реагирует с водой, вытесняя из неё водород. Условия реакции (температура, агрегатное состояние воды) зависят от активности металла.

Различают следующие основные группы металлов по их реакции с водой:

1. Очень активные металлы (щелочные металлы и некоторые щелочноземельные металлы, такие как Na, K, Ca, Ba, Sr) энергично реагируют с холодной жидкой водой.

2. Металлы средней активности (например, Mg, Al, Zn, Fe) реагируют с водой при нагревании или с водяным паром. При этом некоторые из них (как Al) могут быть пассивированы оксидной плёнкой при обычных условиях.

3. Малоактивные металлы (например, Cu, Hg, Ag, Au, Pt) не реагируют с водой ни при каких условиях.

Рассмотрим каждый из предложенных рядов:

а) Fe, Hg, Ba;

Железо (Fe) реагирует с водяным паром при высоких температурах: $3\text{Fe} + 4\text{H}_2\text{O} (\text{пар}) \rightarrow \text{Fe}_3\text{O}_4 + 4\text{H}_2$. Барий (Ba) – очень активный металл, который энергично реагирует с холодной водой: $\text{Ba} + 2\text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{Ba}(\text{OH})_2 + \text{H}_2$. Однако ртуть (Hg) – малоактивный металл, который не реагирует с водой. Таким образом, не все металлы в этом ряду реагируют с водой.

Ответ: Не подходит.

б) Na, Ca, Ba;

Натрий (Na), кальций (Ca) и барий (Ba) являются очень активными металлами. Все они бурно реагируют с холодной жидкой водой, вытесняя из неё водород и образуя соответствующие гидроксиды:

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

$\text{Ca} + 2\text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{Ca}(\text{OH})_2 + \text{H}_2$

$\text{Ba} + 2\text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{Ba}(\text{OH})_2 + \text{H}_2$

Все металлы в этом ряду реагируют с водой. Этот вариант является верным.

Ответ: Верно.

в) Al, Zn, Mg;

Магний (Mg) медленно реагирует с холодной водой, но активно с горячей водой или паром. Алюминий (Al) обычно покрыт прочной оксидной пленкой, которая препятствует реакции с водой; если эту пленку удалить, Al реагирует с горячей водой или паром: $2\text{Al} + 6\text{H}_2\text{O} \rightarrow 2\text{Al}(\text{OH})_3 + 3\text{H}_2$ (с горячей водой) или $2\text{Al} + 3\text{H}_2\text{O} (\text{пар}) \rightarrow \text{Al}_2\text{O}_3 + 3\text{H}_2$. Цинк (Zn) не реагирует с холодной или горячей жидкой водой, но реагирует с водяным паром при высоких температурах: $\text{Zn} + \text{H}_2\text{O} (\text{пар}) \rightarrow \text{ZnO} + \text{H}_2$. Поскольку цинк не реагирует с жидкой водой, этот ряд не полностью соответствует утверждению "реагируют все металлы ряда с водой" в её распространённом жидком состоянии.

Ответ: Не подходит.

г) Al, Zn, Au.

Алюминий (Al) и цинк (Zn) способны реагировать с водой (или паром) при определённых условиях, как описано выше. Однако золото (Au) – очень инертный металл, который не реагирует с водой ни при каких условиях. Таким образом, не все металлы в этом ряду реагируют с водой.

Ответ: Не подходит.

Таким образом, единственным рядом, в котором все металлы реагируют с водой (и, в частности, с жидкой водой при обычных условиях), является вариант б).

Ответ: б) Na, Ca, Ba.