Ћекции.ќрг


ѕоиск:




 атегории:

јстрономи€
Ѕиологи€
√еографи€
ƒругие €зыки
»нтернет
»нформатика
»стори€
 ультура
Ћитература
Ћогика
ћатематика
ћедицина
ћеханика
ќхрана труда
ѕедагогика
ѕолитика
ѕраво
ѕсихологи€
–елиги€
–иторика
—оциологи€
—порт
—троительство
“ехнологи€
“ранспорт
‘изика
‘илософи€
‘инансы
’ими€
Ёкологи€
Ёкономика
Ёлектроника

 

 

 

 


“ема 12 «агальн≥ властивост≥ метал≥в




ѕриклад 1. „им в≥др≥зн€ютьс€ кристал≥чн≥ гратки метал≥в в≥д: а) йонних; б) атомних?

¬≥дпов≥дь:

 ристал≥чн≥ гратки метал≥в утворюютьс€ т≥льки позитивними йонами. …онн≥ Ц €к позитивними, так ≥ негативно зар€дженими йонами. “ип звТ€зку в кристал≥чних гратках метал≥в Ц метал≥чний, а в атомних Ц ковалентний.

Ѕудова кристал≥чних граток метал≥в обумовлюЇтьс€ њх ф≥зичними ≥ х≥м≥чними властивост€ми. «авд€ки рухливим електронам метали мають високу тепло- ≥ електропров≥дн≥сть. ѕоск≥льки метали легко в≥ддають зовн≥шн≥ електрони, тому вони Ї сильними в≥дновниками.

 

ѕитанн€ 2. як≥ загальн≥ ф≥зичн≥ властивост≥ метал≥в? ѕо€сн≥ть ц≥ властивост≥, ірунтуючись на у€вленн€х про метал≥чний звТ€зок.

¬≥дпов≥дь:

‘≥зичн≥ властивост≥ метал≥в: метал≥чний блиск, висока тепло- ≥ електропров≥дн≥сть, ковк≥сть ≥ пластичн≥сть. ѕров≥дн≥сть тепла ≥ електрики по€снюЇтьс€ рухом в≥льних електрон≥в в кристал≥чн≥й гратц≥ метал≥в.  овк≥сть ≥ пластичн≥сть метал≥в по€снюЇтьс€ рухом окремих шар≥в йон≥в один в≥дносно ≥ншого. √устина метал≥в, температури њх плавленн€ ≥ кип≥нн€ в≥др≥зн€ютьс€ ≥ залежать в≥д м≥цност≥ метал≥чного звТ€зку.

 

ѕитанн€ 3. „ому де€к≥ метали пластичн≥ (наприклад, м≥дь), а ≥нш≥ Ц крихк≥ (наприклад, стиб≥й)?

¬≥дпов≥дь:

јтоми крихких метал≥в мають число в≥льних електрон≥в в≥д пТ€ти до семи. ÷≥ електрони забезпечують м≥цну взаЇмод≥ю м≥ж окремими шарами йон≥в ≥ запоб≥гають њх ковзанню один в≥дносно ≥ншого. ¬заЇмод≥€ м≥ж йонними шарами у пластичних метал≥в мала, оск≥льки число в≥льних електрон≥в м≥ж шарами менше, н≥ж у крихких метал≥в.

 

ѕриклад 4. Ќа основ≥ вченн€ про будову атом≥в по€сн≥сть, чим метали за х≥м≥чними властивост€ми в≥др≥зн€ютьс€ в≥д неметал≥в.

¬≥дпов≥дь:

ќсновна в≥дм≥нн≥сть метал≥в в≥д неметал≥в та, що атоми метал≥в легко в≥ддають своњ валентн≥ електрони, тобто Ї сильними в≥дновниками. ћетали окиснюютьс€ окисниками: киснем, воднем, галогенами, с≥ркою, г≥дроген-≥онами та йонами ≥нших метал≥в.

 

ѕриклад 5. „ому метали взаЇмод≥ють з неметалами? Ќапиш≥ть р≥вн€нн€ реакц≥й, вкаж≥ть €к≥ продукти реакц≥й утворюютьс€.

¬≥дпов≥дь:

’≥м≥чн≥ властивост≥ метал≥в визначаютьс€ здатн≥стю њх атом≥в легко в≥ддавати валентн≥ електрони ≥ перетворюватись на позитивн≥ йони внасл≥док низьких значень електронегативностей, €к≥ обумовлен≥ невеликими енерг≥€ми йон≥зац≥њ та спор≥днен≥стю до електрона (часто в≥дТЇмною). ѕриклади взаЇмод≥њ метал≥в з неметалами:

–еагент (неметал) –≥вн€нн€ реакц≥й ѕродукти реакц≥й
 исень 2Ca + O2 → 2CaO 4Fe + 3O2 →2 Fe2O3 2Na + O2 → Na2O2 оксид або пероксид

(з киснем реагують ус≥ метали, кр≥м золота, ср≥бла, платинових метал≥в).

—≥рка Fe + S → FeS сульф≥д

(з с≥ркою реагують ус≥ метали, кр≥м золота та платини).

’лор 2Fe + 3Cl2 → 2FeCl3 2Au + 3Cl2 → 2AuCl3 хлорид

(реагують - вс≥).

јзот 6Na + N2 → 2Na3N н≥трид

(реагують т≥льки лужн≥, магн≥й та лужноземельн≥).

 

‘осфор 3Mg + 2P → Ca3P2 3Na + P → Na3P фосф≥д

(реагують майже вс≥)

 

¬углець 4Al + 3C → Al4C3 3Fe + C → Fe3C карб≥д

(реагують майже вс≥)

 

 ремн≥й 2Ca + Si → Ca2Si сил≥цид

(реагують майже вс≥)

 

¬одень 2La + 3H2 → 2LaH3 г≥дрид

(реагують майже вс≥).

 

ѕриклад 6. як взаЇмод≥ють метали з водою? Ќапиш≥ть р≥вн€нн€ в≥дпов≥дних реакц≥й.

¬≥дпов≥дь:

ѕо в≥дношенню до води та водних розчин≥в метали д≥л€тьс€ на активн≥, пасивуюч≥ та ≥нертн≥. ¬с≥ метали, €к≥ знаход€тьс€ в р€ду активност≥ до водню повинн≥ вит≥сн€ти його з води. ¬ д≥йсност≥ - вит≥сн€ють т≥льки активн≥ метали, решта не вит≥сн€ють, тому що:

1. ћетали покриваютьс€ оксидною пл≥вкою, €ка захищаЇ њх в≥д розчиненн€.

2. –€д активност≥ справджуЇтьс€ дл€ 1 моль∙екв./лрозчин≥в, а концентрац≥€ йон≥в H+ у вод≥ т≥льки 10-7 моль/л, надзвичайно мала.

« водою при звичайн≥й температур≥ взаЇмод≥ють лужн≥ та лужноземельн≥ метали ≥ тал≥й. ѕри цьому утворюютьс€ в≥дпов≥дн≥ г≥дроксиди ≥ вид≥л€Їтьс€ водень. Ќаприклад:

2Tl + 2H2O = 2TlOH + H2

Ca + 2H2O = Ca(OH)2 + H2

ѕри нагр≥ванн≥ з водою взаЇмод≥ють також магн≥й та берил≥й:

Mg + 2H2O = Mg(OH)2 + H2

Be + 2H2O = ¬e(ќЌ)2 + H2

ћетали п≥дгрупи сканд≥ю ≥ лантаноњди теж реагують з водою, хоча ≥пов≥льно:

2Sc + 6H2O = 2Sc(OH)3 + «H2

ѕри взаЇмод≥њ кал≥ю з водою загор€Їтьс€ водень, реакц≥€ Rb ≥ Cs супроводжуЇтьс€ вибухом.

јлюм≥н≥й, гал≥й, ≥нд≥й, герман≥й, олово, свинець, стиб≥й ≥ б≥смут при високих температурах взаЇмод≥ють з вод€ною парою, при цьому вид≥л€Їтьс€ водень ≥ утворюютьс€ в≥дпов≥дн≥ оксиди, в €ких метали про€вл€ють своњ ст≥йк≥ ступен≥ окисненн€.

Ќаприклад: Pb + H2O = PbO + H2

ƒе€к≥ метали здатн≥ взаЇмод≥€ти зводою не вит≥сн€ючи з нењ водню. ÷е по€снюЇтьс€ тим, що вони утворюють погано розчинн≥ у вод≥ г≥дроксиди, €к≥ ос≥дають на поверхню металу ≥ утворюють на н≥й захисн≥ пл≥вки. Ќаприклад, магн≥й, €кий спочатку взаЇмод≥Ї з водою, пот≥м покриваЇтьс€ нерозчинним г≥дроксидом:

Mg + 2H2O = Mg(OH)2 + H2

якщо ж г≥дроксид нест≥йкий, то в≥н на поверхн≥ металу розпадаЇтьс€ ≥ утворюЇ захисну пл≥вку оксиду, наприклад, Al2O3, —r2ќ3, на цинку у вигл€д≥ ZnO ≥ т.д. «меншенн€ активност≥ металу за рахунок утворенн€ захисних пл≥вок називаЇтьс€ пасивац≥Їю. ѕри видаленн≥ захисноњ пл≥вки метал реагуЇ з водою.

« метал≥в поб≥чних п≥дгруп, з водою, при нагр≥ванн≥ взаЇмод≥ють т≥льки елементи третьоњ поб≥чноњ п≥дгрупи. ѕри цьому вид≥л€Їтьс€ водень ≥ утворюютьс€ практично нерозчинн≥ у вод≥ г≥дроксиди:

2La + 6H2ќ = 2La(ќH)3 + «Ќ2

≤нш≥ d -метали, за вин€тком найменш активних (технец≥ю, рен≥ю, метал≥в родини платини, метал≥в поб≥чноњ п≥дгрупи першоњ групи та ртут≥), взаЇмод≥ють при високих температурах з вод€ною парою. ѕри цьому вид≥л€Їтьс€ водень ≥ утворюютьс€ в≥дпов≥дн≥ оксиди або г≥дроксиди:

2Cr + «Ќ2ќ = —r2ќ3 +3H2

Mn + 2H2O = Mn(OH)2 + Ќ2

ѕри нагр≥ванн≥ лантаноњди взаЇмод≥ють з водою, при цьому утворюютьс€ нерозчинн≥ у вод≥ г≥дроксиди:

2Lа + 6H2O = 2Lа(OH)3 + 3H2,

де Ln - атом лантаноњду. ÷ей процес краще в≥дбуваЇтьс€ з металами цер≥Ївоњ групи. ”ран ≥ тор≥й взаЇмод≥ють з вод€ною парою при температур≥ 200-3000C, при цьому водень, щоутворюЇтьс€, реагуЇ з металом, утворюючи г≥дрид:

U + 2H2O = UO2 + 2Ќ2

2U + 3H2 = 2UH3

ѕриклад 7. як взаЇмод≥ють метали з лугами? Ќапиш≥ть р≥вн€нн€ в≥дпов≥дних реакц≥й.

¬≥дпов≥дь:

3 лугами взаЇмод≥ють т≥льки т≥ метали, оксиди €кихволод≥ють амфотерними властивост€ми. ѕри д≥њ лугу на цинк одержуЇтьс€ с≥ль цинковоњ кислоти - цинкат з вид≥ленн€м водню, €ке повТ€зуЇтьс€ з взаЇмод≥Їю атом≥в металу з молекулами води

Zn + Ќ2ќ = Zn(OH)2 + Ќ2

–оль лугу пол€гаЇ в розчиненн≥ захисноњ пл≥вки

Zn(OH)2 + 2NaOH = Na2ZnO2 + 2H2O

—умарно записують:

Zn + 2NaќЌ + 2H2O = Na2[Zn(OH)4] + H2

2Al + 2NaќЌ + 6H2O = 2Na[Al(OH)4] + 3H2

або 2Al + 2NaќЌ + 2H2O= 2NaAlO2 + 3H2

Ѕерил≥й, алюм≥н≥й, гал≥й, ≥нд≥й, олово й свинець розчин€ютьс€ у лугах, причому олово й свинець краще, при нагр≥ванн≥, з утворенн€м в≥дпов≥дних г≥дроксосолей:

Be + 2KќЌ + 2H2O = K2[Be(OH)4] + H2

2Al + 2KќЌ + 6H2O= 2K[Al(OH)4] + 3H2

Pb + 2KќЌ + 2H2O = K2[Pb(OH)4] + H2

Sn + 2KќЌ + 4H2O = K2[Sn(OH)6] + 2H2

¬с≥ ≥нш≥ елемент≥в головних п≥дгруп у лугах нерозчинн≥.

ƒе€к≥ метали поб≥чних п≥дгруп добре розчинн≥ у лугах, зокрема цинк. “итан, циркон≥й, а також ванад≥й, н≥об≥й ≥ тантал пов≥льно взаЇмод≥ють при нагр≥ванн≥ з концентрованими розчинами луг≥в, окиснюючись до вищих ступен≥в окисненн€ ≥ утворюючи сол≥ в≥дпов≥дних кислот:

Ti + 2KOH + H2O = K2TiO3 +2H2

2V + 2KOH + 4H2O = 2KVO3 + 5H2

’ром, вольфрам, рен≥й ≥ метали родини платини взаЇмод≥ють при висок≥й температур≥ з розтопленими лугами в присутност≥ окисник≥в (кисню, кал≥й н≥трату KNO3, кал≥й перхлорату KClO4 тощо):

W + 2KOH + 3KNO3 = K2WO4 + KNO2 + H2O

« лугами за звичайних умовлантаноњди й актиноњди не взаЇмод≥ють.

 

ѕриклад 8. як реагують метали з найб≥льш вживаними кислотами HCl, HNO3, H2SO4?

¬≥дпов≥дь:

ћайже вс≥ метали окиснюютьс€ кислотами. ’арактер взаЇмод≥њ з кислотою залежить в≥д активност≥ металу, його властивостей, а також в≥д концентрац≥њ кислоти.

ѕри взаЇмод≥њ безоксигеновоњ кислоти з металом, роль окислювача в≥д≥граЇ йон г≥дрогену Ќ+. якщо ж з металом реагуЇ оксигеновм≥сна кислота, то в рол≥ окислювача виступаЇ Ќ+, або ан≥он кислотного залишку.

’лоридна кислота HCl сильна кислота (α = 99%), вона м≥стить 38% HCl у водному розчин≥ (б≥льше г≥дроген хлориду у вод≥ не розчин€Їтьс€).

’лороводнева кислота Ц слабкий окисник за рахунок йон≥в Ќ+ , тому вона взаЇмод≥Ї лише з металами, €к≥ сто€ть в р€ду стандартних електродних потенц≥ал≥в перед воднем, наприклад:

2 HCl + Mg → MgCl2 + H2

HCl + Cu ≠

—хема взаЇмод≥њ сульфатноњ кислоти з металами:

 

« металами, що розм≥щен≥ в р€ду електрох≥м≥чних потенц≥ал≥в зл≥ва в≥д г≥дрогену
Mg, Ca, K, Zn
Fe(t0), Cu, Sn, Hg
H2SO4

 

ѕриклади:

ѕ≥д час взаЇмод≥њ з активними металами (наприклад, ≥з магн≥Їм) в залежност≥ в≥д концентрац≥њ ≥ температури паралельно в≥дбуваютьс€ к≥лька реакц≥й з утворенн€м сполук с≥рки, в €ких с≥рка маЇ р≥зн≥ ступен≥ окисненн€ (S+4O2, S0,
H2S-2); однак переважають реакц≥њ з утворенн€м S0 ≥ H2S.

 

 

+ = + + 2H2O

Ц 2e →   в≥дновник
+ 2e → окисник

8 8

 

3 + = 3 + + 4H2O

Ц 2e →     в≥дновник
+ 6e →   окисник

16 16

 

4 + = 4 + + 4H2O

Ц 2e →     в≥дновник
+ 8e →   окисник

20 20

¬насл≥док взаЇмод≥њ з малоактивними металами (наприклад, м≥ддю) утворюютьс€ с≥ль та сульфур (≤V):оксид

Cu + 2H2SO4(к) → CuSO4 + SO2 + 2H2O

” випадку розведеноњ сульфатноњ кислоти метали реагують з нею аналог≥чно хлоридн≥й кислот≥, тобто вид≥л€Їтьс€ водень:

Zn + H2SO4 (р) → ZnSO4 + H2

Ќ≥тратна кислота Ц сильний окисник. ¬насл≥док взаЇмод≥њ з металами водень не вид≥л€Їтьс€, в≥н окислюЇтьс€ з утворенн€м води.

—хема взаЇмод≥њ н≥тратноњ кислоти з металами:

 

 

ѕриклади:

a) + 4 = + 2 + 2H2O

Ц 2e →     в≥дновник
+ e →   окисник

12 12

б) + 10Ќ (к) = 4 + + 5H2O

Ц 2e →     в≥дновник
2 + 8e → 2   окисник

30 30

в) + 4H O3(р) = 3 NO3 + O + 2H2O

Цe →     в≥дновник
+ 3e →   окисник

12 12

г) 4 + 10 H O3 (–) = 4 + + 3H2O

Ц 2e →     в≥дновник
+ 8e →   окисник

30 30

 

Ќе реагуЇ н≥тратна кислота з платиною (Pt), золотом (Au), рад≥Їм (Rh), тал≥Їм (Tl), ≥рид≥Їм (Ir), пасивуЇ (при звичайн≥й температур≥): алюм≥н≥й (Al), хром (Cr), зал≥зо (Fe).

 

ѕриклад 9. як можна встановити, що при гор≥нн≥ метал≥чного натр≥ю утворюЇтьс€ не оксид, а пероксид?

¬≥дпов≥дь:

Ќатр≥й пероксид, на в≥дм≥ну в≥д оксиду, сильний окисник, в≥н окислюЇ йодиди в кислому середовищ≥ до йоду.

.

Ќатр≥й оксид реагуЇ не з , а ≥з .

.

ѕриклад 10. јтоми €ких елемент≥в Ї б≥льш сильними в≥дновниками Ц лужн≥ метали чи водень? ѕ≥дверд≥ть в≥дпов≥дь р≥вн€нн€ми реакц≥й.

¬≥дпов≥дь:

Ћужн≥ метали Ц б≥льш сильн≥ в≥дновники, н≥ж водень. ÷е п≥дтверджуЇтьс€ тим, що вони вит≥сн€ють водень ≥з води ≥ кислот:

;

.

 

ѕриклад 11 „ому у фотоелементах використовують переважно цез≥й а не л≥т≥й?

 

¬≥дпов≥дь:

≈нерг≥€ йон≥зац≥њ атома цез≥ю Ц найменша серед вс≥х лужних метал≥в (за виключенн€м рад≥оактивного франц≥ю), тому при опром≥ненн≥ цез≥ю з його поверхн≥ легко в≥дриваютьс€ електрони, €к≥ використовуютьс€ у фотоелементах.

ѕриклад 12. Ќапиш≥ть р≥вн€нн€ реакц≥й, €к≥ дозвол€ють зд≥йснити наступн≥ перетворенн€:

.

¬≥дпов≥дь:

1) натр≥й утворюютьс€ п≥д час електрол≥зу розплаву натр≥й хлориду

;

2) натр≥й реагуЇ ≥з воднем:

.

3) натр≥й г≥дрид повн≥стю г≥дрол≥зуЇтьс€:

.

4) при пропусканн≥ надлишку сульфур (IV) оксиду через розчин натр≥й г≥дроксиду утворюЇтьс€ натр≥й г≥дросульф≥т

.

ѕриклад 13. Ќапиш≥ть р≥вн€нн€ реакц≥й:

.

¬≥дпов≥дь:

;

;

;

;

↑.

ѕриклад 14. ” вашому розпор€дженн≥ натр≥й хлорид ≥ вода. як≥ речовини можна отримати ≥з цих речовин, використовуючи необх≥дн≥ прилади?

¬≥дпов≥дь:

1) ;

2) .

3) .

4) .

5) .

6) .

7) .

8) .

9) .

10) .

11) .

ѕриклад 15. Ќапиш≥ть р≥вн€нн€ реакц≥й взаЇмод≥њ лужних метал≥в з киснем

¬≥дпов≥дь:

¬с≥ лужн≥ метали легко окиснюютьс€ киснем пов≥тр€, причому л≥т≥й утворюЇ оксид:

;

натр≥й пероксид:

;

кал≥й, руб≥д≥й та цез≥й Ц надпероксиди

.

ѕриклад 16. ћетал≥чний кальц≥й тверд≥ший за л≥т≥й, але мТ€кший в≥д берил≥ю. як це можна по€снити, ірунтуючись на вченн≥ про будову кристал≥чних іраток.

¬≥дпов≥дь:

 альц≥й тверд≥ший за л≥т≥й, оск≥льки в≥н маЇ два електрони на зовн≥шньому р≥вн≥, а л≥т≥й Ц один, ≥ тому в утворенн≥ метал≥чного звТ€зку в кальц≥ю беруть участь б≥льше число електрон≥в, н≥ж у л≥т≥ю. «начить, метал≥чний звТ€зок в кальц≥ю м≥цн≥ший, н≥ж у л≥т≥ю, тому кальц≥й тверд≥ший.

јтом берил≥ю маЇ менший рад≥ус, н≥ж атом кальц≥ю, тому в метал≥чного берил≥ю шари йон≥в м≥цн≥ше звТ€зан≥ один з одним, н≥ж у метал≥чного кальц≥ю. «начить, берил≥й тверд≥ший, н≥ж кальц≥й

÷≥ приклади св≥дчать про те, що тверд≥сть металу однозначно повТ€зана з м≥цн≥стю метал≥чного звТ€зку.

 





ѕоделитьс€ с друзь€ми:


ƒата добавлени€: 2015-11-05; ћы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 841 | Ќарушение авторских прав


ѕоиск на сайте:

Ћучшие изречени€:

—воим успехом € об€зана тому, что никогда не оправдывалась и не принимала оправданий от других. © ‘лоренс Ќайтингейл
==> читать все изречени€...

2180 - | 2002 -


© 2015-2024 lektsii.org -  онтакты - ѕоследнее добавление

√ен: 0.105 с.