Тема: Хімічні властивості металів
1Мета:
1.1 Вивчити хімічні властивості металів.
1.2 Навчитися експериментально визначати й порівнювати хімічну активність металів.
2 Матеріально-технічне та навчально-методичне забезпечення:
2.1 Періодична система Д.І.Менделєєва.
2.2 Таблиця розчинності кислот, солей і основ.
2.3 Ряд активності металів.
2.4 Штатив з пробірками.
2.5 Розчини: сульфатної кислоти, хлоридної кислоти, магній сульфату, цинк сульфату, купрум (II) сульфату, ферум(ІІ) сульфату.
2.3 Метали: магній, цинк, залізо, мідь.
3 Теоретичні відомості:
Металічні елементи утворюють прості речовини - метали. За звичайних умов вони перебувають у твердому стані (крім ртуті) і є кристалічними речовинами.
Фізичні властивості металів.
Метали мають особливий, металічний блиск, здатні проводити електричний струм, теплопровідні. Більшість металів є пластичними: їх можна кувати, витягувати з них дріт.
Температури плавлення більшості металів перевищують 1000°С. Метали, які плавляться за нижчої температуру (наприклад, свинець, олово, цинк, алюміній), називають легкоплавкими. Найтугоплавкіший метал - вольфрам (т. пл. 3420°С). Найнижчу температуру плавлення має ртуть (- 38,9°С). Значення густини металів перебувають у широкому інтервалі - від 0,534 (літій) до 22,5 г/см3 (осмій).
Метали різняться й за твердістю. Найтвердішим є хром; ним можна різати скло. Найм’якші метали - натрій, калій, свинець. Колір металів звичайно білий або сірий. Золото і цезій мають жовтий колір, а мідь - червоний.
Залізо, кобальт, нікель є феромагнетиками - речовинами, які здатні намагнічуватися в зрвнішньому магнітному полі і зберігати такий стан. Застосування металів.
Найважливішими для практики металами є залізо, алюміній, мідь, цинк. Золото, срібло, платина - коштовні метали. Із них виготовляють ювелірні вироби, прикраси, іноді карбують монети. Ці метали також застосовують у хімічної промисловості.
Хімічні властивості металів.
Атоми металічних елементів у хімічних реакціях завжди віддають електрони. Тому метали, взаємодіючи з різними речовинами, є відновниками.
Реакції з неметалами.
Активні метали реагують із багатьма неметалами (кисень, галогени, сірка, фосфор, вуглець та іншими) за звичайних умов, а менш активні — за підвищеної температури. Золото взаємодіє лише з галогенами й не реагує з киснем та іншими неметалами.
Наприклад, Zп +I2 = ZnІ2.
Реакції з водою.
За звичайних умов з водою взаємодіють лужні та лужноземельні метали. Продукти кожної реакції є луг і водень. Аналогічна реакція за участю магнію відбувається при нагріванні. Деякі менш активні метали взаємодіють лише з водяною парою за високої температури. Продукти цих реакцій — оксиди металічних елементів і водень: Мn + Н20 = МnО + Н2 ↑
Реакції з кислотами
Для прогнозування можливості реакції між металом і кислотою (а також сіллю) використовують ряд активності металів.
Метали, розміщені зліва від водню, взаємодіють із такими кислотами, як хлоридна, ортофосфатна, сульфатна, з виділенням водню, а розміщені справа не реагують з ними:
Ni + Н2S04 (розб.)=NiS04+ Н2І Сu + Н2S04 =
Окисником у реакціях металів із цими кислотами є Гідроген.
Під час реакцій металів із нітратною і концентрованою сульфатною кислотами водень не виділяється, а утворюються інші речовини. Елементами-окисниками в цих кислотах є Нітроген і Сульфур. Нітратна і концентрована сульфатна кислоти взаємодіють навіть з металами, розміщеними в ряду активності після водню (крім золота і платини):
Hg + Н2S04 (конц.) → HgS04+ SО2 + Н20.
Реакції з лугами.
Із лугами взаємодіють цинк, алюміній, олово, свинець, берилій, кілька інших металів:
Zn + 2 NaOH = K2 ZnO2 + H2 ↑
Реакції з розчинами солей.
Метали взаємодіють із солями у водному розчині з утворенням інших металів і солей: Fe + 2СuS04= FeS04 + Сu
Такі реакції відбуваються, якщо метал-реагент активніший за метал-продукт, тобто розміщений у ряду активності зліва від нього. Крім того, вихідна сіль має бути розчиною у воді, оскільки беруть її розчин.
Корозія металів.
Процес руйнування металів унаслідок їх хімічної взаємодії з речовинами довкілля називається корозією. Корозія металу найчастіше відбувається за участю води і водних розчинів електролітів. її швидкість залежить від активності металу, температури, кислотності середовища. Метали захищають від корозії, покриваючи фарбами, лаками, іншими металами, змащуючи маслами. Широкого використання набула нержавіюча сталь.
4 Хід роботи:
4.1 У першу пробірку помістить гранулу цинку, в другу - гранулу заліза, в третю - шматочок міді. Добавте в кожну пробірку по 2 мл хлоридної кислоти із масовою часткою хлоридної кислоти 20%. Який метал виявляє більшу хімічну активність? Чи узгоджується результат досліду із розміщенням металів у ряду активності? Нагрійте пробірку із менш активним металами, але не до кипіння рідини. Що спостерігається?
Напишіть рівняння реакцій у молекулярній та йонно-молекулярній формах.
4.2 Проведіть спостереження за взаємодією заліза, цинку і міді з розбавленою сульфатною кислотою. Запишіть результати спостережень і рівняння реакцій у молекулярній та йонно-молекулярній формах. Зробить висновок про відповідність активності металу його розташуванню в ряді активності та спільність властивостей кислот у реакціях з металами.
4.3 Чотири пронумеровані пробірки наповніть наї/З розчинами солей: магній сульфату, цинк сульфату, купрум (II) сульфату, ферум (II) сульфату з однаковою масовою часткою, у послідовності, що відповідає розташуванню металів, йони яких входять до складу солей, у ряді активності металів. Спрогнозуйте, які метали: магній, залізо, цинк, мідь, взаємодіятимуть з розчинами виданих вам солей, а які - ні. Перевірте свої передбачення експериментальним шляхом.
Запишіть результати спостережень і рівняння реакцій у молекулярній та йонно-молекулярній формах.
Висновки.
6 Контрольні питання:
6.1 Які фізичні властивості мають метали?
6.2 3 якими простими речовинами за звичайних умов на вашу думку, може прореагувати метал кальцій?
6.3 3 якими складними речовинами можуть вступати в реакцію метали?
6.4 Запишіть рівняння практично можливих реакцій, назвіть утворені речовини:
1) золото + кисень; 2) цинк + кисень; 3) мідь + вода;
4) калій + вода; 5) ртуть + хлоридна кислота; 6) магній + сульфатна кислота.
6.5 Що таке корозія металів? Назвіть метали, які кородують найбільшою мірою, і ті, що не зазнають корозії.
6.6 Чому корозія металевих конструкцій у промислових центрах відбувається інтенсивніше, ніж сільській місцевості?
Література
1. Попель П.П. Хімія: підруч. для 10 кл. загальноосвіт. навч. закл. / П.П.Попель, Л.С.Крикля. - К.: ВЦ «Академія», 2010. —208 с.: іл.
2. Ярошенко О.Г. Хімія: підруч. Для 10 кл. загальноосвіт. навч. закл. (рівень стандарту, академічний рівень). — К.: Грамота, 2010. — 224с.: іл.
