Лабораторный опыт 7 Взаимодействие металлов с кислотами
Цель работы: исследовать особенности взаимодействия растворов кислот с металлами на основания их положения в электрохимическом ряду напряжений металлов.
Оборудование и реактивы: пробирки, штатив для пробирок, спиртовка, спички, пробиркодержатель,гранулы цинка, железные опилки, медные стружки или кусочки медной проволоки, растворы соляной и серной кислоты.
Краткие теоретические сведения
Кислоты – электролиты диссоциирующие в воде на ионы водорода и ионы кислотного остатка. H 2 SO 4 ↔ 2 H + + SO 4 2- Кислоты обладают разнообразными химическими свойствами и взаимодействуют с металлами, основаниями, солями и оксидами металлов.
Для взаимодействия кислот с металлом должны выполняться некоторые условия (в отличие от реакций кислот с основаниями и основными оксидами, которые идут практически всегда). Во-первых, металл должен быть достаточно активным (реакционноспособным) по отношению к кислотам. Например, золото, серебро, медь, ртуть и некоторые другие металлы с выделением водорода с кислотами не реагируют. Такие металлы как натрий, кальций, цинк – напротив – реагируют очень активно с выделением газообразного водорода и большого количества тепла. HCl + Hg = не образуется
По реакционной способности в отношении кислот все металлы располагаются в ряд активности металлов. Слева находятся наиболее активные металлы, справа – неактивные. Чем левее находится металл в ряду активности, тем интенсивнее он взаимодействует с кислотами.
Во-вторых, кислота должна быть достаточно сильной, чтобы реагировать с металлом. Под силой кислоты понимают ее способность отдавать ионы водорода H + . Например, кислоты растений (яблочная, лимонная, щавелевая и т.д.) являются слабыми кислотами и очень медленно реагируют с такими металлами как цинк, хром, железо, никель, олово, свинец (хотя с основаниями и оксидами металлов они способны реагировать).
Следует помнить, что в реакциях кислот с металлами есть одно важное исключение. При взаимодействии металлов с азотной кислотой водород не выделяется. Концентрированные кислоты с металлами ведут себя иначе, чем разбавленные:
Есть металлы, которые реагируют с разбавленными кислотами, но не реагирует с концентрированными (т.е. безводными) кислотами – серной кислотой и азотной кислотой. Эти металлы – Al , Fe , Cr , Ni и некоторые другие – при контакте с безводными кислотами сразу же покрываются продуктами окисления (пассивируются). Это обстоятельство используют в промышленности. Например, концентрированную серную кислоту хранят и перевозят в железных бочках.
Порядок работы
1.Проведите реакции, подтверждающие, особенности взаимодействия растворов кислот с металлами на основании их положения в электрохимическом ряду напряжений металлов.
1.В две пробирки положите гранулы цинка и прилейте в одну пробирку около 1 мл раствора серной кислоты, в другую - столько же соляной кислоты.
2.В другие две пробирки положите немного железных опилок и прилейте те же кислоты.
3.В следующие две пробирки положите немного медных стружек или кусочков проволоки и прилейте те же кислоты.
Если в какой – либо пробирке не происходит реакции, слегка подогрейте содержимое пробирки в пламени спиртовки.
Наблюдайте, в каких пробирках происходит выделение газа. Определите, какой это газ? Все ли металлы вытесняют водород из кислот.
В молекулярном и ионном виде
положили гранулы цинка в пробирку и прилили 1 мл раствора серной кислоты
Идет реакция растворения металла, с выделением прозрачного газа без запаха.
Zn 0 +2H + ® Zn 2+ + H2 0 ↑
положили гранулы цинка в пробирку и прилили1 мл раствора соляной кислоты
Идет реакция растворения металла, с выделением прозрачного газа без запаха.
Zn 0 +2 H + +2 Cl - ® Zn 2+ + 2 Cl - + H 2 0 ↑
Zn 0 +2H + ® Zn 2+ + H2 0 ↑
положилижелезные опилки в пробирку и прилили 1 мл раствора серной кислоты
Идет реакция растворения металла, с выделением прозрачного газа без запаха.
Fe 0 +2H + ® Fe 2+ + H2 0 ↑
положилижелезные опилки в пробирку и прилили1 мл раствора соляной кислоты
Идет реакция растворения металла, с выделением прозрачного газа без запаха.
Fe 0 +2 H + +2 Cl - ® Fe 2+ + 2 Cl - + H 2 0 ↑
Fe 0 +2 H + ® Fe 2+ + H 2 0 ↑
положилимедные опилки в пробирку и прилили 1 мл раствора серной кислоты
Признаков реакции не наблюдается
H 2 SO 4 + Cu = реакция не идет
положилимедные опилки в пробирку и прилили1 мл раствора соляной кислоты
Признаков реакции не наблюдается
HCl + Cu = реакция не идет
Вывод: на практических опытах исследовали особенности взаимодействия растворов кислот с металлами на основания их положения в электрохимическом ряду напряжений металлов.
С одержание отчета
Укажите номер лабораторного опыта, тему, цель, оборудование, выполните задания методических указаний , результаты наблюдений занесите в таблицу , сделайте вывод. Для вывода воспользуйтесь схемой:
Отношение металлов к воде и к некоторым кислотам
Реагируют с растворами соляной и серной кислот с выделением водорода
Не реагируют с растворами соляной и серной кислот
Вопросы для вывода
1.Какой из металлов, взятый для опытов, не реагирует с растворами с кислот?( Cu –медь)
Какие еще металлы не реагируют с этими кислотами?( Hg , Ag , Pt , Au )
2.К какому типу реакций относится взаимодействие кислоты с металлом? (Реакции замещения)
Контрольные вопросы
1.С какими из перечисленных веществ взаимодействует соляная кислота: Mg , Cu , Ca , Fe ?( Ca , Fe , Mg )
2.При помощи, каких реакций можно осуществить следующие превращения:
Zn → ZnS → ZnO → ZnCl 2 → Zn ( O Н)2
2 ZnS + 3 O 2 → 2 ZnO + 2 SO 2
ZnO + 2 HCl → ZnCl 2 + H 2 O
ZnCl 2 + 2 NaO Н→ Zn ( O Н)2↓ + 2 NaCl
3.Подобрать коэффициенты в уравнении реакции, указать окислитель, восстановитель, процесс окисления и восстановления:
Cu + Cl 2 ® CuCl 2 ( Cu -востановитель, Cl -окислитель)
Zn + 2 HCl ® ZnCl 2 + H 2 ( Zn -востановитель, H + -окислитель)