химические свойства металлов. Отчет по лабораторной работе 14 Химические свойства металлов
 Скачать 41.5 Kb.
|
|
ИрГТУ Кафедра химии и пищевой промышленности Отчет по лабораторной работе № 14 «Химические свойства металлов» Выполнил студент группы НДб-12-4 Мухтанов Николай Проверил преподаватель Бочкарёва С.С Иркутск 2013 Цель работы: изучить химические свойства металлов научиться составлять уравнения реакций взаимодействия металлов с водой, кислотами, щелочами. Задание: провести реакции взаимодействия металлов с водой, щелочами, разбавленными и концентрированными растворами серной и азотной кислот. Выполнить требования к результатам опытов, оформить отчет, решить задачу. Теоретическое введение Металлы, имея низкие потенциалы ионизации, легко отдают валентные электроны и образуют положительно заряженные ионы: M − nē = Mn+ . Поэтому металлы в химических реакциях являются восстановителями и способны взаимодействовать с различными веществами − окислителями. Рассмотрим некоторые типичные случаи такого взаимодействия. 1. Металлы высокой химической активности могут разлагать воду с вытеснением водорода при комнатных температурах: 2K + 2H2O = 2KOH + H2. 2. С кислотами металлы реагируют различно в зависимости от активности самого металла и окислительных свойств кислоты: – В разбавленной серной кислоте и в растворах галогеноводородов окислителем является ион H+, поэтому в них растворяются металлы, стоящие в ряду напряжений до водорода: Cd + H2SO4 (разб.) = CdSO4 + H2; Ni + 2HCl = NiCl2 + H2. – Концентрированная серная кислота является окислителем за счет S+6 и может при нагревании окислять металлы, стоящие в ряду напряжений после водорода. Продукты ее восстановления могут быть различными в зависимости от активности металла. При взаимодействии с малоактивными металлами кислота восстанавливается до SO2: Hg + 2H2SO4 (конц.) = HgSO4 + SO2 + 2H2O. При взаимодействии с более активными металлами продуктами восстановления могут быть как SO2, так и свободная сера и сероводород: Cd + 2H2SO4 (конц.) = CdSO4 + SO2 + 2H2O; 3Zn+ 4H2SO4 (конц.) = 3ZnSO4 + S + 4H2O; 4Mg + 5H2SO4 (конц.) = 4MgSO4 + H2S + 4H2O. В этих реакциях часть молекул серной кислоты играют роль среды. – Азотная кислота является сильнейшим окислителем за счет N+5. Продукты восстановления различны и зависят от концентрации кислоты и активности металла: HNO3 → NO2 → NO → N2O → N2 → NH4NO3. При реакциях с концентрированной кислотой чаще всего выделяется NO2. При взаимодействии разбавленной азотной кислоты с малоактивными металлами выделяется NO. В случае более активных металлов выделяется N2O. Сильно разбавленная азотная кислота взаимодействует с активными металлами с образованием иона аммония, дающего с кислотой нитрат аммония. Ag + 2HNO3 (конц.) = AgNO3 + NO2 + H2O; 3Ag + 4HNO3 (разб.) = 3AgNO3 + NO + H2O; 4Mg + 10HNO3 (разб.) = 4Mg(NO3)2 + N2O + 5H2O; 4Ca + 10HNO3 (оч. разб.) = 4Ca(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O. Al, Fe, Cr концетрированной азотной кислотой пассивируются. 3. Со щелочами реагируют металлы, дающие амфотерные гидроксиды (бериллий, цинк, алюминий, олово, свинец), а также металлы, обладающие высокими степенями окисления в присутствии сильных окислителей: Be + 2NaOH + 2H2O = Na2[Be(OH)4] + H2; 2Mo + 4KOH + 3O2  2K2MoO4 + 2H2O.Выполнение работыОпыт 1. Взаимодействие металлов с водой 2Na + 2H2O =2NaOH + H2↗ 2K + 2H2O=2KOH + H2↗ Ca + 2H2O =Ca(OH)2 + H2↗ Вывод: раствор окрашивается в розовый цвет, присутствует щелочь и выделяется водород. Опыт 2. Действие разбавленной и концентрированной Cu + H2SO4(разб) =СuSO4+H2↗ Zn + 2H2SO4(разб) =ZnSO4 + H2↗ Fe + H2SO4(разб)= FeSO4 + H2↗ Вывод: в ряду напряжения стоят до водорода. Cu + 2H2SO4(конц)= СuSO4 + SO2 ↗+ 2H2O 4Zn + 5H2SO4(конц)= 4ZnSO4 + H2S + 4H2O Вывод: Концентрированная серная кислота при взаимодействии с металлами кроме золота и платины восстанавливаются до SO2 до S ; H2S - с активными металлами (железо, алюминий, хром) без нагревания не реагируют пассивируются. Опыт 3. Действие разбавленной и концентрированной азотной кислоты на металлы Zn + HNO3(разб)=Zn (NO3)2 + N2O + H2O Cu + HNO3(разб)= Cu (NO3)2 + NO + H2O Zn + HNO3(конц)=Zn(NO3)2 + NO2 + H2O Cu + HNO3(конц)=Cu (NO3)2 + NO2 + H2O Вывод: Концентрированная азотная кислота при взаимодействии с железо, алюминий, хром без нагревания пассивируют с тяжелыми металлами – NO2; с более активными металлами в ряду напряжений до алюминия включительно восстанавливается до N2O. Разбавленная азотная кислота с тяжелыми металлами – NO; с щелочными и щелочноземельными, а так же с цинком, оловом, железом. Опыт 4. Действие щелочи на металлыZn + 2NaOH + 2H2O = Na2 [Zn(OH)4] + H2↗ Al + NaOH + H2 O = Na[Al(OH)4] + H2↗ Вывод: металлы реагируют с щелочами. |