42

Введение

Из 110 известных к настоящему времени элементов только 22 относятся к неметаллам, большинство же элементов - металлы. Металлы отличаются от неметаллов физическими, химическими, механическими свойствами. Особенности этих отличий обусловлены электронным строением простых веществ и зависят от числа и типа валентных электронов атомов элементов.

К металлам относятся все s-, d-, f-элементы, а также p-элементы, условно располагающиеся в нижней части периодической системы от диагонали, проведенной от бора к астату. В подавляющем числе простых веществ этих элементов реализуется металлическая связь. Металлы - элементы, атомы которых имеют сравнительно мало электронов на внешней электронной оболочке (главным образом 1, 2 и 3) и проявляют электроположительные свойства, т. е. обладают низкой электроотрицательностью (меньше 2).

Почти все металлы тяжелее воды, твердые вещества в компактном состоянии. Им присущ металлический блеск. Большинство из них серые или белые, но медь, цезий и золото – красного или желтого цвета. В высокодисперсном состоянии металлы обычно имеют черный цвет и не блестят.

Лабораторная работа № 1 общие свойства металлов

1 Теоретическая часть

Металлы – это простые вещества, которым одновременно присущи высокие и изотропные электро- и теплопроводность, электронная эмиссия, ковкость, характерные металлический блеск и звон при ударе, в подавляющем большинстве высокая плотность и твердость в компактном состоянии и при условиях, близких к нормальным.

Главным признаком металлов как химических веществ является их способность «отдавать» электроны атомам и ионам других веществ. Характерным химическим свойством металлов является их восстановительная активность. Металлы – восстановители в подавляющем большинстве случаев и, как правило, не бывают окислителями. Но примеры того, что они все же могут присоединять электроны, имеются. Например, натрий хорошо растворяется в аммиаке.

2 Экспериментальная часть

Опыт 1 Получение нерастворимых гидроксидов металлов

В отдельные пробирки на кончике микрошпателя внести оксиды Fe (II), Zn, Cu (II). Прилить в каждую из пробирок по 10-20 капель дистиллированной воды, размешать стеклянной палочкой. Что при этом происходит? Почему?

В другие три пробирки налить по три капли FeCl₃ , ZnSO₄, CuSO₄. В каждую пробирку добавить по одной капле 2н раствора щелочи NaOH. Что происходит?

Составить уравнения происходящих реакций в молекулярном, ионном и сокращенном ионном виде.

Опыт 2 Получение сульфидов металлов и сопоставление их свойств

В отдельные пробирки внести по 2-3 капли растворов солей натрия, кальция, алюминия, железа (III), марганца (II), цинка, кадмия, меди (II). В каждую из пробирок добавить по 2-3 капли свежеприготовленной сероводородной воды. Что при этом происходит? В каких пробирках образовались осадки? Указать цвет осадков. Проверить отношение этих осадков к разбавленной соляной кислоте. В пробирки, где осадки не образовались, добавить несколько капель концентрированного раствора аммиака. Что при этом происходит? Какие сульфиды при этом образовались? Почему? Сделать вывод о растворимости сульфидов различных металлов. Составить уравнения всех происходящих реакций в молекулярном, ионном и сокращенном ионном виде.

Опыт 3 Получение комплексных ионов металлов

3.1 В пробирку с 3-4 каплями хлорида кобальта (II) добавить на кончике микрошпателя кристаллического KCNS. Что происходит? Составить уравнения реакций образования комплексного соединения кобальта, зная, что к.ч. Со=4.

3.2 Получить обменной реакцией гидроксид меди (II) и растворить его в избытке концентрированного раствора NH₄OH. Составить уравнение происходящих реакций в молекулярном и ионном виде, зная, что к.ч. Cu=4.

Опыт 4 Окислительно-восстановительные свойства металлов и их ионов

4.1 Поместить в отельные пробирки по кусочку цинка, меди, олова, железа и прибавить в каждую из них по 5-6 капель соли свинца (II). Что происходит? Составить уравнения происходящих реакций.

4.2 Поместить в отдельные пробирки по кусочку цинка, меди, олова, железа и прибавить в каждую по 5-6 капель разбавленной соляной кислоты. В случае если реакция не протекает при обычных условиях, осторожно нагреть пробирку пламенем спиртовки. Составить уравнения происходящих реакций.

4.3 В пробирки с кусочками меди, алюминия, железа добавить по 5-6 капель 2н раствора щелочи NaOH. В случае если реакция не протекает при обычных условиях, осторожно нагреть пробирку пламенем спиртовки. Что происходит? Почему? Составить уравнения происходящих реакций.

4.4 Проделать следующие реакции и объяснить окислительно-восстановительные свойства соединений металлов в них:

а) 2-3 капли FeCl₃ + 2-3 капли KJ → …;

б) 2-3 капли CuSO₄ +2-3 капли KJ → …;

в) KMnO₄ + H₂SO₄ + FeSO₄ → … .

Опыт 5 Вытеснение металлов из их соединений другими металлами

5.1 В три пробирки поместить по 2-3 капли растворов сульфата меди (II), сульфата натрия, ацетата свинца (II). В каждую из пробирок положить по кусочку металлического цинка и дать постоять. Что происходит?

5.2 Аналогичный опыт провести с растворами ZnSO₄, Al₂(SO₄)₃, Hg(NO₃)₂, заменив Zn на Cu.

На основании проведенных опытов сделать вывод о направлении течения этих реакций. Составить уравнения происходящих реакций.

Опыт 6 Взаимодействие Zn с KMnO₄ в кислой и щелочной среде

В две пробирки, налить по 5-6 капель раствора перманганата калия, добавить немного цинкового порошка, затем в одну пробирку добавить 5-6 капель разбавленного раствора серной кислоты, а в другую 5-6 капель разбавленного раствора щелочи NaOH. Содержимое пробирок перемешать и, дав осесть избытку цинка, отметить изменение цвета раствора в каждой пробирке. Написать уравнения соответствующих реакций, учитывая, что фиолетовая окраска раствора характерна для иона MnO₄¹⁻; зеленая – для иона MnO₄²⁻; слабо-розовая, почти бесцветная – для иона Mn²⁺.

Опыт 7 Получение гидроксида меди (II), нерастворимого в воде, и его разложение при нагревании

В пробирку налить 5-6 капель раствора CuSO₄ и добавить 5 капель разбавленного раствора щелочи NaOH. Отметить цвет выпавшего осадка гидроксида меди (II). Осторожно нагреть пробирку с осадком пламенем спиртовки до тех пор, пока цвет осадка не изменится. Какого цвета вновь образованный осадок? Какое соединение при этом образуется? Написать уравнения происходящих реакций.