Лабораторная работа № 10 Химические свойства металлов

Цель работы: изучить некоторые химические свойства металлов: их способность взаимодействовать с водой, растворами кислот, щелочей и солей.

Реактивы: универсальная индикаторная бумага; металлы: Ca, Mg, Fe, Al, Zn (гранулы, порошок), Cu (стружка); NH₄Cl (крист.); раствор фенолфталеина; концентрированные растворы H₂SО₄ и HNO₃; 2 н. растворы НСl, H₂SО₄, HNО₃, NaOH; 0,5 н. растворы Pb(NО₃)₂, CuSO₄.

Оборудование: штатив с пробирками, фильтровальная бумага, пинцет, микрошпатель, газовая горелка, держатель для пробирок.

Ход работы

Техника безопасности. Опыты 1а, 2б, 2г проводятся под тягой в присутствии преподавателя или лаборанта. Запах получающихся газообразных продуктов определяется направлением струи газа рукой к носу.

Опыт 1. Взаимодействие металлов с водой

а) Опыт выполняется под тягой. В пробирку с водой опустите в нее небольшой кусочек кальция. Что наблюдаете? После окончания реакции прилейте к раствору каплю фенолфталеина. На образование каких ионов в растворе указывает появление окраски индикатора? Напишите уравнение реакции взаимодействия кальция с водой.

б) В 2 пробирки налейте по 20 капель дистиллированной воды и опустите по кусочку магния. Идет ли реакция при комнатной температуре?

Добавьте к содержимому одной пробирки один микрошпатель соли NH₄Cl. Объясните, почему в присутствии NH₄Cl возможна реакция. Напишите уравнения происходящих реакций.

Вторую пробирку нагрейте и добавьте 1-2 капли фенолфталеина. О чем свидетельствует появление окраски индикатора?

Опыт 2. Взаимодействие металлов с кислотами

а) В четыре пробирки налейте по 10 капель 2 н раствора серной кислоты и опустите в одну из них кусочек алюминия, в другую – цинка, в третью – железа, а в четвертую – меди. Во всех ли пробирках идет реакция? Как можно объяснить различие во взаимодействии взятых металлов с разбавленной H₂SО₄? Соответствует ли активность взаимодействия металлов с кислотой их положению в ряду напряжений?

б) Опыт выполняется под тягой. В три пробирки налейте по 10 капель концентрированной серной кислоты и опустите в одну из них кусочек алюминия, в другую – цинка, а в третью – меди. Пробирки осторожно нагрейте на слабом пламени горелки. Над отверстием пробирки с алюминием подержите пинцетом фильтровальную бумагу, пропитанную раствором нитрата свинца. Какой продукт взаимодействия серной кислоты с алюминием вызвал образование на бумаге черного пятна сульфида свинца? Пробирку с цинком нагрейте до образования желтого осадка – свободной серы.

Определите по запаху, какой газ выделяется в пробирке с медью. Напишите уравнения происходящих реакций. Почему разбавленная и концентрированная серная кислота по-разному реагирует с предложенным металлами?

в) В три пробирки налейте по 10 капель 2 н раствора азотной кислоты, затем поместите в одну из пробирок кусочек меди, в другую – порошок цинка, в третью – кусочек железа.

В пробирку с цинком добавьте воды и оставьте ее стоять на 10-12 минут. Затем, для доказательства образования соли аммония, прибавьте раствор едкого натра до щелочной реакции (проба индикаторной бумагой) и нагрейте пробирку до кипения. Выделяющийся аммиак может быть обнаружен при помощи влажной индикаторной бумаги, внесенной в пары.

Напишите уравнения соответствующих реакций, считая, что азотная кислота восстанавливается медью и железом до NO.

Почему медь не растворяется в разбавленных серной и соляной кислотах, но растворяется в разбавленной азотной кислоте?

г) Опыт выполняется под тягой. В две пробирки внесите по кусочку меди и железа, добавьте к ним по 10 капель концентрированной азотной кислоты. Пробирку с железом осторожно нагрейте.

Напишите уравнения происходящих реакций, считая, что азотная кислота восстанавливается медью и железом до NO₂. Какова степень окисления железа?

Опыт 3. Взаимодействие металлов со щелочами

В три пробирки налейте по 10 капель 2 н раствора едкого натра, в первую пробирку внесите кусочек железа, во вторую – алюминия, а в третью – цинка. В какой из пробирок идет реакция и почему? Напишите уравнения реакций и укажите окислитель в них.

Опыт 4. Взаимодействие металлов с растворами солей

В две пробирки налейте по 10 капель следующих растворов: в первую – нитрата свинца (II), во вторую – сульфата меди (II) и опустите в них по кусочку цинка. Что образуется на поверхности цинка?

Напишите уравнения происходящих реакций, укажите окислитель, объясните наблюдаемые явления, используя электрохимический ряд напряжений.