Экспериментальная часть
ОПЫТ 1. Отношение металлов к воде: взаимодействие натрия с водой.
Налейте воду в кристаллизатор почти до края (ниже края примерно на 1 см.), для того чтобы не образовалось ограниченного краями кристаллизатора замкнутого объёма, где бы возникла взрывоопасная концентрация водорода (гремучий газ). Пинцетом выньте кусочек металлического натрия, промокните его от керосина фильтровальной бумагой и опустите в воду. (Осторожно! Может произойти разбрызгивание жидкости.) К полученноому раствору добавьте одну–две капельки фенолфталеина. Убедитесь в щелочной реакции получившегося раствора. Напишите уравнения соответствующих реакций, применив электронно–ионный баланс к окислительно–восстановительной реакции (см. Пример 1).
ОПЫТ 2. Отношение металлов к водным растворам щелочей: взаимодействие алюминия с раствором гидроксида натрия.
В пробирку поместите стружечку алюминия и добавьте 3 – 5 капель 30 % раствора гидроксида натрия. Наблюдайте выделение газа – водорода. Напишите уравнение реакции, учитывая, что в реакции принимает участие вода. Каков механизм растворения алюминия в щелочах? (См. пример 2). Какими значениями электродных потенциалов должны обладать металлы, взаимодействующие с водой?
Опыт 3. Действие кислот на металлы.
3.1. Взаимодействие металлов с разбавленной серной кислотой.
В три пробирки поместите по кусочку металлических алюминия, цинка и меди, добавьте несколько капель разбавленной серной кислоты. Исходя из положения этих металлов в ряду напряжений, сделайте предположительный вывод о возможности протекания реакции между этими металлами и серной кислотой. После даказательства взаимодействия металлов с серной кислотой опытным путём, отметьте различие в скорости протекания реакции и, исходя из Е° сопряжённых окислительно–восстановительных пар, вычислите ЭДС проведённых реакции. Составьте молекулярные уравнения, применив электронно–ионный баланс. (См. пример 3). Укажите, какой ион является окислителем в этих реакциях?
3.2 Взаимодействие меди с концентрированной серной кислотой.
Поместите в пробирку кусочек меди и добавте 2–3 капли концентрированной серной кислоты. При необходимости подогрейте на спиртовке. Какой газ образуется в результате реакции? Отметьте цвет раствора и сделайте вывод: какие ионы присутствуют в растворе. Составьте молекулярное уравнение и электронно–ионный баланс. ( См. пример 4). Какой ион является окислителем?
3.3. Взаимодействие цинка с концентрированной серной кислотой при нагревании.
Поместите в пробирку кусочек цинка и добавьте 5–6 капель концентрированной серной кислоты. Пробирку немножко подогрейте. Какой газ выделяется? Продолжайте нагревание . Почувствовали ли вы запах выделяющегося сероводорода? Напишите уравнения происходящих реакций между цинком и серной кислотой, отличающихся друг от друга продуктами восстановления серной кислоты: при слабом нагревании выделяется газ – диоксид серы, при более сильном нагревании – образуется сера, в условиях ещё более сильного нагрева – появляется запах сероводорода. Составьте электронно–ионные уравнения для этих реакций.
Объясните разницу в действии концентрированной серной кислоты на цинк и медь, используя данные таблицы стандартных электродных потенциалов. В чём принципиальное отличие этих реакций от реакций взаимодействия их с разбавленной серной кислотой?