Властивості алюмінію та заліза

Мета роботи – дослідження взаємодії та Fe з кислотами та лугами.

Загальні вказівки

Характерною властивістю металів є їхня здатність лише віддавати електрони й утворювати позитивно заряджені іони. Отже, метали можуть бути тільки відновниками. Як відновники метали взаємодіють з окисниками, наприклад, з киснем, сіркою, галогенами, азотом, фосфором. Лужні та лужноземельні метали взаємодіють також з воднем.

Активні метали взаємодіють з водою за кімнатної температури, середньої активності – при нагріванні, малоактивні метали з водою не взаємодіють.

Метали взаємодіють з кислотами з утворенням солей. У залежності від активності металу, природи та концентрації кислоти продукти відновлення кислоти можуть бути різними.

Деякі метали, що утворюють амфотерні гідроксиди (наприклад, ) взаємодіють з лугами.

Метали взаємодіють з розчинами солей менш активних металів. Явище витіснення одних металів іншими металами з їхніх солей вперше було вивчене російським вченим М.М.Бекетовим у 1865 р. Розмістивши всі метали в порядку послаблення електрохімічної активності він установив “витискувальний ряд”, який тепер називається рядом стандартних електродних потенціалів. Зіставивши значення стандартних потенціалів двох металів, можна визначити, який з них буде витісняти інший метал з розчинів його солей.

Порядок виконання роботи

Дослід 1. Дія кислот на алюміній.

1. Взаємодія алюмінію з соляною та сірчаною кислотами різної концентрації.

У три пробірки покласти по шматочку алюмінію і додати 5-10 крапель: у першу – 2 н розчину соляної кислоти, в другу – 2 н розчину сірчаної кислоти, у третю – концентрованої сірчаної кислоти (питома вага – 1,86 г/см³).

Порівняти активність взаємодії алюмінію з соляною та сірчаною кислотами за кімнатної температури. Підігріти пробірки з розведеними кислотами. Який газ виділяється в обох випадках за кімнатної температури та при нагріванні? За запахом визначити виділення при взаємодії алюмінію з концентрованою кислотою за кімнатної температури.

Обережно нагріти пробірку. Спостерігати помутніння розчину (виділяється вільна сірка).

2. Дія концентрованої азотної кислоти на алюміній (пасивація алюмінію).

Шматок алюмінієвої жерсті або дроту очистити наждаком, опустити в пробірку і долити 5-10 крапель концентрованої азотної кислоти (питома вага 1,4 г/см³). Чи взаємодіє алюміній з концентрованою азотною кислотою за кімнатної температури? Через 3-5 хвилин вилити кислоту з пробірки і обережно, не струшуючи металу, промити його 2-3 рази водою, після чого додати в пробірку 2-10 крапель концентрованої соляної кислоти. Чи взаємодіє зараз алюміній як у попередньому досліді? Відзначити пасивуючу дію концентрованої азотної кислоти на алюміній. Змити соляну кислоту з металу, знову промити його водою і додати в пробірку 5-10 крапель концентрованої азотної кислоти. Обережно нагріти пробірку в полум’ї пальника і відзначити взаємодію алюмінію з концентрованою азотною кислотою при нагріванні. Який газ виділяється? Написати рівняння реакції алюмінію з концентрованою азотною кислотою при нагріванні.

Дослід 2. Взаємодія алюмінію з лугом.

Маленький шматочок алюмінію помістити в пробірку і додати до нього 5-10 крапель 2 н розчину лугу. Чи розчиняється алюміній у розчині лугу? Звернути увагу на механізм розчинення.

У чистій воді за звичайної температури алюміній практично не розчиняється, тому що під дією води його поверхня швидко пасивується, покриваючись міцною плівкою. Ця плівка оксиду алюмінію легко розчиняється лугом з утворенням алюмінату.

Реакція відбувається за схемою:

а) (або

б)

Дослід 3. Взаємодія заліза з кислотами.

Налити в чотири пробірки по 5 крапель кислот: 2 н , 2 н , концентрованої (питома вага 1,84 г/см³), 2 н .

У кожну пробірку внести шматок залізної стружки. Пробірку з концентрованою нагріти. Потім додати в усі пробірки по краплі 0,01 н розчину роданіду калію або амонію, які утворюють з іонами заліза (Ш) сіль , інтенсивно забарвлену в червоний колір. У яких пробірках утворились іони ? У тих пробірках, де червоне забарвлення відсутнє, утворились іони . Чим пояснити, що при взаємодії заліза з сірчаною кислотою різної концентрації утворюються іони заліза з різним ступенем окиснення.

Оформлення результатів роботи

Скласти рівняння окисно-відновних реакцій взаємодії металів з кислотами, використовуючи метод електронного балансу. Зробити висновок щодо впливу активності металу, концентрації кислот та температури на глибину окисно-відновного процесу.

Питання для самоперевірки

1. Як змінюються металічні властивості в групах і періодах періодичної системи елементів?

2. Які метали називаються - елементами? Де вони знаходяться в періодичній системі?

3. Чим відрізняється дія на метали соляної і розведеної сірчаної кислот від дії концентрованої сірчаної і азотної кислот?