§18. Ряд активності металів

• До змісту

Вправа 18.1 Запишіть продукти реакції.

метал + кислота → сіль + H₂↑

метали (Li, K, Ca, Na) + H₂O → луг + H₂↑

метали (Al, Mn, Zn, Fe) + H₂O (пара) → оксид + H₂↑

Вправа 18.2 Запишіть хімічні рівняння та умови перебігу реакцій.

Вправа 18.3 Хрестики й нулики

1. Метали до водню. Виграшний горизонтальний рядок: Cu, Au, Ag.
2. Метали, що реагують з кислотами. Виграшний вертикальний рядок: K, Na, Zn.

Вправа 18.4 Доповніть схему.

Вправа 18.5 У розчин нікель(II) сульфату занурили свинцеву та залізну пластини. З яким металом реакція відбуватиметься?

Із залізом, оскільки залізо в ряді активності металів розміщується лівіше від нікелю.

NiSO₄ + Fe = FeSO₄ + Ni

Вправа 18.6 Чому для одержання міді з розчину купрум(II) сульфату не можна використовувати натрій і калій, адже вони активніші за мідь? Чи можна їх використовувати для одержання міді з розплаву купрум(II) оксиду? Відповідь поясніть.

Натрій і калій — лужні метали, які активно взаємодіють з водою з утворенням лугів, а не з розчиненою в ній сіллю. Тому для одержання міді з розплаву можна, бо в розплавлених оксидах немає води.

Вправа 18.7 Які речовини утворюються під час взаємодії води:

а) з активними металами — луги і водень;

б) з оксидами активних металічних елементів — луги;

в) з оксидами неметалічних елементів — кислоти.

Вправа 18.8 Запишіть можливі реакції.

а) Mg + H₂SO₄ = MgSO₄ + H₂↑

б) Fe + 2HBr = FeBr₂ + H₂↑

в) Hg і HCl — реакція не відбувається.

г) 2Al + 6HI = 2AlI₃ + 3H₂↑

д) Cu і H₃PO₄ — реакція не відбувається.

е) Ni + H₂SO₄ = NiSO₄ + H₂↑

ж) Au і HCl — реакція не відбувається.

и) Pb + 2HCl = PbCl₂↓ + H₂↑ (за нагрівання)

к) Sn + H₂SO₄(розб.) = SnSO₄ + H₂↑

л) Zn + 2HBr = ZnBr₂ + H₂↑

Вправа 18.9 Запишіть можливі реакції. Вкажіть назви продуктів реакції.

а) K: 2K + 2H₂O = 2KOH + H₂↑ (калій гідроксид + водень)

б) Sr: Sr + 2H₂O = Sr(OH)₂ + H₂↑ (стронцій гідроксид + водень)

в) Ba: Ba + 2H₂O = Ba(OH)₂ + H₂↑ (барій гідроксид + водень)

г) Mg: Mg + 2H₂O = Mg(OH)₂ + H₂↑ (магній гідроксид + водень)

д) Sn (олово) Не відбувається в нормальних умовах.

е) Ag (срібло) Не відбувається.

Вправа 18.10 Запишіть можливі реакції. Вкажіть назви продуктів реакції.

а) FeSO₄ + Sn — реакція не відбувається.

б) Cu + 2AgNO₃ = Cu(NO₃)₂ (купрум(II) нітрат) + 2Ag↓ (срібло)

в) 2Al + 3NiCl₂ = 2AlCl₃ (алюміній хлорид) + 3Ni↓ (нікель)

г) CuSO₄ + Hg — реакція не відбувається.

д) Hg(NO₃)₂ + Cu = Cu(NO₃)₂ (купрум(II) нітрат) + Hg↓ (ртуть)

е) 2Ag + Hg(NO3)2 = 2AgNO3 + Hg↓ нітрат срібла + ртуть.

ж) 3Zn + 2CrCl₃ = 3ZnCl₂ (цинк хлорид) + 2Cr↓ (хром)

и) Al₂(SO₄)₃ + Pb — реакція не відбувається.

к) Zn + SnCl₂ = ZnCl₂ (цинк хлорид) + Sn↓ (олово)

л) Zn + FeCl₂ = ZnCl₂ (цинк хлорид) + Fe↓ (залізо)

м) Fe + NiSO₄ = FeSO₄ (ферум(II) сульфат) + Ni↓ (нікель)

н) 2Al + 3CuBr₂ = 2AlBr₃ (алюміній бромід) + 3Cu↓ (мідь)

Вправа 18.11 Підтвердіть реагування речовини з водою хімічним рівнянням.

а) 2Na + 2H₂O = 2NaOH + H₂↑

б) Fe - не реагує з холодною водою (за нормальних умов)

в) Fe₂O₃ — не реагує з водою.

г) H₂SO₄ — кислота, розчиняється у воді.

д) NaOH — луг, розчиняється у воді.

е) CaO + H₂O = Ca(OH)₂

Вправа 18.12 Запишіть можливі реакції. Вкажіть назви продуктів реакції.

а) Zn + PbO = ZnO (цинк оксид) + Pb↓ (свинець)

б) Fe₂O₃ + 2Al = Al₂O₃ + 2Fe↓ . Реакція алюмотермії.

в) 3NiO + 2Al = Al₂O₃ (алюміній оксид) + 3Ni↓ (нікель)

г) CuO + Au — реакція не відбувається.

д) Al₂O₃ + Cr — реакція не відбувається.

е) Cr₂O₃ + Zn — реакція не відбувається.

Розв’язування задач

Задача № 214 Після занурення цинкової пластини в розчин купрум(II) нітрату на пластині виділилася мідь масою 3,2 г. Обчисліть масу цинку, що прореагував.

Відомо:

m(Cu) = 3,2 г

Знайти:

m(Zn) – ?

Розв’язування

M(Cu) = 64 г/моль, M(Zn) = 65 г/моль

Записуємо рівняння реакції: Zn + Cu(NO₃)₂ = Zn(NO₃)₂ + Cu

n(Cu) = m/M = 3,2 г / 64 г/моль = 0,05 моль

За рівнянням реакції n(Zn) = n(Cu) = 0,05 моль

m(Zn) = n ∙ M = 0,05 моль ∙ 65 г/моль = 3,25 г

Відповідь: 3,25 г.

Задача № 215 Обчисліть масу олова, яке можна одержати взаємодією станум(II) оксиду з алюмінієм масою 0,54 кг.

Відомо:

m(Al) = 0,54 кг = 540 г

Знайти:

m(Sn) – ?

Розв’язування

M(Al) = 27 г/моль, M(Sn) = 119 г/моль

Записуємо рівняння реакції: 3SnO + 2Al = Al₂O₃ + 3Sn

n(Al) = m/M = 540 г / 27 г/моль = 20 моль

За рівнянням n(Sn) : n(Al) = 3 : 2, отже n(Sn) = 3/2 ∙ n(Al) = 1,5 ∙ 20 моль = 30 моль

m(Sn) = n ∙ M = 30 моль ∙ 119 г/моль = 3570 г = 3,57 кг

Відповідь: 3,57 кг.

Задача № 216 Обчисліть об’єм водню (н.у.), який виділиться внаслідок взаємодії цинку масою 97,5 г із хлоридною кислотою.

Відомо:

m(Zn) = 97,5 г

Знайти:

V(H₂) – ?

Розв’язування

M(Zn) = 65 г/моль

Записуємо рівняння реакції: Zn + 2HCl = ZnCl₂ + H₂↑

n(Zn) = m/M = 97,5 г / 65 г/моль = 1,5 моль

За рівнянням n(H₂) = n(Zn) = 1,5 моль

V(H₂) = n ∙ Vm = 1,5 моль ∙ 22,4 л/моль = 33,6 л

Відповідь: 33,6 л.

Задача № 217 Обчисліть кількість речовини сульфатної кислоти, необхідної для взаємодії з магнієм масою 12 г. Обчисліть масу утвореної солі та об’єм утвореного газу (н.у.).

Відомо:

m(Mg) = 12 г

Знайти:

n(H₂SO₄) – ?, m(MgSO₄) – ?, V(H₂) – ?

Розв’язування

M(Mg) = 24 г/моль, M(MgSO₄) = 120 г/моль

Записуємо рівняння реакції: Mg + H₂SO₄ = MgSO₄ + H₂↑

n(Mg) = m/M = 12 г / 24 г/моль = 0,5 моль

За рівнянням n(H₂SO₄) = n(MgSO₄) = n(H₂) = n(Mg) = 0,5 моль

m(MgSO₄) = n ∙ M = 0,5 моль ∙ 120 г/моль = 60 г

V(H₂) = n ∙ Vm = 0,5 моль ∙ 22,4 л/моль = 11,2 л

Відповідь: 0,5 моль H₂SO₄, 60 г MgSO₄, 11,2 л H₂.

Задача № 218 Обчисліть кількість речовини міді, яку можна виділити із розчину купрум(II) сульфату, що містить 32 г цієї солі, дією заліза.

Відомо:

m(CuSO₄) = 32 г

Знайти:

n(Cu) – ?

Розв’язування

M(CuSO₄) = 160 г/моль

Записуємо рівняння реакції: CuSO₄ + Fe = FeSO₄ + Cu

n(CuSO₄) = m/M = 32 г / 160 г/моль = 0,2 моль

За рівнянням n(Cu) = n(CuSO₄) = 0,2 моль

Відповідь: 0,2 моль.

Задача № 219 Суміш магнію масою 6,0 г і заліза масою 16,8 г обробили достатньою кількістю розчину сульфатної кислоти. Обчисліть об’єм водню (н. у.), що виділиться під час реакції.

Відомо:

m(Mg) = 6 г, m(Fe) = 16,8 г

Знайти:

V(H₂) – ?

Розв’язування

M(Mg) = 24 г/моль, M(Fe) = 56 г/моль

Записуємо рівняння реакцій:

Mg + H₂SO₄ = MgSO₄ + H₂↑ (1)

Fe + H₂SO₄ = FeSO₄ + H₂↑ (2)

n(Mg) = 6 г / 24 г/моль = 0,25 моль

n(Fe) = 16,8 г / 56 г/моль = 0,3 моль

За рівнянням (1): n₁(H₂) = n(Mg) = 0,25 моль

За рівнянням (2): n₂(H₂) = n(Fe) = 0,3 моль

n(H₂) = n₁(H₂) + n₂(H₂) = 0,25 моль + 0,3 моль = 0,55 моль

V(H₂) = n ∙ Vm = 0,55 моль ∙ 22,4 л/моль = 12,32 л

Відповідь: 12,32 л.

Задача № 220 У розчин аргентум(I) нітрату масою 85 г із масовою часткою солі 2% занурили цинкову пластинку. Обчисліть масу срібла, що виділиться на пластинці після закінчення реакції. Обчисліть, як зміниться маса пластинки порівняно з її початковою масою.

Відомо:

m(розчину) = 85 г, ω(AgNO₃) = 2% = 0,02

Знайти:

m(Ag) – ?, ∆m(пластинки) – ?

Розв’язування

M(AgNO₃) = 170 г/моль, M(Ag) = 108 г/моль, M(Zn) = 65 г/моль

m(AgNO₃) = m(розчину) ∙ ω = 85 г ∙ 0,02 = 1,7 г

Записуємо рівняння реакції: Zn + 2AgNO₃ = Zn(NO₃)₂ + 2Ag

n(AgNO₃) = m/M = 1,7 г / 170 г/моль = 0,01 моль

За рівнянням n(Zn) : n(AgNO₃) = 1 : 2, отже n(Zn) = n(AgNO₃) / 2 = 0,005 моль

За рівнянням n(Ag) : n(AgNO₃) = 2 : 2, отже n(Ag) = n(AgNO₃) = 0,01 моль

m(Ag) = n ∙ M = 0,01 моль ∙ 108 г/моль = 1,08 г

m(Zn) = n ∙ M = 0,005 моль ∙ 65 г/моль = 0,325 г

Маса пластинки збільшиться за рахунок виділення срібла і зменшиться за рахунок розчинення цинку:

∆m = m(Ag) – m(Zn) = 1,08 г – 0,325 г = 0,755 г

Відповідь: виділиться 1,08 г срібла; маса пластинки збільшиться на 0,755 г.

Вправа 18.14 Прочитайте опис досліду, наведеного в завданні №224 у підручнику на с. 167, та дайте відповіді на запитання.

Запишіть рівняння реакції натрію з водою.

2Na + 2H₂O = 2NaOH + H₂↑

Яке спостереження свідчить про утворення водню? А натрій гідроксиду?

Газ, який виділяється, штовхає шматочок натрію по поверхні води.

Про утворення натрій гідроксиду свідчить зміна забарвлення води з розчином фенолфталеїну на рожевий.

Яка ознака активного перебігу цієї реакції?

Бурхлива реакція, під час якої вода навколо натрію вирує.

Чому шматочок натрію переміщався поверхнею води, а не тонув? Які можливі ризики цього експерименту?

Шматочок натрію переміщався по поверхні, бо його штовхав водень, що виділявся. Також натрій має меншу густину, ніж вода. Ризики експерименту: бурхлива реакція, яка може призвести до вибуху, розбризкування їдкого лугу.

З опису експерименту наведіть приклади, як учитель контролював ризики для себе та учнівства в класі.

Учитель розмістив пластиковий прозорий екран між посудиною та учнями, надів захисні окуляри, дістав натрій пінцетом і використав невеликий шматок металу

Вправа 18.15 Прочитайте завдання №226 у підручнику на с. 168 і дайте відповіді на запитання.

Чому з алюмінієвими виробами нічого не трапляється в повітрі або в разі занурення у воду?

Тому що на поверхні алюмінію є доволі міцний шар алюміній оксиду, який не пропускає повітря та воду до металу.

Припустіть, яка речовина прореагує першою, якщо гранулу алюмінію помістити в хлоридну кислоту.

Першою прореагує оксидна плівка (алюміній оксид), оскільки вона знаходиться на поверхні гранули.

Чому реакція алюмінію з хлоридною кислотою із часом прискорюється?

Реакція прискорюється, тому що після розчинення захисної оксидної плівки кислота починає взаємодіяти безпосередньо з більш активним алюмінієм.