Практическая работа 4. Вариант 1, страница 275 - гдз по химии 9 класс учебник Шиманович, Василевская

Практическая работа 4

Решение экспериментальных задач по теме «Металлы»

Цель работы: обобщить и закрепить знания о химических свойствах металлов; научиться экспериментально исследовать свойства металлов и их соединений.

Оборудование и реактивы: штатив для пробирок, пробирки; спиртовка; металлы — цинк, алюминий; пронумерованные пробирки с растворами веществ; растворы индикаторов, гидроксида натрия, карбоната натрия, серной кислоты, нитрата серебра, хлорида алюминия, хлорида (или сульфата) меди(II), хлорида бария; соляная кислота.

Соблюдайте правила безопасного поведения!

Вариант 1

Задача 1. Определите, где — до или после водорода — в ряду активности находится выданный вам металл, проявляющий в своих соединениях валентность, равную II. Если он реагирует с соляной кислотой, составьте соответствующее уравнение реакции, укажите окислитель и восстановитель.

Задача 2. В одной из двух пробирок находится раствор хлорида кальция, а в другой — раствор сульфата железа(II). Опытным путем распознайте эти вещества. Составьте уравнения соответствующих химических реакций в молекулярной, полной и сокращенной ионных формах.

Задача 3. Осуществите экспериментально следующие химические превращения:

хлорид алюминия → гидроксид алюминия → сульфат алюминия.

Составьте уравнения реакций в молекулярной, полной и сокращенной ионных формах.

Задача 1.

Решение

Согласно условию, необходимо определить металл, проявляющий в соединениях валентность II. Из предложенных в оборудовании металлов (цинк, алюминий) постоянную валентность II проявляет цинк ($Zn$). Алюминий ($Al$) имеет постоянную валентность III.

В электрохимическом ряду активности металлов цинк стоит до водорода, следовательно, он будет реагировать с соляной кислотой, вытесняя из нее водород.

Уравнение реакции:

$Zn + 2HCl \rightarrow ZnCl_2 + H_2 \uparrow$

В данной окислительно-восстановительной реакции:

$Zn^0 - 2e^- \rightarrow Zn^{+2}$

$2H^+ + 2e^- \rightarrow H_2^0$

Цинк ($Zn$) отдает электроны, повышая свою степень окисления, и является восстановителем. Ионы водорода ($H^+$) в соляной кислоте принимают электроны, понижая свою степень окисления, и являются окислителем.

Ответ: Выданный металл – цинк ($Zn$). Он находится в ряду активности до водорода. Уравнение реакции: $Zn + 2HCl \rightarrow ZnCl_2 + H_2 \uparrow$. Окислитель – ионы водорода ($H^+$), восстановитель – цинк ($Zn$).

Решение

Для распознавания растворов хлорида кальция ($CaCl_2$) и сульфата железа(II) ($FeSO_4$) можно использовать раствор щелочи, например, гидроксида натрия ($NaOH$), который есть в перечне реактивов.

При добавлении раствора гидроксида натрия в обе пробирки будут наблюдаться разные признаки реакции.
1. В пробирке с раствором сульфата железа(II) выпадет грязно-зеленый осадок гидроксида железа(II):

Молекулярное уравнение:

$FeSO_4 + 2NaOH \rightarrow Fe(OH)_2 \downarrow + Na_2SO_4$

Полное ионное уравнение:

$Fe^{2+} + SO_4^{2-} + 2Na^+ + 2OH^- \rightarrow Fe(OH)_2 \downarrow + 2Na^+ + SO_4^{2-}$

Сокращенное ионное уравнение:

$Fe^{2+} + 2OH^- \rightarrow Fe(OH)_2 \downarrow$

2. В пробирке с раствором хлорида кальция выпадет белый осадок гидроксида кальция:

Молекулярное уравнение:

$CaCl_2 + 2NaOH \rightarrow Ca(OH)_2 \downarrow + 2NaCl$

Полное ионное уравнение:

$Ca^{2+} + 2Cl^{-} + 2Na^+ + 2OH^- \rightarrow Ca(OH)_2 \downarrow + 2Na^+ + 2Cl^{-}$

Сокращенное ионное уравнение:

$Ca^{2+} + 2OH^- \rightarrow Ca(OH)_2 \downarrow$

По разнице в цвете осадков можно однозначно определить, в какой пробирке какое вещество находилось.

Ответ: Для распознавания веществ нужно добавить в обе пробирки раствор гидроксида натрия ($NaOH$). В пробирке с сульфатом железа(II) выпадет грязно-зеленый осадок, а в пробирке с хлоридом кальция – белый.

Решение

Для осуществления данной цепочки превращений необходимо провести две последовательные реакции.

1. хлорид алюминия → гидроксид алюминия

Чтобы получить нерастворимый гидроксид алюминия из его соли, нужно добавить щелочь. Используем гидроксид натрия ($NaOH$). В результате реакции обмена выпадает белый студенистый осадок гидроксида алюминия.

Молекулярное уравнение:

$AlCl_3 + 3NaOH \rightarrow Al(OH)_3 \downarrow + 3NaCl$

Полное ионное уравнение:

$Al^{3+} + 3Cl^- + 3Na^+ + 3OH^- \rightarrow Al(OH)_3 \downarrow + 3Na^+ + 3Cl^-$

Сокращенное ионное уравнение:

$Al^{3+} + 3OH^- \rightarrow Al(OH)_3 \downarrow$

2. гидроксид алюминия → сульфат алюминия

Гидроксид алюминия является амфотерным, он реагирует с кислотами. Для получения сульфата алюминия к осадку гидроксида алюминия необходимо добавить серную кислоту ($H_2SO_4$). Осадок растворится с образованием соли и воды.

Молекулярное уравнение:

$2Al(OH)_3 + 3H_2SO_4 \rightarrow Al_2(SO_4)_3 + 6H_2O$

Полное ионное уравнение:

$2Al(OH)_3(s) + 6H^+ + 3SO_4^{2-} \rightarrow 2Al^{3+} + 3SO_4^{2-} + 6H_2O$

Сокращенное ионное уравнение:

$Al(OH)_3(s) + 3H^+ \rightarrow Al^{3+} + 3H_2O$

Ответ: Цепочку превращений можно осуществить, проведя реакции:
1) $AlCl_3 + 3NaOH \rightarrow Al(OH)_3 \downarrow + 3NaCl$
2) $2Al(OH)_3 + 3H_2SO_4 \rightarrow Al_2(SO_4)_3 + 6H_2O$