ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №4

Тема: Хімічні властивості металів. Взаємодія металів з розчинами кислот. Амфотерні властивості алюмінію.

Мета: Ознайомитися з хімічними властивостями металів на підставі електронної будови їх атомів.

Для роботи необхідні:

реактиви: шматочки металевих натрію, калію і кальцію, заліза, алюмінію і цинку, розчин розбавленої кислоти H₂SO₄, розчин солі Al(NO₃)₃ , розчин солі NaOH, дистильована вода, концентрована НNO₃.

обладнання і хімічний посуд: лакмусовий папір, пробірки, стаканчики.

Теоретичні відомості:

У періодичній системі, крім неметалічних елементів є й металічні, яких значно більше (>80). Де які з них є дуже поширеними, людина використовує їх найбільше.

Виробництво металів має важливе значення в розв'язанні питань науково- технічного прогресу. Необхідно пам'ятати що причиною спільності фізичних, фізико-хімічних, хімічних та механічних властивостей металів є їх електронна будова і природа кристалічної структури.

За хімічними властивостями усі метали - відновники. Здатність віддавати електрони - відновлювальна активність металів визначається (для водних розчинів) положенням металу в ряду активності.

Метали взаємодіють з елементарними окисниками (неметалами), утворюючи прості сполуки: оксиди (MgO, А1₂O₃, Ре₂O₃), сульфіди (FeS, PbS, MnS), бориди (Mg₂B₂), карбіди (Nі₄C₃, CaV₂), нітриди (Mg₃N₂, TiN), фосфіди (Mg₃P₂, MnP), гідрати (TiN), силіциди (Mg₂Si), з водою (від Li до Al), з кислотами, лугами, солями.

Ознайомлення з хімічними властивостями металів буде проведено на прикладі заліза і алюмінію.

У хімічних реакціях залізо виявляв відновні властивості та легко віддає зовнішні S-електрони з утворенням сполук, в яких його ступінь окислення дорівнює +2. Але найбільш енергетично вигідним є ступінь окислення +3, оскільки катіон Fe³⁺ має стабільний напівзаповнений 3 - підрівень. Тому сполуки двовалентного феруму не стійкі та легко окислюються до сполук феруму (III).

Залізо утворює оксиди FeO, Fe₂О₃, Fe₃0₄, яким відповідають гідроксиди Fe(OH)₂ та Fe(OH)₃. Із зростанням окислення заліза посилюється кислотна функція його сполук: оксид та гідроксид феруму (II) проявляють основні властивості, а відповідні сполуки феруму (III) - амфотерні.

Алюміній у сполуках проявляє ступінь окислення +3, так як має зовнішній електронний рівень 3S² Зр¹. Металічні властивості алюмінію виражені слабкіше, його оксиду та гідроксиду притаманні амфотерні властивості.

Властивості металів обумовлені будовою їх атомів.

Так, для всіх металів характерні металевий блиск, сірий колір, непрозорість, що пов'язано з наявністю вільних електронів. Наявність вільних електронів приводить до електричної провідності, теплопровідності.

Хід роботи.

Дослід 1 . Взаємодія з водою

1. У три стакани з дистильованою водою помістіть кусочки (0,1-0,3г) металевих натрію, калію і кальцію, а у три пробірки з водою — кусочки заліза, алюмінію і цинку.

2. Спостерігайте протікання реакції без нагрівання.

3. Спостерігайте протікання реакції з нагріванням (у випадку заліза, алюмінію, цинку).

4. З'ясуйте, чи у всіх випадках утворилися відповідні гідроксиди, що для цього треба зробити?

Висновок

Коротко поясніть активність взаємодії металів з водою. Перелічить всі відомі метали, які за звичайної температури взаємодіють з водою. Поясніть, який метал найбільш енергійно взаємодіє з водою і чому? Який найменш? Використайте для пояснення органічних властивостей металів.

Дослід 2 . Взаємодія з розбавленими розчинами кислот

1. Взаємодія з розведеною Н₂SO₄. У три пробірки вміщують шматочки заліза, цинку, алюмінію, додають у кожну з них по 2-3 мл розчину Н₂SO₄ (10-20%).

2. Зафіксуйте, що спостерігається в кожній пробірці.

3. Напишіть відповідні рівняння реакції.

Дослід 3 . Взаємодія з концентрованими розчинами кислот

1. Взаємодія з концентрованою НNO₃ (витяжна шафа). У три пробірки вміщують шматочки заліза, цинку, алюмінію, додають у кожну з них по 2-3 мл розчину НNO₃.

2. Зафіксуйте, що відбувається при цьому?

3. Чи однаковий газ виділяється в пробірках? Напишіть рівняння реакції.

Висновок

У висновку поясніть, що відіграє роль окислювача при взаємодії з кислотами. Чим відрізняється продукти реакції?

Дослід 4 . Амфотерні властивості алюмінію

1. Додайте у пробірку 2-3 мл розчину солі Al(NO₃)₃ і 2-3 мл розчину NaOH (10-20%). Відмітьте забарвлення розчину і осаду. Напишіть рівняння реакції.

2. До осаду Al(OН)₃ у двох пробірках додайте 2-3 мл розчину NaOH(10-20%) і розчин HСl (10-20%).

3. Зафіксуйте, що відбувається з осадом Аl(ОН)₃ в обох пробірках.

4. Напишіть відповідні рівняння реакції.

Висновок

У висновку поясніть, яка характерна хімічна властивість алюмінію проявляється.

Контрольні запитання:

1. Який стандартний стан металів?

2. Поясніть, чому сплави мають перевагу перед деякими металами як конструкційні матеріали.

3. Які механічні властивості металів Вам відомі? Наведіть приклади легких і важких металів?

4. Що таке руда? Наведіть методи збагачення руд.

5. Напишіть електронні формули атомів заліза, цинку, алюмінію.

6. Які із гідрооксидів Zn (ОН)₂ чи А1(ОН)₃ проявляє більш основні властивості. Чому?