1. В ряду активности восстановительные свойства металлов снижаются. Самые сильные воостановительные свойства у первых металлов ряда.
2. Более активный металл может вытеснить из растворов солей металлы, расположенные в ряду активности после него.
Презентация «Составление уравнений реакций, решение задач по теме «Химические свойства металлов»
Обращаем Ваше внимание, что в соответствии с Федеральным законом N 273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации» в организациях, осуществляющих образовательную деятельность, организовывается обучение и воспитание обучающихся с ОВЗ как совместно с другими обучающимися, так и в отдельных классах или группах.
Описание презентации по отдельным слайдам:
СОСТАВЛЕНИЕ УРАВНЕНИЙ РЕАКЦИЙ, РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ ПО ТЕМЕ «ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ» Учитель химии МБОУ г.Иркутска СОШ №17 Е.С. Степук
Инструкция по использованию обучающей программы Ребята, с помощью этой программы Вы можете самостоятельно учиться составлять уравнения химических реакций, решать задачи, и повторить одну из тем курса 8-го класса «Химические свойства металлов». Пользуясь гиперссылками на слайде «Генетическая связь между классами неорганических соединений», повторите материал темы. Выполните задания, которые Вам предложены. Решение выполните в рабочей тетради. Условия заданий можно не переписывать, достаточно указать номер задания. Пытайтесь все задания сделать самостоятельно, затем можно просмотреть ответы, варианты решения задач. Дополнительные задания выполняются по желанию. Желаю всем удачи!
Цели работы по данной обучающей программе Необходимо знать: классы неорганических соединений, с которыми металлы вступают в химические реакции; продукты, которые получаются при протекании химической реакции; вклад каких процессов, протекающих с выделением или поглощением энергии, определяет положение каждого элемента в электрохимическом ряду напряжений металлов Необходимо уметь: составлять молекулярные формы уравнений химических реакций, полную и краткую ионные формы уравнений реакций, протекающих в растворах; определять окислитель, восстановитель в окислительно-восстановительных уравнениях реакций; подбирать коэффициенты в уравнениях реакций методом электронного баланса; выполнять расчеты по уравнениям химических реакций.
Классификация химических реакций Химическая форма движения материи сложна, поэтому не существует единой классификации химических реакций. Реакции подразделяют на группы по различным признакам. В данном случае мы остановимся на классификации химических реакций, когда основанием классификации будут являться следующие признаки: количество исходных веществ и продуктов реакции, состав веществ; изменяются или остаются постоянными степени окисления элементов.
Классификация химических реакций Если основание классификации «количество исходных веществ и продуктов реакции, состав веществ», то выделяют следующие типы химических реакций: реакции соединения – это такие реакции, в результате которых из одного или нескольких исходных веществ образутся одно сложное вещество 2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3 реакции разложения – это такие реакции, в результате которых из одного сложного вещества образуется два и более новых веществ 2Fe(ОН)3 = Fe2О3 + 3Н2О
Классификация химических реакций реакции замещения – это такие реакции, в результате которых атомы простого вещества замещают атомы одного из химических элементов в сложном веществе Zn + Н2О = ZnО + Н2 ↑ реакции обмена – это реакции, в результате которых два сложных вещества обмениваются своими составными частями FeCl2 + 2AgNO3 = Fe(NO3)2 + 2AgCl↓
Классификация химических реакций Если основание классификации «значение степени окисления элементов», то реакции бывают окислительно-восстановительные – реакции в результате которых происходит изменение степеней окисления атомов химических элементов или ионов, образующих реагирующие вещества Zn + 2HCl = ZnCl2 +H2↑ 0 0 Zn + 2H+ = Zn2+ + H2 ↑ не окислительно-восстановительные (например, реакции ионного обмена)
Алгоритм подбора коэффициентов в окислительно-восстановительных уравнениях реакций Под восстановлением понимают процесс присоединения электронов атомами, или молекулами. Степень окисления при этом понижается. +2 0 +2 Сu + 2e → Сu Сu — окислитель Атомы, ионы или молекулы, принимающие электроны, называют окислителями. Под окислением понимают процесс отдачи электронов атомами, ионами или молекулами. 0 +2 0 Сu — 2e → Сu Сu — восстановитель Атомы, ионы или молекулы, отдающие электроны, называют восстановителями.
Алгоритм подбора коэффициентов в окислительно-восстановительных уравнениях реакций В окислительно-восстановительных реакциях число электронов, отдаваемых восстановителем, равно числу электронов, принимаемых окислителем, т.е. соблюдается электронный баланс. Метод электронного баланса применяют для записей электронных уравнений процессов окисления и восстановления. Например, реакцию алюминия с хлоридом меди (II) описывают схемой: +2 -1 0 +3 -1 0 Cu Cl2 + Al → AlCl3 + Cu а электронные уравнения будут иметь вид: +2 восстановление 0 Cu + 2e → Cu 3 окислитель 0 окисление +3 Al -3e → Al 2 восстановитель Молекулярное уравнение этой реакции написать уже несложно, так как коэффициенты для него будут взяты из электронных уравнений: 3Cu Cl2 + 2Al → 2AlCl3 + 3Cu
Алгоритм решения задач При решении задач следует соблюдать следующий порядок действий: прочитать условие задачи; записать данные задачи в тетрадь; составить уравнение реакции, по которому необходимо провести расчет; если в условии задачи дана масса вещества, или объем, то необходимо найти соответствующие значения количества вещества; над уравнением реакции над соответствующим веществом поставить значение количества вещества и x (неизвестное) над веществом, для которого необходимо определить неизвестную величину; под уравнением реакции под соответствующим веществом поставить значение количества вещества в соответствии с коэффициентом реакции и под веществом, для которого необходимо определить неизвестную величину, также поставить количество вещества в соответствии с коэффициентом реакции; составить пропорцию; определить неизвестное количество вещества x ; найти необходимую величину.
Основные формулы для определения количества вещества n – количество вещества (моль); m – масса (г); M – молярная масса (г/моль); N – число молекул; NA= 6*10231/моль – постоянная Авогадро V – объем (л) VM= 22,4 л/моль (при нормальных условиях) –молярный объем газа n= m / M n= N / NA n= V / VM
Пример решения задачи Задача. Определите объем водорода, который выделится при взаимодействии 0,23 г натрия с водой. Дано: Решение: m(Na)=0,23 г 0,01 моль х V(Н2) = ? 2Na + 2Н2О = 2NaОН + Н2 2 моль 1 моль n= m / M; М (Na) = 23 г/моль; n(Na) = 0,23г / 23 г/моль = 0,01 моль; V = VM * n; V (Н2) = 22,4 л/моль * 0,01 моль = 0,224 л Ответ: V (Н2) = 0,224 л
Строение атомов металлов. Металлическая связь. Металлическая кристаллическая решетка Если в периодической системе мысленно провести диагональ от водорода к астату, то левее и ниже окажутся элементы главных подгрупп, у которых преобладают металлические свойства. Металлические свойства характерны также для всех элементов побочных подгрупп. К металлам принадлежат почти все s- элементы, многие p-элементы, все d- и f-элементы. Общим для строения атомов металлов является наличие на наружном энергетическом уровне электронной оболочки небольшого числа электронов (1-3), слабо связанных с ядром. Металлическая химическая связь осуществляется за счет взаимного притяжения положительно заряженных атом-ионов и отрицательно заряженных свободно движущихся электронов. Упаковка атом-ионов в кристалле может быть разной: плотнейшую гексогональную кристаллическую решетку имеют бериллий, магний, цинк; плотную кубическую гранецентрированную имеют алюминий, медь, серебро, свинец, золото; кубическую объемноцентрированную имеют натрий, железо, ванадий. Общность в физических свойствах связана с наличием в кристаллах свободно движущихся электронов.
Общие химические свойства металлов На внешнем энергетическом уровне атомов металлов находится от одного до трех электронов, которые атомы металлов отдают в ходе протекания химических реакций и превращаться в положительно заряженные ионы, т.е. металлы в реакциях являются восстановителями. Ме – ne → Меn+
Схема генетической связи между классами неорганических соединений МЕТАЛЛЫ ОСНОВНЫЕ ОКСИДЫ ОСНОВАНИЯ НЕМЕТАЛЛЫ КИСЛОТНЫЕ ОКСИДЫ КИСЛОТЫ Н2О АМФОТЕРНЫЕ ОКСИДЫ АМФОТЕРНЫЕ ГИДРОКСИДЫ СОЛИ
Общие химические свойства металлов
Взаимодействие с неметаллами Наиболее энергично металлы реагируют с галогенами, кислородом и серой, электроотрицательность которых велика: 0 +2 Са + Cl2 = CaCl2 хлорид кальция 0 +2 2Mg + O2 = 2MgO оксид магния 0 +1 2Na + S = Na2S сульфид натрия При определенных условиях протекают реакции металлов с азотом, фосфором, углеродом, водородом 3Mg + N2 = Mg3N2 нитрид магния 4Al + 3C = Al4C3 карбид алюминия 2Na + H2 = 2NaH гидрид натрия В приведенных выше примерах степень окисления атомов определяется по периодической таблице химических элементов.
Взаимодействие с неметаллами Другое дело, если металл проявляет разные степени окисления. В этом случае образование определенного продукта реакции будет зависеть от окислительных свойств неметалла, например, железо с хлором образует хлорид железа (III), так как хлор – сильный окислитель, а вот с серой – только сульфид железа (II), ибо сера уже менее сильный окислитель: 2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3; Fe + S = FeS Нужно помнить, что иногда в результате горения могут образоваться смешанные оксиды и пероксиды, например: 2Na + O2 =Na2 O2 пероксид натрия (Na – О – О — Na) 3Fe + 2 O2 = FeО · Fe2О3 смешанный оксид железа (II,III ) ИНТЕРЕСНО Na2 O2 можно использовать как регенератор кислорода на подводных лодках: 2 Na2 O2 + СО2 = Na2 СО3 + O2
Взаимодействие с неметаллами Другое дело, если металл проявляет разные степени окисления. В этом случае образование определенного продукта реакции будет зависеть от окислительных свойств неметалла, например, железо с хлором образует хлорид железа (III), так как хлор – сильный окислитель, а вот с серой – только сульфид железа (II), ибо сера уже менее сильный окислитель: 2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3; Fe + S = FeS Нужно помнить, что иногда в результате горения могут образоваться смешанные оксиды и пероксиды, например: 2Na + O2 =Na2 O2 пероксид натрия (Na – О – О — Na) 3Fe + 2 O2 = FeО · Fe2О3 смешанный оксид железа (II,III ) ИНТЕРЕСНО Na2 O2 можно использовать как регенератор кислорода на подводных лодках: 2 Na2 O2 + СО2 = Na2 СО3 + O2
Задания для которых приведен вариант решения №1. Напишите уравнения реакций взаимодействия магния с фтором, серой, фосфором. Назовите продукты реакции. Определите тип химической реакции.
Задания для которых приведен вариант решения №2. Решите задачу. Какова масса образца калия, содержащего столько атомов калия, сколько атомов меди содержится в образце меди массой 320 г?
Решение заданий №1. Mg + F2 = MgF2 фторид магния Mg + S = MgS сульфид магния 3Mg + 2P = Mg3P2 фосфид магния Все реакции относятся к реакциям соединения.
Решение заданий №2. Если число атомов калия равно числу атомов меди, то значит количество вещества калия равно количеству вещества меди. n(K) = n(Cu) n(Cu) = m(Cu) / M(Cu) n(Cu) = 320г / 64г/моль = 5моль m(К) = M(K)*n(K) m(К) = 59 г/моль*5моль = 295 г Ответ: m(К) = 295 г
Задания для самостоятельного выполнения №3. Решите задачу. Натрий массой 4,6 г взаимодействует с кислородом. Определите массу израсходованного кислорода и массу образовавшегося пероксида натрия.
Дополнительные задания №4. Дана следующая цепочка превращений: Fe → FeCl3 → Fe(OH)3 → Fe2O3 → Fe Cоставьте уравнения соответствующих реакций. Укажите тип реакции Вернуться к слайду «генетическая …»
Общие химические свойства металлов
Взаимодействие металлов с водой Металлы могут окисляться ионами водорода Н+. Вам уже известны реакции щелочных (IА группа) и щелочноземельных (IIА группа, кроме Ве и Mg) металлов с водой: 0 +1 +1 0 2Na + 2НОН = 2NaОН + Н2↑ Менее активные металлы, т.е. те которым в качестве гидроксидов не соответствуют щелочи, реагируют с водой только при высоких температурах и образуют при этом водород и оксид металла: Zn + Н2О = ZnО + Н2 ↑
Задания для которых приведен вариант решения №5. Напишите уравнения реакций взаимодействия железа с водой и кальция с водой. Назовите продукты реакции.
Задания для которых приведен вариант решения №6. Решите задачу. В результате взаимодействия смеси 3,9 г калия и 16 г гидроксида калия в избытком воды был получен газ объемом … (в литрах, н.у.).
Решение заданий №5. Fe + H2O = FeO + H2↑ (оксид железа (II), водород) Ca + 2H2O = Ca(OH)2 + H2↑ (гидроксид кальция, водород)
Решение заданий №6. Гидроксид калия в воде растворяется, в химическую реакцию не вступает. 0,1 моль х моль 2К + 2Н2О = 2КОН + Н2↑ 2 моль 1 моль n(K) = 3,9г/39г/моль= 0,1моль 0,1моль Х моль 2 моль 1 моль х = 0,05 моль V(Н2)= 0,05 моль * 22,4 л/моль = 11,2 л
Задания для самостоятельного выполнения №7. Решите задачу. 2г металлического калия поместили в 200 г воды. Вычислите массовую долю щелочи образовавшемся растворе. №7/1. Решите задачу. Какую массу лития нужно взять, чтобы при его взаимодействии с водой массой 570 г образовался 20%-ный раствор щелочи.
Дополнительные задания №8. Решите задачу. При внесении в избыток воды 10,00 г сплава рубидия с цинком выделилось 1,12 л газа. Определите состав сплава в процентах по массе. (Относительные атомные массы рубидия и цинка возьмите с точностью до 0,1) Вернуться к слайду «генетическая …»
Общие химические свойства металлов
Взаимодействие металлов с кислотными оксидами Металлы могут при определенных условиях взаимодействовать с некоторыми кислотными оксидами. Так при сильном нагревании порошкообразный магний может реагировать с оксидом кремния: 2Mg + SiО2 = Si + 2MgО
Задания для самостоятельного выполнения №11. Допишите уравнения возможных химических реакций, схемы которых приведены ниже: Na + H2O = Na + HCl = Na + S = Na + Cl2 = Na + CO2 = K + I2 = K + H2O = AlCl3 + K расплав K + HBr = NaCl электрический ток KCl + H2O = KCl + Na =
Дополнительные задания №12. Решите задачу. Для реакции с 95,8 г металла, высший оксид которого имеет состав МеО2, потребовалось 89,6 л хлора (н.у.). Определите металл? Вернуться к слайду «генетическая …»
Общие химические свойства металлов
Взаимодействие металлов с основными и амфотерными оксидами Алюминий восстанавливает многие металлы из их оксидов (алюмотермия – пирометаллургический способ получения металлов): 3FeО · Fe2О3 + 8Al = 4Al2О3 + 9Fe С помощью кальция можно получить медь из оксида меди (II): СuО + Са = Сu + СаО
Дополнительные задания №16. Определите формулы веществ Х1 и Х2 в цепочке превращений: Са → Х1 → Са(ОН)2 → Х2 → Са(НСО3)2 Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить превращения по данной схеме. Вернуться к слайду «генетическая …»
Общие химические свойства металлов
Взаимодействие металлов с кислотами При взаимодействии с кислотами атомы металлов окисляются ионами водорода Н+ (атомы металлов – восстановители). Zn + 2HCl = ZnCl2 +H2↑ 0 0 Zn + 2H+ = Zn2+ + H2 ↑ Однако не все металлы обладают одинаковой восстановительной способностью. Так, например, цинк может восстановить ионы водорода, а медь – нет (медь не восстанавливает водород из кислот)
Взаимодействие металлов с кислотами Чтобы можно было предсказать, в каких реакциях и при каких условиях участвуют металлы, необходимо знать их восстановительные способности. Если учитывать только энергию отрыва валентных электронов расположить в определенном порядке в соответствии с их положением в периодической системе химических элементов. Если же учитывать не только энергию отрыва электрона от отдельных изолированных атомов, но и энергию, которая тратится на разрушение кристаллической решетки, а также энергию, которая выделяется при гидратации ионов, то металлы по их способности образовывать гидратированные ионы следует расположить так: Li,K,Ca,Na,Mg,Al,Zn,Cr,Fe,Ni,Sn,Pb,H,Cu,Hg,Ag,Рt,Au Этот ряд назван электрохимическим рядом напряжения металлов. В электрохимический ряд напряжений включен водород. Это позволяет сделать заключение о том, какие металлы могут вытеснять водород из растворов кислот – это металлы, стоящие до водорода.
Задания для которых приведен вариант решения №17. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить превращения по схеме Fe 1 FeCl2 2 Fe(NO3)2 3 Fe(OH)2 4 FeO Превращение 3 рассмотрите в свете теории электролитической диссоциации
Задания для которых приведен вариант решения №18. Решите задачу. При взаимодействии 12 г магния с избытком соляной кислоты выделилось 10 л водорода (н.у.).Вычислите объемную долю выхода продукта реакции.
Задания для самостоятельного выполнения №19. Напишите уравнения возможных реакций лития и меди с веществами: хлором, водой, серной кислотой. Рассмотрите одну из записанных реакций в свете окислительно-восстановительных реакций.
Дополнительные задания №20/1. Решите задачу. Гранулу цинка растворили в соляной кислоте. Выделившийся при этом газ полностью израсходовали на полное восстановление 0,32 граммов меди из ее оксида, масса которого была 0,36 граммов. Вычислите массу гранулы цинка. Определите химическую формулу оксида меди, из которого была восстановлена медь. Вернуться к слайду «генетическая …»
Общие химические свойства металлов
Взаимодействие металлов с растворами солей При взаимодействии с растворами солей атомы металлов окисляются ионами металлов (ионами металлов, стоящих в электрохимическом ряду напряжений правее). Zn + CuCl2 = ZnCl2 + Cu Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu
Дополнительные задания №24. Составьте уравнения реакции в соответствии с цепочкой превращений: Fe +CuSO4(р-р) X1(соль) +NaOH(р-р) X2(основание) +O2 +H2O X3
Дополнительные задания №25. Решите задачу. При окислении двухвалентного металла массой 6,4 г получен оксид массой 8 г. Определите, какой это металл. Вернуться к слайду «генетическая …»
Краткое описание документа:
В школе существует структурное подразделение по игровым видам спорта. Дети профессионально занимающиеся волейболом часто отсутствуют на уроках (тренировочные сборы, соревнования). Не допустить пробелы в знаниях помогает общение с учащимися дистанционно. Возникла необходимость создания обучающих материалов для дистанционного обучения.
Презентация «Составление уравнений реакций, решение задач по теме «Химические свойства металлов» содержит теоретический материал по теме металлы, классифицированы реакции химических свойств, приведены алгоритмы составления окислительно-восстановительных реакций, решения расчетных задач, примеры решения расчетных задач, а также задачи для самостоятельного решения (правильность решения можно проверить).
Химические свойства металлов
О чем эта статья:
8 класс, 9 класс, ЕГЭ/ОГЭ
Металлы — это химические элементы, атомы которых способны отдавать электроны с внешнего энергетического уровня, превращаясь в положительные ионы (катионы) и проявляя восстановительные свойства.
В окислительно-восстановительных реакциях металлы способны только отдавать электроны, являясь сильными восстановителями. В роли окислителей выступают простые вещества — неметаллы (кислород, фосфор) и сложные вещества (кислоты, соли и т. д.).
Металлы в природе встречаются в виде простых веществ и соединений. Активность металла в химических реакциях определяют, используя электрохимический ряд, который предложил русский ученый Н. Н. Бекетов. По химической активности выделяют три группы металлов.
Ряд активности металлов
Металлы средней активности
Li, K, Na, Ca, Ba
Mg, Al, Mn, Zn, Cr, Fe, Ni, Sn, Pb
H2
Cu, Hg, Ag, Pt, Au
Общие химические свойства металлов
Взаимодействие с неметаллами
Щелочные металлы сравнительно легко реагируют с кислородом, но каждый металл проявляет свою индивидуальность:
оксид образует только литий
натрий образует пероксид
калий, рубидий и цезий — надпероксид
Остальные металлы с кислородом образуют оксиды:
2Zn + O2 = 2ZnO (при нагревании)
Металлы, которые в ряду активности расположены левее водорода, при контакте с кислородом воздуха образуют ржавчину. Например, так делает железо:
С галогенами металлы образуют галогениды:
Медный порошок реагирует с хлором и бромом (в эфире):
При взаимодействии с водородом образуются гидриды:
Взаимодействие с серой приводит к образованию сульфидов (реакции протекают при нагревании):
Реакции с фосфором протекают до образования фосфидов (при нагревании):
Основной продукт взаимодействия металла с углеродом — карбид (реакции протекают при нагревании).
Из щелочноземельных металлов с углеродом карбиды образуют литий и натрий:
Калий, рубидий и цезий карбиды не образуют, могут образовывать соединения включения с графитом:
С азотом из металлов IA группы легко реагирует только литий. Реакция протекает при комнатной температуре с образованием нитрида лития:
Взаимодействие с водой
Все металлы I A и IIA группы реагируют с водой, в результате образуются растворимые основания и выделяется H2. Литий реагирует спокойно, держась на поверхности воды, натрий часто воспламеняется, а калий, рубидий и цезий реагируют со взрывом:
Металлы средней активности реагируют с водой только при условии, что металл нагрет до высоких температур. Результат данной реакции — образование оксида.
Неактивные металлы с водой не взаимодействуют.
Взаимодействие с кислотами
Если металл расположен в ряду активности левее водорода, то происходит вытеснение водорода из разбавленных кислот. Данное правило работает в том случае, если в реакции с кислотой образуется растворимая соль.
2Na + 2HCl = 2NaCl + H2
При взаимодействии с кислотами-окислителями, например, азотной, образуется продукт восстановления кислоты, хотя протекание реакции также неоднозначно.
Металлы IА группы:
Металлы IIА группы
Такие металлы, как железо, хром, никель, кобальт на холоде не взаимодействуют с серной кислотой, но при нагревании реакция возможна.
Взаимодействие с солями
Металлы способны вытеснять из растворов солей другие металлы, стоящие в ряду напряжений правее, и могут быть вытеснены металлами, расположенными левее:
Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu
На металлы IА и IIА группы это правило не распространяется, так как они реагируют с водой.
Реакция между металлом и солью менее активного металла возможна в том случае, если соли — как вступающие в реакцию, так и образующиеся в результате — растворимы в воде.
Взаимодействие с аммиаком
Щелочные металлы реагируют с аммиаком с образованием амида натрия:
Взаимодействие с органическими веществами
Металлы IА группы реагируют со спиртами и фенолами, которые проявляют в данном случае кислотные свойства:
Также они могут вступать в реакции с галогеналканами, галогенпроизводными аренов и другими органическими веществами.
Взаимодействие металлов с оксидами
Для металлов при высокой температуре характерно восстановление неметаллов или менее активных металлов из их оксидов.
3Са + Cr2O3 = 3СаО + 2Cr (кальциетермия)
Вопросы для самоконтроля
С чем реагируют неактивные металлы?
С чем связаны восстановительные свойства металлов?
Верно ли утверждение, что щелочные и щелочноземельные металлы легко реагируют с водой, образуя щелочи?
Методом электронного баланса расставьте коэффициенты в уравнении реакции по схеме:
Mg + HNO3 → Mg(NO3)2 + NH4NO3 + Н2O
Как металлы реагируют с кислотами?
Подведем итоги
От активности металлов зависит их химические свойства. Простые вещества — металлы в окислительно-восстановительных реакциях являются восстановителями. По положению металла в электрохимическом ряду можно судить о том, насколько активно он способен вступать в химические реакции (т. е. насколько сильно у металла проявляются восстановительные свойства).
Напоследок поделимся таблицей, которая поможет запомнить, с чем реагируют металлы, и подготовиться к контрольной работе по химии.
