Задачи на свойства отдельных элементов и их соединений

Пример 9. Напишите уравнения реакций: а) брома с кальцием; б) бромоводородной кислоты с кальцием; в) бромоводородной кислоты с гидроксидом кальция. Назовите продукты реакций.

Решение.

а) Ca + Br₂ = CaBr₂ (бромид кальция);

б) Са + 2HBr = CaBr₂ + H₂ (бромид кальция и водород);

в) Ca(OH)₂ + 2HBr = CaBr₂ + 2H₂O (бромид кальция и вода).

Пример 10. Назовите известные Вам простые вещества: а) взаимодействующие с кислородом при обычных температурах; б) взаимодействующие с кислородом при повышенных температурах; в) непосредственно не соединяющиеся с кислородом.

Решение.

а) при обычных условиях с кислородом могут взаимодействовать металлы и неметаллы:

S + O₂ = SO₂; 2Mg + O₂ = 2MgO;

Rb + O₂ = RbO₂; P₄ + 5O₂ = 2P₂O₅.

б) при нагревании кислород также может взаимодействовать с металлами и неметаллами:

2Ba + O₂ = 2BaO (температура выше 800°С);

2С (графит) + О₂ = 2СО (температура выше 1000°С).

в) с кислородом непосредственно не взаимодействуют инертные газы, благородные металлы, галогены (кроме фтора).

Пример 11. Руководствуясь данными, расположите перечисленные шесть элементов в электрохимический ряд напряжений: а) медь вытесняет ртуть из растворов ее солей; б) железо не вытесняет цинк; в) железо растворяется в кислотах с выделением водорода; г) медь не вытесняет водород из кислот; д) серебро не вступает в химическую реакцию с растворами солей ртути.

Решение.

В задаче упоминаются следующие химические элементы: Cu (медь), Hg (ртуть), Fe (железо), Zn (цинк), H (водород), Ag (серебро).

Для решения задачи необходимо помнить некоторые общие положения:

– металлы, не вытесняющие водород из кислот, находятся в ряду напряжений после водорода;

– более активные металлы способны вытеснять менее активные из их солей и находятся в ряду напряжений левее.

Исходя из утверждения а), можно сделать вывод, что медь активнее ртути; положение б) позволяет утверждать, что цинк активнее железа; положение в) – что железо и цинк стоят в ряду напряжений перед водородом; утверждение г) – что медь и ртуть находятся в электрохимическом ряду после водорода; положение д) – что серебро менее активный металл по сравнению с ртутью.

Таким образом, упомянутые в условии задачи элементы можно расположить в ряду напряжений так:

Zn Fe H Cu Hg Ag.

Пример 12. Алюминий применяется в качестве материала для изготовления химических аппаратов. Укажите, в каких из приведенных ниже случаях возможно применение алюминиевой аппаратуры, а в каких случаях это исключено: а) в процессе участвует щелочь; б) процесс связан с введением солей ртути; в) в процессе принимает участие концентрированная азотная кислота при обычной температуре; г) в процессе участвуют соли меди в виде раствора; д) в качестве реагента вводится соляная кислота. Ответ подтвердите уравнениями реакций.

Решение.

Для ответа на вопрос задачи необходимо вспомнить химические свойства алюминия. Алюминий – это переходный металл, он обладает амфотерными свойствами и может взаимодействовать и с кислотами, и со щелочами.

а) Если в процессе участвует щелочь, то аппаратуру из алюминия использовать нельзя: сначала растворяется в щелочи оксидная пленка, покрывающая алюминий, а затем и сам металл:

Al₂O₃ + 2NaOH +3H₂O = 2Na[Al(OH)₄];

Al +2NaOH + 6H₂O = 2Na[Al(OH)₄] + 3H₂↑.

б) В случае, когда процесс связан с введением солей ртути, происходит восстановление ртути и растворение алюминия, так как алюминий – более активный металл:

2Al⁰ + 3Hg²⁺ = 2Al³⁺ + 3Hg⁰.

в) Концентрированная азотная кислота пассивирует алюминий, поэтому алюминиевую аппаратуру можно использовать.

г) алюминий растворяется и вытесняет медь из растворов ее солей (смотри ряд напряжений):

2Al⁰ + 3Cu²⁺ = 2Al³⁺ + 3Cu⁰.

д) соляная кислота взаимодействует и с оксидной пленкой, и с металлическим алюминием:

Al₂O₃ + 6HCl = 2AlCl₃ + 3H₂O;

2Al + 6HCl = 2AlCl₃ + 3H₂↑.

Алюминиевую аппаратуру использовать нельзя.