Изместване на метали. Кой е най-активният метал? Практическо използване на серията метални дейности
За анализиране на активността на металите се използва или електрохимичната серия от метални напрежения, или тяхното положение в периодичната таблица. Колкото по-активен е металът, толкова по-лесно ще отдава електрони и толкова по-добър ще бъде като редуктор в редокс реакции.
Електрохимични серии от напрежения на метали.
Особености на поведението на някои окислители и редуциращи агенти.
а) кислород-съдържащите соли и киселини на хлора в реакции с редуциращи агенти обикновено се превръщат в хлориди:
б) ако веществата участват в реакцията, при която един и същи елемент има отрицателна и положителна степен на окисление, те възникват в нулево състояние на окисление (освобождава се просто вещество).
Необходими умения.
1. Подреждане на степените на окисление.
Трябва да се помни, че степента на окисление е хипотетичензарядът на атома (т.е. условен, въображаем), но не трябва да надхвърля здравия разум. Тя може да бъде цяло число, дробна или нула.
Упражнение 1:Подредете степените на окисление на веществата:
2. Подреждане на степените на окисление в органичните вещества.
Не забравяйте, че се интересуваме само от степените на окисление на онези въглеродни атоми, които променят средата си в окислително-редукционния процес, докато общият заряд на въглеродния атом и неговата невъглеродна среда се приема за 0.
Задача 2:Определете степента на окисление на въглеродните атоми, оградени заедно с невъглеродната среда:
2-метилбутен-2: - = 
оцетна киселина: -
3. Не забравяйте да си зададете основния въпрос: кой дарява електрони в тази реакция и кой ги приема и в какво се превръщат? За да не работи електроните да пристигат от нищото или да отлитат за никъде.
пример:
При тази реакция трябва да се види, че калиев йодид може да бъде само редуциращ агент, така че калиевият нитрит ще приеме електрони, понижаванестепента му на окисление.
Освен това, при тези условия (разреден разтвор) азотът преминава от до най-близкото окислително състояние.
4. Изготвянето на електронен баланс е по-трудно, ако формулната единица на веществото съдържа няколко атома на окислител или редуциращ агент.
В този случай това трябва да се вземе предвид при полуреакцията чрез изчисляване на броя на електроните.
Най-често срещаният проблем е с калиев дихромат, когато той влиза в ролята на окислител:
Тези двойки не могат да бъдат забравени при обаждане, т.к те показват броя на атомите от даден тип в уравнението.
Задача 3:Какъв коефициент трябва да се постави преди и преди
Задача 4:Какъв коефициент в уравнението на реакцията ще стои пред магнезия?
5. Определете в коя среда (кисела, неутрална или алкална) протича реакцията.
Това може да се направи или за продуктите на редукцията на манган и хром, или от вида на съединенията, които са получени от дясната страна на реакцията: например, ако в продуктите виждаме киселина, киселинен оксид- това означава, че това определено не е алкална среда и ако се утаи метален хидроксид, определено не е кисел. И разбира се, ако от лявата страна виждаме метални сулфати, а отдясно - нищо като серни съединения - очевидно реакцията се извършва в присъствието на сярна киселина.
Задача 5:Определете средата и веществата във всяка реакция:
6. Не забравяйте, че водата е свободен пътник, тя може както да участва в реакцията, така и да се образува.
Задача 6:От коя страна на реакцията ще бъде водата? За какво ще отиде цинкът?
Задача 7:Меко и твърдо окисление на алкени.
Добавете и изравнете реакциите, след като поставите степените на окисление в органичните молекули:
(студен разтвор)
| (воден разтвор) | ||
7. Понякога продукт от реакцията може да се определи само чрез съставяне на електронен баланс и разбиране кои частици имаме повече:
Задача 8:Какви други продукти ще бъдат налични? Добавете и изравнете реакцията:
8. В какво се превръщат реагентите в реакцията?
Ако схемите, които научихме, не дават отговор на този въпрос, тогава трябва да анализираме кой окислител и редуктор са силни или не много силни в реакцията?
Ако окислителят е със средна сила, малко вероятно е той да може да окисли, например, сяра от до, обикновено окисляването стига само до.
Обратно, ако е силен редуциращ агент и може да възстанови сярата от до , тогава само до .
Задача 9:В какво ще се превърне сярата? Добавете и изравнете реакциите:
9. Проверете дали в реакцията има както окислител, така и редуциращ агент.
Задача 10:Колко други продукти са в тази реакция и кои?
10. Ако и двете вещества могат да проявяват свойствата както на редуциращ агент, така и на окислител, трябва да прецените кое от тях Повече ▼активен окислител. Тогава вторият ще бъде реставраторът.
Задача 11:Кой от тези халогени е окислител и кой редуктор?
11. Ако един от реагентите е типичен окислител или редуциращ агент, тогава вторият ще „изпълни волята си“, или като дарява електрони на окислителя, или приема от редуциращия агент.
Водородният пероксид е вещество с двойна природа, в ролята на окислител (което е по-характерно за него) преминава във вода, а като редуциращ агент - преминава в свободен газообразен кислород.
Задача 12:Каква роля играе водородният прекис във всяка реакция?
Последователността на подреждане на коефициентите в уравнението.
Първо запишете коефициентите, получени от електронния баланс.
Не забравяйте, че можете да ги удвоите или намалите самозаедно. Ако някое вещество действа едновременно като среда и като окислител (редуциращ агент), то ще трябва да бъде изравнено по-късно, когато почти всички коефициенти са подредени.
Водородът се изравнява предпоследно и ние проверяваме само кислород!
1. Задача 13:Добавете и изравнете:
Не бързайте да преброите кислородните атоми! Не забравяйте да умножавате, а не да добавяте индекси и коефициенти.
Броят на кислородните атоми от лявата и дясната страна трябва да се сближи!
Ако това не се случи (при условие, че ги преброите правилно), значи някъде има грешка.
Възможни грешки.
1. Подреждане на степените на окисление: проверете внимателно всяко вещество.
Често се бърка в следните случаи:
а) степени на окисление във водородни съединения на неметали: фосфин - степен на окисление на фосфор - отрицателен;
б) в органични вещества - проверете отново дали е взета предвид цялата среда на атома;
в) амоняк и амониеви соли – съдържат азот винагиима степен на окисление;
г) кислородни соли и киселини на хлора - в тях хлорът може да има степен на окисление;
д) пероксиди и супероксиди - в тях кислородът няма степен на окисление, случва се и в - дори;
е) двойни оксиди: 
- имат метали две различниокислителни състояния, обикновено само едно от тях участва в преноса на електрони.
Задача 14:Добавете и изравнете:
Задача 15:Добавете и изравнете:
2. Изборът на продукти без отчитане на преноса на електрони – тоест например в реакцията има само окислител без редуциращ агент или обратно.
Пример: свободният хлор често се губи при реакция. Оказва се, че електроните са дошли до мангана от космоса...
3. Неправилни продукти от химическа гледна точка: не може да се получи вещество, което взаимодейства с околната среда!
а) в кисела среда не могат да се получат метален оксид, основа, амоняк;
б) в алкална среда няма да се получи киселина или киселинен оксид;
в) оксид, да не говорим за метал, който реагира бурно с вода, не се образува във воден разтвор.
Задача 16:Намерете в реакциите погрешнопродукти, обяснете защо те не могат да бъдат получени при следните условия:
Отговори и решения на задачи с обяснения.
Упражнение 1:
Задача 2:
2-метилбутен-2: - =
оцетна киселина: -
Задача 3:
Тъй като в молекулата на дихромата има 2 атома на хром, те даряват 2 пъти повече електрони - т.е. 6.
Задача 5:
Ако средата е алкална, тогава ще съществува фосфор под формата на сол- калиев фосфат.
Задача 6:
Тъй като цинкът е амфотерниметал, в алкален разтвор се образува хидроксокомплекс. В резултат на подреждането на коефициентите се оказва, че вода трябва да присъства от лявата страна на реакцията: сярна киселина (2 молекули).
Задача 9:
(перманганатът не е много силен окислител в разтвор; имайте предвид, че водата минавапо време на регулиране вдясно!)
(конц.)
(концентрираната азотна киселина е много силен окислител)
Задача 10:
Не забравяйте това манганът приема електрони, при което хлорът трябва да ги раздаде.
Хлорът се отделя под формата на просто вещество.
Задача 11:
Колкото по-висок е неметалът в подгрупата, толкова повече активен окислител, т.е. Хлорът е окислителят в тази реакция. Йодът преминава в най-стабилното положително окислително състояние за него, образувайки йодна киселина.
раздели: Химия, Конкурс "Презентация за урока"
клас: 11
Презентация за урока
Назад напред
Внимание! Предварителният преглед на слайда е само за информационни цели и може да не представлява пълния обхват на презентацията. Ако се интересувате от тази работа, моля, изтеглете пълната версия.
Цели и задачи:
- Урок:Разглеждане на химичната активност на металите въз основа на позицията в периодичната таблица D.I. Менделеев и в електрохимичните напрежения на металите.
- Разработване:Допринасят за развитието на слуховата памет, способността за сравняване на информация, логическо мислене и обясняване на протичащи химични реакции.
- Образователни:Формираме умение за самостоятелна работа, способност за разумно изразяване на мнение и изслушване на съучениците, възпитаваме у децата чувство на патриотизъм и гордост за сънародниците.
Оборудване:Компютър с медиен проектор, индивидуални лаборатории с набор от химически реактиви, макети на кристални решетки от метали.
Тип урок: използване на технологии за развитие на критично мислене.
По време на занятията
аз Етап на предизвикателство.
Актуализация на знанията по темата, пробуждане на познавателна дейност.
Игра на блъф: "Вярваш ли, че ...". (Слайд 3)
- Металите заемат горния ляв ъгъл в PSCE.
- В кристалите металните атоми са свързани с метална връзка.
- Валентните електрони на металите са здраво свързани с ядрото.
- Металите в основните подгрупи (А) обикновено имат 2 електрона във външното ниво.
- В групата отгоре надолу се наблюдава повишаване на редукционните свойства на металите.
- За да се оцени реактивността на метала в разтвори на киселини и соли, е достатъчно да се разгледа електрохимичната серия от напреженията на металите.
- За да се оцени реактивността на метала в разтвори на киселини и соли, достатъчно е да погледнете периодичната таблица на D.I. Менделеев
Въпрос към класа?Какво означава вписването? Аз 0 - ne -\u003e Аз + n(Слайд 4)
Отговор: Me0 - е редуциращ агент, което означава, че взаимодейства с окислители. Следните могат да действат като окислители:
- Прости вещества (+ O 2, Cl 2, S ...)
- Комплексни вещества (H 2 O, киселини, солеви разтвори ...)
II. Разбиране на нова информация.
Като методическа техника се предлага изготвянето на референтна схема.
Въпрос към класа?Какви фактори влияят върху редукционните свойства на металите? (Слайд 5)
Отговор:От позицията в периодичната таблица на Д. И. Менделеев или от позицията в електрохимичния ред на напрежението на металите.
Учителят въвежда понятията: химическа активност и електрохимична активност.
Преди да започнат обяснението, децата се канят да сравнят активността на атомите ДА СЕИ Липозиция в периодичната таблица D.I. Менделеев и активността на простите вещества, образувани от тези елементи според тяхното положение в електрохимичния ред на метални напрежения. (Слайд 6)
Има противоречие:В съответствие с позицията на алкалните метали в PSCE и според закономерностите на промените в свойствата на елементите в подгрупата, активността на калия е по-голяма от тази на лития. По отношение на позицията в серията на напрежението, литият е най-активен.
Нов материал.Учителят обяснява разликата между химическа и електрохимична активност и обяснява, че електрохимичната поредица от напрежения отразява способността на метала да се трансформира в хидратиран йон, където мярката за активност на метала е енергия, която се състои от три термина (енергия на атомизация, йонизация енергия и хидратираща енергия). Записваме материала в тетрадка. (Слайдове 7-10)
Пишете заедно в тетрадка изход:Колкото по-малък е радиусът на йона, толкова по-голямо е електрическото поле около него, толкова повече енергия се освобождава по време на хидратацията, а оттам и по-силните редукционни свойства на този метал в реакциите.
История справка:презентация от студент за създаването от Бекетов на изместваща серия от метали. (Слайд 11)
Действието на електрохимичните напрежения на металите е ограничено само от реакциите на метали с електролитни разтвори (киселини, соли).
напомняне:
- Редукционните свойства на металите намаляват по време на реакции във водни разтвори при стандартни условия (250°С, 1 атм.);
- Металът отляво измества метала вдясно от техните соли в разтвор;
- Металите, изправени срещу водорода, го изместват от киселини в разтвор (без: HNO3);
- Аз (към Ал) + H 2 O -> алкали + H 2
ДругоАз (до H 2) + H 2 O -> оксид + H 2 (сурови условия)
Аз (след H 2) + H 2 O -> не реагират
(Слайд 12)
На децата се дават бележки.
Практическа работа:"Взаимодействие на метали със солеви разтвори" (Слайд 13)
Направете прехода:
- CuSO4 —> FeSO4
- CuSO4 —> ZnSO4
Демонстрация на опита от взаимодействието между разтвор на мед и живачен (II) нитрат.
III. Рефлексия, съзерцание.
Повтаряме: в този случай използваме периодичната таблица и в този случай е необходима серия от метални напрежения. (Слайдове 14-15).
Връщаме се към първоначалните въпроси на урока. Открояваме на екрана въпроси 6 и 7. Анализираме кое твърдение е неправилно. На екрана - ключът (проверете задача 1). (Слайд 16).
Обобщаване на урока:
- Какво научихте?
- В какъв случай е възможно да се използва серия от електрохимично напрежение на метали?
Домашна работа: (Слайд 17)
- Да се повтори понятието "ПОТЕНЦИАЛ" от курса по физика;
- Завършете уравнението на реакцията, напишете уравненията на електронния баланс: Cu + Hg (NO 3) 2 →
- Дадени метали ( Fe, Mg, Pb, Cu)- предлагат експерименти, потвърждаващи местоположението на тези метали в електрохимичния ред на напрежението.
Оценяваме резултатите за играта на блъф, работа на дъската, устни отговори, комуникация, практическа работа.
Използвани книги:
- ОПЕРАЦИОННА СИСТЕМА. Габриелян, Г.Г. Лисова, A.G. Введенская „Наръчник за учителя. Химия 11 клас, II част „Издателство Дрофа.
- Н.Л. Глинка Обща химия.
Много химични реакции включват прости вещества, по-специално метали. Различните метали обаче проявяват различна активност при химични взаимодействия и от това зависи дали реакцията ще протече или не.
Колкото по-голяма е активността на един метал, толкова по-енергично той реагира с други вещества. По активност всички метали могат да бъдат подредени в серия, която се нарича серия на активността на метали, или серия на изместване на метали, или поредица от метални напрежения, както и електрохимична серия от метални напрежения. Тази серия е изследвана за първи път от изключителния украински учен М.М. Бекетов, затова тази поредица се нарича още Бекетов ред.
Поредицата активност на металите на Бекетов има следната форма (посочени са най-често използваните метали):
K > Ca > Na > Mg > Al > Zn > Fe > Ni > Sn > Pb > > H 2 > Cu > Hg > Ag > Au.
В тази серия металите са подредени с намаляваща активност. Сред тези метали калият е най-активен, а златото е най-малко. Използвайки тази серия, можете да определите кой метал е по-активен от друг. Водородът също присъства в тази серия. Разбира се, водородът не е метал, но в тази серия неговата активност се приема като референтна точка (вид нула).
Взаимодействие на метали с вода
Металите са способни да изместват водорода не само от киселинни разтвори, но и от вода. Точно както при киселините, активността на взаимодействието на метали с вода се увеличава отляво надясно.
Металите в серията активност до магнезий са в състояние да реагират с вода при нормални условия. Когато тези метали взаимодействат, се образуват основи и водород, например:
Други метали, които идват преди водорода в диапазона на дейности, също могат да взаимодействат с вода, но това се случва при по-тежки условия. За взаимодействие, прегрятата водна пара преминава през горещи метални стърготини. При такива условия хидроксидите вече не могат да съществуват, следователно продуктите на реакцията са оксидът на съответния метален елемент и водородът:
Зависимостта на химичните свойства на металите от мястото в редицата на дейностите
|
← активността на металите се увеличава |
||||||||||||||
|
Измества водорода от киселините |
Не измества водорода от киселините |
|||||||||||||
|
Изместват водорода от водата, образуват алкали |
Изместват водорода от водата при висока температура, образуват оксиди |
3 не взаимодействат с вода |
||||||||||||
|
Невъзможно е да се измести от воден разтвор на сол |
Може да се получи чрез изместване на по-активен метал от солен разтвор или от оксидна стопилка |
|||||||||||||
Взаимодействието на металите със соли
Ако солта е разтворима във вода, тогава метален атом в нея може да бъде заменен с атом на по-активен елемент. Ако желязна плоча се потопи в разтвор на меден (II) сулфат, след известно време върху нея ще се освободи мед под формата на червено покритие:
Но ако сребърна плоча се потопи в разтвор на меден (II) сулфат, тогава няма да настъпи реакция:
Купрумът може да бъде изместен от всеки метал, който е вляво от серията метални активности. Въпреки това, металите, които са в самото начало на поредицата са натрий, калий и т.н. - не са подходящи за това, тъй като са толкова активни, че ще взаимодействат не със солта, а с водата, в която тази сол е разтворена.
Изместването на метали от соли от по-активни метали се използва широко в индустрията за извличане на метали.
Взаимодействие на метали с оксиди
Оксидите на металните елементи са в състояние да взаимодействат с метали. По-активните метали изместват по-малко активните от оксидите:
Но, за разлика от взаимодействието на метали със соли, в този случай оксидите трябва да се разтопят, за да протече реакцията. За извличане на метал от оксид можете да използвате всеки метал, който се намира в реда за активност вляво, дори най-активните натрий и калий, тъй като вода не се съдържа в разтопения оксид.
Взаимодействието на метали с оксиди се използва в промишлеността за извличане на други метали. Най-практичният метал за този метод е алуминият. Той е доста разпространен в природата и евтин за производство. Можете да използвате и по-активни метали (калций, натрий, калий), но, първо, те са по-скъпи от алуминия, и второ, поради свръхвисоката им химическа активност, е много трудно да ги съхранявате във фабрики. Този метод за извличане на метали с помощта на алуминий се нарича алуминотермия.
Когато хората чуят думата "метал", тя обикновено се свързва със студено и твърдо вещество, което провежда електричество. Въпреки това, металите и техните сплави могат да бъдат много различни един от друг. Има такива, които принадлежат към тежката група, тези вещества имат най-висока плътност. А някои, като лития, са толкова леки, че биха могли да плуват във вода, само ако не реагират активно с нея.
Кои метали са най-активни?
Но кой метал проявява най-интензивни свойства? Най-активният метал е цезият. По активност сред всички метали той е на първо място. Също така, неговите "братя" се считат за francium, който е на второ място, и ununenniy. Но малко се знае за свойствата на последния.
Свойства на цезий
Цезият е елемент, който също така лесно се топи в ръцете. Вярно е, че това може да стане само при едно условие: ако цезият е в стъклена ампула. В противен случай металът може бързо да реагира с околния въздух - да се запали. А взаимодействието на цезия с водата е придружено от експлозия - такъв е най-активният метал в своето проявление. Това е отговорът на въпроса защо е толкова трудно да се постави цезий в контейнери.
За да се постави вътре в епруветка, е необходимо тя да бъде изработена от специално стъкло и напълнена с аргон или водород. Точката на топене на цезия е 28,7 o C. При стайна температура металът е в полутечно състояние. Цезият е златисто-бяло вещество. В течно състояние металът отразява добре светлината. Цезиевите пари имат зеленикаво-син оттенък.
Как е открит цезият?
Най-активният метал беше първият химичен елемент, чието присъствие в повърхността на земната кора беше открито с помощта на метода на спектралния анализ. Когато учените получиха спектъра на метала, те видяха в него две небесносини линии. Така този елемент получи името си. Думата caesius на латински означава "небесно синьо".
История на откритията
Откритието му принадлежи на германските изследователи Р. Бунзен и Г. Кирхоф. Още тогава учените се интересуваха кои метали са активни и кои не. През 1860 г. изследователите изследвали състава на водата от язовира Дюркхайм. Те направиха това с помощта на спектрален анализ. Във водна проба учените откриха елементи като стронций, магнезий, литий и калций.
Тогава те решиха да анализират капка вода със спектроскоп. Тогава те видяха две ярко сини линии, разположени недалеч една от друга. Един от тях на практика съвпадна с линията на металния стронций в своето положение. Учените решили, че идентифицираното от тях вещество е неизвестно и го причислили към групата на алкалните метали.
През същата година Бунзен пише писмо до своя колега, фотохимик Г. Роско, в което говори за това откритие. И официално цезият е обявен на 10 май 1860 г. на среща на учените в Берлинската академия. След шест месеца Бунзен успява да изолира около 50 грама цезиев хлороплатинит. Учените преработиха 300 тона минерална вода и изолираха около 1 кг литиев хлорид като страничен продукт, за да получат в крайна сметка най-активния метал. Това предполага, че в минералните води има много малко цезий.
Трудността при получаването на цезий непрекъснато подтиква учените да търсят минерали, съдържащи го, един от които е замърсяването. Но извличането на цезий от рудите винаги е непълно; по време на работа цезият се разсейва много бързо. Това го прави едно от най-недостъпните вещества в металургията. Земната кора, например, съдържа 3,7 грама цезий на тон. А в един литър морска вода само 0,5 микрограма вещество е най-активният метал. Това води до факта, че извличането на цезий е един от най-трудоемките процеси.
Разписка в Русия
Както бе споменато, основният минерал, от който се получава цезий, е полюцитът. И също така този най-активен метал може да се получи от рядък овогадрит. В индустрията се използва замърсяването. Той не е бил добиван в Русия след разпадането на Съветския съюз, въпреки факта, че дори по това време са открити гигантски запаси от цезий в тундрата Вороня близо до Мурманск.
По времето, когато местната индустрия може да си позволи да добива цезий, лицензът за разработване на това находище е придобит от канадска компания. Сега добивът на цезий се извършва от новосибирската компания CJSC Завод за редки метали.
Използване на цезий
Този метал се използва за направата на различни слънчеви клетки. А също и цезиевите съединения се използват в специални клонове на оптиката - при производството на инфрачервени устройства, цезият се използва при производството на мерници, които ви позволяват да забележите оборудването и живата сила на врага. Използва се и за направата на специални метален халогенидлампи.
Но това не изчерпва обхвата на неговото приложение. На базата на цезий са създадени и редица лекарства. Това са лекарства за лечение на дифтерия, пептична язва, шок и шизофрения. Подобно на литиевите соли, цезиевите соли имат нормотимични свойства - или просто те са в състояние да стабилизират емоционалния фон.
франциев метал
Друг от металите с най-интензивни свойства е франция. Той получи името си в чест на родината на откривателя на метала. М. Пере, който е роден във Франция, открива нов химичен елемент през 1939г. Това е един от онези елементи, за които дори на самите химици им е трудно да направят някакви заключения.
Франциумът е най-тежкият метал. В същото време най-активният метал е франция, заедно с цезия. Francium притежава тази рядка комбинация - висока химическа активност и ниска ядрена стабилност. Неговият най-дълго живеещ изотоп има период на полуразпад от само 22 минути. Франций се използва за откриване на друг елемент - актиний. Освен франциевите соли, преди това беше предложено да се използва за откриване на ракови тумори. Въпреки това, поради високата цена, тази сол е нерентабилна за производство.
Сравнение на най-активните метали
Ununennium все още не е открит метал. Той ще се класира на първо място в осмия ред на периодичната таблица. Разработването и изследването на този елемент се извършва в Русия в Обединения институт за ядрени изследвания. Този метал също трябва да има много висока активност. Ако сравним вече известните франций и цезий, тогава францият ще има най-висок йонизационен потенциал - 380 kJ / mol.
За цезия тази цифра е 375 kJ/mol. Но францият все още не реагира толкова бързо, колкото цезият. По този начин цезият е най-активният метал. Това е отговорът (химията най-често е предметът, в учебната програма на който можете да намерите подобен въпрос), който може да бъде полезен както в класната стая в училище, така и в професионалното училище.
Ние също препоръчваме
Зареждане...