Лабораторный опыт 14, страница 151 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 32. Магний и его соединения. Глава 3. Металлы главных подгрупп - страница 151.

Условие.

Лабораторный опыт 14. Свойства магния и его соединений

1. Рассмотрите выданные вам образцы магния и его сплавов. Обратите внимание на их лёгкость. Внесите кусочек магниевой стружки в воду. Наблюдаете ли выделение газа? Нагрейте воду до кипения. Что вы наблюдаете? Каков состав образующегося хлопьевидного осадка? Проверьте кислотность среды фенолфталеином. Если реакция магния с водой не протекает и при нагревании, внесите в раствор несколько кристалликов медного купороса и поваренной соли.

2. Получите гидроксид магния из хлорида магния и испытайте его отношение к растворам кислот и щелочей.

Решение.

Решение 2.

1. Решение

Магний — это лёгкий, ковкий металл серебристо-белого цвета. Его сплавы также отличаются малой плотностью и высокой прочностью.

При внесении магниевой стружки в холодную воду видимых изменений, как правило, не наблюдается. Это связано с тем, что поверхность магния покрыта тонкой, но прочной оксидной плёнкой ($MgO$), которая пассивирует металл и препятствует его реакции с водой.

При нагревании воды до кипения реакция магния с водой значительно ускоряется. Наблюдается выделение пузырьков газа — это водород ($H_2$). Одновременно образуется белый рыхлый (хлопьевидный) осадок, который представляет собой гидроксид магния ($Mg(OH)_2$), малорастворимый в воде. Уравнение реакции:
$Mg + 2H_2O \xrightarrow{t^\circ} Mg(OH)_2 \downarrow + H_2 \uparrow$

Образующийся хлопьевидный осадок — это гидроксид магния ($Mg(OH)_2$).

При добавлении к полученному раствору нескольких капель фенолфталеина он окрашивается в малиновый цвет. Это свидетельствует о создании в растворе щелочной среды (pH > 8,2) за счёт образования основания — гидроксида магния.

Если реакция не идёт даже при нагревании, это говорит об особой прочности оксидной плёнки. Добавление катализаторов ускоряет процесс:
1. Медный купорос ($CuSO_4$): Магний, как более активный металл, вытесняет медь из раствора её соли:
$Mg + CuSO_4 \rightarrow MgSO_4 + Cu$
Осевшая на поверхности магния медь образует с ним гальваническую пару. На катоде (медь) происходит выделение водорода, что резко ускоряет коррозию магния (анода) в воде.
2. Поваренная соль ($NaCl$): Хлорид-ионы ($Cl^−$), содержащиеся в растворе, являются активаторами коррозии. Они разрушают пассивную оксидную плёнку на поверхности магния, вызывая точечную (питтинговую) коррозию и открывая доступ воды к чистому металлу. Это также приводит к значительному ускорению реакции.

Ответ: При комнатной температуре магний не реагирует с водой из-за оксидной плёнки. При кипячении реакция идёт с выделением водорода и образованием белого хлопьевидного осадка гидроксида магния ($Mg(OH)_2$). Среда становится щелочной, что подтверждается малиновой окраской фенолфталеина. Добавление медного купороса и поваренной соли ускоряет реакцию за счёт образования гальванической пары и разрушения оксидной плёнки соответственно.

2. Решение

Получить гидроксид магния можно реакцией обмена между растворимой солью магния (например, хлоридом магния $MgCl_2$) и щёлочью (например, гидроксидом натрия $NaOH$). При сливании растворов этих веществ выпадает белый осадок гидроксида магния.
Молекулярное уравнение реакции:
$MgCl_2 + 2NaOH \rightarrow Mg(OH)_2 \downarrow + 2NaCl$
Полное ионное уравнение:
$Mg^{2+} + 2Cl^− + 2Na^+ + 2OH^− \rightarrow Mg(OH)_2 \downarrow + 2Na^+ + 2Cl^−$
Сокращённое ионное уравнение:
$Mg^{2+} + 2OH^− \rightarrow Mg(OH)_2 \downarrow$

Испытание отношения к кислотам и щелочам:
1. Отношение к кислотам: Гидроксид магния является основанием и проявляет основные свойства, то есть реагирует с кислотами. Если к полученному осадку $Mg(OH)_2$ прилить раствор сильной кислоты, например, соляной ($HCl$) или серной ($H_2SO_4$), осадок растворится с образованием соли и воды.
$Mg(OH)_2 + 2HCl \rightarrow MgCl_2 + 2H_2O$
$Mg(OH)_2 + H_2SO_4 \rightarrow MgSO_4 + 2H_2O$
Наблюдение: белый осадок исчезает, образуется прозрачный раствор.
2. Отношение к щелочам: Гидроксид магния не является амфотерным, он проявляет только основные свойства. Поэтому он не реагирует с растворами щелочей, даже концентрированными.
$Mg(OH)_2 + NaOH \rightarrow$ реакция не идёт.
Наблюдение: при добавлении раствора щёлочи к осадку гидроксида магния видимых изменений не происходит, осадок не растворяется.

Ответ: Гидроксид магния получают, приливая раствор щёлочи (например, $NaOH$) к раствору соли магния (например, $MgCl_2$), при этом выпадает белый осадок $Mg(OH)_2$. Гидроксид магния проявляет основные свойства: он растворяется в кислотах (например, в $HCl$), но не реагирует со щелочами (например, с $NaOH$).