Номер 1, страница 101 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 13. Химические свойства металлов. Глава 3. Неорганическая химия - номер 1, страница 101.

Условие.

1. Охарактеризуйте химические свойства металлов.

Решение.

Решение 2.

Химические свойства металлов определяются их способностью легко отдавать валентные электроны, выступая в химических реакциях в качестве восстановителей. Атом металла, отдавая электроны, превращается в положительно заряженный ион:

$Me^0 - n e^- \rightarrow Me^{n+}$

Активность металлов как восстановителей различна и определяется их положением в электрохимическом ряду напряжений металлов. Чем левее стоит металл в этом ряду, тем он активнее и тем легче отдает электроны.

Взаимодействие с неметаллами

Большинство металлов реагируют с неметаллами при нагревании, а наиболее активные – при обычных условиях.
1. С кислородом: образуют оксиды. Активные металлы (щелочные, щелочноземельные) могут образовывать также пероксиды и надпероксиды.
Примеры:
$2Mg + O_2 \rightarrow 2MgO$
$4Al + 3O_2 \xrightarrow{t} 2Al_2O_3$
2. С галогенами (F₂, Cl₂, Br₂, I₂): образуют соли – галогениды.
Примеры:
$2Na + Cl_2 \rightarrow 2NaCl$
$2Fe + 3Cl_2 \xrightarrow{t} 2FeCl_3$
3. С серой: при нагревании образуют сульфиды.
Примеры:
$Fe + S \xrightarrow{t} FeS$
$2Al + 3S \xrightarrow{t} Al_2S_3$
4. С другими неметаллами (азотом, фосфором, водородом):
Активные металлы реагируют с азотом, образуя нитриды, и с водородом, образуя гидриды.
Примеры:
$3Ca + N_2 \xrightarrow{t} Ca_3N_2$
$2Li + H_2 \xrightarrow{t} 2LiH$

Ответ: Металлы реагируют с большинством неметаллов (кислородом, галогенами, серой и др.), образуя оксиды, галиды, сульфиды и другие бинарные соединения, проявляя при этом восстановительные свойства.

Взаимодействие с водой

Характер взаимодействия зависит от активности металла.
1. Активные металлы (щелочные и щелочноземельные, от Li до Na в ряду напряжений) реагируют с водой при комнатной температуре, образуя растворимое основание (щелочь) и водород.
Пример: $2K + 2H_2O \rightarrow 2KOH + H_2 \uparrow$
2. Металлы средней активности (от Mg до Pb в ряду напряжений) реагируют с водой при нагревании (с водяным паром), образуя оксид и водород.
Пример: $Zn + H_2O \xrightarrow{t} ZnO + H_2 \uparrow$
3. Неактивные металлы (стоящие в ряду напряжений после водорода, например, Cu, Ag, Au, Pt) с водой не реагируют.

Ответ: Активность взаимодействия металлов с водой зависит от их положения в электрохимическом ряду напряжений: активные металлы реагируют при обычных условиях с образованием щелочи и водорода, металлы средней активности — при нагревании с образованием оксида и водорода, а неактивные металлы с водой не реагируют.

Взаимодействие с кислотами

1. С растворами неокисляющих кислот (например, $HCl$, разбавленная $H_2SO_4$): металлы, стоящие в ряду напряжений до водорода (H), вытесняют его из кислот с образованием соли и водорода.
Примеры:
$Mg + 2HCl \rightarrow MgCl_2 + H_2 \uparrow$
$Fe + H_2SO_4 \text{ (разб.)} \rightarrow FeSO_4 + H_2 \uparrow$
Металлы после водорода (Cu, Hg, Ag) с такими кислотами не реагируют.
2. С кислотами-окислителями (азотная кислота $HNO_3$ любой концентрации, концентрированная серная кислота $H_2SO_4$): реагируют почти все металлы (кроме Au, Pt), но водород при этом не выделяется. Продукты восстановления кислоты зависят от активности металла и концентрации кислоты.
Примеры:
$Cu + 2H_2SO_4 \text{ (конц.)} \xrightarrow{t} CuSO_4 + SO_2 \uparrow + 2H_2O$
$3Cu + 8HNO_3 \text{ (разб.)} \rightarrow 3Cu(NO_3)_2 + 2NO \uparrow + 4H_2O$
Некоторые металлы (Fe, Al, Cr) пассивируются концентрированными $HNO_3$ и $H_2SO_4$ на холоде из-за образования прочной оксидной пленки.

Ответ: Металлы, стоящие в ряду напряжений до водорода, вытесняют его из растворов неокисляющих кислот. С кислотами-окислителями (азотной, концентрированной серной) реагируют и многие металлы после водорода, образуя соль, воду и продукт восстановления кислоты.

Взаимодействие с растворами солей

Более активный металл вытесняет менее активный из раствора его соли. Для определения активности используется ряд напряжений металлов.
Примеры:
$Fe + CuSO_4 \rightarrow FeSO_4 + Cu \downarrow$ (железо активнее меди)
$Cu + 2AgNO_3 \rightarrow Cu(NO_3)_2 + 2Ag \downarrow$ (медь активнее серебра)
$Zn + FeCl_2 \rightarrow ZnCl_2 + Fe \downarrow$ (цинк активнее железа)
Исключение: самые активные металлы (щелочные и щелочноземельные) в первую очередь реагируют с водой в растворе, а не с солью.
$2Na + 2H_2O + CuSO_4 \rightarrow Cu(OH)_2 \downarrow + Na_2SO_4 + H_2 \uparrow$

Ответ: Более активные металлы вытесняют менее активные из растворов их солей, согласно ряду напряжений металлов.

Взаимодействие со щелочами

Некоторые металлы, проявляющие амфотерные свойства (например, Al, Zn, Be), реагируют с растворами щелочей. При этом образуется комплексная соль и выделяется водород.
Примеры:
$2Al + 2NaOH + 6H_2O \rightarrow 2Na[Al(OH)_4] + 3H_2 \uparrow$ (образуется тетрагидроксоалюминат натрия)
$Zn + 2KOH + 2H_2O \rightarrow K_2[Zn(OH)_4] + H_2 \uparrow$ (образуется тетрагидроксоцинкат калия)

Ответ: Амфотерные металлы (например, Al, Zn, Be) способны реагировать с растворами щелочей, образуя комплексные соли и водород.