Номер 2, страница 66 - гдз по химии 11 класс рабочая тетрадь Габриелян, Сладков

2. Запишите условия, при которых металлы реагируют с растворами солей.

Решение

Реакция металла с раствором соли является реакцией замещения, в ходе которой один металл вытесняет другой из раствора его соли. Для того чтобы такая реакция осуществилась, необходимо соблюдение нескольких ключевых условий.

1. Положение металлов в электрохимическом ряду активности (ряду напряжений)

Это основное условие. Металл может вытеснить другой металл из раствора его соли только в том случае, если он является более активным, то есть находится в ряду активности металлов левее.

В общем виде реакция выглядит так: $Me_1 + Me_2An \rightarrow Me_1An + Me_2$, где $Me_1$ – более активный металл (стоит левее в ряду активности), чем $Me_2$.

Пример: Железо (Fe) стоит в ряду активности левее меди (Cu), поэтому оно вытесняет медь из раствора сульфата меди(II):
$Fe_{(тв)} + CuSO_{4(раств)} \rightarrow FeSO_{4(раств)} + Cu_{(тв)}$

Обратный пример: Медь (Cu) находится правее цинка (Zn) и является менее активным металлом. Следовательно, реакция между медью и раствором сульфата цинка не протекает:
$Cu_{(тв)} + ZnSO_{4(раств)} \rightarrow$ реакция не идет

2. Растворимость реагентов и продуктов

Для того чтобы реакция протекала в растворе, необходимо, чтобы исходная соль была растворима в воде. Также, как правило, для успешного завершения реакции образующаяся соль тоже должна быть растворимой. Если продукт реакции (новая соль) нерастворим, он может образовать на поверхности активного металла плотную защитную пленку, которая будет препятствовать дальнейшему контакту реагентов, и реакция быстро прекратится.

Пример: Реакция свинца с сульфатом меди(II) практически не идет, несмотря на то что свинец активнее меди. Причина в том, что образующийся сульфат свинца(II) ($PbSO_4$) нерастворим и пассивирует поверхность свинца.
$Pb_{(тв)} + CuSO_{4(раств)} \rightarrow PbSO_{4(тв)}\downarrow + Cu_{(тв)}$

3. Взаимодействие активного металла с водой

Наиболее активные металлы — щелочные (Li, Na, K) и щелочноземельные (Ca, Sr, Ba) — не используются для вытеснения менее активных металлов из водных растворов солей. Причина в том, что они настолько активны, что в первую очередь реагируют с самой водой, образуя щелочь (гидроксид) и водород.

Пример: Если опустить кусочек натрия (Na) в раствор сульфата меди(II) ($CuSO_4$), прямого вытеснения меди не произойдет. Сначала натрий прореагирует с водой:
$2Na + 2H_2O \rightarrow 2NaOH + H_2 \uparrow$
Затем уже образовавшийся гидроксид натрия вступит в реакцию обмена с сульфатом меди(II):
$2NaOH + CuSO_4 \rightarrow Cu(OH)_2 \downarrow + Na_2SO_4$
В результате выпадает осадок гидроксида меди(II), а не металлическая медь.

Ответ:

Металлы реагируют с растворами солей при одновременном соблюдении следующих трех условий:

• Металл, вступающий в реакцию, должен быть более активным, чем металл, входящий в состав соли (то есть стоять левее в электрохимическом ряду активности металлов).
• Исходная соль должна быть растворима в воде. Желательно, чтобы и соль, образующаяся в результате реакции, также была растворима.
• Металл-реагент не должен быть слишком активным (щелочным или щелочноземельным, условно — стоящим в ряду активности до магния), чтобы он не реагировал в первую очередь с водой, а не с солью.