Задание, страница 133 - гдз по химии 11 класс учебник Кузнецова, Левкин

Задания в параграфе. Параграф 19. Металлы - химические элементы и простые вещества. Глава 5. Металлы и неметаллы - страница 133.

Условие.

Задание. Пользуясь учебником химии для 9 класса, вспомните, что такое электрохимический ряд напряжений металлов и какие закономерности он отражает.

Решение.

Решение 2.

Что такое электрохимический ряд напряжений металлов

Электрохимический ряд напряжений металлов (также известный как ряд активности металлов или ряд Бекетова) — это последовательность металлов, расположенных в порядке возрастания их стандартных электродных потенциалов ($E^0$). Эти потенциалы измеряются в стандартных условиях (температура 25°C или 298 K, давление 1 атм, концентрация ионов в растворе 1 моль/л) относительно стандартного водородного электрода, потенциал которого условно принят за ноль.

Ряд начинается с самых активных металлов (сильных восстановителей), имеющих наиболее отрицательные значения стандартного потенциала, и заканчивается наименее активными металлами (слабыми восстановителями), имеющими положительные значения стандартного потенциала.

Фрагмент ряда напряжений выглядит так:
Li, K, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Cr, Fe, Ni, Sn, Pb, H, Cu, Hg, Ag, Pt, Au
← Увеличение восстановительной активности металла (уменьшение окислительной активности его катиона)
→ Уменьшение восстановительной активности металла (увеличение окислительной активности его катиона)

Ответ: Электрохимический ряд напряжений металлов — это последовательность, в которой металлы расположены в порядке возрастания их стандартных электродных потенциалов. Он характеризует и сравнивает химическую активность металлов в окислительно-восстановительных реакциях, протекающих в водных растворах.

Какие закономерности он отражает

Положение металла в ряду напряжений позволяет предсказать его химические свойства и возможность протекания многих реакций:

• 1. Восстановительная активность металлов. Чем левее в ряду напряжений находится металл, тем он химически активнее, тем легче он отдает электроны (является более сильным восстановителем). Соответственно, чем правее находится металл, тем он менее активен и является более слабым восстановителем. Например, литий (Li) — один из самых сильных восстановителей, а золото (Au) — один из самых слабых.
• 2. Окислительная активность катионов металлов. Чем правее в ряду напряжений расположен металл, тем большей окислительной активностью обладают его катионы в водном растворе. Например, ионы меди ($Cu^{2+}$) являются более сильными окислителями, чем ионы цинка ($Zn^{2+}$).
• 3. Взаимодействие металлов с кислотами.
  • Металлы, стоящие в ряду напряжений до водорода (H), способны вытеснять его из растворов неокисляющих кислот (например, $HCl$, разбавленная $H_{2}SO_{4}$).
    Пример: $Zn + 2HCl \rightarrow ZnCl_2 + H_2\uparrow$
  • Металлы, стоящие после водорода (H), не вытесняют его из растворов таких кислот.
    Пример: $Cu + HCl \rightarrow$ реакция не идет.
  • С кислотами-окислителями (концентрированная серная $H_2SO_4$, любая азотная $HNO_3$) реагируют почти все металлы (кроме Au, Pt), но водород при этом не выделяется, а образуются продукты восстановления кислоты.
• 4. Взаимодействие металлов с водой.
  • Самые активные металлы (щелочные и щелочноземельные, до магния) реагируют с водой при обычных условиях с образованием щелочи и водорода.
    Пример: $2Na + 2H_2O \rightarrow 2NaOH + H_2\uparrow$
  • Металлы средней активности (от Mg до H) реагируют с водой при нагревании (с водяным паром) с образованием оксида и водорода.
    Пример: $3Fe + 4H_2O \xrightarrow{t^{\circ}C} Fe_3O_4 + 4H_2\uparrow$
  • Металлы, стоящие после водорода, с водой не реагируют.
• 5. Вытеснение одних металлов другими из растворов солей. Каждый металл, стоящий левее в ряду, способен вытеснять металлы, стоящие правее него, из растворов их солей.
  Пример: $Fe + CuSO_4 \rightarrow FeSO_4 + Cu\downarrow$ (железо левее меди).
  Обратная реакция невозможна: $Cu + FeSO_4 \rightarrow$ реакция не идет.
  Примечание: очень активные металлы (щелочные, щелочноземельные) в водных растворах солей будут в первую очередь реагировать с водой, а не вытеснять менее активный металл из соли.

Ответ: Электрохимический ряд напряжений отражает следующие закономерности: 1) Чем левее металл, тем он активнее как восстановитель. 2) Металлы до водорода вытесняют его из неокисляющих кислот, а после водорода — нет. 3) Более активные металлы вытесняют менее активные из растворов их солей. 4) Активность реакции металлов с водой уменьшается слева направо по ряду. 5) Чем правее металл, тем активнее его катион как окислитель в водном растворе.