Творческое задание, страница 45 - гдз по химии 8 класс учебник Усманова, Сакарьянова

Рассмотрите рисунки. Сделайте выводы и напишите уравнение реакции.

Рис. 19. Вытеснение менее активного металла из раствора его солей активным металлом: цинк (а) активно вытесняет свинец из его соли (б)

1. Как металлы реагируют с кислотами?

Реакция металлов с кислотами зависит от активности металла и типа кислоты. Основное правило определяется положением металла в ряду активности (электрохимическом ряду напряжений металлов) относительно водорода (H).

1. Металлы, стоящие в ряду активности до водорода (например, Li, K, Ca, Na, Mg, Al, Zn, Fe, Pb), вытесняют водород из растворов большинства кислот (кроме азотной и концентрированной серной). В результате реакции образуются соль и газообразный водород.

Общая схема реакции:

Металл + Кислота → Соль + H₂↑

Например, реакция цинка с соляной кислотой:

$Zn + 2HCl \rightarrow ZnCl_2 + H_2\uparrow$

2. Металлы, стоящие в ряду активности после водорода (например, Cu, Hg, Ag, Pt, Au), не вытесняют водород из кислот. Они не реагируют с кислотами-неокислителями (такими как HCl, разбавленная H₂SO₄).

$Cu + HCl \rightarrow реакция \ не \ идет$

3. С кислотами-окислителями (азотной кислотой $HNO_3$ любой концентрации и концентрированной серной кислотой $H_2SO_4$) реакции протекают иначе. Водород, как правило, не выделяется. Вместо него образуются другие продукты восстановления кислоты (например, $SO_2$, $NO$, $NO_2$), а также соль и вода. В такие реакции могут вступать и металлы, стоящие после водорода.

Например, реакция меди с концентрированной азотной кислотой:

$Cu + 4HNO_3(конц.) \rightarrow Cu(NO_3)_2 + 2NO_2\uparrow + 2H_2O$

Ответ: Металлы, стоящие в ряду активности до водорода, реагируют с кислотами-неокислителями с образованием соли и водорода. Металлы после водорода не реагируют с такими кислотами. С кислотами-окислителями (азотной, конц. серной) реагируют большинство металлов, но продуктами являются соль, вода и продукт восстановления кислоты, а не водород.

2. Определите элементы, для которых приведены схемы электронного строения атомов:

Чтобы определить элемент, нужно найти его порядковый номер в Периодической системе, который равен заряду ядра атома (числу протонов).

1. Первый атом: заряд ядра +11. Это означает, что порядковый номер элемента равен 11. Элемент с номером 11 — это Натрий (Na). Распределение электронов по слоям 2, 8, 1 подтверждает это: всего $2+8+1=11$ электронов, что соответствует нейтральному атому натрия.

2. Второй атом: заряд ядра +15. Порядковый номер элемента равен 15. Элемент с номером 15 — это Фосфор (P). Распределение электронов по слоям 2, 8, 5 подтверждает это: всего $2+8+5=15$ электронов, что соответствует нейтральному атому фосфора.

Ответ: Элемент с зарядом ядра +11 — Натрий (Na). Элемент с зарядом ядра +15 — Фосфор (P).

3. Какой из элементов, приведенных во 2-м вопросе, склонен отдавать, а какой – принимать электроны? Почему?

Склонность атома отдавать или принимать электроны определяется его стремлением завершить свой внешний электронный слой до стабильной конфигурации (обычно 8 электронов — октет).

- Натрий (Na) имеет на внешнем электронном слое 1 электрон (конфигурация 2, 8, 1). Атому энергетически гораздо выгоднее отдать этот один электрон, чем принять 7 недостающих до октета. Отдав электрон, натрий приобретает стабильную электронную конфигурацию благородного газа неона (2, 8). Поэтому натрий склонен отдавать электроны.

- Фосфор (P) имеет на внешнем электронном слое 5 электронов (конфигурация 2, 8, 5). Для завершения внешнего слоя ему необходимо принять 3 электрона. Это энергетически выгоднее, чем отдавать все 5 валентных электронов. Приняв 3 электрона, фосфор приобретает стабильную электронную конфигурацию благородного газа аргона (2, 8, 8). Поэтому фосфор склонен принимать электроны.

Ответ: Натрий (Na) склонен отдавать 1 электрон, так как ему энергетически выгоднее потерять один электрон с внешнего слоя для достижения стабильного октета. Фосфор (P) склонен принимать 3 электрона, так как ему энергетически выгоднее достроить внешний слой до 8 электронов.

4. Для элементов, определенных во 2-м вопросе, укажите, как образуются ионы и составьте формулу вещества, образуемого этими ионами по методу «нулевой суммы».

Образование ионов:

1. Атом натрия (Na), отдавая 1 валентный электрон, превращается в положительно заряженный ион (катион) натрия $Na^+$:

$Na^0 - 1e^- \rightarrow Na^+$

2. Атом фосфора (P), принимая 3 электрона на внешний слой, превращается в отрицательно заряженный ион (анион) — фосфид-ион $P^{3-}$:

$P^0 + 3e^- \rightarrow P^{3-}$

Составление формулы по методу «нулевой суммы»:

Вещество, образованное ионами, должно быть электронейтральным, то есть суммарный положительный заряд должен быть равен суммарному отрицательному заряду.

У нас есть ионы $Na^+$ (заряд +1) и $P^{3-}$ (заряд -3).

Чтобы уравновесить заряды, на один ион фосфора с зарядом -3 необходимо взять три иона натрия с зарядом +1.

Суммарный заряд: $3 \cdot (+1) + 1 \cdot (-3) = 3 - 3 = 0$.

Таким образом, на 3 катиона натрия приходится 1 анион фосфора. Формула вещества — $Na_3P$ (фосфид натрия).

Ответ: Ион натрия образуется при отдаче 1 электрона атомом натрия ($Na^0 - 1e^- \rightarrow Na^+$). Фосфид-ион образуется при принятии 3 электронов атомом фосфора ($P^0 + 3e^- \rightarrow P^{3-}$). Формула вещества, образованного этими ионами: $Na_3P$.