Лабораторный опыт № 16, страница 185 - гдз по химии 8 класс учебник Габриелян

Опишите цвет раствора

Водный раствор сульфата меди (II) ($CuSO_4$) имеет характерный ярко-голубой цвет. Эта окраска вызвана присутствием в растворе гидратированных ионов меди(II) ($Cu^{2+}_{(aq)}$).

Ответ: Раствор сульфата меди (II) имеет голубой цвет.

Опишите условие проведения реакции

Реакция замещения меди железом протекает при обычных условиях (комнатная температура и нормальное атмосферное давление). Для её проведения не требуется специальных условий, таких как нагревание, облучение или использование катализаторов. Основным и единственным условием является обеспечение прямого контакта между реагентами: поверхность железного предмета (гвоздя) должна быть погружена в водный раствор сульфата меди (II).

Ответ: Реакция проводится при комнатных условиях при непосредственном контакте железа с водным раствором сульфата меди (II).

Наблюдения в ходе эксперимента

После погружения железного гвоздя в раствор сульфата меди(II) и выдержки в течение 5 минут наблюдаются следующие изменения. На поверхности гвоздя, находившейся в растворе, образуется рыхлый налёт красно-коричневого цвета, который является металлической медью. Одновременно с этим голубая окраска раствора постепенно бледнеет и сменяется на бледно-зелёную. Это указывает на уменьшение концентрации ионов меди ($Cu^{2+}$) и появление в растворе ионов железа(II) ($Fe^{2+}$), образующих сульфат железа(II) ($FeSO_4$). В контрольной пробирке, где гвоздь отсутствовал, никаких изменений не произошло, что подтверждает роль железа в реакции.

Ответ: На железном гвозде образуется красный налёт меди, а голубой раствор постепенно становится бледно-зелёным.

Объяснение и уравнение реакции

Произошедшее явление — это химическая реакция замещения. Железо ($Fe$), будучи более активным металлом, чем медь ($Cu$), вытесняет её из раствора соли. Это соответствует положению металлов в электрохимическом ряду напряжений: железо стоит левее меди. Атомы железа окисляются, переходя в раствор в виде катионов $Fe^{2+}$, а катионы меди $Cu^{2+}$ восстанавливаются до металлической меди $Cu^0$, которая и оседает на гвозде.

Уравнение реакции в молекулярном виде:

$Fe_{(тв)} + CuSO_{4(р-р)} \rightarrow FeSO_{4(р-р)} + Cu_{(тв)}$

Сокращённое ионно-молекулярное уравнение, отражающее суть процесса:

$Fe^0 + Cu^{2+} \rightarrow Fe^{2+} + Cu^0$

Ответ: Происходит реакция замещения, в которой более активное железо вытесняет менее активную медь из раствора её соли. Уравнение реакции: $Fe + CuSO_4 \rightarrow FeSO_4 + Cu$.