Лабораторный опыт 2, страница 73 - гдз по химии 8 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Лабораторный опыт 2. Реакция замещения меди железом

Налейте в пробирку (примерно на $1/4$ её объёма) раствор хлорида меди(II) и опустите в него очищенный железный гвоздь (или железные опилки): поверхность гвоздя покрывается медью, а цвет раствора поменяется со временем с голубого на зеленоватый (рис. 24).

Какие признаки свидетельствуют о том, что произошла химическая реакция? Как вы думаете, почему поменялся цвет раствора? Объясните эту реакцию с точки зрения атомно-молекулярного учения.

Какие признаки свидетельствуют о том, что произошла химическая реакция?

О том, что произошла химическая реакция, свидетельствуют два основных видимых признака. Во-первых, это изменение цвета раствора: исходный голубой цвет, характерный для солей меди(II), сменяется на зеленоватый, что указывает на появление в растворе солей железа(II). Во-вторых, это выделение твердого вещества: на поверхности железного гвоздя образуется налет красно-коричневого цвета, которым является металлическая медь.

Ответ: Признаками химической реакции являются изменение цвета раствора с голубого на зеленоватый и образование твердого налета меди красного цвета на поверхности железа.

Как вы думаете, почему поменялся цвет раствора?

Цвет раствора изменился, потому что изменился его химический состав. Изначально раствор хлорида меди(II) ($CuCl_2$) имеет голубой цвет из-за присутствия в нем гидратированных ионов меди ($Cu^{2+}$). В процессе реакции железо, будучи более активным металлом, вытесняет медь из соли. Атомы железа ($Fe$) переходят в раствор в виде ионов железа(II) ($Fe^{2+}$), образуя хлорид железа(II) ($FeCl_2$). Раствор этой соли имеет характерный зеленоватый цвет. Таким образом, уменьшение концентрации ионов меди ($Cu^{2+}$) и увеличение концентрации ионов железа ($Fe^{2+}$) приводит к смене окраски раствора.

Ответ: Цвет раствора изменился с голубого на зеленоватый, так как ионы меди(II) ($Cu^{2+}$), придающие раствору голубой цвет, были замещены ионами железа(II) ($Fe^{2+}$), которые в растворе имеют зеленоватую окраску.

Объясните эту реакцию с точки зрения атомно-молекулярного учения.

С точки зрения атомно-молекулярного учения, данная реакция представляет собой процесс перегруппировки атомов и образования новых веществ. Изначально у нас есть два вещества: простое вещество железо, состоящее из атомов железа ($Fe$), и сложное вещество хлорид меди(II), которое в водном растворе существует в виде ионов меди ($Cu^{2+}$) и хлорид-ионов ($Cl^{-}$). В ходе реакции происходит взаимодействие между атомами железа и ионами меди. Атом железа ($Fe$) является более химически активным, чем медь. Он отдает два своих электрона и превращается в положительно заряженный ион железа ($Fe^{2+}$), который переходит из твердого гвоздя в раствор. В то же время ион меди ($Cu^{2+}$) из раствора принимает эти два электрона и превращается в нейтральный атом меди ($Cu$). Эти атомы меди оседают на поверхности железного гвоздя, образуя видимый налет. Хлорид-ионы ($Cl^{-}$) в реакции не изменяются, они остаются в растворе, но теперь окружают ионы железа($Fe^{2+}$). Таким образом, атомы одного вещества (железа) заняли место атомов другого элемента (меди) в его соединении. В результате из исходных веществ — железа и хлорида меди(II) — образовались новые вещества: металлическая медь и хлорид железа(II). Этот процесс описывается уравнением реакции замещения: $Fe + CuCl_2 \rightarrow FeCl_2 + Cu$.

Ответ: В ходе реакции атомы железа замещают ионы меди в растворе хлорида меди(II). Атом железа ($Fe$) превращается в ион ($Fe^{2+}$) и переходит в раствор, а ион меди ($Cu^{2+}$) превращается в атом ($Cu$) и оседает на гвозде. Происходит образование новых веществ с новыми свойствами: металлической меди и хлорида железа(II).