Страница 63 - гдз по химии 8 класс учебник Журин

МОИ ХИМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Получение соединений магния.

«ПОМОЩНИК»

Положите в чистую пробирку $1/4$ ложки-дозатора порошка магния и добавьте 4 мл раствора соляной кислоты.

С помощью стеклянной палочки поместите каплю полученного раствора на стеклянную пластинку.

Нагрейте пластинку, держа её высоко над пламенем спиртовки (газовой горелки).

К полученному раствору добавляйте по каплям раствор карбоната натрия.

Положите в чистую пробирку 1/4 ложки-дозатора порошка магния и добавьте 4 мл раствора соляной кислоты.

На этом этапе происходит химическая реакция между активным металлом магнием ($Mg$) и соляной кислотой ($HCl$). Магний, как металл, стоящий в электрохимическом ряду напряжений до водорода, вступает в реакцию замещения с кислотой, вытесняя из нее водород. Эта реакция является экзотермической, то есть протекает с выделением тепла, в результате чего пробирка нагревается.

Визуально наблюдается бурное выделение пузырьков бесцветного газа (водорода, $H_2$) и постепенное растворение серого порошка магния. В результате образуется прозрачный, бесцветный раствор хлорида магния ($MgCl_2$).

Уравнение химической реакции:
$Mg (тв) + 2HCl (р-р) \rightarrow MgCl_2 (р-р) + H_2 (г) \uparrow$

Ответ: В результате реакции магния с соляной кислотой образуется растворимая соль хлорид магния и выделяется газообразный водород.

С помощью стеклянной палочки поместите каплю полученного раствора на стеклянную пластинку. Нагрейте пластинку, держа её высоко над пламенем спиртовки (газовой горелки).

Данная процедура выполняется с целью выделения растворенного вещества (хлорида магния) из раствора путем выпаривания растворителя (воды). При нагревании капли раствора на стеклянной пластинке вода испаряется.

В процессе испарения воды на поверхности стекла образуется белый твердый налет. Это кристаллы хлорида магния. Инструкция "держать высоко над пламенем" подразумевает осторожное нагревание, чтобы избежать разложения или гидролиза соли и получить кристаллогидрат $MgCl_2 \cdot nH_2O$ или, при более длительном нагревании, безводную соль $MgCl_2$.

Процесс выпаривания можно схематически записать так:
$MgCl_2 (р-р) \xrightarrow{t^\circ, -H_2O} MgCl_2 (тв)$

Ответ: При нагревании капли раствора на стеклянной пластинке испаряется вода, в результате чего на стекле остается белый твердый остаток — хлорид магния.

К полученному раствору добавляйте по каплям раствор карбоната натрия.

К оставшемуся в пробирке раствору хлорида магния ($MgCl_2$) добавляют раствор карбоната натрия ($Na_2CO_3$). Оба вещества являются растворимыми солями, поэтому между ними протекает реакция ионного обмена.

В результате взаимодействия ионов $Mg^{2+}$ и $CO_3^{2-}$ образуется новое вещество — карбонат магния ($MgCO_3$), которое нерастворимо в воде и выпадает в виде белого мелкокристаллического или аморфного осадка. В растворе остается хлорид натрия ($NaCl$), который является хорошо растворимой солью.

Молекулярное уравнение реакции:
$MgCl_2 (р-р) + Na_2CO_3 (р-р) \rightarrow MgCO_3 (тв) \downarrow + 2NaCl (р-р)$

Сокращенное ионное уравнение, отражающее суть процесса:
$Mg^{2+} + CO_3^{2-} \rightarrow MgCO_3 (тв) \downarrow$

Ответ: При добавлении раствора карбоната натрия к раствору хлорида магния происходит реакция обмена с образованием белого осадка карбоната магния.

Что называют генетическим рядом?

Генетическим рядом называют ряд веществ, которые являются соединениями одного и того же химического элемента, принадлежат к различным классам (например, простое вещество, оксид, гидроксид, соль), и связаны между собой взаимопревращениями. Эта концепция наглядно демонстрирует единство и взаимосвязь происхождения веществ.

Существуют два основных вида генетических рядов:

1. Генетический ряд металла. Он иллюстрирует последовательность превращений от металла к соли. Общая схема выглядит так:
металл → основной оксид → основание (щёлочь) → соль.
Например, для калия ($K$):
$K \rightarrow K_2O \rightarrow KOH \rightarrow KCl$
Цепочка соответствующих реакций:
$4K + O_2 \rightarrow 2K_2O$
$K_2O + H_2O \rightarrow 2KOH$
$KOH + HCl \rightarrow KCl + H_2O$

2. Генетический ряд неметалла. Он показывает путь от неметалла к соли через кислотные соединения. Общая схема:
неметалл → кислотный оксид → кислота → соль.
Например, для углерода ($C$):
$C \rightarrow CO_2 \rightarrow H_2CO_3 \rightarrow Na_2CO_3$
Цепочка соответствующих реакций:
$C + O_2 \rightarrow CO_2$
$CO_2 + H_2O \rightleftharpoons H_2CO_3$
$H_2CO_3 + 2NaOH \rightarrow Na_2CO_3 + 2H_2O$

Изучение генетических рядов помогает систематизировать знания о химических свойствах веществ и понять логику их превращений.

Ответ: Генетический ряд — это последовательность веществ, содержащих один и тот же химический элемент и принадлежащих к разным классам соединений, которые связаны между собой взаимными превращениями.

Поясните, какие вещества и как можно получить, имея в своём распоряжении типичный металл.

Имея в распоряжении типичный металл (например, щелочной, щелочноземельный или переходный металл, такой как натрий, кальций, цинк, железо), можно получить целый ряд химических веществ, относящихся к разным классам неорганических соединений. Основные классы соединений, которые можно получить, — это оксиды, гидроксиды и соли.

Получение оксида

Типичные металлы активно реагируют с кислородом, особенно при нагревании, образуя оксиды. В зависимости от активности металла и условий реакции могут образовываться оксиды, пероксиды или надпероксиды. Для большинства металлов средней активности образуется оксид.

Общая схема реакции:

$Металл + Кислород \rightarrow Оксид$

Например, при сжигании магния в кислороде образуется оксид магния:

$2Mg + O_2 \xrightarrow{t} 2MgO$

Оксиды металлов, в свою очередь, являются исходными веществами для получения гидроксидов и солей.

Ответ: Можно получить оксид металла (например, оксид магния $MgO$) путем реакции горения или окисления металла кислородом.

Получение гидроксида (основания)

Гидроксиды металлов, которые являются основаниями, можно получить несколькими способами.

1. Прямое взаимодействие активного металла с водой. Щелочные и щелочноземельные металлы реагируют с водой при комнатной температуре, образуя растворимый или малорастворимый гидроксид и выделяя водород.

$Активный \ металл + Вода \rightarrow Гидроксид + Водород$

Например, кальций реагирует с водой с образованием гидроксида кальция:

$Ca + 2H_2O \rightarrow Ca(OH)_2 \downarrow + H_2 \uparrow$

2. Реакция оксида активного металла с водой. Если предварительно был получен оксид активного металла, то его можно растворить в воде для получения гидроксида.

$Оксид \ активного \ металла + Вода \rightarrow Гидроксид$

Например, оксид кальция реагирует с водой:

$CaO + H_2O \rightarrow Ca(OH)_2$

Ответ: Можно получить гидроксид (основание), например, гидроксид кальция $Ca(OH)_2$, при реакции активного металла с водой или при реакции оксида активного металла с водой.

Получение соли

Соли — это наиболее многочисленный класс соединений, которые можно получить из металла. Существует несколько прямых способов их получения.

а) Взаимодействие с неметаллом. Металлы могут напрямую реагировать со многими неметаллами (галогенами, серой, фосфором) с образованием солей бескислородных кислот.

$Металл + Неметалл \rightarrow Соль$

Например, железо реагирует с хлором при нагревании, образуя хлорид железа(III):

$2Fe + 3Cl_2 \xrightarrow{t} 2FeCl_3$

б) Взаимодействие с кислотой. Металлы, стоящие в электрохимическом ряду напряжений до водорода, реагируют с растворами кислот (кроме азотной и концентрированной серной) с образованием соли и выделением водорода.

$Металл (\text{до } H_2) + Кислота \rightarrow Соль + Водород$

Например, цинк реагирует с разбавленной серной кислотой:

$Zn + H_2SO_4 (\text{разб.}) \rightarrow ZnSO_4 + H_2 \uparrow$

в) Взаимодействие с раствором соли менее активного металла. Более активный металл вытесняет менее активный из раствора его соли.

$Металл_1 + Соль_2 \rightarrow Соль_1 + Металл_2 \quad (Металл_1 \text{ активнее } Металла_2)$

Например, железо вытесняет медь из раствора сульфата меди(II):

$Fe + CuSO_4 \rightarrow FeSO_4 + Cu$

В этом случае мы получаем и новую соль, и новый металл.

Ответ: Можно получить соль, используя металл в реакциях с неметаллами (например, хлорид железа(III) $FeCl_3$ из железа и хлора), с кислотами (например, сульфат цинка $ZnSO_4$ из цинка и серной кислоты) или с растворами солей менее активных металлов (например, сульфат железа(II) $FeSO_4$ из железа и сульфата меди).