Номер 7, страница 95 - гдз по химии 9 класс учебник Еремин, Кузьменко

7. В каком порядке будут выделяться металлы из раствора, содержащего нитраты меди, серебра и свинца, если в него опустить железную пластинку?

Решение

Для определения порядка выделения металлов из раствора их солей необходимо воспользоваться электрохимическим рядом активности металлов. В этом ряду металлы расположены в порядке уменьшения их химической активности (восстановительных свойств). Более активный металл, стоящий в ряду левее, способен вытеснять менее активные металлы, стоящие правее, из растворов их солей.

В данной задаче в раствор, содержащий нитраты меди ($Cu(NO_3)_2$), серебра ($AgNO_3$) и свинца ($Pb(NO_3)_2$), опускают железную пластинку ($Fe$).

Рассмотрим положение этих четырех металлов в ряду активности:

... $Mg$ ... $Al$ ... $Zn$ ... $Fe$ ... $Ni$ ... $Sn$ ... $Pb$ ... $H_2$ ... $Cu$ ... $Hg$ ... $Ag$ ... $Pt$ ... $Au$ ...

Из ряда активности видно, что железо ($Fe$) является более активным металлом, чем свинец ($Pb$), медь ($Cu$) и серебро ($Ag$). Следовательно, железо будет вытеснять все три металла из их солей, при этом атомы железа будут окисляться и переходить в раствор в виде ионов $Fe^{2+}$, а ионы металлов в растворе будут восстанавливаться до металлов и оседать на пластинке.

Процесс вытеснения будет происходить последовательно. В первую очередь будет восстанавливаться катион того металла, который является наименее активным (стоит в ряду активности правее всех). Это связано с тем, что катионы менее активных металлов являются более сильными окислителями. Сравнивая активность свинца, меди и серебра, получаем следующий ряд: $Pb > Cu > Ag$.

Следовательно, металлы будут выделяться на железной пластинке в порядке, обратном их активности, то есть от наименее активного к наиболее активному:

1. Серебро (Ag). Сначала железо будет реагировать с нитратом серебра, так как серебро — самый неактивный металл из трех.

Уравнение реакции: $Fe + 2AgNO_3 \rightarrow Fe(NO_3)_2 + 2Ag\downarrow$

В ионном виде: $Fe^0 + 2Ag^+ \rightarrow Fe^{2+} + 2Ag^0\downarrow$

2. Медь (Cu). После того как большая часть ионов серебра прореагирует, железо начнет вытеснять медь, которая является следующим по активности металлом.

Уравнение реакции: $Fe + Cu(NO_3)_2 \rightarrow Fe(NO_3)_2 + Cu\downarrow$

В ионном виде: $Fe^0 + Cu^{2+} \rightarrow Fe^{2+} + Cu^0\downarrow$

3. Свинец (Pb). В последнюю очередь, когда ионы серебра и меди в растворе практически закончатся, железо начнет вытеснять самый активный из этой тройки металл — свинец.

Уравнение реакции: $Fe + Pb(NO_3)_2 \rightarrow Fe(NO_3)_2 + Pb\downarrow$

В ионном виде: $Fe^0 + Pb^{2+} \rightarrow Fe^{2+} + Pb^0\downarrow$

Таким образом, порядок выделения металлов будет: серебро, затем медь, затем свинец.

Ответ: Металлы будут выделяться в следующем порядке: сначала серебро (Ag), затем медь (Cu), и в последнюю очередь — свинец (Pb).