Лабораторный опыт 11, страница 197 - гдз по химии 9 класс учебник Еремин, Кузьменко

Лабораторный опыт 11. Физические свойства металлов

1. Рассмотрите выданные вам металлы и научитесь узнавать их по внешнему виду. Опишите их цвет. Попробуйте царапать одним металлом другой, оценивая их относительную твёрдость и сравнивая её с диаграммой.

2. Воспользовавшись диаграммами, определите, какие из выданных вам металлов являются лёгкими, тяжёлыми, легкоплавкими, тугоплавкими.

3. Поместите кусочки олова, свинца, цинка и алюминия по краям стальной пластинки, положите её на кольцо штатива и сильно нагрейте в центре пламенем спиртовки. В какой последовательности плавятся металлы? Выпишите из учебника температуры их плавления.

Поскольку реальные образцы металлов и упомянутая диаграмма отсутствуют, ответ основан на справочных данных для наиболее вероятного набора металлов, используемых в школьном эксперименте (например, алюминий, цинк, олово, свинец, медь, железо).

Внешний вид и цвет:

- Алюминий (Al): металл серебристо-белого цвета, лёгкий.

- Цинк (Zn): металл серовато-белого цвета с голубоватым оттенком.

- Олово (Sn): блестящий металл серебристо-белого цвета, мягкий и пластичный.

- Свинец (Pb): металл серовато-синего цвета (на свежем срезе), на воздухе быстро тускнеет, очень мягкий и тяжёлый.

- Медь (Cu): металл характерного розовато-красного цвета.

- Железо (Fe) или сталь: металл серебристо-серого цвета.

Относительная твёрдость:

Относительную твёрдость можно оценить, пытаясь поцарапать один металл другим. Более твёрдый металл оставляет царапину на более мягком. Сравнивая с данными (например, по шкале Мооса), можно расположить металлы в ряд по возрастанию твёрдости:

- Свинец: 1.5

- Олово: 1.5

- Цинк: 2.5

- Алюминий: 2.75

- Медь: 3.0

- Железо: 4.0

Таким образом, железо (сталь) будет самым твёрдым и поцарапает все остальные образцы. Медь поцарапает алюминий, цинк, олово и свинец. Алюминий, в свою очередь, твёрже цинка, олова и свинца. Цинк поцарапает олово и свинец. Олово и свинец имеют очень низкую и почти одинаковую твёрдость.

Ответ: Металлы можно узнать по цвету (медь – розовато-красная, свинец – тусклый серо-синий, остальные – серебристо-белые или серые) и по относительной твёрдости. Ряд твёрдости металлов (от мягкого к твёрдому): свинец $\approx$ олово < цинк < алюминий < медь < железо.

2. Для определения, какие металлы являются лёгкими, тяжёлыми, легкоплавкими и тугоплавкими, используются справочные данные их плотности и температуры плавления.

Лёгкие и тяжёлые металлы:

Классификация проводится по плотности ($\rho$). Условно, металлы с плотностью менее 5 г/см³ ($5000$ кг/м³) считаются лёгкими.

- Алюминий ($ \rho = 2.7 $ г/см³): лёгкий металл.

- Цинк ($ \rho = 7.14 $ г/см³): тяжёлый металл.

- Олово ($ \rho = 7.31 $ г/см³): тяжёлый металл.

- Свинец ($ \rho = 11.34 $ г/см³): тяжёлый металл.

Также к тяжёлым металлам относятся железо ($ \rho = 7.87 $ г/см³) и медь ($ \rho = 8.96 $ г/см³).

Легкоплавкие и тугоплавкие металлы:

Классификация основана на температуре плавления ($T_{пл}$). Металлы с температурой плавления условно ниже 1000 °C относят к легкоплавким.

- Олово ($T_{пл} = 232$ °C): легкоплавкий.

- Свинец ($T_{пл} = 327.5$ °C): легкоплавкий.

- Цинк ($T_{пл} = 419.5$ °C): легкоплавкий.

- Алюминий ($T_{пл} = 660.3$ °C): легкоплавкий.

К тугоплавким металлам относятся, например, медь ($T_{пл} = 1085$ °C) и железо ($T_{пл} = 1538$ °C).

Ответ: Лёгкий металл – алюминий. Тяжёлые металлы – цинк, олово, свинец. Легкоплавкие металлы – олово, свинец, цинк, алюминий. Тугоплавкие металлы – медь, железо.

3. При нагревании стальной пластинки тепло от центра распространяется к краям. Металлы, расположенные на пластинке, будут нагреваться и плавиться, как только температура в месте их расположения достигнет их температуры плавления. Следовательно, последовательность плавления будет определяться возрастанием температуры плавления металлов.

Температуры плавления для металлов, указанных в задании:

- Олово (Sn): $T_{пл} = 232$ °C

- Свинец (Pb): $T_{пл} = 327.5$ °C

- Цинк (Zn): $T_{пл} = 419.5$ °C

- Алюминий (Al): $T_{пл} = 660.3$ °C

Пламя спиртовки обеспечивает температуру до 900 °C, что достаточно для плавления всех четырёх металлов. Стальная пластина не расплавится, так как её температура плавления (около 1500 °C) намного выше.

Таким образом, металлы расплавятся в следующей последовательности:

1. Олово (самая низкая $T_{пл}$)

2. Свинец

3. Цинк

4. Алюминий (самая высокая $T_{пл}$ из представленных)

Ответ: Последовательность плавления металлов: олово (232 °C), свинец (327.5 °C), цинк (419.5 °C), алюминий (660.3 °C).