Номер 3, страница 155 - гдз по химии 9 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Глава 7. Металлы. Параграф 43. Щелочные металлы. Подумай, ответь, выполни... - номер 3, страница 155.

Условие.

3. Сравните реакции щелочных металлов с водой и с кислотами. Составьте уравнения соответствующих реакций и покажите переход электронов.

Решение.

Решение 2.

Щелочные металлы (элементы IA группы) являются одними из самых сильных восстановителей в химии. Это связано с наличием всего одного электрона на их внешней электронной оболочке, который они очень легко отдают. Поэтому они бурно реагируют со многими веществами, в том числе с водой и кислотами, выступая в этих реакциях в роли восстановителя.

1. Реакция с водой

При взаимодействии щелочных металлов с водой образуется соответствующая щелочь (растворимый гидроксид) и выделяется газообразный водород. Реакции очень экзотермичны, их интенсивность возрастает в группе сверху вниз от лития к цезию.

Уравнение реакции на примере натрия (Na):

$2Na + 2H_2O \rightarrow 2NaOH + H_2 \uparrow$

Переход электронов: Это окислительно-восстановительная реакция. Атом натрия является восстановителем, а катион водорода в составе воды — окислителем. Схема электронного баланса:

$Na^0 - 1e^- \rightarrow Na^{+1} \quad | \cdot 2$ (процесс окисления)

$2H^{+1} + 2e^- \rightarrow H_2^0 \quad | \cdot 1$ (процесс восстановления)

2. Реакция с кислотами

Щелочные металлы реагируют с кислотами еще более бурно, чем с водой, часто со взрывом. Продуктами реакции являются соль и водород.

Уравнение реакции на примере натрия и соляной кислоты (HCl):

$2Na + 2HCl \rightarrow 2NaCl + H_2 \uparrow$

Переход электронов: Схема перехода электронов здесь аналогична реакции с водой. Натрий — восстановитель, а ионы водорода из кислоты — окислитель.

$Na^0 - 1e^- \rightarrow Na^{+1} \quad | \cdot 2$ (процесс окисления)

$2H^{+1} + 2e^- \rightarrow H_2^0 \quad | \cdot 1$ (процесс восстановления)

3. Сравнение реакций

Сходства:

– Обе реакции являются окислительно-восстановительными, где щелочной металл выступает восстановителем, а катион водорода — окислителем.

– Механизм перехода электронов идентичен: $Me^0 \rightarrow Me^{+1}$ и $2H^{+1} \rightarrow H_2^0$.

– В обоих случаях выделяется газообразный водород.

– Обе реакции сильно экзотермичны.

Различия:

– Продукты: При реакции с водой образуется гидроксид металла (щелочь), а при реакции с кислотой — соль.

– Интенсивность: Реакция с кислотами протекает значительно более бурно, чем с водой, из-за более высокой концентрации ионов $H^+$.

Ответ: Реакции щелочных металлов с водой и кислотами схожи по своей окислительно-восстановительной природе: металл окисляется ($Me^0 - 1e^- \rightarrow Me^{+1}$), а ионы водорода восстанавливаются ($2H^{+1} + 2e^- \rightarrow H_2^0$), что приводит к выделению водорода. Уравнение реакции с водой: $2Me + 2H_2O \rightarrow 2MeOH + H_2 \uparrow$. Уравнение реакции с кислотой (типа HX): $2Me + 2HX \rightarrow 2MeX + H_2 \uparrow$. Ключевые различия заключаются в скорости (реакция с кислотой интенсивнее) и в продукте, содержащем металл (с водой образуется гидроксид, с кислотой — соль).