Хімія. Поглиблений рівень. Повторне видання. 8 клас. Бутенко

§ 47. Витискувальний ряд металів. Заходи безпеки під час роботи з кислотами

У цьому параграфі ви дізнаєтеся:

• що таке витискувальний ряд металів;
• які метали спроможні, а які не спроможні витискувати водень із кислот;
• яких заходів безпеки потрібно дотримуватися під час роботи з кислотами.

Спостереження за реакціями взаємодії металів із кислотами доводять, що їх перебіг залежить від реакційної спроможності металів. Ця властивість визначає місце їх розташування у витиску вальному ряду металів*: чим далі в послідовності розміщено метал, тим менша його хімічна активність.

У скороченому варіанті витискувальний ряд металів можна подати в такий спосіб:

* Витискувальний ряд, або ряд активності, ще називають рядом стандартних електродних потенціалів металів.

Як бачимо, на початку ряду активності розміщено дуже хімічно активні метали (Li, К, Na), а закінчується ряд благородними, тобто хімічно пасивними (неактивними) металами (Pt, Au). Кожний наступний метал є менш активним за попередній і тому менш енергійно витискує водень із розчинів кислот.

Результати проведеного досліду (див. § 46) відповідають розташуванню магнію, цинку, заліза та міді у витискувальному ряду металів: магній, що найенергійніше реагує з кислотами, стоїть попереду багатьох інших металів, а мідь, яка не витискує водень із кислот, у витискувальному ряду розташована серед мало хімічно активних металів (праворуч від водню).

Взаємодія кислот з металами характерна лише для розчинних у воді кислот. Кислоти, що не розчиняються у воді, наприклад метасилікатна H₂SiO₃, з металами не реагують. Нерозчинні кислоти не змінюють і забарвлення індикаторів — лакмусу й метилового оранжевого.

Заходи безпеки під час роботи з кислотами. Працюючи з кислотами, у першу чергу із сульфатною H₂SO₄ і нітратною HNO₃, необхідно дотримуватися певних заходів безпеки.

Під час розведення концентрованої сульфатної кислоти слід підливати тонким струмочком кислоту в холодну воду, постійно перемішуючи розчин.

Робота з нітратною кислотою теж потребує особливої уваги. Отже, роботи з кислотами H₂SO₄ і HNO₃ (усіх концентрацій) необхідно проводити тільки у витяжній шафі й обов’язково користуватися при цьому захисними окулярами та гумовими рукавичками.

Якщо кислота потрапила на шкіру чи одяг, слід за допомогою вчителя або лаборанта негайно промити це місце сильним струменем води (упродовж 2-3 хв), потім обробити розчином питної соди NaHCO₃ з масовою часткою 2-3 % або розчином амоніаку NH₃ · Н₂О* з масовою часткою 3 %. Після цього необхідно накласти пов’язку з марлі та звернутися до лікаря.

ПАМ’ЯТАЙТЕ! З кислотами необхідно поводитися вкрай обережно!

* Унаслідок розчинення амоніаку у воді утворюється його гідрат складу NH₃ · Н₂О, який має слаболужне середовище. У разі запису рівнянь реакцій гідрату амоніаку, наприклад із розчином кислоти, позначення Н₂О часто опускають.

Лабораторний дослід 9. Взаємодія хлоридної кислоти з металами

З розчинами кислот слід поводитись обережно!

У пробірки покладіть видані вам шматочки металів (цинк, залізо, олово, алюміній, мідь) і додайте до них приблизно по 1 мл хлоридної кислоти. Що спостерігаєте? У яких пробірках відбувається виділення газу? Що це за газ? Чи всі метали витискують водень із кислоти? Складіть рівняння реакцій, що відбулися. Поясніть ваші спостереження, спираючись на положення металів у ряду активності.

Для допитливих

Кислоти значно поширені в природі. Зі свого життєвого досвіду ви знаєте, що багатьом харчовим продуктам притаманний кислий смак. Лимони кислі через те, що їхні плоди містять лимонну кислоту, яблука — яблучну, листя щавлю — щавлеву, а кисле молоко та квашена капуста — молочну кислоту (рис. 50). Мурашина кислота міститься у бджолиній отруті та жалких волосках кропиви.

Рис. 50. Кислоти в природі: щавлева — у щавлі (а), мурашина — у кропиві (б), лимонна — у лимоні (в), яблучна — в яблуці (г), молочна — у кислому молоці (ґ), мурахи виробляють для захисту від ворогів мурашину кислоту (д)

У побуті, зокрема кулінарії, ми часто вживаємо оцтову кислоту СН₃СООН. Вона була відома людині ще з давнини. Оцтова кислота утворюється в процесі прокисання виноградного соку або вина. У прадавні часи люди помітили, що прокисле вино розчиняє речовини, нерозчинні у воді. Римський письменник і вчений Пліній (23-79 н. е.) розповідав, що єгипетська цариця Клеопатра розчиняла в прокислому вині перлини.

Микола Миколайович Бекетов

(1827-1911)

У 1855-1887 рр. професор Харківського університету, основоположник нової галузі науки — фізичної хімії. У 1863 р. склав витискувальний ряд металів.

Приклади розв’язування задач

Приклад 1. За допомогою яких реакцій обміну можна одержати нітратну, хлоридну, силікатну й ортофосфатну кислоти?

Розв’язання

AgNO₃ + НСl = AgCl↓ + HNO₃

H₂SO₄ + ВаСl₂ = BaSO₄↓ + 2HCl

Na₂SiO₃ + 2HCl = 2NaCl + H₂SiO₃↓

Ca₃(PO₄)₂ + 6HNO₃ = 3Ca(NO₃)₂ + 2H₃PO₄

Приклад 2. Як добути кислоти: а) із двох газуватих речовин із подальшим розчиненням у воді; б) із двох твердих речовин; в) із двох рідких речовин; г) із твердої і газуватої речовини з подальшим розчиненням у воді?

Розв’язання

Запитання та завдання

°1. Де в ряду активності розміщені дуже хімічно активні метали: а) на початку ряду; б) у середині ряду; в) у кінці ряду?

°2. Для яких кислот: а) розчинних у воді; б) нерозчинних у воді характерна взаємодія з металами?

°3. Де у витискувальному ряду розміщені благородні метали Ag, Pt, Au: а) до водню; б) після водню?

4. Яких заходів безпеки необхідно дотримуватися під час роботи з розчинами кислот?

5. Якими є рівняння реакцій взаємодії: а) магнію з хлоридною кислотою; б) алюмінію з розведеною сульфатною кислотою? Скільки молекул водню Н₂ утвориться, якщо в кожній із цих реакцій прореагувало 14,6 г кислоти?

6. Хлоридна кислота реагує з металами:

• a) Mg + НСl → ...
• б) Zn + НСl → ...
• в) Ag + НСl → ...
• г) Zn + НСl → ...

Складіть рівняння можливих реакцій.

7. Здійсніть такі перетворення:

C → СО₂ → Na₂CO₃ → Н₂СО₃ → Na₂CO₃.

Складіть рівняння реакцій.

*8 . Зразок алюмінію обробили хлоридною кислотою, число молекул якої 5,418 · 10²³. Обчисліть: а) кількість речовини алюмінію, який розчинився; б) об’єм (н. у.) водню, який виділився.

9. З ряду металів Pt, Cr, Fe, Mg, Hg, Cd, Al, Zn, Cu, Mn, Ni, Ag виберіть ті, що витискують водень із хлоридної та розведеної сульфатної кислот.

10. Швидкість перебігу реакції:

магній + кислота = сіль + водень↑

зросте, якщо використати: а) дуже розведену хлоридну кислоту; б) концентровану хлоридну кислоту; в) холодний розчин кислоти; г) підігрітий розчин кислоти.

11. Укажіть, які з наведених попарно взятих речовин взаємодіятимуть за звичайних умов:

Ag + HCl; Mg + H₂SO_4(poзв)

Складіть рівняння можливих реакцій.

*12. Визначте об’єм водню (н. у.), який можна одержати внаслідок дії розведеної сульфатної кислоти на шматочок сплаву цинку з міддю масою 10 г, якщо маса цинку в ньому складає 6,5 г.

Експериментуємо вдома

Уперше індикатори виявив англійський хімік Р. Бойль (1663). Випадково він капнув сульфатною кислотою на пелюстку фіалки та побачив, що колір пелюстки змінився. Так учений установив, що кислоти змінюють колір забарвлених рослинних соків.

Дослідіть дію розчину різних речовин на забарвлені соки, наприклад на сік столових буряків. Візьміть коренеплід, натріть на дрібній терці й вичавіть через марлю сік. Можна скористатися для цього сокодавильницею. Розподіліть вичавлений сік по чотирьох склянках. Додайте в одну склянку трохи столового оцту, у другу вичавте кілька крапель лимонного соку з лимона. До вмісту третьої склянки додайте трішки розчину питної соди NaHCO₃, а в четверту додайте трохи мильного розчину (наприклад, розведеного засобу для миття посуду). Що спостерігаєте? Запишіть спостереження й висновки в зошит.