Презентация Составление уравнений реакций, решение задач по теме Химические свойства металлов

СОСТАВЛЕНИЕ УРАВНЕНИЙ РЕАКЦИЙ, РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ ПО ТЕМЕ «ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ» Учитель химииМБОУ г.Иркутска СОШ №17Е.С. Степук Инструкция по использованию обучающей программы Ребята, с помощью этой программы Вы можете самостоятельно учиться составлять уравнения химических реакций, решать задачи, и повторить одну из тем курса 8-го класса «Химические свойства металлов». Пользуясь гиперссылками на слайде «Генетическая связь между классами неорганических соединений», повторите материал темы. Выполните задания, которые Вам предложены. Решение выполните в рабочей тетради. Условия заданий можно не переписывать, достаточно указать номер задания. Пытайтесь все задания сделать самостоятельно, затем можно просмотреть ответы, варианты решения задач. Дополнительные задания выполняются по желанию.Желаю всем удачи! Цели работы по данной обучающей программе Необходимо знать:классы неорганических соединений, с которыми металлы вступают в химические реакции;продукты, которые получаются при протекании химической реакции;вклад каких процессов, протекающих с выделением или поглощением энергии, определяет положение каждого элемента в электрохимическом ряду напряжений металловНеобходимо уметь:составлять молекулярные формы уравнений химических реакций, полную и краткую ионные формы уравнений реакций, протекающих в растворах;определять окислитель, восстановитель в окислительно-восстановительных уравнениях реакций;подбирать коэффициенты в уравнениях реакций методом электронного баланса;выполнять расчеты по уравнениям химических реакций. Классификация химических реакций Химическая форма движения материи сложна, поэтому не существует единой классификации химических реакций. Реакции подразделяют на группы по различным признакам. В данном случае мы остановимся на классификации химических реакций, когда основанием классификации будут являться следующие признаки:количество исходных веществ и продуктов реакции, состав веществ;изменяются или остаются постоянными степени окисления элементов. Классификация химических реакций Если основание классификации «количество исходных веществ и продуктов реакции, состав веществ», то выделяют следующие типы химических реакций:реакции соединения – это такие реакции, в результате которых из одного или нескольких исходных веществ образутся одно сложное вещество 2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3реакции разложения – это такие реакции, в результате которых из одного сложного вещества образуется два и более новых веществ 2Fe(ОН)3 = Fe2О3 + 3Н2О Классификация химических реакций реакции замещения – это такие реакции, в результате которых атомы простого вещества замещают атомы одного из химических элементов в сложном веществе Zn + Н2О = ZnО + Н2 ↑реакции обмена – это реакции, в результате которых два сложных вещества обмениваются своими составными частями FeCl2 + 2AgNO3 = Fe(NO3)2 + 2AgCl↓ Классификация химических реакций Если основание классификации «значение степени окисления элементов», то реакции бываютокислительно-восстановительные – реакции в результате которых происходит изменение степеней окисления атомов химических элементов или ионов, образующих реагирующие вещества Zn + 2HCl = ZnCl2 +H2↑ 0 0Zn + 2H+ = Zn2+ + H2 ↑не окислительно-восстановительные (например, реакции ионного обмена) Алгоритм подбора коэффициентов в окислительно-восстановительных уравнениях реакций Под восстановлением понимают процесс присоединения электронов атомами, или молекулами. Степень окисления при этом понижается. +2 0 +2 Сu + 2e → Сu Сu - окислительАтомы, ионы или молекулы, принимающие электроны, называют окислителями.Под окислением понимают процесс отдачи электронов атомами, ионами или молекулами. 0 +2 0 Сu - 2e → Сu Сu - восстановитель Атомы, ионы или молекулы, отдающие электроны, называют восстановителями. Алгоритм подбора коэффициентов в окислительно-восстановительных уравнениях реакций В окислительно-восстановительных реакциях число электронов, отдаваемых восстановителем, равно числу электронов, принимаемых окислителем, т.е. соблюдается электронный баланс. Метод электронного баланса применяют для записей электронных уравнений процессов окисления и восстановления.Например, реакцию алюминия с хлоридом меди (II) описывают схемой: +2 -1 0 +3 -1 0 Cu Cl2 + Al → AlCl3 + Cuа электронные уравнения будут иметь вид: +2 восстановление 0 Cu + 2e → Cu 3окислитель 0 окисление +3 Al -3e → Al 2восстановительМолекулярное уравнение этой реакции написать уже несложно, так как коэффициенты для него будут взяты из электронных уравнений: 3Cu Cl2 + 2Al → 2AlCl3 + 3Cu Алгоритм решения задач При решении задач следует соблюдать следующий порядок действий:прочитать условие задачи;записать данные задачи в тетрадь;составить уравнение реакции, по которому необходимо провести расчет;если в условии задачи дана масса вещества, или объем, то необходимо найти соответствующие значения количества вещества;над уравнением реакции над соответствующим веществом поставить значение количества вещества и x (неизвестное) над веществом, для которого необходимо определить неизвестную величину;под уравнением реакции под соответствующим веществом поставить значение количества вещества в соответствии с коэффициентом реакции и под веществом, для которого необходимо определить неизвестную величину, также поставить количество вещества в соответствии с коэффициентом реакции;составить пропорцию;определить неизвестное количество вещества x ; найти необходимую величину. Основные формулы для определения количества вещества n – количество вещества (моль);m – масса (г);M – молярная масса (г/моль);N – число молекул;NA= 6*10231/моль – постоянная Авогадро V – объем (л)VM= 22,4 л/моль (при нормальных условиях) –молярный объем газаn= m / Mn= N / NAn= V / VM Пример решения задачи Задача. Определите объем водорода, который выделится при взаимодействии 0,23 г натрия с водой.Дано: Решение:m(Na)=0,23 г 0,01 моль хV(Н2) = ? 2Na + 2Н2О = 2NaОН + Н2 2 моль 1 моль n= m / M; М (Na) = 23 г/моль; n(Na) = 0,23г / 23 г/моль = 0,01 моль; V = VM * n; V (Н2) = 22,4 л/моль * 0,01 моль = 0,224 л Ответ: V (Н2) = 0,224 л Строение атомов металлов. Металлическая связь. Металлическая кристаллическая решетка Если в периодической системе мысленно провести диагональ от водорода к астату, то левее и ниже окажутся элементы главных подгрупп, у которых преобладают металлические свойства. Металлические свойства характерны также для всех элементов побочных подгрупп.К металлам принадлежат почти все s- элементы, многие p-элементы, все d- и f-элементы. Общим для строения атомов металлов является наличие на наружном энергетическом уровне электронной оболочки небольшого числа электронов (1-3), слабо связанных с ядром.Металлическая химическая связь осуществляется за счет взаимного притяжения положительно заряженных атом-ионов и отрицательно заряженных свободно движущихся электронов.Упаковка атом-ионов в кристалле может быть разной: плотнейшую гексогональную кристаллическую решетку имеют бериллий, магний, цинк; плотную кубическую гранецентрированную имеют алюминий, медь, серебро, свинец, золото; кубическую объемноцентрированную имеют натрий, железо, ванадий.Общность в физических свойствах связана с наличием в кристаллах свободно движущихся электронов. Общие химические свойства металлов На внешнем энергетическом уровне атомов металлов находится от одного до трех электронов, которые атомы металлов отдают в ходе протекания химических реакций и превращаться в положительно заряженные ионы, т.е. металлы в реакциях являются восстановителями.Ме – ne → Меn+ Схема генетической связи между классами неорганических соединений МЕТАЛЛЫОСНОВНЫЕ ОКСИДЫОСНОВАНИЯ НЕМЕТАЛЛЫКИСЛОТНЫЕ ОКСИДЫКИСЛОТЫ Н2ОАМФОТЕРНЫЕ ОКСИДЫАМФОТЕРНЫЕГИДРОКСИДЫСОЛИ Общие химические свойства металлов Взаимодействие с неметаллами Нужно знать Задания, для которых приведенвариантрешения Задания для самостоятельноговыполнения Взаимодействие с неметаллами Наиболее энергично металлы реагируют с галогенами, кислородом и серой, электроотрицательность которых велика: 0 +2Са + Cl2 = CaCl2 хлорид кальция 0 +2 2Mg + O2 = 2MgO оксид магния 0 +12Na + S = Na2S сульфид натрияПри определенных условиях протекают реакции металлов с азотом, фосфором, углеродом, водородом3Mg + N2 = Mg3N2 нитрид магния4Al + 3C = Al4C3 карбид алюминия2Na + H2 = 2NaH гидрид натрияВ приведенных выше примерах степень окисления атомов определяется по периодической таблице химических элементов. Взаимодействие с неметаллами Другое дело, если металл проявляет разные степени окисления. В этом случае образование определенного продукта реакции будет зависеть от окислительных свойств неметалла, например, железо с хлором образует хлорид железа (III), так как хлор – сильный окислитель, а вот с серой – только сульфид железа (II), ибо сера уже менее сильный окислитель:2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3; Fe + S = FeSНужно помнить, что иногда в результате горения могут образоваться смешанные оксиды и пероксиды, например: 2Na + O2 =Na2 O2 пероксид натрия (Na – О – О - Na)3Fe + 2 O2 = FeО · Fe2О3 смешанный оксид железа (II,III )ИНТЕРЕСНОNa2 O2 можно использовать как регенератор кислорода на подводных лодках: 2 Na2 O2 + СО2 = Na2 СО3 + O2 Взаимодействие с неметаллами Другое дело, если металл проявляет разные степени окисления. В этом случае образование определенного продукта реакции будет зависеть от окислительных свойств неметалла, например, железо с хлором образует хлорид железа (III), так как хлор – сильный окислитель, а вот с серой – только сульфид железа (II), ибо сера уже менее сильный окислитель:2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3; Fe + S = FeSНужно помнить, что иногда в результате горения могут образоваться смешанные оксиды и пероксиды, например: 2Na + O2 =Na2 O2 пероксид натрия (Na – О – О - Na)3Fe + 2 O2 = FeО · Fe2О3 смешанный оксид железа (II,III )ИНТЕРЕСНОNa2 O2 можно использовать как регенератор кислорода на подводных лодках: 2 Na2 O2 + СО2 = Na2 СО3 + O2 Задания для которых приведен вариант решения №1.Напишите уравнения реакций взаимодействия магния с фтором, серой, фосфором. Назовите продукты реакции. Определите тип химической реакции. Задания для которых приведен вариант решения №2.Решите задачу. Какова масса образца калия, содержащего столько атомов калия, сколько атомов меди содержится в образце меди массой 320 г? Решение заданий №1.Mg + F2 = MgF2 фторид магнияMg + S = MgS сульфид магния3Mg + 2P = Mg3P2 фосфид магнияВсе реакции относятся к реакциям соединения. Решение заданий №2.Если число атомов калия равно числу атомов меди, то значит количество вещества калия равно количеству вещества меди. n(K) = n(Cu) n(Cu) = m(Cu) / M(Cu) n(Cu) = 320г / 64г/моль = 5мольm(К) = M(K)*n(K)m(К) = 59 г/моль*5моль = 295 гОтвет: m(К) = 295 г Задания для самостоятельного выполнения №3.Решите задачу. Натрий массой 4,6 г взаимодействует с кислородом. Определите массу израсходованного кислорода и массу образовавшегося пероксида натрия. Дополнительные задания №4.Дана следующая цепочка превращений: Fe → FeCl3 → Fe(OH)3 → Fe2O3 → Fe Cоставьте уравнения соответствующих реакций. Укажите тип реакции Вернуться к слайду «генетическая …» Общие химические свойства металлов Взаимодействие металлов с водой Нужно знать Задания, для которых приведенвариантрешения Задания для самостоятельноговыполнения Взаимодействие металлов с водой Металлы могут окисляться ионами водорода Н+.Вам уже известны реакции щелочных (IА группа) и щелочноземельных (IIА группа, кроме Ве и Mg) металлов с водой: 0 +1 +1 02Na + 2НОН = 2NaОН + Н2↑Менее активные металлы, т.е. те которым в качестве гидроксидов не соответствуют щелочи, реагируют с водой только при высоких температурах и образуют при этом водород и оксид металла:Zn + Н2О = ZnО + Н2 ↑ Задания для которых приведен вариант решения №5.Напишите уравнения реакций взаимодействия железа с водой и кальция с водой. Назовите продукты реакции. Задания для которых приведен вариант решения №6.Решите задачу. В результате взаимодействия смеси 3,9 г калия и 16 г гидроксида калия в избытком воды был получен газ объемом … (в литрах, н.у.). Решение заданий №5.Fe + H2O = FeO + H2↑ (оксид железа (II), водород) Ca + 2H2O = Ca(OH)2 + H2↑ (гидроксид кальция, водород) Решение заданий №6.Гидроксид калия в воде растворяется, в химическую реакцию не вступает.0,1 моль х моль2К + 2Н2О = 2КОН + Н2↑2 моль 1 моль n(K) = 3,9г/39г/моль= 0,1моль0,1моль Х моль2 моль 1 мольх = 0,05 моль V(Н2)= 0,05 моль * 22,4 л/моль = 11,2 л Задания для самостоятельного выполнения №7.Решите задачу. 2г металлического калия поместили в 200 г воды. Вычислите массовую долю щелочи образовавшемся растворе. №7/1. Решите задачу. Какую массу лития нужно взять, чтобы при его взаимодействии с водой массой 570 г образовался 20%-ный раствор щелочи. Дополнительные задания №8.Решите задачу. При внесении в избыток воды 10,00 г сплава рубидия с цинком выделилось 1,12 л газа. Определите состав сплава в процентах по массе. (Относительные атомные массы рубидия и цинка возьмите с точностью до 0,1) Вернуться к слайду «генетическая …» Общие химические свойства металлов Взаимодействие металлов с кислотными оксидами Нужно знать Задания, для которых приведенвариантрешения Задания для самостоятельноговыполнения Взаимодействие металлов с кислотными оксидами Металлы могут при определенных условиях взаимодействовать с некоторыми кислотными оксидами. Так при сильном нагревании порошкообразный магний может реагировать с оксидом кремния:2Mg + SiО2 = Si + 2MgО Задания для самостоятельного выполнения №11.Допишите уравнения возможных химических реакций, схемы которых приведены ниже: Na + H2O = Na + HCl = Na + S = Na + Cl2 = Na + CO2 = K + I2 = K + H2O =AlCl3 + K расплавK + HBr =NaCl электрический токKCl + H2O =KCl + Na = Дополнительные задания №12.Решите задачу. Для реакции с 95,8 г металла, высший оксид которого имеет состав МеО2, потребовалось 89,6 л хлора (н.у.). Определите металл? Вернуться к слайду «генетическая …» Общие химические свойства металлов Взаимодействие металлов с основными и амфотернымиоксидами Нужно знать Задания, для которых приведенвариантрешения Задания для самостоятельноговыполнения Взаимодействие металлов с основными и амфотерными оксидами Алюминий восстанавливает многие металлы из их оксидов (алюмотермия – пирометаллургический способ получения металлов): 3FeО · Fe2О3 + 8Al = 4Al2О3 + 9FeС помощью кальция можно получить медь из оксида меди (II): СuО + Са = Сu + СаО Дополнительные задания №16.Определите формулы веществ Х1 и Х2 в цепочке превращений:Са → Х1 → Са(ОН)2 → Х2 → Са(НСО3)2Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить превращения по данной схеме. Вернуться к слайду «генетическая …» Общие химические свойства металлов Взаимодействие металлов с кислотами Нужно знать Задания, для которых приведенвариантрешения Задания для самостоятельноговыполнения Взаимодействие металлов с кислотами При взаимодействии с кислотами атомы металлов окисляются ионами водорода Н+ (атомы металлов – восстановители).Zn + 2HCl = ZnCl2 +H2↑ 0 0Zn + 2H+ = Zn2+ + H2 ↑Однако не все металлы обладают одинаковой восстановительной способностью. Так, например, цинк может восстановить ионы водорода, а медь – нет (медь не восстанавливает водород из кислот) Взаимодействие металлов с кислотами Чтобы можно было предсказать, в каких реакциях и при каких условиях участвуют металлы, необходимо знать их восстановительные способности.Если учитывать только энергию отрыва валентных электронов расположить в определенном порядке в соответствии с их положением в периодической системе химических элементов.Если же учитывать не только энергию отрыва электрона от отдельных изолированных атомов, но и энергию, которая тратится на разрушение кристаллической решетки, а также энергию, которая выделяется при гидратации ионов, то металлы по их способности образовывать гидратированные ионы следует расположить так:Li,K,Ca,Na,Mg,Al,Zn,Cr,Fe,Ni,Sn,Pb,H,Cu,Hg,Ag,Рt,AuЭтот ряд назван электрохимическим рядом напряжения металлов.В электрохимический ряд напряжений включен водород. Это позволяет сделать заключение о том, какие металлы могут вытеснять водород из растворов кислот – это металлы, стоящие до водорода. Задания для которых приведен вариант решения №17.Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить превращения по схеме Fe 1 FeCl2 2 Fe(NO3)2 3 Fe(OH)2 4 FeOПревращение 3 рассмотрите в свете теории электролитической диссоциации Задания для которых приведен вариант решения №18.Решите задачу. При взаимодействии 12 г магния с избытком соляной кислоты выделилось 10 л водорода (н.у.).Вычислите объемную долю выхода продукта реакции. Решение заданий №17. 1.Fe + 2HCl = FeCl2 + H2↑ 2.FeCl2 + 2AgNO3 = Fe(NO3)2 + 2AgCl↓ 3.Fe(NO3)2 + 2NaOH = Fe(OH)2 ↓ + 2NaNO3 Fe+2 + 2NO3- + 2Na+ + 2OH- = Fe(OH)2 ↓ + 2Na+ + 2NO3- Fe+2 + 2OH- = Fe(OH)2 ↓ 4.Fe(OH)2 = FeO + H2O Решение заданий №18.0,5моль Х Mg + 2HCl = MgCl2 + H2↑1моль 1мольn(Mg) = 12г / 24г/моль = 0,5моль0,5моль Х1моль 1мольХ = 0,5моль (H2); Vтеор (H2)= 22,4л/моль* 0,5моль=11,2л Vпрак Vтеор 10л / 11,2л *100% = 89,3% φ = *100% φ = Задания для самостоятельного выполнения №19.Напишите уравнения возможных реакций лития и меди с веществами: хлором, водой, серной кислотой.Рассмотрите одну из записанных реакций в свете окислительно-восстановительных реакций. Дополнительные задания №20.Запишите уравнения химических реакций, соответствующих схемам:2Na0 + 2HOH → 2Na+ + 2OH- + H20↑K2O + 2H+ → H20 + 2K+2K0 + 2H+ → H2↑ + 2K+ Дополнительные задания №20/1.Решите задачу. Гранулу цинка растворили в соляной кислоте. Выделившийся при этом газ полностью израсходовали на полное восстановление 0,32 граммов меди из ее оксида, масса которого была 0,36 граммов. Вычислите массу гранулы цинка. Определите химическую формулу оксида меди, из которого была восстановлена медь. Вернуться к слайду «генетическая …» Общие химические свойства металлов Взаимодействие металлов с растворами солей Нужно знать Задания, для которых приведенвариантрешения Задания для самостоятельноговыполнения Взаимодействие металлов с растворами солей При взаимодействии с растворами солей атомы металлов окисляются ионами металлов (ионами металлов, стоящих в электрохимическом ряду напряжений правее).Zn + CuCl2 = ZnCl2 + CuZn + Cu2+ = Zn2+ + Cu Дополнительные задания №24.Составьте уравнения реакции в соответствии с цепочкой превращений: Fe +CuSO4(р-р) X1(соль) +NaOH(р-р) X2(основание) +O2 +H2O X3 Дополнительные задания №25.Решите задачу. При окислении двухвалентного металла массой 6,4 г получен оксид массой 8 г. Определите, какой это металл. Вернуться к слайду «генетическая …»