2. Запитання для самоконтролю та контролю знань
1. Як розміщені хімічні елементи, які утворюють метали, в періодичній системі Д.І. Менделєєва?
2. Як змінюються металічні властивості елементів за періодами і групами ПС зі збільшенням порядкового номеру? Дайте пояснення на прикладі елементів І групи головної підгрупи та елементів ІV періоду.
3. Які особливості металічного зв’язку, металічної кристалічної гратки? Чим вони зумовлюються?
4. Які фізичні властивості металів? Чим вони зумовлюються?
5. Які хімічні властивості проявляють метали в окисно-відновних реакціях? Чим вони зумовлюються?
6. Які сполуки утворюються при взаємодії металів з киснем, воднем, галогенами, сіркою, азотом, вуглецем, кремнієм, фосфором? Напишіть рівняння хімічних реакцій їх утворення на прикладі металу кальцію, дайте назву цим сполукам.
7. Які активні метали реагують з водою за кімнатних умов? Наведіть приклади таких реакцій. Складіть рівняння.
8. В яких випадках метали реагують з водними розчинами солей інших металів? З розчинами яких солей будуть реагувати цинк, мідь, срібло? Наведіть молекулярні та іонні рівняння хімічних реакцій.
9. Які метали реагують з хлоридної та розбавленою сульфатною кислотами? Наведіть приклади таких реакцій, складіть молекулярні та іонні рівняння.
10. Як метали реагують з концентрованою сульфатною кислотою? Складіть два рівняння хімічних реакцій взаємодії з цинком за умови різної концентрації сульфатної кислоти. Розставте коефіцієнти методом електронного балансу.
11. Як метали реагують з нітратною кислотою? Складіть три рівняння хімічних реакцій взаємодії з залізом за умови різної концентрації нітратної кислоти. Розставте коефіцієнти методом електронного балансу. З якими іще кислотами реагує залізо?
12. Які метали можуть взаємодіяти як з кислотами, так і з основами? Наведіть приклади таких реакцій. Розставте коефіцієнти методом електронного балансу.
13. Чому такі активні метали як цинк ті алюміній не реагують з водою? Як їх перевести в активний стан?
14. Який хімічний процес називається електролізом? Які основні закономірності його протікання?
15. Що таке гальванічний елемент? Які основні закономірності його роботи?
16. Що таке електрохімічна корозія металів? Чому метали підлягають корозії? Які Ви знаєте способи захисту металів від корозії?
17. У вигляді яких сполук метали знаходяться в природі? У вигляді яких мінералів знаходиться залізо в природі?
18. Чому чистота матеріалів є однією з найважливіших сучасних вимог науково-технічного прогресу?
3. Приклади розв’язання задач для самостійної роботи
1. Обчисліть потенціал мідного електрода, якщо концентрація розчину купрум (ІІ) сульфату, в який він занурений, 0,5 моль/л (Е0Сu2+/Cu = +0,34 В).
За рівнянням Нернста: ЕMen+/Ме = Е0Меn+/Ме + для електродної реакції n = 2. Концентрація іонів металу [Cu2+] = 0,5 моль/л. Тому:
2. Обчисліть ЕРС гальванічного елемента Якобі-Даніеля, якщо концентрація розчину цинк сульфату 0,1 моль/л, а розчину купрум (ІІ) сульфату 2 моль/л.
Е0Сu2+/Cu = + 0,34 В > Е0Zn2+/Zn = – 0,76 В
В даному гальванічному елементі катодом виступає мідний електрод, а анодом - цинковий електрод.
ЕРС = Екатода – Еанода = 0,35 – (– 0,79) = 1,14 В.
3. Напишіть схеми гальванічних елементів, що утворюються при контактній корозії заліза, покритого цинком, і заліза, покритого оловом.
У першому випадку утворюється гальванічний елемент
(–) Zn | H2O, O2 | Fe (+),
в результаті роботи якого руйнується цинк на анодних ділянках:
.
На катодних ділянках утворюються гідроксид-іони:
.
Утворення гідроксиду цинку – вторинний процес:
Zn2+ + 2OH− = Zn(OH)2.
У другому випадку виникає гальванічний елемент:
(–) Fe | H2O, O2 | Sn (+),
в результаті якого руйнується залізо на анодних ділянках:
.
На катодних ділянках утворюються гідроксид-іони, а потім бура іржа:
;
4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3.
У першому випадку цинк окислюється і захищає залізо від корозії (анодний захист); у другому випадку олово захищає залізо, якщо на поверхні заліза утворюється суцільна без тріщин олов’яна плівка (катодний захист).
4. Обчисліть масу міді, що виділилась на катоді, а також масу і об’єм кисню, що виділився на аноді, при електролізі водного розчину купрум (ІІ) сульфату з інертним анодом, якщо сила електричного струму – 1 А, тривалість електролізу – 30 хв. (t=270С, р=101,3кПа).
;
;
.
За рівнянням Менделєєва-Клапейрона визначаємо об’єм кисню:
.