Химия 8 класс. 32. Реакции замещения
Химия и не только подпишись) Поставь лайк и сохрани в закладки чтобы не потерять!
Конспект: «Реакции замещения»
Определение реакций замещения
Реакции замещения – это такие реакции, в которых атомы простого вещества замещают атомы одного из элементов в составе сложного вещества.
Пример:
Zn+2HCl→ZnCl2+H2↑
Пример реакции замещения (опыт Г. Кавендиша)
В пробирку добавляют соляную кислоту и гранулы цинка.
Наблюдается выделение газа (водорода), который собирается методом вытеснения воздуха.
При поднесении горящей спички раздаётся «лай» (взрыв гремучего газа, смеси водорода и воздуха).
Если сгорает чистый водород, слышен лёгкий хлопок.
Уравнение реакции:
Zn+2HCl→ZnCl2+H2↑
При выпаривании жидкости, оставшейся после реакции, образуются кристаллы хлорида цинка.
Реакции замещения с другими металлами
Алюминий:
2Al+6HCl→2AlCl3+3H2↑
С серной кислотой образуются сульфаты:
2Al+3H2SO4→Al2(SO4)3+3H2↑
Активность металлов в реакциях с кислотами
Все металлы, расположенные до водорода в ряду активности, способны вытеснять водород из кислот.
Металлы после водорода (например, медь, серебро, золото) с кислотами не взаимодействуют.
Ряд активности металлов (напряжений):
Li,K,Ba,Ca,Na,Mg,Al,Mn,Zn,Cr,Fe,Co,Sn,Pb,H2,Cu,Hg,Ag,Au
Эксперимент с разными металлами и HCl:
Кальций, магний и цинк выделяют водород с разной интенсивностью.
Медь реакции не даёт.
Реакции замещения между металлами и солями
Пример: железный гвоздь в растворе CuSO₄:
Fe+CuSO4→Cu+FeSO4
Гвоздь покрывается красным налётом меди.
Условие для реакции: металл должен быть активнее металла соли (расположен левее в ряду активности).
Пример:
Cu+2AgNO3→Cu(NO3)2+2Ag
Особенности реакций замещения
Участвуют два исходных вещества: одно простое, другое сложное.
Продуктами реакции являются новое простое и новое сложное вещества.
Итог:
Реакции замещения — ключевые процессы, которые демонстрируют активность металлов и позволяют предсказывать взаимодействие веществ.
Презентация: «Реакции замещения»
Новые понятия, основные тезисы
- Реакции замещения
Новые понятия:
Реакция замещения: процесс, в котором атомы простого вещества замещают атомы одного из элементов в сложном веществе.
Пример:
Zn+2HCl→ZnCl2+H2↑
Основные тезисы:
Участвуют два вещества: простое и сложное.
Продукты реакции — новое простое и новое сложное вещества.
Пример опыта: реакция цинка с соляной кислотой сопровождается выделением водорода, который можно обнаружить по «лающему» звуку при сгорании смеси с воздухом.
- Ряд активности металлов
Новые понятия:
Ряд активности металлов: последовательность элементов, расположенных в порядке убывания их способности вытеснять водород из кислот.
Основные тезисы:
Металлы до водорода (например, Li, K, Zn) способны вытеснять его из кислот.
Металлы после водорода (например, Cu, Ag, Au) с кислотами не реагируют.
Пример: медь не взаимодействует с соляной кислотой.
- Условия взаимодействия металлов с растворами кислот и солей
Новые понятия:
Условие активности: металл должен быть активнее (располагаться левее в ряду активности), чем элемент в составе соли или водород.
Основные тезисы:
Металлы взаимодействуют с кислотами, если их активность выше водорода.
Пример:
Zn+H2SO4→ZnSO4+H2↑
Металлы вытесняют другие металлы из их солей, если активны относительно металла в составе соли.
Пример:
Fe+CuSO4→FeSO4+Cu
Активность металла определяет возможность реакции замещения.
Ключевые моменты
- Какие реакции называют реакциями замещения? Сравните их с реакциями соединения и разложения.
Определение: Реакции замещения — это химические реакции, при которых атомы простого вещества замещают атомы одного из элементов в составе сложного вещества.
Пример: Zn+2HCl→ZnCl2+H2↑
Сравнение с другими типами реакций:
Реакции соединения:
Происходит образование одного сложного вещества из двух или более веществ.
Пример: 2H2+O2→2H2O
Реакции разложения:
Из одного сложного вещества образуются два или более новых вещества.
Пример: CaCO3→CaO+CO2↑
Отличие:
В реакциях замещения, в отличие от соединения и разложения, одновременно образуются два новых вещества: одно простое и одно сложное.
- Запишите уравнения следующих реакций замещения:
А) оксид железа (III)+ алюминий→(t)
Б) оксид железа (III)+ водород→(t)
В) хлорид меди (II) (р-р) + алюминий→
Г) оксид свинца (IV)+ углерод→(t)
Д) бромид железа (III)(р-р) + хлор→
А) Fe2O3+2Al→Al2O3+2Fe
Б) Fe2O3+3H2→2Fe+3H2O
В) 3CuCl2+2Al→2AlCl3+3Cu
Г) PbO2+C→Pb+CO2
Д) 2FeBr3+3Cl→2FeCl3+3Br2
- Рассчитайте объём водорода (н. у.), который образуется при взаимодействии 1,5 моль алюминия с соляной кислотой. Какое количество вещества хлороводорода потребуется для этой реакции?
Условие:
Дано 1,5 моль алюминия (Al). Нужно найти объём водорода (H₂), который образуется в ходе реакции, а также количество вещества хлороводорода (HCl), которое потребуется для реакции.
Реакция:
2Al+6HCl→2AlCl3+3H2
- Нахождение объёма водорода:
Из уравнения реакции видно, что на 2 моль алюминия образуется 3 моль водорода. То есть, для 1,5 моль алюминия количество водорода будет:
Теперь, чтобы найти объём водорода, воспользуемся формулой для объёма газа при нормальных условиях (н. у.):
V(H2)=Vm×n
где Vm — молярный объём газа при нормальных условиях (22,4 л/моль), а n — количество вещества.
V(H2)=22,4 л/моль×2,25 моль=50,4 л
Ответ: Объём водорода (H₂) = 50,4 л.
- Нахождение количества вещества хлороводорода (HCl):
По уравнению реакции на 2 моль алюминия требуется 6 моль HCl. Для 1,5 моль алюминия потребуется:
Ответ: Количество вещества HCl = 4,5 моль.
- Определите объём водорода (н. у.), который потребуется для замещения всей меди из 640 мг образца оксида меди (II), содержащего 25% примесей.
Условие:
Дано 640 мг образца оксида меди (CuO), содержащего 25% примесей. Нужно найти объём водорода (H₂), который потребуется для замещения меди (Cu).
Реакция:
CuO+H2→Cu+H2O
- Масса чистого CuO:
Образец оксида меди содержит 25% примесей, значит масса чистого CuO будет:
m(CuO)=640 мг×(1−0,25)=480 мг=0,48 г
- Нахождение количества вещества CuO:
Молекулярная масса CuO составляет 80 г/моль. Количество вещества CuO:
- Нахождение объёма водорода:
Для 1 моль CuO требуется 1 моль водорода. Следовательно, для 0,006 моль CuO потребуется 0,006 моль H₂. Объём водорода можно найти по формуле:
V(H2)=Vm×n
где Vm=22,4 л/моль — молярный объём водорода.
V(H2)=22,4 л/моль×0,006 моль=0,1344 л=134,4 мл
Ответ: Объём водорода (H₂) = 134,4 мл.
- Найдите количество вещества серебра, которое выделится на медной пластинке, помещённой в 169 г 2,5%-го раствора нитрата серебра, если исходить из предположения, что вся соль вступит в реакцию.
Условие:
Дано 169 г раствора нитрата серебра (AgNO₃) с концентрацией 2,5%. Нужно найти количество вещества серебра (Ag), которое выделится на медной пластинке, если вся соль вступит в реакцию.
Реакция:
Cu+2AgNO3→Cu(NO3)2+2Ag
- Масса нитрата серебра (AgNO₃):
Масса нитрата серебра в растворе составляет 2,5% от общей массы раствора:
m(AgNO3)=169 г×0,025=4,225 г
- Нахождение количества вещества AgNO₃:
Молекулярная масса AgNO₃ составляет 170 г/моль. Количество вещества AgNO₃:
3. Нахождение количества вещества серебра (Ag):
По уравнению реакции для 1 моль AgNO₃ выделяется 1 моль серебра (Ag). Следовательно, для 0,02485 моль AgNO₃ будет выделено 0,02485 моль Ag.
Ответ: Количество вещества серебра (Ag) = 0,025 моль.
Лабораторная работа №16: «Замещение меди в растворе сульфата седи (II) железом»
Замещение меди в растворе сульфата меди (II) железом
Налейте в две пробирки по 2 мл раствора сульфата меди (II). Опишите цвет раствора. Осторожно погрузите в одну из пробирок железный гвоздь (скрепку), привязанный на нитке. Опишите условие проведения реакции.
Через 5 минут извлеките гвоздь из раствора и опишите произошедшие с ним изменения. Образованием какого вещества они вызваны? Опишите цвет образовавшегося раствора и сравните его с цветом исходного раствора. Напишите уравнение реакции сульфата меди (II) с железом, учитывая, что в продукте реакции степень окисления железа равна +2.
Лабораторная работа №16: «Замещение меди в растворе сульфата седи (II) железом»
Цель работы:
Изучить реакцию замещения меди в растворе сульфата меди (II) железом и наблюдать изменения в растворе и на поверхности металла.
Ход работы:
- Подготовка раствора сульфата меди (II):
В две пробирки налейте по 2 мл раствора сульфата меди (II), который имеет голубой цвет. Это связано с тем, что ионы меди (Cu2+) придают раствору характерный голубой оттенок. На этом этапе оба раствора будут одинаковыми и иметь одинаковый цвет.
- Погружение железного гвоздя: Осторожно поместите в одну из пробирок с раствором сульфата меди (II) железный гвоздь (или скрепку), привязанный на нитке. Этот металл (железо) будет использоваться для реакции замещения меди, так как железо активнее меди в ряду активности металлов.
Условия реакции:
В реакции участвуют металл (железо) и раствор сульфата меди (CuSO₄). В ходе реакции железо вытесняет медь из раствора, образуя сульфат железа (II) и выделяя медь на поверхности железа.
- Наблюдения через 5 минут: Через 5 минут извлеките гвоздь из раствора и осмотрите его. На поверхности гвоздя будет наблюдаться образование коричневого осадка — это выделившаяся металлическая медь. Железо вытеснило медь из раствора, и она осела на металлическом гвозде.
- Описание изменений в растворе: Цвет раствора изменится с голубого (из-за ионов меди Cu2+) на бледно-зеленый или желтоватый, что связано с образованием ионов железа (Fe2+) в растворе. Это изменение цвета обусловлено тем, что сульфат железа (II) образует раствор, который имеет бледно-зеленый цвет.
- Реакция: на основе наблюдений, уравнение реакции можно записать следующим образом:
Fe+CuSO4→FeSO4+Cu
В этой реакции:
Fe (железо) заменяет Cu2+ (медь) в растворе.
Образуется FeSO₄ (сульфат железа (II)) и выделяется Cu (медь).
- Изменение состояния железа:
В процессе реакции железо из нулевой степени окисления (Fe⁰) переходит в степень окисления +2 (Fe2+), так как оно образует сульфат железа (FeSO₄), где железо в ионной форме имеет степень окисления +2.
Ответы на вопросы:
Цвет раствора сульфата меди (II):
Исходно раствор сульфата меди (II) имеет голубой цвет. Это связано с наличием ионов меди (Cu2+) в растворе.
Условие проведения реакции:
Реакция проводится при комнатной температуре в растворе сульфата меди (II), куда погружается железный гвоздь. Железо вытесняет медь из раствора, образуя сульфат железа (II) и выделяя медь на поверхности металла.
Изменения на гвозде:
Через 5 минут на поверхности гвоздя появляется коричневый осадок — это металлическая медь (Cu), которая выделяется из раствора.
Цвет раствора после реакции:
После реакции цвет раствора изменяется с голубого на бледно-зеленый или желтоватый, что связано с образованием ионов железа (Fe2+), придающих раствору новый оттенок.
Уравнение реакции:
Уравнение реакции замещения:
Fe+CuSO4→FeSO4+Cu
В этом уравнении:
Железо (Fe) вытесняет медь (Cu2+) из раствора.
Образуется сульфат железа (FeSO₄), в котором железо имеет степень окисления +2, и выделяется медь (Cu).
#химия_8_класс
#химия_8_32
#Реакциизамещения
#химияпрезентация
#габриелян
Использованные источники:
- Химия. 8 класс. Учебник - Габриелян О.С.
- Использование ChatGPT