Материал: 1838
4) с азотом
3 Ca0 + N2 (t°) = Ca3+2N2;
5) с фосфором
3Ca0 + 2 P (t°) = Ca3+2P2;
6)с водородом реагируют только щелочные и щелочно-земельные ме-
таллы
2Li0 + H2 = 2Li+H;
Ca0 + H2 = Ca+2H2. II. Взаимодействие с кислотами:
1. Металлы, стоящие в электрохимическом ряду напряжений (прил. 5) до водорода, восстанавливают неокисляющие кислоты с образованием водорода:
|
Mg0 + 2 HCl = Mg+2Cl2 |
+ H20; |
|
|
И |
2Al0 |
+ 3 Н2SO4(разб) = Al2+3(SO4)3 + 3 H20; |
|
6Na0 + 2 H3PO4 = 2Na3+PO4 + 3H20.
2. Окисляющие кислоты [Н2SO4(конц), HNO3 любой концентрации] взаимодействуют с металлами, стоящими в электрохимическом ряду
напряжений до и после водорода, кроме благородных металлов (табл. 8) без |
|||||
выделения водорода. |
|
А |
|
||
|
|
|
|
||
|
|
|
б |
|
Таблица 8 |
|
|
|
|
|
|
|
Взаимодействие металлов Дс окисляющими кислотами |
||||
Формула окисляющей |
|
Металл (Ме) |
Продукты реакции |
||
кислоты |
|
|
|
|
|
Н2SO4(конц) |
|
Акт вный Ме Li…Zn |
Соль + H2S + H2O |
||
|
|
Ме |
средней |
активности |
Соль + S + H2O |
|
|
Cd…Pb |
|
|
|
|
|
Неакт вный Ме |
|
Соль + SО2 + H2O |
|
|
|
и(после H ) и Fe |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
HNO3(конц) |
|
Любой активности |
Соль + NО2 + H2O |
||
HNO3(разб) |
|
Активный Ме Li…Zn |
Соль + N2 + H2O |
||
|
С |
|
|
|
|
|
|
Ме |
средней |
активности |
Соль + N2O + H2O |
|
|
Fe…Pb |
|
|
|
|
|
Неактивный Ме |
|
Соль + NO + H2O |
|
|
|
(после H2) |
|
|
|
HNO3(очень разб) |
|
Активный Ме |
|
Соль + NH4NO3 + H2O |
|
3. Благородные металлы (Au, Pt, Ir, Rh, Nb, Ta, W) взаимодействуют с
«царской водкой» [смесь HNO3(конц) и HCl(конц) в соотношении 1:3].
1-я стадия: Au0 + HN+5O3(конц) + 3 HCl(конц) = Au+3Cl3 + N+2O + 2 H2O; 2-я стадия: AuCl3 + HCl(конц) = H[AuCl4].
41
Суммарное уравнение данной реакции
Au + HNO3(конц) + 3 HCl(конц) = H[AuCl4] + NO + 2 H2O.
4. Некоторые металлы (Fe, Al, Cr) не взаимодействуют с концентрированными азотной и серной кислотами при обычной температуре, т.к. происходит утолщение и уплотнение оксидных пленок на их поверхности – пассивация.
Н2SO4(конц) + Fe, Al ≠ пассивируют; HNO3(конц) + Fe, Al, Cr ≠ пассивируют;
Н2SO4(конц) + Fe (t°) = Fe2(SO4)3 + 3 SO2 + 6 H2O. III. Взаимодействие с водой:
1. Активные (щелочные и щелочно-земельные) металлы при взаимо-
действии с водой образуют растворимое основание и водород:
2Na0 + 2H2O = 2Na+OH + H20;
Ca0 + 2H2O = Ca+2(OH)2И+ H20.
тенциалов которых равно от –1 до 0 В) окисляются водой при нагревании до оксида:
2. Металлы средней активности (значение стандартных электродных по- Д
Zn0 + H2O (t°) = Zn+2O + H20.
3. Неактивные металлы Cu, Au, Ag, Pt не реагируют с водой.
IV. Взаимодействие с солями. |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
б |
|
|
|
|
||
Вытеснение более активными металлами менее активных металлов из |
|||||||||
растворов их солей: |
и |
|
|
|
|
|
|||
|
Cu |
0 |
+ Hg |
+2 |
|
0 |
|
+2 |
Cl2; |
|
|
|
ClА2 = Hg + Cu |
|
|||||
|
Fe0 + Cu+2SO4 = Cu0 |
+ Fe+2SO4. |
|||||||
С |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Лабораторная работа №6 |
||||||||
Химические свойства металлов
Опыт 1. Отношение металлов к кислороду.
В пламя спиртовки по очереди внесите стружку или порошок магния и медную стружку. Напишите уравнения реакций горения. Что образуется на поверхности меди при нагревании? Сделайте вывод об активности металлов в реакции окисления кислородом в зависимости от их положения в ряду напряжений.
42
Опыт 2. Взаимодействие металлов с раствором солей.
Налейте в пробирку 1…2 см3 раствора сульфата меди и опустите железный гвоздь, предварительно зачищенный наждачной бумагой. Что наблюдается? Напишите уравнение реакции, сделайте вывод.
Опыт 3. Взаимодействие металлов с растворами щелочей.
В две пробирки налейте концентрированный раствор щелочи NaOH и добавьте в одну цинковую пыль, в другую – алюминиевый порошок. Содержимое пробирок можно немного подогреть.
Составьте уравнения реакций, учитывая, что образуются комплексные соли соответственно тетрагидроксоцинкат и тетрагидроксоалюминат натрия.
Опыт 4. Взаимодействие металлов с кислотами.
Повторите опыт, взяв вместо цинка меднуюИстружку.
В шесть пробирок поместите по кусочку металлического цинка и до-
бавьте по 1 см3 соляной, серной и азотной кислот: в первые три – разбавленные, во вторые три – концентрированные. Опыт с концентрированными кислотами проводите под вытяжкой!
Составьте уравнения всех реакций. Сделайте вывод о том, как реаги-
руют с концентрированными и разбавленными кислотами металлы, стоящие |
||||
|
|
|
|
Д |
в ряду напряжений (активности) металлов до и после водорода. |
||||
|
Вопросы и задан я дляАзащиты лабораторной работы |
|||
|
|
«Х м ческ е свойства металлов» |
||
|
|
|
б |
|
1. |
Охарактеризуйте положение металлов в периодической таблице |
|||
Д.И. Менделеева. |
и |
|
||
|
|
|
||
2. |
Назовите наиболее распространенные методы получения металлов. |
|||
3. |
Как металлы взаимодействуют с кислотами? |
|||
4. |
|
С |
|
|
Как металлы взаимодействуют с неметаллами? |
||||
5. |
Как металлы взаимодействуют с водой? |
|||
6. |
Как металлы взаимодействуют с солями? |
|||
7. |
Какими физическими свойствами обладают металлы? |
|||
8. |
Какая зависимость между свойствами металлов и их положением в |
|||
электрохимическом ряду напряжений металлов.
43
6. ЭКОСИСТЕМЫ
Термин «экология» (греч. oikos – дом и logos – учение) был предложен немецким биологом Э. Геккелем в 1866 г. В современном понимании экология – это наука о взаимоотношениях между живыми организмами и средой их обитания.
Основной функциональной единицей в экологии является экологическая система (экосистема). Экосистема – это безразмерная устойчивая система компонентов живой и неживой природы, в которой между живой и неживой частями осуществляются переход энергии, круговорот веществ, обмен информацией.
Экосистемы являются открытыми системами, которые могут обмени-
ваться энергией, веществом и информацией с внешней средой. Термин «экосистема» впервые был предложен в 1935 г. английскимИэкологом А.Тенсли, но само представление об экосистеме (единстве организмов и среды) возникло значительно раньше. Д
В любой экосистеме можно выделить две составные части:
Биота (греч. bios – жизнь, topos – место) – совокупность живых организмов, присутствующих в данной экосистеме.
Экотоп (греч. oikos – дом, topos – место) – неживая составляющая экосистемы, т.е. пространство, в котором обитают живые организмы, а также
условия среды, влияющие на их жизнедеятельность (живое пространство). |
|
Самая крупная экос стема, экосистемаА |
высшего уровня – биосфера. В |
составе биосферы выделяют экос стемы макроуровня – биогеоценозы (греч. |
|
|
б |
bios – жизнь, geо – Земля, koinos – сообщество). |
|
Биогеоценоз – это экос стема на определенном участке земной по- |
|
и |
|
верхности (луг, озеро, лес). В биогеоценозе, как и в любой экосистеме, мож- |
|
но выделить две составные части: |
|
1. Биоценоз (греч. bios – жизнь, koinos – сообщество) – совокупность |
|
С |
|
групп (популяций) различных видов растений, животных и микроорганиз- |
|
мов, присутствующих в данной экосистеме.
2. Биотоп (греч. bios – жизнь, topos – место) – относительно однородное жизненное пространство, занятое одним биоценозом.
Совокупность биогеоценозов образует биом. Биом – это крупная региональная или субконтинентальная система, включающая множество биогеоценозов, тесно связанных между собой потоками вещества и энергии, и характеризующаяся основным типом климата, растительности или особенностью ландшафта. На территории России выделяют следующие биомы:
44
арктические пустыни, тундру, тайгу, степи, полустепи и т.д. Биогеоценоз и биом являются структурными единицами биосферы.
Трофическую структуру экосистемы составляют автотрофы и гетеротрофы.
Автотрофы (греч. autos – сам, trophe – пища) – организмы, способные синтезировать необходимые для их существования органические вещества из неорганических в процессе реакций фотоили хемосинтеза.
Гетеротрофы (греч. heteros – другой, trophe – пища) – организмы, не способные создавать собственное вещество из неорганических компонентов и использующие для своего питания вещество, произведенное другими видами.
Миксотрофы (англ. mix – смесь, греч. trophe – пища) – организмы, которые в зависимости от условий среды способны быть и автотрофами, и ге-
теротрофами. |
И |
|
Зеленые растения являются автотрофами, животные – гетеротрофами. Примером миксотрофных организмов могут быть сине-зеленые водоросли и
растения-паразиты.
К антропогенным экосистемам, т.е. системам, созданным человеком,
относятся агроэкосистема и урбоэкосистема. Агроэкосистемы – это сель-
скохозяйственные ландшафты. Для агроэкосистем характерна упрощённая
Д
собой городской ландшафт. ПроцессАпреобразования естественных ландшафтов в искусственныеи(антропогенные), развивающиеся под влиянием го-
структура и изъятие человеком из природного круговорота части биологической продукции. Урбоэкосистемаб(лат. urbanis – городская) представляет
родской застройки, называется ур анизацией (лат. urbanis – городской) территории. К антропогеннымСэкос стемам относятся также техногенные и ин-
дустриальные экосистемы. Техногенные экосистемы образуются в результате действия на природные системы крупной техники. Индустриальные экосистемы формируются под влиянием крупных промышленных комплексов.
Ландшафт (лат. lahdschаft – вид местности) – это относительно однородная территория, на которой наблюдается закономерное повторение участков, тождественных по геологическому строению, форме рельефа, микроклимату, биоценозам и почве.
Устойчивостью экосистемы называется способность противостоять внешним воздействиям и сохранять свою структуру и функциональные особенности. Различают резистентную и упругую устойчивость.
Резистентная устойчивость (лат. resistentia – сопротивляемость) –
это способность экосистемы сопротивляться нарушениям, поддерживая неизменными свою структуру и функции.
45