Реакция металлов с растворами солей.

Учебные материалы / Научные основы школьного курса химии. методика изучения растворов / Реакция металлов с растворами солей.

Школьникам была поставлена задача:

В раствор сульфата меди внесите небольшой кусочек металлического лития и объясните причину образования осадка черного цвета.

Решение можно выразить следующей схемой:

Схема 1.

Решение проблемного эксперимента.

Проверочный эксперимент

Вывод

В общем изучаемый процесс вместе со школьниками изображаем условно:

CuSO4 + Li ® CuO¯ + H2­

исходные вещества наблюдаемые экспериментально продукты

Вспоминаем, какие химические свойства металлов характеризует ряд стандартных электродных потенциалов:

1. Чем более отрицателен электродный потенциал металла, тем больше его восстановительная способность.

2. Каждый металл, имеющий более отрицательный потенциал, способен вытеснять (восстанавливать) из раствора солей те металлы, которые имеют более положительный потенциал.

Вспоминаем, что исключение составляют лишь щелочные и щелочноземельные металлы, которые не восстанавливают ионы других металлов из растворов их солей, что связано с тем, что скорость их взаимодействия с водой, т.е. гидратация значительно превышает скорость вытеснения иона металла.

3. Все металлы, имеющие отрицательный стандартный электродный потенциал, т.е. находящиеся в ряду напряжения металлов левее водорода, способны вытеснять его из растворов кислот. К этому добавляем, что самые активные металлы вытесняют водород и из воды.

Таким образом, в систему введены - сульфат меди, вода и литий. Исследуем какие возможны процессы:

- литий реагирует с водой, при этом выделяется водород, что согласуется с наблюдаемыми признаками реакции:

2Li + 2H2O ® 2LiOH + H2­

Образовавшийся гидроксид лития, должен реагировать с сульфатом меди с образованием осадка гидроксида меди голубого цвета:

CuSO4 + 2LiOH ® Cu(OH)2¯ + Li2SO4

Образование осадка черного, а не голубого, цвета вызвало удивление у школьников. Проделываем опыт по взаимодействию лития не с солью, а с водой и измеряем выделившуюся при этом температуру (70°С):

2Li + 2H2O ® 2LiOH + H2­ + Q

Выдвигаем гипотезу, что выделившейся при реакции гидратации лития теплоты, достаточно для разложения образовавшегося гидроксида меди:

t°

Cu(OH)2 ® CuO + H2O ( t° разложения 50°С)

осадок осадок

голубого черного

цвета цвета