Общие свойства металлов привести реакции химических свойств

Всего в природе существует 92 химических элемента (это не считая тех, которые синтезируются искусственным путем). Все они подразделяются на неметаллы и металлы. Последних заметно больше, чем первых.

Определение термина

Металлы в химии — это элементы, встречающиеся в природе в виде простых веществ и обладающие похожими физическими свойствами.

Среди них, в зависимости от их особенностей и от того, в состав каких соединений они могут входить, выделяют щелочные, щелочноземельные, переходные, легкие, полуметаллы, лантаноиды и актиноиды.

Химические свойства металлов всех групп похожи. Следует также отметить, что бериллий и магний не входят ни в одну из групп.

Физические свойства

Несмотря на то что химические свойства металлов мало чем отличаются, физические довольно разнятся. Для всех веществ данной группы характерен металлический блеск. Лучше всех металлов свет способны отражать серебро и алюминий, что позволяет использовать их в производстве зеркал.

Плотность металла может быть различной. По этому критерию выделяют легкие и тяжелые. К первым можно отнести те, плотность которых составляет не более 5 г/см3. Такими являются литий, натрий, кальций, алюминий, магний.

Первый — самый легкий из всех, его плотность почти в два раза меньше, чем у воды, а именно 0,53 г/см3. К тяжелым принадлежат железо, цинк, никель, свинец, хром, золото, серебро и другие. Самый тяжелый металл в природе — осмий. Его плотность составляет 22,6 г/см3.

Также среди физических свойств металлов выделяют твердость. Существует шкала Мооса, по которой и определяется данный показатель.

Самые мягкие металлы: калий, цезий, натрий, рубидий — их можно разрезать ножом. Твердость натрия по шкале Мооса составляет 0,4. Самым твердым металлом, которым можно порезать стекло, является хром (9 по шкале Мооса). Следующий критерий, по которому можно охарактеризовать вещество данной группы, — пластичность. Самым высоким показателем в этом плане обладают золото, серебро, медь; средним — олово; низким — свинец, цинк, железо. Также металлы различаются по своей тугоплавкости. К легкоплавким относятся те, которые начинают превращаться в жидкость при температуре менее +1000 градусов по шкале Цельсия. Такими являются калий, натрий, свинец, олово, магний, цинк, алюминий, кальций. Самый легкоплавкий металл в природе — ртуть — она становится жидкой при температуре -39 градусов Цельсия. К тугоплавким относятся медь, золото, тантал, платина, железо, никель, молибден. Самая высокая температура плавления у вольфрама — +3410 градусов. По теплопроводности металлы также различаются. Железо, вольфрам, алюминий, золото, медь, серебро — вот последовательность в порядке увеличения теплопроводности. По возрастанию электропроводности также металлы можно расположить в ряд: он будет таким же, как и предыдущий, то есть самый низкий показатель — у железа, самый высокий — у серебра и меди.

Здесь необходимо учесть то, что все они делятся на активные и неактивные. Первые стоят в электрохимическом ряду левее водорода, вторые — правее. Химические свойства металлов, которые обладают высокой активностью, не характерны для вторых.

Реакции замещения

Они свойственны только активным металлам. Такой процесс происходит при добавлении последних к кислоте. Вследствие этого образуется соль данного металла и водород, который выделяется в виде газа. Выразить это можно с помощью такого уравнения: 2К + 2НСІ = 2КСІ + Н2.

Кроме того, такого типа реакции происходят между металлами и солями. Для этого металл, который добавляют в раствор, должен быть активнее, чем тот, который входит в состав соли. В этом случае образуется новая соль, а металл из предыдущей выпадет в виде осадка.

Примером подобного рода химического взаимодействия может служить следующее уравнение: 2К + СаСІ2 = 2КСІ + Са.

Металл плюс кислород

Для таких реакций необходимо нагреть реагенты до высокой температуры. В этом процессе образуется оксид. Пример уравнения: 2Са + О2 = 2СаО. Однако в случае с калием реакция происходит без нагревания. Ее уравнение выглядит так: 4К + О2 = 2К2О. Поэтому данный металл необходимо хранить в специальных условиях, иначе на его срезе моментально образуется пленка из оксида.

Реакции с галогенами

Это такие вещества, как СІ2, Br2, І2 и др. При подобного рода взаимодействиях образуется соль, например, хлорид. 2К + СІ2 = 2КСІ.

Металлы и другие простые вещества

По типу описанной выше реакции может происходить и взаимодействие с другими химическими соединениями, состоящими из одного элемента. Для этого необходимо нагревание.

Это могут быть такие вещества, как сера, фосфор, азот, водород. Вследствие реакций образуются сульфиды, фосфиды, нитриды и гидриды соответственно.

Во взаимодействие с водородом вступают только металлы первой и второй групп периодической системы. Уравнения: 3Са + 2Р = Са3Р2; 2К + Н2 = 2КН.

Что будет, если добавить к металлу воду?

В реакции с этим веществом также вступают только активные металлы, а также обладающие средней активностью при нагревании. Вследствие этого образуется либо гидроксид (в первом случае), либо оксид (во втором) и водород. Примеры уравнений: 2К + 2Н2О = 2КОН + Н2; Zn + Н2О = ZnO + Н2.

Кислоты и неактивные металлы

К таким относятся висмут, медь, серебро и др.

Они могут взаимодействовать только с концентрированными растворами серной и азотной кислот. При этом образуется сульфат/нитрат металла, диоксид сульфура/нитрогена и вода.

Заключение

Из всех приведенных выше примеров химических свойств металлов можно сделать вывод, что они являются сильными восстановителями.

Общие химические свойства металлов

• Тема: «Металлы».
• Общие химические свойства металлов
• В химических реакциях металлы выступают в роли восстановителейи повышают степень окисления, превращаясь из простых веществ в катионы.

Химические свойства металлов различаются в зависимости от химической активности металла. По активности в водных растворах металлы расположены в ряд напряжений.

В этот ряд, составленный русским химиком Н.Н. Бекетовым, включен также неметалл водород. Активность металлов убывает слева направо:

Запомнить! Металлы, стоящие в ЭХ ряду после водорода, называют неактивными металлами.

1. Металлы, расположенные в ЭХ ряду до алюминия называют сильноактивными или активными металлами.
2. Общие химические свойства металлов
3. 1) Многие металлы вступают в реакцию с типичными неметаллами – галогенами, кислородом, серой. При этом образуются соответственно хлориды, оксиды, сульфиды и другие бинарные соединения:

• с азотом некоторые металлы образуют нитриды, реакция практически всегда протекает при нагревании;
• с серой металлы образуют сульфиды – соли сероводородной кислоты;
• с водородом самые активные металлы образуют ионные гидриды (бинарные соединения, в которых водород имеет степень окисления -1);
• с кислородом большинство металлов образует оксиды – амфотерные и основные. Основной продукт горения натрия — пероксид Na2O2; а калий и цезий горят с образованием надпероксидов MeO2.

2) Следует обратить внимание на особенности взаимодействие металлов с водой:

• Активные металлы, находящиеся в ряду активности металлов до Mg (включительно), реагируют с водой с образованием щелочей и водорода:Ca+2H2O=Ca(OH)2+H2↑
• Активные металлы (например, натрий и литий), взаимодействуют с водой со взрывом.
• Металлы средней активности окисляются водой при нагревании до оксида:

6Cr+6H2O→t,∘C2Cr2O3+3H2↑

• Неактивные металлы (Au, Ag, Pt) — не реагируют с водой.

• →[Li……Mg]MOH+H2↑ активные металлы (до Al)
• H2O+M→[Al……PbMxOy+H2↑ среднеактивные металлы (от Al до H), только при нагревании
• →[Bi……Au]≠ неактивные металлы (после Н)
• Более подробно взаимодействие металлов с водой рассмотрено в темах, посвященных химии отдельных групп.
• 3) С разбавленными кислотами реагируют металлы, стоящие в ЭХР до водорода: происходит реакция замещения с образованием соли и газообразного водорода. При этом кислота проявляет окислительные свойства за счет наличия катиона водорода:

Mg+2HCl=MgCl2+H2

4) Взаимодействие азотной кислоты (любой концентрации) и концентрированной серной кислоты протекает с образованием других продуктов: кроме соли и водорода в этих реакциях выделяется продукт восстановления серной (или азотной) кислоты. Подробнее см.тему «Взаимодействие азотной кислоты с металлами и неметаллами.

Запомнить! Все металлы, стоящие в ряду левее водорода, вытесняют его из разбавленных кислот, а металлы, расположенные справа от водорода, с растворами кислот не реагируют (азотная кислота – исключение).

5) Активность металлов также влияет на возможность протекания простого вещества металлас оксидом или солью другого металла. Металл вытесняет из солей менее активные металлы, стоящие правее его в ряду напряжений.

Запомнить! Для протекания реакции между металлом и солью другого требуется, чтобы соли, как вступающие в реакцию, так и образующиеся в ходе нее, были растворимы в воде. Металл вытесняет из соли только более слабый металл.

1. Например, для вытеснения меди из водного раствора сульфата меди подходит железо,
2. CuSO4+Fe=FeSO4+Cu
3. но не подходят свинец – так как он образует нерастворимый сульфат. Если опустить кусочек свинца в раствор сульфата меди, то с поверхности металла покроется тонким слоем сульфата, и реакция прекратится
4. CuSO4+Pb=PbSO4↓+Cu
5. Другой пример: цинк легко вытесняет серебро из раствора нитрата серебра, однако реакция цинка со взвесью сульфида серебра, нерастворимого в воде, практически не протекает.
6. Общие химические свойства металлов обобщены в таблице:

Химические свойства металлов

Цель
работы:практически
ознакомиться с характерными химическими
свойствами металлов различной активности и их соединений; изучить особенности
металлов с амфотерными свойствами.
окислительно-восстановительные реакции
уравнять методом электронно-ионного
баланса.

Теоретическая часть

Физические
свойства металлов.Вобычных
условиях все металлы, кроме ртути, —
твердые вещества, резко отличающиеся
по степени твердости.

Металлы, являясь
проводниками первого рода, обладают
высокой электропроводностью и
теплопроводностью.

Эти свойства связаны
со строением кристаллической решетки,
в узлах которой находятся ионы металлов,
между которыми перемещаются свободные
электроны. Перенос электричества и
тепла происходит за счет движения этих
электронов.

Химические
свойства металлов.
Все
металлы являются восстановителями,
т.е. при химических реакциях они теряют
электроны и превращаются в положительно
заряженные ионы. Вследствие этого
большинство металлов реагирует с
типичными окислителями, например,
кислородом, образуя оксиды, которые в
большинстве случаев покрывают плотным
слоем поверхность металлов.

• Mg°
  +O2°=2Mg+2O-2
• Mg-2=Mg+2
• О2+4=2О-2

Восстановительная
активность металлов в растворах зависит
от положения металла в ряду напряжений
или от величины электродного потенциала
металла ( табл. ) Чем меньшей величиной
электродного потенциала обладает данный
металл, тем более активным восстановителем
он является. Все металлы можно разделить
на 3
группы:

1. Активные металлы – от начала ряда напряжений (т.е. от Li) до Mg;

2. Металлы средней активности от Mg до H;

3. Малоактивные металлы – от Н до конца ряда напряжений ( до Au).

1. Взаимодействие
   металлов с водой
2. С водой взаимодействуют
   металлы 1 группы (сюда относятся
   преимущественно щелочные и щелочноземельные
   металлы); продуктами реакции являются
   гидроксиды соответствующих металлов
   и водород, например:
3. 2К°+2Н2О=2КОН+Н2О
4. К°-=К+ | 2
5. 2Н++2=Н2 | 1
6. Взаимодействие
   металлов с кислотами

Все
бескислородные кислоты (соляная HCl,
бромистоводородная HBr и т.п.), а также
некоторые кислородсодержащие кислоты
(разбавленная серная кислота H2SO4,
фосфорная H3PO4, уксусная СН3СООН
и т.п.) реагируют с металлами 1 и 2 групп,
стоящими в ряду напряжений до водорода.
При этом образуется соответствующая
соль и выделяется водород:

• Zn+H2SO4
  =ZnSO4+H2
• Zn
  -2=Zn2+ | 1
• 2Н++2=Н2° | 1
• Концентрированная
  серная кислота окисляет металлы 1, 2 и
  частично 3-ей группы (до Ag включительно)
  восстанавливаясь при этом до SO2
  — бесцветного газа с резковатым запахом,
  свободной серы, выпадающей в виде белого
  осадка или сероводорода H2S
  — газа с запахом тухлых яиц. Чем более
  активным является металл, тем сильнее
  восстанавливается сера, например:

| 1

| 1

| 8

| 1

Азотная
кислота любой концентрации окисляет
практически все металлы, при этом
образуются нитрат соответствующего
металла, вода и продукт восстановления
N+5
(NO2
— бурый газ с резким запахом, NO
— бесцветный газ с резким запахом, N2O
— газ с наркотическим запахом, N2
-газ без запаха, NH4NO3 — бесцветный раствор). Чем более активным
является металл и чем более разбавленной
является кислота, тем сильнее
восстанавливается азот в азотной
кислоте.

Взаимодействие
металлов со щелочами

Со
щелочами взаимодействуют амфотерные
металлы,
относящиеся в основном ко 2 группе ( Zn,
Be,
Al,
Sn,
Pb
и др.). Реакция протекает сплавлением
металлов со щелочью:

1. Pb+2NaOH=Na2PbO2
   +Н2
2. Pb
   -2=Pb2+ | 1
3. 2Н++2=Н2° | 1
4. или при взаимодействии
   с крепким раствором щелочи:
5. Be
   + 2NaOH + 2H2О
   = Na2[Be(OH)4]
   + H2
6. Ве°-2=Ве+2 | 1
7. | 1
8. Амфотерные металлы
   образуют амфотерные оксиды и,
   соответственно, амфотерные гидроксиды
   (взаимодействующие с кислотами и щелочами
   с образованием соли и воды), например:

Практическая часть

Опыт№
1. Взаимодействие
металлов с водой.

Возьмите небольшой
кусочек щелочного или щелочноземельного
металла (натрий, калий, литий, кальций),
который хранится в банке с керосином,
тщательно осушите его фильтровальной
бумагой, внесите в фарфоровую чашку,
заполненную водой. По окончании опыта
добавьте несколько капель фенолфталеина
и определите среду образовавшегося
раствора.

При взаимодействии
магния с водой реакционную пробирку
подогрейте некоторое время на спиртовке.

Опыт№2.
Взаимодействие
металлов с разбавленными кислотами.

В три пробирки
налейте по 20 — 25 капель 2Н раствора
соляной, серной и азотной кислот. В
каждую пробирку опустите металлы в виде
проволоки, кусочков или стружки.
Наблюдайте происходящие явления.
Пробирки, в которых ничего не происходит,
подогрейте на спиртовке до начала
реакции. Пробирку с азотной кислотой
осторожно понюхайте для определения
выделяющегося газа.

Опыт
№3. Взаимодействие
металлов с концентрированными кислотами.

В две пробирки
налейте по 20 — 25 капель концентрированной
азотной и серной (осторожно!) кислот,
опустите в них металл, наблюдайте
происходящее. В случае необходимости
пробирки можно подогреть на спиртовке
до начала реакции. Для определения
выделяющихся газов пробирки осторожно
понюхайте.

Опыт№4.
Взаимодействие
металлов со щелочами.

В
пробирку налейте 20 — 30 капель
концентрированного раствора щелочи
(КОН или NaOH),
внесите металл. Пробирку слегка
подогрейте. Наблюдайте происходящее.

Опыт№5.
Получение
и
свойства гидроксидов металлов.

В пробирку налейте
15-20 капель соли соответствующего металла,
добавьте щелочь до выпадения осадка.
Осадок разделите на две части. К одной
части прилейте раствор соляной кислоты,
а к другой — раствор щелочи. Отметьте
наблюдения, напишите уравнения в
молекулярной, полной ионной и краткой
ионной формах, сделайте вывод о характере
полученного гидроксида.

Оформление работы
и выводы

К
окислительно-восстановительным реакциям
напишите уравнения электронно-ионного
баланса, ионообменные реакции напишите
в молекулярной и ионно-молекулярных
формах.

В выводах напишите,
к какой группе активности (1, 2 или 3-ей)
относится изученный вами металл и какие
свойства – основные или амфотерные –
проявляет его гидроксид. Выводы обоснуйте.

Лабораторная
работа № 11

"Общие химические свойства металлов"

•   Выполнила:
• учитель химии                                                                                        
• МБОУ ООШ №81
• Ицкович Т.Я
• Г. Краснодар2014

Цель урока: Обобщить и углубить знания о металлах.

Сформировать представление об электрохимическом ряде напряжения металлов, актуализировать и обобщить знания учащихся о химических свойствах металлов, развивать умения составлять уравнения химических реакций. Задачи урока. 

Образовательные:

 • углубить знания о химические элементах-металлах, расположенных в периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева; •рассмотреть химические свойства металлов. Развивающие: • развивать познавательный интерес, умение логически мыслить, находить и объяснять причинно-следственные связи, прогнозировать; • развивать познавательную активность учащихся, вырабатывать умение наблюдать, анализировать, делать выводы, объяснять ход эксперимента;

• развивать умение записывать уравнения реакций, характеризующие свойства металлов.

1. Воспитывающие: • воспитывать коммуникативные качества, умение высказывать собственное мнение, сотрудничать в группе.
2.     Тип урока: комбинированный (изучение нового материала и первичное закрепление). Методы обучения: практический, наглядный, словесный, объяснительно-иллюстративный

. Методы контроля: устный, письменный, экспериментальный. Оборудование: компьютер, интерактивная доска, презентация, таблица М.И. Менделеева, электрохимический ряд напряжения. Реактивы: металлы ( , кальций, цинк), вода, соляная кислота, железный гвоздь, раствор медного купороса, штативы с пробирками, стакан. Реактивы на столах учащихся: р-р соляной кислоты, цинк, р-р медного купороса, железный гвоздь.

План урока:

1. Повторение прошлой темы урока «Нахождение металлов в природе. Физические свойства».

2. Изучение нового материала «Химические свойства металлов». 3. Закрепление.

Ход урока.

  Проверка  творческого индивидуального задания:

«Роль и место металлов в природе, жизни, быту.»( Сообщения учащихся . презентации, содержащие(полезную информацию по теме)  

Фронтальный опрос. Ребята ответьте, пожалуйста, на следующие вопросы, представленные на слайде. Слайд№ (Вариант 1, Вариант2. После выполнения теста обменяйтесь с соседом работой и свертись с ответами, представленными на слайдах.

Если у вас нет ошибок, то поставьте «5», если одна ошибка, то поставьте «4», если две-три ошибки, то «3».

Если у вас четыре ошибке и больше, то выполните работу над ошибками дома, изучив соответствующий материал по учебнику и на следующем уроке я вас выслушаю.

Кто сделал без ошибок, зачитайте нам правильные ответы  Слайд№

Изучение нового материала.

Итак.  Зная строение металлов, можно предвидеть их общие химические свойства. В атомах металлов на внешней электронной оболочке находится наибольшее число электронов, которые легко отрываются от атомов.

    Наиболее общим химическим свойством металлов является способность их атомов при химических реакциях отдавать валентные электроны и превращаться в положительно заряженные ионы, т.е. металлы в реакциях являются сильными восстановителями.  

Запомните! Мо – ne → M+n.

Это общая схема, характеризующая основной процесс, происходящий с металлами при химических реакциях. (записываем в тетрадь)  1.Взаимодействие металлов с простыми веществами. Слайд№   Просмотр видео: горение железа и алюминия. Записываем уравнения реакций в тетради и на доске. Коэффициенты расставляем методом электронного баланса.

1. Реакции горения. Просмотр видео:

 2Mg + O2 = 2MgO

2. Взаимодействие с галогенами. Просмотр видео:  

2Al + 3I2 = 2AlI3  

 3. Взаимодействие с серой. Просим учащегося составить уравнение реакции взаимодействия цинка с серой у доски. Zn + S → ZnS;

В общем виде можно выразить следующим образом: M0 + неM0 → M+n неM-n

вос-ль ок-ль соль

  В реакциях атомы металлов отдают электроны, т.е. являются восстановителями, а неметаллы принимают электроны, т.е. являются окислителями.   2.Взаимодействие металлов со сложными веществами

. 1. Взаимодействие металлов с водой. Просмотр видео Слайд№

 2Na + H2O → 2NaOH + H2 ↑.

Ответьте   на вопрос.

При каких условиях металлы вступают в реакцию с водой? (При обычной температуре и при нагревании).

Что образуется при взаимодействии воды с активными металлами при обычной температуре? (Образуется гидроксид и выделяется водород). Коэффициенты расставляем методом электронного баланса у доски. Опыт: кальций + вода  учащиеся выполняют самостоятельно(учебник)Ca + 2H2O → Ca(OH)2 + H2 ↑.

  Вопрос: все ли металлы взаимодействуют с водой?   (см. электрохимический ряд напряжения)

 2. Взаимодействие металлов с растворами кислот.  Лабораторный опыт учащиеся выполняют, используя  Слайд№ и   делают вывод! Металлы стоящие в электрохимическом ряду напряжений до водорода могут вытеснять водород из растворов кислот. Металлы стоящие в электрохимическом ряду напряжений после водорода не могут вытеснять водород из растворов кислот

Правило имеет ряд поправок:

1. правило соблюдается, если в реакции металла с кислотой образуется растворимая соль;

2. концентрированная серная кислота и азотная кислота любой концентрации реагируют с металлами по особому, при этом водород не образуется; 3. на щелочные металлы правило не распространяется, т.к. они легко взаимодействуют с водой.

Вывод: из уравнений реакций видно, что в них окислителями являются ионы водорода и ионы неметаллов, а атомы металлов – восстановители 3. Взаимодействие металлов с растворами солей. Слайд№ Напоминаем технику безопасности.

• Лабораторный опыт учащиеся выполняют, используя  Слайд№
•  и  делают вывод!

  В электрохимическом ряду напряжений металл, стоящий левее, может вытеснять из растворов солей металл, стоящий правее. (записываем в тетрадь) Исключение: металлы до магния не могут вытеснять другие металлы из растворов солей, так как в первую очередь реагирую с водой, образуя щелочи.

Повторяем   все, что изучили сегодня на уроке.

Слайд№

1. Работа по закреплению изученного материала.

Заполните таблицу и в соответствующих графах напишите уравнения практически осуществимых реакций; укажите условия их протекания.  Дополнительные задания.1.

Составьте уравнения реакций взаимодействия: а) натрия с серой; б) железа с раствором серной кислоты; в) кальция с бромом. 2. Между какими веществами произойдет химическая реакция: а) медь и раствор сульфата железа (II); б) магний и раствор нитрата свинца (II); в) цинк и раствор сульфата железа (II).

Напишите соответствующие уравнения реакций, расставьте коэффициенты методом электронного баланса.

Выставление оценок за работу на уроке

Релаксация. Это интересно. Узнайте металл:

С созданием спектроскопа его обнаружили в самых неожиданных местах: в граните, чае, молоке, человеческой крови, табачном дыме. Этот металл самый лёгкий, если бы из него удалось сделать самолёт, то два человека легко бы подняли его.

Мягкий, тягучий, пластичный металл, обладающий наивысшей ковкостью. 1г. его можно раскатать в лист площадью 1 м.2 или вытянуть в проволоку длиной 3,5 км. В недрах Земли его содержится такое количество, что им можно выстелить всю планету полуметровым слоем.

Этот металл самый распространённый в земной коре, но из руды его выделили 150 лет назад, и в течение последующих 60 лет он был большой редкостью и ценился дороже золота. В 1854 году стоимость 1 кг. этого металла составляла — 1200 рублей, а в 1899 году – 1 рубль. Известно, что из этого металла была сделана погремушка у наследника русского царя.

Этот металл используется в производстве различных физических приборов, взрывчатых веществ, его соединения применяют при пломбировании зубов. Если взять этот металл в твёрдом виде, то им можно заморозить воду.

Этот металл входит в состав типографского сплава, его оксид используют как добавку при производстве хрустального стекла, главные потребители этого металла – аккумуляторная и кабельная промышленность. Кроме того, его используют для защиты от рентгеновского излучения.

Удивительный металл, который чрезвычайно стоек и в то же время совместим с тканями человека, незаменим в восстановительной хирургии. Например, проломы в черепе заменяют пластинами из этого металла, а нитями из этого металла сшивают даже нервы.

Домашнее задание. Слайд№