1
Symulacja 1

Za pomocą przedstawionej poniżej symulacji, zbadaj reakcję wybranego metalu z roztworem siarczanuVI miedziII. Następnie rozwiąż zadania.

Zapoznaj się z opisem symulacji doświadczenia, podczas którego zbadano reakcję wybranego metalu z roztworem siarczanuVI miedziII. Następnie rozwiąż zadania.

RlNY48LLyeELu
W symulacji przedstawiono badanie wypierania metali z roztworów ich soli. W tym celu spośród szeregu dostępnych metali wybierano metal i sprawdzano, jak zachowuje się zanurzony w roztworze siarczanu(<math aria‑label="sześć">VI) miedzi(<math aria‑label="dwa">II). Podano definicję. Szereg aktywności metali jest to zestawienie pierwiastków, będących metalami, w kolejności od najbardziej do najmniej aktywnego metalu. Im metal bardziej aktywny chemicznie, tym położony jest bardziej na początku szeregu aktywności metali. Im bardziej na początku w szeregu aktywności znajduje się dany metal, tym jest bardziej aktywny chemicznie, łatwiej się utlenia, czyli jest silniejszym reduktorem. Im bardziej na końcu w szeregu aktywności znajduje się dany metal, tym jest mniej aktywny chemicznie, łatwiej się redukuje, czyli jest silniejszym utleniaczem. Po lewej stronie w symulacji znajduje się szereg aktywności metali wraz z potencjałami od minus trzech przecinek zero cztery wolta do plus jeden przecinek pięć dwa wolta. Idąc w dół szeregu zanurzano kolejne próbki metali, znajdujących się w szeregu, w niebieskim roztworze siarczanu(<math aria‑label="sześć">VI) miedzi(<math aria‑label="dwa">II).
  1. Lit, elektroda Li/Li+, potencjał standardowy minus 3,04. Zawartość zlewki zabarwia się na kolor ciemnozielony, ze zlewki ulatnia się bezbarwny gaz, a na dnie zlewki gromadzi się ciemny osad. Równania reakcji: 2 CuSO4+4 Li+3 H2OCuO+CuOH2+2 Li2SO4+2 H2; 2 Cu2++4 Li+3 H2OCuO+CuOH2+4 Li+2 H2. Lit, reagując z wodą, tworzy wodorotlenek litu LiOH, dzięki czemu powstaje roztwór o zasadowym odczynie. W środowisku zasadowym na gorąco strąca się tlenek miedzi(<math aria‑label="dwa">II), CuO, a na zimno strąca się wodorotlenek miedzi(<math aria‑label="dwa">II), CuOH2.
  2. Elektroda Ca/Ca2+, potencjał standardowy minus 2,86. Po dodaniu wapnia do roztworu siarczanu(<math aria‑label="sześć">VI) miedzi(<math aria‑label="dwa">II) w zlewce wytrąca się niebieski, galaretowaty osad oraz biały osad, a także wydziela się bezbarwny gaz. Wapń po wprowadzeniu do wodnego roztworu siarczanu(<math aria‑label="sześć">VI) miedzi(<math aria‑label="dwa">II), reaguje z wodą, tworząc trudno rozpuszczalny w wodzie wodorotlenek wapnia CaOH2 (biały osad). Równanie w formie cząsteczkowej. Ca+2 H2OCaOH2+2 H2. W roztworze wzrasta stężenie jonów wodorotlenkowych, powodując wytrącanie się niebieskiego, galaretowego osadu wodorotlenku miedzi(<math aria‑label="dwa">II), CuOH2. Równanie reakcji. Cu+2 OH-CuOH2. Wodorotlenek ten rozkłada się następnie do czarnego tlenku miedzi(<math aria‑label="dwa">II) CuO. Równanie reakcji. CuOH2CuO+H2O.
  3. Elektroda Mg/Mg2+, potencjał standardowy minus 2,36. Po dodaniu magnezu do roztworu siarczanu(<math aria‑label="sześć">VI) miedzi(<math aria‑label="dwa">II) w zlewce wytrąca się biały osad, powstaje ciemnobrązowy osad, a także wydziela się bezbarwny gaz. Magnez wypiera miedź z roztworu jej soli według równania. Równanie w formie cząsteczkowej. CuSO4+MgCu+MgSO4. Równanie w formie jonowej. Cu2++MgCu+Mg2+. Ponadto magnez reaguje również z wodą, w wyniku czego powstaje biały osad trudno rozpuszczalnego w wodzie wodorotlenku magnezu MgOH2 oraz wydziela się wodór. Równanie reakcji. Mg+2 H2OMgOH2+H2.
  4. Elektroda Al/Al3+, potencjał standardowy minus 1,69. Po zanurzeniu płytki glinowej w roztworze siarczanu(<math aria‑label="sześć">VI) miedzi(<math aria‑label="dwa">II) w nie zaobserwowano zmian. CuSO4+Albrak zmian. Glin na powietrzu ulega pasywacji, czyli pokrywa się ochronną warstwą tlenku glinu Al2O3., który w tym przypadku uniemożliwia przebieg wymiany. Gdyby warstwa Al2O3 była uszkodzona (na przykład mechanicznie zarysowana tuż przed rozpoczęciem reakcji lub do roztworu dodano by sól zawierającą aniony chlorkowe, jak choćby NaCl) reakcja zaszłaby zgodnie z równaniem. Równanie w formie cząsteczkowej 3 CuSO4+2 Al3 Cu+Al2SO43. Równanie w formie jonowej. 3 Cu2++2 Al3 Cu+2 Al3+.
  5. Elektroda Mn/Mn2+, potencjał standardowy minus 1,18. Po zanurzeniu płytki manganowej w roztworze siarczanu(<math aria‑label="sześć">VI) miedzi(<math aria‑label="dwa">II) niebieski roztwór zaczął się odbarwiać, po czym przyjął kolor jasnoróżowy, a na dnie wydzielił się ciemnobrązowy osad. Równanie reakcji w formie cząsteczkowej CuSO4+MnCu+MnSO4. Równanie w formie jonowej. Cu2++MnCu+Mn2+.
  6. Elektroda <math aria‑label="Zet n, Zet n indeks górny dwa plus koniec indeksu">Zn/Zn2+, potencjał standardowy minus 0,76. Po zanurzeniu płytki cynkowej w roztworze siarczanu(<math aria‑label="sześć">VI) miedzi(<math aria‑label="dwa">II) niebieski roztwór odbarwił się, płytka częściowo uległa roztworzeniu i pokryła ciemnobrązowym osadem. Równanie reakcji w formie cząsteczkowej <math aria‑label="C u S O indeks dolny cztery koniec indeksu, dodać Zet n, strzałka w prawo, C u, dodać Zet n S O indeks dolny cztery koniec indeksu">CuSO4+ZnCu+ZnSO4. Równanie w formie jonowej. <math aria‑label="C u indeks górny dwa plus koniec indeksu, dodać Zet n, strzałka w prawo, C u, dodać Zet n indeks górny dwa plus koniec indeksu">Cu2++ZnCu+Zn2+.
  7. Elektroda Cr/Cr3+, potencjał standardowy minus 0,74. Po zanurzeniu płytki chromowej w niebieskim roztworze siarczanu(<math aria‑label="sześć">VI) miedzi(<math aria‑label="dwa">II) nastąpiła zmiana zabarwienia zawartości zlewki na ciemnozielony kolor, płytka częściowo uległa roztworzeniu i pokryła ciemnobrązowym osadem. Równanie reakcji w formie cząsteczkowej 3 CuSO4+2 Cr3 Cu+Cr2SO43. Równanie w formie jonowej. 3 Cu2++2 Cr3 Cu+2 Cr3+.
  8. Elektroda Fe/Fe2+, potencjał standardowy minus 0,44. Po zanurzeniu żelaznej płytki w roztworze siarczanu(<math aria‑label="sześć">VI) miedzi(<math aria‑label="dwa">II) niebieski roztwór zaczął przybierać zielone zabarwienie, po czym przyjął kolor zielono‑żółty, płytka częściowo uległa roztworzeniu i pokryła ciemnobrązowym osadem. Równanie reakcji w formie cząsteczkowej CuSO4+FeCu+FeSO4. Równanie w formie jonowej. Cu2++FeCu+Fe2+.
  9. Elektroda Cd/Cd2+, potencjał standardowy minus 0,40. Po zanurzeniu płytki kadmowej w roztworze siarczanu(<math aria‑label="sześć">VI) miedzi(<math aria‑label="dwa">II) niebieski roztwór odbarwił się, zaś płytka częściowo uległa roztworzeniu i pokryła ciemnobrązowym osadem. Równanie reakcji w formie cząsteczkowej CuSO4+CdCu+CdSO4. Równanie w formie jonowej. Cu2++CdCu+Cd2+.
  10. Elektroda Co/Co2+, potencjał standardowy minus 0,28. Po zanurzeniu płytki kobaltowej w roztworze siarczanu(<math aria‑label="sześć">VI) miedzi(<math aria‑label="dwa">II) niebieski roztwór zmienił zabarwienie na różowe, zaś płytka częściowo uległa roztworzeniu i pokryła się ciemnobrązowym osadem. Równanie reakcji w formie cząsteczkowej CuSO4+CoCu+CoSO4. Równanie w formie jonowej. Cu2++CoCu+Co2+.
  11. Elektroda Ni/Ni2+, potencjał standardowy minus 0,26. Po zanurzeniu płytki niklowej w roztworze siarczanu(<math aria‑label="sześć">VI) miedzi(<math aria‑label="dwa">II) niebieski roztwór przybrał zielone zabarwienie, zaś płytka częściowo uległa roztworzeniu i pokryła ciemnobrązowym osadem. Równanie reakcji w formie cząsteczkowej CuSO4+NiCu+NiSO4. Równanie w formie jonowej. Cu2++NiCu+Ni2+.
  12. Elektroda Sn/Sn2+, potencjał standardowy minus 0,14. Nie przebadano.
  13. Elektroda Pb/Pb2+, potencjał standardowy minus 0,14. Po zanurzeniu płytki ołowianej w roztworze siarczanu(<math aria‑label="sześć">VI) miedzi(<math aria‑label="dwa">II) niebieski roztwór uległ częściowemu odbarwieniu, a płytka roztworzeniu i pokryła miejscami białym oraz ciemnobrązowym osadem. Po umieszczeniu ołowiu w roztworze siarczanu(<math aria‑label="sześć">VI) miedzi(<math aria‑label="dwa">II) dochodzi do wytworzenia się na powierzchni metalu warstwy praktycznie nierozpuszczalnej w wodzie soli PbSO4 oraz miedzi, zgodnie z równaniem. Równanie reakcji w formie cząsteczkowej CuSO4+PbCu+PbSO4. Wytworzenie ochronnej warstwy siarczanu(<math aria‑label="sześć">VI) ołowiu(<math aria‑label="dwa">II) hamuje dalszy przebieg reakcji.
  14. Elektroda wodorowa, potencjał zero woltów.
  15. Elektroda Bi/Bi3+, potencjał standardowy plus 0,32. Po zanurzeniu płytki bizmutowej w niebieskim roztworze siarczanu(<math aria‑label="sześć">VI) miedzi(<math aria‑label="dwa">II) nastąpiło bardzo powolne odbarwienie zawartości zlewki, płytka częściowo uległa roztworzeniu i pokryła ciemnobrązowym osadem. Równanie reakcji w formie cząsteczkowej 3 CuSO4+2 Bi3 Cu+Bi2SO43. Równanie w formie jonowej. 3 Cu2++2 Bi3 Cu+2 Bi3+.
  16. Elektroda Cu/Cu2+, potencjał standardowy plus 0,34. Nie przebadano.
  17. Elektroda Ag/Ag+, potencjał standardowy plus 0,80. Po zanurzeniu srebrnej płytki w roztworze nie zaobserwowano zmian. Brak reakcji.
  18. Elektroda Hg/Hg2+, potencjał standardowy plus 0,85. Nie przebadano.
  19. Elektroda Au/Au3+, potencjał standardowy plus 1,52. Po zanurzeniu złotej płytki w roztworze nie zaobserwowano zmian. Brak reakcji.
Symulacja interaktywna pt. Wypieranie metali z roztworów ich soli
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Ćwiczenie 1

Odpowiedz, dlaczego blaszka wykonana ze złota nie reaguje z siarczanuVI miedziII.

RSZPN5SYh9bDs
Odpowiedź: (Uzupełnij).
RTuIcbYRCE9qr
Ćwiczenie 2
Wskaż tylko te metale, które wyprą miedź z roztworu azotanu(V) miedzi(II). Możliwe odpowiedzi: 1. lit, kobalt, nikiel, żelazo, 2. lit, kobalt, nikiel, srebro, 3. srebro, złoto, rtęć, bizmut
R1ZQAzV2swRa9
Ćwiczenie 3
Wskaż tylko te metale, które nie będą reagowały z roztworem siarczanuVI miedziII. Możliwe odpowiedzi: 1. srebro, złoto, bizmut, 2. srebro, złoto, żelazo, ołów, cyna, 3. żelazo, ołów, cyna, nikiel