Niektóre metale po zanurzeniu ich w kwasie solnym roztwarzają się w nim, inne zaś nie ulegają takim przemianom. Czy można w jakiś sposób przewidzieć, które metale będą reagować z kwasem solnym? Jakie substancje są produktami tych reakcji chemicznych?

Już wiesz

że sole to związki jonowe zbudowane z kationów metali i anionów reszty kwasowej.

Nauczysz się

zapisywać równania reakcji niektórych metali z kwasami prowadzące do powstania soli;
przewidywać na podstawie szeregu aktywności metali, które z nich wypierają wodór z kwasów, oraz wskazać te, które nie mają takich właściwości.

iU5Lt9PZvA_d5e138

1. Reakcje metali z kwasem solnym

Działanie kwasu solnego na niektóre metale

Doświadczenie 1

Problem badawczy

Czy wszystkie metale reagują z kwasem solnym?

Hipoteza

Wybierz jedną z przedstawionych hipotez, a następnie zweryfikuj ją.

Wszystkie metale reagują z kwasem solnym.
Są metale, które reagują z kwasem solnym, i takie, które z tym kwasem nie reagują.

Co będzie potrzebne

probówki,
roztwór kwasu solnego,
metale: magnez, żelazo, glin, miedź, cynk,
papier ścierny,
łuczywo,
zapałki.

Instrukcja

Do pięciu probówek wlej po 2–3 cmIndeks górny 3 kwasu solnego.
Do każdej z nich wprowadź inny kawałek metalu, oczyszczony wcześniej papierem ściernym:
1. wstążkę magnezową,
2. drut żelazny,
3. drut aluminiowy,
4. drut miedziany,
5. blaszkę z cynku.
Obserwuj zachodzące zmiany.
Do wylotu każdej z probówek zbliż zapalone łuczywo.

Podsumowanie

W probówkach z magnezem, cynkiem, glinem i żelazem wydziela się bezbarwny gaz. Najintensywniejsze wydzielanie pęcherzyków gazu zachodzi w probówce z magnezem, a najmniej intensywne – w probówce z żelazem. Po przyłożeniu zapalonego łuczywka do wylotu tych probówek słychać charakterystyczny trzask. W probówce z miedzią nie zachodzą żadne zmiany.
Magnez, cynk, glin i żelazo reagują z kwasem solnym. W czasie reakcji metale te wypierają wodór z kwasu i zajmują jego miejsce:

Mg + 2HCl → Mg {Cl}_{2} + H_{2} ↑

magnez + kwas solny → chlorek magnezu + wodór

Zn + 2HCl → Zn {Cl}_{2} + H_{2} ↑

cynk + kwas solny → chlorek cynku + wodór

2Al + 6HCl → 2Al {Cl}_{3} + {3H}_{2} ↑

glin + kwas solny → chlorek glinu + wodór

Fe + 2HCl → Fe {Cl}_{2} + H_{2} ↑

żelazo + kwas solny → chlorek żelaza(II) + wodór

Wodór w obecności zapalonego łuczywka reaguje gwałtownie z tlenem, czemu towarzyszy charakterystyczny odgłos:

{2H}_{2} + O_{2} → {2H}_{2} O

wodór + tlen → woda

Miedź nie reaguje z kwasem solnym:

Cu + HCl → brak reakcji

miedź + kwas solny → brak reakcji

Niektóre metale, takie jak cynk, magnez, glin, żelazo, reagują z kwasem solnym. Podczas tych reakcji powstają odpowiednie sole oraz wydziela się wodór. Mówimy, że metale te wypierają wodór z kwasu. Są metale, takie jak miedź, które nie ulegają reakcji z kwasem solnym.

iU5Lt9PZvA_d5e281

2. Reakcje metali z rozcieńczonym roztworem kwasu siarkowego(VI)

Działanie rozcieńczonego roztworu kwasu siarkowego(VI) na niektóre metale

Doświadczenie 2

Problem badawczy

Czy wybrane metale reagują z rozcieńczonym roztworem kwasu siarkowego(VI)?

Hipoteza

Wybierz jedną z przedstawionych hipotez, a następnie zweryfikuj ją.

Tylko niektóre metale reagują z rozcieńczonym roztworem kwasu siarkowego(VI).
Wszystkie metale reagują z rozcieńczonym roztworem kwasu siarkowego(VI).

Co będzie potrzebne

probówki,
rozcieńczony roztwór kwasu siarkowego(VI),
metale: magnez, żelazo, miedź, cynk,
papier ścierny,
łuczywo,
zapałki.

Instrukcja

Do czterech probówek wlej po 2–3 cmIndeks górny 3 rozcieńczonego roztworu kwasu siarkowego(VI).
Do każdej z nich dodaj inny kawałek metalu oczyszczonego wcześniej papierem ściernym:
1. wstążkę magnezową,
2. drut żelazny,
3. blaszkę z cynku
4. drut miedziany.
Obserwuj zachodzące zmiany.
Do wylotu każdej z probówek zbliż zapalone łuczywko.

Podsumowanie

Zawartość probówki z magnezem i cynkiem intensywnie się pieni. Wydziela się bezbarwny gaz, który w obecności zapalonego łuczywa spala się z charakterystycznym trzaskiem. Na powierzchni żelaza pojawiają się pojedyncze pęcherzyki gazu, a zapalone łuczywo, umieszczone nad probówką, nie wywołuje żadnych efektów. W probówce z miedzią nie pojawiają się zmiany.
Magnez, cynk i żelazo reagują z rozcieńczonym roztworem kwasu siarkowego(VI). W wyniku tych reakcji powstają sól i wodór:

Mg + {H_{2} SO}_{4} → Mg {SO}_{4} + H_{2} ↑

magnez + kwas siarkowy(VI) → siarczan(VI) magnezu + wodór

Zn + {H_{2} SO}_{4} → Zn {SO}_{4} + H_{2} ↑

cynk + kwas siarkowy(VI) → siarczan(VI) cynku + wodór

Fe + {H_{2} SO}_{4} → Fe {SO}_{4} + H_{2} ↑

żelazo + kwas siarkowy(VI) → siarczan(VI) żelaza(II) + wodór

Miedź nie reaguje z rozcieńczonym roztworem kwasu siarkowego(VI):

Cu + {H_{2} SO}_{4} → brak reakcji

miedź + kwas siarkowy (VI) → brak reakcji

Wodór w obecności zapalonego łuczywka reaguje gwałtownie z tlenem, czemu towarzyszy charakterystyczny odgłos:

{2H}_{2} + O_{2} → {2H}_{2} O

wodór + tlen → woda

iU5Lt9PZvA_d5e413

3. Szereg aktywności metali

Chemicy uporządkowali metale według zmieniającej się aktywności chemicznej. Szereg ten nosi nazwę szeregu aktywności metali. Zwykle stosuje się dwa sposoby prezentacji metali w tym zbiorze: według malejącej lub wzrastającej ich aktywności chemicznej. Umieszczony w tym szeregu wodór rozdziela metale na te, które wypierają go z kwasów, i te, które nie mają takich właściwości.

Poniższy przykład przedstawia metale uporządkowane według ich malejącej aktywności chemicznej.

RaToe5nsPVZSC1

Ilustracja przedstawia szereg aktywności metali w postaci niebieskiego paska, podzielonego na piętnaście kwadratowych pól. W każdym polu umieszczono symbol jednego pierwiastka. Licząc od lewej są to: K, Na, Li, Ca, Mg, Al, Zn, Fe, Pb, H, Cu, Ag, Hg, Au, Pt. Wodór, czyli szósty od prawej kwadrat z literą H wyróżniony został czerwonym tłem zamiast niebieskiego.

Na podstawie szeregu aktywności metali możemy stwierdzić, że np. sód wypiera wodór z kwasu (powstają wtedy sól i wodór). Reakcję tego metalu z kwasem solnym opisuje równanie:

2Na + 2HCl → 2NaCl + H_{2} ↑

sód + kwas solny → chlorek sodu + wodór

Na podstawie szeregu aktywności możemy przewidzieć, że miedź, rtęć, srebro, złoto i platyna nie będą wypierały wodoru z kwasów. Nie możemy jednak ocenić, czy nie będą one reagowały z kwasem azotowym(V) albo siarkowym(VI), tworząc produkty inne niż wodór.

ROYBoSTSGKP2F1

iU5Lt9PZvA_d5e470

Podsumowanie

Większość metali reaguje zarówno z kwasami beztlenowymi, jak i tlenowymi; w wyniku tych reakcji powstają odpowiednio sól i wodór.
Miedź nie wypiera wodoru z kwasów.
Na podstawie szeregu aktywności metali można ocenić, czy dany metal wypiera wodór z kwasów.

Praca domowa

Polecenie 1.1

Ustal, jakie substancje kryją się pod symbolami A i B. Zapisz równania reakcji prowadzące do ich otrzymania. Nazwij substraty i produkty każdej z reakcji.

R1dPnaph0fQOL1

Schemat reakcji do polecenia w pracy domowej. Ma on postać nieco nietypowego zapisu dwóch reakcji chemicznych w jednym równaniu. Po lewej stronie znajduje się wzór związku chemicznego Mg OH dwa razy wzięte, następnie od niego wychodzi strzałka skierowana w prawo nad którą znajduje się wzór HCl. Po prawej stronie tej strzałki znajduje się litera A. Po prawej stronie litera A znajduje się druga strzałka, tym razem skierowana w lewo, czyli grotem również w stronę litery A. Nad strzałką znajduje się wzór HCl. Po prawej stronie tej strzałki znajduje się litera B.

iU5Lt9PZvA_d5e527

Słowniczek

szereg aktywności metali

metale ułożone według zmieniającej się stopniowo (malejącej lub rosnącej) aktywności chemicznej

iU5Lt9PZvA_d5e572

Zadania

Ćwiczenie 1

RU7KsOEfUOSg01

Uzupełnij luki w tekście. Wybierz właściwe określenia spośród podanych.

woda, zbiór metali aktywnych, Wszystkie, Niektóre, szereg aktywności metali, tlenek metalu, sól i tlenek niemetalu, zbiór metali nieaktywnych, sól i woda, sól, Szlachetne

.................................................... metale reagują z kwasami. Kiedy metal jest zdolny do wypierania wodoru z kwasu, to podczas reakcji tego metalu z kwasem oprócz wodoru powstaje/ą ..................................................... Zbiór metali uporządkowanych według malejącej aktywności chemicznej to .....................................................

Ćwiczenie 2

R18xISw1mUrql1

Wskaż metale, które reagują z kwasem solnym, tworząc sól i wodór.

metale, które reagują z kwasem solnym
metale, które nie reagują z kwasem solnym

Ćwiczenie 3

R13Hk4quIvFPV1

Na podstawie szeregu aktywności metali wskaż zbiór metali, które wypierają wodór z kwasów.

$Mg, Li, Fe, Pb, Zn$
$K, Na, Li, Ca, Hg, Al$
$Fe, Zn, Li, Ca, Hg, Al$
$Cu, Hg, Ag, Au, Pt$

RaToe5nsPVZSC1

Ćwiczenie 4

R7dlcpjDM2THo1

Co może powstać w wyniku reakcji żelaza z kwasem solnym?

chlorek żelaza(II) i wodór
chlorek żelaza(II) i woda
chlorek żelaza(II)
wodór i woda
chlorek żelaza(II) i chlorowodór

Ćwiczenie 5

R1XohNZPcuhvQ1

Wskaż wzór soli będącej produktem reakcji litu z kwasem siarkowym(VI).

${LiNO}_{3}$
${Li}_{2} {SO}_{4}$
${Li}_{2} {SO}_{3}$
$K_{2} {SO}_{4}$
$LiCl$

Ćwiczenie 6

RqfZYJeWkYcbi1

Miedź reaguje ze stężonym roztworem kwasu azotowego(V) według równania reakcji:
$Cu + {4HNO}_{3 stężony} \to {Cu ({NO}_{3})}_{2} + {2NO}_{2} + {2H}_{2} O$
Oceń prawdziwość wniosków wyciągniętych na podstawie tej informacji.

	Prawda	Fałsz
W wyniku reakcji miedzi z kwasem azotowym(V) powstaje między innymi azotan(V) miedzi(II).	□	□
Produktami reakcji miedzi z kwasem są tylko sól i woda.	□	□
Miedź nie wypiera wodoru z kwasu azotowego(V).	□	□
Miedź reaguje z kwasem w stosunku masowym równym 63,5 : 63.	□	□

Reakcja tlenków z kwasami i zasadami

Wytrącanie osadów

Otrzymywanie soli w reakcji kwasów z metalami