Problem badawczy:

Który metal jest bardziej aktywny chemicznie: cynk czy miedź?

Hipoteza:

Przykładowe hipotezy

• Cynk jest aktywniejszym metalem niż miedź.

• Miedź jest aktywniejszym metalem niż cynk.

Sprzęt i odczynniki:

• probówki, papier ścierny

• wodny roztwór siarczanu(VI) cynku, wodny roztwór siarczanu(VI) miedzi(II), blaszka cynkowa, blaszka miedziana.

Wykonanie:

1. W pierwszej probówce umieść 3 ${\mathrm{cm}}^3$ wodnego roztworu siarczanu(VI) miedzi(II), a w drugiej 3 ${\mathrm{cm}}^3$ wodnego roztworu siarczanu(VI) cynku.

2. Blaszki, cynkową i miedzianą, oczyść (przetrzyj) papierem ściernym.

3. W pierwszej probówce umieść blaszkę cynkową, a w drugiej miedzianą.

4. Obserwuj zmiany.

Schemat doświadczenia:

R1P67FrpK6PFz

Ilustracja przedstawia równanie reakcji za pomocą probówek. Po lewej stronie równania są dwie probówki, po prawej również. W probówce numer 1 po lewej stronie równania do siarczanu miedzi w kolorze jasnoniebieskim włożono blaszkę cynkową. Blaszka ma kolor ciemnoszary. W probówce obok, numer 2, z przezroczystym siarczanem cynku, jest włożona blaszka miedziowa w kolorze pomarańczowym. W wyniku reakcji w probówce numer 1 jest siarczan cynku, a na blaszce zaznaczono jasnopomarańczową miedź na końcu szarej blaszki. W probówce numer 2 jest siarczan cynku. Blaszka jest ciemnopomarańczowa. Na końcu zaznaczono miedź.

Obserwacje:

Problem badawczy:

Które metale wypierają wodór z kwasów?

Hipoteza:

Przykładowe hipotezy

• Metale, znajdujące się w szeregu aktywności metali przed wodorem, wypierają go z kwasów.

• Metale, znajdujące się w szeregu aktywności metali za wodorem, wypierają go z kwasów.

Sprzęt i odczynniki:

• probówki, palące się łuczywko;

• wodny roztwór kwasu chlorowodorowego, rozcieńczony wodny roztwór kwasu siarkowego(VI), oczyszczona wstążka magnezowa, oczyszczone: drucik cynkowy, drucik żelazny, drucik niklowy, drucik miedziany.

Wykonanie:

1. W  probówkach od 1 do 5 umieść 3 ${\mathrm{cm}}^3$ kwasu chlorowodorowego, a w probówkach od 6 do 10 umieść 3 ${\mathrm{cm}}^3$ rozcieńczonego kwasu siarkowego(VI).

2. W probówkach 1 i 6 umieść wstążki magnezowe, 2 i 7 - drucik cynkowy, 3 i 8 -drucik żelazny, 4 i 9 - drucik niklowy, a w probówkach 5 i 10 - drucik miedziany.

3. Obserwuj zmiany.

4. Do każdej probówki przyłóż zapalone łuczywko.

Schemat doświadczenia:

RC3KdwbukiMJL1

Na ilustracji jest schemat doświadczenia. Pierwsze równanie reakcji. W pięciu probówkach jest chlorowodór. W probówce numer jeden jest wstążka magnezowa, w probówce numer dwa jest drucik cynkowy, w probówce numer trzy jest drucik żelazny, w probówce numer cztery jest drucik niklowy, w probówce numer pięć jest drucik miedziany. W wyniku reakcji w probówce numer jeden jest chlorek magnezu, wydziela się gaz – wodór. Łuczywko nad probówką pali się mocnym płomieniem. W probówce numer dwa jest chlorek cynku, wydzielają się bąbelki - to wodór. Łuczywko nad probówką pali się mocnym płomieniem. W probówce numer trzy jest chlorek żelaza, zawartość próbówki ma kolor jasnozielony. Wydzielają się bąbelki – wodór. Łuczywko nad probówką pali się mocnym płomieniem. W probówce numer cztery jest chlorek niklu. Zawartość próbówki jest ciemnozielona, wydzielają się bąbelki gazu – to wodór. Łuczywko nad probówką pali się mocnym płomieniem. W probówce numer pięć jest chlorowodór i drucik miedziany. Łuczywko umieszczone nad probówką pali się małym płomieniem. Na kolejnej ilustracji ponownie są próbówki, ale tym razem z rozcieńczonym kwasem siarkowym. Do próbówki numer sześć włożona jest wstążka magnezowa, do próbówki numer siedem drucik cynkowy, do próbówki numer osiem drucik żelazny, do próbówki numer dziewięć drucik niklowy, do próbówki numer 10 drucik miedziany. W wyniku reakcji w probówce numer sześć jest siarczan magnezu, wydzielają się bąbelki – to wodór. Łuczywko nad probówką pali się mocnym płomieniem. W probówce numer siedem jest siarczan cynku, wydzielają się bąbelki – to wodór. Łuczywko nad probówką pali się mocnym płomieniem. W probówce numer osiem jest siarczan żelaza, zawartość próbówki ma kolor jasnozielony, wydzielają się bąbelki – to wodór. Łuczywko nad probówką pali się mocnym płomieniem. W probówce numer dziewięć jest siarczan niklu, zawartość próbówki jest ciemnozielona, wydzielają się bąbelki – to wodór. Łuczywko nad probówką pali się mocnym płomieniem. W probówce numer 10 jest kwas siarkowy, w probówce znajduje się drucik miedziany. Łuczywko znajdujące się nad probówką pali się małym płomieniem.

Obserwacje:

W probówkach, zawierających kwasy, wstążki magnezowe oraz druciki cynkowe żelaza i niklu wydzielają pęcherzyki gazu. Najbardziej intensywne wydzielanie gazu występuje w probówkach zawierających wstążki magnezowe (1 i 6). Następnie wydziela się coraz mniej pęcherzyków gazu kolejno od probówek z cynkiem, żelazem i niklem. W probówkach, zawierających miedź, nie są widoczne żadne zmiany. Po przyłożeniu palącego się łuczywka do probówek, w których wydziela się gaz, słychać charakterystyczny dźwięk.

Równania reakcji chemicznych:

1. $\mathrm{Mg}+2\mathrm{HCl}\to {\mathrm{MgCl}}_2+{\mathrm{H}}_2\uparrow$

2. $\mathrm{Zn}+2\mathrm{HCl}\to {\mathrm{ZnCl}}_2+{\mathrm{H}}_2\uparrow$

3. $\mathrm{Fe}+2\mathrm{HCl}\to {\mathrm{FeCl}}_2+{\mathrm{H}}_2\uparrow$

4. $\mathrm{Ni}+2\mathrm{HCl}\to {\mathrm{NiCl}}_2+{\mathrm{H}}_2\uparrow$

5. $\mathrm{Cu}+\mathrm{HCl}\to$ reakcja nie zachodzi

6. $\mathrm{Mg}+{\mathrm{H}}_2{\mathrm{SO}}_{4(\mathrm{rozc}.)}\to {\mathrm{MgSO}}_4+{\mathrm{H}}_2\uparrow$

7. $\mathrm{Zn}+{\mathrm{H}}_2{\mathrm{SO}}_{4(\mathrm{rozc}.)}\to {\mathrm{ZnSO}}_4+{\mathrm{H}}_2\uparrow$

8. $\mathrm{Fe}+{\mathrm{H}}_2{\mathrm{SO}}_{4(\mathrm{rozc}.)}\to {\mathrm{FeSO}}_4+{\mathrm{H}}_2\uparrow$

9. $\mathrm{Ni}+{\mathrm{H}}_2{\mathrm{SO}}_{4(\mathrm{rozc}.)}\to {\mathrm{NiSO}}_4+{\mathrm{H}}_2\uparrow$

10. $\mathrm{Cu}+{\mathrm{H}}_2{\mathrm{SO}}_{4(\mathrm{rozc}.)}\to$ reakcja nie zachodzi

Podsumowanie doświadczenia:

Magnez, cynk, żelazo i nikiel reagują z kwasem chlorowodorowym oraz rozcieńczonym kwasem siarkowym(VI). Metale te wypierają wodór z kwasu i powstaje sól oraz wodór. Po przyłożeniu palącego się łuczywka do wylotu probówek, słychać charakterystyczny dźwięk. Dźwięk ten spowodowany jest reakcją wodoru z tlenem. Im intensywniejsze wydzielanie pęcherzyków gazu, tym aktywniejszy metal. Oznacza to, że najbardziej aktywnym pierwiastkiem jest magnez, następnie cynk, żelazo i nikiel.

W probówce z miedzią nie zaobserwowano wydzielania się gazu. Oznacza to, że miedź nie wypiera wodoru z kwasu chlorowodorowego oraz rozcieńczonego kwasu siarkowego(VI). Ponadto miedź jest najmniej aktywna chemicznie z metali zastosowanych w doświadczeniu.