Przeprowadzono eksperyment w laboratorium chemicznym. W tym celu za pomocą pipety jednorazowej umieszczono w probówkach wybrane sole. Następnie dodano do nich za pomocą łyżeczek metal i sprawdzono, co się dzieje. Kolejno sformułowano problem badawczy i zweryfikowano hipotezę. W formularzu zanotowano obserwacje i wyniki, a następnie zapisano wnioski. Zapoznaj się z poniższą notatką laboratoryjną oraz wykonaj ćwiczenia sprawdzające.

Analiza eksperymentu:

Badanie aktywności metali w bloku $d$.

Problem badawczy:

Który z metali: miedź, cynk czy nikiel posiada największą aktywność, a który najmniejszą?

Hipoteza:

Największą aktywnością spośród badanych metali charakteryzuje się cynk, a najmniejszą miedź.

Sprzęt laboratoryjny:

• probówki (dziewięć sztuk) – podłużne U‑kształtne naczynie szklane służące do przeprowadzania prostych reakcji chemicznych;

• jednorazowe pipety – wąskie rurki służące do pobierania i przenoszenia niewielkiej ilości cieczy przy pomocy ssawki;

• łyżeczki laboratoryjne – długie trzonki wykonane ze szkła, porcelany lub metalu zakończone z jednej strony łyżeczką;

• waga - urządzenie służące do precyzyjnego wyznaczania masy substancji;

• naczynko wagowe – naczynko w kształcie małego, dość płaskiego kubka szklanego, służy do dokładnego odważania substancji stałych.

Odczynniki chemiczne:

wodny roztwór siarczanu($\text{VI}$) miedzi($\text{II}$); wodny roztwór chlorku niklu($\text{II}$); wodny roztwór chlorku cynku; miedź; cynk; nikiel.

Przebieg eksperymentu:

1. Za pomocą jednorazowych pipet w trzech probówkach umieszczono po $5$ centymetrów sześciennych wodnego roztworu siarczanu($\text{VI}$) miedzi($\text{II}$) (probówki $1$, $2$ oraz $3$), w kolejnych trzech probówkach umieszczono po $5$ centymetrów sześciennych wodnego roztworu chlorku niklu($\text{II}$) (probówki $4$, $5$ oraz $6$), a w ostatnich trzech probówkach umieszczono po $5$ centymetrów sześciennych wodnego roztworu chlorku cynku (probówki $7$, $8$ oraz $9$).

2. Odważono po $1 \text{g}$ wybranych metali – miedzi, cynki i niklu. Następnie wprowadzono je do roztworów w probówkach wykorzystując łyżeczki laboratoryjne.Wykorzystując łyżeczki laboratoryjne do roztworów w probówkach wprowadzono odważone ilości metali  – do probówek o numerach $1$, $4$ i $7$ wprowadzono miedź, do probówek $2$, $5$ i $8$ – cynk, a do probówek $3$, $6$ i $9$ – nikiel.

Obserwacje:

Po wprowadzeniu miedzi do badanych wodnych roztworów siarczanu($\text{VI}$) miedzi($\text{II}$), chlorku niklu($\text{II}$) i chlorku cynku, nie zaobserwowano objawów reakcji (miedź opada na dno probówki).

Po wprowadzeniu niklu do wodnych roztworów chlorku niklu($\text{II}$) i chlorku cynku, nie zaobserwowano objawów reakcji (nikiel opada na dno probówki). Po wprowadzeniu niklu do wodnego roztworu siarczanu($\text{VI}$) miedzi($\text{II}$) zaobserwowano częściowe roztwarzanie się srebrzystobiałego ciała stałego i wytrącanie się brunatnoczerwonego osadu oraz zmianę zabarwienia roztworu z niebieskiego na jasnozielone.

Po wprowadzeniu cynku do wodnego roztworu chlorku cynku, nie zaobserwowano objawów reakcji (cynk opada na dno probówki). Po wprowadzeniu cynku do wodnego roztworu siarczanu($\text{VI}$) miedzi($\text{II}$) zaobserwowano częściowe roztwarzanie się srebrzystoszarego ciała stałego i wytrącanie się brunatnoczerwonego osadu oraz odbarwienie niebieskiego roztworu. Po wprowadzeniu cynku do wodnego roztworu chlorku niklu($\text{II}$) zaobserwowano częściowe roztwarzanie się srebrzystoszarego ciała stałego i wytrącanie się srebrzystobiałego osadu oraz odbarwienie jasnozielonego roztworu.

Wyniki:

Miedź nie reaguje z roztworami chlorku niklu($\text{II}$) i chlorku cynku. Nikiel nie ulega reakcji z roztworem chlorku cynku, ale reaguje z roztworem siarczanu($\text{VI}$) miedzi($\text{II}$). Cynk z kolei reaguje zarówno z roztworem siarczanu($\text{VI}$) miedzi($\text{II}$), jak i z roztworem chlorku niklu($\text{II}$).

${\text{NiCl}}_2+\text{Ni}\to \text{reakcja} \text{nie} \text{zachodzi}$

${\text{NiCl}}_2+\text{Cu}\to \text{reakcja} \text{nie} \text{zachodzi}$

${\text{NiCl}}_2+\text{Zn}\to {\text{ZnCl}}_2+\text{Ni}$

${\text{CuSO}}_4+\text{Ni}\to {\text{NiSO}}_4+\text{Cu}$

${\text{CuSO}}_4+\text{Cu}\to \text{reakcja} \text{nie} \text{zachodzi}$

${\text{CuSO}}_4+\text{Zn}\to {\text{ZnSO}}_4+\text{Cu}$

${\text{ZnCl}}_2+\text{Ni}\to \text{reakcja} \text{nie} \text{zachodzi}$

${\text{ZnCl}}_2+\text{Cu}\to \text{reakcja} \text{nie} \text{zachodzi}$

${\text{ZnCl}}_2+\text{Zn}\to \text{reakcja} \text{nie} \text{zachodzi}$

Wnioski:

Miedź nie uległa reakcji z żadnym z roztworów (nie wyparła ona żadnego metalu z roztworu jego soli), tak więc charakteryzuje się zatem najmniejszą aktywnością. Nikiel zareagował z roztworem siarczanu($\text{VI}$) miedzi($\text{II}$) (wyparł miedź z roztworu jej soli), więc jest od niej aktywniejszy. Nie zareagował on z kolei z wodnym roztworem chlorku cynku, co świadczy o jego mniejszej aktywności od aktywności cynku. Wobec tego cynk jest najaktywniejszym z badanych metali, czego dowodzą przeprowadzone doświadczenia – cynk zareagował z roztworami badanych soli miedzi i niklu.

W związku z powyższym można wnioskować, że postawiona hipoteza jest prawdziwa: najbardziej aktywnym z badanych metali jest cynk, a najmniej aktywnym – miedź (szereg aktywności badanych metali od najaktywniejszego wygląda następująco: $\mathrm{Zn}$, $\mathrm{Ni}$, $\mathrm{Cu}$.