Главная страница «Первого сентября»Главная страница журнала «Химия»Содержание №10/2006

РАБОЧИЕ ТЕТРАДИ

Продолжение. Начало см. в № 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 23/2005;
1, 2, 3, 4, 6, 7, 8, 9/2006

Тема 9. Металлы

Урок 49.
Положение металлов в периодической системе
химических элементов Д.И.Менделеева.
Особенности строения атомов металлов

1. Какие элементы-металлы в периодической системе Д.И.Менделеева оказываются вблизи диагонали от бора к астату, разделяющей металлы и неметаллы?

…………………………………………………………………………………………………………

2. Сколько электронов на внешнем энергетическом уровне у атомов большинства металлов?

…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………

3. Каким путем атомы металлов в соединениях следуют правилу октета?

а) Принимают недостающее до восьми во внешней оболочке число электронов;

б) отдают валентные электроны соседним атомам неметаллов;

в) ведут себя по-разному (отдают или принимают электроны), в зависимости от связанных с ними атомов неметаллов;

г) не подчиняются правилу октета.

…………………………………………………………………………………………………………

4. Какова особенность строения кристаллической решетки металлов?

…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………

Основные типы кристаллических решеток металлов в виде шаровых упаковок: 1 – медь; 2 – магний; 3 – железо
Основные типы
кристаллических решеток металлов
в виде шаровых упаковок:
1 – медь; 2 – магний; 3 – железо

5. Приведите химические символы и названия трех элементов-металлов главных подгрупп и трех элементов побочных подгрупп.

…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………

6. Объясните явление «провала электрона» у d-элементов – хрома и меди:
24Сr 1s22s22p63s23p63d54s1 и 29Сu … 3d104s1.

…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………

7. Приведите химические символы элементов главных подгрупп:

а) щелочных металлов;

б) щелочно-земельных металлов;

в) металлов подгруппы алюминия;

г) металлов IVа-подгруппы.

…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………

8. Назовите элементы побочных подгрупп: Iб, IIб, IIIб и IVб.

…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………

9. Какие элементы формируют триады?

…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………

Урок 50.
Физические свойства металлов.
Получение металлов

1. Напишите в кроссворде по вертикали названия металлов так, чтобы по горизонтали получилось слово «металлургия».

Кроссворд «Металлургия»

2. Назовите металлы: а) жидкий; б) легкий ( < 5 г/см3); в) тяжелый ( > 5 г/см3); г) легкоплавкий;
д) тугоплавкий.

…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………

3. Пары летучих солей некоторых металлов окрашивают пламя горелки в характерные цвета. Выберите, какие металлы вызывают следующие окрашивания пламени: фиолетовое, желтое, красное, оранжево-красное, желто-зеленое.

a) Li; б) Na; в) К; г) Са; д) Ва.

…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………

4. Где и как используется свойство металлов ковкость?

…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………

5. Пирометаллургический метод – восстановление металлов из руд при нагревании в присутствии: а) угля; б) оксида углерода(II); в) алюминия; г) водорода. Напишите уравнения реакций восстановления металлов из их оксидов (в скобках указан восстановитель): SnO2 (а), Fe3O4 (б), MnO2 (в), WO3 (г).

…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………

Пирометаллургия железа в бессемеровском конверторе
Пирометаллургия железа
в бессемеровском конверторе

6. Гидрометаллургический метод – извлечение металлов (Сu, Аg, Zn, Ni, Сd) из их водных растворов либо электролизом, либо действием более активного металла. Напишите уравнения реакций: а) электролиза сульфата никеля; б) вытеснения меди из сульфата меди(II) действием железа.

…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………

Гидрометаллургия – получение металлов электролизом растворов солей
Гидрометаллургия – получение металлов
электролизом растворов солей

7. Электротермический метод – восстановление активных легких металлов (К, Nа, Са, Мg, Аl) из расплавов их хлоридов, оксидов или гидроксидов путем электролиза. Напишите уравнения реакций получения металлов электролизом расплавов: а) NаСl; б) КОН; в) Аl2О3.

…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………

8. Сколько граммов магния можно получить электролизом 1 кг расплава МgСl2, если выход в реакции равен 95%?

…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………

Урок 51.
Реакции металлов главных подгрупп

1. Для каждого из перечисленных металлов – Na, Ca, Mg, Al, Sn – напишите по одной реакции с каким-либо из следующих реагентов: О2, Сl2, S, Н2О, НСl.

…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………

2. Напишите уравнения реакций, в которых получаются: а) LiH; б) СаН2; в) Li2О; г) Nа2О2.

…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………

3. Напишите уравнения реакций магния с: а) водой; б) Н2SO4 (разб.); в) азотом N2; г) фосфором;
д) оксидом титана(IV).

…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………

4. В колбу с 75,6 г воды постепенно внесли 4,6 г металлического натрия. Вычислите массовую долю (в %) гидроксида натрия в полученном растворе.

…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………

5. Напишите уравнения реакций алюминия в водных растворах со следующими реагентами:
а) NаОН; б) CuSО4; в) НgСl2; г) НNО3 (разб.).

…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………

6. При нагревании алюминия с сульфидом свинца протекает реакция замещения. Составьте уравнения этой реакции, укажите окислитель и восстановитель.

…………………………………………………………………………………………………………

7. В чашку с ледяной водой поместили кусочек щелочного металла массой 1,4 г. Когда реакция закончилась, привес массы оказался равным 1,2 г. Рассчитайте относительную атомную массу металла и назовите его.

…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………

Урок 52.
Свойства металлов побочных подгрупп

1. В чем отличие электронных оболочек атомов элементов побочных подгрупп от атомов элементов главных подгрупп? Рассмотрите на примере 19К и 29Сu или 20Са и 30Zn. Почему потенциалы ионизации (в электрон-вольтах) у Сu (7,7) и Zn (9,39) больше, чем у Nа (5,12) и Са (6,11)? Как это сказывается на свойствах металлов – простых веществ?

…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………

2. Укажите положение (группу и период) в периодической системе элементов Сu, Сr, Fе. Какие степени окисления проявляют эти элементы в соединениях?

…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………

3. При температуре красного каления медь на воздухе образует оксид СuО, который при более высокой температуре превращается в оксид Сu2О. При нагревании меди с серой получают сульфид Сu2S, а с хлором – хлорид СuСl2. Напишите уравнения этих реакций.

…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………

4. Благодаря амфотерности* гидроксида цинка металлический цинк способен растворяться в водных щелочах с выделением водорода. Напишите правую часть в уравнении реакции:

Zn + 2KOH + 2H2O = ………………………………......................................................... .

5. В лаборатории цинком «заряжают» аппарат Киппа для получения Н2. В реакции используют
20%-ю серную кислоту. Напишите уравнение этой реакции.

…………………………………………………………………………………………………………

Аппарат Киппа
Аппарат Киппа

6. Цинк используют для защиты металлов от коррозии. Напишите уравнения реакций:

Zn + CuSO4 = ……………………………………........................................................….. ,

Zn + CdSO4 = ……………………………………….......................................................... .

7. Составьте уравнения реакций получения железа из красного железняка** Fe2O3 или магнитного железняка Fe3O4 при нагревании при действии: а) угля С; б) монооксида углерода СО; в) метана СН4; г) водорода Н2.

…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………

8. Обезвоживанием Fe(OH)2 не удается получить FeO. Это соединение образуется при разложении оксалата железа(II) (нагревание в вакууме):

Сколько по массе FeC2O4 потребуется для получения 108 г FeO?

…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………

9. Сколько литров хлора (н.у.) выделится при взаимодействии 11,76 г дихромата калия К2СrО7 с избытком соляной кислоты?

а) 0,9; б) 1,8; в) 2,7; г) 22,4.

…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………

10. Какие соединения образуются при взаимодействии Н2SO4 (разб.) с металлами на холоду и Н2SO4 (конц.) с металлами при нагревании? Приведите уравнения реакций.

…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………

Урок 53. Сплавы металлов

1. Сплавы – это однородные системы, состоящие из двух или нескольких компонентов, как правило, металлов и обладающие характерными свойствами металлов. Определите названия следующих сплавов:

Кружка из нержавеющей стали, инкрустированная желтой латунью

Кружка
из нержавеющей стали,
инкрустированная желтой латунью

1) Fe (93%) + C (4%) + Mn (1%) + Si (1%) + S (0,5%) + P (0,5%);

2) Fe (80,6%) + C (0,4%) + Cr (18%) + Ni (1%);

3) Ni (60%) + Cr (40%);

4) Pb (67%) + Sn (33%);

5) Cu (90%) + Sn (10%);

6) Cu(85%) + Zn(13%) + Sn(2%).

а) Нихром (сплав, проволока из которого обладает большим электрическим сопротивлением);

б) паяльный сплав (tпл = 275 °С);

в) желтая латунь (хорошая ковкость, полируемость);

г) бронза колокольная; д) нержавеющая сталь; е) чугун.

…………………………………………………………………………………………………………

2. Мельхиор – сплав следующего состава: 68% Сu, 30% Ni, 1% Мn, 1% Fе. Сколько граммов меди содержится в наборе посуды из 24 ложек по 100 г каждая?

…………………………………………………………………………………………………………

3. Легированные стали – сплавы железа с содержанием углерода 0,2–2% и добавкой других элементов (обычно – цветных металлов). По характеру применения легированные стали подразделяют на три группы: 1) конструкционные; 2) инструментальные; 3) с особыми свойствами (нержавеющие, кислотоупорные и жаропрочные стали). Приведите примеры использования таких сталей.

…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………

4. В результате передела чугуна в сталь добиваются снижения содержания примесей и особенно углерода (до 0,1–2%). Это придает стали ценные свойства, которых не было у чугуна: ковкость, способность прокатываться в тонкие листы, трубы, балки, рельсы, проволоку и т.д.

Из какого материала – чугуна или стали – изготовлены следующие изделия: а) маховики и станины машин и агрегатов; б) коленчатые валы двигателей; в) печная арматура; г) резцы в станках;
д) металлоконструкции, устойчивые к действию низких температур (в условиях Крайнего Севера);
е) детали, многократно подвергающиеся растяжению или сжатию (пружины, рельсы).

…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………

5. Сколько по массе чугуна (97% железа и 3% углерода) можно получить из килограмма руды, содержащей 66% магнетита Fe3О4?

…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………

6. На сплав алюминия и меди (алюминиевая бронза) подействовали избытком холодной азотной кислоты. Выделилось 2,24 л газа (н.у.). Вычислите массовые доли (в %) компонентов сплава, если его масса была равна 20 г.

…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………

7. Особое значение для авиа- и автопромышленности имеет дуралюмин – сплав Аl, Сu (4%), Мg (1,5%), Мn (0,5%), Si (0,5%) и Fe. По прочности этот сплав не уступает стали, но почти в 3 раза легче ее. При обработке 1 г порошка дуралюмина избытком водной щелочи выделилось 1,16 л водорода (н.у.). Определите содержание (в мас. %) Al и Fe в сплаве.

…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………


* Амфотерные гидроксиды при диссоциации образуют одновременно и катионы водорода H+, и гидроксид-ионы OH. Амфотерные гидроксиды – Al(OH)3, Zn(OH)2, Cr(OH)3, Be(OH)2, Sn(OH)4,
Pb(OH)2 и др. Им соответствуют амфотерные оксиды – Al2O3, ZnO…

** Железняки – руды железа. Наряду с Fe2O3 и Fe3O4 известны бурый железняк Fe2O3•Н2О, шпатовый железняк FeСO3.