Почему натрий хранят под керосином, а золото не ржавеет веками? Разберёмся в строении металлической кристаллической решётки, изучим ряд активности и научимся предсказывать, вытеснит ли один металл другой из раствора его соли. Отдельное внимание — амфотерному алюминию и «капризному» железу.
Выберите один вариант ответа и нажмите «Проверить».
Какой тип химической связи и кристаллической решётки характерен для всех металлов в твёрдом состоянии?
Правильный ответ: Металлическая и металлическая
в узлах кристаллической решётки металлов находятся положительные ионы, а между ними свободно перемещаются обобществлённые электроны, образуя «электронный газ».
Какое физическое свойство металлов напрямую объясняется наличием свободных («делокализованных») электронов в их кристаллической решётке?
Правильный ответ: Электропроводность и теплопроводность
свободные электроны легко переносят электрический заряд и кинетическую энергию тепла по всему объёму металла.
Какую роль играют атомы металлов в окислительно-восстановительных реакциях?
Правильный ответ: Они всегда выступают только как восстановители, отдавая электроны
на внешнем энергетическом уровне у атомов металлов мало электронов (1–3), которые им энергетически выгодно отдать, чтобы приобрести устойчивую конфигурацию.
Какой из перечисленных металлов является жидким при комнатной температуре?
Правильный ответ: Ртуть (Hg)
ртуть имеет уникальное строение электронной оболочки, из-за которого её температура плавления составляет -39°C, что ниже комнатной.
Почему металлы обладают пластичностью (способностью коваться и вытягиваться в проволоку)?
Правильный ответ: Потому что слои ионов в решётке могут смещаться друг относительно друга без её разрушения благодаря «электронному клею»
это связано с тем, что делокализованные электроны удерживают ионы вместе даже при смещении слоёв кристалличес решётки, не давая металлу расколоться.
Согласно электрохимическому ряду напряжений металлов, какой металл вытеснит медь из раствора её соли (например, CuSO₄)?
Правильный ответ: Цинк (Zn)
в ряду активности цинк стоит левее меди, а значит, является более активным восстановителем и способен вытеснить её из раствора соли.
Какие металлы активно реагируют с холодной водой с образованием щёлочи и выделением водорода?
Правильный ответ: Натрий, калий, кальций
щелочные и щелочноземельные металлы (стоящие в ряду активности до магния) обладают настолько высокой активностью, что восстанавливают водород из воды даже без нагревания.
Почему натрий в лаборатории хранят под слоем керосина или в запаянных ампулах?
Правильный ответ: Потому что он бурно реагирует с кислородом и водяным паром воздуха, а также с водой
натрий настолько активен, что мгновенно окисляется на воздухе и взрывоопасно реагирует с влагой, а керосин изолирует его от окружающей среды.
С каким из перечисленных веществ будет реагировать магний при обычных условиях?
Правильный ответ: С разбавленной соляной кислотой (HCl)
магний стоит в ряду активности левее водорода, поэтому активно вытесняет его из растворов кислот-неокислителей.
Какой металл в ряду напряжений стоит правее всех остальных и поэтому практически не реагирует с кислотами и кислородом даже при нагревании?
Правильный ответ: Золото (Au)
золото обладает наименьшей восстановительной активностью, поэтому оно не окисляется кислородом воздуха и не растворяется в обычных кислотах, не «ржавея» веками.
Что означает термин «амфотерность» применительно к алюминию и его соединениям?
Правильный ответ: Способность проявлять как основные, так и кислотные свойства (реагировать и с кислотами, и со щелочами)
оксид и гидроксид алюминия могут реагировать как с кислотами (как основания), так и со щелочами (как кислоты), образуя комплексные соли.
Почему алюминиевая кастрюля не растворяется в воде, хотя алюминий стоит в ряду активности левее водорода и должен реагировать с водой?
Правильный ответ: Поверхность алюминия покрыта прочной защитной оксидной плёнкой (Al₂O₃)
на воздухе алюминий мгновенно покрывается плотной плёнкой оксида, которая препятствует контакту чистого металла с водой и другими реагентами.
Какие степени окисления наиболее характерны для железа в его соединениях?
Правильный ответ: +2 и +3
железо является d‑элементом и может отдавать как два электрона с внешнего уровня (Fe²⁺), так и дополнительно один электрон с предвнешнего d‑подуровня (Fe³⁺).
Какой продукт образуется при взаимодействии железа с разбавленной соляной кислотой?
Правильный ответ: Хлорид железа(II) и водород (FeCl₂ + H₂)
кислоты-неокислители (HCl, разб. H₂SO₄) окисляют железо только до степени окисления +2, а не до +3.
Почему концентрированные азотная и серная кислоты при комнатной температуре не растворяют железо и алюминий?
Правильный ответ: Потому что происходит процесс пассивации: на поверхности металла образуется плотная оксидная плёнка
сильные кислоты-окислители мгновенно создают на поверхности Fe и Al непроницаемый слой оксидов, который блокирует дальнейшую реакцию.
Что такое сплав с точки зрения химии?
Правильный ответ: Смесь, состоящая из двух или более металлов (или металла и неметалла), обладающая металлическими свойствами
сплавы (например, сталь, бронза, латунь) создаются путём смешивания компонентов в расплавленном виде для улучшения механических свойств.
Какой основной компонент добавляют к железу для получения стали, и как это влияет на её свойства?
Правильный ответ: Углерод (до 2%): увеличивает твёрдость и прочность по сравнению с чистым железом
атомы углерода внедряются в кристаллическую решётку железа, искажая её и делая сплав (сталь) гораздо более твёрдым и прочным.
Как называется процесс разрушения металлов под воздействием окружающей среды (влаги, кислорода, солей)?
Правильный ответ: Коррозия
коррозия – это самопроизвольный окислительно-восстановительный процесс разрушения металла, наиболее известным примером которого является ржавление железа.
Какой метод получения металлов основан на восстановлении их из руд с помощью кокса (углерода) или оксида углерода(II) при высоких температурах?
Правильный ответ: Пирометаллургия
приставка «пиро-» означает огонь/нагревание, и этот метод используется для восстановления таких металлов, как железо, из их оксидов в доменных печах.
Почему для защиты железных конструкций от коррозии их часто покрывают слоем цинка (оцинковывают)?
Правильный ответ: Цинк стоит в ряду активности левее железа и будет окисляться (разрушаться) первым, защищая железо
цинк является более активным металлом (протекторная защита), поэтому в присутствии влаги он берёт на себя роль анода и корродирует, сохраняя железо целым.