Решать задания
Химия · тема 7 из 15 · ОГЭ № 9, 11 · ЕГЭ № 6, 21

Металлы: общие свойства и ряд активности

Почему металлы проводят ток, как пользоваться рядом активности и что получится при реакции металла с водой, кислотой или солью.

15 мин чтенияОГЭЕГЭ21 задание

Коротко

главное за 30 секунд
  1. Металлы отдают электроны, поэтому в реакциях они только восстановители
  2. Ряд активности: Li, K, Ba, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Cr, Fe, Ni, Sn, Pb, (H), Cu, Hg, Ag, Pt, Au
  3. Металлы левее H вытесняют водород из HCl и разбавленной H2SO4
  4. Металл левее вытесняет металл правее из раствора его соли (кроме Na, K, Ca, Ba — они сначала реагируют с водой)
  5. HNO3 и концентрированная H2SO4 водород не выделяют; Al, Fe, Cr на холоде пассивируются
  6. Fe с HCl, S, CuSO4 даёт Fe2+, а с Cl2, Br2, HNO3 — Fe3+

Металлическая связь и общие свойства

У атомов металлов на внешнем уровне 1–3 электрона, они слабо связаны с ядром. В кристалле такие электроны становятся общими: положительные ионы металла лежат в узлах решётки, а между ними свободно движется «электронный газ». Это металлическая связь.

Из-за подвижных электронов у металлов общие свойства: электро- и теплопроводность, металлический блеск, пластичность (слои ионов сдвигаются, но связь не рвётся). Исключения: ртуть Hg — жидкость, цезий Cs мягкий, хром Cr самый твёрдый, литий Li самый лёгкий, осмий Os самый тяжёлый.

Все металлы — восстановители: M0 − ne− → Mn+. Чем легче атом отдаёт электроны, тем металл активнее.
Активность металла (ряд активности) и его электроотрицательность — не одно и то же. Внутри группы металлы становятся активнее сверху вниз (Li < Na < K), а в периоде — активность падает слева направо (Na > Mg > Al).
Проверь себя. Какой металл при комнатной температуре жидкий?

Ответ: ртуть

Ряд активности и реакции вытеснения

Металлы, расставленные по убыванию восстановительной активности в водных растворах, образуют электрохимический ряд напряжений:

Li, K, Ba, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Cr, Fe, Ni, Sn, Pb, (H), Cu, Hg, Ag, Pt, Au
← активность убывает
  1. Металлы левее водорода вытесняют H2 из растворов кислот-неокислителей (HCl, разб. H2SO4).
  2. Металл левее вытесняет металл правее из раствора его соли.
  3. Na, K, Ca, Ba реагируют с водой при комнатных условиях: 2Na + 2H2O → 2NaOH + H2↑.

Пример. Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu. Железо активнее меди, поэтому вытесняет её: гвоздь в голубом растворе покрывается красным налётом. Обратная реакция Cu + FeSO4 невозможна.

Натрий, калий, кальций не вытесняют металлы из растворов солей. Сначала они реагируют с водой, а образовавшаяся щёлочь осаждает гидроксид: 2Na + 2H2O → 2NaOH + H2; 2NaOH + CuSO4 → Cu(OH)2↓ + Na2SO4.
Проверь себя. Реагирует ли медь с соляной кислотой (да/нет)?

Ответ: нет

Металлы и кислоты

Всё зависит от кислоты. Кислоты-неокислители (HCl, разбавленная H2SO4) окисляют металл ионом H+. Кислоты-окислители (HNO3, концентрированная H2SO4) окисляют металл атомом азота или серы, поэтому водород не выделяется никогда.

КислотаМеталлы до HCu, Ag, Hg
HCl, H2SO4 (разб.)соль + H2не реагируют
H2SO4 (конц.)соль + SO2, S или H2S (Al, Fe, Cr пассивируются на холоде)соль + SO2 (при нагревании)
HNO3 (конц.)соль + NO2 (Al, Fe, Cr пассивируются)соль + NO2
HNO3 (разб.)соль + NO, N2O, N2 или NH4NO3соль + NO

Пример. Cu + 4HNO3(конц.) → Cu(NO3)2 + 2NO2↑ + 2H2O
3Cu + 8HNO3(разб.) → 3Cu(NO3)2 + 2NO↑ + 4H2O

Железо с соляной кислотой даёт хлорид железа(II): Fe + 2HCl → FeCl2 + H2. Соль железа(III) образуется только при действии сильных окислителей (Cl2, HNO3 и др.).
Проверь себя. Выделяется ли водород при действии концентрированной азотной кислоты на металл (да/нет)?

Ответ: нет

Особые случаи: щелочные металлы, алюминий, железо

Щелочные металлы хранят под керосином. С кислородом: 4Li + O2 → 2Li2O (оксид), 2Na + O2 → Na2O2 (пероксид). С водой: 2K + 2H2O → 2KOH + H2↑.

Алюминий покрыт прочной оксидной плёнкой Al2O3, но амфотерен и реагирует с растворами щелочей: 2Al + 2NaOH + 6H2O → 2Na[Al(OH)4] + 3H2↑. Алюмотермия: 2Al + Fe2O3 → Al2O3 + 2Fe.

Железо проявляет степени окисления +2 и +3: Fe + S → FeS; 2Fe + 3Cl2 → 2FeCl3; 3Fe + 2O2 → Fe3O4 (окалина); 3Fe + 4H2O(пар) → Fe3O4 + 4H2.

Запомните правило для железа: слабые окислители (S, I2, H+, Cu2+) → Fe+2; сильные (Cl2, Br2, HNO3, конц. H2SO4 при нагревании) → Fe+3.
Проверь себя. Какая соль получится при сжигании железа в хлоре?

Ответ: FeCl3

Практика

Закрепите тему: 21 задание для ОГЭ и ЕГЭ

От простых к сложным: базовый уровень — 6, повышенный — 10, высокий — 5. Мгновенная проверка, подсказки, подробные решения и тренажёр ошибок.

Решать задания по теме Флеш-карточки