ПЕДАГАГІЧНАЯ СКАРБОНКА
Химия · 7 класс · § 21
Открываем, наблюдаем, объясняем

§ 21. Взаимодействие кислот с металлами

Почему на поверхности цинка в кислоте появляются пузырьки?

Обучающая модель4 смысловых раздела10 вопросов
Главный вопрос

Почему на поверхности цинка в кислоте появляются пузырьки?

Исследуем вместе

Одна кислота — разные металлы

Выбирай металл в разбавленной соляной кислоте. Модель покажет, образуется ли H₂, и объяснит причину.

Показан качественный результат, а не реальная скорость реакций. Для азотной и концентрированной серной кислот эта схема не переносится автоматически.

01

Металл замещает водород в кислоте

При взаимодействии цинка с соляной кислотой образуются хлорид цинка и водород: Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂↑. Атомы Zn занимают место водорода в соединении с кислотным остатком, а атомы H объединяются в двухатомные молекулы.

Наблюдают пузырьки газа и уменьшение кусочка металла. После реакции металл не исчезает бесследно: он входит в состав соли в растворе. Кислотный остаток Cl присутствует и в исходной кислоте, и в продукте.

Металл Zn

Переходит в состав соли

Остаток Cl

Сохраняется в ZnCl₂

Водород H

Образует молекулы H₂

Итог

Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂↑

В подходящих реакциях металл вытесняет водород из кислоты. Получаются соль и газообразный H₂.

02

Не каждый металл вытесняет водород

Металлы различаются по активности. Магний, цинк и железо реагируют с разбавленной соляной кислотой с выделением H₂, а медь в обычных условиях его из неё не вытесняет. Для прогноза используют ряд активности металлов.

В рассматриваемом правиле металлы, расположенные до водорода, способны вытеснять его из подходящих неокисляющих кислот. Азотная и концентрированная серная кислоты имеют особенности; переносить на них схему «металл + кислота → H₂» нельзя.

МеталлРазбавленная HClПродукт соли
MgВыделяется H₂MgCl₂
ZnВыделяется H₂ZnCl₂
FeВыделяется H₂FeCl₂
CuH₂ в обычных условиях не выделяетсяПо этой схеме продукт не образуется

Активность металла определяет возможность вытеснения водорода. Правило применяют с учётом вида и концентрации кислоты.

Лабораторная стеклянная посуда

Лабораторная посуда помогает наблюдать вещества и их превращения в контролируемых условиях.

Diane A. Reid / National Cancer Institute · Wikimedia Commons · Public domain. Без изменений.

Модель молекулы водорода H₂

Простое вещество водород состоит из двухатомных молекул H₂.

Hoa112008 · Wikimedia Commons · Public domain. Без изменений.

03

Почему это реакция замещения

В реакции Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂ простое вещество реагирует со сложным. Получаются новое сложное вещество и новое простое. Такой обмен местами атомов соответствует школьному определению реакции замещения.

Коэффициент 2 перед HCl нужен двум атомам Cl в ZnCl₂ и двум атомам H в молекуле H₂. Для железа и разбавленной серной кислоты запись имеет вид Fe + H₂SO₄ → FeSO₄ + H₂. Оба уравнения проверяют подсчётом каждого элемента.

Общая схема

Металл + кислота → соль + водород

Хлорид

Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂

Сульфат

Fe + H₂SO₄ → FeSO₄ + H₂

Реакция металла с подходящей кислотой относится к замещению. Коэффициенты отражают сохранение всех атомов.

04

Наблюдение и объяснение — не одно и то же

Фраза «выделяются пузырьки» — наблюдение, а «образуется водород» — химическое объяснение на основе изученной реакции. Видимый газ нельзя считать водородом только потому, что он бесцветный. Для распознавания нужны сведения о реагентах и соответствующая лабораторная проверка.

В учебной модели важнее проследить судьбу каждого элемента. Цинк переходит в раствор в составе соли, водород покидает его в виде газа. Если сосуд открыт, масса его содержимого уменьшается на массу ушедшего газа, но общая масса всех продуктов сохраняется.

Признак / объектЧто означаетПояснение
Что видноМеталл уменьшается; поднимаются пузырькиНаблюдение
Что объясняемОбразуются ZnCl₂ и H₂Модель реакции
Что учитываемГаз выходит за границу сосудаБаланс массы

Наблюдения сопоставляют с составом реагентов и продуктов. Уход газа не нарушает закон сохранения массы.

Соберём главное

Шесть выводов

01В подходящих реакциях металл вытесняет водород из кислоты. Получаются соль и газообразный H₂.
02Активность металла определяет возможность вытеснения водорода. Правило применяют с учётом вида и концентрации кислоты.
03Реакция металла с подходящей кислотой относится к замещению. Коэффициенты отражают сохранение всех атомов.
04Наблюдения сопоставляют с составом реагентов и продуктов. Уход газа не нарушает закон сохранения массы.
05Металл при растворении в кислоте не исчезает бесследно. Его атомы входят в состав образовавшейся соли.
06Коэффициенты нужны и для газа, и для соли. В реакции цинка с HCl два атома H образуют одну молекулу H₂.
Тест по параграфу10 вопросов · 4 варианта · один правильный · 0,5 балла за ответ · максимум 5
1. Какие продукты даёт Zn с разбавленной HCl?
2. Что происходит с цинком при реакции с HCl?
3. Какой металл не выделяет H₂ из разбавленной HCl в обычных условиях?
4. Почему нельзя переносить изучаемую схему на любую кислоту?
5. К какому типу относится Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂?
6. Почему перед HCl стоит коэффициент 2?
7. Что является наблюдением, а не объяснением?
8. Почему содержимое открытого сосуда может стать легче?
9. Какая соль образуется из Fe и разбавленной H₂SO₄?
10. Какой элемент кислотного остатка HCl входит в соль?

Учебный источник и иллюстрации

Основа: предоставленный учебник «Химия, 7 класс», § 21. Материал переработан для объяснения; источник: 7 класс. Химия — § 21. Взаимодействие кислот с металлами.pdf. Научные уточнения учитывают различие молекулярного и немолекулярного строения и границы учебных моделей.

Иллюстрации загружаются непосредственно с Wikimedia Commons; авторы и лицензии указаны под изображениями. Схемы и обучающие модели созданы для этого конспекта.

Royal Society of Chemistry: данные о химических элементах
↑

Загрузка прогресса…