1. Классификация металлов
Металлы можно классифицировать по различным признакам: по положению в периодической системе, по химической активности, по плотности, по применению. Для ЕГЭ наиболее важна классификация по химической активности.
| Группа | Металлы | Характерные свойства | Применение |
|---|---|---|---|
| Щелочные | Li, Na, K, Rb, Cs | Мягкие, легкоплавкие, бурно реагируют с водой | Атомная энергетика, химические источники тока |
| Щелочноземельные | Ca, Sr, Ba, Ra | Тверже щелочных, активны, но менее чем щелочные | Строительство (Ca), пиротехника (Sr, Ba) |
| Чёрные | Fe, Mn, Cr, Ni | Твёрдые, тугоплавкие, ферромагнитные | Конструкционные материалы, машиностроение |
| Цветные | Al, Cu, Zn, Pb, Sn | Хорошая электропроводность, коррозионная стойкость | Электротехника, сплавы, покрытия |
2. Физические свойства металлов
Все металлы (кроме ртути) при нормальных условиях – твёрдые вещества с характерным «металлическим» блеском, хорошие проводники тепла и электричества, ковкие и пластичные. Эти свойства обусловлены наличием металлической связи.
3. Химические свойства металлов
Металлы в химических реакциях всегда являются восстановителями, отдавая электроны. Их химическая активность определяется положением в ряду напряжений. Рассмотрим общие реакции металлов.
| Реагент | Условие | Пример реакции | Примечание |
|---|---|---|---|
| Кислород | Нагревание | 4Al + 3O₂ → 2Al₂O₃ | Образуются оксиды (основные, амфотерные) |
| Вода | Для активных металлов – комнатная температура; для средней активности – нагревание | 2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂↑ 3Fe + 4H₂O → Fe₃O₄ + 4H₂ (пар) |
Активные металлы реагируют бурно, неактивные – не реагируют |
| Кислоты-неокислители (HCl, H₂SO₄ разб.) | Металлы левее водорода в ряду активности | Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂↑ | Выделяется водород. Щелочные и щелочноземельные металлы реагируют слишком бурно, поэтому на практике их не используют. |
| Кислоты-окислители (HNO₃, H₂SO₄ конц.) | Почти все металлы, кроме самых пассивных (Au, Pt) | Cu + 4HNO₃(конц.) → Cu(NO₃)₂ + 2NO₂↑ + 2H₂O | Водород не выделяется; образуются продукты восстановления кислоты (NO₂, NO, SO₂ и др.). |
| Соли | Более активный металл вытесняет менее активный из раствора его соли | Fe + CuSO₄ → FeSO₄ + Cu | Не распространяется на щелочные и щелочноземельные металлы, которые сначала реагируют с водой. |
4. Электрохимический ряд напряжений металлов
Ряд активности металлов (ряд напряжений) – это последовательность металлов, расположенных в порядке увеличения их стандартных электродных потенциалов. Чем левее металл в ряду, тем он активнее (сильнее восстановитель).
Ряд активности металлов (фрагмент)
Металлы, расположенные левее водорода, вытесняют его из кислот-неокислителей. Металлы, расположенные правее, – не вытесняют.
5. Коррозия металлов
Коррозия – самопроизвольное разрушение металлов под воздействием окружающей среды. Наиболее распространённая – электрохимическая коррозия, требующая наличия электролита и контакта двух металлов с разными потенциалами.
6. Получение металлов
Металлы в природе встречаются mainly в виде соединений (оксидов, сульфидов, карбонатов, силикатов). Для получения чистых металлов используют различные методы, основанные на восстановлении их ионов.
7. Соединения металлов: оксиды, гидроксиды, соли
Металлы образуют три основных класса соединений: оксиды, гидроксиды и соли. Их свойства зависят от природы металла и его степени окисления.
| Класс | Формула | Свойства | Примеры |
|---|---|---|---|
| Оксиды | ЭₓOᵧ | Основные (Na₂O, CaO), амфотерные (Al₂O₃, ZnO), кислотные (CrO₃, Mn₂O₇). Основные оксиды реагируют с кислотами, амфотерные – и с кислотами, и со щелочами. | Na₂O, Al₂O₃, Fe₂O₃, CuO |
| Гидроксиды | Me(OH)ₙ | Основания (щёлочи и нерастворимые) и амфотерные гидроксиды. Щёлочи (NaOH, KOH) растворимы, сильные электролиты. Нерастворимые основания (Fe(OH)₂, Cu(OH)₂) разлагаются при нагревании. | NaOH, Ca(OH)₂, Al(OH)₃, Zn(OH)₂ |
| Соли | Meₓ(A)ᵧ | Средние (NaCl, CaCO₃), кислые (NaHCO₃), основные (Cu₂(OH)₂CO₃), комплексные (K₃[Fe(CN)₆]). Обладают ионной кристаллической решёткой, многие растворимы в воде. | NaCl, K₂SO₄, FeSO₄, CuSO₄ |
8. Интерактивные задачи: проверка знаний
Закрепите полученные знания на практике. Решите интерактивные задачи разных типов. После выбора ответа нажмите «Проверить ответ» или «Показать решение».
Al₂O₃ – оксид алюминия. Алюминий – металл, но его оксид проявляет как основные, так и кислотные свойства: реагирует с кислотами (как основной оксид) и со щелочами (как кислотный оксид). Поэтому он относится к амфотерным оксидам.
Правильный ответ: Б (Амфотерный)
При электрохимической коррозии более активный металл (железо) является анодом и растворяется: Fe → Fe²⁺ + 2e⁻. Менее активный металл (медь) является катодом, на нём идёт восстановление ионов водорода в кислой среде.
Правильный ответ: А (На аноде идёт растворение железа)
1) Уравнение реакции: Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂↑.
2) Молярная масса Zn = 65 г/моль. Количество вещества Zn: n(Zn) = 13 г / 65 г/моль = 0,2 моль.
3) По уравнению: n(H₂) = n(Zn) = 0,2 моль.
4) Объём водорода при н.у.: V(H₂) = n(H₂) × 22,4 л/моль = 0,2 × 22,4 = 4,48 л.
Правильный ответ: В (4,48 л)
Тест: 20 вопросов по теме "Металлы и их соединения"
Пройдите тест, чтобы проверить свои знания. Вопросы разного уровня сложности охватывают все аспекты металлов и их соединений.
Ваш результат
Проверенные курсы для системной подготовки к ЕГЭ по химии
Чтобы закрепить успех и подготовиться ко всем заданиям ЕГЭ, рекомендуем обратиться к структурированным курсам от известных образовательных платформ.
Углубленные курсы по химии с разбором сложных тем, включая металлы и их соединения. Преподаватели из МГУ и ведущих вузов. Подробный разбор задач ЕГЭ.
Перейти на сайт ФоксфордаСпециализируется на интенсивной подготовке к ЕГЭ. Много практики, в том числе по определению свойств металлов, решению задач на коррозию и получение.
Перейти на сайт СоткиИндивидуальные занятия с репетитором. Идеально, если нужно разобрать сложную тему «с нуля» или ликвидировать конкретные пробелы. Персональный подход к каждому ученику.
Перейти на сайт ТетрикиКрупная платформа с тысячами учеников. Все платежи проходят через официальные системы, предоставляется доступ в личный кабинет с учебными материалами по металлам.
Перейти на сайт УмскулОнлайн-школа от создателей Учи.ру. Прозрачная система оплата, официальные чеки, пробный бесплатный урок с настоящим преподавателем. Подробный разбор тем по химии.
Перейти на сайт Учи.Дома