Задание №11 — Первоначальные химические понятия

Решение.

Для решения этой задачи необходимо вспомнить определение реакции замещения и условия протекания таких реакций между металлами и солями.

Реакция замещения — это химическая реакция, в которой атомы простого вещества замещают атомы одного из элементов в сложном веществе. В случае взаимодействия металла с раствором соли более активный металл вытесняет менее активный металл из состава его соли.

Рассмотрим предложенные варианты, используя электрохимический ряд напряжений металлов. В этом ряду медь $Cu$ стоит после водорода. Чтобы реакция замещения произошла, выбранный металл должен стоять в ряду напряжений левее меди.

1) Цинк ($Zn$). Цинк находится в ряду напряжений значительно левее меди, следовательно, он является более активным металлом. Он вытесняет медь из сульфата меди(II):
$Zn + CuSO_{4} \rightarrow ZnSO_{4} + Cu$.
Это классическая реакция замещения. Вариант подходит.

2) Серебро ($Ag$). Серебро находится в ряду напряжений правее меди. Это менее активный металл, поэтому он не может вытеснить медь из её соли. Реакция не идет.

3) Алюминий ($Al$). Алюминий находится в ряду напряжений левее меди, он активнее её. При взаимодействии с раствором сульфата меди(II) алюминий замещает медь:
$2Al + 3CuSO_{4} \rightarrow Al_{2}(SO_{4})_{3} + 3Cu$.
Это реакция замещения. Вариант подходит.

4) Хлорид бария ($BaCl_{2}$). Это сложное вещество (соль). При взаимодействии двух солей происходит реакция обмена, а не замещения:
$BaCl_{2} + CuSO_{4} \rightarrow BaSO_{4}\downarrow + CuCl_{2}$.
Вариант не подходит по типу реакции.

5) Гидроксид натрия ($NaOH$). Это сложное вещество (щелочь). При взаимодействии соли и щелочи происходит реакция обмена:
$CuSO_{4} + 2NaOH \rightarrow Cu(OH)_{2}\downarrow + Na_{2}SO_{4}$.
Вариант не подходит по типу реакции.

Таким образом, в реакцию замещения с сульфатом меди(II) вступают цинк и алюминий.

Ответ: 13

Источник: ФИПИ