Химия металлов

 
 
 
 
 
 
 
 

 

Н. Г. Крашенинникова             А. И. Винокуров  

 
 
 
 
 
 

ХИМИЯ МЕТАЛЛОВ 

 
 
 

Лабораторный практикум  

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Йошкар-Ола 

2016 

УДК 543 
ББК  24.4 

Х 46 

 

Рецензенты: 

кандидат химических наук Т. А. Подковырина (Марийский  

государственный  университет); 

кандидат химических наук О. Н. Денисова (Поволжский  

государственный технологический университет) 

 
 
 

 

Печатается по решению  

редакционно-издательского совета ПГТУ 

 
 
 
 
 

Крашенинникова, Н. Г.   

Х 46     Химия металлов: лабораторный практикум / Н. Г. Крашенинни
кова, А. И. Винокуров. – Йошкар-Ола: Поволжский государственный  технологический университет, 2016. – 96 с. 
ISBN 978-5-8158-1759-3 

 

Издание предназначено для организации работы студентов на  лабо
раторных занятиях по основным разделам дисциплины «Химия металлов» 
в соответствии с ФГОС для технических направлений и специальностей 
вузов.  

 

УДК 543 
ББК 24.4 

 
 
 
ISBN 978-5-8158-1759-3 
© Крашенинникова Н. Г.,  

 
Винокуров А. И., 2016 
© Поволжский государственный 
технологический университет, 2016 

ВВЕДЕНИЕ 

 

Дисциплина «Химия металлов» для студентов технических 

направлений и специальностей  принадлежит к числу общенаучных 
дисциплин.  

Успехи практически в любой области сегодня во многом опреде
ляются уровнем используемых материалов. Основными материалами, используемыми в технике, являются металлы и металлические 
сплавы, для обработки которых  применяются разнообразные физико-химические процессы. Использование различных по физикохимическим свойствам материалов в конструкциях и приборах требует знания их характеристик для обеспечения высокой точности и 
надежности создаваемых аппаратов и машин.  

Лабораторные работы являются важнейшим элементом учебного 

процесса. Выполняя задания, студенты овладевают общими приемами научной деятельности, приобретают навыки пользования аппаратурой и приборами, обработки результатов экспериментов, учатся 
правильно оформлять результаты исследований и объяснять их. 

Настоящее издание составлено в соответствии с программой кур
са «Химия металлов» и включает лабораторные работы, в которых 
рассматриваются свойства всех основных металлов.  

Практикум предназначен для работы студентов на лабораторных 

занятиях по основным разделам дисциплины «Химия металлов» в 
соответствии с ФГОС для технических направлений и специальностей вузов и призван способствовать прочному усвоению обучающимися основных разделов курса.  

Издание содержит 14 лабораторных работ, описание которых 

имеет единую структуру. В начале каждой работы дается подробное 
изложение теоретического материала, необходимого для самостоятельной подготовки студентов к занятиям. Далее идет экспериментальная часть, где описывается порядок выполнения работы.  

Особое внимание уделено необходимости соблюдения техники 

безопасности при выполнении лабораторных работ, правилам пове

дения в химической лаборатории, способам оказания первой помощи при несчастных случаях. 

В конце каждой работы приводится перечень контрольных во
просов, которые призваны помочь студентам систематизировать и 
закрепить изучаемый материал, а также организовать самостоятельную работу при изучении дисциплины. Кроме этого, эти вопросы 
могут быть использованы для проверки знаний, умений и навыков 
студентов, приобретаемых при подготовке к занятиям и при выполнении лабораторных работ.  

Авторы надеются, что подготовленное ими учебное издание по
может студентам успешно освоить изучаемую дисциплину, расширить свой профессиональный кругозор, а в дальнейшем применять 
полученные знания и навыки в профессиональной деятельности. 

 

 

ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ 

ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ 

 

Правила работы в химической лаборатории 

 

1. Успешная работа в лаборатории химии возможна при условии 

строгого соблюдения техники безопасности и указаний, приводимых 
в описаниях опытов. 

2. Во время работы в лаборатории необходимо соблюдать чисто
ту, тишину и порядок. 

3. Запрещается в лаборатории курить, принимать  пищу, пить 

воду. 

4. Никакие вещества в лаборатории нельзя пробовать на вкус. 

Нюхать вещества можно, лишь строго направляя на себя пары или 
газы легким движением руки. 

5. Студенту в лаборатории отводится постоянное место (рабочий 

стол), и он обязан содержать его в чистоте и полном порядке. Нельзя 
загромождать свое рабочее место лишними предметами. 

6. Необходимые для работы реактивы выставляются на полки, 

находящиеся над лабораторными столами, и на специальные подносы. Исключение составляют концентрированные кислоты, щелочи и 
пахучие вещества, которые хранятся в вытяжных шкафах. 

7. Студентам не разрешается оставлять реактивы общего пользо
вания на своих рабочих столах. 

8. Опыт проводят всегда в чистой посуде. 
9. Сухие реактивы необходимо брать чистым шпателем или спе
циальной ложечкой. При наливании растворов из склянок следует 
держать последние таким образом, чтобы этикетка была повернута 
вверх (во избежание ее загрязнения). 

10. Неизрасходованные реактивы ни в коем случае нельзя вы
сыпать (выливать) обратно в склянки. 

11. Крышки и пробки от реактивных банок и склянок следует 

класть на стол поверхностью, не соприкасающейся с реактивом. Не 
следует путать пробки от разных склянок. 

12. Все наблюдения и выводы по экспериментальной работе 

следует заносить в рабочую тетрадь. Записи производятся только 
ручкой, лаконично, аккуратно, непосредственно после проведения 
опыта. При оформлении отчета по проделанной работе в лабораторной тетради записывают дату, номер, название работы и опыта; конспект теоретического материала; краткое описание хода опыта и результаты, полученные при его выполнении.  

 
 

Техника безопасности при работе в лаборатории 

 

1. Все опыты с концентрированными кислотами и щелочами, 

ядовитыми, неприятно пахнущими веществами, а также упаривание 
кислот и кислых растворов производить только в вытяжном шкафу. 

2. Опыты с легко воспламеняющимися веществами необходи
мо проводить вдали от огня и нагревательных приборов. 

3. При нагревании растворов в пробирке всегда следует дер
жать ее таким образом, чтобы отверстие пробирки было направлено 
в сторону от экспериментатора и его соседей по рабочему месту. 

4. Во избежание попадания брызг на лицо не наклоняйтесь над 

сосудом с нагреваемой жидкостью или расплавляемым веществом, а 
также при добавлении в него реактивов. 

5. Разбавляя концентрированные кислоты, особенно серную, 

осторожно тонкой струей добавляйте кислоту в воду при непрерывном перемешивании. 

6. Нельзя брать вещества руками и пробовать их на вкус. При 

определении веществ по запаху склянку следует держать на расстоянии и направлять движением руки воздух от отверстия склянки к 
носу.  

7. Запрещается втягивать ртом в пипетки органические веще
ства и их растворы. 

8. Склянки с веществами или растворами необходимо брать 

одной рукой за горлышко, а другой снизу придерживать за дно. 

 

Правила противопожарной безопасности 

 

1. Не трогайте, не включайте и не выключайте без разрешения 

преподавателя рубильники и электрические приборы. 

2. Осторожно обращайтесь с нагревательными приборами. При 

работе со спиртовками следует строго соблюдать правила. 

3. При проведении опытов, в которых может произойти самовоз
горание, необходимо иметь под руками песок, войлок и т.п. 

4. В случае воспламенения горючих веществ быстро погасите го
релку, выключите электронагревательные приборы, оставьте сосуд с 
огнеопасным веществом и тушите пожар. 

5. Горящие жидкости прикройте войлоком, а затем, если нужно, 

засыпьте песком, но не заливайте водой. 

6. В случае воспламенения щелочных металлов гасите пламя 

только сухим песком, но не водой. 

7. Работу с эфиром, низшими спиртами, ацетоном, толуолом и 

другими легковоспламеняющимися жидкостями (ЛВЖ) следует 
проводить вдали от огня. Нагревают их на водяных банях или на 
плитках с закрытой спиралью. 

8. При воспламенении веществ в пробирке или стакане их быст
ро, но осторожно накрывают стеклянным, фарфоровым или металлическим предметом, после чего огонь гаснет. Не следует пламя задувать или заливать водой. Если горящая жидкость разлилась по 
столу или по полу, ее тушат сухим песком или закрывают одеялом. 

9. Во всех случаях пожара в лаборатории немедленно вызовите 

пожарную команду; до прихода пожарных воспользуйтесь углекислотным огнетушителем. 

 
 

Первая помощь при несчастных случаях 

 

1. Для оказания первой помощи в лаборатории имеется аптечка.  
2. При ранении стеклом удаляют осколки из раны, смазывают 

края раны раствором йода и перевязывают бинтом. 

3. При ожоге рук или лица химическим реактивом смывают ре
актив большим количеством воды, затем либо разбавленной уксусной кислотой (в случае ожога щелочью), либо раствором соды (в 
случае ожога кислотой), а затем опять водой. 

4. При ожоге горячей жидкостью или горячим предметом обож
женное место следует обработать свежеприготовленным раствором 
перманганата калия, смазать мазью от ожога или вазелином. Можно 
присыпать ожог питьевой содой и забинтовать. 

5. При попадании на кожу фенола или другого разъедающего ор
ганического вещества его удаляют ваткой, смоченной в спирте. 

6. При больших порезах стеклом рану очищают тампоном из 

стерильной марли, смоченной в 3% растворе перекиси водорода. 
Края раны можно дезинфицировать спиртом. Затем накладывают 
повязку. 

7. При попадании кислот на кожу промывают пораженное место 

обильно водой, затем 3% раствором гидрокарбоната натрия и опять 
водой. 

8. При ожогах едкими щелочами промывают пораженное место 

сначала водой, затем разбавленным раствором уксусной кислоты и 
водой. 

9. При попадании брызг кислот и щелочей в глаза их обильно 

промывают водой, а затем 2% раствором питьевой соды (если попала кислота) или раствором борной кислоты (если попала щелочь) и 
обязательно обращаются к врачу. 

10. При раздражении дыхательных путей следует выйти на све
жий воздух. 

Лабораторная работа 1 

 Взаимодействие металлов с водой, кислотами  

и щелочами 

 

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ 

 
Основным химическим свойством металлов является способ
ность их атомов легко отдавать электроны, превращаясь в положительно заряженные ионы, то есть свободные металлы в химических 
реакциях проявляют только восстановительные свойства согласно 
уравнению 

Ме – nе  Меn+. 

Восстановительная способность металла характеризуется его 

стандартным электродным потенциалом 
o

Me
/
Me
o
n
Е

 (приложение 1). 

Чем отрицательнее электродный потенциал, тем сильнее выра
жена восстановительная способность металла. 

Металлы могут окисляться как элементарными окислителями 

(неметаллами), так и сложными веществами – кислотами, водой, основаниями. 

 

Взаимодействие металлов с кислотами 

 

1. Большинство кислот (исключая азотную и концентриро
ванную серную) взаимодействуют с металлами с выделением молекулярного водорода. Эти кислоты окисляют только металлы, 
стоящие в ряду стандартных электродных потенциалов до водорода (имеющие отрицательный стандартный потенциал). На металлы, 
стоящие в ряду после водорода, такие кислоты не действуют. 

2. Концентрированная серная кислота при нагревании окисляет 

почти все металлы, поскольку в этом случае в роли окислителя вступает не ион водорода, а молекулы недиссоциированной серной кисло

ты, содержащие серу в высшей степени окисления.  В зависимости от 
активности металла восстановление молекул серной кислоты может 
происходить до оксида серы (IV), свободной серы  или сероводорода.  

Большинство металлов реагируют с концентрированной серной 

кислотой с выделением SO2: 

Сu + 2H2SO4 (к)  СuSO4 + SО2 + 2H2О. 

Активные металлы, стоящие в ряду стандартных электродных 

потенциалов до цинка, восстанавливают концентрированную серную кислоту преимущественно до H2S. 

Металлы средней активности (от Zn до W) взаимодействуют c 

концентрированной серной кислотой с образованием смеси (SО2 +  
+ S + H2S) c преобладанием того или иного продукта. 

Концентрированная серная кислота не окисляет золото, платину, 

рутений, родий, осмий. На холоде она пассивирует железо, алюминий, хром. 

3. Азотная кислота действует почти на все металлы (за исклю
чением золота, платины, вольфрама и некоторых других) с образованием нитратов металлов. При этом реакция никогда не протекает с 
выделением водорода. Окислительные свойства азотной кислоты 
обусловлены присутствием в ее молекулах азота в высшей степени 
окисления. Степень восстановления азотной кислоты зависит от 
концентрации кислоты и активности металла. Чем активнее металл и 
чем ниже концентрация кислоты, тем сильнее она восстанавливается. Возможные продукты восстановления азотной кислоты соответствуют схеме 

HNO3  NO2  NO  N2O  N2  NH3. 

Концентрированная азотная кислота малоактивными металлами 

восстанавливается до NO2, активными (стоящими в ряду стандартных электродных потенциалов до водорода) – до NO. 

Разбавленная азотная кислота малоактивными металлами восста
навливается обычно до NO, металлами средней активности (Mn–W) – 
до N2O или  N2, щелочными или щелочноземельными – до NH3, образующего с избытком кислоты аммонийную соль – нитрат аммония.