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 государствен-
ный  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 материала-
ми, используемыми в технике, являются металлы и металлические 
сплавы, для обработки которых  применяются разнообразные физи-
ко-химические процессы. Использование различных по физико-
химическим свойствам материалов в конструкциях и приборах тре-
бует 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 приема-
ми научной деятельности, приобретают навыки пользования аппара-
турой 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 специально-
стей вузов и призван способствовать прочному усвоению обучаю-
щимися основных разделов курса.  

Издание содержит 14 лабораторных работ, описание которых 

имеет единую структуру. В начале каждой работы дается подробное 
изложение теоретического материала, необходимого для самостоя-
тельной подготовки студентов к занятиям. Далее идет эксперимен-
тальная 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 помо-
щи при несчастных случаях. 

В конце каждой работы приводится перечень контрольных во-

просов, которые призваны помочь студентам систематизировать и 
закрепить изучаемый материал, а также организовать самостоятель-
ную 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 выпол-
нении лабораторных работ.  

Авторы надеются, что подготовленное ими учебное издание поможет 
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 чистоту, 
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 лаборатор-
ной тетради записывают дату, номер, название работы и опыта; кон-
спект теоретического материала; краткое описание хода опыта и ре-
зультаты, 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 непрерыв-
ном перемешивании. 

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

определении веществ по запаху склянку следует держать на рассто-
янии 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 метал-
лическим предметом, после чего огонь гаснет. Не следует пламя за-
дувать 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 углекис-
лотным 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 уксус-
ной 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 попа-
ла 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 положи-
тельно 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, ос-
нованиями. 

 

Взаимодействие металлов с кислотами 

 

1. Большинство кислот (исключая азотную и концентриро-

ванную серную) взаимодействуют с металлами с выделением мо-
лекулярного водорода. Эти кислоты окисляют только металлы, 
стоящие в ряду стандартных электродных потенциалов до водоро-
да (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 всту-
пает 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 сер-
ную 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, алюми-
ний, хром. 

3. Азотная кислота действует почти на все металлы (за исклю-

чением золота, платины, вольфрама и некоторых других) с образо-
ванием 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 восстанавливается 
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.