Металлы щелочные и их соединения – Урок №47. Щелочные металлы. Положение щелочных металлов в периодической системе и строение атомов. Нахождение в природе. Физические и химические свойства. Применение щелочных металлов и их соединений.

Химия щелочных металлов и их соединений

Щелочные металлы

1. Положение в периодической системе химических элементов
2. Электронное строение и закономерности изменения свойств
3. Физические свойства
4. Нахождение в природе
5. Способы получения
6. Качественные реакции
7. Химические свойства
7.1. Взаимодействие с простыми веществами
7.1.1. Взаимодействие с галогенами
7.1.2. Взаимодействие с серой и фосфором
7.1.3. Взаимодействие с водородом
7.1.4. Взаимодействие с азотом
7.1.5. Взаимодействие с углеродом
7.1.6. Горение
7.2. Взаимодействие со сложными веществами
7.2.1. Взаимодействие с водой
7.2.2. Взаимодействие с минеральными кислотами
7.2.3. Взаимодействие с серной кислотой
7.2.4. Взаимодействие с азотной кислотой
7.2.5. Взаимодействие со слабыми кислотами
7.2.6. Взаимодействие с солями

Оксиды щелочных металлов
 1. Способы получения
 2. Химические свойства

2.1. Взаимодействие с кислотными и амфотерными оксидами
2.2. Взаимодействие с кислотами
2.3. Взаимодействие с водой
2.4. Взаимодействие с кислотами

Пероксиды щелочных металлов
 1. Химические свойства
1.1. Взаимодействие с водой
1.2. Взаимодействие с кислотными и амфотерными оксидами
1.3. Взаимодействие с кислотами
1.4. Разложение
1.5. Взаимодействие с восстановителями
1.6. Взаимодействие с окислителями

Гидроксиды щелочных металлов (щелочи)
 1. Способы получения
 2. Химические свойства
2.1. Взаимодействие щелочей с кислотами
2.2. Взаимодействие щелочей с кислотными оксидами
2.3. Взаимодействие щелочей с амфотерными оксидами и гидроксидами
2.4. Взаимодействие щелочей с кислыми солями
2.5. Взаимодействие щелочей с неметаллами
2.6. Взаимодействие щелочей с металлами
2.7. Взаимодействие щелочей с солями
2.8. Разложение щелочей
2.9. Диссоциация щелочей

2.10. Электролиз щелочей

Соли щелочных металлов 

Щелочные металлы

Положение в периодической системе химических элементов

Щелочные металлы расположены в главной подгруппе первой группы периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева (или просто в 1 группе в длиннопериодной форме ПСХЭ). Это литий Li, натрий Na, калий K, цезий Cs, рубидий Rb и франций Fr.

Электронное строение щелочных металлов и основные свойства 

Электронная конфигурация внешнего энергетического уровня щелочных металлов: ns¹, на внешнем энергетическом уровне находится 1 s-электрон. Следовательно, типичная степень окисления щелочных металлов в соединениях +1.

Рассмотрим некоторые закономерности изменения свойств щелочных металлов.

В ряду Li-Na-K-Rb-Cs-Fr, в соответствии с Периодическим законом, увеличивается атомный радиус

, усиливаются металлические свойства, ослабевают неметаллические свойства, уменьшается электроотрица-тельность.

Физические свойства 

Все щелочные металлы — вещества мягкие, серебристого цвета. Свежесрезанная поверхность их обладает характерным блеском.

Кристаллическая решетка щелочных металлов в твёрдом состоянии — металлическая. Следовательно, щелочные металлы обладают высокой тепло- и электропроводимостью. Кипят и плавятся при низких температурах. Они имеют также небольшую плотность.

Нахождение в природе

Как правило, щелочные металлы в природе присутствуют в виде минеральных солей: хлоридов, бромидов, йодидов, карбонатов, нитратов и др. Основные минералы, в которых присутствуют щелочные металлы:

Поваренная соль, каменная соль, галит — NaCl — хлорид натрия

Сильвин KCl — хлорид калия

Сильвинит NaCl · KCl

Глауберова соль Na₂SO_4⋅10Н₂О – декагидрат сульфата натрия

Едкое кали KOH — гидроксид калия

Поташ K₂CO₃ – карбонат калия

Поллуцит — алюмосиликат сложного состава с высоким содержанием цезия:

Способы получения 

Литий получают в промышленности электролизом расплава хлорида лития в смеси с KCl или BaCl₂ (эти соли служат для понижения темпе-ратуры плавления смеси):

2LiCl = 2Li + Cl₂

Натрий получают электролизом расплава хлорида натрия с добавками хлорида кальция:

2NaCl _{(расплав)} → 2Na + Cl₂

Электролитом обычно служит смесь NaCl с NaF и КСl (что позволяет проводить процесс при 610–650°С).

Калий получают также электролизом расплавов солей или расплава гидроксида калия. Также распространены методы термохимического восстановления: восстановление калия из расплавов хлоридов или гидроксидов. В качестве восстановителей используют пары натрия, карбид кальция, алюминий, кремний:

KCl + Na = K↑ + NaCl

KOH + Na = K↑ + NaOH

Цезий можно получить  нагреванием смеси хлорида цезия и специально подготовленного кальция:

Са + 2CsCl → 2Cs + CaCl₂

В промышленности используют преимущественно физико-химические методы выделения чистого цезия: многократную ректификацию в вакууме.

Качественные реакции

Качественная реакция на щелочные металлы — окрашивание пламени солями щелочных металлов.

Цвет пламени:
Li — карминно-красный
Na — жѐлтый
K — фиолетовый
Rb — буро-красный
Cs — фиолетово-красный

Химические свойства

1. Щелочные металлы — сильные восстановители. Поэтому они реагируют почти со всеми неметаллами.

1.1. Щелочные металлы легко реагируют с галогенами с образованием галогенидов:

2K  +  I₂  =  2KI

1.2. Щелочные металлы реагируют с серой с образованием сульфидов:

2Na  +  S  =  Na₂S

1.3. Щелочные металлы активно реагируют с фосфором и водородом (очень активно). При этом образуются бинарные соединения —

фосфиды и гидриды:

3K    +    P    =   K₃P

2Na  +  H₂  =  2NaH

1.4. С азотом литий реагирует при комнатной температуре с образованием нитрида:

6Li   +  N₂  =  2Li₃N

Остальные щелочные металлы реагируют с азотом при нагревании.

1.5. Щелочные металлы реагируют с углеродом с образованием карбидов, преимущественно ацетиленидов:

2Na   +   2C    =    Na₂C₂

1.6. При взаимодействии с кислородом каждый щелочной металл проявляет свою индивидуальность: при горении на воздухе литий образует оксид, натрий – преимущественно пероксид

, калий и остальные металлы – надпероксид.

4Li   +   O₂   =   2Li₂O

2Na  +  O₂  =  Na₂O₂

K   +   O₂   =   KO₂

Цезий самовозгорается на воздухе, поэтому его хранят в запаянных ампулах. Видеоопыт самовозгорания цезия на воздухе можно посмотреть здесь.

2. Щелочные металлы активно взаимодействуют со сложными веществами:

2.1. Щелочные металлы бурно (со взрывом) реагируют с водой. Взаимодействие щелочных металлов с водой приводит к образованию щелочи и водорода. Литий реагирует бурно, но без взрыва.

Например, калий реагирует с водой очень бурно:

2K⁰ + H

2⁺O = 2K⁺OH + H₂⁰

Видеоопыт: взаимодействие щелочных металлов с водой можно посмотреть здесь.

2.2. Щелочные металлы взаимодействуют с минеральными кислотами (с соляной, фосфорной и разбавленной серной кислотой) со взрывом. При этом образуются соль и водород.

Например, натрий бурно реагирует с соляной кислотой:

2Na  +  2HCl  =  2NaCl  +  H₂↑

2.3. При взаимодействии щелочных металлов с концентрированной серной кислотой выделяется сероводород.

Например, при взаимодействии натрия с концентрированной серной кислотой образуется сульфат натрия, сероводород и вода:

8Na  +  5H₂SO₄₍

конц_.)  → 4Na₂SO₄  +  H₂S  +  4H₂O

2.4. Щелочные металлы реагируют с азотной кислотой. При взаимодейст-вии с концентрированной азотной кислотой образуется оксид азота (I):

8Na + 10HNO_{3 (конц)} → N₂O + 8NaNO₃ + 5H₂O

С разбавленной азотной кислотой образуется молекулярный азот:

10Na + 12HNO_{3 (разб)}→ N₂ +10NaNO₃ + 6H₂O

При взаимодействии щелочных металлов с очень разбавленной азотной кислотой образуется нитрат аммония:

8Na  +  10HNO₃  =  8NaNO₃  +  NH₄NO₃  +  3H₂O

2.5. Щелочные металлы могут реагировать даже с веществами, которые проявляют

очень слабые кислотные свойства. Например, с аммиаком, ацетиленом (и прочими терминальными алкинами), спиртами, фенолом и органическими кислотами.

Например, при взаимодействии лития с аммиаком образуются амиды и водород:

2Li + 2NH₃ = 2LiNH₂ + H₂ ↑

 Ацетилен с натрием образует ацетиленид натрия и также водород:

Н ─ C ≡ С ─ Н + 2Na  →  Na ─ C≡C ─ Na + H₂

 Фенол с натрием реагирет с образованием фенолята натрия и водорода:

2C₆H₅OH  +  2Na  →  2C₆H₅ONa   +  H₂↑

Метанол с натрием образуют метилат натрия и водород:

2СН₃ОН   +  2Na   →   2 CH₃ONa   +  H₂↑

 Уксусная кислота с литием образует ацетат лития и водород:

2СH₃COOH    +   2Li     →  2CH₃COOOLi    +   H₂↑

Щелочные металлы реагируют с галогеналканами (реакция Вюрца).

Например, хлорметан с натрием образует этан и хлорид натрия:

2CH₃Cl + 2Na   →  C₂H₆ + 2NaCl

2.6. В расплаве щелочные металлы могут вытеснять менее активные металлы из солей. Обратите внимание! В растворе щелочные металлы будут взаимодействовать с водой, а не с солями других металлов.

Например, натрий вытесняет алюминий из расплава хлорида алюминия :

3Na + AlCl₃ → 3NaCl + Al

Оксиды щелочных металлов

Способы получения

Оксиды щелочных металлов (кроме лития) можно получить только косвенными методами: взаимодействием натрия с окислителями в расплаве:

1. Оксид натрия можно получить взаимодействием натрия с нитратом натрия в расплаве:

10Na  +  2NaNO₃ →  6Na₂O  +  N₂ ↑

2. Взаимодействием натрия с пероксидом натрия:

2Na  +  Na₂O₂ →  2Na₂O

 3. Взаимодействием натрия с расплавом щелочи:

2Na  +  2NaOН → 2Na₂O  +  Н₂↑

4. Оксид лития можно получить разложением гидроксида лития:

2LiOН → Li₂O  +  Н₂O

Химические свойства

Оксиды щелочных металлов — типичные основные оксиды. Вступают в реакции с кислотными и амфотерными оксидами, кислотами, водой.

1. Оксиды щелочных металлов взаимодействуют с кислотными и амфотерными оксидами:

Например, оксид натрия взаимодействует с оксидом фосфора (V):

3Na₂O  +  P₂O₅  → 2Na₃PO₄

Оксид лития взаимодейсвует с амфотерным оксидом алюминия:

Na₂O  +  Al₂O₃  → 2NaAlO₂

2. Оксиды щелочных металлов взаимодействуют с кислотами с образованием средних и кислых солей (с многоосновными кислотами).

Например, оксид калия взаимодействует с соляной кислотой с образованием хлорида калия и воды:

K₂O  +  2HCl →  2KCl  +  H₂O

3. Оксиды щелочных металлов активно взаимодействуют с водой с образованием щелочей.

Например, оксид лития взаимодействует с водой с образованием гидроксида лития:

Li₂O  +  H₂O →  2LiOH

4. Оксиды щелочных металлов окисляются кислородом (кроме оксида лития): оксид натрия — до пероксида, оксиды калия, рубидия и цезия – до надпероксида.

2Na₂O + O₂ = 2Na₂O₂

Пероксиды щелочных металлов

Химические свойства

Свойства пероксидов очень похожи на свойства оксидов. Однако пероксиды щелочных металлов, в отличие от оксидов, содержат атомы кислорода со степенью окисления -1. Поэтому они могут могут проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства.

1. Пероксиды щелочных металлов взаимодействуют с водой. При этом на холоде протекает обменная реакция, образуются щелочь и пероксид водорода:

Na₂O₂   +  2H₂O (хол.)  =  2NaOH  +   H₂O₂

При нагревании пероксиды диспропорционируют в воде, образуются щелочь и кислород:

2Na₂O₂  +  2H₂O (гор.)  =  4NaOH  +   O₂↑

2. Пероксиды диспропорционируют при взаимодействии с кислотными оксидами.

Например, пероксид натрия реагирует с углекислым газом с образовани-ем карбоната натрия и кислорода:

2Na₂O₂  +  CO₂  =  2Na₂CO₃  + O₂↑

3. При взаимодействии с минеральными кислотами на холоде пероксиды вступают в обменную реакцию. При этом образуются соль и перекись водорода:

Na₂O₂   +  2HCl   =   2NaCl  +   H₂O₂

При нагревании пероксиды, опять-таки, диспропорционируют:

2Na₂O₂    +  2H₂SO_{4 (разб.гор.)}  =  2Na₂SO₄  +  2H₂O  +  O₂↑

4. Пероксиды щелочных металлов разлагаются при нагревании, с образованием оксида и кислорода:

2Na₂O₂  =  2Na₂O   +  O₂↑

5. При взаимодействии с восстановителями пероксиды проявляют окис-лительные свойства.

Например, пероксид натрия с угарным газом реагирует с образованием карбоната натрия:

Na₂O₂  +  CO  =  Na₂CO₃

Пероксид натрия с сернистым газом также вступает в ОВР с образовани-ем сульфата натрия:

Na₂O₂  +  SO₂  =  Na₂SO₄

 2Na₂O₂   +  S   =  Na₂SO₃  +  Na₂O

Na₂O₂    +   2H₂SO₄   +  2NaI   =  I₂  +  2Na₂SO₄  +   2H₂O

Na₂O₂   +  2H₂SO₄   +  2FeSO₄ =  Fe₂(SO₄)₃  +  Na₂SO₄  +   2H₂O

3Na₂O₂  +  2Na₃[Cr(OH)₆]   =  2Na₂CrO₄  +  8NaOH  +  2H₂O

6. При взаимодействии с сильными окислителями пероксиды проявляют свойства восстановителей и окисляются, как правило, до молекулярного кислорода.

Например, при взаимодействии с подкисленным раствором пермангана-та калия пероксид натрия образует соль и молекулярный кислород:

5Na₂O₂   +  8H₂SO₄   +  2KMnO₄   =  5O₂  +  2MnSO₄  +  8H₂O  +  5Na₂SO₄  +   K₂SO₄

 

Гидроксиды щелочных металлов (щелочи)

Способы получения

1. Щелочи получают электролизом растворов хлоридов щелочных метал-лов:

2NaCl + 2H₂O → 2NaOH + H₂ + Cl₂

2. При взаимодействии щелочных металлов, их оксидов, пероксидов, гид-ридов и некоторых других бинарных соединений с водой также образуют-ся щелочи.

Например, натрий, оксид натрия, гидрид натрия и пероксид натрия при растворении в воде образуют щелочи:

2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂

Na₂O + H₂O → 2NaOH

2NaH + 2H₂O → 2NaOH + H₂

Na₂O₂ + H₂O → 2NaOH + H₂O₂

3. Некоторые соли щелочных металлов (карбонаты, сульфаты и др.) при взаимодействии с гидроксидами кальция и бария также образуют щелочи.

Например, карбонат калия с гидроксидом кальция образует карбонат кальция и гидроксид калия:

K₂CO₃ + Ca(OH)₂ → CaCO₃↓ + 2KOH

Химические свойства

1. Гидроксиды щелочных металлов реагируют со всеми кислотами (и сильными, и слабыми, и растворимыми, и нерастворимыми). При этом образуются средние или кислые соли, в зависимости от соотношения реагентов.

Например, гидроксид калия с фосфорной кислотой реагирует с образова-нием фосфатов, гидрофосфатов или дигидрофосфатов:

3KOH + H₃PO₄ → K₃PO₄ + H₂O

2KOH + H₃PO₄ → K₂HPO₄ + 2H₂O

KOH + H₃PO₄ → KH₂PO₄ + H₂O

2. Гидроксиды щелочных металлов реагируют с кислотными оксидами. При этом образуются средние или кислые соли, в зависимости от соотношения реагентов.

Например, гидроксид натрия  с углекислым газом реагирует с образова-нием карбонатов или гидрокарбонатов:

2NaOH_{(избыток)}  + CO₂ → Na₂CO₃ + H₂O

NaOH + CO_{2(избыток)}  → NaHCO₃

Необычно ведет себя оксид азота (IV) при взаимодействии с щелочами. Дело в том, что этому оксиду соответствуют две кислоты — азотная (HNO₃) и азотистая (HNO₂). «Своей» одной кислоты у него нет. Поэтому при взаимодействии оксида азота (IV) с щелочами образуются две соли- нитрит и нитрат:

2NO₂  +  2NaOH  =  NaNO₃ + NaNO₂  +  H₂O

А вот в присутствии окислителя, например, молекулярного кислорода, образуется только одна соль — нитрат, т.к. азот +4 только повышает степень окисления:

2KOH  +  2NO₂  +  O₂  =  2KNO₃  +  H₂O

3. Гидроксиды щелочных металлов реагируют с амфотерными оксидами и гидроксидами. При этом в расплаве образуются средние соли, а в растворе комплексные соли.

Например, гидроксид натрия  с оксидом алюминия реагирует в расплаве с образованием алюминатов:

2NaOH + Al₂O₃  → 2NaAlO₂ + H₂O

в растворе образуется комплексная соль — тетрагидроксоалюминат:

2NaOH + Al₂O₃ + 3H₂O → 2Na[Al(OH)₄]

Еще пример: гидроксид натрия с гидроксидом алюминия в расплаве образут также комплексную соль:

NaOH + Al(OH)₃ → Na[Al(OH)₄]

4. Щелочи также взаимодействуют с кислыми солями. При этом образуются средние соли, или менее кислые соли.

Например: гидроксид калия  реагирует с гидрокарбонатом калия с образованием карбоната калия:

KOH + KHCO₃ →  K₂CO₃  +  H₂O

5. Щелочи взаимодействуют с простыми веществами-неметаллами (кроме инертных газов, азота, кислорода, водорода и углерода).

При этом кремний окисляется щелочами до силиката и водорода:

2NaOH + Si + H₂O → Na₂SiO₃ + H₂

Фтор окисляет щелочи. При этом выделяется молекулярный кислород:

4NaOH + 2F₂ → 4NaF + O₂ (OF₂)+ 2H₂O

Другие галогены, сера и фосфор — диспропорционируют в щелочах:

3KOH +  P₄ +  3H₂O =  3KH₂PO₂  +  PH₃↑

2KOH_{(холодный)}  +  Cl₂  = KClO  +  KCl  +  H₂O

6KOH_{(горячий)}  +  3Cl₂  =  KClO₃  +  5KCl  +  3H₂O

Сера взаимодействует с щелочами только при нагревании:

6NaOH  +  3S  =  2Na₂S   +  Na₂SO₃  +  3H₂O

6. Щелочи взаимодействуют с амфотерными металлами, кроме железа и хрома. При этом в расплаве образуются соль и водород:

2KOH + Zn → K₂ZnO₂ + H₂

В растворе образуются комплексная соль и водород:

2NaOH + 2Al  + 6Н₂О = 2Na[Al(OH)₄] + 3Н₂

7. Гидроксиды щелочных металлов вступают в обменные реакции с растворимыми солями.

С щелочами взаимодействуют соли тяжелых металлов.

Например, хлорид меди (II) реагирует с гидроксидом натрия с образованием хлорида натрия и осадка гидроксида меди (II):

2NaOH + CuCl₂ = Cu(OH)₂↓+ 2NaCl

Также с щелочами взаимодействуют соли аммония.

Например, при взаимодействии хлорида аммония и гидроксида натрия образуются хлорид натрия, аммиак и вода:

NH₄Cl + NaOH = NH₃ + H₂O + NaCl

8. Гидроксиды всех щелочных металлов плавятся без разложения, гидроксид лития разлагается при нагревании до температуры 600°С:

2LiOH → Li₂O + H₂O

9. Все гидроксиды щелочных металлов проявляют свойства сильных оснований. В воде практически нацело диссоциируют, образуя щелочную среду и меняя окраску индикаторов.

NaOH ↔ Na⁺ + OH^—

10. Гидроксиды щелочных металлов в расплаве подвергаются электролизу. При этом на катоде восстанавливаются сами металлы, а на аноде выделяется молекулярный кислород:

4NaOH → 4Na + O₂ + 2H₂O

Соли щелочных металлов 

Нитраты и нитриты щелочных металлов

Нитраты щелочных металлов при нагревании разлагаются на нитраты и кислород. Исключение — нитрат лития. Он разлагается на оксид лития, оксид азота (IV)  и кислород.

Например, нитрат натрия разлагается при нагревании на нитрит натрия и молекулярный кислород:

2NaNO₃  → 2NaNO₂  +  O₂ 

Нитраты щелочных металлов в реакциях могут выступать в качестве окислителей.

Нитриты щелочных металлов могут быть окислителями или восстановителями.

В щелочной среде нитраты и нитриты — очень мощные окислители.

Например, нитрат натрия с цинком в щелочной среде восстанавливается до аммиака:

NaNO₃  +  4Zn  +  7NaOH  +  6H₂O  =  4Na₂[Zn(OH)₄]  +  NH₃↑

Сильные окислители окисляют нитриты до нитратов.

Например, перманганат калия в кислой среде окисляет нитрит натрия до нитрата натрия:

5NaNO₂  +  2KMnO₄  +  3H₂SO₄  =  5NaNO₃  +  2MnSO₄  +  K₂SO₄  +  3H₂O 

Поделиться ссылкой:

chemege.ru

Щелочные металлы и их соединения

Щелочные металлы и их соединения.

1. Щелочные металлы.

Щелочные металлы легко реагируют с неметаллами:

2K + I₂ = 2KI

2Na + H₂ = 2NaH

6Li + N₂ = 2Li₃N (реакция идет уже при комнатной температуре)

3K + P = K₃P

2Na + S = Na₂S

2Na + 2C = Na₂C₂

В реакциях с кислородом каждый щелочной металл проявляет свою индивидуальность: при горении на воздухе литий образует оксид, натрий – пероксид, калий – надпероксид.

4Li + O₂ = 2Li₂O

2Na + O₂ = Na₂O₂

K + O₂ = KO₂

Получение оксида натрия:

10Na + 2NaNO₃ = 6Na₂O + N₂ ↑

2Na + Na₂O₂ = 2Na₂O

2Na + 2NaOН = 2Na₂O + Н₂↑

Взаимодействие с водой приводит к образованию щелочи и водорода.

2Na + 2H₂O = 2NaOH + H₂↑

Взаимодействие с кислотами:

2Na + 2HCl = 2NaCl + H₂↑

8Na + 5H₂SO_4(конц.) = 4Na₂SO₄ + H₂S + 4H₂O

2Li + 3H₂SO_4(конц.) = 2LiHSO₄ + SO₂ + 2H₂O

8Na + 10HNO₃ = 8NaNO₃ + NH₄NO₃ + 3H₂O

При взаимодействии с аммиаком образуются амиды и водород:

2Li + 2NH₃ = 2LiNH₂ + H₂ ↑

Взаимодействие с органическими соединениями:

Н ─ C ≡ С─ Н + 2Na → Na ─ C≡C ─ Na + H₂

2CH₃Cl + 2Na → C₂H₆ + 2NaCl

2C₆H₅OH + 2Na → 2C₆H₅ONa + H₂↑

2СН₃ОН + 2Na → 2 CH₃ONa + H₂↑

2СH₃COOH + 2Na → 2CH₃COOONa + H₂↑

Качественной реакцией на щелочные металлы является окрашивание пламени их катионами. Ион Li⁺ окрашивает пламя в кармино-красный цвет, ион Na⁺ – в желтый, К⁺ – в фиолетовый

2. Соединения щелочных металлов

1. Оксиды.

Оксиды щелочных металлов типичные основные оксиды. Вступают в реакции с кислотными и амфотерными оксидами, кислотами, водой.

3Na₂O + P₂O₅ = 2Na₃PO₄

Na₂O + Al₂O₃ = 2NaAlO₂

Na₂O + 2HCl = 2NaCl + H₂O

Na₂O + 2H⁺ = 2Na⁺ + H₂O

Na₂O + H₂O = 2NaOH

2. Пероксиды.

2Na₂O₂ + CO₂ = 2Na₂CO₃ + O₂↑

Na₂O₂ + CO = Na₂CO₃

Na₂O₂ + SO₂ = Na₂SO₄

2Na₂O + O₂ = 2Na₂O₂

Na₂O + NO + NO₂ = 2NaNO₂

2Na₂O₂ = 2Na₂O + O₂↑

Na₂O₂ + 2H₂O (хол.) = 2NaOH + H₂O₂

2Na₂O₂ + 2H₂O (гор.) = 4NaOH + O₂↑

Na₂O₂ + 2HCl = 2NaCl + H₂O₂

2Na₂O₂ + 2H₂SO_{4 (разб.гор.)} = 2Na₂SO₄ + 2H₂O + O₂↑

2Na₂O₂ + S = Na₂SO₃ + Na₂O

5Na₂O₂ + 8H₂SO₄ + 2KMnO₄ = 5O₂ + 2MnSO₄ + 8H₂O + 5Na₂SO₄ + K₂SO₄

Na₂O₂ + 2H₂SO₄ + 2NaI = I₂ + 2Na₂SO₄ + 2H₂O

Na₂O₂ + 2H₂SO₄ + 2FeSO₄ = Fe₂(SO₄)₃ + Na₂SO₄ + 2H₂O

3Na₂O₂ + 2Na₃[Cr(OH)₆] = 2Na₂CrO₄ + 8NaOH + 2H₂O

3. Основания (щелочи).

2NaOH_{(избыток)} + CO₂ = Na₂CO₃ + H₂O

NaOH + CO_{2(избыток)} = NaHCO₃

SO₂ + 2NaOH _{(избыток)} = Na₂SO₃ + H₂O

SiO₂ + 2NaOH Na₂SiO₃ + H₂O

2NaOH + Al₂O₃ 2NaAlO₂ + H₂O

2NaOH + Al₂O₃ + 3H₂O = 2Na[Al(OH)₄]

NaOH + Al(OH)₃ = Na[Al(OH)₄]

2NaOH + 2Al + 6Н₂О = 2Na[Al(OH)₄] + 3Н₂

2NO₂ + 2NaOH = NaNO₃ + NaNO₂ + H₂O

P₂O₅ + 4NaOH = 2Na₂HPO₄ + H₂O

2KOH + 2NO₂ + O₂ = 2KNO₃ + H₂O

KOH + KHCO₃ = K₂CO₃ + H₂O

2NaOH + Si + H₂O = Na₂SiO₃ + H₂

3KOH + P₄ + 3H₂O = 3KH₂PO₂ + PH₃↑

2KOH_{(холодный)} + Cl₂ = KClO + KCl + H₂O

6KOH_{(горячий)} + 3Cl₂ = KClO₃ + 5KCl + 3H₂O

6NaOH + 3S = 2Na₂S + Na₂SO₃ + 3H₂O

4. Соли.

2NaNO₃ 2NaNO₂ + O₂

Na₂CO₃ + 2NH₄Cl = 2NaCl + CO₂ + 2NH₃ + Н₂О

NaHCO₃ + HNO₃ = NaNO₃ + CO₂ + H₂O

5NaNO₂ + 2KMnO₄ + 3H₂SO₄ = 5NaNO₃ + 2MnSO₄ + K₂SO₄ + 3H₂O

NaNO₃ + 4Zn + 7NaOH + 6H₂O = 4Na₂[Zn(OH)₄] + NH₃↑

NaI → Na⁺ + I^–

на катоде: 2Н₂О + 2e → H₂ + 2OH^– 1

на аноде : 2I^– – 2e → I₂ 1

2Н₂О + 2I^– H₂ + 2OH^– + I₂

2H₂O + 2NaI H₂ + 2NaOH + I₂

8KI + 5H₂SO_4(конц.) = 4K₂SO₄ + H₂S + 4I₂ + 4H₂O

2NaCl 2Na + Cl₂

на катоде на аноде

Na₂SO₄ + Ba(OH)₂ = BaSO₄↓ + 2NaOH

2Na₂HPO₄ Na₄P₂O₇ + H₂O

KNO₃ + 4Mg + 6H₂O = NH₃ + 4Mg(OH)₂ + KOH

4KClO₃ KCl + 3KClO₄

2KClO₃ 2KCl + 3O₂

KClO₃ + 6HCl = KCl + 3Cl₂↑ + 3H₂O

Na₂SO₃ + S = Na₂S₂O₃

Na₂S₂O₃ + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + S↓ + SO₂↑ + H₂O

2NaI + Br₂ = 2NaBr + I₂

2NaBr + Cl₂ = 2NaCl + Br₂

I A группа.

1. Над поверхностью налитого в колбу раствора едкого натра пропускали электрические разряды, при этом воздух в колбе окрашивался в бурый цвет, который исчезает через некоторое время. Полученный раствор осторожно выпарили и установили, что твердый остаток представляет собой смесь двух солей. При нагревании этой смеси выделяется газ и остается единственное вещество. Напишите уравнения описанных реакций.

2. Вещество, выделяющееся на катоде при электролизе расплава хлорида натрия, сожгли в кислороде. Полученный продукт поместили в газометр, наполненный углекислым газом. Образовавшееся вещество добавили в раствор хлорида аммония и раствор нагрели. Напишите уравнения описанных реакций.

3) Азотную кислоту нейтрализовали пищевой содой, нейтральный раствор осторожно выпарили и остаток прокалили. Образовавшееся вещество внесли в подкисленный серной кислотой раствор перманганата калия, при этом раствор обесцветился. Азотсодержащий продукт реакции поместили в раствор едкого натра и добавили цинковую пыль, при этом выделился газ с резким запахом. Напишите уравнения описанных реакций.

4) Вещество, полученное на аноде при электролизе раствора иодида натрия с инертными электродами, внесли в реакцию с калием. Продукт реакции нагрели с концентрированной серной кислотой, и выделившийся газ пропустили через горячий раствор хромата калия. Напишите уравнения описанных реакций

5) Вещество, полученное на катоде при электролизе расплава хлорида натрия, сожгли в кислороде. Поученный продукт последовательно обработали сернистым газом и раствором гидроксида бария. Напишите уравнения описанных реакций

6) Белый фосфор растворяется в растворе едкого кали с выделением газа с чесночным запахом, который самовоспламеняется на воздухе. Твердый продукт реакции горения прореагировал с едким натром в таком соотношении, что в образовавшемся веществе белого цвета содержится один атом водорода; при прокаливании последнего вещества образуется пирофосфат натрия. Напишите уравнения описанных реакций

7) Неизвестный металл сожгли в кислороде. Продукт реакции, взаимодействует с углекислым газом, образует два вещества: твердое, которое взаимодействует с раствором соляной кислоты с выделением углекислого газа, и газообразное простое вещество, поддерживающее горение. Напишите уравнения описанных реакций.

8) Через избыток раствора едкого кали пропустили бурый газ в присутствии большого избытка воздуха. В образовавшийся раствор добавили магниевую стружку и нагрели, выделившимся газом нейтрализовали азотную кислоту. Полученный раствор осторожно выпарили, твердый продукт реакции прокалили. Напишите уравнения описанных реакций.

9) При термическом разложении соли А в присутствии диоксида марганца образовались бинарная соль Б и газ, поддерживающий горение и входящий в состав воздуха; при нагревании этой соли без катализатора образуются соль Б и соль высшей кислородсодержащей кислоты. При взаимодействии соли А с соляной кислотой выделяется желто-зеленый газ (простое вещество) и образуется соль Б. Соль Б окрашивает пламя в фиолетовый цвет, при ее взаимодействии с раствором нитрата серебра выпадает осадок белого цвета. Напишите уравнения описанных реакций.

10) К нагретой концентрированной серной кислотой добавили медную стружку и выделившийся газ пропустили через раствор едкого натра (избыток). Продукт реакции выделили, растворили в воде и нагрели с серой, которая в результате проведения реакции растворилась. В полученный раствор добавили разбавленную серную кислоту. Напишите уравнения описанных реакций.

11) Поваренную соль обработали концентрированной серной кислотой. Полученную соль обработали гидроксидом натрия. Полученный продукт прокалили с избытком угля. Выделившийся при этом газ прореагировал в присутствии катализатора с хлором. Напишите уравнения описанных реакций.

12) Натрий прореагировал с водородом. Продукт реакции растворили в воде, при этом образовался газ, реагирующий с хлором, а полученный раствор при нагревании прореагировал с хлором с образованием смеси двух солей. Напишите уравнения описанных реакций.

13) Натрий сожгли в избытке кислорода, полученное кристаллическое вещество поместили в стеклянную трубку и пропустили через неё углекислый газ. Газ, выходящий из трубки, собрали и сожгли в его атмосфере фосфор. Полученное вещество нейтрализовали избытком раствора гидроксида натрия. Напишите уравнения описанных реакций.

14) К раствору, полученному в результате взаимодействия пероксида натрия с водой при нагревании, добавили раствор соляной кислоты до окончания реакции. Раствор образовавшейся соли подвергли электролизу с инертными электродами. Газ, образовавшийся в результате электролиза на аноде, пропустили через суспензию гидроксида кальция. Напишите уравнения описанных реакций.

15) Через раствор гидроксида натрия пропустили сернистый газ до образования средней соли. К полученному раствору прилили водный раствор перманганата калия. Образовавшийся осадок отделили и подействовали на него соляной кислотой. Выделившийся газ пропустили через холодный раствор гидроксида калия. Напишите уравнения описанных реакций.

16) Смесь оксида кремния (IV) и металлического магния прокалили. Полученное в результате реакции простое вещество обработали концентрированным раствором гидроксида натрия. Выделившийся газ пропустили над нагретым натрием. Образовавшееся вещество поместили в воду. Напишите уравнения описанных реакций.

17) Продукт взаимодействия лития с азотом обработали водой. Полученный газ пропустили через раствор серной кислоты до прекращения химических реакций. Полученный раствор обработали раствором хлорида бария. Раствор профильтровали, а фильтрат смешали с раствором нитрата натрия и нагрели. Напишите уравнения описанных реакций.

18) Натрий нагрели в атмосфере водорода. При добавлении к полученному веществу воды наблюдали выделение газа и образование прозрачного раствора. Через этот раствор пропустили бурый газ, который был получен в результате взаимодействия меди с концентрированным раствором азотной кислоты. Напишите уравнения описанных реакций.

19) Гидрокарбонат натрия прокалили. Полученную соль растворили в воде и смешали с раствором алюминия, в результате образовался осадок и выделился бесцветный газ. Осадок обработали избытком раствора азотной кислоты, а газ пропустили через раствор силиката калия. Напишите уравнения описанных реакций.

20) Натрий сплавили с серой. Образовавшееся соединение обработали соляной кислотой, выделившийся газ нацело прореагировал с оксидом серы (IV). Образовавшееся вещество обработали концентрированной азотной кислотой. Напишите уравнения описанных реакций.

21) Натрий сожгли в избытке кислорода. Образовавшееся вещество обработали водой. Полученную смесь прокипятили, после чего в горячий раствор добавили хлор. Напишите уравнения описанных реакций.

22) Калий нагрели в атмосфере азота. Полученное вещество обработали избытком соляной кислоты, после чего к образовавшейся смеси солей добавили суспензию гидроксида кальция и нагрели. Полученный газ пропустили рад раскаленным оксидом меди (II).Напишите уравнения описанных реакций.

23) Калий сожгли в атмосфере хлора, образовавшуюся соль обработали избытком водного раствора нитрата серебра. Выпавший осадок отфильтровали, фильтрат выпарили т осторожно нагрели. Образовавшуюся соль обработали водным раствором брома. Напишите уравнения описанных реакций.

24) Литий прореагировал с водородом. Продукт реакции растворили в воде, при этом образовался газ, реагирующий с бромом, а полученный раствор при нагревании прореагировал с хлором с образованием смеси двух солей. Напишите уравнения описанных реакций.

25) Натрий сожгли на воздухе. Образовавшееся при этом твердое вещество поглощает углекислый газ с выделением кислорода и соли. Последнюю соль растворили в соляной кислоте, а к полученному при этом раствору добавили раствор нитрата серебра. При этом выпал белый осадок. Напишите уравнения описанных реакций.

26) Кислород подвергли воздействию электроразряда в озонаторе. Полученный газ пропустили через водный раствор йодида калия, при этом выделился новый газ без цвета и запаха, поддерживающий горение и дыхание. В атмосфере последнего газа сожгли натрий, а полученное при этом твердое вещество прореагировало с углекислым газом. Напишите уравнения описанных реакций.

I A группа.

1. N₂ + O₂2NO

2NO + O₂ = 2NO₂

2NO₂ + 2NaOH = NaNO₃ + NaNO₂ + H₂O

2NaNO₃ 2NaNO₂ + O₂

2. 2NaCl 2Na + Cl₂

на катоде на аноде

2Na + O₂ = Na₂O₂

2Na₂O₂ + 2CO₂ = 2Na₂CO₃ + O₂

Na₂CO₃ + 2NH₄Cl = 2NaCl + CO₂ + 2NH₃ + Н₂О

3. NaHCO₃ + HNO₃ = NaNO₃ + CO₂ + H₂O

2NaNO₃ 2NaNO₂ + O₂

5NaNO₂ + 2KMnO₄ + 3H₂SO₄ = 5NaNO₃ + 2MnSO₄ + K₂SO₄ + 3H₂O

NaNO₃ + 4Zn + 7NaOH + 6H₂O = 4Na₂[Zn(OH)₄] + NH₃↑

4. 2H₂O + 2NaI H₂ + 2NaOH + I₂

2K + I₂ = 2KI

8KI + 5H₂SO_4(конц.) = 4K₂SO₄ + H₂S + 4I₂ + 4H₂O

3H₂S + 2K₂CrO₄ + 2H₂O = 2Cr(OH)₃↓ + 3S↓ + 4KOH

5. 2NaCl 2Na + Cl₂

на катоде на аноде

2Na + O₂ = Na₂O₂

Na₂O₂ + SO₂ = Na₂SO₄

Na₂SO₄ + Ba(OH)₂ = BaSO₄↓ + 2NaOH

6. P₄ + 3KOH + 3H₂O = 3KH₂PO₂ + PH₃↑

2PH₃ + 4O₂ = P₂O₅ + 3H₂O

P₂O₅ + 4NaOH = 2Na₂HPO₄ + H₂O

2Na₂HPO₄ Na₄P₂O₇ + H₂O

7. 2Na + O₂ Na₂O₂

2Na₂O₂ + 2CO₂ = 2Na₂CO₃ + O₂↑

Na₂CO₃ + 2HCl = 2NaCl + CO₂ + H₂O

C + O₂ = CO₂

8. 2KOH + 2NO₂ + O₂ = 2KNO₃ + H₂O

KNO₃ + 4Mg + 6H₂O = NH₃ + 4Mg(OH)₂ + KOH

NH₃ + HNO₃ = NH₄NO₃

NH₄NO₃N₂O + 2H₂O (190 – 245°C)

2NH₄NO₃2NO + N₂ + 4H₂O (250 – 300°C)

2NH₄NO₃2N₂ + О₂ + 4H₂O (выше 300°C)

9. 2KClO₃ 2KCl + 3O₂ ↑

4KClO₃ KCl + 3KClO₄

KClO₃ + 6HCl = KCl + 3Cl₂↑ + 3H₂O

KCl + AgNO₃ = AgCl↓ + KNO₃

10. 2H₂SO_4(конц.) + Cu = CuSO₄ + SO₂ ↑ + 2H₂O

SO₂ + 2NaOH = Na₂SO₃ + H₂O

Na₂SO₃ + S = Na₂S₂O₃

Na₂S₂O₃ + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + S↓ + SO₂↑ + H₂O

11. NaCl_{(тверд.)} + H₂SO_4(конц.) = NaHSO₄ + HCl↑

NaHSO₄ + NaOH = Na₂SO₄ + H₂O

Na₂SO₄ + 4C Na₂S + 4CO↑

CO + Cl₂ COCl₂

12) 2Na + H₂ = 2NaH

NaH + H₂O = NaOH + H₂↑

H₂ + Cl₂ = 2HCl

6NaOH + 3Cl₂ = NaClO₃ + 5NaCl + 3H₂O

13) 2Na + O₂ = Na₂O₂

2Na₂O₂ + 2CO₂ = 2Na₂CO₃ + O₂↑

4P + 5O₂ = 2P₂O₅

P₂O₅ + 6NaOH = 2Na₃PO₄ + 3H₂O

14) 2Na₂O₂ + 2H₂O = 4NaOH + O₂↑

NaOH + HCl = NaCl + H₂O

2H₂O + 2NaCl H₂↑ + 2NaOH + Cl₂↑

2Cl₂ + 2Ca(OH)₂ = CaCl₂ + Ca(ClO)₂ + 2H₂O

15) 2NaOH + SO₂ = Na₂SO₃ + H₂O

3Na₂SO₃ + 2KMnO₄ + H₂O = 3Na₂SO₄ + 2MnO₂ + 2KOH

MnO₂ + 4HCl = MnCl₂ + Cl₂ + 2H₂O

2NaOH_{(холодный)} + Cl₂ = NaCl + NaClO + H₂O

16) SiO₂ + 2Mg = 2MgO + Si

2NaOH + Si + H₂O = Na₂SiO₃ + 2H₂

2Na + H₂ = 2NaH

NaH + H₂O = NaOH + H₂

17) 6Li + N₂ = 2Li₃N

Li₃N + 3H₂O = 3LiOH + NH₃

2NH₃ + H₂SO₄ = (NH₄)₂SO₄

(NH₄)₂SO₄ + BaCl₂ = BaSO₄ + 2NH₄Cl

18) 2Na + H₂ = 2NaH

NaH + H₂O = NaOH + H₂

Cu + 4HNO_3(конц.) = Cu(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O

2NaOH + 2NO₂ = NaNO₃ + NaNO₂ + H₂O

19) 2NaHCO₃ Na₂CO₃ + CO₂ + H₂O

3Na₂CO₃ + 2AlBr₃ + 3H₂O = 2Al(OH)₃↓ + 3CO₂↑ + 6NaBr

Al(OH)₃ + 3HNO₃ = Al(NO₃)₃ + 3H₂O

К₂SiO₃ + 2CO₂ + 2H₂O = 2КHCO₃ + H₂SiO₃↓

20) 2Na + S = Na₂S

Na₂S + 2HCl = 2NaCl + H₂S↑

SO₂ + 2H₂S = 3S + 2H₂O

S + 6HNO₃ = H₂SO₄ + 6NO₂ + 2H₂O

21) 2Na + O₂ = Na₂O₂

Na₂O₂ + 2H₂O = 2NaOH + H₂O₂

2H₂O₂ 2H₂O + O₂

6NaOH _(гор.) + 3Cl₂ = NaClO₃ + 5NaCl + 3H₂O

22) 6K + N₂ = 2K₃N

K₃N + 4HCl = 3KCl + NH₄Cl

2NH₄Cl + Ca(OH)₂ = CaCl₂ + 2NH₃ + 2H₂O

2NH₃ + 3CuO = N₂ + 3Cu + 3H₂O

23) 2K + Cl₂ = 2KCl

KCl + AgNO₃ = KNO₃ + AgCl↓

2KNO₃ 2KNO₂ + O₂

KNO₂ + Br₂ + H₂O = KNO₃ + 2HBr

24) 2Li + H₂ = 2LiH

LiH + H₂O = LiOH + H₂

H₂ + Br₂ = 2HBr

6LiOH_(гор.) + 3Cl₂ = LiClO₃ + 5LiCl + 3H₂O

25) 2Na + O₂ = Na₂O₂

2Na₂O₂ + 2CO₂ = 2Na₂CO₃ + O₂↑

Na₂CO₃ + 2HCl = 2NaCl + CO₂↑ + H₂O

NaCl + AgNO₃ = AgCl↓ + NaNO₃

26) 3O₂ ↔ 2O₃

O₃ + 2KI + H₂O = I₂ + O₂↑ + 2KOH

2Na + O₂ = Na₂O₂

2Na₂O₂ + 2CO₂ = 2Na₂CO₃ + O₂↑

studfiles.net

общая характеристика, строение; свойства и получение простых веществ — урок. Химия, 8–9 класс.

Щелочными металлами называются химические элементы-металлы \(IA\) группы Периодической системы Д. И. Менделеева: литий \(Li\), натрий \(Na\), калий \(K\), рубидий \(Rb\), цезий \(Cs\) и франций \(Fr\).

 

Электронное строение атомов. На внешнем энергетическом уровне атомы щелочных металлов имеют один электрон ns1. Поэтому для всех металлов группы \(IA\) характерна степень окисления \(+1\).

Этим объясняется сходство свойств всех щелочных металлов.

Для них (сверху вниз по группе) характерно:

• увеличение радиуса атомов;
• уменьшение электроотрицательности;
• усиление восстановительных, металлических свойств.

Нахождение в природе. Из щелочных металлов наиболее широко распространены в природе натрий и калий. Но из-за высокой химической активности они встречаются только в виде соединений.

Основными источниками натрия и калия являются:

• каменная соль (хлорид натрия \(NaCl\)),
• глауберова соль, или мирабилит — декагидрат сульфата натрия Na2SO4 \(·\) 10h3O,
• сильвин — хлорид калия \(KCl\),
• сильвинит — двойной хлорид калия-натрия \(KCL\) \(·\)\(NaCl\) и др.

Соединения лития, рубидия и цезия в природе встречаются значительно реже, поэтому их относят к числу редких и рассеянных.

Физические свойства простых веществ. В твёрдом агрегатном состоянии атомы связаны металлической связью. Наличие металлической связи обусловливает общие физические свойства простых веществ-металлов: металлический блеск, ковкость, пластичность, высокую тепло- и электропроводность.

 

В свободном виде простые вещества, образованные элементами \(IA\) группы — это легкоплавкие металлы серебристо-белого (литий, натрий, калий, рубидий) или золотисто-жёлтого (цезий) цвета, обладающие высокой мягкостью и пластичностью.

 

 

Наиболее твёрдым является литий, остальные щелочные металлы легко режутся ножом и могут быть раскатаны в фольгу.

 

Только у натрия плотность немного больше единицы ρ=1,01 г/см3, у всех остальных металлов плотность меньше единицы.

 

Химические свойства. Щелочные металлы обладают высокой химической активностью, реагируя с кислородом и другими неметаллами. 

Поэтому хранят щелочные металлы под слоем керосина или в запаянных ампулах. Они являются сильными восстановителями.

 

Все щелочные металлы активно реагируют с водой, выделяя из неё водород.

Пример:

2Na+2h3O=2NaOH+h3↑.

 

Взаимодействие натрия с водой протекает с выделением большого количества теплоты (т. е. реакция является экзотермической). Кусочек натрия, попав в воду, начинает быстро двигаться по её поверхности. Под действием выделяющейся теплоты он расплавляется, превращаясь в каплю, которая, взаимодействуя с водой, быстро уменьшается в размерах. Если задержать её, прижав стеклянной палочкой к стенке сосуда, капля воспламенится и сгорит ярко-жёлтым пламенем.

Получение. Металлический натрий в промышленности получают главным образом электролизом расплава хлорида натрия с инертными (графитовыми) электродами.

В расплаве хлорида натрия присутствуют ионы:

 NaCl⇄Na++Cl−.

 

При электролизе

на катоде восстанавливаются катионы Na+, а на аноде окисляются анионы Cl−:

 

катод (\(–\)):  2Na++2e=2Na,

 

анод (\(+\)): 2Cl−−2e=Cl2↑.

Суммарное уравнение реакции при электролизе расплава хлорида натрия:

 

2NaCl→2Na+Cl2↑.

Источники:

Иллюстрация: https://arhivurokov.ru/multiurok/html/2017/02/26/s_58b332582fb94/img1.jpg

www.yaklass.ru

Щелочные металлы в химии

К щелочным металлам относятся металлы IA группы Периодической системы Д.И. Менделеева – литий (Li), натрий (Na), калий (K), рубидий (Rb), цезий (Cs) и франций (Fr). На внешнем энергетическом уровне щелочных металлов находится один валентный электрон. Электронная конфигурация внешнего энергетического уровня щелочных металлов – ns¹. В своих соединениях они проявляют единственную степень окисления равную +1. В ОВР являются восстановителями, т.е. отдают электрон.

Физические свойства щелочных металлов

Все щелочные металлы легкие (обладают небольшой плотностью), очень мягкие (за исключением Li легко режутся ножом и могут быть раскатаны в фольгу), имеют низкие температуры кипения и плавления (с ростом заряда ядра атома щелочного металла происходит понижение температуры плавления).

В свободном состоянии Li, Na, K и Rb – серебристо-белые металлы, Cs – металл золотисто-желтого цвета.

Щелочные металлы хранят в запаянных ампулах под слоем керосина или вазелинового масла, поскольку они обладают высокой химической активностью.

Щелочные металлы обладают высокой тепло- и электропроводностью, что обусловлено наличием металлической связи и объемоцентрированной кристаллической решетки

Получение щелочных металлов

Все щелочные металлы возможно получить электролизом расплава их солей, однако на практике таким способом получают только Li и Na, что связано с высокой химической активностью K, Rb, Cs:

2LiCl = 2Li + Cl₂↑

2NaCl = 2Na + Cl₂↑

Любой щелочной металл можно получить восстановлением соответствующего галогенида (хлорида или бромида), применяя в качестве восстановителей Ca, Mg или Si. Реакции проводят при нагревании (600 – 900С) и под вакуумом. Уравнение получения щелочных металлов таким способом в общем виде:

2MeCl + Ca = 2Mе↑ + CaCl₂,

где Ме – металл.

Известен способ получения лития из его оксида. Реакцию проводят при нагревании до 300°С и под вакуумом:

2Li₂O + Si + 2CaO = 4Li + Ca₂SiO₄

Получение калия возможно по реакции между расплавленным гидроксидом калия и жидким натрием. Реакцию проводят при нагревании до 440°С:

KOH + Na = K + NaOH

Химические свойства щелочных металлов

Все щелочные металлы активно взаимодействуют с водой образуя гидроксиды. Из-за высокой химической активности щелочных металлов протекание реакции взаимодействия с водой может сопровождаться взрывом. Наиболее спокойно с водой реагирует литий. Уравнение реакции в общем виде:

2Me + H₂O = 2MeOH + H₂↑

где Ме – металл.

Щелочные металлы взаимодействуют с кислородом воздуха образую ряд различных соединений – оксиды (Li), пероксиды (Na), надпероксиды (K, Rb, Cs):

4Li + O₂ = 2Li₂O

2Na + O₂ =Na₂O₂

K + O₂ = KO₂

Все щелочные металлы при нагревании реагируют с неметаллами (галогенами, азотом, серой, фосфором, водородом и др.). Например:

2Na + Cl₂ =2NaCl

6Li + N₂ = 2Li₃N

2Li +2C = Li₂C₂

2K + S = K₂S

2Na + H₂ = 2NaH

Щелочные металлы способны взаимодействовать со сложными веществами (растворы кислот, аммиак, соли). Так, при взаимодействии щелочных металлов с аммиаком происходит образование амидов:

2Li + 2NH₃ = 2LiNH₂ + H₂↑

Взаимодействие щелочных металлов с солями происходит по следующему принципу –вытесняют менее активные металлы (см. ряд активности металлов) из их солей:

3Na + AlCl₃ = 3NaCl + Al

Взаимодействие щелочных металлов с кислотами неоднозначно, поскольку при протекании таких реакций металл первоначально будет реагировать с водой раствора кислоты, а образующаяся в результате этого взаимодействия щелочь будет реагировать с кислотой.

Щелочные металлы реагируют с органическими веществами, такими, как спирты, фенолы, карбоновые кислоты:

2Na + 2C₂H₅OH = 2C₂H₅ONa + H₂↑

2K + 2C₆H₅OH = 2C₆H₅OK + H₂↑

2Na + 2CH₃COOH = 2CH₃COONa + H₂↑

Качественные реакции

Качественной реакцией на щелочные металлы является окрашивание пламени их катионами: Li⁺ окрашивает пламя в красный цвет, Na⁺ — в желтый, а K⁺, Rb⁺, Cs⁺ — в фиолетовый.

Примеры решения задач

ru.solverbook.com

Соединения щелочных металлов

Оксиды — белые кристаллические вещества, энергично растворяющиеся в воде с образованием щелочей:

Na₂O + H₂O = 2NaOH

Реагируют с кислотными и амфотерными оксидами с образованием солей. Получают оксид лития прямым синтезом, оксиды других металлов восстановлением пероксида:

Na₂O₂ + 2Na = 2Na₂O

Пероксиды щелочных металлов термически неустойчивы, при нагревании разлагаются:

t

2Na₂O₂ = 2Na₂O + O₂

Реагируют с водой и диоксидом углерода:

Na₂O₂ + 2H₂O = 2NaOH + H₂O₂; 2Na₂O₂ + 2CO₂ = 2Na₂CO₃ + O₂

Последняя реакция используется для регенерации воздуха.

Надпероксиды образуются в результате прямого синтеза только для металлов подгруппы калия. Представляют собой кристаллические вещества желтого цвета, очень реакционноспособны:

2КO₂ + 2H₂O = 2КOH + Н₂O₂ + O₂;

Озониды — красные кристаллические вещества, получают пропуская озон через расплав гидроксида:

4КOН + 4O₃ = 4KO₃ + O₂ + 2Н₂O

Озониды неустойчивы, бурно разлагаются водой:

2KO₃ = 2KO₂ + O₂ ; 4KO₃ + 2Н₂O = 4КOН + 5O₂

Гидроксиды щелочных металлов получают взаимодействием их оксидов с водой, электролизом водных растворов хлоридов или взаимодействием карбонатов с известковым молоком (суспензией гидроксида кальция в воде):

эл.ток

2NaCl + 2H₂O = 2NaOH + H₂ + Cl₂; Na₂CO₃ + Ca(OH)₂ = CaCO₃ + 2NaOH

Гидроксиды хорошо растворимы в воде, сильные основания, термически устойчивы, возгоняются без разложения. Исключение составляет гидроксид лития:

t

2LiOH = Li₂O + H₂O

Гидроксид лития используется как электролит для щелочных аккумуляторов. Некоторые соли лития используют в медицине для растворения мочевой кислоты при подагре и как психотропные препараты. Гидроксид натрия используюь при производстве целлюлозы, мыла, очистке растительного масла и нефти. Гидроксид калия применяется при производстве жидкого мыла, очистке и осушке газов и растворителей.

Щелочные металлы образуют соли со всеми известными кислотами. Соли щелочных металлов, за исключением солей лития, обычно хорошо растворимы в воде. Малорастворимыми солями лития являются: фосфат, карбонат, фторид. Малорастворимы в воде Na[Sb(OH)₆], KClO₄, K₂[PtCl₆], K₃[Co(NO₂)₆], RbClO₄, CsClO₄. Соли щелочных металлов окрашивают пламя в характерные цвета: литий — в карминово-красный, натрий — в желтый, калий — в фиолетовый.

Соли щелочных металлов термически устойчивы, исключение составляют соли лития, которые разлагаются при нагревании аналогично солям магния. Например:

Li₂СО₃ = Li₂O + СО₂; 4LiNO₃ = 2Li₂O + 4NO₂ + O₂

Хлорид натрия широко используется как консервант и вкусовая добавка. Нитрат натрия (натриевая селитра) — азотное удобрение. Хлорид, нитрат, карбонат и сульфат калия используют в качестве калийных удобрений. Соли рубидия — снотворные и болеутоляющие препараты, применяются при лечении некоторых форм эпилепсии.

В организме животных и человека катионы натрия и калия играют важную роль (натрий-калиевый насос). В организме животных катионы калия обеспечивают проводимость нервного импульса, регулируют работу ферментов. Катионы калия активируют в растениях синтез органических веществ, особенно углеводов, и обеспечивают тургор тканей.

Гидриды получают нагреванием щелочного металла в атмосфере водорода:

t

2Na + H₂ = 2NaH

Представляют собой бесцветные, солеподобные вещества, легко разлагаются водой, эффективные восстановители.

NaH + H₂О = NaОH + H₂

studfiles.net

Тема 13. Соединения щелочных металлов.

Часть I

1. Оксиды – M₂O.

1) Тип связи – ионная.
Схема ее образования:

Тип кристаллической решетки:  ионная.

2)    Характер оксидов – основный.

Химические свойства оксидов:

а) M2 O + кислотный оксид→соль
б) M2 O + h3O → щелочь
в) M2 O + HNO3→ соль MNO3 + h3O

3) Получение:
а) 4LI + O2→2Li2O;
б) Na→X→Na2O.

Запишите уравнения соответствующих реакций.
2Na + O2→Na2O2
Na2O2 + 2Na→2Na2O

2. Гидроксиды МОН.

1) Тип кристаллической решетки – ионный. Состоят из катионов М+ и анионов ОН-. Физические свойства:  твердые белые вещества, гигроскопичны.
Растворы – это щелочи.
2) Химические свойства (составьте уравнения возможных реакций – молекулярные, полные и сокращенные ионные):
а) пример реакции нейтрализации:

б) Взаимодействуют с кислотными оксидами.

в) Взаимодействуют с солями, если образуется осадок:

г) взаимодействует с солями, если образуется газ:

д) Взаимодействуют с амфотерными оксидами:

е) Взаимодействует с амфотерными гидроксидами.

3) Получение:
a) 2M + 2HOH→2MOH + h3
б) M2O + HOH→2MOH

4) Заполните таблицу «Щелочи и их применение».

3. Соли имеют ионную кристаллическую решетку.
Заполните таблицу «Названия и применение солей металлов  IA группы».

4. Заполните таблицу «Окрашивание пламени ионами щелочных металлов».

Часть II

1. Заполните таблицу «Биологическая роль катионов натрия и калия».

2. Дополните цепочку переходов. Запишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить превращения по схеме:

3. Заполните схему «Области применения хлорида натрия».

4. Для соединения  NaH укажите:
1) Название гидрид натрия
2) Тип связи и кристаллическую решетку — ионная связь, ионная кристаллическая решетка
3) Схему образования связи на основе реакции получения (синтеза) 2Na + h3→ 2NaН.
4) Уравнение реакции взаимодействия с водой (рассмотрите ОВР)

5.  Пероксид натрия Na2O2 имеет структурную формулу:
Na – O – O – Na.
Укажите тип связи между атомами:
а) натрия и кислорода ионная
б) кислорода и кислорода ковалентная неполярная
Наличие разных типов связи в одном соединении говорит о единой природе химической связи.

6.  По образцу сочинения, приведённого в заданиях учебного параграфа, напишите сочинение на тему «Художественный образ соединения щелочного металла» в особой тетради.

superhimik.ru

Щелочные металлы и их соединения. Химия, 8–9 класс: уроки, тесты, задания.

1.	Щелочные металлы Сложность: лёгкое	1
2.	Щёлочи Сложность: лёгкое	2
3.	Общая характеристика щелочных металлов Сложность: среднее	2
4.	Химические свойства щелочных металлов и их оксидов Сложность: среднее	4
5.	Химические свойства щелочей Сложность: среднее	4
6.	Соли натрия Сложность: среднее	3
7.	Соли калия Сложность: среднее	3
8.	Общая характеристика щелочных металлов Сложность: среднее	4
9.	Электролиз расплавов солей натрия и калия Сложность: среднее	6
10.	Химические свойства щелочных металлов и их соединений Сложность: среднее	6

www.yaklass.ru