5 задание по химии для 108гр.

Формат документа: docx
Размер документа: 2.34 Мб





Прямая ссылка будет доступна
примерно через: 45 сек.



  • Сообщить о нарушении / Abuse
    Все документы на сайте взяты из открытых источников, которые размещаются пользователями. Приносим свои глубочайшие извинения, если Ваш документ был опубликован без Вашего на то согласия.


Тема: Щелочные металлы. Щелочноземельные металлы и магний
ЩЕЛОЧНЫЕ МЕТАЛЛЫ
К щелочным металлам относятся элементы первой группы, главной подгруппы: литий, натрий, калий, рубидий, цезий, франций.
Нахождение в природе
Na-2,64% (по массе), K-2,5% (по массе), Li, Rb, Cs - значительно меньше, Fr- искусственно полученный элемент
LiLi2O • Al2O3 • 4SiO2 – сподумен
NaNaCl – поваренная соль (каменная соль), галитNa2SO4 • 10H2O – глауберова соль (мирабилит)
NaNO3 – чилийская селитра
Na3AlF6 - криолитNa2B4O7· 10H2O - бура
K
KCl • NaCl – сильвинит
KCl • MgCl2 • 6H2O – карналлит
K2O • Al2O3 • 6SiO2 – полевой шпат (ортоклаз)
Свойства щелочных металлов

С увеличением порядкового номера атомный радиус увеличивается, способность отдавать валентные электроны увеличивается и восстановительная активность увеличивается:

Физические свойства
Низкие температуры плавления, малые значения плотностей, мягкие, режутся ножом.


Химические свойства
Типичные металлы, очень сильные восстановители. В соединениях проявляют единственную степень окисления +1. Восстановительная способность увеличивается с ростом атомной массы. Все соединения имеют ионный характер, почти все растворимы в воде. Гидроксиды R–OH – щёлочи, сила их возрастает с увеличением атомной массы металла.
Воспламеняются на воздухе при умеренном нагревании. С водородом образуют солеобразные гидриды. Продукты сгорания чаще всего пероксиды.
Восстановительная способность увеличивается в ряду Li–Na–K–Rb–Cs
 
1. Активно взаимодействуют с водой:
2Na + 2H2O → 2NaOH + H2   
2Li + 2H2O → 2LiOH + H2
2. Реакция с кислотами:
2Na + 2HCl → 2NaCl + H2
3. Реакция с кислородом:
4Li + O2 → 2Li2O(оксид лития)
2Na + O2 → Na2O2 (пероксид натрия)
K + O2 → KO2 (надпероксид калия)
На воздухе щелочные металлы мгновенно окисляются. Поэтому их хранят под слоем органических растворителей (керосин и др.).
4. В реакциях с другими неметаллами образуются бинарные соединения:
2Li + Cl2 → 2LiCl (галогениды)
2Na + S → Na2S (сульфиды)
2Na + H2 → 2NaH (гидриды)
6Li + N2 → 2Li3N (нитриды)
2Li + 2C → Li2C2 (карбиды)
5. Качественная реакция на катионы щелочных металлов - окрашивание пламени в следующие цвета:
Li+ – карминово-красный
Na+ – желтый
K+, Rb+ и Cs+ – фиолетовый
Получение
Т.к. щелочные металлы - это самые сильные восстановители, их можно восстановить из соединений только при электролизе расплавов солей:2NaCl=2Na+Cl2
Применение щелочных металлов
Литий - подшипниковые сплавы, катализатор
Натрий - газоразрядные лампы, теплоноситель в ядерных реакторах
Рубидий - научно-исследовательские работы
Цезий – фотоэлементы
К семейству щёлочноземельных элементов относят кальций, стронций, барий и радий. Д. И. Менделеев включал в это семейство и магний. Щёлочноземельными элементы именуются по той причине, что их гидроксиды, подобно гидроксидам щелочных металлов, растворимы в воде, т. е. являются щелочами. «…Земельными же они названы потому, что в природе они встречаются в состоянии соединений, образующих нерастворимую массу земли, и сами в виде окисей RO имеют землистый вид», — пояснял Менделеев в «Основах химии».
Общая характеристика элементов
II а группы

•Металлы главной подгруппы II группы имеют электронную конфигурацию внешнего энергетического уровня ns², и являются s-элементами.
• Легко отдают два валентных электрона, и во всех соединениях имеют степень окисления +2
• Сильные восстановители
•Активность металлов и их восстановительная способность увеличивается в ряду: Be–Mg–Ca–Sr–Ba• К щёлочноземельным металлам относят только кальций, стронций, барий и радий, реже магний
• Бериллий по большинству свойств ближе к алюминию
Физические свойства металлов
Щелочноземельные металлы (по сравнению со щелочными металлами) обладают более высокими t°пл. и t°кип., потенциалами ионизации, плотностями и твердостью.
Химические свойства щелочноземельных металлов + Be1.      Реакция с водой.
В обычных условиях поверхность Be и Mg покрыты инертной оксидной пленкой, поэтому они устойчивы по отношению к воде. В отличие от них Ca, Sr и Ba растворяются в воде с образованием щелочей:
Mg + 2H2O  –t°→   Mg(OH)2 + H2↑
Ca + 2H2O → Ca(OH)2 + H2↑
2.      Реакция с кислородом.
Все металлы образуют оксиды RO, барий-пероксид – BaO2:
2Mg + O2 → 2MgO
Ba + O2 → BaO2
3.      С другими неметаллами образуют бинарные соединения:
Be + Cl2 → BeCl2 (галогениды)
Ba + S → BaS (сульфиды)
3Mg + N2 → Mg3N2 (нитриды)
Ca + H2 → CaH2 (гидриды)
Ca + 2C → CaC2 (карбиды)
3Ba + 2P → Ba3P2 (фосфиды)
Бериллий и магний сравнительно медленно реагируют с неметаллами.
4. Все щелочноземельные металлы растворяются в кислотах:
Ca + 2HCl → CaCl2 + H2
Mg + H2SO4(разб.) → MgSO4 + H2
5. Бериллий  растворяется в водных растворах щелочей:
Be + 2NaOH + 2H2O → Na2[Be(OH)4] + H2
6. Летучие соединения щёлочноземельных металлов придают пламени характерный цвет:
соединения кальция — кирпично-красный, стронция — карминово-красный, а бария — желтовато-зелёный.
Бериллий, также как и литий, относится к числу s-элементов. Четвертый электрон, появляющийся в атоме Be, помещается на 2s-орбитали. Энергия ионизации бериллия выше, чем у лития, из-за большего заряда ядра. В сильных основаниях он образует ион-бериллат ВеО2-2. Следовательно, бериллий металл, но его соединения обладают амфотерностью. Бериллий, хотя и металл, но значительно менее электроположительный, по сравнению с литием.Высокой энергией ионизации атома бериллий заметно отличается от остальных элементов ПА-подгруппы (магния и щелочноземельных металлов). Его химия во многом сходна с химией алюминия (диагональное сходство). Таким образом, это элемент с наличием у его соединений амфотерных качеств, среди которых преобладают все же основные.Бериллий широко используют в сплавах. Бериллиевые бронзы – упругие сплавы меди с 0,5-3% бериллия; в авиационных сплавах (плотность 1,8) содержится 85-90% магния («электрон»). Бериллий отличается от остальных металлов IIА группы – не реагирует с водородом и водой, зато растворяется в щелочах, поскольку образует амфотерный гидроксид:Be+H2O+2NaOH=Na2[Be(OH)4]+H2.
Электронная конфигурация магнияMg: 1s22s22p63s2 по сравнению с натрием имеет одну существенную особенность: двенадцатый электрон помещается на 2s-орбитали, где уже имеется 1е—.В атоме кальция завершается заполнение 4s-орбитали. Вместе с калием он образует пару s-элементов четвертого периода.Ионы магния и кальция  незаменимые элементы жизнедеятельности любой клетки. Их соотношение в организме должно быть строго определённым. Ионы магния участвуют в деятельности ферментов (например, карбоксилазы), кальция – в построении скелета и обмена веществ. Повышение содержания кальция улучшает усвоение пищи. Кальций возбуждает и регулирует работу сердца. Его избыток резко усиливает деятельность сердца. Магний играет отчасти роль антагониста кальция. Введение ионов Mg2+ под кожу вызывает наркоз без периода возбуждения, паралич мышц, нервов и сердца. Попадая в рану в форме металла, он вызывает долго незаживающие гнойные процессы. Оксид магния в лёгких вызывает так называемую литейную лихорадку. Частый контакт поверхности кожи с его соединениями приводит к дерматитам. Самые широко используемые в медицине соли кальция: сульфат СаSO4 и хлорид CaCL2. Первый используется для гипсовых повязок, а второй применяется для внутривенных вливаний и как внутреннее средство. Он помогает бороться с отёками, воспалениями, аллергией, снимает спазмы сердечно-сосудистой системы, улучшает свертываемость крови.Магний активно реагирует с азотом:3 Mg + N2 = Mg3N2.  Традиционная техническая проблема – жесткость воды, связанная с наличием в ней ионов Mg2+ и Ca2+ . Из гидрокарбонатов и сульфатов на стенках нагревательных котлов и труб с горячей водой оседают карбонаты магния и кальция и сульфат кальция. Особенно мешают они работе лабораторных дистилляторов.S-элементы в живом организме выполняют важную биологическую функцию. Ежедневно человеку требуется 300-400 мг магния. Он попадает в организм с хлебом (90 мг магния на 100 г хлеба), крупой (в 100 г овсяной крупы до 115 мг магния), орехами (до 230 мг магния на 100 г орехов). Кроме построения костей и зубов на основе гидроксилапатита Ca10(PO4)6(OH)2 , катионы кальция активно участвуют в свертывании крови, передаче нервных импульсов, сокращении мышц. В сутки взрослому человеку нужно потреблять около 1 г кальция. В 100 г твердых сыров содержится 750 мг кальция; в 100 г молока – 120 мг кальция; в 100 г капусты – до 50 мг

Все соединения бария, кроме BaSO4, ядовиты. Вызывают менегоэнцефалит с поражением мозжечка, поражение гладких сердечных мышц, паралич, а в больших дозах – дегенеративные изменения печени. В малых же дозах соединения бария стимулируют деятельность костного мозга.Свойства бария наиболее близки к свойствам щелочных металлов.
При введении в желудок соединений стронция наступает его расстройство, паралич, рвота; поражения по признакам сходны с поражениями от солей бария, но соли стронция менее токсичны. Особую тревогу вызывает появление в организме радиоактивного изотопа стронция 90Sr. Он исключительно медленно выводится из организма, а его большой период полураспада и, следовательно, длительность действия могут служить причиной лучевой болезни. По своим характеристикам стронций занимает промежуточное положение между кальцием и барием.
Радий опасен для организма своим излучением и огромным периодом полураспада (Т1/2 = 1617 лет). Первоначально после открытия и получения солей радия  в более или менее чистом виде его стали использовать довольно широко для рентгеноскопии, лечения опухолей и некоторых тяжёлых заболеваний. Теперь с появлением других более доступных и дешевых материалов применение радия в медицине практически прекратилось. В некоторых случаях его используют для получения радона и как добавку в минеральные удобрения.


Задание.
1. Как определить, какой газ выделяется при взаимодействии натрия с водой?
2. Почему калий и натрий хранят под слоем керосина?
3. Как называется продукт горения натрия, и какая у него химическая формула?
4.Объясните причину возрастания металлических свойств в группе с увеличением порядкового номера элементов.
5. Почему кальций, барий, стронций называют щелочноземельными металлами?
6. Запишите уравнения реакций взаимодействия а) калия с концентрированной азотной кислотой; б) натрия с концентрированной серной кислотой; в) лития с азотом; г) магния с хлором; д) бериллия с водным раствором гидроксида натрия.
7. Сколько граммов калия выделится на электроде при электролизе 130г хлорида калия, содержащего 8% примесей?