Щелочные металлы находятся в природе в виде солей оксидов в самородном виде сульфидов
Металлургия — это наука о промышленных способах получения металлов. Различают черную и цветную металлургию.
Черная металлургия — это производство железа и его сплавов (сталь, чугун и др.).
Цветная металлургия — производство остальных металлов и их сплавов.
Широкое применение находят сплавы металлов. Наиболее распространенные сплавы железа — чугун и сталь.
Чугун — это сплав железа, в котором содержится 2-4 масс. % углерода, а также кремний, марганец и небольшие количества серы и фосфора.
Сталь — это сплав железа, в котором содержится 0,3-2 масс. % углерода и небольшие примеси других элементов.
Легированные стали — это сплавы железа с хромом, никелем, марганцем, кобальтом, ванадием, титаном и другими металлами. Добавление металлов придает стали дополнительные свойства. Так, добавление хрома придает сплаву прочность, а добавление никеля придает стали пластичность.
Основные стадии металлургических процессов:
- Обогащение природной руды (очистка, удаление примесей)
- Получение металла или его сплава.
- Механическая обработка металла
1. Нахождение металлов в природе
Большинство металлов встречаются в природе в виде соединений. Наиболее распространенный металл в земной коре — алюминий. Затем железо, кальций, натрий и другие металлы.
2. Получение активных металлов
Активные металлы (щелочные и щелочноземельные) классическими «химическими» методами получить из соединений нельзя. Такие металлы в виде ионов — очень слабые окислители, а в простом виде — очень сильные восстановители, поэтому их очень сложно восстановить из катионов в простые вещества. Чем активнее металл, тем сложнее его получить в чистом виде — ведь он стремится прореагировать с другими веществами.
Получить такие металлы можно, как правило, электролизом расплавов солей, либо вытеснением из солей другими металлами в жестких условиях.
Натрий в промышленности получают электролизом расплава хлорида натрия с добавками хлорида кальция:
2NaCl = 2Na + Cl2
Калий получают пропусканием паров натрия через расплав хлорида калия при 800°С:
KCl + Na = K↑ + NaCl
Литий можно получить электролизом расплава хлорида лития в смеси с KCl или BaCl2 (эти соли служат для понижения температуры плавления смеси):
2LiCl = 2Li + Cl2
Цезий можно получить нагреванием смеси хлорида цезия и специально подготовленного кальция:
Са + 2CsCl = 2Cs + CaCl2
Магний получают электролизом расплавленного карналлита или хлорида магния с добавками хлорида натрия при 720–750°С:
Кальций получают электролизом расплавленного хлорида кальция с добавками фторида кальция:
Барий получают из оксида восстановлением алюминием в вакууме при 1200 °C:
4BaO+ 2Al = 3Ba + Ba(AlO2)2
Алюминий получают электролизом раствора оксида алюминия Al2O3 в криолите Na3AlF6:
3. Получение малоактивных и неактивных металлов
Металлы малоактивные и неактивные восстанавливают из оксидов углем, оксидом углерода (II) СО или более активным металлом. Сульфиды металлов сначала обжигают.
3.1. Обжиг сульфидов
При обжиге сульфидов металлов образуются оксиды:
2ZnS + 3O2 → 2ZnO + 2SO2
Металлы получают дальнейшим восстановлением оксидов.
3.2. Восстановление металлов углем
Чистые металлы можно получить восстановлением из оксидов углем. При этом до металлов восстанавливаются только оксиды металлов, расположенных в ряду электрохимической активности после алюминия.
Например , железо получают восстановлением из оксида углем:
2Fe2O3 + 6C → 2Fe + 6CO
ZnO + C → Zn + CO
Оксиды металлов, расположенных в ряду электрохимической активности до алюминия, реагируют с углем с образованием карбидов металлов:
CaO + 3C → CaC2 + CO
3.3. Восстановление металлов угарным газом
Оксид углерода (II) реагирует с оксидами металлов, расположенных в ряду электрохимической активности после алюминия.
Например , железо можно получить восстановлением из оксида с помощью угарного газа:
3.4. Восстановление металлов более активными металлами
Более активные металлы вытесняют из оксидов менее активные. Активность металлов можно примерно оценить по электрохимическому ряду металлов:
Восстановление металлов из оксидов другими металлами — распространенный способ получения металлов. Часто для восстановления металлов применяют алюминий и магний. А вот щелочные металлы для этого не очень подходят – они слишком химически активны, что создает сложности при работе с ними.
Алюмотермия – это восстановление металлов из оксидов алюминием.
Например : алюминий восстанавливает оксид меди (II) из оксида:
3CuO + 2Al = Al2O3 + 3Cu
Магниетермия – это восстановление металлов из оксидов магнием.
CuO + Mg = Cu + MgO
Железо можно вытеснить из оксида с помощью алюминия:
При алюмотермии образуется очень чистый, свободный от примесей углерода металл.
Активные металлы вытесняют менее активные из растворов их солей.
Например , при добавлении меди (Cu) в раствор соли менее активного металла – серебра (AgNO3) произойдет химическая реакция:
2AgNO3 + Cu = Cu(NO3)2 + 2Ag
Медь покроется белыми кристаллами серебра.
При добавлении железа (Fe) в раствор соли меди (CuSO4) на железном гвозде появился розовый налет металлической меди:
CuSO4 + Fe = FeSO4 + Cu
При добавлении цинка в раствор нитрата свинца (II) на цинке образуется слой металлического свинца:
3.5. Восстановление металлов из оксидов водородом
Водород восстанавливает из оксидов только металлы, расположенные в ряду активности правее алюминия. Как правило, взаимодействие оксидов металлов с водородом протекает в жестких условиях – под давлением или при нагревании.
CuO + H2 = Cu + H2O
4. Производство чугуна
Чугун получают из железной руды в доменных печах.
Печь последовательно загружают сверху шихтой, флюсами, коксом, затем снова рудой, коксом и т.д.
1- загрузочное устройство, 2 — колошник, 3 — шахта, 4 — распар, 5 — горн, 6 — регенератор
Доменная печь имеет форму двух усеченных конусов, соединенных основаниями. Верхняя часть доменной печи — колошник, средняя — шахта, а нижняя часть — распар.
В нижней части печи находится горн. Внизу горна скапливается чугун и шлак и отверстия, через которые чугун и шлак покидают горн: чугун через нижнее, а шлак через верхнее.
Наверху печи расположено автоматическое загрузочное устройство. Оно состоит из двух воронок, соединенных друг с другом. Руда и кокс сначала поступают в верхнюю воронку, а затем в нижнюю.
Из нижней воронки руда и кокс поступают в печь. во время загрузки руды и кокса печь остается закрытой, поэтому газы не попадают в атмосферу, а попадают в регенераторы. В регенераторах печной газ сгорает.
Шихта — это железная руда, смешанная с флюсами.
Снизу в печь вдувают нагретый воздух, обогащенный кислородом, кокс сгорает:
Образующийся углекислый газ поднимается вверх и окисляет кокс до оксида углерода (II):
CO2 + С = 2CO
Оксид углерода (II) (угарный газ) — это основной восстановитель железа из оксидов в данных процессах. Последовательность восстановления железа из оксида железа (III):
Последовательность восстановления оксида железа (III):
FeO + CO → Fe + CO2
Суммарное уравнение протекающих процессов:
При этом протекает также частичное восстановление примесей оксидов других элементов (кремния, марганца и др.). Эти вещества растворяются в жидком железе.
Чтобы удалить из железной руды тугоплавкие примеси (оксид кремния (IV) и др.). Для их удаления используют флюсы и плавни (как правило, известняк CaCO3 или доломит CaCO3·MgCO3). Флюсы разлагаются при нагревании:
и образуют с тугоплавкими примесями легкоплавкие вещества (шлаки), которые легко можно удалить из реакционной смеси:
Выберите 1 верный ответ
1. Атомы щелочных металлов имеют на внешнем уровне
А) 1 электрон Б) 2 электрона В) 3 электрона Г) 4 электрона
2. С каким из следующих веществ не реагирует кальций?
А) Cl2 Б) S В) Н2О Г) NaCl
3. Атомы щелочноземельных элементов имеют возможность
А) отдавать 2 электрона Б) отдавать 1 электрон
В) принимать 1 электрон Г) принимать 2 электрона
4 Франций, завершающий I группу, является
А) очень твёрдым Б) самым распространённым в земной коре
В) радиоактивным Г) неактивным
5 Щелочноземельные металлы в сравнении со щелочными
А) менее активны Б) более активны
В) одинаковые по активности Г) вообще неактивны
6. Щелочные металлы в химических реакциях являются
А) изоляторами Б) восстановителями
В) окислителями Г) не изменяют степень окисления
7. Щелочноземельные металлы соединяются с водой, образуя
А) гидроксиды Б) гидраты В) гидриды Г) гидрокарбонаты
8. Металлические свойства в главной подгруппе II группы
А) увеличиваются Б) уменьшаются
В) не изменяются Г) сначала увеличиваются, потом уменьшаются
9. Щелочные металлы находятся в природе в виде
А) оксидов Б) сульфидов В) в самородном виде Г) солей
10. Соли калия окрашивают пламя в
А) синий цвет Б) желтый цвет В) красный цвет Г) фиолетовый цвет
11. Какое название нехарактерно для CaCO3
А) мрамор Б) гипс В) мел Г) известняк
12. Гидроксид калия не реагирует с
А) H2O Б) P2O5 В) H2SO4 Г) CaO
Напишите уравнение реакций следующих превращений
А) Na → Na2O → NaOH→ Na2CO3 → NaCl
1 –ое уравнение рассмотрите как окислительно-восстановительное.
Н2О НNO3 K2CO3 HCl
Б ) Ва → А → В → С → Д
«Щелочные и щелочноземельные металлы и соединения»
Вариант 2
Выберите 1 верный ответ
1. Атомы щелочноземельных металлов имеют на внешнем уровне
А) 1 электрон Б) 2 электрона В) 3 электрона Г) 4 электрона
2. Атомы щелочных элементов имеют возможность
А) отдавать 2 электрона Б) отдавать 1 электрон
В) принимать 1 электрон Г) принимать 2 электрона
3.С каким из следующих веществ не реагирует натрий?
А) O2 Б) S В) Н2О Г) Са(ОН)2
4. Соли натрия окрашивают пламя в
А) синий цвет Б) желтый цвет В) красный цвет Г) фиолетовый цвет
5. Радий, завершающий II группу, является
А) радиоактивным Б) самым распространённым в земной коре
В) очень твёрдым Г) неактивным
6. Щелочные металлы хранят
А) на воздухе Б) в воде В) в керосине Г) на полке
7. Щелочноземельные металлы в химических реакциях являются
А) изоляторами Б) окислителями
В) восстановителями Г) не изменяют степень окисления
8. Щелочные металлы соединяются с водородом образуя
А) гидроксиды Б) гидраты В) гидриды Г) гидрокарбонаты
9. Металлические свойства в главной подгруппе I группы
А) уменьшаются Б) увеличиваются
В) не изменяются Г) сначала увеличиваются, потом уменьшаются
10. Щелочноземельные металлы находятся в природе в виде
А) солей Б) в самородном виде В) сульфидов Г) оксидов
11. Какое свойство нехарактерно для вещества NaOH
А) разъедает бумагу Б) дает ожоги на коже В) твердое Г) жидкое
12. Оксид кальция реагирует с
А) Na Б) H2O В) Cu(OH)2 Г) MgO
Напишите уравнение реакций следующих превращений
А) К→ КН→ КОН → КСl
1 –ое уравнение рассмотрите как окислительно-восстановительное
O2 H2SO4 NaOH HCl
Б) Mg → A → B → C → Д
обозначим через Ак множество натуральных чисел которые делятся на к и не превышают при этом 1000000000. какие из следующих соотношений между этими множествами верны:
1) А2*А3=А6, А4*А6-А24, А7*А11*А13=А1001, А96*А54=А27*А32
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.
Какой объём (н.у.) будут иметь:
1) 0,36 моль гелия
2) 6 г кислорода
3) 30*10 23 молекул хлора?
Постройте граф классификации биологической системы по следующему описанию.
Согласно биологической классификации, выделяют три империи (надцарства): археобактерии, эукариоты и прокариоты. К империи эукариотов относятся царства грибов, растений и животных. К царству животных относятся типы членистоногих, моллюсков, иглокожих, кишечнополостных, хордовых и др. К типу хордовых относятся классы рыб, амфибий, рептилий, млекопитающих, птиц. К классу млекопитающих относятся отряды китов, ластоногих, хищных, грызунов, копытных и др. К отряду хищных относятся семейства медвежьих, енотовых, псовых, виверровых, кошачьих и др. К семейству псовых относятся роды лисиц, енотовидных собак, собак, песцов и др. К роду собак относятся виды собак домашних, волков, шакалов, койотов. К виду собак домашних относятся овчарки, спаниели, водолазы, сенбернары, доги, болонки и др.
Выберите 1 верный ответ
1. Атомы щелочных металлов имеют на внешнем уровне
А) 1 электрон Б) 2 электрона В) 3 электрона Г) 4 электрона
2. С каким из следующих веществ не реагирует кальций?
А) Cl2 Б) S В) Н2О Г) NaCl
3. Атомы щелочноземельных элементов имеют возможность
А) отдавать 2 электрона Б) отдавать 1 электрон
В) принимать 1 электрон Г) принимать 2 электрона
4 Франций, завершающий I группу, является
А) очень твёрдым Б) самым распространённым в земной коре
В) радиоактивным Г) неактивным
5 Щелочноземельные металлы в сравнении со щелочными
А) менее активны Б) более активны
В) одинаковые по активности Г) вообще неактивны
6. Щелочные металлы в химических реакциях являются
А) изоляторами Б) восстановителями
В) окислителями Г) не изменяют степень окисления
7. Щелочноземельные металлы соединяются с водой, образуя
А) гидроксиды Б) гидраты В) гидриды Г) гидрокарбонаты
8. Металлические свойства в главной подгруппе II группы
А) увеличиваются Б) уменьшаются
В) не изменяются Г) сначала увеличиваются, потом уменьшаются
9. Щелочные металлы находятся в природе в виде
А) оксидов Б) сульфидов В) в самородном виде Г) солей
10. Соли калия окрашивают пламя в
А) синий цвет Б) желтый цвет В) красный цвет Г) фиолетовый цвет
11. Какое название нехарактерно для CaCO3
А) мрамор Б) гипс В) мел Г) известняк
12. Гидроксид калия не реагирует с
А) H2O Б) P2O5 В) H2SO4 Г) CaO
Напишите уравнение реакций следующих превращений
А) Na → Na2O → NaOH→ Na2CO3 → NaCl
1 –ое уравнение рассмотрите как окислительно-восстановительное.
Н2О НNO3 K2CO3 HCl
Б ) Ва → А → В → С → Д
«Щелочные и щелочноземельные металлы и соединения»
Вариант 2
Выберите 1 верный ответ
1. Атомы щелочноземельных металлов имеют на внешнем уровне
А) 1 электрон Б) 2 электрона В) 3 электрона Г) 4 электрона
2. Атомы щелочных элементов имеют возможность
А) отдавать 2 электрона Б) отдавать 1 электрон
В) принимать 1 электрон Г) принимать 2 электрона
3.С каким из следующих веществ не реагирует натрий?
А) O2 Б) S В) Н2О Г) Са(ОН)2
4. Соли натрия окрашивают пламя в
А) синий цвет Б) желтый цвет В) красный цвет Г) фиолетовый цвет
5. Радий, завершающий II группу, является
А) радиоактивным Б) самым распространённым в земной коре
В) очень твёрдым Г) неактивным
6. Щелочные металлы хранят
А) на воздухе Б) в воде В) в керосине Г) на полке
7. Щелочноземельные металлы в химических реакциях являются
А) изоляторами Б) окислителями
В) восстановителями Г) не изменяют степень окисления
8. Щелочные металлы соединяются с водородом образуя
А) гидроксиды Б) гидраты В) гидриды Г) гидрокарбонаты
9. Металлические свойства в главной подгруппе I группы
А) уменьшаются Б) увеличиваются
В) не изменяются Г) сначала увеличиваются, потом уменьшаются
10. Щелочноземельные металлы находятся в природе в виде
А) солей Б) в самородном виде В) сульфидов Г) оксидов
11. Какое свойство нехарактерно для вещества NaOH
А) разъедает бумагу Б) дает ожоги на коже В) твердое Г) жидкое
12. Оксид кальция реагирует с
А) Na Б) H2O В) Cu(OH)2 Г) MgO
Напишите уравнение реакций следующих превращений
А) К→ КН→ КОН → КСl
1 –ое уравнение рассмотрите как окислительно-восстановительное
O2 H2SO4 NaOH HCl
Б) Mg → A → B → C → Д
Знаешь ответ? Добавь его сюда!
Ответить на вопрос
10. Щелочноземельные металлы находятся в природе в видеА) солей Б) в самородном виде В) сульфидов Г) оксидов11. Какое свойство н
1. C→CO₂→H₂→H₂CO₃→K₂CO₃→BaCO₃
Проанализировав цепочку превращений из оксида углерода(IV) не возможно получить напрямую водород его можно получить из оксида углерода(ll), ПОЭТОМУ В ЦЕПОЧКУ ПРЕВРАЩЕНИЙ ДОБАВИМ ОКСИД УГЛЕРОДА(ll). ИЗ ВОДОРОДА НЕВОЗМОЖНО ПОЛУЧИТЬ УГОЛЬНУЮ КИСЛОТУ, ПОЭТОМУ В ЦЕПОЧКУ ПРЕВРАЩЕНИЙ ВВОДИМ ВОДУ:
C→CO₂→CO→H₂→H₂O→H₂CO₃→K₂CO₃→BaCO₃
C+O₂=CO₂
CO₂ + C= 2CO
CO + H₂O ⇄ CO₂ + H₂
2H₂ + O₂=2H₂O
H₂O + CO₂⇄H₂CO₃
H₂CO₃ + KOH =K₂CO₃+H₂O
K₂CO₃ + BaCI₂ = BaCO₃↓ + 2KCI
2. K₂O→KOH→K₂CO₃→BaCO₃→CO₂
K₂O + H₂O=2KOH
2KOH + CO₂ =K₂CO₃ +H₂O
K₂CO₃ + BaCI₂ = BaCO₃↓ + 2KCI
BaCO₃ + HCI = BaCI₂ + CO₂↑ +H₂O
3. Cu →CuO→CuSO₄→CuCI₂→AgCI
2Cu + O₂ = 2CuO
CuO + H₂SO₄= CuSO₄ +H₂O
CuSO₄ + BaCI₂ = CuCI₂ + BaSO₄↓
CuCI₂ + 2AgNO₃= Cu(NO₃)₂ + 2AgCI↓
Ответ:
Объяснение:
1. Визначимо обсяг оксиду вуглецю (IV) кількістю речовини 2моль:
2. Ответ: 2моль оксида углерода(IV)(вуглекислого газу) відповдає об'єм 44,8л.
С₂H₅OH + 3O₂ = 2CO₂ + 3H₂O
С₂H₅OH + CuO = CH₃-COH + Cu + H₂O
CH₃-COH + Ag₂O = CH₃-COOH + 2Ag
2CH₃-COOH + Zn = (CH₃-COO)₂Zn + H₂
CH₃-COOH + С₂H₅OH = CH₃-CO-O-С₂H₅ + H₂O
CH₃-CO-O-С₂H₅ + 5O₂ = 4CO₂ + 4H₂O
+m₂(H₂O)=50г.
----------------------
m(H₂O)-?
m(соли)-?ω%(соли)-?
1. Определяем массу растворенной соли:
ω%=m(в-ва)÷m(р-ра)х100% отсюда:
m(соли)=ω%×m(р-ра)÷100%=
m(соли) =15%×200г.÷100%=30г.
2. Находим массу воды:
m(H₂O)=m(р-ра)-m(соли)=200г.-30г.=270г.
3. Определим массу нового раствора:
m₂(р-ра)= m(соли)+ m(H₂O)+ m2(H₂O)=30г+270г.+50г.=350г
4.Определим массовую долю нового раствора:
5. Ответ: в 200г. 25%раствора масса воды 270г. масса соли 30г. При добавлении к этому раствору 50г. воды массовая доля соли будет 8,5%
m₂(соли) =3,5г.+10г.=13,5г.
2. Находим массу воды:
m(H₂O)=m(р-ра)-m(соли)=70г.-3,5г.=66,5г.
m₂(р-ра)= m(соли)+ m₂соли)+ m(H₂O)=3,5г+10г.+66,5г.=80г
ω%(соли)=m₂(соли)÷m₂(р-ра)=13,5г. ÷80г. х100%=16,9%
5. Ответ:в70г. 5%раствора масса воды 66,5г. масса соли 3,5г. При добавлении к этому раствору 10г. соли массовая доля соли в растворе будет 16,9%
1. m(р-ра)=m(KNO₃)+m(H₂O)= 18г. +100г.=118г.
M(H₂)=2 Vm=22,4л/моль 1моль Na=6,02·10²³молекул
а) Определим объем водорода n(H₂)=0,15моль:
б) Определим объем водорода, который займут N(H₂)=16,06·10²³ молекул:
в) Определим объем водорода массой 0,2г.
V(H₂)=n(H₂) × Vm =0,02×22,4л./моль=0,448л.
2Ca +O₂ = 2CaO оксид кальция
C+ O₂ = CO₂ оксид углерода(IV)
2C₂H₆ + 7O₂= 4CO₂ + 6H₂O оксид углерода(IV) + вода
ПОМОГИТЕ ПОЖАЛУЙСТА. НУЖНО ОБЪЯСНИТЬ И РЕШИТЬ ЗАДАЧУ. Вычислите массу меди, которую можно получить путём восстановления 48
1)в атоме химического элемента,расположенном во втором периоде VIIIA группе общее число электронов равно:1)22)83)104)202) в како
Напишите ионный обмен для следующих реакций1)Ca(OH)2+2HCl2)Fe(OH)2+H2SO43)Cu(OH)2+H2SO4 только напишите полное решение
массовая доля углерода в предельном одноатомном спирте равна 47,4%. определите, какой это спирт. напишите его структурную формул
С гидроксидом железа 2 будут реагировать оба вещества : 1)Сероводород и сульфат натрия 2)Азотная кислота и оксид фосфора 5 3)едк
Щелочные металлы. Химия щелочных металлов и их соединений
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: ns 1 , 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 Na2SO4⋅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 температуры 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
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:
Остальные щелочные металлы реагируют с азотом при нагревании.
1.5. Щелочные металлы реагируют с углеродом с образованием карбидов, преимущественно ацетиленидов:
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.
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:
2K 0 + H2 + O = 2 K + OH + H2 0
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:
2.4. Щелочные металлы реагируют с азотной кислотой. При взаимодействии с концентрированной азотной кислотой образуется оксид азота (I):
С разбавленной азотной кислотой образуется молекулярный азот:
При взаимодействии щелочных металлов с очень разбавленной азотной кислотой образуется нитрат аммония:
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:
Ацетилен с натрием образует ацетиленид натрия и также водород:
Н ─ C ≡ С ─ Н + 2Na → Na ─ C≡C ─ Na + H2
Фенол с натрием реагирует с образованием фенолята натрия и водорода:
Метанол с натрием образуют метилат натрия и водород:
Уксусная кислота с литием образует ацетат лития и водород:
2СH3COOH + 2Li → 2CH3COOLi + H2↑
Щелочные металлы реагируют с галогеналканами (реакция Вюрца).
Например , хлорметан с натрием образует этан и хлорид натрия:
2.6. В расплаве щелочные металлы могут взаимодействовать с некоторыми солями . Обратите внимание! В растворе щелочные металлы будут взаимодействовать с водой, а не с солями других металлов.
Например , натрий взаимодействует в расплаве с хлоридом алюминия :
3Na + AlCl3 → 3NaCl + Al
Оксиды щелочных металлов
Оксиды щелочных металлов (кроме лития) можно получить только к освенными методами : взаимодействием натрия с окислителями в расплаве:
1. О ксид натрия можно получить взаимодействием натрия с нитратом натрия в расплаве:
2. Взаимодействием натрия с пероксидом натрия :
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):
Оксид натрия взаимодействует с амфотерным оксидом алюминия:
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.
Пероксиды щелочных металлов
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:
При нагревании пероксиды диспропорционируют в воде, образуются щелочь и кислород:
2. Пероксиды диспропорционируют при взаимодействии с кислотными оксидами .
Например , пероксид натрия реагирует с углекислым газом с образованием карбоната натрия и кислорода:
3. При взаимодействии с минеральными кислотами на холоде пероксиды вступают в обменную реакцию. При этом образуются соль и перекись водорода:
При нагревании пероксиды, опять-таки, диспропорционируют:
4. Пероксиды щелочных металлов разлагаются при нагревании, с образованием оксида и кислорода:
5. При взаимодействии с восстановителями пероксиды проявляют окислительные свойства.
Например , пероксид натрия с угарным газом реагирует с образованием карбоната натрия:
Пероксид натрия с сернистым газом также вступает в ОВР с образованием сульфата натрия:
6. При взаимодействии с сильными окислителями пероксиды проявляют свойства восстановителей и окисляются, как правило, до молекулярного кислорода.
Например , при взаимодействии с подкисленным раствором перманганата калия пероксид натрия образует соль и молекулярный кислород:
Гидроксиды щелочных металлов (щелочи)
1. Щелочи получают электролизом растворов хлоридов щелочных метал-лов:
2NaCl + 2H2O → 2NaOH + H2 + Cl2
2. При взаимодействии щелочных металлов, их оксидов, пероксидов, гидридов и некоторых других бинарных соединений с водой также образуются 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
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:
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 образованием фосфатов, гидрофосфатов или дигидрофосфатов:
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 образованием карбонатов или гидрокарбонатов:
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:
А вот в присутствии окислителя, например, молекулярного кислорода, образуется только одна соль — нитрат, т.к. азот +4 только повышает степень окисления:
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:
в растворе образуется комплексная соль — тетрагидроксоалюминат:
Еще пример : гидроксид натрия с гидроксидом алюминия в расплаве образут также комплексную соль:
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:
5. Щелочи взаимодействуют с простыми веществами-неметаллами (кроме инертных газов, азота, кислорода, водорода и углерода).
При этом кремний окисляется щелочами до силиката и водорода:
Фтор окисляет щелочи. При этом выделяется молекулярный кислород:
Другие галогены, сера и фосфор — диспропорционируют в щелочах:
Сера взаимодействует с щелочами только при нагревании:
6. Щелочи взаимодействуют с амфотерными металлами , кроме железа и хрома . При этом в расплаве образуются соль и водород:
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 нитриты 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:
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:
Сильные окислители окисляют нитриты до нитратов.
Например , перманганат калия в кислой среде окисляет нитрит натрия до нитрата натрия:
Читайте также: