Связь между классами соединений
Металл ↔ основный оксид ↔ основание ↔ соль
Неметалл ↔ кислотный оксид ↔ кислота ↔ соль
IА-группа
Щелочные металлы Li, Na, К, Rb, Cs, Fr.
Атомы этих элементов имеют электронную формулу ns1 . Они являются сильными восстановителями. Их активность растет от лития к цезию. Для них характерна степень окисления +1. В природе щелочные металлы находятся в виде хлоридов, сульфатов, карбонатов, силикатов и т. д.
Щелочные металлы мягкие, легко режутся ножом, на свежем срезе имеют серебристую окраску. Все они легкие и легкоплавкие металлы с хорошей электропроводностью. В парообразном состоянии атомы щелочных металлов образуют молекулы Э2, например Na2.
Получение и химические свойства щелочных металлов
Получение
2NaCl →электролиз расплава → 2Na + Cl2
KCl + Na →800ºС → К + NaCl
Горение в кислороде
4Li + O2 →t → 2Li2O
2Na + O2 →t → Na2O2
К + O2 →t → KO2
Реакции с другими неметаллами
2Na + Cl2 = 2NaCl
2Na + H2 →t → 2NaH
2К + S = K2S
6Li + N2 = 2Li3N
Реакции с водой и разбавленными кислотами
2Na + 2Н2O = 2NaOH + H2↑
2Na + 2HCl = 2NaCl + H2↑
Получение и химические свойства соединений щелочных металлов
Оксиды.Оксиды щелочных металлов являются активными основными оксидами.
4Li + O2 →t → 2Li2O
Na2O2 + 2Na →t → 2Na2O
Na2O + Н2O = 2NaOH
Na2O + CO2 = Na2CO3
Na2O(тв) + Al2O3(тв) →t → 2NaAlO2
Na2O + 2HCl = 2NaCl + H2O
Гидроксиды.Гидроксиды щелочных металлов – растворимые основания, щелочи. Их степень диссоциации увеличивается от LiOH к CsOH.
NaOH → Na+ + OH¯ (α ≈ 1)
2NaOH + CO2 = Na2CO3 + Н2O
2NaOH + H2SO4 = Na2SO4 + 2H2O
2NaOH + Zn + 2H2O = Na2[Zn(OH)4] + H2
2NaOH + ZnO →t → Na2ZnO2 + H2O
NaOH + Al(OH)3 = Na[Al(OH)4]
3NaOH + FeCl3 = Fe(OH)3↓ + 3NaCl
Гидриды.Гидриды щелочных металлов – восстановители.
NaH + Н2O = NaOH + Н2
NaH + HCl = NaCl + H2
NaH + Cl2 →t → NaCl + HCl
Пероксиды и надпероксиды.Являются окислителями.
Na2O2 + 2Н2O = 2NaOH + H2O2
Na2O2 + 2HCl = 2NaCl + H2O2
2Na2O2 + 2CO2 = 2Na2CO3 + O2
Na2O2 + 2KI + 2H2SO4 = Na2SO4 + I2 + K2SO4 + 2H2O
Na2O2 + CO →t → Na2CO3
2KO2 + 2H2O = 2KOH + H2O2 + O2
2KO2 + CO →t → K2CO3 + O2
Соли.Хорошо растворяются в воде. Соли лития окрашивают пламя горелки в карминово-красный цвет, соли натрия – в желтый цвет, соли калия – в светло-фиолетовый цвет. Соли щелочных металлов со слабыми кислотами гидролизуются, создавая щелочную среду.
Na2CO3 + H2O ↔ NaHCO3 + NaOH
2Na+ + CO32- + H2O ↔ CO3¯ + OH¯ + 2Na+
CO32- + H2O ↔ CO3¯ + OH¯
IIА-группа
Элементы IIА-группы имеют электронную формулу ns2 . Все они являются металлами, сильными восстановителями, несколько менее активными, чем щелочные металлы. Для них характерна степень окисления +2 и валентность II. Щелочноземельные металлы: Са, Sr, Ba, Ra. В природе элементы IIА-группы находятся в виде солей: сульфатов, карбонатов, фосфатов, силикатов. Элементы IIА-группы представляют собой легкие серебристые металлы, более твердые, чем щелочные металлы.
Получение и химические свойства простых веществ
Элементы IIА-группы – менее активные восстановители, чем щелочные металлы. Их восстановительные свойства увеличиваются от бериллия к радию. Кислород воздуха окисляет Са, Sr, Ba, Ra при обычной температуре. Mg и Be покрыты оксидными пленками и окисляются кислородом только при нагревании:
CaCl2 →электролиз расплава → Са + Cl2
2Са + O2 →t → 2СаО
2Mg + O2 →t → 2MgO
Са + Cl2 = CaCl2
Са + Н2 →t → СаН2
Са + 2С →t → СаС2
Са + 2Н2O = Са(OH)2 + H2↑
Mg + 2Н2O(хол.) ≠
Mg + 2Н2O(гор.) →t → Mg(OH)2 + H2↑
Mg + 2HCl = MgCl2 + H2↑
4Mg + 10HNO3(pазб.) = 4Mg(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O
Получение и химические свойства соединений
Оксиды
Оксид бериллия – амфотерный оксид. Оксид магния – нерастворимый основный оксид. Оксид кальция – растворимый основный оксид.
CaCO3 →t → СаО + CO2
2Са + O2 →t → 2СаО
ВеО + Н2O ≠
ВеО + 2HCl = ВeCl2 + Н2O
ВеО + 2NaOH →t → Na2BeO2 + Н2O
MgO + Н2O ≠
MgO + 2HCl = MgCl2 + Н2O
MgO + NaOH ≠
СаО + Н2O = Са(OH)2
СаО + CO2 = CaCO3
СаО + 2HCl = CaCl2 + Н2O
Гидроксиды
Гидроксид бериллия – амфотерное основание. Гидроксид магния – нерастворимое основание. Гидроксиды щелочноземельных металлов – щелочи.
Ве(OH)2↓ + 2HCl = ВeCl2 + 2Н2O
Ве(OH)2↓ + 2NaOH = Na2[Be(OH)4]
Ве(OH)2 →t → ВеО + Н2O
Mg(OH)2↓+ 2HCl = MgCl2 + 2Н2O
Mg(OH)2↓ + NaOH ≠
Mg(OH)2 →t → MgO + H2O
Ba(OH)2 + 2HCl = BaCl2 + 2H2O
Ba(OH)2 + CO2 = BaCO3↓ + H2O
Ba(OH)2 + H2SO4 = BaSO4↓ + 2H2O
Гидриды
Имеют восстановительные свойства.
СаН2 + 2Н2O = Са(OH)2 + 2Н2
СаН2 + 2HCl = CaCl2 + 2Н2
Пероксиды
ВaO2 + 2Н2O = Ва(OH)2 + Н2O2
ВaO2 + 2HCl = ВaCl2 + Н2O2
2ВaO2 + 2CO2 = 2ВaCO3 + O2
Соли
Содержание ионов Са2+ и Mg2+ обуславливает жесткость воды: временную, если есть гидрокарбонаты Са и Mg, и постоянную, если в воде есть хлориды или сульфаты Са и Mg.
CaCl2 + Na2CO3 = CaCO3↓ + 2NaCl
Са(HCO3)2 + Са(OH)2 = 2CaCO3↓ + 2Н2O
Са(HCO3)2 →t → CaCO3↓ + Н2O + CO2↑
CaCO3↓ + H2O + CO2 = Са(HCO3)2
CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + Н2O + CO2↑
IIIА-группа
Элементы IIIА-группы имеют электронную формулу ns2np1. Они являются значительно менее активными восстановителями, чем щелочноземельные металлы. Для них характерна степень окисления +3 и валентность III. В группе сверху вниз возрастают металлические свойства элементов, увеличиваются восстановительные свойства их атомов. Увеличиваются основные свойства гидроксидов и уменьшаются их кислотные свойства.
Соединения Тl3+ являются сильными окислителями и восстанавливаются до соединений Тl+.