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.

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




Li

Li2O • Al2O3 • 4SiO2 – сподумен

Na

NaCl – поваренная соль (каменная соль), галит

Na2SO4 • 10H2O – глауберова соль (мирабилит)

NaNO3 – чилийская селитра

Na3AlF6 - криолит
Na2B4O7· 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    ОПЫТ­

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


Видео "Окрашивание пламени солями калия и натрия"

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


Оксиды, пероксиды и надпероксиды щелочных металлов

Получение

Окислением металла получается только оксид лития

4Li + O2 → 2Li2O

(в остальных случаях получаются пероксиды или надпероксиды).

Все оксиды (кроме Li2O) получают при нагревании смеси пероксида (или надпероксида) с избытком металла:

Na2O2 + 2Na → 2Na2O

KO2 + 3K → 2K2O

"Самовозгорание цезия на воздухе"

Химические свойства

Типичные основные оксиды.

Реагируют с водой, кислотными оксидами и кислотами:

Li2O + H2O → 2LiOH

Na2O + SO3 → Na2SO4

K2O + 2HNO3→ 2KNO3 + H2O

Пероксид натрия Na2O2

Получение

2Na + O2 → Na2O2

Химические свойства

1. Сильный окислитель:

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

2Na2O2 + 2CO2 → 2Na2CO3 + O2­

2. Разлагается водой:

Na2O2 + 2H2O → 2NaOH + H2O2

Надпероксид калия KO2

Получение

K + O2 → KO2

Химические свойства

1. Сильный окислитель:

4KO2 + 2CO2 → 2K2CO3 + 3O2­

2. Разлагается водой:

2KO2 + 2H2O → 2KOH + H2O2 + O2­

Гидроксиды щелочных металлов – ROH

Белые, кристаллические вещества, гигроскопичны; хорошо растворимы в воде (с выделением тепла). В водных растворах нацело диссоциированы.

NaOH-едкий натр, каустическая сода, KOH-едкое кали

Получение

1. Электролиз растворов хлоридов:

2NaCl + 2H2O → 2NaOH + H2­+ Cl2­

2. Обменные реакции между солью и основанием:

K2CO3 + Ca(OH)2CaCO3↓ + 2KOH

3. Взаимодействие металлов или их основных оксидов (или пероксидов и надпероксидов) с водой:

2Li + 2H2O → 2LiOH + H2­

Li2O + H2O → 2LiOH

Na2O2 + 2H2O → 2NaOH + H2O2

Химические свойства

1. R–OH – сильные основания (щелочи) реагируют с кислотными оксидами и кислотами:

2NaOH + CO2 → Na2CO3 + H2O

NaOH + HCl → NaCl + H2ОПЫТ

2. Взаимодействуют с солями, если в продуктах образуется нерастворимое основание: 3NaOH + FeCl3 → Fe(OH)3↓+ 3NaCl 

Соли

Типично ионные соединения, как правило - хорошо растворимы в воде, кроме некоторых солей лития.


Na2CO3 10H2O - кристаллическая сода
Na2CO3 - кальцинированная сода
NaHCO3 - питьевая сода
K2CO3 – поташ


Получение соды (дополнительно):

1.Аммиачный способ - насыщение раствора NaCl газами CO2 и NH3
NH3+CO2+H2O=NH4HCO3
NH4HCO3 +NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl
NaHCO3 малорастворим на холоде.
2.Кальцинирование - прокаливание:
NaHCO3=Na2CO3+CO2+H2O

ДОПОЛНИТЕЛЬНО

 Строение атома лития

 Строение атома натрия

 Хранение щелочных металлов

Литий

Калий

Натрий

Гидроксид натрия

Соединения щелочных металлов (1)

Соединения щелочных металлов (2)

Ожоги, вызванные неправильным обращением со щелочами

Правила безопасного обращения с гидроксидами щелочных металлов. Оказание первой помощи пострадавшим от неправильного обращения с гидроксидами щелочных металлов

ТРЕНАЖЁРЫ

Тренажёр №1 - Строение атомов элементов главной подгруппы I группы и изменение свойств атомов с увеличением порядкового номера элемента

Тренажёр №2 - Уравнения реакций щелочных металлов с водой

Тренажёр №3 - Уравнения реакций щелочных металлов с кислородом

Тренажёр №4 - Уравнения реакций щелочных металлов с неметаллами

Тренажёр №5 - Характеристика лития

Тренажёр №6 - Характеристика натрия

Тренажёр №7 -Тестовые задания по теме "Соединения щелочных металлов"

Тренажёр №8 - Уравнения реакций, с помощью которых можно получить гидроксиды щелочных металлов

Тренажёр №9 - Уравнения реакций, характеризующих химические свойства оксидов щелочных металлов

Тренажёр №10 - Формулы и названия соединений щелочных металлов

 



Comments