Lektsia_7
.pdf
Характерные химические свойства щелочных металлов
1. Щелочные металлы активно взаимодействуют с водой:
2Na + 2H2O → 2NaOH + H2
2Li + 2H2O → 2LiOH + H2
2. Реакция щелочных металлов 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.).
3. В реакциях щелочных металлов 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)
2
4.Реакция щелочных металлов с кислотами
(проводят редко, идет конкурирующая реакция с водой):
2Na + 2HCl → 2NaCl + H2
5.Взаимодействие щелочных металлов с аммиаком
(образуется амид натрия):
2Li + 2NH3 = 2LiNH2 + H2
6.Взаимодействие щелочных металлов со спиртами и фенолами, которые проявляют в данном случае кислотные свойства:
2Na + 2C2H5OH = 2C2H5ONa + H2; 2K + 2C6H5OH = 2C6H5OK + H2;
3
Характерные химические свойства щелоземельных металлов
1.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 растворах4 щелочей:
Be + 2NaOH + 2H2O → Na2[Be(OH)4] + H2
Взаимодействие цинка с неметаллами
При сильном нагревании на воздухе сгорает ярким голубоватым пламенем с образованием оксида цинка:
2Zn + O2 → 2ZnO.
При поджигании энергично реагирует с серой:
Zn + S → ZnS.
Сгалогенами реагирует при обычных условиях в присутствии паров воды в качестве катализатора:
Zn + Cl2 → ZnCl2.
При действии паров фосфора на цинк образуются фосфиды:
Zn + 2P → ZnP2 или 3Zn + 2P → Zn3P2.
Сводородом, азотом, бором, кремнием, углеродом цинк не взаимодействует.
5
Взаимодействие цинка с водой
Реагирует с парами воды при температуре красного каления с образованием оксида цинка и водорода:
Zn + H2O → ZnO + H2.
Взаимодействие цинка с кислотами
В электрохимическом ряду напряжений металлов цинк находится до водорода и вытесняет его из неокисляющих кислот:
Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2;
Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2.
Взаимодействует с разбавленной азотной кислотой, образуя нитрат цинка и нитрат аммония:
4Zn + 10HNO3 → 4Zn(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O.
Реагирует с концентрированными серной и азотной кислотами с образованием соли цинка и продуктов восстановления кислот:
Zn + 2H2SO4 → ZnSO4 + SO2 + 2H2O; Zn + 4HNO3 → Zn(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O
6
Взаимодействие цинка со щелочами
Реагирует с растворами щелочей с образованием гидроксокомплексов: Zn + 2NaOH + 2H2O → Na2[Zn(OH)4] + H2
при сплавлении образует цинкаты:
Zn + 2KOH → K2ZnO2 + H2.
Взаимодействие с аммиаком
С газообразным аммиаком при 550–600°С образует нитрид цинка:
3Zn + 2NH3 → Zn3N2 + 3H2;
растворяется в водном растворе аммиака, образуя гидроксид тетраамминцинка: Zn + 4NH3 + 2H2O → [Zn(NH3)4](OH)2 + H2.
Взаимодействие цинка с оксидами и солями
Цинк вытесняет металлы, стоящие в ряду напряжения правее него, из растворов солей и оксидов:
Zn + CuSO4 → Cu + ZnSO4; Zn + CuO → Cu + ZnO.
7
1. Алюминий легко реагирует с простыми веществами-неметаллами:
4Al + 3O2 = 2Al2O3 2Al + 3Cl2 = 2AlCl3,
2Al + 3 Br2 = 2AlBr3 2Al + N2 = 2AlN
2Al + 3S = Al2S3
4Al + 3С = Al4С3
Сульфид и карбид алюминия полностью гидролизуются: Al2S3 + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2S
Al4C3 + 12H2O = 4Al(OH)3+ 3CH4
2. Алюминий реагирует с водой
(после удаления защитной оксидной пленки):
2Al + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2
8
3. Алюминий вступает в реакцию со щелочами
2Al + 2NaOH + 6H2O = 2Na[Al(OH)4] + 3H2 2(NaOH•H2O) + 2Al = 2NaAlO2 + 3H2
Сначала растворяется защитная оксидная пленка: Al2О3 + 2NaOH + 3H2O = 2Na[Al(OH)4].
Затем протекают реакции: 2Al + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2, NaOH + Al(OH)3 = Na[Al(OH)4],
или суммарно: 2Al + 6H2O + 2NaOH = Na[Al(OH)4] + 3Н2,
и в результате образуются алюминаты: Na[Al(OH)4] — тетрагидроксоалюминат натрия Так как для атома алюминия в этих соединениях характерно координационное число 6, а не 4, то действительная формула тетрагидроксосоединений следующая: Na[Al(OH)4(Н2О)2]
9
4. Алюминий легко растворяется в соляной и разбавленной серной кислотах:
2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2
2Al + 3H2SO4(разб) = Al2(SO4)3 + 3H2
При нагревании растворяется в кислотах — окислителях, образующих растворимые соли алюминия:
8Al + 15H2SO4(конц) = 4Al2(SO4)3 + 3H2S + 12H2O Al + 6HNO3(конц) = Al(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O
5. Алюминий восстанавливает металлы из их оксидов (алюминотермия):
8Al + 3Fe3O4 = 4Al2O3 + 9Fe 2Al + Cr2O3 = Al2O3 + 2Cr
10