Щелочные металлы

 } Положение в периодической системе и общие свойства Щелочные металлы расположены в главной подгруппе I группы периодической системы. Строение электронных оболочек атомов щелочных металлов следующее: Литий Натрий Калий ) ) 2 1 111 19 ^ ) ) ) 2 8 1 К ) ) ) ) 2 8 8 1 Рубидий 37КЪ ) ) ) ) ) 2 8 18 8 1 Цезий 55С8 ) ) ) ) ) ) 2 8 18 18 8 1 Франций 87Рг ) ) ) ) ) ) ) 2 8 18 32 18 8 1 Таким образом, у всех щелочных металлов на внешнем электронном слое один электрон. Этот валентный электрон легко теряется: „ 0 „ _ - _+1 Ме - 1е ® Ме , поэтому все щелочные металлы - сильные восстановители. В соединениях они одновалентны и проявляют степень окисления +1. Физические и химические свойства щелочных металлов представлены в таблице 2.2. 1 ЕРПОДЫ I 1 1 1 II 2 3 и л и т и й 6.939 III 3 НАТРИЙ 11 № 21990 IV 4 19 К КАЛИЙ 39,10 5 29 V 6 37 КЪ РУБ И Д И Й 66,47 7 47 VI 8 35 С» Ц ЕЗ И Й 132,9 9 79 VII 10 37 Рг ФРАНЦИЙ [223,02 11 111 ВзО Щ елочны е м еталлы Металлы в нашей жизни 38 Напиши уравнения реакций (1-4), описывающ их химические свойства щелочных металлов и их соединений, предварительно консультируясь в параграфах 2.4 и 2.5. Таблица 2 .2 . Щелочные металлы Общие свойства > Физические 1. Твердые вещества. 2. Очень мягкие металлы (легко режутся ножом). 3. Блестящ ие металлы (на срезе), тускнеют на воздухе. 4. Легкоплавкие металлы (4Пл. (Св) = 290С!). 5. Очень легкие металлы (низкая плотность). Химические 1. Очень легко окисляются на воздухе. 2. Активно реагируют с водой (образуется щелочь + Н2Т ). 3. Бурно реагируют с неметаллами (С12, Р2, 0 2, 8...). 4. Оксиды проявляют сильный основной характер. Гидроксиды - все щелочи, за это металлы получили название - щелочные. Различия Активность увеличивается сверху вниз по подгруппе, Ег и Св - самые активные металлы. 2.6.2. Э Важнейшие соединения натрия и калия Щелочи. Едкий натр (каустическая сода) - гидроксид натрия ^ О Н и едкое кали - гидроксид калия КОН производятся промышленностью в больших количествах. Щелочи применяются в производстве искусственного волокна, бумаги, мыла, для очистки нефтепродуктов. Химические свойства гидроксидов натрия и калия могут быть представлены следующей схемой: Рис. 2.15. Области применения поваренной соли металл неметалл Соли. Почти все соли щелочных металлов растворимы в воде. Поваренная соль - хлорид натрия ^С 1 добывается из соленых озер и соляных рудников. Ближайшие к нам рудники по добыче соли находятся на Украине, в Румынии и России. Применяется для производства соляной кислоты, соды, хлора, едкого натра, мыла, сохранения кож, Металлы в нашей жизни м 39 консервирования овощей (рис. 2.15). Засолка мяса, рыбы, овощей основана на том, что в присутствии хлорида натрия не развиваются гнилостные бактерии. Сода бывает кальцинированная (безводная) ^ 2С03 и кристаллическая ^ 2СО3.10Н2О. Ее широко применяют для производства стекла, мыла, бумаги, тканей, а также для смягчения природной воды при стирке белья (рис. 2.16). Галит №С1 Сода пищевая (питьевая) ^ Н С 0 3 - гидрокарбонат натрия. Применяют ее для выпечки теста, полоскания горла. При выпечке происходит реакция разложения с образованием газов: 1° 2ЫаНС03 = Ыа2С 03 + Н20 + С02 Т Поташ К2С03 - карбонат калия применяется для производства химического стекла и жидкого мыла. Хлорид калия КС1, нитрат калия КN03 и нитрат натрия NаN03 применяются в качестве удобрений. Биологическое действие. Ионы натрия содержатся в крови, лимфе, а ионы калия - в тканях человека и Рис. 2.16. Области применения кальцинированной животных. Без этих ионов перестает и пищевой соды функционировать человеческая клетка. Для укрепления сердечной мышцы врачи рекомендуют калий в виде безвредных соединений, а также свежие или сушеные абрикосы, богатые соединениями калия. Ионы натрия поступают в организм с поваренной солью (примерно 10 г в сутки), но избыток соли приводит к изменению кровяного давления. *Распознавание натрия, калия и их соединений. Почти все соединения натрия и калия растворимы в воде. Распознать щелочные металлы и их соединения можно по окраске пламени. Если внести в бесцветное пламя кусочек металла, крупинку соединения или даже его раствор, то при наличии в них щелочных металлов пламя окрашивается: литием - в карминово-красный, натрием - в ярко-желтый, калием - в фиолетовый цвет (рис. 2.17). Вспомните, как окрашивается пламя домашней газовой горелки, когда сбегает суп? Почему? карминовокрасный N 3 ярко- , К фиолежелтый товый Л к Рис. 2.17. Окраска V пламени щелочными металлами и их соединениями Металлы в нашей жизни 40 ЛАБОРАТОРНЫЙ ОПЫ Т Ознакомление с образцами минералов и солей натрия и калия. *Окраска пламени (Вспомните правила работы в лаборатории. Приложения 1 и 2) Приборы и реактивы: школьный набор химреактивов, образцы солей и минералов натрия и калия, спиртовка, колба с водой, нихромовое кольцо, синее стекло, пробирки. Опыт 1.1. Ознакомление с образцами важнейших минералов и солей натрия и калия. Рассмотрите образцы чистых солей и минералов. Сравните внешний вид: цвет, кристаллическое строение соединений натрия и калия. По указанию учителя проверьте растворимость отдельных солей в воде. Запишите свои наблюдения в тетрадь. *О пы т 1.2. Окрашивание пламени солями натрия, калия и лития*. Прокалите нихромовое кольцо в пламени спиртовки (или газовой горелки) примерно 30 секунд до полной очистки. Затем окуните петлю кольца в испытуемый раствор любой соли натрия и внесите снова в пламя. В какой цвет окрасилось бесцветное пламя спиртовки? Запишите наблюдения. Прокалите кольцо до исчезновения окраски пламени, то есть до полной очистки. Аналогичным образом испытайте окраску пламени солями калия. О братите внимание: окраску пламени солями калия рассматривают через синее стекло. Запишите наблюдения. По указанию учителя можете испытать окраску пламени солями лития. Как вы думаете, соли каких металлов окрашивают праздничный фейерверк в желтый, фиолетовый и карминово-красный цвет? Сделайте вывод по работе. ВОПРОСЫ И УПРАЖНЕНИЯ_______________________ 1. Из приведенных ниже электронных схем выбери ту, которая описывает строение атома натрия: а) X © ) ) ) ) б) У © ) ) в) 1 © ) ) ) 2 8 8 1 2 1 2 8 1 Каким элементам соответствуют остальные схемы? 2. Дай характеристику элементов: а) натрия; б) калия по их положению в периодической системе. 3. В каком виде встречаются щелочные металлы в природе? Почему? 4. Составь уравнения реакций из левых (А) и правых (Б) частей. Расставь коэффициенты: А 1) Nа + С12 ® Б а) NаОН + Н2Т 2) Nа + 5 ® б) NаС^ 3) Nа + Н20 ® в) Nа25. 5. Заполни пропуски в уравнениях, расставь коэффициенты: а) NаОН + ? ® Nа2С0з + ? б) NаОН + ? ® !п(0Н)21 + ? в) NаОН + ? ® NаС^ + ? 6. Напиши уравнения реакций следующих превращений: Nа25 NаС^ т1 4 1п (0Н)2 Nа ® NаОН ^ ^ Nа2С0з ® *NаНС0з *7. Как, располагая кусочком натрия, обнаружить присутствие воды в керосине? 8. Докажи теоретически, что при растворении в воде смеси Nа, NаОН и Nа20 получается раствор только одного вещества. Напиши соответствующие уравнения реакций. Металлы в нашей жизни ЗАДАЧИ 1. В химических лабораториях для первой помощи при попадании кислот на кожу, слизистые оболочки глаз, рта применяют 2%-ный раствор гидрокарбоната натрия NаНС03. Считая плотность раствора равной 1 г/см3, вычисли, какой объем 2%-ного раствора можно приготовить из питьевой соды массой 200 г. 2. Массовая доля хлорида натрия в крови человека 0,5%. Вычисли массу хлорида натрия в крови человека массой 50 кг, если кровь составляет 7,5% от массы его тела. 3. Физиологический раствор - это 0,9%-ный раствор хлорида натрия в воде. Его применяют как заменитель крови. Вычисли массу хлорида натрия и объем воды, необходимые для приготовления такого раствора объемом 1 л. Плотность раствора принять равной плотности воды. 4. В щелочных аккумуляторах используют 30%-ный раствор КОН (плотность раствора - 1,29 г/см3). Вычисли массу гидроксида калия, необходимого для приготовления такого раствора а) массой 5 кг; б) объемом 5 л. *5. Смесь гидроксида натрия и гидроксида калия массой 7,16 г нейтрализовали соляной кислотой и выпарили досуха. Масса сухого остатка - 10,08 г. Вычисли массы и массовые доли КОН и NаОН в смеси.