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+.