g9k-4.2· Глава 4: Металлы· ~13 мин

Щелочные металлы и кальций

Металлы I–II групп и их реакции.

Щелочные металлы (IA группа: Li, Na, K, Rb, Cs) — самые активные металлы периодической таблицы. В группе сверху вниз атомный радиус увеличивается, энергия ионизации уменьшается, поэтому активность металла возрастает: Li < Na < K < Rb < Cs. При этом температура плавления в группе сверху вниз снижается. Щелочные металлы бурно реагируют с водой: 2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂↑; калий (K) реагирует с водой ещё более взрывоопасно. При горении в кислороде натрий в избытке O₂ образует преимущественно Na₂O₂ (пероксид натрия); при ограниченном количестве O₂ — 4Na + O₂ → 2Na₂O. В реакции с хлором: 2Na + Cl₂ → 2NaCl (белые кристаллы). Кальций (Ca) из IIA группы реагирует с водой более спокойно, но полностью: Ca + 2H₂O → Ca(OH)₂ + H₂↑; с кислородом: 2Ca + O₂ → 2CaO. Типичные ошибки: забывать о выделении H₂, путать оксид (CaO) с гидроксидом (Ca(OH)₂), указывать тренд активности в обратном порядке.

📌Пример

Например: при взаимодействии 4,6 г Na с водой n(Na) = 4,6/23 = 0,2 моль, по стехиометрии n(H₂) = 0,1 моль, объём выделившегося H₂ = 0,1 × 22,4 = 2,24 л.

Ключевые термины

Щелочные металлы — Наиболее активные металлы, расположенные в IA группе периодической таблицы: Li, Na, K, Rb, Cs.
Ряд активности (IA группа) — При движении вниз по группе атомный радиус увеличивается, энергия ионизации уменьшается, поэтому металлическая активность возрастает: Li < Na < K < Rb < Cs.
Пероксид натрия — Соединение, образующееся при горении натрия в избытке кислорода: Na2O2Na_2O_2.
Оксид кальция — Твёрдое вещество белого цвета, получаемое при реакции кальция с кислородом: CaOCaO.
Гидроксид кальция — Основание, получаемое при реакции кальция с водой: Ca(OH)2Ca(OH)_2.
Свойства металлов IA группы
МеталлСимволРеакция с водойПродукт
ЛитийLiУмереннаяLiOH + H₂
НатрийNaБурнаяNaOH + H₂
КалийKВзрывнаяKOH + H₂
РубидийRbОчень взрывнаяRbOH + H₂
ЦезийCsЧрезвычайно взрывнаяCsOH + H₂

Интенсивность реакции щелочных металлов IA группы с водой возрастает при движении вниз по группе.

✎Расчёт объёма водорода, выделяющегося при реакции натрия с водой
  1. 1Дано: m(Na)=4,6 гm(Na) = 4{,}6\ \text{г}, при нормальных условиях Vm=22,4 л/мольV_m = 22{,}4\ \text{л/моль}
  2. 2Нахождение количества вещества: n(Na)=mM=4,623=0,2 мольn(Na) = \frac{m}{M} = \frac{4{,}6}{23} = 0{,}2\ \text{моль}
  3. 3Уравнение реакции: 2Na+2H2O→2NaOH+H2↑2Na + 2H_2O \rightarrow 2NaOH + H_2\uparrow
  4. 4Стехиометрическое соотношение: 2 моль Na → 1 моль H₂, значит n(H2)=0,22=0,1 мольn(H_2) = \frac{0{,}2}{2} = 0{,}1\ \text{моль}
  5. 5Расчёт объёма: V(H2)=n⋅Vm=0,1⋅22,4=2,24 лV(H_2) = n \cdot V_m = 0{,}1 \cdot 22{,}4 = 2{,}24\ \text{л}
🚫Частая ошибка

Забывать о выделении водорода — при реакции щелочных металлов и кальция с водой всегда выделяется газ H2↑H_2\uparrow.

🚫Частая ошибка

Путать оксид кальция (CaOCaO) с гидроксидом кальция (Ca(OH)2Ca(OH)_2) — первый получается при реакции с кислородом, второй — с водой. При реакции кальция с кислородом водород не выделяется.

Правила

  1. 1У щелочных металлов (IA) в группе сверху вниз активность возрастает, а температура плавления снижается.
  2. 2Натрий реагирует с водой: 2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂↑ (водород выделяется всегда).
  3. 3Кальций реагирует с водой: Ca + 2H₂O → Ca(OH)₂ + H₂↑ (гидроксид кальция + водород).
  4. 4Щелочные металлы в реакции с хлором образуют хлоридную соль: 2Na + Cl₂ → 2NaCl.
  5. 5Кальций в реакции с кислородом образует оксид кальция: 2Ca + O₂ → 2CaO (водород не выделяется).

Тренировка

10 лёгких · 10 средних · 10 сложных

В каждом тесте — 10 случайных вопросов

ЛёгкийСреднийСложныйМикс