Металлический кальций проявляет свойства окислителя или восстановителя

Обновлено: 06.05.2024

- Свойства простого вещества, образуемого им (металл или неметалл; окислитель, восстановитель или проявляет окислительно-восстановительную двойственность
- Низшая и высшая степени окисления
- Состав и свойства (основные, кислотные или амфотерные) высших оксида и гидроксида

Свойства кальция
Физические
Металл кальций существует в двух аллотропных модификациях. До 443 °C устойчив α-Ca с кубической гранецентрированной решеткой (параметр а = 0,558 нм) , выше устойчив β-Ca с кубической объемно-центрированной решеткой типа α-Fe (параметр a = 0,448 нм) . Стандартная энтальпия перехода α → β составляет 0,93 кДж/моль.

При постепенном повышении давления начинает проявлять свойства полупроводника, но не становится полупроводником в полном смысле этого слова (металлом уже тоже не является) . При дальнейшем повышении давления возвращается в металлическое состояние и начинает проявлять сверхпроводящие свойства (температура сверхпроводимости в шесть раз выше, чем у ртути, и намного превосходит по проводимости все остальные элементы) . Уникальное поведение кальция похоже во многом на стронций (то есть параллели в периодической системе сохраняются) [4].

Кальций — типичный щёлочноземельный металл. Химическая активность кальция высока, но ниже, чем более тяжёлых щёлочноземельных металлов. Он легко взаимодействует с кислородом, углекислым газом и влагой воздуха, из-за чего поверхность металлического кальция обычно тускло серая, поэтому в лаборатории кальций обычно хранят, как и другие щёлочноземельные металлы, в плотно закрытой банке под слоем керосина или жидкого парафина.

В ряду стандартных потенциалов кальций расположен слева от водорода. Стандартный электродный потенциал пары Ca2+/Ca0 −2,84 В, так что кальций активно реагирует с водой, но без воспламенения:

С активными неметаллами (кислородом, хлором, бромом) кальций реагирует при обычных условиях:

При нагревании на воздухе или в кислороде кальций воспламеняется и горит красным пламенем с оранжевым оттенком. С менее активными неметаллами (водородом, бором, углеродом, кремнием, азотом, фосфором и другими) кальций вступает во взаимодействие при нагревании, например:
Кроме фосфида кальция Ca3P2 известны также фосфиды кальция составов СаР и СаР5;

Кроме силицида кальция Ca2Si известны также силициды кальция составов CaSi, Ca3Si4 и CaSi2.

Протекание указанных выше реакций, как правило, сопровождается выделением большого количества теплоты. Во всех соединениях с неметаллами степень окисления кальция +2. Большинство из соединений кальция с неметаллами легко разлагается водой, например:

Ион Ca2+ бесцветен. При внесении в пламя растворимых солей кальция пламя окрашивается в кирпично-красный цвет.

Такие соли кальция, как хлорид CaCl2, бромид CaBr2, иодид CaI2 и нитрат Ca(NO3)2, хорошо растворимы в воде. Нерастворимы в воде фторид CaF2, карбонат CaCO3, сульфат CaSO4, ортофосфат Ca3(PO4)2, оксалат СаС2О4 и некоторые другие.

Важное значение имеет то обстоятельство, что, в отличие от карбоната кальция СаСО3, кислый карбонат кальция (гидрокарбонат) Са (НСО3)2 в воде растворим. В природе это приводит к следующим процессам. Когда холодная дождевая или речная вода, насыщенная углекислым газом, проникает под землю и попадает на известняки, то наблюдается их растворение, а тех же местах, где вода, насыщенная гидрокарбонатом кальция, выходит на поверхность земли и нагревается солнечными лучами, протекает обратная реакция

Так в природе происходит перенос больших масс веществ. В результате под землей могут образоваться огромные провалы, а в пещерах образуются красивые каменные «сосульки» — сталактиты и сталагмиты.

Наличие в воде растворенного гидрокарбоната кальция во многом определяет временную жёсткость воды. Временной её называют потому, что при кипячении воды гидрокарбонат разлагается, и в осадок выпадает СаСО3. Это явление приводит, например, к тому, что в чайнике со временем образуется накипь.

Охарактеризуйте кальций (Ca)

- Свойства простого вещества, образуемого им (металл или неметалл; окислитель, восстановитель или проявляет окислительно-восстановительную двойственность
- Низшая и высшая степени окисления
- Состав и свойства (основные, кислотные или амфотерные) высших оксида и гидроксида

Свойства кальция
Физические
Металл кальций существует в двух аллотропных модификациях. До 443 °C устойчив α-Ca с кубической гранецентрированной решеткой (параметр а = 0,558 нм) , выше устойчив β-Ca с кубической объемно-центрированной решеткой типа α-Fe (параметр a = 0,448 нм) . Стандартная энтальпия перехода α → β составляет 0,93 кДж/моль.

При постепенном повышении давления начинает проявлять свойства полупроводника, но не становится полупроводником в полном смысле этого слова (металлом уже тоже не является) . При дальнейшем повышении давления возвращается в металлическое состояние и начинает проявлять сверхпроводящие свойства (температура сверхпроводимости в шесть раз выше, чем у ртути, и намного превосходит по проводимости все остальные элементы) . Уникальное поведение кальция похоже во многом на стронций (то есть параллели в периодической системе сохраняются) [4].

Кальций — типичный щёлочноземельный металл. Химическая активность кальция высока, но ниже, чем более тяжёлых щёлочноземельных металлов. Он легко взаимодействует с кислородом, углекислым газом и влагой воздуха, из-за чего поверхность металлического кальция обычно тускло серая, поэтому в лаборатории кальций обычно хранят, как и другие щёлочноземельные металлы, в плотно закрытой банке под слоем керосина или жидкого парафина.

В ряду стандартных потенциалов кальций расположен слева от водорода. Стандартный электродный потенциал пары Ca2+/Ca0 −2,84 В, так что кальций активно реагирует с водой, но без воспламенения:

С активными неметаллами (кислородом, хлором, бромом) кальций реагирует при обычных условиях:

При нагревании на воздухе или в кислороде кальций воспламеняется и горит красным пламенем с оранжевым оттенком. С менее активными неметаллами (водородом, бором, углеродом, кремнием, азотом, фосфором и другими) кальций вступает во взаимодействие при нагревании, например:
Кроме фосфида кальция Ca3P2 известны также фосфиды кальция составов СаР и СаР5;

Кроме силицида кальция Ca2Si известны также силициды кальция составов CaSi, Ca3Si4 и CaSi2.

Протекание указанных выше реакций, как правило, сопровождается выделением большого количества теплоты. Во всех соединениях с неметаллами степень окисления кальция +2. Большинство из соединений кальция с неметаллами легко разлагается водой, например:

Ион Ca2+ бесцветен. При внесении в пламя растворимых солей кальция пламя окрашивается в кирпично-красный цвет.

Такие соли кальция, как хлорид CaCl2, бромид CaBr2, иодид CaI2 и нитрат Ca(NO3)2, хорошо растворимы в воде. Нерастворимы в воде фторид CaF2, карбонат CaCO3, сульфат CaSO4, ортофосфат Ca3(PO4)2, оксалат СаС2О4 и некоторые другие.

Важное значение имеет то обстоятельство, что, в отличие от карбоната кальция СаСО3, кислый карбонат кальция (гидрокарбонат) Са (НСО3)2 в воде растворим. В природе это приводит к следующим процессам. Когда холодная дождевая или речная вода, насыщенная углекислым газом, проникает под землю и попадает на известняки, то наблюдается их растворение, а тех же местах, где вода, насыщенная гидрокарбонатом кальция, выходит на поверхность земли и нагревается солнечными лучами, протекает обратная реакция

Так в природе происходит перенос больших масс веществ. В результате под землей могут образоваться огромные провалы, а в пещерах образуются красивые каменные «сосульки» — сталактиты и сталагмиты.

Наличие в воде растворенного гидрокарбоната кальция во многом определяет временную жёсткость воды. Временной её называют потому, что при кипячении воды гидрокарбонат разлагается, и в осадок выпадает СаСО3. Это явление приводит, например, к тому, что в чайнике со временем образуется накипь.

Урок-обобщение по теме "Металлы"

Обучающая – обобщить знания учащихся об основных свойствах элементов-металлов и образуемых ими простых и сложных веществ.

Воспитательная – воспитывать экологическую культуру (на примере последствий загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами), ответственное отношение к собственному здоровью (в связи с необходимостью или вредом поступления в организм некоторых металлов).

Развивающая – совершенствовать умения экспериментально подтверждать химические свойства веществ, на основе теоретических знаний, выполнять практические задания, выявлять существенное, делать выводы, устанавливать межпредметные связи, развивать экспериментальные умения, формировать мировоззренческие понятия о познаваемости природы.

Оборудование: компьютер, проектор, экран, презентация Power Point, периодическая система периодических элементов Д.И. Менделеева, коллекция металлов, Zn, HCl, Ni, CuSO4, Cu, H2SO4 концентрированная, Na, H2O, модели кристаллических решеток.

Тип урока: Урок обобщения и систематизации знаний.

    Орг. начало и постановка целей урока.

Достаточно внимательно осмотритесь вокруг. Где бы вы ни были: дома или в школе, на улице или в транспорте – вы увидите, какое множество металлов трудится вокруг нас и для нас.

На экран выводится слайд “Положение металлов в Периодической системе Д.И. Менделеева.

    Выберите группу элементов, в которой находятся только металлы:

А) 2 электрона на последнем электронном слое;

Б) 1 электрон на последнем электронном слое;

В) одинаковое число электронных слоев.

А) окислителя Б) восстановителя;

В) окислителя или восстановителя в зависимости от условий.

  1. Дайте общее название приведённым ниже группам веществ:

А) Известняк, гипс, фосфорит; мрамор; (Ответ: Природные соединения кальция)

Б) Литий, натрий, калий, рубидий, цезий; (Ответ: Щелочные металлы, металлы I группы главной подгруппы)

В) CrO, FeO, MnO, Na2O; (Ответ: Основные оксиды)

  1. Обобщающее повторение. Общие физические свойства металлов.

Используя знания, полученные на уроках физики и химии и в процессе обсуждения заполняем схему № 1

На экран выводятся две схемы – до обсуждения и после обсуждения.

На экран выводятся последовательно 4 слайда, в ходе обсуждения учениками демонстрируются химические реакции, подтверждающие свойства металлов.

Ученикам, выполняющим демонстрационные опыты, напоминаю правила техники безопасности.

Работа в парах. Задания различаются по уровню сложности, т.е. используется дифференцированный подход в соответствии со способностями учеников.

Задание № 1. О физических свойствах какого металла идёт речь: серебристо-белого цвета, режется ножом, легкоплавкий?

1) Кальций; 2) Натрий. (Ответ: 2)

Задание № 2. Какую степень окисления проявляет алюминий в соединениях?

1) +1, +3; 2) +3; 3) -3. (Ответ: 2)

Задание № 3. Какой из металлов наиболее распространён в природе?

1) Ba; 2) Na; 3) Al. (Ответ: 3)

Задание № 1. Какие свойства проявляют щелочные металлы в химических реакциях?

1) Восстановительные; 2) Окислительные и восстановительные. (Ответ: 1)

Задание № 2. К какому типу элементов относится кальций?

1) p-элемент; 2) s-элемент; 3) d-элемент. (Ответ: 2)

Задание № 3. Какие из уравнений химических реакций доказывают свойства алюминия как промежуточного элемента между металлами и неметаллами:

1) а, в; 2) б. (Ответ:2)

Задание № 1. Какая схема строения последнего энергетического уровня соответствует атому алюминия?

1) 3s 1 ; 2) 3s 2 3p 1 ; 3) 4s 2 . (Ответ: 2)

Задание № 2. Какие из указанных реакций характеризуют восстановительные свойства кальция:

1) а, б, в, г; 2) только а и г. (Ответ 1)

Задание № 3. У какого элемента ярче выражены металлические свойства и почему?

1) Na; 2) K; 3) Rb; 4) Cs. (Ответ: 4, больший радиус атома)

VI. Обобщающее повторение. Металлы побочных подгрупп периодической системы.

  1. Составьте схему распределения электронов по орбиталям в атоме железа. Определите количество валентных электронов.
  2. Охарактеризуйте свойства простого вещества железа (тип кристаллической решетки, характер связи, физические свойства).
  3. Какая степень окисления железа в следующих соединениях: Fe(OH)2, FeCl3, K2FeO4, Fe2O3, Fe(OH)3.
  4. Что является реактивом на катионы Fe 2+ и Fe 3+ .
  5. Какая степень окисления хрома в следующих соединениях: Cr(OH)3, CrO3, H2Cr2O7, Cr(OH)2, H2CrO4, CrO, Cr2O3.

Характеристика элементов-металлов побочных подгрупп.

  • Семейство (тип элемента) – d.
  • Число электронов на последнем энергетическом уровне – 1-2.
  • Число валентных электронов – как правило, соответствует номеру группы (кроме VIII).
  • Степени окисления в соединениях – переменные.
  • Свойства соединений элементов – окислительные и восстановительные.
  • Характер оксидов и гидроксидов – основной, амфотерный и кислотный.

VIII. Итоговое тестирование

А) Zn 2+ +2Cl - >ZnCl2 ; Б) Zn 2+ +2H + >Zn 0 + H2 0 ; В) Zn 0 +2H + >Zn 2+ +H2 0

А) H2 0 -2e - >2H - ; Б) H2 0 +2e - >2H - ; В) H2 0 - 2e - >2H +

А) Br 2 0 +2e - >2 Br – ; Б) Br 2 0 +2e - >Br2 – ; В) 2Br - - 2e - >Br 2 0

Тайны химии

Положение металлов в периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева. Физические и химические свойства металлов. Ряд напряжений металлов.

К ме­тал­лам от­но­сят­ся все эле­мен­ты по­боч­ных (Б) под­групп, а также эле­мен­ты глав­ных под­групп, рас­по­ло­жен­ные ниже диа­го­на­ли «бе­рил­лий – астат». Кроме того, хи­ми­че­ские эле­мен­ты ме­тал­лы об­ра­зу­ют груп­пы лан­та­но­и­дов и ак­ти­но­и­дов.


По срав­не­нию с ато­ма­ми неме­тал­лов, атомы ме­тал­лов имеют большие раз­ме­ры и мень­шее число внеш­них элек­тро­нов, обыч­но оно равно 1–3. Сле­до­ва­тель­но, внеш­ние элек­тро­ны ато­мов ме­тал­лов слабо свя­за­ны с ядром, ме­тал­лы их легко от­да­ют, про­яв­ляя в хи­ми­че­ских ре­ак­ци­ях вос­ста­но­ви­тель­ные свой­ства.


Рас­смот­рим за­ко­но­мер­но­сти из­ме­не­ния неко­то­рых свойств ме­тал­лов в груп­пах и пе­ри­о­дах.

В пе­ри­о­дах с уве­ли­че­ни­ем за­ря­да ядра ра­ди­ус ато­мов умень­ша­ет­ся. Ядра ато­мов все силь­нее при­тя­ги­ва­ют внеш­ние элек­тро­ны, по­это­му воз­рас­та­ет элек­тро­от­ри­ца­тель­ность ато­мов, ме­тал­ли­че­ские свой­ства умень­ша­ют­ся.

В глав­ных под­груп­пах свер­ху вниз в ато­мах ме­тал­лов воз­рас­та­ет число элек­трон­ных слоев, сле­до­ва­тель­но, уве­ли­чи­ва­ет­ся ра­ди­ус ато­мов. Тогда внеш­ние элек­тро­ны будут сла­бее при­тя­ги­вать­ся к ядру, по­это­му на­блю­да­ет­ся умень­ше­ние элек­тро­от­ри­ца­тель­но­сти ато­мов и уве­ли­че­ние ме­тал­ли­че­ских свойств.

Металлическая связь– это связь, которую осуществляют свободные электроны между катионами в металлической кристаллической решётке .

а) Пирометаллургия – восстановление металлов из руд при высоких температурах с помощью углерода, оксида углерода (II), водорода, алюминия, магния и др.

б) Гидрометаллургия – восстановление металлов из солей в растворе.

Например, CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O,

CuSO4 + Fe = Cu + FeSO4.
в) Электрометаллургия (электролиз) – восстановление металлов в процессе электролиза растворов и расплавов солей.

Алюминий в промышленности получают в результате электролиза расплава оксида алюминия в криолите Na 3 AlF 6 (из бокситов):

Самый распространённый в земной коре металл – алюминий. Металлы встречаются как в соединениях, так и в свободном виде.

В сво­бод­ном со­сто­я­нии при­сут­ству­ют в при­ро­де ме­тал­лы, ко­то­рые либо плохо окис­ля­ют­ся кис­ло­ро­дом, либо со­всем не окис­ля­ют­ся. На­при­мер, пла­ти­на, зо­ло­то, се­реб­ро. Реже – медь, ртуть и неко­то­рые дру­гие. Са­мо­род­ные ме­тал­лы встре­ча­ют­ся в при­ро­де в неболь­ших ко­ли­че­ствах в виде зерен или вкрап­ле­ний в раз­лич­ных ми­не­ра­лах. Лишь из­ред­ка они об­ра­зу­ют боль­шие куски – са­мо­род­ки. Самый боль­шой са­мо­ро­док зо­ло­та весил 112 кг.




Ино­гда ме­тал­лы прак­ти­че­ски в чи­стом виде со­дер­жат­ся в ме­тео­ри­тах. Так, неко­то­рые пред­ме­ты из вы­со­ко­чи­сто­го же­ле­за, най­ден­ные ар­хео­ло­га­ми, объ­яс­ня­ют­ся имен­но тем, что они были из­го­тов­ле­ны из ме­тео­рит­но­го же­ле­за. Но чаще всего ме­тал­лы су­ще­ству­ют в при­ро­де в свя­зан­ном со­сто­я­нии в со­ста­ве ми­не­ра­лов.


Ми­не­рал – это хи­ми­че­ски и фи­зи­че­ски ин­ди­ви­ду­а­ли­зи­ро­ван­ный про­дукт при­род­ной фи­зи­ко-хи­ми­че­ской ре­ак­ции, на­хо­дя­щий­ся в кри­стал­ли­че­ском со­сто­я­нии.

Очень часто это ок­си­ды. На­при­мер, оксид же­ле­за (III) Fe 2 O 3 – ге­ма­тит, или крас­ный же­лез­няк.


Ак­тив­ные ме­тал­лы часто при­сут­ству­ют в при­ро­де в виде солей (суль­фа­ты, нит­ра­ты, хло­ри­ды, кар­бо­на­ты).


Ми­не­ра­лы вхо­дят в со­став гор­ных пород и руд. Ру­да­ми на­зы­ва­ют­ся при­род­ные об­ра­зо­ва­ния, со­дер­жа­щие ми­не­ра­лы в таком ко­ли­че­стве, чтоб из этих руд было вы­год­но по­лу­чать ме­тал­лы. Обыч­но перед по­лу­че­ни­ем ме­тал­ла из руды руду обо­га­ща­ют, уда­ляя пу­стую по­ро­ду и раз­лич­ные при­ме­си. При этом об­ра­зу­ет­ся кон­цен­трат, ко­то­рый и яв­ля­ет­ся ис­ход­ным сы­рьем для ме­тал­лур­ги­че­ской про­мыш­лен­но­сти.


Важно за­пом­нить, что в хи­ми­че­ских ре­ак­ци­ях ме­тал­лы вы­сту­па­ют в ка­че­стве вос­ста­но­ви­те­лей: от­да­ют элек­тро­ны и по­вы­ша­ют свою сте­пень окис­ле­ния. Рас­смот­рим неко­то­рые ре­ак­ции, в ко­то­рых участ­ву­ют ме­тал­лы.

1. Взаимодействие с кислородом

Мно­гие ме­тал­лы могут всту­пать в ре­ак­цию с кис­ло­ро­дом. Обыч­но про­дук­та­ми этих ре­ак­ций яв­ля­ют­ся ок­си­ды, но есть и ис­клю­че­ния, о ко­то­рых вы узна­е­те на сле­ду­ю­щем уроке. Рас­смот­рим вза­и­мо­дей­ствие маг­ния с кис­ло­ро­дом.

Для ме­тал­лов ха­рак­тер­на ре­ак­ция с га­ло­ге­на­ми. Про­дук­том такой ре­ак­ции яв­ля­ет­ся га­ло­ге­нид ме­тал­ла, на­при­мер, хло­рид.

Мно­гие ме­тал­лы ре­а­ги­ру­ют с серой с об­ра­зо­ва­ни­ем суль­фи­дов. В этих ре­ак­ци­ях ме­тал­лы также вы­сту­па­ют в роли вос­ста­но­ви­те­лей, тогда как сера будет окис­ли­те­лем. Сера в суль­фи­дах на­хо­дит­ся в сте­пе­ни окис­ле­ния -2, т.е. она по­ни­жа­ет свою сте­пень окис­ле­ния с 0 до -2. На­при­мер, же­ле­зо при на­гре­ва­нии ре­а­ги­ру­ет с серой с об­ра­зо­ва­ни­ем суль­фи­да же­ле­за (II):

Ме­тал­лы также могут ре­а­ги­ро­вать с во­до­ро­дом, азо­том и дру­ги­ми неме­тал­ла­ми при опре­де­лен­ных усло­ви­ях.

Презентация, доклад Металлы

Вы можете изучить и скачать доклад-презентацию на тему Металлы . Презентация на заданную тему содержит 28 слайдов. Для просмотра воспользуйтесь проигрывателем, если материал оказался полезным для Вас - поделитесь им с друзьями с помощью социальных кнопок и добавьте наш сайт презентаций в закладки!


Цели урока: Повторить и закрепить все основные понятия по теме:
Ответьте на вопросы и из первых букв соберите название распространенного минерала
ПОЛЕВЫЕ ШПАТЫ – наиболее распространенные породообразующие минералы, составляющие почти 50% земной
Выберите группу элементов, в которой находятся только металлы: А) AL, As,
Укажите общее в строении атомов K и Li А) 2
Металлический кальций проявляет свойства: А) окислителя; В) восстановителя; С) окислителя или
Дайте общее название приведенным ниже группам веществ: Li, Na, K, Rb,
Какой из данных элементов лишний: Калий Барий Алюминий Железо Магний Натрий
М Е Т А Л Л Ы Ответьте на вопросы: Главная
Какой из данных металлов не реагирует с водой: калий, магний, серебро,
Составьте уравнение реакции калия с водой и назовите продукты реакции:
С какой из данных солей не будет реагировать цинк: CuCl2 Mg(NO3)2

Какая из реакций обмена осуществляется с образованием газа:


Цели урока: Повторить и закрепить все основные понятия по теме:
Плюмбум, или Опасная игра









Цели урока: Повторить и закрепить все основные понятия по теме: «Металлы» с помощью разноплановых заданий (традиционных, игровых, логических) 1. Металлы как элементы, их свойства 2. Металлы как простые вещества: их физические и химические свойства 3.Соединения металлов: оксиды, гидроксиды и их свойства. Подготовиться к последующему контролю знаний в виде контрольной работы. Получить дополнительную информацию о некоторых изучаемых объектах.

Ответьте на вопросы и из первых букв соберите название распространенного минерала в земной коре, куда входит алюминий Синтетическое моющее средство для волос Драгоценный белый металл, который называют «королева роскоши» Серебристо-белый легкий металл, используемый для получения легких сплавов Агрегатное состояние металлов (кроме ртути)

ПОЛЕВЫЕ ШПАТЫ – наиболее распространенные породообразующие минералы, составляющие почти 50% земной коры. Те, которые имеют цвет, используются как поделочные камни в ювелирном деле

Выберите группу элементов, в которой находятся только металлы: А) AL, As, P B) Mg, Ca, Si C) K, Ca, Pb

Укажите общее в строении атомов K и Li А) 2 электрона на последнем электронном слое; В) 1 электрон на последнем электронном слое; С) одинаковое число электронных слоев.

Металлический кальций проявляет свойства: А) окислителя; В) восстановителя; С) окислителя или восстановителя в зависимости от условий;

Дайте общее название приведенным ниже группам веществ: Li, Na, K, Rb, Cs, Fr Na2O, CaO, BaO, FeO 3. ZnO, Al2O3, Fe2O3

М Е Т А Л Л Ы Ответьте на вопросы: Главная характеристика элементов-металлов по строению их атомов? Физические свойства простых веществ-металлов? Какая степень окисления металлов может быть в сложных соединениях и почему?

Читайте также: