Обзор металлических элементов главных подгрупп

Обновлено: 16.05.2024

Атомы элементов IА–IIIА групп имеют сходство в строении электронных оболочек и закономерностях изменения свойств, что приводит к некоторому сходству их химических свойств и свойств их соединений.

Металлы IA (первой группы главной подгруппы) также называются «щелочные металлы«. К ним относятся литий, натрий, калий, рубидий, цезий. Франций – радиоактивный элемент, в природе практически не встречается. У всех металлов IA группы на внешнем энергетическом уровне, на s-подуровне в основном состоянии есть один неспаренный электрон:

… ns 1 — электронное строение внешнего энергетического уровня щелочных металлов

Металлы IA группы — s-элементы. В химических реакциях они отдают один валентный электрон, поэтому для них характерна постоянная степень окисления +1.

Рассмотрим характеристики элементов IA группы:

Все щелочные металлы — сильные восстановители. Это самые активные металлы, которые могут непосредственно взаимодействовать с неметаллами. С ростом порядкового номера и уменьшением энергии ионизации металлические свойства элементов усиливаются. Щелочные металлы образуют с кислородом оксиды Э₂О. Оксиды щелочных металлов реагируют с водой с образованием основания (щелочи):

Водородные соединения щелочных металлов — это гидриды с общей формулой ЭН. Степень окисления водорода в гидридах равна -1.

Металлы IIA (второй группы главной подгруппы) — щелочноземельные. Раньше к щелочноземельным металлам относили только кальций, стронций, барий и радий, но по решению ИЮПАК бериллий и магний также называются щелочноземельными.

У щелочноземельных металлов на внешнем энергетическом уровне расположены два электрона. В основном состоянии это два спаренных электрона на s-подуровне:

… ns 2 — электронное строение внешнего энергетического уровня элементов IIA группы

Щелочноземельные металлы — s-элементы. Отдавая два валентных электрона, они проявляют постоянную степень окисления +2. Все элементы подгруппы бериллия — сильные восстановители, но восстановительные свойства выражены слабее, чем у щелочных металлов.

Характеристики элементов IIA группы:

Металлы подгруппы бериллия довольно активны. На воздухе они легко окисляются, образуя основные оксиды с общей формулой ЭО. Этим оксидам соответствуют гидроксиды Э(ОН)₂.

Первый элемент IIA группы, бериллий, по большинству свойств гораздо ближе к алюминию (диагональное сходство). Это проявляется в свойствах бериллия. Например, он не взаимодействует с водой. Магний взаимодействует с водой только при нагревании. Кальций, стронций и барий — это типичные металлы. Они реагируют с водой при обычных условиях.

Элементам IIA группы соответствуют гидриды с общей формулой ЭН₂.

Элементы IIIA (третьей группы главной подгруппы) — это бор, алюминий, галлий, индий, таллий и нихоний. В основном состоянии содержат на внешнем энергетическом уровне три электрона, которые распределены по s- и р-подуровням:

… ns 2 nр 1 — электронное строение внешнего энергетического уровня элементов IIIA группы

Все элементы подгруппы бора относятся к р-элементам. В химических соединениях проявляются степень окисления +3. Хотя для таллия более устойчивая степень окисления +1.

Металлические свойства у элементов подгруппы бора выражены слабее, чем у элементов IIA подгруппы. Элмент бор относится к неметаллам. Энергия ионизации атома у бора наибольшая среди элментов IIIA подгруппы. Алюминий относится к типичным металлам, но оксид и гидроксид алюминия проявляют амфотерные свойства. У таллия более сильно выражены металлические свойства, в степени окисления +1 он близок по свойствам к щелочным металлам. Наибольшее практическое значение среди элементов IIIA подгруппы имеет алюминий.

Обзор металлических элементов А-групп

Цель занятия: Углубить знания о химических свойствах металлов, развивать умения составлять уравнения химических реакций.

образовательные – углубить знания учащихся об основных химических свойствах элементов-металлов; продолжить формировать умения и навыки связывать положение металлов в ПСХЭ Д.И.Менделеева, особенности строения их атомов с химическими свойствами, повторить физические свойства металлов;
развивающие –развивать познавательный интерес, умение логически мыслить, находить и объяснять причинно-следственные связи, прогнозировать; развивать познавательную активность учащихся, вырабатывать умение наблюдать, анализировать, делать выводы, объяснять ход эксперимента; углубить представление о многообразии металлов;
развивать умение записывать уравнения реакций, характеризующие свойства металлов;

воспитательные – воспитывать коммуникативные качества, умение высказывать собственное мнение, воспитывать самостоятельность в работе, создать условия для развития познавательного интереса к химии;
способствовать формированию дисциплинированности, умения слушать, концентрировать свое внимание. поддерживать постоянный интерес к приобретению новых знаний, используя для этой цели современные методы и приемы подачи новой информации с помощью современных ТСО.

Требования к знаниям, умениям, навыкам учащимся в соответствии с программой и ГОС.

Требования к знаниям: - знать положение металлов в ПСХЭ, особенности строения их атомов, химические свойства металлов главных подгрупп; варианты классификации металлов.

Требования к умениям: давать характеристику металлов на основании Периодического закона, использовать знания ПЗ и ПСХЭ для объяснения изменений свойств химических элементов и простых веществ на конкретных примерах, на основе положения металла в электрохимическом ряду напряжений металлов делать вывод о возможности протекания химических реакций с водой, кислотами и солями, получить навыки проведения химических реакций.

Планируемый результат:

Положение металлов в ПСХЭ, особенности строения их атомов. Повторить и обобщить сведения о металлической связи и кристаллической металлической решётке, общие физические свойства металлов, варианты классификации металлов.

Причину изменения восстановительных свойств металлов в ПСХЭ и физических свойств на основе строения атома.

Использовать знания ПЗ и ПСХЭ для объяснения изменений свойств химических элементов и простых веществ на конкретных примерах.

Сравнивает строение различных атомов металлов, анализируя изменения их свойств на основе знаний Периодического закона.

Междисциплинарные связи.

Внутридисциплинарные связи: Темы «Строение атома», «Строение вещества», «Общая характеристика неметаллов», «Коррозия металлов», «Получение металлов».

Учебное оснащение занятия:

Периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева, электрохимический ряд напряжения металлов.

Методы обучения:

- словесные (беседа),

-проблемные (решение проблемных ситуаций),
Методы контроля:

- индивидуальный устный,

-письменный по инструктивным картам,

I . Организация урока.

Приветствие, проверка посещаемости, мотивация на учебную деятельность. 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.

Эпиграфом нашего урока можно взять слова Михаила Васильевича Ломоносова: «Металлы – светлое тело, которое ковать можно».

Металлов много есть, но дело не в количестве:

В команде работящей металлической

Такие мастера, такие личности!

Преуменьшать нам вовсе не пристало

Заслуги безусловные металлов

Пред египтянином, китайцем, древним греком

И каждым современным человеком.

Именно ковкость и пластичность металлов были важнейшими свойствами, благодаря которым металлы начали активно использоваться человеком. Первые сведения использования металлов в хозяйственной деятельности людей относятся к 4-3 тыс. до н.э. Это время называют медным веком . Затем бронза заменила чистую медь и именно из этого сплава начали изготавливать орудия труда и оружие.

Когда человек научился получать температуру более 1500 °С наступила эпоха изделий из железа и его сплавов – чугуна и стали. Это время стали называть железным веком, начало которого датируют с середины 1 тыс. до н.э. условно можно сказать, что железный век продолжается и по сей день. Ведь примерно 9/10 из всех используемых металлов и сплавов – это сплавы на основе железа. Сегодня мы разбираем свойства металлов главных подгрупп.

III . Актуализация ранее усвоенных знаний.

1.Определите способ получения металла и разновидность этого способа.

А) восстановление меди из медной руды куприта ( Cu ₂ O )

Cu ₂ O + C = 2Cu + CO ( при t)

Б) восстановление хрома из оксида хрома ( III )

В) восстановление вольфрама из оксида вольфрама ( VI )

(вопросы на слайде).

2. Устно отвечаем на вопросы «Общая характеристика металлов».

Положение в ПСХЭ

1.Кристаллическая решетка - металлическая

Количество внешних электронов – 1,2,3 у большинства металлов

2.Вид химической связи - металлическая

-ион Ме n+ ;

-оксид или гидроксид;

3. Металлы являются восстановителями.

Ме 0 – nе = Ме n+ .

3.Самые мягкие – щелочные металлы,

Самый твердый – хром,

Самый легкий – литий (плотность 0,53 г/см),

Самый тяжелый осмий (плотность 22,5 г/см),

Самый легкоплавкий – ртуть (температура плавления –( -38,9С),

Самый тугоплавкий – вольфрам (3420 С),

Магнитными свойствами обладают железо, никель, кобальт,

Вытягиваются в проволоку и листы – золото, медь, алюминий,

Хрупкие – висмут и марганец,

Самые блестящие – серебро, алюминий, палладий,

Наиболее электропроводные – серебро, медь, золото, алюминий.

Драгоценные металлы- золото, серебро, платина, рутений, родий, осмий, иридий.

Радиоактивные металлы – уран, торий, полоний, актиний, франций, радий.

I V . Объяснение нового материала.

Основополагающий вопрос. Какие знания о свойствах металлов необходимы человеку?

1.Классификация металлов.

Металлы 1 главной подгруппы называются щелочными –образуют щелочи, 2 группы – щелочно-земельными, из 3 группы изучаем свойства одного из широко применяемых в технике металлов – алюминия.

Атомы щелочных металлов содержат на внешнем энергетическом уровне только 1 электрон, который они легко отдают при химических взаимодействиях, поэтому являются сильными восстановителями.

Строение атома лития и натрия:

Вот, что говорится об элементах 1 группы главной подгруппы ПСХЭ:

Следующие за щелочными металлами элементы составляют главную подгруппу II группы, также являются типичными металлами, обладающими сильной восстановительной способностью. Са, Sr , Ba , Ra – щелочноземельные металлы.

К металлам относятся и элементы главной подгруппы III группы, исключая бор.

Из элементов главных подгрупп следующих групп к металлам относят:

в IV группе – германий, олово, свинец;

в V группе – сурьма и висмут;

в VI группе – полоний.

Элементы побочных подгрупп – все металлы.

2.Химические свойства металлов .

Зная строение металлов, можно предвидеть их общие химические свойства.
В атомах металлов на внешней электронной оболочке находятся электроны, которые легко отрываются от атомов.
Наиболее общим химическим свойством металлов является способность их атомов при химических реакциях отдавать валентные электроны и превращаться в положительно заряженные ионы, т.е. металлы в реакциях являются сильными восстановителями.
2.1.Взаимодействие с простыми веществами: кислородом, галогенами, серой, азотом, водородом.

Реакции с кислородом.
4 N а + O2 → 2 N а2O; (побочный продукт)
Взаимодействие с галогенами.
2К + Cl2 →2 КCl;
Взаимодействие с серой.
2K + S → K2 S;

Взаимодействие с азотом.

Взаимодействие с водородом (щелочные металлы).

2К + Н ₂ → 2КН
Обратите внимание, что в этих реакциях атомы металлов отдают электроны, т.е. являются восстановителями, а неметаллы принимают электроны, т.е. являются окислителями.

Вывод: Запомните, металлы реагируют с галогенами, кислородом, серой, азотом, водородом, образуя соединения ……иды. В реакциях с неметаллами металлы являются восстановителями.
Давайте теперь рассмотрим с вами взаимодействие металлов со сложными веществами.
2.2. Взаимодействие со сложными веществами .

2.2.1.Взаимодействие металлов с водой.
При каких условиях металлы вступают в реакцию с водой? (При обычной температуре и при нагревании).
Что образуется при взаимодействии воды с активными металлами при обычной температуре? (Образуется гидроксид и выделяется водород).
Обсуждаем, какой металл реагирует более активно с водой? Почему? С чем это связано? (Положение в ПСХЭ, чем больше радиус, тем активнее металл).
2Na + H2O → 2NaOH + H2 ↑.
Ca + 2H2O → Ca(OH)2 + H2 ↑.
Как вы думаете, почему натрий более активно взаимодействует с водой, чем кальций? (Натрий более активный металл, чем кальций. Он легко отдает свои валентные электроны, является самым сильным восстановителем).
При взаимодействии воды с менее активными металлами образуются оксиды металлов и выделяется водород. Это металлы, стоящие в ряду напряжений после алюминия . Составляем уравнение реакции взаимодействия цинка с водой.
Zn + H2O → ZnO + H2 ↑;
Скажите пожалуйста, все ли металлы взаимодействуют с водой? (Нет).
Совершенно верно. А почему? (см. электрохимический ряд напряжения).
Скажите, а будет ли золото взаимодействовать с водой? (Нет).
Почему? (В ЭХ ряду после водорода) .Медь, ртуть, серебро, платина, золото с водой не реагируют!
Au + H2O → реакция не идет
Запомните! Металлы, стоящие в электрохимическом ряду напряжений до алюминия (включительно) образуют с водой гидроксиды, от алюминия до свинца – оксиды. Остальные с водой не реагируют.
2.2.2. Взаимодействие металлов с растворами кислот.
Мg + 2HCl → Мg Cl2 + H2 ↑;
Запомните! Металлы стоящие в электрохимическом ряду напряжений до водорода могут вытеснять водород из растворов кислот. Металлы стоящие в электрохимическом ряду напряжений после водорода не могут вытеснять водород из растворов кислот.
Cu + H2SO4 → не реагирует.
Какой же вывод можно сделать из этого? С помощью преподавателя находят правильные ответы на поставленные вопросы, делают выводы.

Итак, ряд поправок:
1. правило соблюдается, если в реакции металла с кислотой образуется растворимая соль;
2. концентрированная серная кислота и азотная кислота любой концентрации реагируют с металлами по особому, при этом водород не образуется;
3. на щелочные металлы правило не распространяется, т.к. они легко взаимодействуют с водой.
Вывод: из уравнений реакций видно, что в них окислителями являются ионы водорода и ионы неметаллов, а атомы металлов – восстановители.
2.2.3 . Взаимодействие металлов с растворами солей.
Показываем, какие металлы вытесняют из солей по ряду напряжений металлов.
Fe + CuSO4 → Cu + FeSO4

Запомните! В электрохимическом ряду напряжений металл, стоящий левее, может вытеснять из растворов солей металл, стоящий правее (записываем в тетрадь).
Исключение: металлы до магния не могут вытеснять другие металлы из растворов солей, так как в первую очередь реагируют с водой, образуя щелочи.

3.Свойства алюминия : Главное, ребята, вес удельный мой,

Потому в дюралях я главный составной,

Назван я «крылатым», так как самолёты

Надежно, легко отправляю в полёты.

« Я металл, серебристый и лёгкий,

И зовусь самолётный металл,

И покрыт я оксидною плёнкой,

Чтоб меня кислород не достал».

Взаимодействие с кислородом.
4Al + 3O2 → 2Al2O3; (при нагревании)
Взаимодействие с галогенами.
2Al + 3Br2 → 2AlBr3; (при нагревании)
Взаимодействие с серой.
2 Al + 3S = Al ₂ S ₃ (при нагревании)

Взаимодействие с азотом

2 Al + N ₂ = 2 Al N (при нагревании)

С водородом непосредственно не реагирует.

Поскольку алюминий проявляет амфотерные свойства, то он реагирует и с кислотами и с щелочами, образуя соли. Является активным металлом, поэтому также реагирует и с водой. Почему в быту алюминий не проявляет свойства активного металла?» (поверхность алюминия покрыта оксидной пленкой).

4.Практическая работа. Анализ свойств металлов.

Демонстрация фрагментов «Горение алюминия», «Реакция натрия с водой», «Реакция хлорида олова (2) с цинком», опытов «Взаимодействие магния с соляной кислотой», «Взаимодействие сульфата меди (2) с железом». Запись уравнение реакций в инструктивную карту.

5.Роль металлов в организме человека. Резерв времени.

Простые вещества – металлы и сложные металлсодержащие вещества играют важнейшую роль в «жизни» Земли. Атомы или ионы многих металлов входят в состав соединений, определяющих обмен веществ организме человека, животных, растений. Например, в крови человека найдено 76 элементов, из них 14 являются металлами. Кальций, калий, натрий, магний присутствуют в большом количестве, т.е. являются макроэлементами, а такие как марганец, железо, кобальт, цинк, медь, молибден, хром – в небольших количествах – т.е. микроэлементами. Если вес человека 70 кг, то в его организме содержится (в граммах): кальция – 1700, калия – 250, натрия – 70, магния – 42, железа – 5, цинка -3. Все металлы очень важны, проблемы со здоровьем возникают как при их недостатке, так и при избытке.

Велика роль щелочных и щелочно-земельных металлов в жизнедеятельности организмов. Так, ионы натрия, калия, кальция и магния составляют 99% от общего содержания металлов. Ионы калия – основной внутриклеточный ион, ионы натрия – главный внеклеточный ион. Их взаимодействие поддерживает жизненно важные процессы. В организме человека растворимые соли натрия входят в состав плазмы крови, лимфы. Ионы магния и кальция участвуют в терморегуляции организма. Кальций – основной элемент для образования зубов, костей. Ионы кальция ослабляют действие на организм токсинов. Магний необходим для деятельности нервно-мышечного аппарата, при его недостатке наблюдается мышечное подергивание, остановка роста конечностей.

Например, ионы натрия регулируют содержание воды в организме, передачу нервного импульса. Его недостаток приводит к головной боли, слабости, слабой памяти, потери аппетита, а избыток – к повышению артериального давления, заболеваниям сердца. Рекомендуется потреблять в день не более 5г поваренной соли на взрослого человека.

6. Металлы в профессии повара .

Устно перечисляем рекомендации повару, связанные с темой «Металлы».

Не варить кислое в посуде из алюминия.

Не чистить алюминиевую посуду шкуркой, не кипятить содовый раствор.

Не использовать эмалированную посуду с отбитой эмалью

Заботиться о сохранении витаминов и минеральных веществ при варке овощей, мяса итд.

V .Закрепление.

Давайте повторим с вами все, что изучили сегодня на уроке.
Какими знаниями должен обладать человек о металлах? Заполняем схему 1 1. С какими веществами взаимодействуют металлы? ( С простыми и сложными)
2. Какие вещества образуются при взаимодействии воды с натрием, железом, ртути? (Щелочь, оксид, не реагирует)
3. Вытеснят ли железо и медь (каждый по отдельности) водород из растворов кислот? Почему? (Железо – да, т.к. находится левее его в электрохимическом ряду напряжений. Медь – нет, т.к. находится правее его в электрохимическом ряду напряжений).
4. Будут ли цинк и магний вытеснять медь из раствора хлорида меди (II)? Почему? (Да. Так как цинк и магний находятся левее от меди).

VI .Этап обобщения и подведения итогов.

VII .Домашнее задание.

Конспект «Роль натрия, калия, кальция, магния, алюминия в организме человека». Выписать свойства алюминия.

Презентация "Металлы главных подгрупп"
презентация к уроку по химии (11 класс)

Презентация "Металлы главных подгрупп" предназдначена для проведения теоретического занятия по химии. содержит текст лекции, тест и вопросы для выполнения домашнего задания.

Вложение	Размер
metally_glavnyh_podgrupp.pptx	419.33 КБ

Подтяните оценки и знания с репетитором Учи.ру

За лето ребенок растерял знания и нахватал плохих оценок? Не беда! Опытные педагоги помогут вспомнить забытое и лучше понять школьную программу. Переходите на сайт и записывайтесь на бесплатный вводный урок с репетитором.

Вводный урок бесплатно, онлайн, 30 минут

Предварительный просмотр:

Подписи к слайдам:

Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение Департамента здравоохранения города Москвы “Медицинский колледж №5” (ГБПОУ ДЗМ “МК №5”ОП1) Презентация на тему: «Металлы главных подгрупп » Вид занятия: лекция дисциплина ОУДп.02. ХИМИЯ Специальность34.02.01 Сестринское дело (базовая подготовка) Преподаватель Субботина Е.В. Москва 2020

Изучив эту тему, Вы будете Знать: 1.с троение, свойства, классификацию металлов главных подгрупп 2.способы получения металлов 3. применениещелочных металлов Уметь: 1.соотносить строение веществ, их свойства и применение на примере наиболее часто используемых полимеров. 2.использовать химические знания в повседневной жизни.

Содержание учебного занятия 1.характеристика металлов главных подгрупп 2 .Физические свойства металлов главных подгрупп 3 .химические свойства алюминия 4 .Способы получения 5 .Применение полимеров 6. ЖЕСТКОСТЬ ВОДЫ И СПОСОБЫ ЕЕ УСТРАНЕНИЯ

Характеристика Щелочные металлы — это металлы главной подгруппы I группы. Их атомы на внешнем энергетическом уровне имеют по одному электрону. Щелочные металлы — сильные восстановители. Их восстановительная способность и химическая активность возрастают с увеличением порядкового номера элемента (т. е. сверху вниз в Периодической таблице). Все они обладают электронной проводимостью. Прочность связи между атомами щелочных металлов уменьшается с увеличением порядкового номера элемента. Также снижаются их температуры плавления и кипения. Щелочные металлы взаимодействуют со многими простыми веществами — окислителями.

Щелочноземельными элементами называются элементы главной подгруппы II группы. Атомы этих элементов содержат на внешнем энергетическом уровне по два электрона. Они являются восстановителями, имеют степень окисления +2. В этой главной подгруппе соблюдаются общие закономерности в изменении физических и химических свойств, связанные с увеличением размера атомов по группе сверху вниз, также ослабевает и химическая связь между атомами. С увеличением размера иона ослабевают кислотные и усиливаются основные свойства оксидов и гидроксидов.

Главную подгруппу III группы составляют элементы бор, алюминий, галлий, индий и таллий, элементы относятся к р-элементам. На внешнем энергетическом уровне они имеют по три (s 2 p 1 ) электрона, чем объясняется сходство свойств. Степень окисления +3. Внутри группы с увеличением заряда ядра металлические свойства увеличиваются. Бор — элемент-неметалл, а у алюминия уже металлические свойства. Все элементы образуют оксиды и гидроксиды. кциях с водой они образуют растворимые в воде основания (щелочи).

Физические свойства 1 подгруппа Все металлы этой подгруппы имеют серебристо-белый цвет (кроме серебристо-жёлтого цезия), они очень мягкие, их можно резать скальпелем. Литий, натрий и калий легче воды и плавают на её поверхности, реагируя с ней. Поэтому хранят эти металлы под слоем керосина или парафина. Литий 2 подгруппа Бериллий, магний, кальций, барий и радий - металлы серебристо-белого цвета. Стронций имеет золотистый цвет. Эти металлы легкие, особенно низкие плотности имеют кальций, магний, бериллий. Радий является радиоактивным химическим элементом. Стронций 3 подгруппа Простое вещество алюминий - лёгкий, парамагнитный металл серебристо-белого цвета, легко поддающийся формовке, литью, механической обработке. Алюминий обладает высокой тепло- и электропроводностью, стойкостью к коррозии за счёт быстрого образования прочных оксидных плёнок, защищающих поверхность от дальнейшего взаимодействия. Алюминий обладает высокой электропроводностью и теплопроводностью, обладает высокой светоотражательной способностью. По электропроводности занимает 4-е место после Сu , Аg , Аu . Галлий

Химические свойства алюминия Алюминий – химически активный металл, но прочная оксидная пленка определяет его стойкость при обычных условиях. Практически во всех химических реакциях алюминий проявляет восстановительные свойства .

Взаимодействие с неметаллами С кислородом взаимодействует только в мелкораздробленном состоянии при высокой температуре: 4Al + 3O 2 = 2Al 2 O 3 , реакция сопровождается большим выделением тепла. Выше 200°С реагирует с серой с образованием сульфида алюминия: 2Al + 3S = Al 2 S 3 . При 500°С – с фосфором, образуя фосфид алюминия: Al + P = AlP. При 800°С реагирует с азотом, а при 2000°С – с углеродом, образуя нитрид и карбид: 2Al + N 2 = 2AlN, 4Al + 3C = Al 4 C 3 . С хлором и бромом взаимодействует при обычных условиях, а с йодом при нагревании, в присутствии воды в качестве катализатора: 2Al + 3Cl 2 = 2AlCl 3 С водородом непосредственно не взаимодействует. С металлами образует сплавы, которые содержат интерметаллические соединения – алюминиды, например, CuAl 2 , CrAl 7 , FeAl 3 и др.

Взаимодействие с водой Очищенный от оксидной пленки алюминий энергично взаимодействует с водой: 2Al + 6H 2 O = 2Al(OH) 3 + 3H 2 в результате реакции образуется малорастворимый гидроксид алюминия и выделяется водород

Взаимодействие с кислотами Легко взаимодействует с разбавленными кислотами, образуя соли: 2Al + 6HCl = 2AlCl 3 + 3H 2 ; 2Al + 3H 2 SO 4 = Al 2 (SO 4 ) 3 + 3H 2 ; 8Al + 30HNO 3 = 8Al(NO 3 ) 3 + 3N 2 O + 15H 2 O (в качестве продукта восстановления азотной кислоты также может быть азот и нитрат аммония). С концентрированной азотной и серной кислотами при комнатной температуре не взаимодействует, при нагревании реагирует с образованием соли и продукта восстановления кислоты: 2Al + 6H 2 SO 4 = Al 2 (SO 4 ) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O; Al + 6HNO 3 = Al(NO 3 ) 3 + 3NO 2 + 3H 2 O.

Взаимодействие со щелочами Алюминий – амфотерный металл, он легко реагирует со щелочами: в растворе с образованием тетрагидроксодиакваалюмината натрия: 2Al + 2NaOH + 10H 2 O = 2Na[Al(H 2 O) 2 (OH) 4 ] + 3H 2 при сплавлении с образованием алюминатов: 2Al + 6KOH = 2KAlO 2 + 2K 2 O + 3H 2 .

Восстановление металлов из оксидов и солей Алюминий – активный металл, способен вытеснять металлы из их оксидов. Это свойство алюминия нашло практическое применение в металлургии: 2Al + Cr 2 O 3 = 2Cr + Al 2 O 3 .

Способы получения металлов Получение щелочных металлов 1. Для получения щелочных металлов используют в основном электролиз расплавов их галогенидов , чаще всего — хлоридов, образующих природные минералы: катод: Li + + e → Li анод: 2Cl- — 2e → Cl 2 2. Иногда для получения щелочных металлов проводят электролиз расплавов их гидроксидов : катод: Na + + e → Na анод: 4OH- — 4e → 2H 2 O + O 2 Поскольку щелочные металлы в электрохимическом ряду напряжений находятся левее водорода, то электролитическое получение их из растворов солей невозможно; в этом случае образуются соответствующие щёлочи и водород.

Электролизом расплавов их хлоридов или термическим восстановлением их соединений: MgO + C = Mg + CO Получение щелочноземельных металлов

III группа 1. Электролиз расплава AlCl 3 : 2AlCl 3 = 2Al + 3Cl 2 2. Основной промышленный способ - электролиз расплава Al 2 O 3 ( глинозема) в криолите 3 NaF • AlF 3 : 2Al 2 O 3 = 4AI + 3O 2 3. Вакуумтермический : AlCl 3 + ЗК = Al + 3KCl

1. Щелочные металлы в природе встречаются только в форме соединений. Так как щелочные металлы очень легко и быстро окисляются. Они вступают в реакцию с кислородом, водой. Натрий и калий являются постоянными составными частями многих весьма распространенных силикатов. Из отдельных минералов натрия важнейший–поваренная соль ( NaCl ) –входит в состав морской воды и на отдельных участках земной поверхности образует под слоем наносных пород громадные залежи так называемой каменной соли. В верхних слоях подобных залежей иногда содержатся и скопления солей калия в виде минералов сильвинита ( KCl – NaCl ), карналлита (KCl·MgCl 2 ·6Н 2 О). Для лития известен ряд минералов (например, сподумен – LiAl (SiO 3 ) 2 ), но скопления их редки. Рубидий и цезий встречаются почти исключительно в виде примесей к другим щелочным металлам. Следы франция всегда содержатся в урановых рудах. Нахождение в природе

2. Как и щелочные металлы, магний и щелочноземельные металлы в природе встречаются только в виде соединений. Их природные соединения: CaCO 3 ∙MgCO 3 –доломит; MgCO 3 –магнезит; KCl∙MgCl 2 · 6Н 2 O – карналлит; MgSO 4 ·7Н 2 O – горькая (английская) соль; CaCO 3 - кальцит (известняк, мел, мрамор); СаF 2 – флюорит; Ca 3 (PO 4 ) 2 – фосфорит; BaSO 4 - барит.

Соединения Соединения элементов 1 группы Гидриды. Ме + Н - ( Me = Li , Na , К, Rb , Cs ) Гидриды - сильнейшие восстановители. С водой они реагируют, выделяя водород, например: NaH + H 2 О = NaOH + H 2 Оксиды. Na 2 О + H 2 О = 2NaOH, а п ероксиды выделяют кислород: 2Na 2 О 2 + 2H 2 О = 4NaOH + О 2 ↑ Соли. Na 2 SО 3 + H 2 О-NaHSО 3 + NaOH CH 8 COONa + H 2 O = CH 3 COOH + NaOH Na 2 CО 3 + H 2 О-NaHCО 3 + NaOH

Соединения элементов 2 группы Оксиды металлов II А группы Общая формула МеО 1) Окисление металлов (кроме Ba , который образует пероксид) 2Са + О 2 → 2СаО 2) Термическое разложение нитратов или карбонатов CaCO 3 CaO + CO 2 2Mg(NO 3 ) 2 2MgO + 4NO 2 + O 2

Соединения элементов 3 группы Оксид и гидроксид этого металла являются амфотерными, т.е. проявляют как основные, так и кислотные свойства. Основные свойства: Al 2 O 3 + 6HCl = 2AlCl 3 + 3H 2 O 2Al(OH) 3 + 3H 2 SO 4 = Al 2 (SO 4 ) 3 + 6H 2 O Кислотные свойства: Al 2 O 3 + 6KOH +3H 2 O = 2K 3 [Al(OH) 6 ] 2Al(OH) 3 + 6KOH = K 3 [Al(OH) 6 ] Al 2 O 3 + 2NaOH = 2NaAlO 2 + H 2 O

Жесткость воды и способ ее устранения Природная вода, проходя через известковые горные породы и почвы, обогащается солями кальция и магния (а также железа) и становится жёсткой. В жесткой воде при стирке белья увеличивается расход мыла, а ткань, впитывая соли, становится желтой и быстро ветшает. Накипь – нерастворимые соединения кальция и магния и оксид железами), осаждающиеся на внутренних стенках посуды, паровых котлов и трубопроводов. В жесткой воде дольше варятся овощи, крупы и мясо. Различают временную и постоянную жесткость воды.

Временная жесткость вызвана присутствием в воде гидрокарбонатов М(НСO 3 ) 2 (М = Са, Mg) и Fe(HCO 3 ) 2 . Если количественно определяют содержание ионов HCO 3 - , говорят о карбонатной жесткости, если содержание ионов Са 2+ , Mg 2+ и Fe 2+ – о кальциевой, магниевой или железной жесткости. Временная жесткость тем выше, чем больше содержание этих ионов в воде. Жесткость воды назвали временной потому, что она устраняется простым кипячением: Са(НСO 3 ) 2 = СаСO 3 v + Н 2 O + СO 2 ^ Mg(HCO 3 ) 2 = Mg(OH) 2 v + 2СO 2 ^ 4Fe(HCO 3 ) 2 + O 2 = 2Fe 2 O 3 v + 8CO 2 ^ + 4H 2 O Постоянная жесткость обусловлена другими солями кальция и магния (сульфаты, хлориды, нитраты, дигидро-ортофосфаты и др.). Такая жесткость не устраняется кипячением воды. Поэтому для удаления из жесткой воды большей части всех солей ее умягчают, используя химические реактивы и специальные (ионообменные) способы. Умягченная вода пригодна для питья и приготовления пищи.

Умягчение воды достигается, если ее обработать различными осадителями – гашеной известью, содой и ортофосфатом натрия: устранение временной жесткости: Са (НСO 3 ) 2 + Са (ОН) 2 = 2СаСO 3 v + 2Н 2 O Mg (HCO 3 ) 2 + Ca (OH) 2 = CaMg (CO 3 ) 2 v + 2Н 2 O 4Fe(HCO 3 ) 2 + 8Са(ОН) 2 + O 2 = 4FeO(OH)v + 8СаСO 3 v + 10Н 2 O устранение постоянной жесткости: Ca (NO 3 ) 2 + Na 2 CO 3 = СаСO 3 v + 2NaNO 3 2MgSO 4 + Н 2 O = Na 2 CO 3 = Mg 2 CO 3 (OH) 2 v + СO 2 ^ + 2Na 2 SO 4 3FeCl 2 + 2Na 3 PO 4 = Fe 3 (PO 4 ) 2 v + 6NaCl В химической лаборатории и в промышленности используется полностью обессоленная вода (для питья она непригодна). Для получения обессоленной воды природную воду подвергают перегонке (дистилляции). Такая дистиллированная вода является мягкой, подобно дождевой воде .

Тест по теме Выбираем один правильный ответ: 1.Все металлы: восстановители; окислители; не изменяют степеней окисления; 2. Самый большой радиус атома имеет металл: литий; мышьяк; уран; 3.Наименьшей электроотрицательностью обладает: дубний; натрий; марганец;

4.Восстановительные свойства наиболее ярко выражены у металла: магния; полония; франция; 5. Самый большой заряд ядра имеет атом металла: индий; лантан; актиний; 6.Во всех металлах вид химической связи: ионная; металлическая; ковалентная;

7.Наиболее пластичным является металл: золото; натрий; ртуть; 8. Наибольшей отражательной способностью обладает: палладий; кальций; хром; 9. Наибольшую электрическую проводимость имеет металл: свинец; медь; марганец;

10. Самый легкий металл: литий; кальций; калий; 11. Самый тяжелый металл: свинец; осмий; вольфрам; 12.Самый твердый металл: хром; полоний; калий;

13.К ферромагнетикам относят: гадолиний; рубидий; барий; 14. К благородным металлам относят: платина; аргон; железо; 15 Натрий взаимодействует с: кислородом, галогенами, водородом; кислородом, инертными газами, водородом; азотом, кислородом, оксидом лития;

16. Натрий взаимодействует с: водой, фенолом, этиловым спиртом; кальцием, хлором, оксидом алюминия; водой, хлором, оксидом углерода;

Критерии оценки: 2 ошибки-оценка 4 3ошибки- оценка 3 4 ошибки и более-оценка 2

Рефлексия что понравилось на уроке? что было непонятно? что было сложным? Сегодня я узнал. Сегодня я понял Сегодня я научился Сегодня я смог Сегодня меня удивило

Домашнее задание Письменно ответьте на вопросы: Что такое коррозия? Какие виды коррозии вы знаете? Чем химическая коррозия отличается от химической? Опишите способы защиты металлов от коррозии? Что такое руды? Что такое металлургия? Что такое пирометаллургия? Пример реакции Что такое гидрометаллургия? Пример реакции Что такое электрометаллургия?

По теме: методические разработки, презентации и конспекты

ТЕСТ 3.2. (1-16) по теме «Общая характеристика металлов главных подгрупп I-III групп" для 11 кл ЕГЭ

ТЕСТ 3.2. 11 класс ( профиль) подготовка к ЕГЭТема: «Общая характеристика металлов гла.

Урок: Металлы главной подгруппы I группы периодической системы.

Продолжительность занятия: 45 минут.Цель занятия: Изучение физических и химических свойств щелочных металлов, основных способах их получения и областях применения.Методичес.

V группа главная подгруппа. Азот

Данная мультимедийная презентация может быть использована на уроке в 9 классе, при изучении данной темы.

IV группа главная подгруппа. УГЛЕРОД

Данная презентация может быть использована на уроке в 9 классе при изучении данной темы.

Урок - семинар по теме: «Металлы главных подгрупп I–III групп и побочных подгрупп периодической системы химических элементов Д.И.Менделеева»

В этой работе показана разработка урока – обобщения (урок-семинар) по теме «Металлы».Такая форма организации обобщающего урока способствует развитию познавательного интереса и активизации .

Элементы II группы главной подгруппы. План-конспект урока

Урок химии в 9 классе. Зачет по теме VI-VII группа главная подгруппа

Обобщающий урок после изучения VI-VII Группы главной подгруппы. Позволяет расширить знания обучающихся по темам и получить дополнительные оценки.Способствует сплочению коллектива работа в группах.

Конспект урока по химии на тему "Обзор металлов А-групп. Общий обзор элементов Б-групп" (11 класс)

Тема урока: Обзор металлов А-групп. Общий обзор элементов Б-групп.

Цель урока: углубить знания о химических свойствах металлов, развивать умения составлять уравнения химических реакций.

Формировать УУД:

Познавательные УУД : умение осуществлять поиск нужной информации, выделять главное в тексте, структурировать учебный материал, грамотно формулировать вопросы,

Личностные УУД : умение применять полученные знания в своей практической деятельности.

Регулятивные УУД: умение планировать свою работу при выполнении заданий учителя, делать выводы по результатам работы.

Коммуникативные УУД: умение работать в составе творческих групп, высказывать свое мнение.

Планируемый результат:

1 . Организация урока.

2 . Мотивация.

Именно ковкость и пластичность металлов были важнейшими свойствами, благодаря которым металлы начали активно использоваться человеком. Первые сведения использования металлов в хозяйственной деятельности людей относятся к 4-3 тыс. до н.э. Это время называют медным веком. Затем бронза заменила чистую медь и именно из этого сплава начали изготавливать орудия труда и оружие.

Когда человек научился получать температуру более 1500 ° С наступила эпоха изделий из железа и его сплавов – чугуна и стали. Это время стали называть железным веком, начало которого датируют с середины 1 тыс. до н.э. условно можно сказать, что железный век продолжается и по сей день. Ведь примерно 9/10 из всех используемых металлов и сплавов – это сплавы на основе железа. Сегодня мы разбираем свойства металлов главных подгрупп.

А) восстановление меди из медного руд куприта ( Cu ₂ O )

Cu₂O + C = 2Cu + CO ( при t)

2.Устно отвечаем на вопросы «Общая характеристика металлов».

-ион Ме n+ ;

Ме 0 – nе = Ме n+ .

I V . Объяснение нового материала.

Основополагающий вопрос. Какие знания о свойствах металлов необходимы человеку?

1.Классификация металлов.

Металлы 1 главной подгруппы называются щелочными –образуют щелочи, 2 группы – щелочноземельными, из 3 группы изучаем свойства одного из широко применяемых в технике металлов – алюминия.

К металлам относятся и элементы главной подгруппы III группы, исключая бор.

2.Химические свойства металлов .

Зная строение металлов, можно предвидеть их общие химические свойства.
В атомах металлов на внешней электронной оболочке находятся электроны, которые легко отрываются от атомов.
Наиболее общим химическим свойством металлов является способность их атомов при химических реакциях отдавать валентные электроны и превращаться в положительно заряженные ионы, т.е. металлы в реакциях являются сильными восстановителями.
2.1. Взаимодействие с простыми веществами: кислородом, галогенами, серой, азотом, водородом.

2К + Н₂ → 2КН
Обратите внимание, что в этих реакциях атомы металлов отдают электроны, т.е. являются восстановителями, а неметаллы принимают электроны, т.е. являются окислителями.

2.2.1. Взаимодействие металлов с водой.
При каких условиях металлы вступают в реакцию с водой? (При обычной температуре и при нагревании).
Что образуется при взаимодействии воды с активными металлами при обычной температуре? (Образуется гидроксид и выделяется водород).
Обсуждаем, какой металл реагирует более активно с водой? Почему? С чем это связано? (Положение в ПСХЭ, чем больше радиус, тем активнее металл).
2Na + H2O → 2NaOH + H2 ↑.
Ca + 2H2O → Ca(OH)2 + H2 ↑.
Как вы думаете, почему натрий более активно взаимодействует с водой, чем кальций? (Натрий более активный металл, чем кальций. Он легко отдает свои валентные электроны, является самым сильным восстановителем).
При взаимодействии воды с менее активными металлами образуются оксиды металлов и выделяется водород. Это металлы, стоящие в ряду напряжений после алюминия. Составляем уравнение реакции взаимодействия цинка с водой.
Zn + H2O → ZnO + H2 ↑;
Скажите пожалуйста, все ли металлы взаимодействуют с водой? (Нет).
Совершенно верно. А почему? (см. электрохимический ряд напряжения).
Скажите, а будет ли золото взаимодействовать с водой? (Нет).
Почему? (В ЭХ ряду после водорода) .Медь, ртуть, серебро, платина, золото с водой не реагируют!
Au + H2O → реакция не идет
Запомните! Металлы, стоящие в электрохимическом ряду напряжений до алюминия (включительно) образуют с водой гидроксиды, от алюминия до свинца – оксиды. Остальные с водой не реагируют.
2.2.2. Взаимодействие металлов с растворами кислот.
Мg + 2HCl → Мg Cl2 + H2 ↑;
Запомните! Металлы стоящие в электрохимическом ряду напряжений до водорода могут вытеснять водород из растворов кислот. Металлы стоящие в электрохимическом ряду напряжений после водорода не могут вытеснять водород из растворов кислот.
Cu + H2SO4 → не реагирует.
Какой же вывод можно сделать из этого? С помощью преподавателя находят правильные ответы на поставленные вопросы, делают выводы.

Итак, ряд поправок:
1. правило соблюдается, если в реакции металла с кислотой образуется растворимая соль;
2. концентрированная серная кислота и азотная кислота любой концентрации реагируют с металлами по особому, при этом водород не образуется;
3. на щелочные металлы правило не распространяется, т.к. они легко взаимодействуют с водой.
Вывод: из уравнений реакций видно, что в них окислителями являются ионы водорода и ионы неметаллов, а атомы металлов – восстановители.
2.2.3. Взаимодействие металлов с растворами солей.
Показываем, какие металлы вытесняют из солей по ряду напряжений металлов.
Fe + CuSO4 → Cu + FeSO4

3.Свойства алюминия : Главное, ребята, вес удельный мой,

2 Al + N₂ = 2 Al N (при нагревании)

Переходные элементы располагаются в побочных подгруппах Периодической системы Д.И. Менделеева. Их подразделяют на d-элементы и f-элементы. f-элементы – это лантаноиды и актиноиды.

При образовании соединений атомы металлов могут использовать не только валентные s- и p-электроны , но и d-электроны. Поэтому для d-элементов гораздо более характерна переменная валентность, чем для элементов главных подгрупп. Благодаря этому свойству переходные металлы часто образуют комплексные соединения.

Переходные элементы – это металлы. Поэтому в своих соединениях они проявляют положительные степени окисления. Очень сильно видно различие в свойствах у элементов IV–VIII подгрупп периодической системы. Элементы побочных подгрупп – это металлы , а главных подгрупп – неметаллы. Однако, когда элементы главных и побочных подгрупп находятся в высших степенях окисления, их соединения проявляют заметное сходство.

Например, оксид CrO₃ близок по свойствам SO₃. Оба эти вещества в обычных условиях находятся в твердом состоянии и образуют при взаимодействии с водой кислоты состава H₂ЭO₄. Точно также – оксиды марганца и хлора. Соответствующие им высшие оксиды – Mn₂O₇ и Cl₂O₇. Им соответствуют кислоты состава HЭО₄. Подобная близость свойств объясняется тем, что часто элементы главных и побочных подгрупп в высших степенях окисления приобретают сходное электронное строение. Что касается химических свойств d-элементов, то обращает на себя внимание тот факт, что в пределах одной декады переходных элементов число стабильных степеней окисления сначала увеличивается, а потом уменьшается. См. Табл. 1. Химические свойства переходных элементов довольно сложны.

Значение переходных металлов для организма и жизнедеятельности

Без переходных металлов наш организм существовать не может. Железо – это действующее начало гемоглобина. Цинк участвует в выработке инсулина. Кобальт – центр витамина

В-12. Медь, марганец и молибден, а также некоторые другие металлы входят в состав ферментов.

Многие переходные металлы и их соединения используются в качестве катализаторов. Например, реакция гидрирования алкенов на платиновом или палладиевом катализаторе. Полимеризация этилена проводится с помощью титансодержащих катализаторов.

Большое использование сплавов переходных металлов: сталь, чугун, бронза, латунь, победит. Рис. 1. При исследовании сплавов прослеживается уникальное значение железа для человека. Сплавы даже разделяют на черные и цветные по содержанию в них железа.

5 .Закрепление.

Давайте повторим с вами все, что изучили сегодня на уроке.
Какими знаниями должен обладать человек о металлах? Заполняем схему 11. С какими веществами взаимодействуют металлы? ( С простыми и сложными)
2. Какие вещества образуются при взаимодействии воды с натрием, железом, ртути? (Щелочь, оксид, не реагирует)
3. Вытеснят ли железо и медь (каждый по отдельности) водород из растворов кислот? Почему? (Железо – да, т.к. находится левее его в электрохимическом ряду напряжений. Медь – нет, т.к. находится правее его в электрохимическом ряду напряжений).
4. Будут ли цинк и магний вытеснять медь из раствора хлорида меди (II)? Почему? (Да. Так как цинк и магний находятся левее от меди).

Задание. На западе Франции, в Бретани, улитки стали обгрызать краску с наружных стен домов, заползая на высоту до четырех метров. Попытайтесь объяснить этот факт и предложить варианты решения проблемы.

Ответ. Улиткам требуется кальций, идущий на построение раковины. Если заменить меловую краску краской на масляной основе, то проблема, по-видимому, будет решена

Задание. Художники-реставраторы отмечают, что картины, написанные масляными красками, очень быстро тускнеют. Особенно белая краска со временем приобретает серый оттенок, что, естественно, влияет на качество картины. Что же происходит с белыми красками на воздухе и как это можно предотвратить?

Ответ. Белый пигмент — это свинцовые белила. Это вещество представляет собойкарбонат свинца (II). Он реагирует с сероводородом, содержащимся в воздухе, образуя сульфид свинца (II) соединение черного цвета:

РЬСО3 + H2S = PbS + H2COs

Если же обработать накопившийся PbS пероксидом водорода, то образуется сульфат свинца (II) - соединение белого цвета

PbS + 4Н202 = PbS04 + 4Н20

Таким способом можно реставрировать почерневшие картины, написанные маслом.

Совершить превращение: Ba → BaO → Ba(OH)₂ → BaCO₃ → Ba(NO₃)₂

Читайте также: