Щелочным металлом является ca cs cd sr

Обновлено: 06.07.2024

19 ноября 1907 года в Лондоне на заседании Королевского химического общества сэр Хемфри Деви объявил об открытии им новых элементов –натрия и калия.
На протяжении 17 лет эти элементы не находили применения, их называли «элементами только для химиков».
3 января 1959 года
В небе появилась комета. Необычная комета – искусственная: из летящей к Луне советской космической ракеты было выпущено облако паров натрия. Пурпурное свечение этих паров позволило уточнить траекторию первого летательного аппарата, прошедшего по маршруту Земля-Луна.

Из истории открытия элементов

Дать характеристику элементам IA группы по их положению в периодической системе химических элементов.

На основе строения их атомов рассмотреть физические и химические свойства щелочных металлов.

Указать области применения щелочных металлов

Положение в ПСХЭ и строение атомов
Rатома
Ме свойства
Щелочно-земельные металлы
Щелочные металлы
…ns2 с.о. +2 RO R(OH)2
…ns1 с.о. +1 R2O ROH
увеличиваются
Формула высшего оксида
Формула высшего гидроксида
Основный характер
(искл. Ве – амфотерный)

Общая характеристика
элементов I группы главной подгруппы
Li
Na
K
Rb
Cs
Fr
7
23
39
85
133
[223]
2s1
3s1
4s1
5s1
6s1
7s1
))
)))
))))
)))))
))))))
)))))))
усиливаются
усиливаются
Элемент
Аr
Валентные
электроны
Число энергетических уровней
Металлические свойства
Восстановительные свойства
увеличивается
R
атома

Щелочные Металлы в природе
каменная
Глауберова
сильвинит
карналлит
NaCl –поваренная (каменная) соль
Na2SO4 ∙ 10H2O – глауберова соль
KCl ∙ NaCl – сильвинит
KCl ∙ MgCl2· 6H2O – карналлит

Получение Щелочных Металлов
получение
Электролиз расплава соли
Na+
Na+
Na+
Na+
Cl-
Cl-
Cl-
Cl-
NaCl → Na+ + Cl-
2NaCl → 2Na + Cl2

I A
Щелочные металлы

Химический недотрога
Рубидий - металл, который можно назвать химической недотрогой. От соприкосновения с воздухом он самопроизвольно воспламеняется и сгорает ярким розовато-фиолетовым пламенем. С водой взрывает, так же бурно реагирует при соприкосновении с фтором, хлором, бромом, йодом, серой. Как настоящего недотрогу, рубидий необходимо беречь от внешних воздействий. Для этой цели его помещают в сосуды, наполненные сухим керосином.

Интересные факты о франции
Среди элементов, стоящих в конце периодической системы Д.И. Менделеева, есть такие, о которых мало что сможет рассказать даже химик. Например элемент №87 – франций.
Он интересен по двум причинам: во-первых, это самый тяжелый и самый активный щелочной металл; во-вторых, франций можно считать самым неустойчивым из первых ста элементов периодической системы. У самого долгоживущего изотопа франция – 223Fr – период полураспада составляет всего 22 минуты. Такое редкое сочетание в одном элементе высокой химической активности с низкой ядерной устойчивостью определило трудности в открытии и изучении этого элемента.

Еще один интересный факт о франции
Помимо ртути, жидкими при комнатной температуре могут быть также галлий, цезий и франций. Франций (Fr) — один из самых редких химических элементов: по подсчетам ученых, на Земле он присутствует в количестве всего тридцати граммов. Это связано с тем, что франций столь радиоактивен, что моментально распадается, превращаясь в другие, более устойчивые элементы. В общем, металл этот жидкий, но ненадолго — максимум на пару секунд.

Франций в медицине
франций может быть чрезвычайно полезен в медицине. С его помощью можно определить присутствие в природных объектах актиния. Учёные надеются использовать это при ранней диагностике сарком. Даже на ранних стадиях заболевания франций накапливается в опухолях, что, возможно, позволит диагностировать саркому и использовать франций в диагностике.

Физические свойства щелочных металлов
Металлическая кристаллическая решетка
Все металлы очень активны, поэтому их хранят в запаянных ампулах, под слоем вазелинового масла или керосина.
Li
Na
K
t пл = 98
t пл = 181
t пл = 64
t пл =39
t пл = 28

Хранение щелочных металлов

Физические свойства
Литий, натрий, калий, рубидий в свободном состоянии серебристо-белые металлы, цезий имеет золотисто-желтый цвет.
Все металлы очень мягкие и пластичные Наибольшей твердостью обладает литий, остальные металлы легко режутся ножом и могут быть раскатаны в фольгу.
обладают высокой тепло- и электропроводностью
имеют небольшую плотность, самый легкий металл – литий
имеют достаточно низкие температуры плавления и кипения, причем с увеличением порядкового номера элемента температура плавления металла понижается.

химические свойства щелочных металлов
Почему щелочные металлы не используют для реакции с растворами кислот и солей?
РЯД АКТИВНОСТИ МЕТАЛЛОВ / ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ РЯД НАПРЯЖЕНИЙ

Li Rb K Ba Sr Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Cd Co Ni Sn Pb (H) Bi Cu Hg Ag Pt Au
Li + O2 → Li2O
Na + O2 → Na2O2
Li + N2 → Li3N
Li + H2 → LiH
Li + H2O → LiOH + H2
Na + Na2O2 → Na2O
Li + Cl2 → LiCl

Щелочной металл Цвет пламени
Li красный
Na Жёлтый
K Фиолетовый
Rb Буро-красный
Cs Фиолетово-красный
Li
Rb
K
Cs
Окраска пламени щелочными металлами и их соединениями

1. С кислородом (Rb, Cs – самовоспламеняются)
2Na+O2Na2O2 (пероксиды)
2K+2O2K2O4 (надпероксиды)
4Li+O22Li2O (оксид лития)

2. С галогенами 2Na+Cl22NaCl

3. С серой при нагревании 2Li+SLi2S (сульфид)

4.Взаимодействуют с C, Si Na + C = Na2C2
Na + Si = Na2Si2

4.Литий взаимодействует с азотом при о.у. ( Другие при t)
6Li+N2 = 2Li3N ( нитрид)
Na + P = Na3P

5.С водородом при нагревании
2Na+H2 = 2NaH (гидрид)
6.С водой
2Na+2H2O = 2NaOH+H2 (щелочь)

7. С кислотами Щелочные металлы очень бурно взаимодействуют с растворами кислот, так как одновременно металл реагирует и с водой:
2Li + H2SO4 = Li2SO4 + 2H2
8. С особыми кислотами
Разбавленная азотная кислота
Щелочные и щелочноземельные металлы, магний, цинк, железо и др. активные Ме - различные продукты: N2O; N2; NH3 (NH4NO3).
Концентрированная азотная кислота
Щелочные и щелочноземельные металлы, магний, цинк и др. активные Ме - N2O или N2

Концентрированная серная кислота со щелочными металлами восстанавливается до сероводорода

Биологическая роль и применение
Соединений калия и натрия
ответ
Раствор хлорида натрия (0,9%) применяется в медицине. Такой раствор называется физиологическим
ответ
Питьевая сода применяется в кулинарии, для выпечки кондитерских изделий.
Хлорид натрия - как добавка к пище
ответ
Калийные удобрения играю важную роль в жизни растений.
NaCl
Кристалли-ческая сода
Na2CO3*10H2O
Питьевая сода
NaHCO3
поташ
K2CO3
Калийная селитра
KNO3
Глауберова соль
Na2SO4*10H2O

Тривиальные названия соединений
NaCl - поваренная соль (каменная соль), галит
Na2SO4 •10H2O - глауберова соль
NaNO3 - чилийская селитра
Na3AlF6 - криолит
Na2CO3 • 10H2O - кристаллическая сода
Na2CO3 – промышленная, кальцинированная сода
NaOH –едкий натр, каустическая сода
NaHCO3 - пищевая сода
K2CO3 - поташ

Проверь себя:
☺ Вычеркните неверное суждение о щелочных металлах:
1. Число электронов на внешнем энергетическом уровне щелочных металлов равно 1.
2. В реакциях щелочные металлы являются окислителями и восстановителями.
3. При взаимодействии натрия с кислородом образуется пероксид натрия
4. Щелочные металлы – это металлы IA группы Периодической системы химических элементов.
5. Щелочные металлы получают электролизом расплавов их солей.
6. Щелочные металлы не взаимодействуют с водой.
7. Качественной реакцией на ионы щелочных металлов является их взаимодействие с кислородом.
8. При переходе от лития к калию уменьшается радиус атома

Литературная загадка
В Ветхом Завете упоминается некое вещество «нетер». Оно употреблялось (по современной терминологии) как моющее средство. Скорее всего «нетер» - это просто сода, которая образовывалась в солёных египетских озёрах. Об этом же веществе, но под названием «нитрон» писали позже греческие авторы: Аристотель, Диоскорид. А древнеримский историк, упоминая это же вещество, назвал его «нитрум». О каком металле идёт речь?

Используя схему напишите уравнения соответствующих реакций.
NaH

HCl NaCl Na Na2O (Na2O2)

NaNO3 NaOH Cu(OH)2

1. Выполнить цепочку химических превращений:
Na →Na2O2→Na2O→Na2CO3

Для реакций составить ионные уравнения и
ок-восстановительные балансы.
Домашнее задание

2. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения, составьте ок-восст реакции, а для реакций обмена ионные уравнения.

Li Li2O LiOH LiCl

Na Na2O2 Na2O NaOH Na2SO4

Оксиды щелочных металлов
Общая формула Ме2О
Твердые, кристаллические вещества белого цвета

Оксиды щелочных металлов-Типичные основные оксиды:

1.С кислотным оксидом
K2O + CO2  K2CO3
2.С амфотерным оксидом
K2O + ZnO  K2ZnO2
3.С кислотой
K2O + HCl  KCl + H2O
4.С водой
K2O + H2O  2KOH

Дописать реакции
Na2О + H2O →
Na2О + НCl →
Na2О + SO3 →
Na2О + ZnO →

Гидроксиды щелочных металлов
Общая формула – МеОН
Белые кристаллические вещества, гигроскопичны, хорошо растворимы в воде (с выделением тепла). Растворы мылкие на ощупь, очень едкие.
NaOH – едкий натр, каустическая сода
КОН – едкое кали
Щелочи. Основные свойства усиливаются в ряду:
LiOH → NaOH → KOH → RbOH → CsOH

Химические свойства щелочей
1. Изменяют цвет индикаторов:
Лакмус – на синий
Фенолфталеин – на малиновый
Метилоранж – на желтый

Химические свойства щелочей
2. Взаимодействуют со всеми кислотами.
NaOH + HCl → NaCl + H2O
3. Взаимодействуют с кислотными оксидами.
2NaOH + SO3 → Na2SO4 + H2O
4. Взаимодействуют с растворами солей, если образуется газ или осадок.
2 NaOH + CuSO4 → Cu(OH)2↓ + Na2SO4

5.С кислой солью
NaOH + NaHSO4  Na2SO4 + H2O
NaOH + KHCO3  Na2CO3 + K2CO3 + H2O
6.С основной солью
NaOH + AlOHCl2  Al(OH)3 + NaCl
7.С солью
2NaOH(изб) + ZnCl2  2NaCl + Na2[Zn(OH)4]

8.С органикой (многоатомные спирты, карбоновые кислоты, фенол, аминокислоты)

9. Взаимодействуют с некоторыми неметаллами (серой, кремнием, фосфором, галогенами)
NaOH +Si + H2O → Na2SiO3 + H2
NaOH +Cl2 → NaClO3 + NaCl +H2O
NaOH +Cl2 → NaClO + NaCl +H2O
NaOH +P → NaH2PO2 + PH3 +H2O
NaOH +S → Na2SO3 + Na2S +H2O

Тест по теме "Щелочные металлы"

Тест содержит задания по теме "Щелочные металлы" на 2 варианта. Можно использовать для контроля знаний учащихся по данной теме.

Просмотр содержимого документа
«Тест по теме "Щелочные металлы"»

Металлы IА группы

Щелочным металлом является

Ca 2) Cs 3) Cd 4) Sr

Только щелочные металлы находятся в ряду элементов

Na, Ca, K 3) Na, Rb, Ba

Li, K, Be 4) Cs, Rb, Li

В ряду щелочных металлов Li → Na → K происходит

Уменьшение их атомного радиуса

Ослабление притяжения внешних электронов к ядру

Увеличение степени окисления в соединениях

Степень окисления калия в пероксиде калия

Формула вещества с техническим названием поташ

Семейство щелочных металлов занимает IА группу периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева.

Щелочные металлы используют для производства проводов.

В химических реакциях щелочные металлы проявляют сильные восстановительные свойства.

При горении все щелочные металлы образуют оксиды.

Максимальная степень окисления щелочных металлов в химических соединениях равна +2.

Щелочные металлы получают в промышленности путем электролиза расплавов их солей.

В схеме уравнения реакции Х + Н₂О → У + Н₂ веществами Х и У являются соответственно:

К и К₂О 3) К и КОН

Гидроксид калия взаимодействует с каждым из веществ, формулы которых

Запишите уравнения возможных реакций.

Допишите уравнения возможных реакций:

NaOH + KCl → 4) KOH + CaO →

K + S → 5) LiOH + HNO₃ →

Be 2) Mg 3) Rb 4) Ba

Li, Cs, Ca 3) Rb, K, Be

Cs, Na, Li 4) Na, K, Sr

В ряду щелочных металлов Cs → Rb → K происходит

Увеличение числа электронов на внешнем слое

Распределение электронов по электронным слоям в атоме калия

2, 8,1 2) 2, 8, 8,1 3) 2, 1 4) 2,2

Формула вещества с техническим названием едкий натр

С помощью электролиза раствора хлорида натрия можно получить натрий.

Все щелочные металлы легкоплавкие и легко режутся ножом.

На внешнем слое атомов щелочных металлов находится по одному электрону.

Щелочные металлы – это малоактивные простые вещества.

Щелочные металлы взаимодействуют с водой, образуя щелочь и водород.

При горении натрия в избытке кислорода образуется оксид натрия.

В схеме уравнения реакции Na + X→ NaOH + Y веществами Х и Y являются соответственно

Вещества, каждое из которых взаимодействует с гидроксидом лития

Щелочные металлы

К щелочным металлам относят химические элементы: одновалентные металлы, составляющие Ia группу: литий, натрий, калий, рубидий, цезий и франций.

Эти металлы очень активны, быстро окисляются на воздухе и бурно реагируют с водой. Их хранят под слоем керосина из-за их сильной реакционной способности.

Общая характеристика

От Li к Fr (сверху вниз в периодической таблице) происходит увеличение: атомного радиуса, металлических, основных, восстановительных свойств, реакционной способности. Уменьшается электроотрицательность, энергия ионизации, сродство к электрону.

Li - 2s 1
Na - 3s 1
K - 4s 1
Rb - 5s 1
Cs - 6s 1
Fr - 7s 1

Природные соединения

NaCl - галит (каменная соль)
KCl - сильвин
NaCl*KCl - сильвинит

Получение

Получить такие активные металлы электролизом водного раствора - невозможно. Для их получения применяют электролиз расплавов при высоких температурах (естественно - безводных):

NaCl → Na + Cl₂↑ (электролиз расплава каменной соли)

Химические свойства

Одной из особенностей щелочных металлов является их реакция с кислородом. Литий в такой реакции преимущественно образует оксид, натрий - пероксид, калий, рубидий и цезий - супероксиды.

K + O₂ → KO₂ (супероксид калия)

Помните, что металлы никогда не принимают отрицательных степеней окисления. Щелочные металлы одновалентны, и проявляют постоянную степень окисления +1 в различных соединениях: гидриды, галогениды (фториды, хлориды, бромиды и йодиды), нитриды, сульфиды и т.д.

Li + H₂ → LiH (в гидридах водород -1)

Na + F₂ → NaF (в фторидах фтор -1)

Na + S → Na₂S (в сульфидах сера -2)

K + N₂ → K₃N (в нитридах азот -3)

Щелочные металлы бурно взаимодействуют с водой, при этом часто происходит воспламенение, а иногда - взрыв.

Na + H₂O → NaOH + H₂↑ (воду можно представить в виде HOH - натрий вытесняет водород)

Иногда в задачах может проскользнуть фраза такого плана: ". в ходе реакции выделился металл, окрашивающий пламя горелки в желтый цвет". Тут вы сразу должны догадаться: речь, скорее всего, про натрий.

Щелочные металлы по-разному окрашивают пламя. Литий окрашивает в алый цвет, натрий - в желтый, калий - в фиолетовый, рубидий - синевато-красный, цезий - синий.

Оксиды щелочных металлов

Имеют общую формулу R₂O, например: Na₂O, K₂O.

Получение оксидов щелочных металлов возможно в ходе реакции с кислородом. Для лития все совсем несложно:

В подобных реакциях у натрия и калия получается соответственно пероксид и супероксид, что приводит к затруднениям. Как из пероксида, так и из супероксида, при желании можно получить оксид:

По свойствам эти оксиды являются основными. Они хорошо реагируют c водой, кислотными оксидами и кислотами:

Li₂O + H₂O → LiOH (осн. оксид + вода = основание - реакция идет, только если основание растворимо)

Na₂O + SO₂ → Na₂SO₃ (обратите внимание - мы сохраняем СО серы +4)

Гидроксиды щелочных металлов

Относятся к щелочам - растворимым основаниям. Наиболее известные представители: NaOH - едкий натр, KOH - едкое кали.

Гидроксиды щелочных металлов получаются в ходе электролиза водных растворов их солей, в реакциях обмена, в реакции щелочных металлов и их оксидов с водой:

KCl + H₂O → (электролиз!) KOH + H₂ + Cl₂ (на катоде выделяется водород, на аноде - хлор)

Проявляют основные свойства. Хорошо реагируют с кислотами, кислотными оксидами и солями, если в ходе реакции выпадает осадок, выделяется газ или образуется слабый электролит (вода).

LiOH + H₂SO₄ → LiHSO₄ + H₂O (соотношение 1:1, кислота в избытке - получается кислая соль)

2LiOH + H₂SO₄ → Li₂SO₄ + 2H₂O (соотношение 2:1, основание в избытке - получается средняя соль)

KOH + SO₂ → KHSO₃ (соотношение 1:1 - получается кислая соль)

2KOH + SO₂ → K₂SO₃ + H₂O (соотношение 2:1 - получается средняя соль)

С амфотерными гидроксидами реакции протекают с образованием комплексных солей (в водном растворе) или с образованием окиселов - смешанных оксидов (при высоких температурах - прокаливании).

NaOH + Al(OH)₃ → Na[Al(OH)₄] (в водном растворе образуются комплексные соли)

NaOH + Al(OH)₃ → NaAlO₂ + H₂O (при прокаливании образуется окисел - смесь двух оксидов: Al₂O₃ и Na₂O, вода испаряется)

Реакции щелочей с галогенами заслуживают особого внимания. Без нагревания они идут по одной схеме, а при нагревании эта схема меняется:

NaOH + Cl₂ → NaClO + NaCl + H₂O (без нагревания хлор переходит в СО +1 и -1)

NaOH + Cl₂ → NaClO₃ + NaCl + H₂O (с нагреванием хлор переходит в СО +5 и -1)

В реакциях щелочей с йодом образуется исключительно иодат, так как гипоиодит неустойчив даже при комнатной температуре, не говоря о нагревании. С серой реакция протекает схожим образом:

NaOH + I₂ → NaIO₃ + NaI + H₂O (с нагреванием)

NaOH + S → Na₂S + Na₂SO₃ + H₂O (сера переходит в СО -2 и +4)

Уникальным является также взаимодействие щелочей с кислотным оксидом NO₂, который соответствует сразу двум кислотам - и азотной, и азотистой.

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Читайте также: