Степень окисления бериллия магния и щелочноземельных металлов

Обновлено: 21.09.2024

Цель урока: дать общую характеристику металлов главной подгруппы II группы; рассмотреть основные физические и химические свойства, важнейшие соединения и области их применения.

Обучающие: Сформировать знания учащихся о металлах главной подгруппы II группы, свойствах и значением важнейших из них.

Развивающие : развитие у учащихся познавательных способностей, умения логически рассуждать, обобщать и делать выводы из полученных знаний

Воспитывающие : формирование навыков коллективной работы в сочетании с индивидуальной, повышение творческой активности учащихся

Тип урока: комбинированный

Фронтальный опрос

Запись темы урока

Рассказ учителя

Запись в тетрадь

Самостоятельное выполнение задания учениками

I. Орг. момент.

II. Проверка д/з.

Ученикам раздаются карточки

Фамилия и Имя______________________________________

Саша прочитал текст учебника «Щелочные металлы» и сказал: «Калий и натрий широко распространены в природе, поэтому эти металлы не надо получать в промышленности.» Катя ответила: «Ты не прав, наоборот из-за того, что они химически активны, эти металлы получают только в промышленности.» Кто из них прав? Почему?

1.Назовите особенности химических свойств лития. Чем он отличается от других ЩМ?

Только литий при сгорании на воздухе образует оксид, все остальные ЩМ образуют пероксиды

2.Что общего в строении атомов ЩМ?

Общим является одинаковое строение внешнего электронного слоя, у всех ЩМ на последнем уровне находится один электрон. ЩМ проявляют постоянную с. о. +1

3. Каковы физические свойства щелочных металлов ?

Все щелочные металлы обладают металлическим блеском, тепло- и электропроводностью, плавятся при низких температурах, легки и пластичны. Щелочные металлы легко режутся ножом. Все они (за исключением желтоватого цезия) серебристо-белые. Хранят их под слоем керосина или парафина.

4.Опишите основные химические свойства ЩМ.

реагируют с неметаллами, водой, с кислотами — со взрывом), с водой образуют щелочи. От лития к калию в озрастают радиусы атомов, повышается химическая активность:

4 Li + O ₂ —» 2 Li ₂ O (оксид)

2 Na + O ₂ —> Na ₂ O ₂ (пероксид)

K + O ₂ -> К O ₂ (надпероксид)

Увеличиваются атомная масса, плотность; уменьшаются температура плавления, твердость

Рассмотрим химические свойства ЩМ на примере натрия:

2Na + С l ₂ = 2Na С l

2Na + S = 2Na ₂ S

2 Na + H ₂ O = 2 Na OH + H ₂

5. Назовите важнейшие природные соединения ЩМ.

NaCl — каменная соль, NaCl • КС1 — сильвинит, Na ₂ S О₄ • 10Н₂О - глауберова соль, NaN О₃ - селитра, КС1 • MgCl ₂ • 6Н₂О — карналлит.

III. Содержание урока.

Тема нашего урока : «Бериллий, магний и щелочноземельные металлы»

1.Строение и физические свойства атомов . Бериллий Ве, магний М g и щелочноземельные металлы кальций Са, стронций Sr, барий Ва и радий Ra — элементы главной подгруппы II группы Периодической системы. Атомы этих элементов содержат на внешнем энергетическом уровне два электрона, которые они отдают при химических взаимодействиях, и поэтому являются сильнейшими восстановителями. Во всех соединениях они имеют степень окисления +2. С ростом порядкового номера сверху вниз в подгруппе восстановительные свойства элементов усиливаются, что связано с увеличением радиусов их атомов.

Радий — радиоактивный элемент, содержание его в природе невелико.

Бериллий, магний и щелочноземельные металлы — простые вещества. Легкие серебристо-белые металлы, стронций имеет золотистый оттенок. Он значительно тверже щелочных металлов, барий же по мягкости напоминает свинец.

2. Химические свойства . На воздухе при обычной температуре поверхность бериллия и магния покрывается защитной оксидной пленкой. Щелочноземельные металлы взаимодействуют с кислородом воздуха более активно, поэтому их хранят под слоем керосина или в запаянных сосудах, как и щелочные металлы.

а) При нагревании на воздухе все рассматриваемые металлы энергично сгорают с образованием оксидов:

2 Ca + O ₂ = 2 CaO

Реакция сжигания магния сопровождается ослепительной вспышкой, раньше она применялась при фотографировании объектов в темных помещениях. В настоящее время используют электрическую вспышку.

б ) Реакция с неметаллами. Бериллий, магний и все щелочноземельные металлы взаимодействуют при нагревании с неметаллами — хлором, серой, азотом и т. д., образуя соответственно хлориды, сульфиды, нитриды:

Са + S = CaS сульфид

в) Реакция с водой . Из всех металлов главной подгруппы II группы только бериллий практически не взаимодействует с водой (препятствует защитная пленка на его поверхности), магний реагирует с ней медленно, остальные металлы бурно взаимодействуют с водой при обычных условиях:

Подобно алюминию магний и кальций способны восстанавливать редкие металлы — ниобий, тантал, молибден, вольфрам, титан и др. — из их оксидов

Mg + TiO = Ti + MgO

Магний и кальций применяют для производства редких металлов и легких сплавов. Например, магний входит в состав дюралюминия, а кальций — один из компонентов свинцовых сплавов, необходимых для изготовления подшипников и оболочек кабелей.

Внимание. Выполните задание. Сейчас вы составите опорный конспект по химическим свойствам ЩЗМ. Задание выполняется в паре.

Металлы II гр А подгруппы

гидроксиды(основания, кроме ВеО)

3.Соединения металлов II группы

Me ( O Н)₂

Ме(кислотный остаток)

MeO Основные оксиды

Ве(ОН)₃ амфотерный гидроксид

Соединения бериллия, магния и щелочноземельных металлов. В природе щелочноземельные металлы, как и щелочные металлы, находятся только в форме соединений вследствие своей высокой химической активности.

Оксиды МО — твердые белые тугоплавкие вещества, устойчивые к воздействию высоких температур.

Проявляют основные свойства, кроме оксида бериллия, имеющего амфотерный характер.

Оксид магния малоактивен в реакции с водой, все остальные оксиды очень бурно взаимодействуют с ней:

Оксиды получают обжигом карбонатов: МСО₃ = МО + СО₂

В технике оксид кальция СаО называют негашеной известью, а МgО — жженой магнезией. Оба этих оксида используют в производстве строительных материалов.

Гидроксиды щелочноземельных металлов относятся к щелочам. Их растворимость в воде растет от Са(ОН)₂ к Ва(ОН)₂. Эти гидроксиды получают взаимодействием соответствующего оксида с водой.

Реакция оксида кальция с водой сопровождается выделением большого количества теплоты и называется гашением извести, а образующийся Са(ОН)2 — гашеной известью:

Прозрачный раствор гидроксида кальция называется известковой водой, а белая взвесь Са(ОН)₂ в воде — известковым молоком. Гашеная известь широко используется в строительстве. Известковое молоко применяют в сахарной промышленности для очистки свекловичного сока.

Соли бериллия, магния и щелочноземельных металлов получают взаимодействием их с кислотами. Галогениды (фториды, хлориды, бромиды и иодиды) этих металлов — белые кристаллические вещества, большинство из них растворимо в воде.

Из сульфатов хорошо растворимы в воде только сульфаты бериллия и магния. Растворимость сульфатов уменьшается от ВеSO₄ к ВaSO₄. Карбонаты этих металлов малорастворимы или совсем нерастворимы в воде.

Сульфиды щелочноземельных металлов, содержащие в малых количествах примеси тяжелых металлов, после предварительного освещения начинают светиться различным цветом — красным, оранжевым, голубым, зеленым. Они входят в состав специальных светящихся красок, которые называют фосфорами. Их используют для изготовления светящихся дорожных знаков, циферблатов и т. п.

Рассмотрим наиболее важные соединения элементов главной подгруппы II группы периодической системы.

СаСО₃ — карбонат кальция — одно из самых распространенных на Земле соединений. Вам хорошо известны такие содержащие его минералы, как мел, мрамор, известняк.

Самый важный из этих минералов — известняк, без которого не обходится ни одно строительство. Во-первых, он сам является прекрасным строительным камнем (вспомните знаменитые одесские катакомбы — бывшие каменоломни, в которых добывали камень для строительства города), во-вторых, это сырье для получения других материалов: цемента, гашеной и негашеной извести, стекла и др.

Известковой щебенкой укрепляют дороги, а порошком — уменьшают кислотность почв.

Природный мел представляет собой остатки раковин древних животных .Один из примеров его использования вы хорошо знаете — это школьные мелки, зубные пасты. Мел применяют в производстве бумаги и резины, а также для побелки.

Мрамор — это минерал скульпторов, архитекторов и облицовщиков. Из него создавал свои прекрасные творения Микеланджело ), стены всемирно известного индийского мавзолея-Тадж-Махал выложены из мрамора, им же облицованы многие станции московского метро.

МgС O ₃ — карбонат магния, необходим в производстве стекла, цемента, кирпича, а также в металлургии для перевода пустой породы, т. е. не содержащей соединения металла, в шлак.

СаSО₄ — сульфат кальция, встречается в природе в виде минерала гипса СаSO₄ • 2Н₂О, представляющего собой кристаллогидрат. Используется в строительстве, в медицине для наложения неподвижных гипсовых повязок, для получения слепков.

Для этого применяют полуводный гипс 2СаSО₄ • Н₂О — алебастр, который при взаимодействии с водой образует двуводный гипс:

Эта реакция идет с выделением теплоты.

Сульфат магния, известный под названием горькая, или английская, соль, используемый в медицине в качестве слабительного средства. Содержится в морской воде и придает ей горький вкус.

ВаSО₄ — сульфат бария благодаря нерастворимости и способности задерживать рентгеновские лучи применяется в рентгенодиагностике («баритовая каша») при заболеваниях желудочно-кишечного тракта.

Кальций имеет важное значение для живых организмов, это материал для постройки костных скелетов. Он играет существенную роль и в самих процессах жизнедеятельности: ионы кальция регулируют работу сердца, участвуют в процессах свертывания крови.

На долю кальция приходится более 1,5% от массы тела человека, 98% кальция содержится в костях скелета. Однако кальций не только делает наши кости крепче, но и способствует работе нервной системы. При недостатке кальция руки теряют способность удерживать предметы, мышцы начинают судорожно сокращаться, кровь перестает свертываться, нервная система приходит в негодность, а сердечная мышца отказывается нормально работать.

Магний также является необходимым биоэлементом, играя роль стимулятора обмена веществ, содержится в печени, костях, крови, нервной ткани и мозге. Магния в человеческом организме намного меньше, чем кальция, — всего около 40 г. Однако ему отведена очень важная роль: ионы магния «сшивают» молекулы белка в клубочки, обеспечивая тем самым присущую для живых организмов структуру этих молекул. Магний входит в состав хлорофилла, а следовательно, участвует в процессах фотосинтеза. Без хлорофилла не было бы жизни, а без магния — хлорофилла, ведь в нем содержится 2% этого элемента.

Открытие магния и кальция . Магний был впервые получен Г. Дэви в 1808 г. из белой магнезии — минерала, найденного близ греческого города Магнезия. По названию минерала и дали название простому веществу и химическому элементу.

Полученный Г. Дэви металл был загрязнен примесями, а чистый магний получил француз А. Бюсси в 1829 г.

Кальций был впервые получен также Г. Дэви в 1808 г., название элемента происходит от лат. слова кальс, что означает «известь, мягкий камень».

Генетический ряд кальция

Ca – 1 CaO – 2 Ca ( OH )₂ – CaCO ₃

Домашнее задание

П рочитайте § 15 о значении соединений щелочноземельных металлов и выпишите сведения в виде таблицы:

§ 15. Бериллий, магний и щёлочноземельные металлы

Строение и свойства атомов. Бериллий Be, магний Mg и щёлочноземельные металлы: кальций Са, стронций Sr, барий Ва и радий Ra — элементы главной подгруппы II группы (IIA группы) Периодической системы Д. И. Менделеева. Атомы этих элементов содержат на внешнем энергетическом уровне два электрона, которые они отдают при химических взаимодействиях, и поэтому являются сильнейшими восстановителями. Во всех соединениях они имеют степень окисления +2.

С увеличением порядкового номера сверху вниз в подгруппе восстановительные свойства элементов усиливаются, что связано с увеличением радиусов их атомов.

Бериллий, магний и щёлочноземельные металлы — простые вещества. Лёгкие серебристо-белые металлы, стронций имеет золотистый оттенок. Он значительно твёрже бария, барий же по мягкости напоминает свинец.

На воздухе при обычной температуре поверхность бериллия и магния покрывается защитной оксидной плёнкой. Щёлочноземельные металлы взаимодействуют с кислородом воздуха более активно, поэтому их хранят под слоем керосина или в запаянных сосудах, как и щелочные металлы.

При нагревании на воздухе все рассматриваемые металлы (обозначим их М) энергично сгорают с образованием оксидов:

Реакция сжигания магния сопровождается ослепительной вспышкой, раньше её применяли при фотографировании объектов в тёмных помещениях. В настоящее время используют электрическую вспышку.

Бериллий, магний и все щёлочноземельные металлы взаимодействуют при нагревании с неметаллами — хлором, серой, азотом и т. д., образуя соответственно хлориды, сульфиды и нитриды:

При высоких температурах металлы главной подгруппы II группы (IIA группы) Периодической системы Д. И. Менделеева окисляются водородом до гидридов:

Гидриды — это твёрдые солеподобные соединения металлов с водородом, похожие на галогениды — соединения металлов с галогенами. Теперь, очевидно, вам стало понятно, почему водород находится и в главной подгруппе VII группы (VIIA группы).

Из всех металлов главной подгруппы II группы (IIA группы) Периодической системы Д. И. Менделеева только бериллий практически не взаимодействует с водой (препятствует защитная плёнка на его поверхности), магний реагирует с ней медленно, остальные металлы бурно взаимодействуют с водой при обычных условиях (рис. 54):

Рис. 54.
Взаимодействие с водой металлов главной подгруппы II группы (IIА группы) Периодической системы Д. И. Менделеева

Подобно алюминию, магний и кальций способны восстанавливать редкие металлы — ниобий, тантал, молибден, вольфрам, титан и др. — из их оксидов, например:

Такие способы получения металлов по аналогии с алюминотермией называют магниетермией и кальциетермией.

Магний и кальций применяют для производства редких металлов и лёгких сплавов. Например, магний входит в состав дюралюминия, а кальций — один из компонентов свинцовых сплавов, необходимых для изготовления подшипников и оболочек кабелей.

Соединения бериллия, магния и щёлочноземельных металлов. В природе щёлочноземельные металлы, как и щелочные металлы, находятся только в форме соединений вследствие своей высокой химической активности.

Оксиды МО — твёрдые белые тугоплавкие вещества, устойчивые к воздействию высоких температур. Проявляют основные свойства, кроме оксида бериллия, имеющего амфотерный характер.

Оксиды получают обжигом карбонатов:

В технике оксид кальция СаО называют негашёной известью, a MgO — жжёной магнезией. Оба этих оксида используют в производстве строительных материалов.

Лабораторный опыт № 15
Получение гидроксида кальция и исследование его свойств

Небольшой кусочек или немного порошка оксида кальция поместите в стаканчик, прилейте в 5 раз больше воды. Размешайте содержимое с помощью стеклянной палочки и дайте постоять 2—3 мин. Отфильтруйте по 1—2 мл содержимого стаканчика в две пробирки. С помощью стеклянной трубочки осторожно продувайте выдыхаемый воздух через раствор в 1-й пробирке. Что наблюдаете? Как называется реакция? Запишите уравнение. К раствору во 2-й пробирке добавьте 2—3 капли спиртового раствора фенолфталеина. Что наблюдаете? Что можно утверждать на основании опыта о растворимости гидроксида кальция?

Гидроксиды щёлочноземельных металлов относятся к щелочам. Их растворимость в воде увеличивается в ряду

Эти гидроксиды получают взаимодействием соответствующего оксида с водой.

Реакция оксида кальция с водой сопровождается выделением большого количества теплоты и называется гашением извести (рис. 55), а образующийся Са(ОН)2 — гашёной известью:

Рис. 55.
Гашение извести

Прозрачный раствор гидроксида кальция называют известковой водой, а белую взвесь Са(ОН)₂ в воде — известковым молоком. Гашёную известь широко используют в строительстве. Известковое молоко применяют в сахарной промышленности для очистки свекловичного сока.

Соли бериллия, магния и щёлочноземельных металлов получают взаимодействием их с кислотами. Галогениды (фториды, хлориды, бромиды и иодиды) этих металлов — белые кристаллические вещества, большинство из них растворимо в воде. Из сульфатов хорошо растворимы в воде только сульфаты бериллия и магния. Растворимость сульфатов элементов главной подгруппы II группы Периодической системы Д. И. Менделеева уменьшается от BeSO₄ к BaSO₄. Карбонаты этих металлов малорастворимы или нерастворимы в воде.

Сульфиды щёлочноземельных металлов, содержащие в малых количествах примеси тяжёлых металлов, после предварительного освещения начинают светиться различными цветами — красным, оранжевым, голубым, зелёным. Они входят в состав специальных светящихся красок, которые называют фосфорами. Их используют для изготовления светящихся дорожных знаков, циферблатов часов и других изделий.

Рассмотрим наиболее важные соединения элементов главной подгруппы II группы (IIA группы) Периодической системы Д. И. Менделеева.

СаСО₃ — карбонат кальция — одно из самых распространённых на Земле соединений. Вам хорошо известны такие содержащие его минералы, как мел, мрамор, известняк (рис. 56).

Рис. 56.
Природные соединения кальция: а — мел; б — мрамор; в — известняк; г — кальцит

Мрамор — это минерал скульпторов, архитекторов и облицовщиков. Из него создавали свои прекрасные творения многие скульпторы (рис. 57).

Рис. 57.
Скульптура М. М. Антокольского «Царь Иоанн Васильевич Грозный» изготовлена из мрамора

Стены всемирно известного индийского мавзолея Тадж-Махал выложены из мрамора (рис. 58), им же облицованы многие станции московского метро (рис. 59).

Рис. 58.
Тадж-Махал — мавзолей-мечеть, находящийся в Агре (Индия), выполнен из мрамора

Рис. 59.
Станция московского метрополитена «Трубная» отделана мрамором

Однако самый важный из этих минералов — известняк, без которого не обходится ни одно строительство. Во-первых, он сам является прекрасным строительным камнем (вспомните знаменитые одесские катакомбы — бывшие каменоломни, в которых добывали камень для строительства города), во-вторых, это сырьё для получения других материалов: цемента, гашёной и негашёной извести, стекла и др.

Известковой щебёнкой укрепляют дороги, а порошком уменьшают кислотность почв.

Природный мел представляет собой остатки раковин древних животных. Один из примеров его использования — это школьные мелки, зубные пасты. Мел применяют в производстве бумаги, резины, побелки.

MgCO₂ — карбонат магния, необходим в производстве стекла, цемента, кирпича, а также в металлургии для перевода пустой породы, т. е. не содержащей соединения металла, в шлак.

CaSO₄ — сульфат кальция, встречается в природе в виде минерала гипса CaSO₄ • 2Н₂O, представляющего собой кристаллогидрат. Используют в строительстве, в медицине для наложения фиксирующих гипсовых повязок, получения слепков (рис. 60). Для этого применяют полуводный гипс 2CaSO₄ • Н₂O — алебастр, который при взаимодействии с водой образует двуводный гипс:

Эта реакция идёт с выделением теплоты.

Рис. 60.
Гипс применяется:
в медицине для изготовления гипсовых повязок (1), искусственных облицовочных и отделочных камней (2), в строительстве для изготовления скульптур и скульптурных элементов (3), гипсокартона (4)

MgSO₄ — сульфат магния, известный под названием горькая, или английская, соль, используют в медицине в качестве слабительного средства. Содержится в морской воде и придаёт ей горький вкус.

BaSO₄ — сульфат бария, благодаря нерастворимости и способности задерживать рентгеновские лучи применяют в рентгенодиагностике («баритовая каша») для диагностики заболеваний желудочно-кишечного тракта (рис. 61).

Рис. 61. «Баритовую кашу» используют в медицине для рентгенодиагностики

Са₃(РO₄)₂ — фосфат кальция, входит в состав фосфоритов (горная порода) и апатитов (минерал), а также в состав костей и зубов. В организме взрослого человека содержится более 1 кг кальция в виде соединения Са₃(РO₄)₂.

Кальций имеет важное значение для живых организмов, это материал для постройки костного скелета. Он играет существенную роль в процессах жизнедеятельности: ионы кальция необходимы для работы сердца, участвуют в процессах свёртывания крови.

На долю кальция приходится более 1,5% массы тела человека, 98% кальция содержится в костях. Однако кальций необходим не только при формировании скелета, но и для работы нервной системы.

Человек должен получать в день 1,5 г кальция. Наибольшие количества кальция содержатся в сыре, твороге, петрушке, салате.

Магний также является необходимым биоэлементом, играя роль стимулятора обмена веществ, содержится в печени, костях, крови, нервной ткани и мозге. Магния в человеческом организме намного меньше, чем кальция, — всего около 40 г. Магний входит в состав хлорофилла, а следовательно, участвует в процессах фотосинтеза. Без хлорофилла не было бы жизни, а без магния — хлорофилла, ведь в нём содержится 2% этого элемента.

Соли щёлочноземельных металлов окрашивают пламя в яркие цвета, поэтому эти соединения добавляют в составы для фейерверков (рис. 62).

Рис. 62.
Соли щёлочноземельных металлов добавляют в составы для фейерверков

Открытие магния и кальция. Магний был впервые получен Г. Дэви в 1808 г. из белой магнезии — минерала, найденного близ греческого города Магнезия. По названию минерала и дали название простому веществу и химическому элементу.

Полученный Г. Дэви металл был загрязнён примесями, а чистый магний получил француз А. Бюсси в 1829 г.

Кальций был впервые получен также Г. Дэви в 1808 г. Название элемента происходит от латинского слова кальс, что означает «известь, мягкий камень».

Урок по химии на тему " Щелочноземельные металлы"

Образовательные: изучить характерные особенности электронного строения атомов щелочноземельных металлов; обратить внимание на восстановительные свойства металлов, их химическую активность с позиции электронного строения; сформулировать понятие взаимосвязи строения атома и физических , химических свойств.

Развивающие: научить использовать ряд напряжений металлов при прогнозировании химических свойства щелочноземельных металлов; совершенствовать специальные навыки и умения работать с химическими реактивами, записывать уравнения химических реакций; умения наблюдать, делать выводы, составлять схемы, сравнивать.

Воспитательные: приучать к аккуратной работе в тетради, развивать коммуникативные способности, воспитывать взаимовыручку, умение делать самооценку, критически относится к оценке своих знаний.

Методы: словесный – беседа, рассказ,

наглядно - иллюстративные – демонстрация таблиц, опытов,

практический – лабораторный опыт,решение задач.

Тип урока: изучение нового материала.

Форма урока: урок с использованием элементов исследовательской деятельности , проблемной ситуации, компьютерной презентации.

Формы работы: парная и индивидуальная.

Оборудование: Периодическая система химических элементов Д.И.Менделеева, химическая посуда, вода, металлический кальций, спички, раствор соляной кислоты, оксид кальция, гидроксид кальция, раствор хлорида кальция, раствор карбоната натрия, коллекция «Карбонаты».

Ход урока: 1. Организационная часть урока.

2. Проверка знаний учащихся.

Вопросы и задания опроса:

1.Тест: Щелочные металлы и их соединения

1. Электронное строение внешнего энергетического уровня атомов

А) …S 1 В) …S 2 P 1

Б) …S 2 Г) …S 2 P 2

2. Степень окисления щелочных металлов:

3. Вид связи в кристалле натрия:

А) ковалентная полярная В) ионная

Б) ковалентная неполярная Г) металлическая

4. Выберите ряд элементов, относящихся к щелочным металлам:

А) Ca, Zn, Cl В) Li, Na, Rb

Б ) Mg, K, Al Г ) Cr, Mn, Co

5. Самый лёгкий щелочной металл:

6. Укажите характеристики, одинаковые для всех щелочных металлов

А) число валентных электронов

Б) сильные восстановительные свойства

Г) число энергетических уровней в атоме

7. Наиболее ярко выраженные металлические свойства у:

А) лития В) калия

Б) натрия Г) рубидия

8. Какие щелочные металлы, сгорая на воздухе, образуют

оксиды состава R₂O?

9. Способ получения натрия и калия:

А) алюмотермия В) электролиз

Б) магнийтермия Г) пиролиз

10. С какими из перечисленных веществ реагируют щелочные металлы:

11. NaOH относят к:

А) основным оксидам В) кислотам

Б) щелочам Г) амфотерным основаниям

12. Укажите восстановитель в реакции 2Na + S = Na₂S

13. С группой, каких веществ реагируют оксиды щелочных металлов:

14. Расставьте коэффициенты в молекулярном уравнении

реакции, схема которой: КOH + AlCl₃ ® КCl + Al(OH)₃

Сумма коэффициентов в уравнении реакции равна _______________

15. Установите соответствие между ним формулой веществ и

ФОРМУЛЫ ВЕЩЕСТВ НАЗВАНИЯ ВЕЩЕСТВ

А) Na₂O 1. пероксид натрия

В) NaOH 3. гидрокарбонат натрия

Г) NaHCO₃ 4. оксид натрия

2.Вопросы опроса:

1.Где находятся щелочные металлы в периодической системе Д.И. Менделеева?

- В периодической системе щелочные металлы расположены в I группе главной подгруппе, на внешнем уровне 1 электрон, который щелочные металлы легко отдают, поэтому во всех соединениях они проявляют степень окисления +1. С увеличением размеров атомов от лития к францию энергия ионизации атомов уменьшается и, как правило, возрастает их химическая активность.

2. Физические свойства щелочных металлов?

- Все щелочные металлы серебристо-белого цвета с незначительными оттенками, лёгкие, мягкие и легкоплавкие. Их твёрдость и температура плавления закономерно снижаются от лития к цезию.

3.Проверочная работа по вариантам:

1 вариант: Напишите уравнения реакции взаимодействия натрия с кислородом, хлором, водородом, водой. Укажите окислитель и восстановитель.

2 вариант: Напишите уравнения реакции взаимодействия лития с кислородом, хлором, водородом, водой. Укажите окислитель и восстановитель.

3 вариант: Напишите уравнения реакции взаимодействия калия с кислородом, хлором, водородом, водой. Укажите окислитель и восстановитель .

3. Изучение программного материала.

1. Характеристика щелочноземельных металлов.

Щелочноземельные металлы — кальций, стронций, барий, радий , бериллий и магний— находятся в главной подгруппе II группы периодической системы Д.И.Менделеева.

Кальций – типичный представитель щелочноземельных металлов .

Происхождение этого названия связано с тем, что их гидроксиды являются щелочами, а оксиды по тугоплавкости сходны с оксидами алюминия и железа, носившими ранее общее название "земли".

2. Расположение щелочноземельные металлы в ПСХЭ Д.И. Менделеева.

Находятся в главной подгруппе II группы. У металлов II группы главной подгруппы на внешнем энергетическом уровне содержится по 2 электрона, находящихся на меньшем удалении от ядра, чем у щелочных металлов. Поэтому их восстановительные свойства хотя и велики, но все же менее, чем у элементов I группы. Усиление восстановительных свойств также наблюдается при переходе от Mg к Ba, что связано с увеличением радиусов их атомов, во всех соединениях проявляют степень окисления +2.

Электронное строение атомов щелочных металлов.

Число электронов на внешнем уровне

3. Физические свойства щелочноземельных металлов?

Металлы II группы главной подгруппы - это серебристо-белые вещества, хорошо проводящие тепло и электрический ток. Плотность их возрастает от Be к Ba, а температура плавления, наоборот, уменьшается. Они значительно тверже щелочных металлов. Все, кроме бериллия, обладают способностью окрашивать пламя в разные цвета.

4.Химические свойства щелочноземельных металлов.

Взаимодействие щелочноземельных металлов с простыми веществами:

1. Взаимодействие с кислородом:

2. Взаимодействие с галогенами:

3. Взаимодействие с азотом:

4. Взаимодействие с водородом:

5. Взаимодействие с серой:

а) Ba + S = ; *б) Sr + S =

Взаимодействие щелочных металлов со сложными веществами.

1. Взаимодействие с водой:

а) С a + H ₂ O = ; *б) Ва + H ₂ O =

2. Взаимодействие с кислотами:

а) С a + HCI = ; *б) Ва + H ₂ SO ₄ =

Лабораторная работа

«Взаимодействие гидроксида кальция с соляной кислотой и сульфатом меди(II)».

Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃ - Качественная реакция

5. Щелочноземельные металлы в природе.

В природе щелочноземельные металлы находятся в виде соединений, потому что обладают высокой химической активностью, которая в свою очередь, зависит от особенностей электронного строения атомов (наличие двух неспаренных электронов на внешнем энергетическом уровне).

Бериллий – встречается в природе в виде минералов: берилла, хризоберилла и их разновидностей: изумруда, аквамарина, александрита – известных как драгоценные камни.

Бериллий и его растворимые в воде соединения высокотоксичны (ядовиты). Даже ничтожно малая примесь его в воздухе приводит к тяжёлым заболеваниям. Он находит широкое применение в технике. Добавленный к меди он сильно повышает её твёрдость, прочность, химическую стойкость, делает похожей на сталь. Основной потребитель бериллия – атомная энергетика. Потребность в нём с каждым годом растёт.

Магний был впервые получен Деви в 1808 году из белой магнезии (магнезит MqCO 3) – минерала, найденного близ греческого города Магнезия. По названию минерала и дали название простому веществу и химическому элементу. Сульфат магния (одна из распространённых солей магния) называют ещё горькой солью – она придаёт морской воде горьковатый вкус. Данная соль магния используется в качестве слабительного средства. Сплавы с магнием прочнее, твёрже, легко полируются, обрабатываются и их используют в автомобильной промышленности, авиационной, ракетной технике.

Как вы думаете, почему остальные металлы этой группы, главной подгруппы названы ЩЗМ?

Так они именуются по той причине, что их гидроксиды, подобно гидроксидам ЩМ, растворимы в воде, то есть являются щелочами.

«Земельными они названы потому, что в природе они встречаются в состоянии соединений, образующих нерастворимую массу земли, и сами в виде оксидов имеют землистый вид…» - Д.И.Менделеев.

Кальций занимает пятое место по распространённости. Так же впервые получен Деви в 1808 году. Название элемента происходит от латинского слова «кальс», что значит, «известь, мягкий камень». Встречается в виде гипса, кальцита (кальцит образует залежи мела, мрамора, известняка)

Подумайте из чего кальцит формируется?

Поэтому неудивительно, что иногда в известняках находят ракушки или отпечатки животных.

Где он применяется? (гипсовые слепки, карнизы, лепнина, штукатурка потолков, в хирургии, бумажная промышленность).

Стронций встречается реже в виде минерала целестина, что с латинского означает «небесный» - сульфат стронция, образован розово-красными, бледно-голубыми кристаллами. Своё название он (стронций) получил от названия шотландской деревни Стронциан, близ которой в конце XVIII века найден редкий минерал стронцианит SrCO 3.

Барий встречается в виде барита BaSO 4 («барис»- тяжёлый с латинского). Применяется для изготовления радиоламп, в кожевенном деле (для удаления шерсти), в сахарном производстве, для приготовления фотобумаги, выплавке специальных окон.

Кальциевые горные породы – известняк, мрамор, мел.

Мел, известняк, мрамор не растворимы в чистой воде, но растворимы в кислых растворах, даже таких слабых как природная вода.

При просачивании воды с поверхности земли через залежи известняка происходят процессы: - если порода залегает под тонким слоем почвы – образуются провалы;

- если породы залегают на большой глубине – возникают подземные карстовые пещеры.

6. Важнейшие соединения щелочноземельных металлов и их применение.

- Оксиды - CaO

- Гидроксиды - Ca ( OH )₂

У травянистых растений газообмен происходит через устьица на листьях и стеблях, у деревьев и кустарников - на стволах через чечевички или трещины.

Гашёная известь, негашёная известь, гашение, известковая вода, известковое молоко.

Применение гидроксида кальция:

- при побелке помещений;

- для приготовления известкового строительного раствора и силикатного бетона;

- для умягчение воды;

- для производства известковых удобрений;

- получение других соединений кальция, нейтрализация кислых растворов (в том числе сточных вод производств), получение органических кислот;

- Известковое молоко применяют в сахарной промышленности для очистки свекловичного сока

«Ознакомление с образцами природных соединений кальция»

Задание. Рассмотрите образцы и запишите в тетрадь названия природных соединений кальция.

Применение солей:

В строительстве:

Самый важный из минералов – известняк (карбонат кальция), без которого не обходится ни одно строительство. Во-первых, он сам является прекрасным строительным камнем. Во-вторых, это сырьё для получения цемента, гашёной и негашёной извести, стекла и др. Известковой щебёнкой укрепляют дороги. Природный мел представляет собой остатки раковин древних животных. Мел применяют для побелки, а также и в школе – школьный мел.

В сельском хозяйстве:

Среднего содержания кальция в почвах (1,37%) вполне достаточно для обеспечения физиологических потребностей растений. Тем не менее, соединения кальция вносят в почвы для химической мелиорации: известковым порошком уменьшают кислотность почв, гипсованием устраняют избыточную щёлочность. Нитрат и фосфаты кальция используются как азотные удобрения.

В архитектуре:

Минерал скульпторов – мрамор (карбонат кальция). Из него создавал свои прекрасные творения Микеланджело.

Сульфат кальция встречается в природе в виде минерала гипса. Его используют для получения слепков. Для этого применяют полуводный гипс – алебастр.

- Гипс используем и мы, медики, для наложения фиксирующих гипсовых повязок. Сульфат магния, известный под названием горькая или английская соль, используют в качестве слабительного средства. Он содержится в морской воде и придаёт ей горький вкус. Сульфат бария благодаря нерастворимости и способности задерживать рентгеновские лучи применяют в рентгенодиагностике («баритовая каша») для диагностики заболеваний желудочно-кишечного тракта. Остальные соединения бария токсичны.

Из всех заболеваний подростков на первом месте стоят нарушения опорно-двигательного аппарата. Одна из причин – недостаточное содержание кальция в пище. Замедление поступления кальция в костную ткань вызывает деформацию костей у взрослых и рахит у детей. Человек должен получать в день 1,5г кальция. Наибольшее его количество содержится в сыре, твороге, петрушке, салате. Другой хороший источник пищевого кальция, часто не берущийся в расчет - мягкие кости лосося и сардин, которые мы съедаем при потреблении этой пищи.

- А сколько соединений кальция в составе любой зубной пасты! Из зубной пасты доставляются кальций, фосфор и магний. Кальций и фосфор являются основными строительными элементами эмали зуба. На протяжении всей жизни человека они участвуют в обменных процессах. Необходимость такой добавки обусловлена потребностью зубов в этих элементах при кариесе, и в еще большей степени при некариозных поражениях зубов. Некариозные поражения зубов чаще всего связаны с нарушениями функции щитовидной, поджелудочной, половых желез, заболевания ЖКТ и др., а так же с влиянием внешних неблагоприятных воздействий (ежедневная длительная - более 6 часов - работа с компьютером, экологические влияния) вызывающих заметную убыль минеральных компонентов в тканях зуба, ведущих в начале к повышенной чувствительности зубов, а затем к повреждению в виде кариеса. В связи с этим местное применение паст, содержащих фосфорно-кальциевые добавки, позволяет не только предупредить, но и в известной степени компенсировать потери при наличии заболевания.

В живых организмах:

Соединения кальция входят в состав скелетов и зубов позвоночных животных. Такие скелеты называются внутренними, и образованы они фосфатом кальция. На долю кальция приходится более 1,5% массы тела человека, 98% кальция содержится в костях.

- Перечислите функции скелета

Опорная, защитная, двигательная, кроветворная

- какой ещё тип скелета встречается в природе?

- Какое соединение кальция входит в состав наружного скелета?

- У каких животных наружный скелет образован карбонатом кальция?

Раковинные корненожки, кораллы, моллюски (раковина, жемчуг)

- Как образуется жемчуг?

Жемчужина образуется внутри раковины моллюска в результате попадания туда постороннего предмета (песчинки и др.). Далее вокруг предмета -"затравки" происходит отложение перламутровых слоёв. Добыча морского жемчуга ведётся главным образом в Красном море и Персидском заливе , а также у берегов Шри-Ланки и Японии . Пресноводный жемчуг добывается в Германии , России , Китае и странах Северной Америки . В настоящее время ведётся не только поиск природного жемчуга, но и выращивание его в промышленных масштабах (особенно в Японии). Внутрь устрицы помещаются бусинки из прессованных раковин, после чего устрицы возвращаются в воду. Через определённое время бусины, покрытые слоями перламутра, извлекаются из устриц. Искусственный жемчуг в последнее время широко используется как популярный компонент для создания бижутерии и украшений своими руками. Современные технологии позволяют создать искусственные жемчужины любых размеров, форм и цветов, при этом стоимость такого жемчуга существенно ниже натурального. История знает много примеров поистине гигантских жемчужин. Однако ни одна из них не дошла до наших дней: жемчужины не живут больше 150—200 лет, после этого срока камень, увы, рассыпается.

Мы практически ежедневно встречаемся с ещё одним объектом природы, который на 90% образован карбонатом кальция. Отгадайте загадку:

Может и разбиться,
Может и свариться.
Если хочешь, в птенчика
Может превратиться (Яйцо).

Более десяти лет исследований показали, что яичная скорлупа идеальный источник кальция, который легко усваивается организмом.

Готовят скорлупу так. Яйца моют в теплой воде с мылом, хорошо ополаскивают. Белок и желток выливают из яйца, а скорлупу еще раз прополаскивают и на 5 минут помещают в кипящую воду. Скорлупа яиц, сваренных вкрутую чуть менее активна, но зато готова к использованию. Дозировка от 1,5 до 3 г. в зависимости от возраста. Растереть скорлупу в порошок лучше в ступке. Принимать с утренней едой - с творогами или кашей.

Бериллий, магний и щёлочноземельные металлы

В главную подгруппу II группы входят бериллий (Be), магний (Mg), кальций (Са), стронций (Sr), барий (Ва) и радий (Ra). Кальций, стронций, барий и радий относятся к щёлочноземельным металлам. Первый элемент этой подгруппы, бериллий, по большинству свойств гораздо ближе к алюминию, чем к высшим аналогами группы, в которую он входит. Второй элемент этой группы, магний, в некоторых отношениях значительно отличается от щелочноземельных металлов по ряду химических свойств

Атомы элементов II группы имеют на внешнем энергетическом уровне два электрона, которые они отдают при химических взаимодействиях, и поэтому являются сильнейшими восстановителями. Во всех соединениях они имеют степень окисления +2.

В окислительно-восстановительных реакциях все металлы подгруппы ведут себя как сильные восстановители, однако несколько более слабые, чем щелочные металлы. Это объясняется тем, что атомы металлов II группы имеют меньшие атомные радиусы. С ростом порядкового номера элемента отдача электронов облегчается, и поэтому металлические свойства возрастают.

Бериллий, магний и щелочноземельные металлы - это простые вещества. Лёгкие серебристо-белые металлы, исключение составляет только стронций, который имеет золотистый оттенок.

Например, кальций – серебристо белый и довольно твердый металл, легкий. Температура плавления и кипения выше, чем у щелочных металлов. Поскольку у кальция на энергетическом уровне находится 2 электрона, то его степень окисления во всех соединениях всегда равна +2. На воздухе кальций окисляется, поэтому его хранят в закрытых сосудах, обычно в керосине.

Химические свойства данной группы металлов рассмотрим на примере кальция.

С биологической точки зрения, кальций играет немаловажную роль для растений, животных и человека. В нашем организме он входит в состав костей. Кальций придает костям твердость. Например, при обычных условиях кальций реагирует с

галогенами, а с серой, азотом и углеродом – при нагревании. При взаимодействии кальция с хлором образуется хлорид кальция.

Ca + CI ₂ = CaCI ₂ (кальций плюс хлор два равно кальций хлор два)

При взаимодействии кальция с серой образуется сульфид кальция.

(кальций плюс сера равно кальций эс)

При взаимодействии кальция с азотом образуется нитрид кальция.

(три кальций плюс эн два стрелочка кальций три эн два)

Данные реакции происходят при нагревании.

Кальций ( Ca ) являясь активным металлом вытесняет водород из воды:

2О = Ca (ОН)₂+Н₂

(кальций плюс два аш два о стрелочка кальций о аш дважды плюс аш два стрелочка вверх)

При этом не все металлы главной подгруппы II группы Периодической системы одинаково реагируют с водой: бериллий практически не взаимодействует с водой, т.к. взаимодействию препятствует защитная пленка на его поверхности, реакция магния с водой протекает довольно медленно, остальные же металлы взаимодействуют с водой аналогично кальцию.

При нагревании на воздухе кальций сгорает, образуя оксид кальция:

2С a + О₂ = 2 Ca О

(два кальций плюс о два равно два кальций о)

При взаимодействии кальций с углеродом образует карбид кальция С aC ₂

(кальций плюс два це стрелочка кальций це два)

Вследствие своей высокой химической активности в природе щёлочноземельные металлы находятся только в форме соединений.

Оксиды данных металлов твердые белые тугоплавкие вещества, устойчивые к воздействию высоких температур. Проявляют основные свойства. Исключение составляет оксид бериллия, который имеет амфотерный характер.

Рассмотрим оксиды на примере кальция.

Оксид кальция (техническое название: негашеная известь, жженая известь) – это порошок белого цвета.

Оксид кальция энергично взаимодействует с водой с образованием гидроксида кальция:

CaO + H ₂ O = Ca ( OH )₂ + Q

(кальций о плюс аш два о равно кальций о аш дважды плюс ку)

Реакция оксида кальция с водой сопровождается выделением большого количества теплоты и называется гашение извести, а образующийся Ca(OH)₂ - гашёной известью.

Гашеная известь – твердое вещество белого цвета, растворимое в воде. Раствор гашеной извести в воде называется известковой водой. Раствор обладает щелочными свойствами.

Рассмотрим щелочные свойства на примере:

Ca ( OH )2 + CO 2 → CaCO 3↓ + H 2 O

(кальций о аш дважды плюс це о два стрелочка кальций це о три стрелочка вниз плюс аш два о)

При пропускании через известковую воду оксида углерода ( IV ) раствор мутнеет

$\mathsf<CaCO_3 + CO_2 + H_2O \rightleftarrows Ca(HCO_3)_2></p> <p>.$

(кальций це о три плюс це о два плюс аш два о две стрелочки направленны противоположно друг другу кальций аш це о три дважды)

При дальнейшем пропускании замечаем, что муть исчезает.

Соли бериллия, магния и щёлочноземельных металлов получают при взаимодействии их с кислотами.

К солям кальция относится карбонат кальция. Карбонат кальция имеет следующую формулу - CaCO 3 (кальций це о три)

Он содержится в известняке, меле и мраморе. Мрамор широко применяется в скульптуре и архитектуре, без известняка не обходится ни одно строительство, т.к. он сам является прекрасным строительным камнем и используется для получения таких материалов как стекло, цемент, гашеная и негашеная известь. В природе мел представляет собой остатки раковин древних животных, его можно увидеть в школе (школьные мелки), его используют в зубной пасте, при производстве бумаги, при побелке.

Сульфат кальция встречается в природе в виде минерала гипса - CaSO ₄ *2 H ₂ О ( кальций эс о четыре умножить два аш два о) .

Обжигом гипса при 150-180С 0 получают белый порошок – жженый гипс или алебастр

CaSO 4*0,5 H 2О( кальций эс о четыре умножить ноль целых пять десятых аш два о).

Если алебастр смешать с водой, то он быстро затвердевает, снова превращается в гипс.

CaSO 4*0,5 H 2О +1,5 H 2О = CaSO 4* 2 H 2О

(кальций эс о четыре умножить ноль целых пять десятых аш два о плюс одна целая пять десятых аш два о равно кальций эс о четыре умножить два аш два о)

Сульфат кальция широко используют в строительстве для изготовления скульптур и скульптурных элементов, для облицовочных и отделочных работ, в медицине для изготовления гипсовых повязок.

Читайте также: