Только металлы главных подгрупп расположены в ряду
Обновлено: 17.05.2024
1. Где расположены металлы в периодической системе химических элементов Д.И.Менделеева?
2. Каковы особенности строения атомов металлов?
3. В чём различие в строении внешнего энергетического уровня у металлов и неметаллов?
4. Сколько наружных электронов имеют атомы металлов главных и побочных подгрупп?
5. В каких формах могут находиться металлы в природе?
6. Как устроена кристаллическая решетка металлов?
7. Каковы физические свойства металлов?
8. Как можно получить металлы из их соединений?
9. Как ведут себя атомы металлов в химических реакциях и почему?
10. Какие свойства – окислителей или восстановителей – проявляют металлы в химических реакциях?
11. Расскажите об электрохимическом ряде напряжений металлов.
12. Перечислите реакции, в которые могут вступать металлы.
13. Каково значение металлов в жизни человека?
1. Особенности электронного строения металлов.
Металлы - это химические элементы, атомы которых отдают электроны внешнего (а иногда предвнешнего) электронного слоя, превращаясь в положительные ионы. Металлы – восстановители Ме 0 – nе = Ме n+ . Это обусловлено небольшим числом электронов внешнего слоя (в основном 1 - 3), большим радиусом атомов, вследствие чего эти электроны слабо удерживаются с ядром.
2. Положение металлов в ПСХЭ.
Легко увидеть, что большинство элементов ПСХЭ – металлы (92 из 114).
Металлы размещены в левом нижнем углу ПСХЭ. Это все элементы, расположенные ниже диагонали В – А t , даже те у которых на внешнем слое 4 электрона ( Je , Sn , Pb ), 5 электронов ( Sb , Di ), 6 электронов ( Po ), так как они отличаются большим радиусом. Среди них есть s и p -элементы – металлы главных подгрупп, а также d и f металлы, образующие побочные подгруппы.
В соответствии с местом, занимаемым в периодической системе, различают переходные (элементы побочных подгрупп) и непереходные металлы (элементы главных подгрупп). Металлы главных подгрупп характеризуются тем, что в их атомах происходит последовательное заполнение электронных s- и р-подуровней. В атомах металлов побочных подгрупп происходит достраивание d- и f-подуровней.
Закономерности в изменении свойств элементов – металлов.
Признаки сравнения
В главной подгруппе
Число электронов на внешнем слое
У элементов – металлов побочных подгрупп свойства чуть-чуть другие.
В побочных подгруппах ( Cu , Ag , Au ) – активност ь элементов – металлов падает. Эта закономерность наблюдается и у элементов второй побочной подгруппы Zn , Cd , Hg . У элементов побочных подгрупп – это элементы 4-7 периодов – с увеличением порядкового элемента радиус атомов изменятся мало, а величина заряда ядра увеличивается значительно, поэтому прочность связи валентных электронов с ядром усиливается, восстановительные свойства ослабевают.
3. Металлическая химическая связь. Кристаллические решетки.
Связь в металлах между («атом-ионами» ) посредством (большого количества не связанных с ядрами подвижных электронов) называется (металлической связью) .
Все металлы являются кристаллическими телами, имеющими определенный тип кристаллической решетки, состоящей из малоподвижных положительно заряженных ионов, между которыми движутся свободные электроны (так называемый электронный газ). Такой тип структуры называется металлической связью.
Тип решетки определяется формой элементарного геометрического тела, многократное повторение которого по трем пространственным осям образует решетку данного кристаллического тела.
Обобщим сведения о типе химической связи, образуемой атомами металлов и строение кристаллической решетки:
- сравнительно небольшое количество электронов одновременно связывают множество ядер, связь делаколизована;
- валентные электроны свободно перемещаются по всему куску металла, который в целом электронейтрален;
- металлическая связь не обладает направляемостью и насыщенностью.
4. Физические свойства металлов
В соответствие именно с таким строением металлы характеризуются общими физическими свойствами.
а) твердость – все металлы кроме ртути, при обычных условиях твердые вещества. Самые мягкие – натрий, калий. Их можно резать ножом; самый твердый хром – царапает стекло.
б) плотность. Металлы делятся на мягкие (5г/см³) и тяжелые (меньше 5г/см³).
в) плавкость. Металлы делятся на легкоплавкие и тугоплавкие.
г) электропроводность, теплопроводность металлов обусловлена их строением. Хаотически движущиеся электроны под действием электрического напряжения приобретают направленное движение, в результате чего возникает электрический ток.
При повышении температуры амплитуда движения атомов и ионов, находящихся в узлах кристаллической решетки резко возрастает, и это мешает движению электронов, и электропроводность металлов падает.
д) металлический блеск – электроны, заполняющие межатомное пространство отражают световые лучи, а не пропускают как стекло. Поэтому все металлы в кристаллическом состоянии имеют металлический блеск. Для большинства металлов в ровной степени рассеиваются все лучи видимой части спектра, поэтому они имеют серебристо-белый цвет. Только золото и медь в большой степени поглощают короткие волны и отражают длинные волны светового спектра, поэтому имеют желтый цвет. Самые блестящие металлы – ртуть, серебро, палладий. В порошке все металлы, кроме Al и Mg , теряют блеск и имеют черный или темно-серый цвет.
е) пластичность. Механическое воздействие на кристалл с металлической решеткой вызывает только смещение слоев атомов и не сопровождается разрывом связи, и поэтому металл характеризуется высокой пластичностью.
Некоторые металлы, например, железо, титан, олово и др. способны по достижении определенных температур изменять кристаллическое строение. Это явление получило название аллотропии или полиморфизма, а сами переходы от одного кристаллического строения к другому называются аллотропическими или полиморфными.
5. Химические свойства металлов
Ряд напряжений характеризует химические свойства металлов: чем меньше электродный потенциал металла, тем больше его восстановительная способность.
А) Взаимодействие с неметаллами ( в названиях полученных веществ окончание
2Mg 0 +O2 0 —>2Mg 2+ O 2- (оксид магния)
Fe 0 +S 0 —>Fe 2+ S 2- ( сульфид железа II)
Б) Взаимодействие с водой. Самые активные металлы реагируют с водой при обычных условиях, и в результате этих реакций образуются растворимые в воде основания и выделяется водород
2Na + 2HOH = 2NaOH + H2
2Li 0 +2H2 + O 2– —> 2Li + O 2- H + + H2 0
Менее активные металлы реагируют с водой при повышенной температуре с выделением водорода и образованием оксида соответствующего металла Zn + H2O = ZnO +H2
В) Взаимодействие с растворами кислот. Происходит при соблюдении ряда условий
· Металл должен находиться левее в ряду напряжений металлов;
· В результате реакции должна образовываться растворимая соль, иначе металл покроется осадком и доступ кислоты к металлу прекратиться;
· Для этих реакций не рекомендуется использовать щелочные металлы, так как они взаимодействуют с водой в растворе кислоты;
· По особому взаимодействуют с металлами концентрированные азотная и серная кислоты;
2H + Cl – +Zn0 → Zn 2+ Cl2 - +H20
Г) Взаимодействие с растворами солей. При этом соблюдаются следующие условия
· Металл должен находиться в ряду напряжений левее металла, образующего соль;
· Для этих реакций не рекомендуется использовать щелочные металлы, так как они взаимодействуют с водой в растворе соли;
Fe 0 +Cu 2+ Cl2 – →Fe 2+ Cl2 – +Cu 0
Д) Взаимодействие со щелочами (только амфотерные)
Магний и щелочноземельные металлы с щелочами не реагируют.
Е) Взаимодействие с оксидами металлов (металлотермия).
Некоторые активные металлы способны вытеснять другие металлы из их оксидов при поджигании смеси.
2Al 0 + Fe 2 O 3 = Al 2 O 3 +2 Fe 0
Ж) Коррозия (будет рассмотрена на другом занятии).
6. Способы получения металлов
Существуют несколько основных способов получения — металлов.
а) Пирометаллургия – это получение металлов из их соединений при высоких температурах с помощью различных восстановителей (C, CO, H2, Al, Mg и др.).
— из их оксидов углем или оксидом углерода (II)
ZnО + С = Zn + СО
Fе2О3 + ЗСО = 2Fе + ЗСО2
— водородом
WO3 + 3H2 =W + 3H2O
СоО + Н2 = Со + Н2О
— алюминотермия
4Аl + ЗМnО2 = 2А12О3 + ЗМn
б) Гидрометаллургия – это получение металлов, которое состоит из двух процессов: сначала природное соединение металла (оксид) растворяют в кислоте, в результате чего получают соль металла. Затем из полученного раствора необходимый металл вытесняют более активным металлом. Например:
Обжигом сульфидов металлов и последующим восстановлением образовавшихся оксидов (например, углем):
2ZnS + ЗО2 = 2ZnО + 2SО2
ZnО + С = СО + Zn
в) Электрометаллургия – это получение металлов при электролизе растворов или расплавов их соединений. Роль восстановителя при этом играет электрический ток.
СuСl2 → Сu 2 + 2Сl -
Катод (восстановление): Сu 2+ - 2е - = Сu 0
как отличить главную подргуппу от побочной в таблице менделеева? СРОООЧНО.
В периодической системе 8 вертикальных столбцов, названных группами. В группах объединены
сходные по свойствам элементы, принадлежащие одному семейству. Номера групп обозначены
вверху таблицы римской цифрой. Валентность элементов каждой группы соответствует, за
немногими исключениями, номеру группы.
Каждая группа элементов делится на главную и побочную подгруппы. Главные подгруппы
образуют элементы малых и больших периодов, а побочные – только элементы больших
периодов. Элементы главных и побочных подгрупп сдвинуты в разные стороны.
Те элементы, которые расположены строго под элементами II (и III) периодов, составляют главную подгруппу. Те элементы IV-VII периодов, которые сдвинуты в сторону относительно элементов II (и III) периодов, составляют побочную подгруппу. Например, для IV периода к главной подгруппе относятся K, Ca, Ga, Ge,As, Se, Br Kr. Обратите внимание, что их всегда 8 (кроме неполного VII периода). А к побочно подгруппе относятся Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn. Обратите внимание, что их всегда 10 (кроме неполного VII периода) .
Для элементов, расположенных в одной и той же группе, наблюдаются следующие закономерности:
1. Наибольшая (высшая) валентность элементов каждой группы по кислороду (за немногими
исключениями) соответствует номеру группы. Элементы побочных подгрупп могут проявлять и
другую валентность. Например, медь образует оксиды одновалентной и двухвалентной меди,
соответственно Сu2О (I) и СuО (II). Однако наиболее распространенными, являются соединения
двухвалентной меди.
2. В главных подгруппах с увеличением относительных атомных масс, усиливаются
металлические свойства элементов.
3. Неметаллические свойства у элементов главных подгрупп с увеличением порядкового номера
ослабевают. Так, в главной подгруппе VII группы (подгруппе галогенов) наиболее активным
неметаллом является фтор F, а наименее активным – иод I.
4. Элементы главных подгрупп IV – VII групп образуют так же соединения с водородом.
Валентность элементов в соединениях с водородом определяется разностью между числом 8 и
номером группы.
Сущность деления групп на две подгруппы: главную и побочную, можно объяснить и на
основании теории строения атома. Так, к главным подгруппам относятся те элементы, у которых
происходит заполнение наружного энергетического уровня S-и p-электронами.
Число валентных электронов на внешнем уровне у этих элементов совпадает с номерам группы.
У элементов побочных подгрупп d-е поступают на предпоследний энергетический уровень, он
относятся к d- элементам. Валентными у этих элементов будут d – электроны и электроны
внешнего уровня.
Таким образом, в каждой подгруппе объединены элементы, атомы которых имеют одинаковое
строение внешнего электронного уровня.
Таким образом, деление групп на подгруппы (главную и побочную) основано на различии в заполнении электронами энергетических уровней. Главную подгруппу составляют s- и p-элементы, а побочную подгруппу -- d-элементы. В каждой группе объединены элементы, атомы которых имеют сходное строение внешнего энергетического уровня. При этом атомы элементов главных подгрупп содержат на внешних (последних) уровнях число электронов, равное номеру группы. Это так называемые - валентные электроны.
У элементов побочных подгрупп валентными являются электроны не только внешних, но и предпоследних (вто-рых снаружи) уровней, в чем и состоит основное различие в свойствах элементов главных и побочных подгрупп.
Главная подгруппа - содержит элементы, у которых идет заполнение s- и р- подуровней. Сверху вниз по подгруппе наблюдается усиление металлических (и ослабление неметаллических) свойств.
1. Общая характеристика элементов металлов
Из \(118\) известных на данный момент химических элементов \(96\) образуют простые вещества с металлическими свойствами, поэтому их называют металлическими элементами .
Металлические химические элементы в природе могут встречаться как в виде простых веществ, так и в виде соединений. То, в каком виде встречаются металлические элементы в природе, зависит от химической активности образуемых ими металлов.
Металлические элементы, образующие химически активные металлы ( Li–Mg ), в природе чаще всего встречаются в виде солей (хлоридов, фторидов, сульфатов, фосфатов и других).
Соли, образуемые этими металлами, являются главной составной частью распространённых в земной коре минералов и горных пород.
В растворённом виде соли натрия, кальция и магния содержатся в природных водах. Кроме того, соли активных металлов — важная составная часть живых организмов. Например, фосфат кальция Ca 3 ( P O 4 ) 2 является главной минеральной составной частью костной ткани.
Металлические химические элементы, образующие металлы средней активности ( Al–Pb ), в природе чаще всего встречаются в виде оксидов и сульфидов.
Металлические элементы, образующие химически неактивные металлы ( Cu–Au ), в природе чаще всего встречаются в виде простых веществ.
 |  |  |
| Рис. \(7\). Самородное золото Au | Рис. \(8\). Самородное серебро Ag | Рис. \(9\). Самородная платина Pt |
Исключение составляют медь и ртуть, которые в природе встречаются также в виде химических соединений.
В Периодической системе химических элементов металлы занимают левый нижний угол и находятся в главных (А) и побочных (Б) группах.
Рис. \(13\). Положение металлов в Периодической системе. Знаки металлических химических элементов расположены ниже ломаной линии B — Si — As — Te
В электронной оболочке атомов металлов на внешнем энергетическом уровне, как правило, содержится от \(1\) до \(3\) электронов. Исключение составляют только металлы \(IV\)А, \(V\)А и \(VI\)А группы, у которых на наружном энергетическом уровне находятся соответственно четыре, пять или шесть электронов.
В атомах металлов главных подгрупп валентные электроны располагаются на внешнем энергетическом уровне, а у металлов побочных подгрупп — ещё и на предвнешнем энергетическом уровне.
Радиусы атомов металлов больше, чем у атомов неметаллов того же периода. В силу отдалённости положительно заряженного ядра атомы металлов слабо удерживают свои валентные электроны.
Рис. \(14\). Характер изменения радиусов атомов химических элементов в периодах и в группах. Радиусы атомов металлов существенно больше, чем радиусы атомов неметаллов, находящихся в том же периоде
Главное отличительное свойство металлов — это их сравнительно невысокая электроотрицательность (ЭО) по сравнению с неметаллами.
Рис. \(15\). Величины относительных электроотрицательностей (ОЭО) некоторых химических элементов (по Л. Полингу). ОЭО металлических химических элементов уступает соответствующей величине неметаллических химических элементов
Атомы металлов, вступая в химические реакции, способны только отдавать электроны, то есть окисляться, следовательно, в ходе превращений могут проявлять себя в качестве восстановителей .
СРОЧНО ПОМОГИТЕ ПОЖАЛУЙСТА
10-7-1.Какая из перечисленных групп элементов содержит только металлы:
1)Li, Be, B; 2)K, Ca, Sr; 3)H, Li, Na; 4) Se, Te, Po .
10-7-2. Отметьте ряд, в котором находятся только металлы:
1) Mg, Gе, As 2) Li, Ве, В 3) C, Sn, Pb 4) К, Са, V
10-7-3. Металлами являются:
1)все s-элементы; 2) все p-элементы;
3) все d-элементы; 4) все элементы главных подгрупп.
10-7-4. Среди металлов нет: а) s-элементов б) р-элементов в) d-элементов г) f-элементов
1) а,б 2) в,б 3) в,г 4) есть все
10-7-5. В каком ряду приведены символы соответственно самого твердого и самого тугоплавкого металлов?
1) W, Ti; 2) Cr, Hg; 3) Cr, W; 4) W, Cr,
10-7-6. Какой металл является самым распространенным на Земле:
1) алюминий 2) золото 3) железо 4) магний
10-7-7.Металл, используемый для сплавов, применяемых в самолетостроении; для восстановления металлов из оксидов: устойчивы коррозии, с малой плотностью - .
1)цинк 2) медь 3) алюминий 4)хром
10-7-8. Какие металлы проявляют переменные степени окисления:
1) Fе 2) Na 3) Са 4) Al
10-7-9.Степень окисления хрома в его амфотерных соединениях равна
10-7-10.Исключите лишний элемент:
1)Na; 2)Mg; 3)Al; 4)Si.
10-7-11. Какие металлы в природе встречаются только в виде соединений:
1) натрий 2) золото 3) серебро 4) ртуть
10-7-12. Исключите "лишний" сплав:
1)сталь; 2)булат; 3)латунь; 4)чугун.
10-7-13. Атомы в кристаллических решетках металлов удерживаются посредством:
1) ионной связи 2) ковалентной полярной связи
3) водородной связи 4) металлической связи
10-7-14. Характерное свойство металлов:
1) плохая теплопроводность; 2) оксиды имеют ионный характер;
3) многие из них окислители; 4) большинство оксидов – ковалентные соединения.
10-7-15. Наибольший атомный радиус имеет:
1) Be; 2) Sr; 3) Са; 4) Ba.
10-7-16. Для металлов характерны:
1) низкая теплопроводность и электропроводность 2) летучесть
3) ковкость и пластичность 4) в обычных условиях газообразное состояние
10-7-17. В составе иона 25Mg2+ содержится:
1) 12 протонов, 12 электронов, 13 нейтронов 2) 10 протонов, 12 электронов, 13 нейтронов
3) 12 протонов, 10 электронов, 12 нейтронов 4) 12 протонов, 10 электронов, 13 нейтронов
10-7-18. Атомы металлов при взаимодействии с атомами неметаллов:
1) отдают валентные электроны 2) принимают электроны
3) в одних случаях принимают электроны, в других - отдают 4) являются окислителями
10-7-19.С увеличением порядкового номера металла в главной подгруппе способность отдавать электроны .
1) увеличивается 2) не изменяется
3) уменьшается 4) увеличивается, а затем уменьшается
10-7-20. Атомы металлов, отдавая электроны, приобретают электронную структуру внешнего энергетического уровня:
1) щелочных 2) галогенов 3) благородных газов 4) кислорода
10-7-21. В ряду натрий — магний — алюминий элементы расположены в порядке увеличения
1) атомного радиуса 2) электроотрицательности
3) металлических свойств 4) числа электронных слоев
10-7-22. Металлические свойства усиливаются в ряду элементов
1) натрий — магний — алюминий 2) литий — натрий — калий
3) барий - кальций — магний 4) калий — натрий — литий
10-7-23Наиболее выраженные металлические свойства проявляет:
1)А1 2)Na 3)Mg 4) Fe
10-7-24.Какое свойство не является общим для всех металлов:
3)твёрдое агрегатное состояние при стандартных условиях; 4)металлический блеск.
10-7-25. Металл, у которого наиболее устойчивая степень окисления +1, – это:
4) у всех перечисленных выше металлов степень окисления +1 одинаково устойчивая.
10-7-26. Верны ли следующие суждения о щелочных металлах?
А. Во всех соединениях они имеют степень окисления +1.
Б.С галогенами они образуют соединения с ионной связью.
1)верно только А; 2) верно только Б;
3)верны оба суждения; 4)оба суждения неверны.
10-7-27.На внешнем энергетическом уровне один электрон у .
1) щелочно-земельных металлов 2)алюминия
3)щелочных металлов 4) железа
10-7-28. Из приведенных ниже металлов наиболее активным является
1) бериллий 2) магний 3) кальций 4) барий
10-7-29. Ряд элементов, в котором усиливаются металлические свойства.
1) Li - Be – В 2) Cs - Rb - К 3) Al, Fe, Ag 4) Ca, Sr, Ba
10-7-30. Отметьте ряд, в которых основные свойства гидроксидов металлов убывают:
1) LiOH, КОН, CsOH 2) Са(ОН)2, Mg(OH)2, Ве(ОН)2
3) Аl(ОН)3, Mg(OH)2, NaOH 4) Ва(ОН)2, CsOH, RbOH
10-7-31. Отметьте ряды, в которых основные свойства оксидов металлов убывают:
Тестовая работа по теме "Металлы" (11 класс)
А) Ca Б) М g В) Sr Г) Fe .
13.Тип связи в простом веществе натрия:
Б) ковалентная неполярная
В) металлическая
Г) ковалентная полярная
14. Наиболее ярко выраженные металлические свойства
проявляет:
А) Mg Б) K В) Al Г) Ca
15. Какую электронную конфигурацию имеет атом наиболее
активного металла?
А) 1 s 2 2 s 2 2 p 11 Б) 1 s 2 2 s 2 2 p 6 3 s 1
В) 1 s 2 2 s 2 Г) 1 s 2 2 s 2 2 p 6 3 s 2 3 p 1
16. Алюмотермия - это
А) восстановление алюминия водородом из его оксида
Б) восстановление металлов из оксидов алюминием
В) шлифовка алюминиевых изделий
Г) получение алюминиевых сплавов
ТЕСТ №2 по теме «Металлы»
1. Какому металлу соответствует электронная формула
1 s 2 2 s 2 2 p 6 3 s 2 3 p 6 4 s 2 3 d 10 ?
А) Mo Б) Zn
В) Ba Г) Fe
2. При взаимодействии железа с разбавленной H 2 SO 4 образуется
3.Какой металл не вытеснит водород из разбавленной H 2 SO 4 ?
А) Fe Б) Cr В) Cu Г) Zn
4.В порядке уменьшения восстановительных свойств металлы расположены в ряду:
А ) Al, Zn, Fe Б ) Al, Na, K
В ) Fe, Zn, Mg Г ) Fe, Zn, Al
5.Оксиды CrO и CrO 3 -
А) основные
Б) основные и кислотные
В) кислотные
Г) кислотные и основные
6.К какому типу элементов относится железо?
А) р - элементам
Б) s -элементам
В) d -элементам
Г) f -элементам
7. На d - подуровне максимально может находиться:
А) 2е Б) 6е В)10е Г) 18е
8. Металлический хром может взаимодействовать с:
А) H 2 О Б) HCl (разб.)
В) HNO 3 (конц.) Г) NaOH (конц.)
9. Для металлов не характерно следующее физическое свойство:
А) теплопроводность
Б) металлический блеск
В) электропроводность
Г) хрупкость
10.Установите соответствии между металлом и способом его получения
А) Na 1. алюмотермия
Б) Fe 2. восстановление углеродом
В) Cr 3 . электролиз расплавов солей
11. С точки зрения типа кристаллической решетки «лишнее» простое вещество среди данных
А) алмаз В) железо
Б) хром Г) кобальт
12.Электронная формула иона Fe +2
А) 1 s 2 2 s 2 2 p 6 3 s 2 3 p 6 4 s 2 3 d 6
Б) 1 s 2 2 s 2 2 p 6 3 s 2 3 p 6 4 s 0 3 d 10
В) 1 s 2 2 s 2 2 p 6 3 s 2 3 p 6 4 s 0 3 d 6
Г) 1 s 2 2 s 2 2 p 6 3 s 2 3 p 6 4 s 2 3 d 10
13. Свойства оксидов металлов побочных подгрупп с уменьшением степени окисления металла изменяются в следующем порядке
А) основные, амфотерные, кислотные
Б) кислотные, амфотерные, основные
В) основные, кислотные, амфотерные
Г) кислотные, основные, амфотерные
14. В схеме превращения
веществами X и Y соответственно являются
В) Fe и HCl
15. В схеме превращения
веществами X 1 , X 2 , X 3 соответственно являются
Читайте также: