Лужний метал з водою

Мета та основні завдання:

Ø удосконалити знання студентів із структури, критеріїв періодичності періодичної системи Д.І. Менделєєва, особливостей будови атомів металів;

Ø удосконалити знання студентів з фізичних та хімічних властивостей металів; способів утворення та застосування металів;

Ø удосконалити уміння студентів складати молекулярні рівняння хімічних реакцій, рівняння окисно-відновних реакцій; іонні рівняння;

Ø удосконалити уміння студентів в розв’язанні задач за формулами та рівняннями;

Ø формувати у студентів уміння працювати в складі малих груп;

Ø формувати уміння студентів давати визначення поняттям;

Ø розвивати комунікативні уміння студентів;

Ø розвивати системне мислення студентів;

Ø розвивати професійні навички студентів в роботі з хімічними реактивами та хімічним обладнанням.

Прикладні задачі: розглянути особливості будови атомів s-елементів І та ІІ груп ПС; фізичні та хімічні властивості простих і складних речовин, утворених s-елементами І та ІІ груп ПС; способи утворення даних речовин; їх застосування.

Ключові поняття:s-електрон, s-елемент, метали, фізичні властивості металів, хімічні властивості металів, способи утворення металів, застосування металів.

Теоретична частина

Хімічні елементи, на електронних оболонках яких заповнюється електронами s-підрівень зовнішнього енергетичного рівня, називаються s-елементами. S-елементи знаходяться в І та ІІ групах головних підгрупах періодичної системи. S-елементи, крім Гідрогену, утворюють прості речовини метали. Проаналізуйте зміну металічних властивостей елементів в групах і періодах. Як змінюються металеві властивості простих речовин та основні властивості складних речовин, утворених даними хімічними елементами?

Загальна характеристика s-елементів І групи

S-елементи І групи ПС називаються лужними елементами. Вони утворюють прості речовини – лужні метали, які при взаємодії з водою дають розчинні у воді основи — луги. До s-елементів І групи ПС відносяться Літій Li, Натрій Na, Калій K, Рубідій Rb, Цезій Cs, Францій Fr.

Атоми лужних металів на зовнішньому енергетичному рівні містять по одному s-електрону, який відносно легко відривається; при цьому атоми перетворюються в позитивно заряджені іони (катіони) з стійкою електронною оболонкою атома, відповідного інертному газу. Лужні метали є типовими металами і в сполуках проявляють тільки позитивний ступінь окиснення +1.

Таблиця 12.1 Деякі властивості атомів лужних металів

Порівняйте властивості атомів та поясніть зміну властивостей простих речовин металів, які утворюють дані хімічні елементи.

Фізичні властивості лужних металів

Лужні метали – сріблясто-білого кольору, характеризуються незначною твердістю, малою густиною, низькими температурами плавлення та кипіння, високою електропровідністю. Всі лужні метали мають однотипні кристалічні гратки.

Лужні метали, а також їх сполуки зафарбовують полум’я в характерні кольори: літій – в малиновий, натрій – в жовтий, калій – в фіолетовий, рубідій – в бузковий, цезій – в фіолетово-синій.

Хімічні властивості лужних металів

Лужні метали належать до числа найбільш активних металів. Вони енергійно взаємодіють з киснем і навіть з азотом. На повітрі за звичайних умов літій швидко утворює темно-червону плівку суміші Li₃N з Li₂О. При згорянні на повітрі тільки літій утворює оксид Li₂О (з великою домішкою Li₃N), останні ж метали перетворюються в пероксиди складу: Nа₂О₂, К₂О₄, Rb₂О₄ і Cs₂О₄.

Лужні метали за звичайних умов дуже енергійно взаємодіють з водою за схемою:

При розтиранні лужних металів з сіркою утворються сульфіди Ме₂S. Іще легше лужні метали взаємодіють з бромом. В атмосфері фтору та хлору за наявності вологи вони спалахують. З йодом взаємодіють тільки при нагріванні.

Зберігання лужних металів і робота з ними вимагає додержання правил техніки безпеки. При зберіганні необхідно перепинити доступ повітря і вологи до металів з метою запобігання вибухів і пожеж. Тому лужні метали зберігають під шаром керосину в герметично закритому посуді. Неможна гасити спалахненні лужні метали водою, тому що вода енергійно реагує з ними (з вибухом). Залишки лужних металів на стінках посуду після роботи з ними також неможна усувати водою. Придатними розчинниками для них є органічні речовини, наприклад, етиловий спирт.

Відносну хімічну активність лужних металів можна проаналізувати за теплотами утворення їх сполук (в кДж/моль):

Як змінюється хімічна активність від літію до цезію по відношенню до кисню, води, хлору? Чому літій відновлює інші лужні метали з їх оксидів:

Лужні метали при нагріванні взаємодіють з воднем з утворенням гідридів:

Гідриди лужних металів – кристалічні іонні сполуки. При пропусканні електричного струму через розчин гідриду лужного металу в рідкому амоніаку (або через розплав гідриду) на катоді виділяється лужний метал, а на аноді – водень. Отже, ступінь окиснення водню в гідридах -1, а лужного металу +1. Гідриди реагують з водою за рівнянням:

Вони є сильними відновниками, наприклад, відновлюють карбон (ІV) оксид до вільного карбону:

СО₂ + 2NаН = С + 2NаОН.

В присутності сильних відновників (вугілля, сірка, йодиди) пероксиди лужних металів проявляють окислювальні властивості:

а в присутності сильних окисників – відновлювальні властивості:

Оксиди лужних металів утворюються із пероксидів при їх нагріванні з відповідним лужним металом:

При розчиненні лужних металів у воді утворюються луги. Гідроксиди лужних металів – їдкі, дуже гігроскопічні речовини. Вони повільно розчиняють скло, а також фарфор за реакцією:

Источник

Лужні та лужноземельні метали. Алюміній. Залізо(ТЕСТЫ)

Хiмiя 9 клас. Тема: Лужні та лужноземельні метали. Алюміній. Залізо

Мета даного тесту — перевірити, чи вміє учень:

— характеризувати властивості лужних і лужноземельних мета­лів за їхнім положенням у Періодичній системі;

— характеризувати властивості алюмінію і заліза;

— знаходити причини застосування різних металів відповідно до їхніх властивостей;

— описувати хімічні властивості лужних, лужноземельних металів, алюмінію і заліза;

— складати рівняння реакцій за участю лужних, лужноземельних металів, алюмінію і заліза;

— складати рівняння якісних реакцій на різні метали;

— порівнювати властивості лужних і лужноземельних металів.

1. Виберіть правильне твердження стосовно відношення металів до лужних.

+А. Na – лужний метал.

–Б. Fe – лужний метал.

–В. Mg – лужний метал.

–Г. Al – лужний метал.

2. Виберіть правильне твердження стосовно будови атомів лужних металів.

–А. На зовнішньому електронному шарі знаходяться два електрони.

+Б. Порядковий номер елемента дорівнює заряду ядра його атома.

–В. …ns 2 – електронна формула зовнішнього електронного шару
атомів лужних металів.

–Г. В атомів лужних металів найменший радіус серед усіх елементів відповідних періодів.

3. Виберіть правильне твердження стосовно положення лужних металів у Періодичній системі хімічних елементів.

+А. Лужні метали – це головна підгрупа в періодичній системі
хімічних елементів.

–Б. Лужні метали знаходяться в ІІІ групі.

–В. Лужні метали знаходяться в І періоді.

–Г. Лужні метали знаходяться в побічній підгрупі І групи.

4. Серед тверджень щодо електронних формул лужноземельних металів укажіть усі правильні.

–А. 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 — електронна формула Ca.

–Б. 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2 — електронна формула Mg.

–В. 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 0 4s 2 — електронна формула Ra.

–Г. 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 — електронна формула Вa.

5. Серед тверджень стосовно хімічних властивостей лужних металів укажіть усі правильні.

+А. Лужні метали реагують з неметалами, утворюючі солі.

+Б. Лужні метали реагують з водою, утворюючі луги.

+В. Лужні метали реагують з киснем, утворюючі оксиди.

–Г. Лужні метали реагують з воднем, утворюючі гідроксиди.

6. Серед тверджень стосовно хімічних властивостей заліза укажіть усі правильні.

7. Серед тверджень стосовно якісних реакцій на іони феруму укажіть усі правильні.

+А. Fe 2+ + 2ОН¯→ Fe(ОН)₂↓ зеленуватий осад, що на повітрі буріє.

+Б. Fe 3+ + 3ОН¯→ Fe(ОН)₃↓ бурий осад.

–В. Fe 2+ забарвлює полум’я в червоний колір.

8. Серед тверджень стосовно властивостей оксидів і гідроксидів лужних металів укажіть усі правильні.

–А. Гідроксиди лужних металів – неелектроліти.

+Б. Гідроксиди лужних металів роз’їдають шкіру і тканини.

9. Серед рівнянь окисно-відновних реакцій укажіть усі правильні.

10. Серед твердженнь щодо бінарних сполук калію з киснем, укажіть усі правильні .

+А. Існує сполука калію з киснем, де масова частка кисню складає 17 %.

+Б. При прямому синтезі утворюється пероксид калію.

+В. Масова частка калію у кисневій сполуці може становити 54,9 %.

–Г. Кисневі сполуки калію застосовують як калійні добрива у сільському господарстві.

11. У лабораторії було отримано 39,6 г гексафтороалюмінатної кислоти H₃[AlF₆]·3H₂O з трифториду алюмінію і плавикової кислоти. Укажіть усі правильні твердження.

–А. Для цього було достатньо 15 г трифториду алюмінію.

–Б. Було витрачено 30 г 40 % розчину плавикової кислоти.

–В. Для отримання кислоти знадобилося 3 моль води.

+Г. Кількість речовини кислоти дорівнює кількості речовини трифториду алюмінію, витраченого на її отримання.

12. Як відомо, Fe(OH)₂ можна окислити до Fe(OH)₃ при наявності вільного кисню і води. Укажіть усі правильні твердження.

–А. 2 л кисню (20º С, 750 мм рт. ст.) окислюють більше 30 г гідроксиду феруму (ІІ).

–Б. На окислення 1 моль гідроксиду феруму (ІІ) до гідроксиду
феруму (ІІІ) потрібно 1 моль води.

–В. Якщо окислювати гідроксид феруму (ІІ) без води, то утвориться іржа.

+Г. Подібно до гідроксиду окислюються й інші сполуки феруму (ІІ)
до сполук феруму (ІІІ).

1. Виберіть правильне твердження стосовно відношення металів до лужних.

–А. Са – лужний метал.

–Б. Ba – лужний метал.

+В. Li – лужний метал.

–Г. Fe – лужний метал.

2. Який рядок складається тільки з лужних металів?

3. Виберіть правильне твердження стосовно загальної характеристики лужних металів.

+А. Лужні метали з усіх металів найактивніші.

–Б. Значення електронегативностей лужних металів найбільші.

–В. Літій плавиться при t ≈ 20º С.

–Г. У ряді Бекетова лужні метали стоять у кінці.

4. Укажіть усі правильні записи електронних формул металів.

–А. 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2 — електронна формула Al.

–Б. 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 — електронна формула Mn.

+В. 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2 — електронна формула Fe.

–Г. 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2 3d 5 4s 2 — електронна формула Cr.

5. Серед тверджень стосовно специфічних хімічних властивостей заліза укажіть усі правильні.

–А. Залізо взаємодіє з концентрованою нітратною кислотою.

+Б. Залізо взаємодіє з неметалами з утворенням солей.

+В. Залізо взаємодіє із солями менш активних металів.

+Г. Залізо взаємодіє з хлоридною кислотою, утворюючі сіль та водень.

6. Серед рівнянь реакцій за участю алюмінію укажіть усі правильні.

7. Серед тверджень стосовно якісних реакцій на іони лужних металів укажіть усі правильні.

–А. Забарвлення полум’я в жовтий колір – якісна реакція на калій.

–Б. Забарвлення полум’я у фіолетовий колір – якісна реакція на натрій.

–В. Забарвлення полум’я в кармінно-червоний колір – якісна реакція
на цезій.

–Г. Забарвлення полум’я в синій колір – якісна реакція на літій.

8. Серед тверджень стосовно властивостей сполук кальцію та магнію укажіть усі правильні.

–Г. Гідроксид магнію проявляє кислотні властивості.

9. Серед рівнянь окисно-відновних реакцій укажіть усі правильні.

10. У кислоті розчинили 7,4 г заліза. Укажіть усі правильні твердження.

+А. Для цього достатньо 95 мл 10 % розчину хлоридної кислоти
(ρ = 1,05).

–Б. Залізо розчиняється в концентрованій сульфатній кислоті.

–В. При розчиненні 7,4 г заліза у нітратній кислоті виділяється
0,132 моль водню.

+Г. Для розчинення 7,4 г заліза достатньо 0,088 моль ортофосфатної кислоти.

11. Алюміній можна отримати електролізом його сполук. Згідно із законом Фарадея масу алюмінію, що утворюється внаслідок електролізу, можна обчислити за рівнянням:

де z — заряд алюмінію у сполуці, що підлягає електролізу, М — молярна маса алюмінію, І — сила струму, t — час. Укажіть усі правильні твердження.

–А. Для отримання 10 кг алюмінію достатньо 0,5 години
пропускати через електролізер струм силою 20000 А.

–Б. Для отримання 5 г алюмінію достатньо 50000 Кл електрики.

+В. Під час електролізу алюміній виділяється на катоді.

–Г. Для отримання 1 моль алюмінію потрібно 2895 Кл електрики.

12. У результаті взаємодії 1 г амальгами натрію з водою отримано розчин лугу, для нейтралізації якого знадобилося 50 мл розчину хлоридної кислоти з концентрацією 0,1 моль/л. Укажіть усі правильні твердження.

–А. Вміст натрію в амальгамі більше 15 %.

–Б. До складу амальгами натрію входять три елементи.

–В. Амальгама натрію дисоціює у воді.

+Г. Вміст ртуті в амальгамі становить 88,5 %.

1. Виберіть правильне твердження стосовно відношення металів до лужних.

+А. Cs –лужний метал.

–Б. Mg – лужний метал.

–В. Ca – лужний метал.

–Г. Al – лужний метал.

2. Який з рядків складається тільки з формул оксидів лужних металів? Виберіть правильну відповідь.

3. Виберіть правильне твердження стосовно загальної характеристики кальцію та магнію.

–А. Кальцій та магній входять до головної підгрупи ІІІ групи.

+Б. Їх називають лужноземельними металами.

–В. Ці метали зустрічаються у природі у вигляді самородків.

–Г. На зовнішньому електронному шарі атомів цих металів три електрони.

4. Укажіть усі правильні записи електронних формул лужних металів.

–А. 1s 2 2s 1 — електронна формула Na.

–Б. 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 — електронна формула Li.

–В. 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 — електронна формула Rb.

–Г. 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 5s 1 — електронна формула K.

5. Серед тверджень стосовно хімічних властивостей алюмінію укажіть усі правильні.

+А. Алюміній — амфотерна речовина, тому реагує як із кислотами,
так і з лугами.

+Б. У реакції з киснем алюміній утворює оксид.

+В. У реакціях із неметалами алюміній утворює солі.

–Г. Алюміній витісняє із солей більш активні метали.

6. Серед рівнянь реакцій за участю лужноземельних металів укажіть усі правильні.

7. Серед тверджень стосовно якісних реакцій на лужноземельні метали укажіть усі правильні.

+А. Іони Ва 2+ дають білий осад при взаємодії із сульфат-іонами.

–Б. Іони Ca 2+ забарвлюють полум’я у фіолетовий колір.

+В. Іони Ва 2+ забарвлюють полум’я в жовто-зелений колір.

–Г. Іони Sr 2+ забарвлюють полум’я в синій колір.

8. Серед рівнянь реакцій за участю сполук феруму укажіть усі правильні.

9. Укажіть усі правильні рівняння окисно-відновних реакцій.

10. Потрібно отримати 1 т 20 % розчину їдкого натру. Укажіть усі правильні твердження.

+А. Для цього достатньо 800 кг 25 % розчину їдкого натру і 200 кг води.

+Б. Потрібний розчин можна отримати, якщо змішати
0,5 т 30 % розчину і 0,5 т 10 % розчину їдкого натру.

–В. Потрібний розчин можна отримати, якщо провести реакцію
між 115 кг натрію з 885 кг води.

–Г. Якщо внаслідок реакції натрію з водою виділилося 55000 л газу,
то отриманої кількості лугу вистачить для приготування
потрібного розчину.

11. Деяку речовину отримують у промисловості хлоруванням паленої магнезії у присутності вугілля. Укажіть усі правильні твердження.

–А. Цю речовину використовують для отримання металічного кальцію шляхом електролізу.

+Б. Ця речовина є вихідною у виробництві магнезіального цементу.

–В. Цю речовину ще можна отримати термічним розкладом
карбонату магнію.

–Г. Якщо змішати сульфатну кислоту з 30 % розчином цієї речовини, згодом утвориться високомолекулярна сполука.

12. Відомо, що сполуки феруму (VI) є сильними окисниками. Укажіть усі правильні твердження.

–Б. Якщо подіяти на сполуку K₂FeO₄ сильною кислотою, то виділяється залізна кислота Н₂FeO₄.

+В. Сполуки феруму (VI) можна отримати окисленням оксиду феруму (ІІІ) у сильно лужному середовищі:
Fe₂O₃ + 3KNO₃ + 4KOH → 2K₂FeO₄ + 3KNO₂ + 2H₂O.

–Г. При дії 3,96 г сполуки K₂FeO₄ на аміак виділяється більше 2 л азоту.

1. Виберіть правильне твердження стосовно алюмінію та заліза.

–А. Залізо — лужноземельний метал.

+Б. Залізо входить до складу організму людини.

–В. Алюміній — важкий метал.

–Г. Алюміній — основа чавуну і сталі.

2. Який рядок складається тільки з формул гідроксидів лужних металів? Виберіть правильну відповідь.

3. Виберіть правильне твердження стосовно загальної характеристики алюмінію та феруму.

–А. Ці елементи знаходяться в ІІІ періоді Періодичної системи елементів.

+Б. Al відноситься до головної підгрупи III групи Періодичної системи елементів.

–В. Al – це більш активний метал, ніж метали головної підгрупи II групи Періодичної системи елементів.

–Г. Ферум – елемент побічної підгрупи II групи Періодичної системи елементів.

4. Укажіть усі правильні записи електронних формул металів.

–А. 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 — електронна формула К.

+Б. 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2 — електронна формула Fe.

–В. 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 — електронна формула Mg.

–Г. 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3 — електронна формула Al.

5. Серед тверджень стосовно хімічних властивостей магнію і кальцію укажіть усі правильні.

–А. Магній і кальцій у реакції з киснем утворюють пероксиди.

+Б. Магній і кальцій у реакції з водою при нагріванні утворюють гідроксиди.

+В. Магній і кальцій у реакції з неметалами утворюють солі.

–Г. Магній і кальцій витісняють водень із кислот.

6. Серед рівнянь реакцій за участю лужних металів укажіть усі правильні.

7. Серед рівнянь якісних реакцій на катіони металів укажіть усі правильні.

+А. 3ОН ˉ + Al 3+ → Al(OH)₃↓ (в деяких випадках).

+Б. Fe 2+ + 2OHˉ → Fe(OH)₂↓ (зеленуватий осад, що на повітрі буріє)

+Г. Fe 3+ + 3CNS → Fe(CNS)₃↓ (осад яскраво-червоного кольору)

8. Серед рівнянь реакцій за участю алюмінію та його сполук укажіть всі правильні.

9. Серед рівнянь окисно-відновних реакцій укажіть усі правильні.

10. Оксид алюмінію є широко застосовуваною речовиною. Серед наведених тверджень укажіть усі правильні.

–А. Одною з природних модифікацій оксиду алюмінію є алмаз.

–Б. Основна галузь застосування оксиду алюмінію — виробництво абразивних матеріалів.

+В. Червоний рубін — забарвлений іонами хрому природний оксид алюмінію.

+Г. Алюміній здебільшого отримують електролізом оксиду алюмінію при високих температурах.

11. При електролізі хлориду літію протягом 2,5 годин на катоді виділилося 1,2 г літію. Згідно із законом Фарадея

де z — заряд літію у сполуці, що підлягає електролізу, М — молярна маса літію, І — сила струму, t — час. Серед наведених тверджень укажіть усі правильні.

–А. Сила струму під час електролізу була більше 2 А.

–Б. Об’єм хлору, що виділився при електролізі, становить 2 л.

–В. Оскільки виділявся металічний літій, електролізу піддали
водний розчин його хлориду.

–Г. Для того щоб зменшити час електролізу вдвічі, потрібна сила струму в 4,2 А.

12. Тепловий ефект реакції відновлення оксиду феруму (ІІІ) вугіллям становить –489,8 кДж, а теплоти утворення чадного газу і оксиду алюмінію дорівнюють відповідно +110,6 і +1675,1 кДж. Серед наведених тверджень укажіть усі правильні.

–А. Теплота утворення оксиду заліза (ІІІ) дорівнює -821,6 кДж.

–Б. Як видно з енергетичних характеристик, відновлювати оксид заліза вугіллям є нерентабельним.

–В. При алюмотермічній реакції відновлення оксиду феруму (ІІІ) виділяється 2496,7 кДж теплоти на кожний моль оксиду феруму.

–Г. Щоб відновити 1 моль оксиду алюмінію вугіллям, треба витратити менше енергії, ніж на відновлення 1 моль оксиду феруму (ІІІ)
у такий самий спосіб.

Источник