Соединения металлов IA-группы — урок. Химия, 11 класс.

Оксиды

Оксиды щелочных металлов

{Me}_{2} O

— это твёрдые вещества ионного строения. Оксиды лития и натрия бесцветные, оксиды калия и рубидия — жёлтые, а оксид цезия — оранжевый.

Оксид лития получают реакцией лития с кислородом:

4 Li + O_{2} = {2 Li}_{2} O

Оксиды других щелочных металлов образуются:

при взаимодействии металла с недостатком кислорода при повышенной температуре: $4 Na + O_{2} \overset{t}{=} {2 Na}_{2} O$ ;
в реакциях металлов с пероксидами или надпероксидами: $2 Na + {Na}_{2} O_{2} \overset{t}{=} {2 Na}_{2} O$ .

Оксидами щелочных металлов проявляются основные свойства. C возрастанием порядкового номера их химическая активность увеличивается.

Химические свойства оксидов представлены в таблице.

Реагенты	Особенности протекания реакций	Примеры реакций
Вода	Все оксиды реагируют при обычных условиях. Образуется щёлочь	${Li}_{2} O + H_{2} O = LiOH$
Кислотный оксид	Образуется соль	${Na}_{2} O + {SO}_{2} = {Na}_{2} {SO}_{3}$
Кислота	Образуются соль и вода	$K_{2} O + 2 HCl = 2 KCl + H_{2} O$
Амфотерный оксид	Реакции идут при сплавлении. Образуется соль	${Na}_{2} O + ZnO \overset{t}{=} {Na}_{2} {ZnO}_{2}$
Амфотерный гидроксид	Реакции идут при сплавлении. Образуются соль и вода	$K_{2} O + {Zn (OH)}_{2} \overset{t}{=} K_{2} {ZnO}_{2} + H_{2} O$

Гидроксиды

Гидроксиды имеют состав

MeOH

и являются сильными основаниями, щелочами. Это твёрдые белые вещества, хорошо растворимые в воде.

Рис. $1$. Гидроксид натрия

В водных растворах и расплавах они полностью распадаются на ионы:

MeOH \to {Me}^{+} + {OH}^{-}

Твёрдыми щелочами и их растворами разрушаются живые ткани, поэтому при работе с ними нужно использовать перчатки и защитные очки.

На воздухе твёрдые щёлочи поглощают влагу и расплываются. Также они поглощают из воздуха углекислый газ. Поэтому щёлочи и их растворы необходимо хранить в герметически закрытых сосудах.

Основной способ получения гидроксидов щелочных металлов — электролиз водных растворов их солей:

2 NaCl + {2 H}_{2} O \overset{эл . ток}{=} 2 NaOH + H_{2} {↑ + Cl}_{2} {↑.}^{}

Щёлочи образуются также при взаимодействии металлов и их соединений (оксидов, гидридов, нитридов, фосфидов, карбидов, силицидов) с водой. Примеры:

KH + H_{2} O = KOH + H_{2} {↑;}^{}

{Na}_{3} N + 3 H_{2} O = 3 NaOH + {NH}_{3} {↑ .}^{}

Гидроксиды щелочных металлов очень реакционноспособны. Их химические свойства приведены в таблице.

Реагенты	Особенности протекания реакций	Примеры реакций
Кислотный оксид	Образуется средняя или кислая соль	${2 NaOH}_{(изб .)} + {CO}_{2} = {Na}_{2} {CO}_{3} + H_{2} O;$ $NaOH + {CO}_{2 (изб .)} = {NaHCO}_{3}$
Кислота	Образуются вода и соль (средняя или кислая)	${2 KOH}_{(изб .)} + H_{2} {SO}_{4} = K_{2} {SO}_{4} + {2 H}_{2} O;$ $KOH + H_{2} {SO}_{4 (изб .)} = {KHSO}_{4} + H_{2} O$
Растворимая соль	Реакция идёт, если выпадает осадок	$2 NaOH + {FeCl}_{2} = 2 NaCl + {Fe (OH)}_{2} {↓;}^{}$ ${Ba (OH)}_{2} + {Na}_{2} {SO}_{4} = 2 NaOH + {BaSO}_{4} ↓^{}$
Соль аммония или амина	Выделяется аммиак или амин	$KOH + {NH}_{4} Cl = KCl + {NH}_{3} {↑ + H}_{2} O;$ $KOH + {CH}_{3} {NH}_{3} Cl = KCl + {CH}_{3} {NH}_{2} + H_{2} O$
Амфотерный оксид	При сплавлении образуется средняя соль, а с раствором щёлочи — комплексная соль	$2 NaOH + {Al}_{2} O_{3} \overset{t}{=} {2 NaAlO}_{2} + H_{2} O;$ $2 NaOH + {Al}_{2} O_{3} + H_{2} O = {2 Na [Al (OH)}_{4}]$
Амфотерный гидроксид	При сплавлении образуется средняя соль, а с раствором щёлочи — комплексная соль	${2 KOH + Zn (OH)}_{2} \overset{t}{=} K_{2} {ZnO}_{2} + 2 H_{2} O;$ ${2 KOH + Zn (OH)}_{2} = K_{2} [{Zn (OH)}_{4}]$
Металл ( $Zn$ , $Be$ , $Al$ )	В растворах щелочей образуются комплексная соль и водород	${2 KOH + Zn + 2 H}_{2} O = K_{2} [{Zn (OH)}_{4}] + H_{2} ↑^{}$
Неметалл ( ${Cl}_{2}$ , ${Br}_{2}$ , $S$ )	Происходят реакции диспропорционирования	${6 KOH + 3 \overset{0}{\underline{Cl}}}_{2} \overset{t}{=} \overset{+ 5}{{K \underline{Cl} O}_{3}} + \overset{- 1}{5 K \underline{Cl}} + {3 H}_{2} O$
Фенол	Образуются фенолят и вода	${KOH + C}_{6} H_{5} OH \to C_{6} H_{5} OK + H_{2} O$
Сложные эфиры	Происходит щелочной гидролиз с образованием соли и спирта	$KOH + H COO {CH}_{3} \to HCOOK + {CH}_{3} OH$

Соли

Соли содержат катион щелочного металла. Они имеют ионное строение и хорошо растворяются в воде (кроме фторида, фосфата, силиката лития).

Химические свойства солей в основном определяются свойствами кислотных остатков. Исключение — растворимые соли лития, реагирующие с фторидами, фосфатами и силикатами с образованием нерастворимых соединений, например:

3 LiCl + {Na}_{3} {PO}_{4} = 3 NaCl + {Li}_{3} {PO}_{4} ↓ .

Качественное определение соединений

Соединения щелочных металлов можно обнаружить по окрашиванию пламени:

литий — малиново-красное;
натрий — жёлтое;
калий — фиолетовое.

Рис. $2$. Окрашивание пламени

Источники:

Рис. 1. Гидроксид натрия. Автор: Walkerma. Собственная работа. Общественное достояние, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=5190866. Дата обращения: 02.03.2023.

Предыдущая теория

Вернуться в тему

Следующая теория

3. Соединения металлов IA-группы

Теория: