Химические свойства
Свойства пероксидов очень похожи на свойства оксидов. Однако пероксиды щелочных металлов, в отличие от оксидов, содержат атомы кислорода со степенью окисления -1. Поэтому они могут могут проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства.
1. Пероксиды щелочных металлов взаимодействуют с водой. При этом на холоде протекает обменная реакция, образуются щелочь и пероксид водорода:
Na2O2 + 2H2O (хол.) = 2NaOH + H2O2
При нагревании пероксиды диспропорционируют в воде, образуются щелочь и кислород:
2Na2O2 + 2H2O (гор.) = 4NaOH + O2↑
2. Пероксиды диспропорционируют при взаимодействии с кислотными оксидами.
Например, пероксид натрия реагирует с углекислым газом с образованием карбоната натрия и кислорода:
2Na2O2 + 2CO2 = 2Na2CO3 + O2↑
3. При взаимодействии с минеральными кислотами на холоде пероксиды вступают в обменную реакцию. При этом образуются соль и перекись водорода:
Na2O2 + 2HCl = 2NaCl + H2O2
При нагревании пероксиды, опять-таки, диспропорционируют:
2Na2O2 + 2H2SO4 (разб.гор.) = 2Na2SO4 + 2H2O + O2↑
4. Пероксиды щелочных металлов разлагаются при нагревании, с образованием оксида и кислорода:
2Na2O2 = 2Na2O + O2↑
5. При взаимодействии с восстановителями пероксиды проявляют окислительные свойства.
Например, пероксид натрия с угарным газом реагирует с образованием карбоната натрия:
Na2O2 + CO = Na2CO3
Пероксид натрия с сернистым газом также вступает в ОВР с образованием сульфата натрия:
Na2O2 + SO2 = Na2SO4
2Na2O2 + S = Na2SO3 + Na2O
Na2O2 + 2H2SO4 + 2NaI = I2 + 2Na2SO4 + 2H2O
Na2O2 + 2H2SO4 + 2FeSO4 = Fe2(SO4)3 + Na2SO4 + 2H2O
3Na2O2 + 2Na3[Cr(OH)6] = 2Na2CrO4 + 8NaOH + 2H2O
6. При взаимодействии с сильными окислителями пероксиды проявляют свойства восстановителей и окисляются, как правило, до молекулярного кислорода.
Например, при взаимодействии с подкисленным раствором перманганата калия пероксид натрия образует соль и молекулярный кислород:
5Na2O2 + 8H2SO4 + 2KMnO4 = 5O2 + 2MnSO4 + 8H2O + 5Na2SO4 + K2SO4
Основная соль |
|
(CuOH)2CO3 | Дигидроксокарбонат меди (II)Малахит |
Средняя соль |
|
K2CO3 | Карбонат калияПоташ |
CaCO3 | Карбонат кальцияМел, Известняк, Мрамор |
FeS2 | Персульфид железа (II)Пирит, Железный колчедан, Серный колчедан |
Cu2S | Cu2SМедный колчедан |
Na2CO3 | Карбонат натрияКальцинированная сода |
NaNO3 | Нитрат натрияЧилийская селитра, Натриевая селитра |
KNO3 | Нитрат калияКалиевая селитра |
NH4NO3 | Нитрат аммонияАммиачная селитра |
NH4Cl | Хлорид аммонияНашатырь |
FeCl3 | Хлорид железа (III)Хлорное железо |
FeCl2 | Хлорид железа (II)Хлористое железо |
KClO3 | Хлорат калияБертолетова соль |
Кислая соль |
|
NaHCO3 | Гидрокарбонат натрияПищевая сода, Питьевая сода |
Гидратные соли (кристаллогидраты) |
|
Na2SO4·10H2O | Декагидрат сульфата натрияГлауберова соль |
CaSO4·2H2O | Дигидрат сульфата кальцияГипс |
CuSO4·5H2O | Пентагидрат сульфата медиМедный купорос |
Na2CO3·10H2O | Декагидрат карбоната натрияКристаллическая сода |
Кислота |
|
H2SiO3 | Кремниевая кислотаСиликагель |
Растворимое основание (щелочь) |
|
KOH | Гидроксид калияЕдкое кали |
NaOH | Гидроксид натрияЕдкий натр, Каустическая сода |
Ca(OH)2 | Гидроксид кальцияГашеная известь |
NH3·H2O | Гидроксид аммонияНашатырный спирт |
Кислотный оксид |
|
CO2 | Оксид углерода (IV)Углекислый газ |
SO2 | Оксид серы (IV)Сернистый ангидрид, Сернистый газ |
SO3 | Оксид серы (VI)Серный ангидрид |
SiO2 | Оксид кремния (IV)Кварц, Кремнезем |
NO2 | Оксид азота (IV)Бурый газ, Лисий хвост |
Основный оксид |
|
CaO | Оксид кальцияНегашеная известь |
MgO | Оксид магнияЖженая магнезия |
Несолеобразующий оксид |
|
CO | Оксид углерода (II)Угарный газ |
N2O | Оксид азота (I)Веселящий газ |
Смешанный оксид |
|
Fe3O4 | Оксид железа(II,III)Железная окалина |
Пероксид |
|
H2O2 | Пероксид водородаПерекись водорода |
Бинарные неорганические соединения |
|
SiC | Карбид кремнияКарборунд |
Летучие водородные соединения |
|
H2S | СероводородСероводородная кислота |
HF | ФтороводородПлавиковая кислота |
HCl | ХлороводородСоляная кислота |
Водород (лат. hydrogenium = греч. ὕδωρ — вода + γεννάω — рождаю) — самый легкий химический элемент, при обычных условиях — газ
без цвета, запаха и вкуса. В соединении с кислородом образует воду.
Водород — самый распространенный элемент Вселенной, входит в состав всего живого и небесных тел (73% массы Солнца).
Степени окисления
Проявляет степени окисления: -1, 0, +1.
Получение
В промышленности водород получают различными методами:
- Конверсия с водяным паром при t = 1000 °C
- Методом газификации угля, торфа, сланца
- Электролизом водных растворов щелочей
- Каталитическим окислением кислородом (неполное окисление)
CH4 + H2O → CO + H2
C + H2O → CO + H2
H2O → H2↑ + O2↑
CH4 + O2 → CO + H2
Лабораторные методы традиционно отличаются от промышленных своей простотой. В лаборатории водород получают:
- Вытеснением водорода из кислот
- Гидролизом гидридов
- Взаимодействием активных металлов с водой
- Реакцией цинка или алюминия с раствором щелочи
Fe + HCl → FeCl2 + H2↑
CaH2 + H2O → Ca(OH)2 + H2↑
Ca + H2O → Ca(OH)2 + H2↑
Al + NaOH + H2O → Na[Al(OH)4] + H2↑
Химические свойства
- Как восстановитель реагирует с кислородом, галогенами, азотом, серой, оксидами металлов. При комнатной температуре из перечисленных
реакция идет только со фтором. - Как окислитель реагирует с металлами
В реакциях водород проявляет себя как восстановитель и окислитель. Как восстановитель реагирует с элементами, электроотрицательность которых
выше, чем у водорода:
H2 + O2 → (t) H2O
H2 + F2 → HF (со взрывом в темноте)
H2 + Cl2 → (t) HCl (со взрывом только на свету)
H2 + N2 → NH3
H2 + S → H2S
H2 + ZnO → Zn + H2O
Na + H2 → NaH (гидрид натрия)
Mg + H2 → MgH2
Вода
Химические свойства:
- Реакция с металлами
- Реакции с основными и кислотными оксидами
- Гидролиз солей
- Реакция с гидридами активных металлов
- Реакции с C, CO, CH4
- С галогенами
Металлы, стоящие в ряду активности до водорода, вытесняют водород из воды.
K + H2O → KOH + H2
Реагирует с основными оксидами — с образованием оснований (реакция идет, если основание растворимо), и с кислотными оксидами —
с образованием соответствующих кислот. Не забывайте сохранять степени окисления!
CaO + H2O → Ca(OH)2
P2O5 + H2O → H3PO4
Отмечу здесь реакцию двойного гидролиза, которая заключается в гидролизе одной соли по катиону (CrBr3),
а другой — по аниону (Na2CO3).
Na2CO3 + CrBr3 + H2O → Cr(OH)3↓ + CO2 + NaBr
LiH + H2O → LiOH + H2↑
C + H2O → CO + H2
H2O + CO → (кат.) CO2 + H2
H2O + CH4 → (кат.) CO + H2
Cl2 + H2O → HCl + HClO (соляная и хлорноватистая кислоты — без нагревания)
Cl2 + H2O → HCl + HClO3 (соляная и хлорноватая кислоты — при нагревании)
Кристаллогидраты
Кристаллогидраты — кристаллические соединения, содержащие молекулы воды как самостоятельные структурные единицы. Вода, входящая в
состав кристаллогидратов, называется кристаллической. Примеры: CaSO4*2H2O,
Na2SO4*10H2O.
При нагревании кристаллогидраты теряют воду. Одним из наиболее известных кристаллогидратов является медный купорос: CuSO4*5H2O.
Медный купорос имеет характерный голубой цвет, а безводный сульфат меди — белый.
В задачах бывает дана масса медного купороса. Надо помнить о том, что часто в реакции не участвует кристаллическая вода. В таком случае следует
вычесть кристаллизационную воду и найти массу безводного сульфата меди.
Пероксид водорода
Представляет собой бесцветную жидкость с металлическим вкусом. Концентрированные растворы пероксида водорода взрывоопасны.
Получают пероксид водорода в реакции с пероксидами и супероксидами металлов.
K2O2 + H2O → KOH + H2O2
BaO2 + H2SO4 → BaSO4 + H2O2
В разбавленных растворах пероксид водорода легко разлагается:
H2O2 → H2O + O2↑
Также перекись проявляет окислительные свойства:
KCl + H2O2 + H2SO4 → Cl2 + K2SO4 + H2O
Перекисью водорода обрабатывают раневую поверхность. Выделяющийся при разложении атомарный кислород разрушает бактериальные клетки,
предотвращая осложнение в виде бактериальной инфекции.
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2023
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.
Всего: 123 1–20 | 21–40 | 41–60 | 61–80 …
Добавить в вариант
При разложении пероксида водорода выделилось 6,72 л (н. у.) кислорода.
Масса пероксида водорода, вступившего в реакцию, равна
1) 5,1 г
2) 10,2 г
3) 15,3 г
4) 20,4 г
Смесь пероксида бария (взятого в избытке) и алюминия общей массой 20,21 г подожгли. К полученному после бурной реакции твёрдому остатку добавили разбавленную серную кислоту, осадок отделили. Из оставшегося раствора при добавлении катализатора – оксида марганца (IV) выделяется 224 мл кислорода (н. у.). Рассчитайте массовые доли веществ в исходной смеси.
Среди предложенных формул веществ, расположенных в пронумерованных ячейках, выберите формулы: А) амфотерного оксида; Б) кислотного оксида; В) пероксида.
Запишите в таблицу номера ячеек, в которых расположены вещества, под соответствующими буквами.
Ответ:
Пероксид натрия обработали избытком горячей воды. Выделившийся газ собрали, а образовавшийся раствор щелочи полностью нейтрализовали 10%-ным раствором серной кислоты объёмом 300 мл и плотностью 1,08 г/мл. Определите массу взятого для реакции пероксида натрия и объём собранного газа.
В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).
Пероксид натрия обработали избытком горячей воды. Выделившийся газ собрали, а образовавшийся раствор щёлочи полностью нейтрализовали 10%-ным раствором серной кислоты объемом 300 мл и плотностью 1,08 г/мл. Определите массу взятого для реакции пероксида натрия и объём собранного газа.
В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).
Смесь оксида и пероксида бария обработали избытком серной кислоты. Осадок отфильтровали, высушили и взвесили, его масса составила 46,6 г. К полученному раствору добавили избыток раствора перманганата калия, в результате выделилось 3,36 л газа (н. у.). Рассчитайте массовые доли веществ в исходной смеси.
Установите соответствие между формулой вещества и классом (группой) неорганических соединений, к которому(-ой) оно принадлежит: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию из второго столбца, обозначенную цифрой.
ФОРМУЛА НЕОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА
КЛАСС (ГРУППА) НЕОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
1) основный оксид
2) амфотерный оксид
3) кислотный оксид
4) пероксид
Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:
Источник: РЕШУ ЕГЭ
Из предложенного перечня выберите два вещества с ионной кристаллической решёткой, в которых присутствует ковалентная неполярная связь
1) пероксид натрия
2) ацетиленид натрия
3) азотная кислота
4) гидроксид кальция
5) сульфат аммония
Запишите номера выбранных веществ.
Источник: ЕГЭ по химии 2020. Основная волна. Вариант 1
Установите соответствие между формулой вещества и классом/группой, к которому(-ой) это вещество принадлежит: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
КЛАСС/ГРУППА
1) пероксиды
2) кислые соли
3) средние соли
4) осно́вные оксиды
Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:
Источник: ЕГЭ по химии 2021. Досрочная волна. Вариант 1
Укажите все факторы, от которых зависит скорость разложения пероксида водорода в водном растворе.
1) температура
2) объём раствора
3) давление кислорода над раствором
4) концентрация пероксида водорода
5) действие света на раствор
Запишите номера выбранных ответов в порядке возрастания.
Вычислите объём (при н. у.) кислорода, который образуется при разложении 4 моль пероксида водорода. Ответ дайте в литрах с точностью до десятых.
Источник: ЕГЭ по химии 02.04.2016. Досрочная волна
Нитрат натрия прокалили. Твердый продукт реакции нагрели с иодидом аммония, выделился газ, входящий в состав воздуха. Соль обработали раствором пероксида водорода, подкисленным серной кислотой. Образовавшееся простое вещество прореагировало при нагревании с раствором гидроксида натрия.
Напишите уравнения четырёх описанных реакций.
Источник: Задания 31 (С2). Сергей Широкопояс: Химия — подготовка к ЕГЭ 2016
Пероксид водорода прореагировал с оксидом серебра (I). Выделившийся газ пропустили через нагретую трубку, наполненную сульфидом цинка. Полученный в результате этой реакции остаток прореагировал с концентрированным раствором гидроксида натрия. Полученную соль прокалили.
Напишите уравнения четырёх описанных реакций.
Источник: Задания 31 (С2). Сергей Широкопояс: Химия — подготовка к ЕГЭ 2016
Из предложенного перечня веществ выберите два вещества, с каждым из которых реагирует натрий.
1) водород
2) сульфат калия
3) оксид алюминия
4) пероксид натрия
5) метан
Запишите номера выбранных веществ.
Для выполнения задания используйте следующий перечень веществ: фосфат кальция, пероксид водорода, хлороводород, хлорид калия, сульфид натрия. Допустимо использование водных растворов веществ.
Из предложенного перечня веществ выберите вещества, между которыми возможна окислительно-восстановительная реакция, и запишите уравнение этой реакции. Составьте электронный баланс, укажите окислитель и восстановитель.
1
Для выполнения задания используйте следующий перечень веществ: фосфат кальция, пероксид водорода, хлороводород, хлорид калия, сульфид натрия. Допустимо использование водных растворов веществ.
Из предложенного перечня веществ выберите вещества, между которыми возможна реакция ионного обмена. Запишите молекулярное, полное и сокращённое ионное уравнения этой реакции.
Источник: РЕШУ ЕГЭ
Источник: РЕШУ ЕГЭ
Для выполнения задания используйте следующий перечень веществ: гидроксид бария, пероксид водорода, иодид калия, нитрат калия, хлорид аммония. Допустимо использование водных растворов веществ.
Из предложенного перечня веществ выберите вещества, между которыми возможна окислительно-восстановительная реакция, и запишите уравнение этой реакции. Составьте электронный баланс, укажите окислитель и восстановитель.
1
Для выполнения задания используйте следующий перечень веществ: гидроксид бария, пероксид водорода, иодид калия, нитрат калия, хлорид аммония. Допустимо использование водных растворов веществ.
Из предложенного перечня веществ выберите вещества, между которыми возможна реакция ионного обмена. Запишите молекулярное, полное и сокращённое ионное уравнения этой реакции.
Источник: РЕШУ ЕГЭ
Источник: РЕШУ ЕГЭ
Для выполнения задания используйте следующий перечень веществ: сероводород, пероксид водорода, гидроксид калия, оксид хрома(III), фосфат магния, сульфат аммония. Допустимо использование водных растворов веществ.
Из предложенного перечня веществ выберите вещества, между которыми возможна окислительно-восстановительная реакция, и запишите уравнение этой реакции. Составьте электронный баланс, укажите окислитель и восстановитель.
1
Для выполнения задания используйте следующий перечень веществ: сероводород, пероксид водорода, гидроксид калия, оксид хрома(III), фосфат магния, сульфат аммония. Допустимо использование водных растворов веществ.
Из предложенного перечня веществ выберите вещества, между которыми возможна реакция ионного обмена. Запишите молекулярное, полное и сокращённое ионное уравнения этой реакции.
Источник: ЕГЭ — 2018, основная волна. Задания 31 (С2).
Источник: ЕГЭ — 2018, основная волна. Задания 30 (С1).
Гидрокарбонат натрия смешали с раствором гидроксида натрия. К полученному раствору добавили раствор бромида хрома(III), наблюдали выпадение осадка и выделение газа. Осадок отделили и поместили в раствор, содержащий пероксид водорода и гидроксид калия, и нагрели. Полученную соль поместили в раствор серной кислоты и наблюдали изменение окраски раствора. Напишите уравнения описанных реакций.
Источник: ЕГЭ — 2018, основная волна. Задания 32 (С3).
Нитрат калия прокалили. Твёрдый продукт реакции нагрели с иодидом аммония, при этом выделился газ, входящий в состав воздуха, а также образовалась соль. Соль обработали раствором, содержащим пероксид водорода и серную кислоту. Образовавшееся простое вещество прореагировало с раствором гидроксида натрия при нагревании. Напишите уравнения описанных реакций.
Источник: ЕГЭ — 2018, основная волна. Задания 32 (С3).
При взаимодействии пероксида водорода и оксида серебра выделился газ, который прореагировал с сульфидом цинка при нагревании. Образовавшееся твёрдое вещество добавили в концентрированный раствор гидроксида натрия. Полученную соль выделили и нагрели. Напишите уравнения описанных реакций.
Источник: ЕГЭ — 2018, основная волна. Задания 32 (С3).
Всего: 123 1–20 | 21–40 | 41–60 | 61–80 …
Щелочные металлы расположены в главной подгруппе первой группы периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева (или просто в 1 группе в длиннопериодной форме ПСХЭ). К ним относятся литий Li, натрий Na, калий K, цезий Cs, рубидий Rb и франций Fr.
Щелочные металлы
1. Положение в периодической системе химических элементов
2. Электронное строение и закономерности изменения свойств
3. Физические свойства
4. Нахождение в природе
5. Способы получения
6. Качественные реакции
7. Химические свойства
7.1. Взаимодействие с простыми веществами
7.1.1. Взаимодействие с галогенами
7.1.2. Взаимодействие с серой и фосфором
7.1.3. Взаимодействие с водородом
7.1.4. Взаимодействие с азотом
7.1.5. Взаимодействие с углеродом
7.1.6. Горение
7.2. Взаимодействие со сложными веществами
7.2.1. Взаимодействие с водой
7.2.2. Взаимодействие с минеральными кислотами
7.2.3. Взаимодействие с серной кислотой
7.2.4. Взаимодействие с азотной кислотой
7.2.5. Взаимодействие со слабыми кислотами
7.2.6. Взаимодействие с солями
Оксиды щелочных металлов
1. Способы получения
2. Химические свойства
2.1. Взаимодействие с кислотными и амфотерными оксидами
2.2. Взаимодействие с кислотами
2.3. Взаимодействие с водой
2.4. Взаимодействие с кислотами
Пероксиды щелочных металлов
1. Химические свойства
1.1. Взаимодействие с водой
1.2. Взаимодействие с кислотными и амфотерными оксидами
1.3. Взаимодействие с кислотами
1.4. Разложение
1.5. Взаимодействие с восстановителями
1.6. Взаимодействие с окислителями
Гидроксиды щелочных металлов (щелочи)
1. Способы получения
2. Химические свойства
2.1. Взаимодействие щелочей с кислотами
2.2. Взаимодействие щелочей с кислотными оксидами
2.3. Взаимодействие щелочей с амфотерными оксидами и гидроксидами
2.4. Взаимодействие щелочей с кислыми солями
2.5. Взаимодействие щелочей с неметаллами
2.6. Взаимодействие щелочей с металлами
2.7. Взаимодействие щелочей с солями
2.8. Разложение щелочей
2.9. Диссоциация щелочей
2.10. Электролиз щелочей
Соли щелочных металлов
Щелочные металлы
Положение в периодической системе химических элементов
Щелочные металлы расположены в главной подгруппе первой группы периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева (или просто в 1 группе в длиннопериодной форме ПСХЭ). Это литий Li, натрий Na, калий K, цезий Cs, рубидий Rb и франций Fr.
Электронное строение щелочных металлов и основные свойства
Электронная конфигурация внешнего энергетического уровня щелочных металлов: ns1, на внешнем энергетическом уровне находится 1 s-электрон. Следовательно, типичная степень окисления щелочных металлов в соединениях +1.
Рассмотрим некоторые закономерности изменения свойств щелочных металлов.
В ряду Li-Na-K-Rb-Cs-Fr, в соответствии с Периодическим законом, увеличивается атомный радиус, усиливаются металлические свойства, ослабевают неметаллические свойства, уменьшается электроотрица-тельность.
Физические свойства
Все щелочные металлы — вещества мягкие, серебристого цвета. Свежесрезанная поверхность их обладает характерным блеском.
Кристаллическая решетка щелочных металлов в твёрдом состоянии — металлическая. Следовательно, щелочные металлы обладают высокой тепло- и электропроводимостью. Кипят и плавятся при низких температурах. Они имеют также небольшую плотность.
Нахождение в природе
Как правило, щелочные металлы в природе присутствуют в виде минеральных солей: хлоридов, бромидов, йодидов, карбонатов, нитратов и др. Основные минералы, в которых присутствуют щелочные металлы:
Поваренная соль, каменная соль, галит — NaCl — хлорид натрия
Сильвин KCl — хлорид калия
Сильвинит NaCl · KCl
Глауберова соль Na2SO4⋅10Н2О – декагидрат сульфата натрия
Едкое кали KOH — гидроксид калия
Поташ K2CO3 – карбонат калия
Поллуцит — алюмосиликат сложного состава с высоким содержанием цезия:
Способы получения
Литий получают в промышленности электролизом расплава хлорида лития в смеси с KCl или BaCl2 (эти соли служат для понижения темпе-ратуры плавления смеси):
2LiCl = 2Li + Cl2
Натрий получают электролизом расплава хлорида натрия с добавками хлорида кальция:
2NaCl (расплав) → 2Na + Cl2
Электролитом обычно служит смесь NaCl с NaF и КСl (что позволяет проводить процесс при 610–650°С).
Калий получают также электролизом расплавов солей или расплава гидроксида калия. Также распространены методы термохимического восстановления: восстановление калия из расплавов хлоридов или гидроксидов. В качестве восстановителей используют пары натрия, карбид кальция, алюминий, кремний:
KCl + Na = K↑ + NaCl
KOH + Na = K↑ + NaOH
Цезий можно получить нагреванием смеси хлорида цезия и специально подготовленного кальция:
Са + 2CsCl → 2Cs + CaCl2
В промышленности используют преимущественно физико-химические методы выделения чистого цезия: многократную ректификацию в вакууме.
Качественные реакции
Качественная реакция на щелочные металлы — окрашивание пламени солями щелочных металлов.
Цвет пламени:
Li — карминно-красный
Na — жѐлтый
K — фиолетовый
Rb — буро-красный
Cs — фиолетово-красный
Химические свойства
1. Щелочные металлы — сильные восстановители. Поэтому они реагируют почти со всеми неметаллами.
1.1. Щелочные металлы легко реагируют с галогенами с образованием галогенидов:
2K + I2 = 2KI
1.2. Щелочные металлы реагируют с серой с образованием сульфидов:
2Na + S = Na2S
1.3. Щелочные металлы активно реагируют с фосфором и водородом (очень активно). При этом образуются бинарные соединения — фосфиды и гидриды:
3K + P = K3P
2Na + H2 = 2NaH
1.4. С азотом литий реагирует при комнатной температуре с образованием нитрида:
6Li + N2 = 2Li3N
Остальные щелочные металлы реагируют с азотом при нагревании.
1.5. Щелочные металлы реагируют с углеродом с образованием карбидов, преимущественно ацетиленидов:
2Na + 2C = Na2C2
1.6. При взаимодействии с кислородом каждый щелочной металл проявляет свою индивидуальность: при горении на воздухе литий образует оксид, натрий – преимущественно пероксид, калий и остальные металлы – надпероксид.
4Li + O2 = 2Li2O
2Na + O2 = Na2O2
K + O2 = KO2
Цезий самовозгорается на воздухе, поэтому его хранят в запаянных ампулах. Видеоопыт самовозгорания цезия на воздухе можно посмотреть здесь.
2. Щелочные металлы активно взаимодействуют со сложными веществами:
2.1. Щелочные металлы бурно (со взрывом) реагируют с водой. Взаимодействие щелочных металлов с водой приводит к образованию щелочи и водорода. Литий реагирует бурно, но без взрыва.
Например, калий реагирует с водой очень бурно:
2K0 + H2+O = 2K+OH + H20
Видеоопыт: взаимодействие щелочных металлов с водой можно посмотреть здесь.
2.2. Щелочные металлы взаимодействуют с минеральными кислотами (с соляной, фосфорной и разбавленной серной кислотой) со взрывом. При этом образуются соль и водород.
Например, натрий бурно реагирует с соляной кислотой:
2Na + 2HCl = 2NaCl + H2↑
2.3. При взаимодействии щелочных металлов с концентрированной серной кислотой выделяется сероводород.
Например, при взаимодействии натрия с концентрированной серной кислотой образуется сульфат натрия, сероводород и вода:
8Na + 5H2SO4(конц.) → 4Na2SO4 + H2S + 4H2O
2.4. Щелочные металлы реагируют с азотной кислотой. При взаимодейст-вии с концентрированной азотной кислотой образуется оксид азота (I):
8Na + 10HNO3 (конц) → N2O + 8NaNO3 + 5H2O
С разбавленной азотной кислотой образуется молекулярный азот:
10Na + 12HNO3 (разб)→ N2 +10NaNO3 + 6H2O
При взаимодействии щелочных металлов с очень разбавленной азотной кислотой образуется нитрат аммония:
8Na + 10HNO3 = 8NaNO3 + NH4NO3 + 3H2O
2.5. Щелочные металлы могут реагировать даже с веществами, которые проявляют очень слабые кислотные свойства. Например, с аммиаком, ацетиленом (и прочими терминальными алкинами), спиртами, фенолом и органическими кислотами.
Например, при взаимодействии лития с аммиаком образуются амиды и водород:
2Li + 2NH3 = 2LiNH2 + H2 ↑
Ацетилен с натрием образует ацетиленид натрия и также водород:
Н ─ C ≡ С ─ Н + 2Na → Na ─ C≡C ─ Na + H2
Фенол с натрием реагирет с образованием фенолята натрия и водорода:
2C6H5OH + 2Na → 2C6H5ONa + H2↑
Метанол с натрием образуют метилат натрия и водород:
2СН3ОН + 2Na → 2 CH3ONa + H2↑
Уксусная кислота с литием образует ацетат лития и водород:
2СH3COOH + 2Li → 2CH3COOOLi + H2↑
Щелочные металлы реагируют с галогеналканами (реакция Вюрца).
Например, хлорметан с натрием образует этан и хлорид натрия:
2CH3Cl + 2Na → C2H6 + 2NaCl
2.6. В расплаве щелочные металлы могут вытеснять менее активные металлы из солей. Обратите внимание! В растворе щелочные металлы будут взаимодействовать с водой, а не с солями других металлов.
Например, натрий вытесняет алюминий из расплава хлорида алюминия :
3Na + AlCl3 → 3NaCl + Al
Оксиды щелочных металлов
Способы получения
Оксиды щелочных металлов (кроме лития) можно получить только косвенными методами: взаимодействием натрия с окислителями в расплаве:
1. Оксид натрия можно получить взаимодействием натрия с нитратом натрия в расплаве:
10Na + 2NaNO3 → 6Na2O + N2 ↑
2. Взаимодействием натрия с пероксидом натрия:
2Na + Na2O2 → 2Na2O
3. Взаимодействием натрия с расплавом щелочи:
2Na + 2NaOН → 2Na2O + Н2↑
4. Оксид лития можно получить разложением гидроксида лития:
2LiOН → Li2O + Н2O
Химические свойства
Оксиды щелочных металлов — типичные основные оксиды. Вступают в реакции с кислотными и амфотерными оксидами, кислотами, водой.
1. Оксиды щелочных металлов взаимодействуют с кислотными и амфотерными оксидами:
Например, оксид натрия взаимодействует с оксидом фосфора (V):
3Na2O + P2O5 → 2Na3PO4
Оксид лития взаимодейсвует с амфотерным оксидом алюминия:
Na2O + Al2O3 → 2NaAlO2
2. Оксиды щелочных металлов взаимодействуют с кислотами с образованием средних и кислых солей (с многоосновными кислотами).
Например, оксид калия взаимодействует с соляной кислотой с образованием хлорида калия и воды:
K2O + 2HCl → 2KCl + H2O
3. Оксиды щелочных металлов активно взаимодействуют с водой с образованием щелочей.
Например, оксид лития взаимодействует с водой с образованием гидроксида лития:
Li2O + H2O → 2LiOH
4. Оксиды щелочных металлов окисляются кислородом (кроме оксида лития): оксид натрия — до пероксида, оксиды калия, рубидия и цезия – до надпероксида.
2Na2O + O2 = 2Na2O2
Пероксиды щелочных металлов
Химические свойства
Свойства пероксидов очень похожи на свойства оксидов. Однако пероксиды щелочных металлов, в отличие от окисдов, содержат атомы кислорода со степенью окисления -1. Поэтому они могут могут проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства.
1. Пероксиды щелочных металлов взаимодействуют с водой. При этом на холоде протекает обменная реакция, образуются щелочь и пероксид водорода:
Na2O2 + 2H2O (хол.) = 2NaOH + H2O2
При нагревании пероксиды диспропорционируют в воде, образуются щелочь и кислород:
2Na2O2 + 2H2O (гор.) = 4NaOH + O2↑
2. Пероксиды диспропорционируют при взаимодействии с кислотными оксидами.
Например, пероксид натрия реагирует с углекислым газом с образовани-ем карбоната натрия и кислорода:
2Na2O2 + CO2 = 2Na2CO3 + O2↑
3. При взаимодействии с минеральными кислотами на холоде пероксиды вступают в обменную реакцию. При этом образуются соль и перекись водорода:
Na2O2 + 2HCl = 2NaCl + H2O2
При нагревании пероксиды, опять-таки, диспропорционируют:
2Na2O2 + 2H2SO4 (разб.гор.) = 2Na2SO4 + 2H2O + O2↑
4. Пероксиды щелочных металлов разлагаются при нагревании, с образованием оксида и кислорода:
2Na2O2 = 2Na2O + O2↑
5. При взаимодействии с восстановителями пероксиды проявляют окис-лительные свойства.
Например, пероксид натрия с угарным газом реагирует с образованием карбоната натрия:
Na2O2 + CO = Na2CO3
Пероксид натрия с сернистым газом также вступает в ОВР с образовани-ем сульфата натрия:
Na2O2 + SO2 = Na2SO4
2Na2O2 + S = Na2SO3 + Na2O
Na2O2 + 2H2SO4 + 2NaI = I2 + 2Na2SO4 + 2H2O
Na2O2 + 2H2SO4 + 2FeSO4 = Fe2(SO4)3 + Na2SO4 + 2H2O
3Na2O2 + 2Na3[Cr(OH)6] = 2Na2CrO4 + 8NaOH + 2H2O
6. При взаимодействии с сильными окислителями пероксиды проявляют свойства восстановителей и окисляются, как правило, до молекулярного кислорода.
Например, при взаимодействии с подкисленным раствором пермангана-та калия пероксид натрия образует соль и молекулярный кислород:
5Na2O2 + 8H2SO4 + 2KMnO4 = 5O2 + 2MnSO4 + 8H2O + 5Na2SO4 + K2SO4
Гидроксиды щелочных металлов (щелочи)
Способы получения
1. Щелочи получают электролизом растворов хлоридов щелочных метал-лов:
2NaCl + 2H2O → 2NaOH + H2 + Cl2
2. При взаимодействии щелочных металлов, их оксидов, пероксидов, гид-ридов и некоторых других бинарных соединений с водой также образуют-ся щелочи.
Например, натрий, оксид натрия, гидрид натрия и пероксид натрия при растворении в воде образуют щелочи:
2Na + 2H2O → 2NaOH + H2
Na2O + H2O → 2NaOH
2NaH + 2H2O → 2NaOH + H2
Na2O2 + H2O → 2NaOH + H2O2
3. Некоторые соли щелочных металлов (карбонаты, сульфаты и др.) при взаимодействии с гидроксидами кальция и бария также образуют щелочи.
Например, карбонат калия с гидроксидом кальция образует карбонат кальция и гидроксид калия:
K2CO3 + Ca(OH)2 → CaCO3↓ + 2KOH
Химические свойства
1. Гидроксиды щелочных металлов реагируют со всеми кислотами (и сильными, и слабыми, и растворимыми, и нерастворимыми). При этом образуются средние или кислые соли, в зависимости от соотношения реагентов.
Например, гидроксид калия с фосфорной кислотой реагирует с образова-нием фосфатов, гидрофосфатов или дигидрофосфатов:
3KOH + H3PO4 → K3PO4 + H2O
2KOH + H3PO4 → K2HPO4 + 2H2O
KOH + H3PO4 → KH2PO4 + H2O
2. Гидроксиды щелочных металлов реагируют с кислотными оксидами. При этом образуются средние или кислые соли, в зависимости от соотношения реагентов.
Например, гидроксид натрия с углекислым газом реагирует с образова-нием карбонатов или гидрокарбонатов:
2NaOH(избыток) + CO2 → Na2CO3 + H2O
NaOH + CO2 (избыток) → NaHCO3
Необычно ведет себя оксид азота (IV) при взаимодействии с щелочами. Дело в том, что этому оксиду соответствуют две кислоты — азотная (HNO3) и азотистая (HNO2). «Своей» одной кислоты у него нет. Поэтому при взаимодействии оксида азота (IV) с щелочами образуются две соли- нитрит и нитрат:
2NO2 + 2NaOH = NaNO3 + NaNO2 + H2O
А вот в присутствии окислителя, например, молекулярного кислорода, образуется только одна соль — нитрат, т.к. азот +4 только повышает степень окисления:
2KOH + 2NO2 + O2 = 2KNO3 + H2O
3. Гидроксиды щелочных металлов реагируют с амфотерными оксидами и гидроксидами. При этом в расплаве образуются средние соли, а в растворе комплексные соли.
Например, гидроксид натрия с оксидом алюминия реагирует в расплаве с образованием алюминатов:
2NaOH + Al2O3 → 2NaAlO2 + H2O
в растворе образуется комплексная соль — тетрагидроксоалюминат:
2NaOH + Al2O3 + 3H2O → 2Na[Al(OH)4]
Еще пример: гидроксид натрия с гидроксидом алюминия в расплаве образут также комплексную соль:
NaOH + Al(OH)3 → Na[Al(OH)4]
4. Щелочи также взаимодействуют с кислыми солями. При этом образуются средние соли, или менее кислые соли.
Например: гидроксид калия реагирует с гидрокарбонатом калия с образованием карбоната калия:
KOH + KHCO3 → K2CO3 + H2O
5. Щелочи взаимодействуют с простыми веществами-неметаллами (кроме инертных газов, азота, кислорода, водорода и углерода).
При этом кремний окисляется щелочами до силиката и водорода:
2NaOH + Si + H2O → Na2SiO3 + H2
Фтор окисляет щелочи. При этом выделяется молекулярный кислород:
4NaOH + 2F2 → 4NaF + O2 (OF2)+ 2H2O
Другие галогены, сера и фосфор — диспропорционируют в щелочах:
3KOH + P4 + 3H2O = 3KH2PO2 + PH3↑
2KOH(холодный) + Cl2 = KClO + KCl + H2O
6KOH(горячий) + 3Cl2 = KClO3 + 5KCl + 3H2O
Сера взаимодействует с щелочами только при нагревании:
6NaOH + 3S = 2Na2S + Na2SO3 + 3H2O
6. Щелочи взаимодействуют с амфотерными металлами, кроме жалеза и хрома. При этом в расплаве образуются соль и водород:
2KOH + Zn → K2ZnO2 + H2
В растворе образуются комплексная соль и водород:
2NaOH + 2Al + 6Н2О = 2Na[Al(OH)4] + 3Н2
7. Гидроксиды щелочных металлов вступают в обменные реакции с растворимыми солями.
С щелочами взаимодействуют соли тяжелых металлов.
Например, хлорид меди (II) реагирует с гидроксидом натрия с образованием хлорида натрия и осадка гидроксида меди (II):
2NaOH + CuCl2 = Cu(OH)2↓+ 2NaCl
Также с щелочами взаимодействуют соли аммония.
Например, при взаимодействии хлорида аммония и гидроксида натрия образуются хлорид натрия, аммиак и вода:
NH4Cl + NaOH = NH3 + H2O + NaCl
8. Гидроксиды всех щелочных металлов плавятся без разложения, гидроксид лития разлагается при нагревании до температуры 600°С:
2LiOH → Li2O + H2O
9. Все гидроксиды щелочных металлов проявляют свойства сильных оснований. В воде практически нацело диссоциируют, образуя щелочную среду и меняя окраску индикаторов.
NaOH ↔ Na+ + OH—
10. Гидроксиды щелочных металлов в расплаве подвергаются электролизу. При этом на катоде восстанавливаются сами металлы, а на аноде выделяется молекулярный кислород:
4NaOH → 4Na + O2 + 2H2O
Соли щелочных металлов
Нитраты и нитриты щелочных металлов
Нитраты щелочных металлов при нагревании разлагаются на нитраты и кислород. Исключение — нитрат лития. Он разлагается на оксид лития, оксид азота (IV) и кислород.
Например, нитрат натрия разлагается при нагревании на нитрит натрия и молекулярный кислород:
2NaNO3 → 2NaNO2 + O2
Нитраты щелочных металлов в реакциях могут выступать в качестве окислителей.
Нитриты щелочных металлов могут быть окислителями или восстановителями.
В щелочной среде нитраты и нитриты — очень мощные окислители.
Например, нитрат натрия с цинком в щелочной среде восстанавливается до аммиака:
NaNO3 + 4Zn + 7NaOH + 6H2O = 4Na2[Zn(OH)4] + NH3↑
Сильные окислители окисляют нитриты до нитратов.
Например, перманганат калия в кислой среде окисляет нитрит натрия до нитрата натрия:
5NaNO2 + 2KMnO4 + 3H2SO4 = 5NaNO3 + 2MnSO4 + K2SO4 + 3H2O