Регистрация

Версия для слабовидящих
Школьные учителя обладают властью, о которой премьер-министры могут только мечтать
Уинстон Черчилль
Сертификат владельца сайта
Сертификат владельца сайта http://www.kuksova-irina.ru/
Центр дистанционного образования

 

 

 

 
Мир олимпиад

ФГОС урок

Высшая школа делового администрирования

Установите себе наш баннер

Показать код баннера
Сейчас на сайте: 41
Школа "Карьера"
Проголосуй за наш сайт
Оцените мой сайт





Результаты
счетчик посещений
Банк Интернет-портфолио учителей
Периодическая таблица
Таблица растворимости
Праздники сегодня

Щелочные металлы. Положение щелочных металлов в периодической системе и строение атомов. Нахождение в природе. Физические и химические свойства. Применение щелочных металлов и их соединений

Данный урок посвящен изучению строения атомов элементов IА групп и свойств образованных ими простых и сложных веществ. Вы узнаете, почему металлы, образованные элементами IА группы, называют щелочными. Учитель расскажет, в какие химические реакции вступают щелочные металлы, каким способом распознают их соединения.

I. Учебный фильм: “Щелочные металлы”

II. Нахождение в природе

К щелочным металлам относятся элементы первой группы, главной подгруппы: литий, натрий, калий, рубидий, цезий, франций.

 

 

Na-2,64% (по массе), K-2,5% (по массе), Li, Rb, Cs - значительно меньше, Fr- искусственно полученный элемент

Хранение щелочных металлов

Натрий

Цезий – самый активный металл на Земле

Li:

Li2O • Al2O3 • 4SiO2 – сподумен

Na: NaCl – поваренная соль (каменная соль), галит

Na2SO4 • 10H2O – глауберова соль (мирабилит)

NaNO3 – чилийская селитра

Na3AlF6 - криолит
Na2B4O7· 10H2O - бура

K: KCl • NaCl – сильвинит

KCl • MgCl2 • 6H2O – карналлит

K2O • Al2O3 • 6SiO2 – полевой шпат (ортоклаз)

Литий
Элемент №3, названный литием (от греческого λιτοσ – камень), открыт в 1817 г.Шведский химик И.А. Арфведсон, ученик знаменитого Берцелиуса, анализировал минерал, найденный в железном руднике Уто.
С виду минерал, в котором нашли новый элемент, был камень как камень, и потому Берцелиус предложил Арфведсону назвать новый элемент литием. Тот, видимо, не стал спорить, ибо это название сохранилось до наших дней. В большинстве европейских языков, как и в латыни, элемент №3 называется Lithium.
 

Натрий

3 января 1959 г. в небе появилась комета. Не обычная комета – искусственная: из летящей к Луне советской космической ракеты было выпущено облако паров натрия. Яркое свечение натриевой кометы позволило уточнить траекторию первого летательного аппарата, прошедшего по маршруту Земля – Луна.
По распространенности на нашей планете натрий занимает шестое место среди всех элементов. И не удивительно, что с соединениями натрия наши предки познакомились очень давно. Питекантропу хлористый натрий был так же необходим, как и современному человеку.
В Ветхом завете упоминается некое вещество «нетер». Это вещество употреблялось, по современной терминологии, как моющее средство. Скорее всего нетер – это просто сода, углекислый натрий, который образовывался в соленых египетских озерах с известковыми берегами. Об этом же веществе, но под названием «нитрон» писали позже греческие авторы Аристотель, Диоскорид, а древнеримский историк Плиний Старший, упоминая это же вещество, называл его уже «нитрум». (Как это часто бывает, в конце концов возникла путаница, и в XVI в. термином «нитрум» обозначали селитру – азотнокислый натрий.)
У арабских алхимиков вместо «нитрум» употреблялся термин «натрон». От «натрона» и произошло современное название «натрий».

Калий
Человечество знакомо с калием больше полутора веков. В лекции, прочитанной в Лондоне 20 ноября 1807 г., Хэмфри Дэви сообщил, что при электролизе едкого кали он получил «маленькие шарики с сильным металлическим блеском... Некоторые из них сейчас же после своего образования сгорали со взрывом». Это и был калий.
Слово это арабского происхождения. По-арабски, «аль-кали» – зола растений. Впервые калии получен из едкого кали, а едкое кали – из поташа, выделенного из золы растений... Впрочем, в английском и других европейских языках сохранилось название potassium, данное калию его первооткрывателем X. Дэви. Как нетрудно догадаться, эта слово берет начало от слова «поташ».
В русскую химическую номенклатуру название «калий» введено в 1831 г. Г.И. Гессом.
 
 
Рубидий

С первого взгляда рубидий не производит особого впечатления. Правда, его демонстрируют не на черном бархате, а в запаянной и предварительно вакуумированной стеклянной ампуле. Своим внешним видом – блестящей серебристо-белой поверхностью этот щелочной металл напоминает большинство других металлов. Однако при более близком знакомстве выявляется ряд присущих ему необычайных, подчас уникальных особенностей.
Так, стоит лишь несколько минут подержать в руках ампулу с рубидием, как он превращается в полужидкую массу – ведь температура плавления рубидия всего 39°C.
Почему его назвали рубидием? Rubidus – по-латыни «красный». Казалось бы, это имя скорее подходит меди, чем очень обыкновенному по окраске рубидию. Но не будем спешить с выводами.

Это название было дано элементу №37 его первооткрывателями Кирхгофом и Бунзеном. Сто с лишним лет назад, изучая с помощью спектроскопа различные минералы, они заметили, что один из образцов лепидолита, присланный из Розены (Саксония), дает особые линии в темно-красной области спектра. Эти линии не встречались в спектрах ни одного известного вещества. Вскоре аналогичные темно-красные линии были обнаружены в спектре осадка, полученного после испарения целебных вод из минеральных источников Шварцвальда. Естественно было предположить, что эти линии принадлежат какому-то новому, до того неизвестному элементу. Так в 1861 г. был открыт рубидий. 

 
Цезий
Если бы писателю-беллетристу пришлось заняться «биографией» цезия, то он, может быть, начал так: «Открыт цезий сравнительно недавно, в 1860 г., в минеральных водах известных целебных источников Шварцвальда (Баден-Баден и др.). За короткий исторический срок прошел блистательный путь – от редкого, никому не ведомого химического элемента до стратегического металла. Принадлежит к трудовой семье щелочных металлов, по в жилах его течет голубая кровь последнего в роде... Впрочем, это нисколько не мешает ему общаться с другими элементами и даже, если они не столь знамениты, он охотно вступает с ними в контакты и завязывает прочные связи. В настоящее время работает одновременно в нескольких отраслях: в электронике и автоматике, в радиолокации и кино, в атомных реакторах и на космических кораблях...».
Не принимая всерьез шутливого топа и некоторых явно литературных преувеличений, это жизнеописание можно смело принять за «роман без вранья». Не беспредметен разговор о «голубой крови» цезия – впервые он был обнаружен по двум ярким линиям в синей области спектра и латинское слово «caesius», от которого произошло его название, означает небесно-голубой. Неоспоримо утверждение о том, что цезий практически последний в ряду щелочных металлов. Правда, еще Менделеев предусмотрительно оставил в своей таблице пустую клетку для «экацезия», который должен был следовать в I группе за цезием. И этот элемент (франций) в 1939 г. был открыт. Однако франций существует лишь в виде быстро распадающихся радиоактивных изотопов с периодами полураспада в несколько минут, секунд или даже тысячных долей секунды. Наконец, правда и то, что цезий применяется в некоторых важнейших областях современной техники и науки.

III. Физические свойства щелочных металлов

Низкие температуры плавления, малые значения плотностей, мягкие, режутся ножом.

IV. Строение атомов

С увеличением порядкового номера атомный радиус увеличивается, способность отдавать валентные электроны увеличивается и восстановительная активность увеличивается:

Строение атома лития

Строение атома натрия

V. Химические свойства

Типичные металлы, очень сильные восстановители. В соединениях проявляют единственную степень окисления +1. Восстановительная способность увеличивается с ростом атомной массы. Все соединения имеют ионный характер, почти все растворимы в воде. Гидроксиды R–OH – щёлочи, сила их возрастает с увеличением атомной массы металла.

Воспламеняются на воздухе при умеренном нагревании. С водородом образуют солеобразные гидриды. Продукты сгорания чаще всего пероксиды.

Восстановительная способность увеличивается в ряду Li–Na–K–Rb–Cs

1. Взаимодействие с водой

Опыт: “Взаимодействие щелочных металлов с водой”

2Na + 2H2O= 2NaOH + H2 + Q

Взаимодействие натрия с водой

Рис. 2. Вза­и­мо­дей­ствие на­трия с водой

Опыт: “Взаимодействие натрия с водой”­

2Li + 2H2O → 2LiOH + H2­

2. Реакция с кислотами:

2Na + 2HCl → 2NaCl + H2­

3. Реакция с кислородом:

4Li + O2 → 2Li2O(оксид лития)

2Na + O2 → Na2O2 (пероксид натрия)

K + O2 → KO2 (надпероксид калия)

На воздухе щелочные металлы мгновенно окисляются. Поэтому их хранят под слоем органических растворителей (керосин и др.).

4. В реакциях с другими неметаллами образуются бинарные соединения:

2Li + Cl2 → 2LiCl (галогениды)

2Na + S → Na2S (сульфиды)

Взаимодействие натрия с серой при комнатной температуре

Рис. 1. Вза­и­мо­дей­ствие на­трия с серой при ком­нат­ной тем­пе­ра­ту­ре

2Na + H2 → 2NaH (гидриды)

6Li + N2 → 2Li3N (нитриды)

2Li + 2C → Li2C2 (карбиды)

5. Качественная реакция на катионы щелочных металлов - окрашивание пламени в следующие цвета:

Li+ – карминово-красный

Na+ – желтый

K+, Rb+ и Cs+ – фиолетовый

Видео: "Окрашивание пламени солями калия и натрия"

VI. Получение и применение

Т.к. щелочные металлы - это самые сильные восстановители, их можно восстановить из соединений только при электролизе расплавов солей:
2NaCl=2Na+Cl2

Применение щелочных металлов

Литий - подшипниковые сплавы, катализатор

Натрий - газоразрядные лампы, теплоноситель в ядерных реакторах

Рубидий - научно-исследовательские работы

Цезий – фотоэлементы

VII. Оксиды, пероксиды и надпероксиды щелочных металлов

1. Получение

Окислением металла получается только оксид лития

4Li + O2 → 2Li2O

(в остальных случаях получаются пероксиды или надпероксиды).

Все оксиды (кроме Li2O) получают при нагревании смеси пероксида (или надпероксида) с избытком металла:

Na2O2 + 2Na → 2Na2O

KO2 + 3K → 2K2O

Опыт: "Самовозгорание цезия на воздухе"

2. Химические свойства

Типичные основные оксиды.

Реагируют с водой, кислотными оксидами и кислотами:

Li2O + H2O → 2LiOH

Na2O + SO3 → Na2SO4

K2O + 2HNO3→ 2KNO3 + H2O

Пероксид натрия Na2O2

Получение

2Na + O2 → Na2O2

Химические свойства

1. Сильный окислитель:

2NaI + Na2O2 + 2H2SO4 → I2 + 2Na2SO4 + 2H2O

2Na2O2 + 2CO2 → 2Na2CO3 + O2­

2. Разлагается водой:

Na2O2 + 2H2O → 2NaOH + H2O2

Надпероксид калия KO2

Получение

K + O2 → KO2

Химические свойства

1. Сильный окислитель:

4KO2 + 2CO2 → 2K2CO3 + 3O2­

2. Разлагается водой:

2KO2 + 2H2O → 2KOH + H2O2 + O2­

Гидроксиды щелочных металлов – ROH

Белые, кристаллические вещества, гигроскопичны; хорошо растворимы в воде (с выделением тепла). В водных растворах нацело диссоциированы.

NaOH-едкий натр, каустическая сода, KOH-едкое кали

Получение

1. Электролиз растворов хлоридов:

2NaCl + 2H2O → 2NaOH + H2­+ Cl2­

2. Обменные реакции между солью и основанием:

K2CO3 + Ca(OH)2 → CaCO3↓ + 2KOH

3. Взаимодействие металлов или их основных оксидов (или пероксидов и надпероксидов) с водой:

2Li + 2H2O → 2LiOH + H2­

Li2O + H2O → 2LiOH

Na2O2 + 2H2O → 2NaOH + H2O2

Химические свойства

1. R–OH – сильные основания (щелочи) реагируют с кислотными оксидами и кислотами:

2NaOH + CO2 → Na2CO3 + H2O

NaOH + HCl → NaCl + H2

Опыт: “Взаимодействие гидроксида натрия с соляной кислотой”

2. Взаимодействуют с солями, если в продуктах образуется нерастворимое основание: 3NaOH + FeCl3 → Fe(OH)3↓+ 3NaCl 

Соли

Типично ионные соединения, как правило - хорошо растворимы в воде, кроме некоторых солей лития.

Na2CO3 10H2O - кристаллическая сода
Na2CO3 - кальцинированная сода
NaHCO3 - питьевая сода
K2CO3 – поташ

Получение соды (дополнительно):
1.Аммиачный способ - насыщение раствора NaCl газами CO2 и NH3
NH3+CO2+H2O=NH4HCO3
NH4HCO3 +NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl
NaHCO3 малорастворим на холоде.
2.Кальцинирование - прокаливание:
NaHCO3=Na2CO3+CO2+H2O

Соединения щелочных металлов (1)

Соединения щелочных металлов (2)

Ожоги, вызванные неправильным обращением со щелочами

Правила безопасного обращения с гидроксидами щелочных металлов. Оказание первой помощи пострадавшим от неправильного обращения с гидроксидами щелочных металлов

VIII. Тренажеры

Тренажёр №1 -Строение атомов элементов главной подгруппы I группы и изменение свойств атомов с увеличением порядкового номера элемента

Тренажёр №2 - Уравнения реакций щелочных металлов с водой

Тренажёр №3 - Уравнения реакций щелочных металлов с кислородом

Тренажёр №4 -Уравнения реакций щелочных металлов с неметаллами

Тренажёр №5 - Характеристика лития

Тренажёр №6 - Характеристика натрия

Тренажёр №7 -Тестовые задания по теме "Соединения щелочных металлов"

Тренажёр №8 - Уравнения реакций, с помощью которых можно получить гидроксиды щелочных металлов

Тренажёр №9 - Уравнения реакций, характеризующих химические свойства оксидов щелочных металлов

Тренажёр №10 - Формулы и названия соединений щелочных металлов

ЦОРы

Учебный фильм: “Щелочные металлы”

Видео-фильм: Цезий – самый активный металл на Земле"

Опыт: “Взаимодействие щелочных металлов с водой”

Опыт:“Взаимодействие натрия с водой”

Видео:"Окрашивание пламени солями калия и натрия"

Опыт: "Самовозгорание цезия на воздухе"

Опыт:“Взаимодействие гидроксида натрия с соляной кислотой”­

Документы (всего: 7)
Документы (всего: 7)