Учебно - методический комплекс по химии Металлы

Министерство образования Республики Карелия

ГАОУ СПО РК «Сортавальский колледж»

Учебно – методический комплекс

по учебной дисциплине «Химия»

Раздел: Химия металлов

для специальности

111801.51 «Ветеринария»

Подготовила преподаватель:

Степанова Н.В.

Учебно –методический комплекс

утвержден на заседании предметной

комиссии зооветеринарных дисциплин

протокол № ___от _____

Председатель комиссии ________Крылова Н.Б.

Сортавала 2013

Стр.

Содержание:

Пояснительная записка………………………………………………………………………..3

Содержание программы учебной дисциплины …………………………………………….5

Занятие №1.«Общие сведения о металлах…………………………………………………..6

Занятие №2. «Общая характеристика металлов главных подгрупп

I-II групп ПСХЭ Д.И.Менделеева…………………………………………………………..18

Занятие №3.Общая характеристика алюминия…………………………………………...26

Занятие №4. Металлы побочных подгрупп (переходные металлы).

Свойства химических элементов. ………………………………………………………….32

Занятие №5. Железо. Соединения железа. Понятие о сплавах…………………………..37

Занятие №6. «Химическая и электрохимическая коррозия металлов.

Защита от коррозии»………………………………………………………………………….45

Занятие 7. Тема. Решение задач разного типа……………………………………………...54

Занятие 8.Лабораторная работа №4. Свойства железа и его соединений………………61

Занятие 9.Практическая работа №7.Решение задач на примеси…………………………63

Контрольные вопросы, задания и тест для отработки

пропусков по теме: «Химия металлов»…………………………………………………..65

Глоссарий……………………………………………………………………………………..69

Список литературы…………………………………………………………………………..70

Пояснительная записка

Учебно – методический комплекс по учебной дисциплине « Химия» предназначен для изучения раздела « Химия металлов» для специальности « Ветеринария» для студентов 1 курсов.

Учебно – методический комплекс составлен в соответствии с утвержденной рабочей программой основной профессиональной образовательной программы (ОПОП) в соответствии с требованиями федерального компонента государственного стандарта среднего (полного) общего образования базового уровня.

Цели учебно – методического комплекса. Данный учебно - методический комплекс ориентирован на достижение следующих целей:

Образовательные: сформировать представления о металлах как химических элементах и металлах как простых веществах. Познакомить учащихся со строением и общими свойствами металлов, исходя из положения их в ПСХЭ и строения атомов.
Дать понятия о металлической связи и металлической кристаллической решетки, некоторые способы получения металлов. Обобщить знания учащихся о физических и химических свойствах металлов. Рассмотреть деление металлов на группы, изучить особенности свойств элементов первых трёх главных подгрупп (щелочных, щёлочноземельных и алюминий), а так же металлических d – элементов побочных подгрупп (на примере железа, марганца и хрома).

Развивающие: совершенствовать умения учащихся обобщать, делать выводы, анализировать, сравнивать, устанавливать причинно-следственную зависимость между составом, строением и свойствами веществ.

Воспитательные: создание условий для осознания необходимости грамотного отношения к своему здоровью и окружающей среде.

В результате освоения раздела « Химия металлов» студент должен знать:

положение металлов в периодической системе, особеннос­ти строения их атомов; состав, свойства, получение и применение важнейших химических соединений металлов; общие и специфические свойства металлов главных подгрупп I — III групп; свойства предста­вителей металлов побочных подгрупп периодической системы - желе­за, марганца и хрома; понятие о коррозии и способы защиты метал­лов от коррозии

уметь: составлять электронные формулы атомов металлов малыx и больших периодов; определять свойства металла в зависимости от его положения в электрохимическом ряду напряжений; находить сходство и различие в свойствах металлов одной группы; объяснять явление амфотерности на примере оксидов и гидроксидов алюминия; применять понятия: кристаллические решетки металлов, электрохими­ческий ряд напряжений металлов; выполнять химические опыты, подт­верждающие свойства изученных металлов и их важнейших соединений.

Место в структуре других наук.

Учебно – методический комплекс по разделу« Химия металлов» закладывает основы знаний для освоения дисциплин: « Биология» Тема: «Химический состав в клетке». «Экология» «Влияние тяжелых металлов на здоровье».

Содержание учебно – методического комплекса.

Учебно – методический комплекс по разделу « Химия металлов» рассчитан на 18 часов.

Состоит из 9 занятий: 7 теоретических и 2 лабораторно – практических занятий.

Предлагаемый учебно – методический комплекс содержит разнообразные формы контроля знаний: текстовые задания, карточки, расчетные задачи, обобщающие тесты по теме.

Текстовые задания и карточки составлены с учетом разноуровневого подхода к оценке

учебных достижений учащихся. К каждому тестовому заданию приведены четыре ответа, учащиеся могут выбрать только один правильный. Тестовые задания разработаны для нескольких вариантов. Наличие нескольких вариантов тестов позволяет преподавателю более эффективно проверять уровень усвоения учебного материала, обучать учащихся первоначальному умению выполнять тесты, правильно организовывать самостоятельную работу.

Данный учебно – методический комплекс включает задания для отработки пропущенных занятий.

Представленный учебно – методический комплекс предназначен для преподавателей химии, а также может быть использован студентами всех специальностей, изучающих учебную дисциплину « Химия».

Содержание программы учебной дисциплины « Химия».

Металлы. Положение металлов в периодической системе. Особенности строения атомов и кристаллов. Физические свойства металлов. Химические свойства металлов. Электрохимический ряд напряжений металлов. Общие способы получения металлов. Понятие о металлургии. Пирометаллургия, гидрометаллургия и электрометаллургия. Сплавы черные и цветные.

Металлы главных подгрупп. Их свойства и применение. Природные соединения металлов 1-3 группы главных подгрупп и их применение. Общая характеристика алюминия.

Металлы побочных подгрупп( хром, марганец). Общая характеристика железа и его соединений. Их участие в окислительно-восстановительных реакциях. Важ­нейшие сплавы железа: чугун, сталь. Коррозия металлов. Экология металлов и их соединений. Решение задач разного типа.

Лабораторная работа. Свойства железа и его соединений.

Практическая работа. Решение задач на примеси.

Распределение занятий по темам:

1. Положение металлов в периодической системе и особенности электронного строения их атомов. Физические и химические свойства металлов. Оксиды и гидроксиды металлов.

2. Общая характеристика металлов главных подгрупп I-III групп ПСХЭ Д.И.Менделеева. Характеристика простых веществ и их соединений: натрий, каль­ций

3. Общая характеристика алюминия.

4. Металлы побочных подгрупп (хром, марганец). Свойства химических элементов. Ха­рактеристика важнейших соединений хрома, марганца

5. Железо и его соединения. Понятие о сплавах.

6. Коррозия металлов.

7. Решение задач разного типа.

8. Практическое занятие 6. Составление уравнений. Решение задач.

9. Лабораторная работа 4. Свойства железа и его соединений.

Занятие №1

Тема: «Общие сведения о металлах»

План лекции

1. Положение металлов в периодической системе.

2. Особенности электронного строения их атомов.

3. Металлическая химическая связь. Металлическая кристаллическая решётка.

4. Физические свойства металлов

5. Химические свойства металлов.

6. Способы получения металлов.

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 Ме⁰ – nе = Меⁿ⁺. 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 – Аt, 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. [pic] 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.

В главной подгруппе

В периоде

Число электронов на внешнем слое

не изменяется

увеличивается

Радиус атома

увеличивается

уменьшается

Электроотрицательность

уменьшается

увеличивается

Восстановительные свойства

усиливаются

уменьшаются

Металлические свойства

усиливаются

уменьшаются

У элементов – металлов побочных подгрупп свойства чуть-чуть другие.

В побочных подгруппах (Cu, Ag, Au) – активность 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.

[pic]

[pic]

[pic]

кубическая

(1 атом на ячейку)

а)

объемно-центрированная кубическая (ОЦК)

(2 атома на ячейку)

б)

гранецентрированная кубическая (ГЦК)

(4 атома на ячейку) 

в)

гексагональная плотноупакованная (ГП)

(6 атомов на ячейку)

г)

Рис. Основные типы кристаллических решеток металлов

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. Х [pic] имические 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

-иды)

2Mg⁰+O2⁰—>2Mg²⁺O^2- (оксид магния) Mg⁰-2e^– —>Mg²⁺ 2 восстановитель

2O⁰+4e^– —>2O^2– 1 окислитель

Fe⁰+S⁰—>Fe²⁺S^2- (сульфид железа II)

Fe⁰-2e^– —>Fe²⁺ 1 восстановитель

S⁰+2e^– —>S^2– 1 окислитель

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

2Li⁰+2H2⁺O^2– —> 2Li⁺O^2-H⁺ + H2⁰

Li⁰-1e^– —>Li⁺ 2 восстановитель

2H⁺+2e^– —>2H⁰ 1 окислитель

Li – восстановитель.

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 —>Zn²⁺Cl2^- +H20

H⁺+1e^– —>H⁰ 2 окислитель

Zn⁰-2e^– —>Zn²⁺ восстановитель

Г) Взаимодействие с растворами солей. При этом соблюдаются следующие условия

• Металл должен находиться в ряду напряжений левее металла, образующего соль;

• 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 соли;

Fe⁰+Cu²⁺Cl2^– —>Fe²⁺Cl2^– +Cu⁰

Fe⁰-2e^– —>Fe²⁺ восстановитель

Д) Взаимодействие со щелочами (только амфотерные)

Be + 2NaOH + 2H2O = Na2 [Be (OH) 4] + H2

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.

2Al⁰ + Fe2O3 = Al2O3 +2Fe⁰

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:

CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O,

CuSO4 + Zn = ZnSO4 + Cu.

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 —> Сu²+ 2Сl^-
Катод (восстановление): Сu²⁺ - 2е^- = Сu⁰                   

Анод (окисление): 2Cl^- - 2е^- = Сl°2

Закрепление знаний

Контрольные вопросы

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?

Проверки знаний

Тест по теме « Металлы»

Вариант 1

В тесте для каждого задания один вариант правильного ответа.

Б) калия и стронция,

В) галлия и магния

Металлические свойства натрия слабее, чем у

А) магния и калия,

Б) калия и рубидия,

В) лития и магния

К металлам средней активности относятся

А) Fe, Zn, Be, Pb;

Б) Li, Ba, Cu, Ag,

В) Ca, Вe, Na, Li;

Неактивные металлы с водой…

А) реагируют при нагревании;

Б) не реагируют;

В) реагируют при нормальных условиях

С хлороводородной кислотой взаимодействуют

А) литий, кальций, железо;

Б) серебро, магний, медь;

В) цинк, ртуть, никель.

В химических реакциях Fe²⁺выполняет роль

А) окислителя;

Б) восстановителя;

В) окислителя или восстановителя в зависимости от условий.

Найдите сокращенное ионное уравнение, соответствующее левой части молекулярного уравнения:

Zn + 2HCl→

А) Zn²⁺+2Cl^-→ ZnCl2

Б) Zn²⁺+2H⁺→ Zn⁰ + H2⁰

В) Zn⁰+2H⁺→Zn²⁺+H2⁰

Найдите сокращенное ионное уравнение, соответствующее левой части молекулярного уравнения: Fe(NO3)2+K3PO4

А) 2Fe³⁺ + 3PO4^2- Fe2(PO4)3

Б) 3Fe²⁺ +2 PO4^3- Fe3(PO4)2

В) Fe²⁺ + PO4^2- Fe PO4

Найдите электронное уравнение, соответствующее данной схеме реакции:

Li+H2LiH

А) H2⁰ -2e^- 2H^-

Б) H2⁰ +2e^- 2H^-

В) H2⁰ - 2e^-2H⁺

Найдите электронное уравнение, соответствующее данной схеме реакции:

Ca+ Br2CaBr2

А) Br 2⁰+2e^-2 Br ^–

Б) Br 2⁰+2e^- Br2 ^–

В) 2Br^- - 2e^- Br 2⁰

Тест по теме «Металлы»

Вариант 2

Б) 1 электрон на последнем электронном слое;

В) одинаковое число электронных слоев.

Восстановительные свойства алюминия слабее, чем у

А) кремния и бора,

Б) галлия и кремния;

В) магния и натрия.

К активным металлам относятся

А) Cu, Ag, Hg, Pb;

Б) Ca, Вe, Na, Li;

В) Ca, Na, Li, Ba..

Не реагируют с водой

А) золото, ртуть, платина

Б) железо, цинк, медь;

В) литий, кальций, натрий

Железо не взаимодействует с

А) соляной кислотой;

Б) кислородом воздуха;

В) оксидом калия.

В химических реакциях металлы Ме⁰ выполняют роль

А) восстановителей;

Б) окислителей;

В) окислителей и восстановителей .

Найдите сокращенное ионное уравнение, соответствующее левой части молекулярного уравнения: Ва+HCl

А) Ba²⁺+2Cl^-  ВаCl2

Б) Ba⁰ +2H⁺ Ba²⁺+H2⁰

В) Ba²⁺+2H⁺ Ba⁰+H2⁰

Найдите сокращенное ионное уравнение, соответствующее левой части молекулярного уравнения: Fe(OH)2+2HNO3→

А) Fe (OH)2+2H⁺→ Fe ²⁺+2H2O

Б) OH^-+H⁺→H2O

В) Fe ²⁺+2NO3^-→ Fe (NO3)2

Найдите электронное уравнение, соответствующее данной схеме реакции:

Na+ H2O  NaOH + H2

А) H2⁺+2e^- H2⁰;

Б) Na⁰ -e^- Na⁺;

В) H2⁰ - 2e^-2H⁺

Найдите электронное уравнение, соответствующее данной схеме реакции:

Ca+H2CaH2

А) 2H⁺+2e^- H2⁰

Б) H2⁰ +2e^- 2H^-

В) H2⁰ - 2e^-2H⁺

Тест по теме «Металлы»

Вариант 3

В тесте - один вариант правильного ответа.

В) одинаковое число электронных слоев.

Металлические свойства магния сильнее, чем у

А) бериллия и алюминия,

Б) бериллия и натрия;

В) кальция и натрия.

К неактивным металлам относятся

А) алюминий, медь, цинк;

Б) ртуть, серебро, медь;

В) кальций, бериллий, серебро.

Металлы средней активности взаимодействуют с водой с образованием

А) только гидроксида металла;

Б) основания и водорода;

В) оксида металла и водорода.

С кислородом воздуха легко взаимодействуют

А) железо, цинк, медь;

Б) золото, ртуть, платина;

В) литий, кальций, франций.

Al³⁺ в химических реакциях выполняет роль

А) окислителя;

Б) восстановителя;

В) окислителя или восстановителя.

Найдите сокращенное ионное уравнение, соответствующее левой части молекулярного уравнения: Na+HCl→

А) Na⁺+Cl^-→NaCl;

Б) Na⁰+H⁺→Na⁺+H⁰;

В) 2Na⁰+2H⁺→2Na⁺+H2⁰

Найдите сокращенное ионное уравнение, соответствующее левой части молекулярного уравнения: Fe2O3+HCl

А) Fe2O3+6H⁺ 2Fe³⁺ +3H2O

Б) 2Fe³⁺ + O3²⁺ +6 H⁺  Fe³⁺ + 3Н2О

В) Fe2O3+6H⁺ 2Fe²⁺ + 3Н2О

Найдите электронное уравнение, соответствующее данной схеме реакции.

Ca+H2O  Ca(OH)2+H2

А) H2⁰ +2e^- 2H^-

Б) H2⁰ - 2e^-2H⁺

В) 2H⁺+2e^- H2⁰

Найдите электронное уравнение, соответствующее данной схеме реакции.

Fe+HClFeCl2 + H2

А) 2Н⁺ - 2e^- Н2⁰

Б) Fe⁰ -2e^- Fe²⁺

В) Fe⁰ +2e^- Fe²⁺

Ответы к тесту по теме «Металлы»

вариант

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

1

В

Б

А

Б

А

В

В

Б

Б

А

2

Б

В

В

А

В

А

Б

А

Б

Б

3

Б

А

Б

В

В

А

В

А

В

Б

Карточки задания для индивидуальной работы

Карточка №1

1.Электронная формула кальция.

а) 1S² 2S² 2P 3S¹ б) 1S² 2S²2P 3S²

в) 1S² 2S² 2P 3S² 3P 4S¹ г) 1S² 2S² 2P 3S ²3P 4S²

2.Электронную формулу 1S²2S² 2P 3S² 3P 4S² имеет атом:

а)Na б)Са в)Cu г)Zn

3.Электронная формула наиболее активного металла:

а) 1S² 2S² б) 1S² 2S² 2P 3S²

в) 1S² 2S² 2P 3S² 3P 3d 4S² г) 1S² 2S² 2P 3S² 3P 4S²

4.Металлы при взаимодействий с неметаллами проявляют свойства:

а) окислительные; б) восстановительные;

в) и окислительные, и восстановительные;

г) не участвуют в окислительно-восстановительных реакциях

5.В периодической системе типичные металлы расположены в:

а) верхней части б) нижней части

в) правом верхнем углу г) левом нижнем углу

Карточка №2

1.Группа элементов, содержащая только металлы:

а) Li, Be, В; б) К, Са, Sr;

в) Н, Na, Си; г) Se, Те, Ро.

2.В ряду элементов Ва—Sr—Са—Mg восстановительные свойства:

а) усиливаются; б) ослабевают;

в) не изменяются; г) сначала усиливаются, затем ослабевают.

3.Электронная конфигурация внешнего энергетического уровня атома алюминия:

а) 3s²3p^l б) 3s²3p²

в) 3 s²4p¹ г) 4р³

4. Кальций может взаимодействовать с каждым веществом пары:

а) сера и гидроксид натрия б) вода и кислород

в) углерод и магний г) хлорид калия и серная кислота

Карточка №3

1. Группа элементов, содержащая только металлы:

а) В, С, N; б) Fe, Со, С1;

в) Na, Mg, AI; г) W, Zn, Se.

2.В ряду элементов Na—Mg—Al—Si восстановительные свойства:

а) усиливаются; б) ослабевают;

в) не изменяются; г) сначала усиливаются, затем ослабевают.

3.Металл, имеющий конфигурацию валентных электронов 3d¹4s², — это:

а) скандий; б) галлий;

в) цинк; г) алюминий.

4. Магний может взаимодействовать с каждым веществом пары:

а) бром и гидроксид натрия б) соляная кислота и кислород

в) вода и сульфат кальция г) хлорид калия и серная кислота

Карточка №4

1.Группа элементов, содержащая только металлы:

а) Н, Li, В; б) Al, Са, Si;

в) Мп, Сг, Си; г) CI, Br, I.

2.В ряду элементов Li—Na—К—Rb восстановительные свойства:

а) усиливаются; б) ослабевают;

в) не изменяются; г) сначала усиливаются, затем ослабевают.

3.Электронная конфигурация внешнего энергетического уровня атома стронция:

а) 6s²; б) 5s²;

в) 5s^l5p^l; г) 6р².

4 Натрий получают из хлорида натрия:

а) электролизом расплава NaCl

б) электролизом раствора NaCl

в) восстановлением с помощью магния

г) восстановлением с помощью водорода

Карточка №5

1. Группа элементов, содержащая только металлы:

а) Са, Sc, Ti; б)Ag, Au, As;

в) N, О, Al; г)Pb, Sn, Si.

2. С водой взаимодействует оксид, формула которого:

а) СаО; б) СuО; в) Fe2O3; г) ZnO.

3. Наиболее сильные основные свойства проявляет гидроксид:

а) алюминия; б) магния;

в) натрия; г) калия.

4. Не является амфотерным гидроксидом вещество, формула которого:

а) Сг(ОН)3; б) А1(0Н)3;

в) Мn(ОН)2; г) Ве(ОН)2

Карточка № 7

Закончите уравнения реакций:

1) Mg+ H2SO4→

2) CaO+ H2O →

3) KOH+SO2 →

4) K2CO3 +HNO3 →

Карточка № 8

Закончите уравнения реакций:

1) Na+ H2O →

2) NaOH+ H3PO4 →

3) Zn+Pb(NO3)2 →

4) K2SO4 +BaCl2 →

Карточка №9

Закончите уравнения реакций:

1) Zn+ HCl →

2) LiCl+ AgNO3 →

3) HCl+Fe(OH)3 →

4) H2SO4 +Mg(OH)2 →

Карточка № 10

Закончите уравнения реакций:

1) NaOH+ HNO3 →

2) Mg+ O2 →

3) HCl+Fe(OH)3 →

4) Fe2O3 +Al →

Карточка № 11

Закончите уравнения реакций:

1) CuO+ H2 →

2) HCl+ Cu(OH)2 →

3) Cu+AgNO3 →

4) H2O +Ca →

Занятие №2

Общая характеристика металлов главных подгрупп I-II групп ПСХЭ Д.И.Менделеева.

План лекции:

1.Характеристика металлов главной подгруппы I группы

2. Характеристика элементов главной подгруппы II группы

1.Характеристика металлов главной подгруппы I группы.

Главную подгруппу I группы периодической системы составляют: литий Li, натрий Na, калий K, рубидий Rb, цезий Cs и франций Fr.

Все щелочные металлы имеют один s-электрон на внешнем электронном слое, который при химических реакциях легко теряют, проявляя степень окисления +1. Поэтому щелочные металлы являются сильными восстановителями. Радиусы их атомов возрастают от лития к францию. Электрон внешнего слоя с возрастанием радиуса атома находится все дальше от ядра, силы притяжения ослабевают и, следовательно, увеличивается способность к отдаче этого электрона, т.е. химическая активность. В электрохимическом ряду напряжений металлов все щелочные металлы стоят левее водорода.

Все щелочные металлы в твердом состоянии хорошо проводят электрический ток. Они легкоплавки, быстро окисляются на воздухе, поэтому их хранят без доступа воздуха и влаги, чаще всего под керосином. Щелочные металлы образуют соединения с преимущественно ионной связью.

Оксиды щелочных металлов - твердые гигроскопичные вещества, легко взаимодействующие с водой. При этом образуются гидроксиды - твердые вещества, хорошо растворимые в воде. Соли щелочных металлов, как правило, тоже хорошо растворяются в воде.

Химические свойства

1. Активно взаимодействуют с водой:

2Na + 2H2O [pic] 2NaOH + H2

2Li + 2H2O [pic] 2LiOH + H2

2. Реакция с кислотами:

2Na + 2HCl [pic] 2NaCl + H2

3. Реакция с кислородом: На воздухе щелочные металлы мгновенно окисляются. Поэтому их хранят под слоем органических растворителей (керосин и др.).

4Li + O2 [pic] 2Li2O(оксид лития)

2Na + O2 [pic] Na2O2(пероксид натрия)

K + O2 [pic] KO2(надпероксид калия)

4. В реакциях с другими неметаллами образуются бинарные соединения:

2Li + Cl2 = 2LiCl(галогениды)

2Na + S = Na2S(сульфиды)

2Na + H2 = 2NaH(гидриды)

6Li + N2 = 2Li3N(нитриды)

2Li + 2C = 2Li2C2(карбиды)

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

Li+ - карминово-красный

Na+ - желтый

K+, Rb+ и Cs+ - фиолетовый

Реагируют со спиртами и галогенопроизводными углеводородов (смотри "Органическую химию")

2.Характеристика элементов главной подгруппы II группы.

Главную подгруппу II группы Периодической системы элементов составляют: бериллий Be, магний Mg, кальций Ca, стронций Sr, барий Ba и радий Ra. Они называются щелочноземельными металлами.

Атомы этих элементов имеют на внешнем электронном уровне два s-электрона: ns². В хим. реакциях атомы элементов подгруппы легко отдают оба электрона внешнего энергетического уровня и образуют соединения, в которых степень окисления элемента равна +2.

В свободном состоянии эти металлы в природе не встречаются. К числу наиболее распространенных элементов относятся кальций и магний. Основными кальцийсодержащими минералами являются кальцит CaCO3 (его разновидности - известняк, мел, мрамор), ангидрит CaSO4, гипс CaSO4 · 2H2O , флюорит CaF2 и фторапатит Ca5(PO4)3F. Магний входит в состав минералов магнезита MgCO3, доломита MgCO3 · CaCO3, карналлита KCl · MgCl2 · 6H2O. Соединения магния в больших количествах содержатся в морской воде.

Физические свойства. Бериллий, магний, кальций, барий и радий - металлы серебристо-белого цвета. Стронций имеет золотистый цвет. Эти металлы легкие, особенно низкие плотности имеют кальций, магний, бериллий. Радий является радиоактивным химическим элементом.

Бериллий, магний и особенно щелочноземельные элементы - химически активные металлы. Они являются сильными восстановителями. Из металлов этой подгруппы несколько менее активен бериллий, что обусловлено образованием на поверхности этого металла защитной оксидной пленки.

Химические свойства

1. Взаимодействие с простыми веществами.

Все легко взаимодействуют с кислородом и серой, образуя оксиды и сульфаты:

2Be + O2 = 2BeO

Ca + S = CaS

Бериллий и магний реагируют с кислородом и серой при нагревании, остальные металлы - при обычных условиях.

Все металлы этой группы легко реагируют с галогенами:

Mg + Cl2 = MgCl2

При нагревании все реагируют с водородом, азотом, углеродом, кремнием и другими неметаллами:

Ca + H2 = CaH2 (гидрид кальция)

3Mg + N2 = Mg3N2 (нитрид магния)

Ca + 2C = CaC2 (карбид кальция)

Карибид кальция - бесцветное кристаллическое вещество. Технический карбид, содержащий различные примеси, может иметь цвет серый, коричневый и даже черный. Карбид кальция разлагается водой с образованием газа ацетилена - важного продукта хим. промышленности:

CaC2 + 2H2O = CaOH)2 + C2H2

2. Взаимодействуют с водой.

Бериллий с водой не взаимодействует, т.к. реакции препятствует защитная пленка оксида на поверхности металла. Магний реагирует с водой при нагревании:

Mg + 2H2O = Mg(OH)2 + H2

Остальные металлы активно взаимодействуют с водой при обычных условиях:

Ca + 2H2O = Ca(OH)2 + H2

3. Взаимодействие с кислотами.

Все взаимодействуют с хлороводородной и разбавленной серной кислотами с выделением водорода:

Be + 2HCl = BeCl2 + H2

Разбавленную азотную кислоту металлы восстанавливают главным образом до аммиака или нитрата аммония:

2Ca + 10HNO3(разб.) = 4Ca(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O

В концентрированных азотной и серной кислотах (без нагревания) бериллий пассивирует, остальные металлы реагируют с этими кислотами.

4. Взаимодействие с щелочами.

Бериллий взаимодействует с водными растворами щелочей с образованием комплексной соли и выделением водорода:

Be + 2NaOH + 2H2O = Na2[Be(OH)4] + H2

Остальные металлы II группы с щелочами не реагируют.

5. Взаимодействие с оксидами и солями металлов.

Магний и щелочноземельные металлы могут восстанавливать многие металлы из их оксидов и солей:

TiCl4 + 2Mg = Ti + 2MgCl2

V2O5 + 5Ca = 2V + 5CaO

Бериллий, магний и щелочноземельные металлы получают электролизом расплавов их хлоридов или термическим восстановлением их соединений:

BeF2 + Mg = Be + MgF2

MgO + C = Mg + CO

3CaO + 2Al = 2Ca + Al2O3

3BaO + 2Al = 3Ba + Al2O3

Закрепление и проверка знаний