Как можно получить гидроксиды щелочных металлов


Как можно получить гидроксиды щёлочных металлов?

295. Как можно получить гидроксиды щёлочных металлов? Почему едкие щелочи необходимо хранить в хорошо закрытой посуде? Составьте уравнения реакций, происходящих при насыщении едкого натра: а) хлором; б) сернистым ангидридом; в) сероводородом.

Получение гидроксидов щелочных металлов:
1) Взаимодействие щелочного металла с водой
2Na + 2H2O → 2NaOH + H2

2) Взаимодействие оксидов с водой
Na2O + h3O → 2NaOH

3) Взаимодействие пероксидов щелочных металлов с водой (кроме лития):
2Na2O2 + 2H2O → 4NaOH + O2

4) Электролиз растворов галогенидов щелочных металлов
2NaCl + 2H 2O -электролиз→ 2NaOH + Cl2 + H2

При контакте с воздухом едкие щелочи реагируют с углекислотой по уравнению реакции:
2NaOH + CO2 → Na2CO3 + H2O
поэтому щелочи хранят в хорошо закрытой посуде.

Реакции гидроксида натрия:
а) С хлором
2NaOH + Cl2 → NaCl + NaOCl + H2O

б) C сернистым ангидридом:
2NaOH + SO2 → Na2SO3 + H2O

в) C сероводородом:
2 NaOH + H2S → Na2S + 2H2O

Определение щелочного металла, расположение в периодической таблице, свойства

Определение: что такое щелочные металлы

Щелочные металлы, также известные как семейство щелочных металлов, представляют собой группу из шести элементов, характеризующихся общими физическими и химическими свойствами, схожей электронной конфигурацией и общими периодическими тенденциями. Все щелочные металлы встречаются в природе, но, поскольку они обладают высокой реакционной способностью, они не встречаются в чистом виде [1] .

Пример щелочного металла Натрий

Где находятся щелочные металлы в Периодической таблице

Они находятся в группе 1 (первый столбец слева) периодической таблицы.Все щелочные металлы находятся в s-блоке, поскольку электрон на внешней оболочке их атома (валентный электрон) находится на s-орбитали [2, 3]

Щелочные металлы на первичном столе

Почему они называются щелочными металлами

Когда элементы группы 1 реагируют с водой, все они образуют щелочные растворы. Итак, это семейство называется семейством щелочных металлов [4] .

Общие свойства и характеристики щелочных металлов

Физические свойства

Общие металлические свойства

  • Серебристого цвета с блестящим внешним видом [2]
  • Хорошая тепло- и электропроводность

Необычные неметаллические свойства, разделяемые элементами группы 1

  • Достаточно мягкий, чтобы его можно было разрезать пластиковым ножом при комнатной температуре [5]
  • Низкие температуры плавления и кипения [6]
  • Низкая плотность (Li, Na и K, достаточно легкие, чтобы плавать в воде)

Химические свойства

  • Все щелочные металлы обладают высокой реакционной способностью
Почему щелочные металлы настолько реактивны

Наличие одного валентного электрона (электрона на внешней оболочке их атома) делает все щелочные металлы очень реактивными при комнатной температуре и стандартном давлении .Им требуется мало энергии, чтобы потерять электрон и образовать положительно заряженные ионы (катионы) с зарядом +1.

Электронная конфигурация щелочных металлов

Эти элементы легко вступают в реакцию даже с кислородом воздуха с образованием оксидов, из-за которых их блестящая поверхность становится бледно-серой в считанные секунды, если их оставить на открытом воздухе. [7] .

Как щелочные металлы реагируют с водой

Когда щелочной металл, например натрий (Na) вступает в контакт с водой, единственный валентный электрон покидает атом натрия, и в результате реакции образуются гидроксид и ионы натрия вместе с водородом [5] :

Na 2 + 2H 2 O -> H 2 + 2Na + + 2OH -

Ионы Na + и OH - довольно нестабильны в водном растворе, поэтому они образуют гидроксид натрия [4].Окончательное уравнение выглядит следующим образом:

Na 2 + 2H 2 O -> H 2 + 2NaOH

Примеры реакции некоторых других щелочных металлов с водой:

2K + 2H 2 O -> H 2 + 2KOH

2Li + 2H 2 O -> H 2 + 2LiOH

2Rb + 2H 2 O -> H 2 + 2RbOH

Тепло, образующееся в результате реакции, воспламеняет образующиеся атомы водорода, вызывая значительный взрыв [8] .

Периодические тенденции щелочных металлов

В нижнюю группу 1 периодической таблицы, которую вы перемещаете, для щелочных металлов очевидны следующие тенденции:

  • Понижение температуры плавления и кипения [4]
  • Увеличивающаяся плотность и вес , где Li - самый легкий, а Fr - самый тяжелый (хотя натрий и калий являются исключением, поскольку последний менее плотный, чем первый) [2]
  • Увеличение атомного радиуса
  • Повышение реакционной способности (из-за увеличения атомного радиуса легче выбить валентный электрон в элементах, расположенных ниже по группе, что делает Li наименее реактивным, а франций - наиболее реактивным щелочным металлом) [2]

Видео: реакционная способность и периодические тенденции щелочных металлов

Какие щелочные металлы используются для

Три верхних элемента группы, Li, Na и K, наряду с Cs, находят различное применение в различных отраслях промышленности, включая производство стекла, фотографию, производство оружия и взрывчатых веществ, а также аккумуляторы. Соединения натрия находят повседневное применение в пищевой промышленности. .Rb в основном используется в исследовательских целях [10] . Fr не имеет постоянного применения, так как редко встречается в природе [5] .

FAQ

1. Почему щелочные металлы хранятся в масле?

Отв. Поскольку щелочные металлы в чистом виде обладают высокой реакционной способностью, их необходимо хранить в масле, чтобы они не вступали в контакт с воздухом и водой [2] .

2. Какие щелочные металлы наиболее распространены?

Отв. Натрий и калий - самые распространенные щелочные металлы.

3. Почему водород не считается щелочным металлом?

Отв. Несмотря на наличие единственного электрона во внешней оболочке, водород (H) не считается щелочным металлом, потому что:

  • H не металл, это газ.
  • Он также гораздо менее реактивен, ему требуется больше энергии для высвобождения этого единственного электрона для образования положительно заряженных ионов.
  • H может также получить электрон для образования отрицательно заряженных ионов, как элементы в галогенной группе [17] .

4. Чем отличаются щелочные металлы от щелочноземельных металлов?

Отв. Щелочноземельные металлы - это элементы 2 группы в периодической таблице. Несмотря на некоторое сходство в своих физических свойствах, они помещены в разные группы главным образом потому, что щелочноземельные металлы имеют два электрона на внешней оболочке их атома. Поскольку потеря 2 электронов требует больше энергии, чем потеря одного, щелочноземельные металлы менее реактивны, чем щелочные металлы [13] .

5. Почему галогены и щелочные металлы могут образовывать ионы?

Отв. Имея 1 валентный электрон, щелочные металлы пытаются избавиться от него для достижения стабильности, в то время как галогены (например, хлор, бром, фтор и т. Д.) Имеют семь валентных электронов, то есть они пытаются получить еще 1 электрон, чтобы стать стабильными. В результате вместе они реагируют с образованием ионных соединений, таких как хлорид натрия (NaCl) и хлорид калия (Kcl) [14] .

6.Чем щелочные металлы отличаются от благородных газов?

Отв. Щелочные металлы имеют один электрон на своей внешней оболочке, в то время как все благородные газы (элементы 8 группы в периодической таблице, включая гелий, неон, аргон) имеют полную валентную зону без неспаренного электрона, который мог бы вызвать реакцию с другими молекулами [15] .

Интересные факты

  • Название группы щелочных металлов происходит от арабского слова «аль-кали», что означает «из пепла».Он был назван так потому, что большинство соединений Na и K были первоначально получены из древесной золы [16] .
  • Элементы этой группы имеют самую низкую энергию первой ионизации (минимальную энергию, необходимую для того, чтобы атом отдал электрон) в каждый период [12] .

Артикул:

  1. Определение щелочного металла (химия) - Thoughtco.com
  2. Щелочные металлы - Courses.LumenLearning.com
  3. Таблица Менделеева - ModelScience.com
  4. Группа 1 - Щелочные металлы ―BBC.com
  5. Элементы щелочных металлов: свойства, характеристики и реакции - Study.com
  6. Точки плавления и кипения щелочных металлов - Embibe.com
  7. Объекты группы 1 - BBC.co.uk
  8. Информация о щелочных металлах - EHS.Stanford.edu
  9. Повседневное использование щелочных металлов - SchooledbyScience.com
  10. Щелочные металлы - ScienceClarified.com
  11. Щелочные металлы - Open.edu
  12. Щелочные металлы - Tutorvista.com
  13. Щелочные и щелочноземельные металлы - TechnologyUK.net
  14. Щелочные металлы - Hyperphysics.phy-astr.gsu.edu
  15. Объясните, чем щелочные металлы отличаются от благородных газов? - Study.com
  16. Групповые тенденции: активные металлы - Mikeblaber.org
  17. Сходство водорода со щелочными металлами - Embibe.com
.

Растворимость гидроксидов металлов - Chemistry LibreTexts

Цели обучения

  • Оценить pH раствора из-за осадка гидроксида металла.
  • Рассчитайте максимальную концентрацию ионов металлов, если известен pH.
  • Объясните поведение амфотерных гидроксидов металлов.

Большинство гидроксидов металлов нерастворимы; некоторые, например \ (\ ce {Ca (OH) 2} \), \ (\ ce {Mg (OH) 2} \), \ (\ ce {Fe (OH) 2} \), \ (\ ce { Al (OH) 3} \) и др. Плохо растворимы.Однако гидроксиды щелочных металлов \ (\ ce {CsOH} \), \ (\ ce {KOH} \) и \ (\ ce {NaOH} \) хорошо растворимы, что делает их сильными основаниями. При растворении эти гидроксиды полностью ионизируются. Поскольку концентрация гидроксида, \ (\ ce {[OH-]} \), является интегрированным свойством раствора, растворимость гидроксида металла зависит от pH, pOH или \ (\ ce {[OH-]} \).

Гидроксиды щелочных металлов \ (\ ce {LiOH} \), \ (\ ce {NaOH} \), \ (\ ce {KOH} \), \ (\ ce {CsOH} \) растворимы, и их растворы базовый. Гидроксиды щелочноземельных металлов гораздо менее растворимы.Например, негашеная известь (\ (\ ce {CaO} \)) реагирует с водой с образованием гашеной извести, которая является малорастворимой.

\ [\ begin {array} {ccccl}
\ ce {CaO & + & h3O & \ rightleftharpoons & \: Ca (OH) 2} \\
\ textrm {quicklime} &&&& \ textrm {гашеная известь (слабо растворимая)}
\ end {array} \]

Молоко магнезии представляет собой суспензию \ (\ ce {Mg (OH) 2} \) ( K sp = 7e-12). В кислом растворе, таком как желудочный сок, происходит следующая реакция:

\ [\ ce {Mg (OH) 2 + H + \ rightleftharpoons Mg ^ 2 + + 2 h3O} \]

Таким образом, он может нейтрализовать избыток кислоты в желудке.2 = \ textrm {7e-12} \]

Решение относительно x; х = 1,2e-4

\ [\ begin {align}
\ ce {[OH]} & = \ textrm {2.4e-4} \\
\ ce {pOH} & = 3,62
\ end {align} \]

\ [\ mathrm {pH = 14 - 3,62 = 10,38} \]

ОБСУЖДЕНИЕ

pH насыщенного раствора извести (\ (\ ce {Ca (OH) 2} \)) составляет около 10,0.

Амфотерные гидроксиды

Не все гидроксиды металлов ведут себя одинаково - они выпадают в осадок в виде твердых гидроксидов. Гидроксиды металлов, такие как \ (\ ce {Fe (OH) 3} \) и \ (\ ce {Al (OH) 3} \), реагируют с кислотами и основаниями, и их называют амфотерным гидроксидом .2} = \:? \: \ Ce M \)
Каково значение в г / л? Молярная масса \ (\ ce {Fe} \) составляет 55,8 г / моль.

  • Ответ Гидроксиды металлов, такие как \ (\ ce {Fe (OH) 3} \) и \ (\ ce {Al (OH) 3} \), которые реагируют с кислотами и основаниями, называются амфотерным гидроксидом.
  • Авторы и авторство

    .

    Гидроксид | химическое соединение | Britannica

    Hydroxide , любое химическое соединение, содержащее одну или несколько групп, каждая из которых содержит по одному атому кислорода и водорода, связанных вместе и функционирующая как отрицательно заряженный ион OH -. Положительно заряженная часть соединения обычно представляет собой ион металла (, например, натрия, магния или алюминия), хотя это может быть органическая группа (, например, гуанидиния или тетраметиламмония).Присутствие неионизированной ковалентно связанной гидроксильной группы ОН предпочтительно характеризовать префиксом гидрокси, как в органическом соединении гидроксиуксусная кислота, CH 2 OHCOOH, или суффиксом ol, как в метаноле, CH 3 OH, а в координационных соединениях с префиксом гидроксо, как в тетрагидроксоаурате калия, KAu (OH) 4 .

    Гидроксиды включают щелочи, известные из лабораторных и промышленных процессов. Гидроксиды щелочных металлов, лития, натрия, калия, рубидия и цезия, являются самыми сильными основаниями, наиболее стабильными и наиболее растворимыми из гидроксидов.Гидроксид натрия, NaOH, также известный как каустическая сода или щелочь, имеет большое промышленное значение. Кальций, барий и стронций - все щелочноземельные металлы - образуют растворимые гидроксиды, которые являются сильными основаниями, но менее стабильны, чем гидроксиды щелочных металлов. Из них гидроксид кальция Ca (OH) 2 , широко известный как гашеная известь, является наиболее распространенным. За исключением гидроксида таллия (TlOH), гидроксиды других металлов, таких как магний, железо, висмут, никель, кобальт и медь, плохо растворяются в воде, но нейтрализуют кислоты.Гидроксиды бериллия, свинца, цинка, алюминия, хрома (трехвалентный), олова (двухвалентный), золота (трехвалентный) и некоторых других металлов проявляют как кислотные, так и основные свойства; то есть они растворяются в водных растворах оснований или кислот. Гидроксиды и другие вещества, такие как оксиды и сульфиды, с этими двойными свойствами, называются амфотерными.

    .

    Смотрите также