пускании ацетилена через аммиачный раствор оксида се¬

ребра или хлорида меди (I) (см. гл. 19). Метаниды и ацетиле-

нщ&1 активно реагируют с водой (тем более с кислотами),

выделяя соответствующие углеводороды (см. задачу J).

В отличие от карбидов, с водой и кислотами взаимодей¬

ствуют лишь силициды щелочных или щелочноземельных

металлов, выделяя простейшее водородное соединение крем¬

имеющий запах плесени, на воздухе воспламеняется, сгорая

до Si02 и воды (задача 4).

§ 12.5. Задачи с решениями

Задача 1. При взаимодействии углерода с концентриро¬

ванной серной кислотой выделилось 13,44 л смеси двух газов

(н.у.). Рассчитайте массу углерода, вступившего в реакцию.

Решение. Пусть в реакцию

О ^ 2H2S04(kohu) = C02t + 2S02t + 2Н20

вступило х моль С, тогда образовалось ^ моль С02 и 2х моль

S02, всего Зх моль газов. По условию, количество газов в

смеси равно 13,44/22,4 = 0,6 = Зх, откуда х - 0,2. Масса угле¬ рода равна 0,2-12 = 2,4 г.

Ответ. 2,4 г С.

Задача 2. В одной из трех склянок имеется раствор гид¬

реакция на карбонаты и гидрокарбонаты).

Карбонат натрия можно отличить от гидрокарбоната по

реакции с раствором хлорида кальция:

СаС12 + Na2C03 = СаСОз^ + 2NaCI,

СаС12 + NaHC03 /->.

153

Задача 3. При полном гидролизе смеси карбидов кальция и алюминия образуется смесь газов, которая в 1,6 раза легче

кислорода. Определите массовые доли карбидов в исходной

смеси.

Решение. В результате гидролиза образуются метан и аце¬

тилен:

АЦСз + 12НгО = 4А1(ОН)3 + 3CH4t,

СаС2 + 2Н20 = Са(ОН)2 + C2H2t.

Пусть в исходной смеси содержалось х моль AI4C3 и у моль

СаС2, тогда в газовой смеси содержится Зх моль СН4 и у моль

С2Н2. Средняя молярная масса газовой смеси равна:

Мер = Л/(02) / 1,6 = 20 = (Зх-16+у-26) / (3х+у),

откуда у = 2х.

Массовые доли карбидов в исходной смеси равны:

Ответ. 52,94% АЦС3, 47,06% СаС2.

Задача 4. При взаимодействии сложного вещества "А" с

избытком магния при нагревании образуются два вещества,

одно из которых - "В" - под действием соляной кислоты вы¬

деляет ядовитый газ "С". При сжигании газа "С" образуются

исходное вещество "А" и вода. Назовите вещества "А", "В" и

"С . Напишите уравнения перечисленных химических реак¬

ций.

Решение. Вещество "А" оксид кремния, Si02. При вза¬

имодействии Si02 с магнием сначала образуется кремний,

который реагирует с избытком магния и образует силицид кремния, Mg2Si (вещество "В"):

S1O2 + 4Mg = Mg2Si + 2МдО.

Силицид магния легко гидролизуется с образованием ядови¬

того газа силана, SiH4 (вещество "С"):

Mg2Si + 4HCI = SiH4t + 2MgCI2.

При сгорании силана образуются исходное вещество ЭЮг и

вода:

SiH4 + 20з = Si02 + 2НгО.

154

Задача 5. Смесь кремния и угля, массой 5,0 г, обработали

избытком концентрированного раствора щелочи при нагре¬

вании. В результате реакции выделилось 2,8 л водорода

(н.у.). Вычислите массовую долю углерода в этой смеси.

Решение. С раствором щелочи реагирует только кремний:

Si + 2NaOH + Н20 = Na2Si03 + 2H2t.

v(H2) = 2,8/22,4 = 0,125 моль. v(Si) = 0,125/2 = 0,0625 моль. m(Si) = 0,025-28 = 1,75 г. m(C) = 5,0-1,75 = 3,25 г. Массовая

доля углерода равна: ш(С) = 3,25/5,0 = 0,65, или 65%.

Ответ. 65% С.

Задача 6. При сплавлении гидроксида натрия и оксида

кремния (IV) выделилось 4,5 л водяных паров (измерено при

100 °С и 101 кПа). Какое количество силиката натрия при

этом образовалось?

Решение. При сплавлении происходит реакция:

2NaOH + Si02 = Na2Si03 + H2Ot.

Количество выделившейся воды равно: v(H20) = PV / RT = = 101-4,5 / (8,31-373) = 0,147 моль. Количество образо¬

вавшегося ЫагвЮэ также равно 0,147 моль.

Ответ. 0,147 моль Na2Si03.

ГЛАВА 13. Щелочные и щелочноземельные

металлы

§ 13.1. Общее рассмотрение

Все элементы главных подгрупп I и II групп Периоди¬

ческой системы, а также водород и гелий, относят к s-

элементам. Все они, кроме водорода и гелия, металлы.

Металлы I группы называют щелочными, так как они реаги¬

руют с водой, образуя щелочи. Металлы II группы, за ис¬

ключением бериллия, называют щелочноземельными. Фран¬

ций, завершающий I группу, и радий, завершающий II

группу, являются радиоактивными.

Все ^-металлы имеют во внешней оболочке по одному или

два электрона, могут легко их отдавать, образуя ионы с

устойчивыми конфигурациями благородных газов. При

155

обычных условиях они находятся в твердом состоянии. Ме¬ таллы I группы мягкие и имеют небольшую плотность по

сравнению с другими. Литий, натрий и калий легче воды и плавают на ее поверхности, реагируя с ней. Металлы II

группы тверже и плотнее щелочных. На свежем разрезе s-

мегаллы имеют блестящую поверхность, однако вступая в

контакт с кислородом воздуха, они окисляются и быстро

тускнеют, поэтому в случае необходимости их хранят под

слоем керосина.

Распространенность в природе. Естественно, ^-металлы встречаются в природе только в виде соединений, либо в со¬

ставе минералов (KCI, NaCI, CaCOj и т.п.), либо в виде ионов в морской воде. Так, кальций, натрий, калий и магний по

распространенности занимают соответственно пятое,

шестое, седьмое и восьмое место.

§ 13.2. Химические свойства металлов

Все j-металлы горят в атмосфере воздуха, образуя оксиды

Ме20 (I группа) и MeO (II группа), пероксиды состава Me202 (I группа) и Ме02 (И группа), супероксиды состава Ме02 (I

группа) и МеС>4 (II группа).

Например, только литий сгорает на воздухе с образова¬

нием оксида

4Li + 02 = 2Li20,

а натрий образует смесь пероксида и супероксида (см. задену 1)

3Na + 202 = Na202 + Na02.

Оксиды натрия и калия могут быть получены только при нагревании смеси пероксида с избытком металла в отсут¬

ствие кислорода:

К202 + 2К = 2К20.

Все ^-металлы соединяются с водородом при нагревании,

образуя гидриды (см. § 8.2); при взаимодействии с галогена¬ ми, серой, азотом, фосфором, углеродом и кремнием образу¬

ются соответственно гсшогениды (§ 9.2), сульфиды (§ 10.2),

нитриды и фосфиды (§ 11.2), карбиды и силициды (§ 12.4).

При взаимодействии s-металлов с водой образуются ще¬ лочи и водород (см. задачи 3, 5). Активность их возрастает

156