сверху вниз по группе. Так, литий реагирует с водой относи¬

тельно медленно, тогда как калий реагирует со взрывом и го¬

рит фиолетовым пламенем на поверхности воды. С кислота¬

ми все щелочные металлы реагируют со взрывом, поэтому

такие реакции специально не проводят.

Получают ^-металлы электролизом расплавов их галоге-

нидов или щелочей.

§ 13.3. Соединения s-металлов

Выше отмечалось, что j-металлы образуют оксиды трех

типов, которые обладают типичными основными свойствами.

Оксиды, пероксиды и супероксиды ^-элементов реагируют с водой, образуя щелочь, например:

Na20 + Н20 = 2NaOH, Ва02 + 2Н20 = Ва(ОН)2 + Н202,

2К02 + 2Н20 = 2К0Н + Н202 + 02t.

Щелочи КОН и NaOH важнейшие соединения; в про¬ мышленности их получают электролизом растворов хлори¬ дов.

При реакции щелочей с кислотами (реакции нейтрализа¬ ции) образуются соли (§ 7.3).

Гидриды, сульфиды, нитриды, фосфиды и карбиды s-

металлов реагируют с водой и кислотами (см. гл. 8-12).

Обнаружение некоторых 5-металлов по окрашиванию пла¬

мени. Потенциалы (энергии) ионизации щелочных и щелоч¬ ноземельных металлов невелики, поэтому при внесении ме¬ талла или его соединения в пламя элемент ионизуется,

окрашивая пламя в цвет, соответствующий его спектральной

линии возбуждения. Желтый цвет характерен для соединений

§ 13.4. Задачи с решениями

Задача 1. Как можно установить, что при горении метал¬

лического натрия образуется не оксид, а пероксид?

Решение. Пероксид натрия, в отличие от оксида, - силь¬

ный окислитель. Он окисляет иодиды в кислой среде до иода:

Na202 + 2Nal + 2H2S04 = l24 + 2Na2S04 + 2HzO.

157

Оксид натрия реагирует не с Nal, а с H2SO4:

Na20 + H2SO4 = Na2S04 + Н20.

Задача 2. Напишите уравнения реакций, позволяющих

осуществить следующие превращения:

NaCI ->Na-» NaH -> NaOH -> NaHSOa.

Решение. Натрий образуется при электролизе расплава

хлорида натрия:

2NaCI = 2Na + Cl2t.

Натрий реагирует с водородом:

2Na + Н2 = 2NaH.

Гидрид натрия полностью гидролизуется под действием воды:

NaH + Н2О = NaOH + H2t.

При пропускании избытка сернистого газа через раствор гидроксида натрия образуется гидросульфит натрия:

Na0H+S02 = NaHS03.

Задача 3. При взаимодействии 6,0 г металла с водой выде¬

лилось 3,36 л водорода (н.у.). Определите этот металл, если

он в своих соединениях двухвалентен.

Решение. Поскольку металл двухвалентен, его реакция с

водой описывается уравнением:

Me + 2НгО = Ме(ОН)2 + H2t.

Согласно уравнению, v(Me) = v(H2) = 3,36/22,4 = 0,15

моль. Отсюда атомная масса металла равна Л (Me) = m/v =

6,0/0,15 = 40 г/моль. Этот металл - кальций.

Ответ. Кальций.

Задача 4. Напишите уравнения реакций, позволяющих осуществить следующие превращения:

Mg -> MQSO4 Mg(N03)2 MgO -> (СНзСОО^Мд.

Радение. Магний растворяется в разбавленной серной

кислоте:

Mg + H2S04 = MgS04 + H2t.

Сульфат магния вступает в обменную реакцию в водном

растворе с нитратом бария:

158

MgS04 + Ba(N03)2 = BaS04i + Mg(N03)2.

При сильном прокаливании нитрат магния разлагается:

2Mg(N03)2 = 2MgO + 4N02t + 02t.

Оксид магния типичный основной оксид. Он растворя¬

ется в уксусной кислоте:

МдО + 2СН3СООН = (СН3СОО)2Мд + Н20.

Задача 5. Имеется смесь кальция, оксида кальция и карби¬

да кальция с молярным соотношением компонентов 1:3:4 (в

порядке перечисления). Какой объем воды может вступить в химическое взаимодействие с 35 г такой смеси?

Решение. Пусть в исходной смеси содержалось х моль Са, тогда v(CaO) = Ъх, v(CaC2) = 4х. Общая масса смеси равна:

40* + 56-Здс + 64-4* = 35,

откуда х = 0,0754 моль. При взаимодействии данной смеси с

водой происходят следующие реакции:

Са + 2Н20 = Са(ОН)2 + Н2,

СаО + Н20 = Са(ОН)2>

СаС2 + 2Н20 = Са(ОН)2 + С2Н2.

В первую реакцию вступает 2х моль НгО, во вторую Ъх,

и в третью - 2-Ах - 8х моль Н20, всего - 13* = 13-0,0754 =

0,980 моль. Масса прореагировавшей воды равна 0,980-18 -

17,6 г, объем воды равен 17,6 г / 1 г/мл = 17,6 мл.

Ответ. 17,6 мл Н20.

ГЛАВА 14. Алюминий

§ 14.1. Общее рассмотрение

Алюминий основной представитель металлов главной подгруппы III группы Периодической системы. Свойства его

алюминия, поскольку все эти элементы имеют одинаковую

электронную конфигурацию внешнего уровня ns2npl и могут

свойствам он больше похож на углерод и кремний. Ниже мы

159

рассмотрим свойства только одного элемента алюминия; в

свободном виде это серебристо-белый металл, обладаю¬

щий высокой тепло- и электропроводностью. Алюминий

имеет невысокую плотность примерно втрое меньше, чем у железа или меди, и одновременно это прочный металл.

Поверхность металла обычно покрыта прочной пленкой оксида AI2O3, которая предохраняет алюминий от взаимо¬

действия с окружающей средой. Если эту пленку удаляют, то

металл может энергично реагировать с водой:

2AI + 6Н20 = 2А1(ОН)3 + 3H2t.

В виде стружек или порошка он ярко горит на воздухе,

выделяя большое количество теплоты:

2AI + 3/202 = А1203 + 1676 кДж.

Это обстоятельство используется для получения ряда ме¬

таллов из их оксидов методом алюмотермии. Так назвали

восстановление порошкообразным алюминием тех металлов,

у которых теплоты образования оксидов меньше теплоты

образования А12Оз, например:

Cr203 + 2AI = 2Сг + А120з + 539 кДж.

При нагревании алюминий реагирует с галогенами, се¬

рой, азотом, фосфором и углеродом, образуя при этом соот¬ ветственно галогениды, сульфид, нитрид, фосфид и карбид. Все

эти соединения могут гидролизоваться с образованием гид¬ роксида алюминия.

Алюминий легко растворяется в соляной кислоте любой концентрации:

2AI + 6HCI = 2А1С13 + 3H2t.

Концентрированные серная и азотная кислоты на холоде не

действуют на алюминий. При нагревании он восстанавливает

эти кислоты без выделения водорода:

2AI + 6H2S04(kohu) = AI2(S04)3 + 3S02T + 6H2Of AI + бНЫОзосонц) = AI(N03)3 + 3N02f + 3H20.

В разбавленной серной кислоте алюминий растворяется с

выделением водорода:

2AI + 3H2S04 = A!2(S04)3 + 3H2t.

160