Металлы IIA-группы: Часть 2

Видео

Конспект

Гидроксиды элементов $IIA$ группы реагируют с кислотными оксидами и кислотами: $$

Ca(OH)_2 + CO_2 = CaCO_3\downarrow + H_2O,

$$ $$

Mg(OH)_2 + 2CH_3COOH = (CH_3COO)_2Mg + 2H_2O.

$$

Амфотерный $Be(OH)_2$ растворяется в растворах щелочей: $$

Be(OH)_2 + 2KOH = K_2[Be(OH)_4].

$$

В твёрдом состоянии эти вещества реагируют при сплавлении: $$

Be(OH)_2 + 2KOH(тв) \xrightarrow{t} K_2BeO_2 + 2H_2O.

$$

При внесении металла или его соединения на платиновой проволоке в бесцветное пламя горелки оно окрашивается в соответствующий цвет. Ионы $Ca^{2+}$ дают кирпично-красное (тускло-красное) свечение, ионы $Sr^{2+}$ — красно-малиновое, $Ba^{2+}$ — травянисто-зелёное.

Получение. Бериллий получают восстановлением магнием из фторида: $$

BeF_2 + Mg \xrightarrow{t} Be + MgF_2.

$$

Один из способов получения магния в промышленности — из морской воды. Содержащиеся в ней ионы магния осаждают в виде гидроксида, который затем переводят в хлорид: $$

Mg(OH)_2 + 2HCl = MgCl_2 + 2H_2O.

$$

Получившийся хлорид магния обезвоживают, расплавляют и используют для электролитического получения магния: $$

MgCl_2(расплав) = Mg + Cl_2\uparrow.

$$

Можно получать магний, нагревая оксид с углеродом (коксом): $$

MgO + C \xrightarrow{t} Mg + CO.

$$

Для получения бария используют алюмотермию: $$

3BaO + 2Al \xrightarrow{t} Al_2O_3 + 3Ba.

$$

Кальций и стронций получают электролизом расплавов хлоридов: $$

CaCl_2(расплав) = Ca + Cl_2\uparrow.

$$

Для получения оксидов металлов $IIA$ группы, кроме прямого взаимодействия металлов с кислородом, используют реакции термического разложения солей и гидроксидов: $$

CaCO_3 \xrightarrow{t} CaO + CO_2\uparrow,

$$ $$

2Mg(NO_3)_2 \xrightarrow{t} 2MgO + 4NO_2\uparrow + O_2\uparrow,

$$ $$

Ca(OH)_2 \xrightarrow{t} CaO + H_2O.

$$

Для получения гидроксидов элементов $IIА$ группы можно использовать реакции гидридов, нитридов, фосфидов и карбидов этих элементов с водой: $$

BaH_2 + 2H_2O = Ba(OH)_2 + 2H_2\uparrow,

$$ $$

CaC_2 + 2H_2O = Ca(OH)_2 + C_2H_2\uparrow.

$$

Применение. Бериллий используют для получения лёгких, жаропрочных сплавов. Магний нужен для получения лёгких сплавов (особенно с алюминием) для нужд автомобиле- и самолётостроения. Магний применяют в качестве протекторных анодов для защиты стальных трубопроводов от коррозии. Соединения кальция находят применение в производстве стекла, в промышленности строительных материалов (цемент, бетон, гипс, кирпич).

Задачи

Задача 1

Условие

Даны элементы: 1) $Na$, 2) $Be$, 3) $Cl$, 4) $Ba$, 5) $Mg$.

Определите, какие из указанных элементов образуют устойчивый положительный ион, содержащий $10$ электронов.

Выберите три элемента, которые в Периодической системе находятся в одной группе, и расположите эти элементы в порядке усиления металлических свойств.

Выберите два элемента, которые в соединениях могут проявлять степень окисления $+1$.

Решение

Устойчивые положительные ионы, содержащие по $10$ электронов, — это $Na^+$ и $Mg^{2+}$.

Три элемента — $Be$, $Ba$ и $Mg$ — принадлежат к одной подгруппе $IIA$. Металлические свойства усиливаются вниз по подгруппе, поэтому правильный порядок: $Be$, $Mg$, $Ba$.

Степень окисления $+1$ проявляют элементы $Na$ и $Cl$.

Ответ а) $15$; б) $254$; в) $13$.

Задача 2

Условие

В двух пробирках находился раствор гидрокарбоната кальция. В первую пробирку добавили раствор вещества $X$, а во вторую — раствор вещества $Y$. В первой пробирке выделился газ, во второй образовался осадок. Из предложенного перечня выберите вещества $X$ и $Y$, которые могут вступать в описанные реакции.

$HNO_3$

$Br_2$

$Ba(OH)_2$

$KClO_3$

$NaCl$

Решение

Вещество $X$ — азотная кислота: $$

Ca(HCO_3)_2 + 2HNO_3 = Ca(NO_3)_2 + 2CO_2\uparrow + 2H_2O.

$$

Вещество $Y$ — гидроксид бария: $$

Ca(HCO_3)_2 + Ba(OH)_2 = CaCO_3\downarrow + BaCO_3\downarrow + 2H_2O.

$$

Ответ

X

Y

1

3

Задача 3

Условие

Установите соответствие между реагирующими веществами и продуктами, которые образуются при взаимодействии этих веществ.

РЕАГИРУЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА

ПРОДУКТЫ РЕАКЦИИ

А) $Ca_3(PO_4)_2$ и $H_2SO_4$

1) $CaCl_2 + CO_2 + H_2O$

Б) $Ca(H_2PO_4)_2$ и $Ca(OH)_2$

2) $CaCO_3 + Cl_2 + H_2O$

В) $Ca(HCO_3)_2$ и $Ca(OH)_2$

3) $CaCO_3 + H_2O$

Г) $Ca(HCO_3)_2$ и $HCl$

4) $CaSO_4 + H_3PO_4 + SO_2$

5) $CaSO_4 + H_3PO_4$

6) $CaHPO_4 + H_2O$

Решение

Это — обменная реакция, сильная кислота вытесняет слабую из её соли: $$

Ca_3(PO_4)_2 + 3H_2SO_4 = 3CaSO_4 + 2H_3PO_4.

$$

Щёлочь частично отнимает ионы водорода у кислой соли: $$

Ca(H_2PO_4)_2 + Ca(OH)_2 = 2CaHPO_4 + 2H_2O.

$$

Аналогично Б, но с кислью солью угольной кислоты: $$

Ca(HCO_3)_2 + Ca(OH)_2 = 2CaCO_3\downarrow + 2H_2O.

$$

Сильная кислота вытесняет слабую из её кисленной соли: $$

Ca(HCO_3)_2 + 2HCl = CaCl_2 + 2CO_2\uparrow + 2H_2O.

$$

Ответ

А

Б

В

Г

5

6

3

1