Тема: Химия S-элементов. Элементы IА и IIА групп

Лабораторная работа № 4
Тема: Химия S-элементов. Элементы IА и IIА групп Периодический системы химических
элементов
Цель работы: Наблюдать практически общие для всех металлов свойства, научиться
пользоватся электрохимическим рядом напряжения металлов. Получить негашеную известь,
наблюдать ее химические свойства. Наблюдать различное окрашивание пламени ионами
щелочных и щелочноземельных металлов. Наблюдать растворимость солей магния в кислотах,
щелочах.
Теоретическое введение. К S-элементам относятся две группы Периодической системы: IА и
IIА. В группу IА входят: литий, калий, натрий, рубидий, цезий, франций. В группу IIА:
бериллий, магний, кальций, стронций, барий, радий. Общим является застраивание в их атомах
электронами s-подуровня внешнего энергетического уровня. Элементы этих групп - типичные
металлы, обладающие блеском, высокой электрической проводимостью и теплоповодимостью,
химически весьма активны.
Как следует из электронных формул,
элементы IА группы (Na, K) имеют на
внешнем энергетическом уровне по
одному s электрону. Элементы IIА группы
(Mg, Ca) по 2 s электрона.
Химические свойства s-элементов IА и
IIА групп сходны. S-элементы IА и IIА
групп легко отдают валентные электроны.
Являются сильными восстановителями.
Восстановительные свойства возрастают
закономерно с увеличением радиуса атома.
Щелочные и щелочноземельные металлы проявляют высокую химическую активность. При
нагревании в водороде они образуют гидриды – солеподобные соединения, в которых водород
находится в виде отрицательно заряженного иона. На воздух быстро окисляются, образуя в
зависимости от их активности оксиды, пероксиды, надпероксиды или озониды.
Щелочные металлы энергично взаимодействуют с водой, вытесняя из нее водород и образуя
соответствующие гидроксиды. Активность взаимодействия этих металлов с водой возрастает
по мере увеличения порядкового номера элемента. Кальций, стронций, барий по отношению к
кислороду и воде ведут себя подобно щелочным металлам.
Соли металлов IА практически все хорошо растворимы в воде. В отличие от солей щелочных
металлов многие соли металлов подгруппы IIА малорастворимы, в частности фториды,
сульфаты, карбонаты
Для элементов IIА группы характерна большая, чем для элементов IА группы способность к
комплексообразованию. S-элементы IА и IIА образуют соединения с ионным типом связи.
Вследствие очень легкой окисляемости щелочные металлы встречаются в природе
исключительно в виде соединений.
1
Обеспечение работы:
Посуда и принадлежности









Пробирки
Фарфоровая чашка, 2 шт.
Стеклянная палочка
Тигельные щипцы
Газовая горелка
Конторские скрепки
Кристализатор
Скальпель
Пинцет




















Реактивы (часть 1)
Фенолфталеин
Натрий, Nа, металлический
Калий, К, металлический
Хлорид натрия, NаCl, кристаллический
Хлорид калия, КCl, кристаллический, раствор
Хлорид бария, ВаСl2, кристаллический
Сульфат стронция, SrSO4, кристаллический
Хлорид лития, LiCl, кристаллический
Хлорид кальция, СаCl2, раствор
Карбонат кальция,СаСО3, мел
Красная лакмусовая бумага
Карбонат натрия, Na2CO3, концентрированный раствор
Серная кислота, H2SO4, 2н раствор
Хлорид магния,МgCl2, раствор
Гидроксид натрия NaOH, раствор
Хлорид аммония,NH4Cl, раствор
Аммиак, концентрированный раствор
Гидрофосфат натрия, Na2HPO4  12Н2О, крист.
Нитрат стронция, Sr (NO3)2, раствор
Гексацианоферрат(ІІ) калия, раствор
Ход работы
Опыт 1. Взаимодействие металлов с водой. Демонстрационный опыт
В кристаллизатор с водой добавляют несколько капель фенолфталеина. Пинцетом достают
кусочек щелочного металла из склянки, где он хранится под слоем керосина, и высушивают его
фильтровальной бумагой. Касаться руками щелочного металла нельзя. Объяснить почему?
Ножом отрезают небольшую часть и пинцетом переносят ее в кристаллизатор с водой.
Наблюдают за протеканием реакции. Провести опыт с калием и натрием. Сопоставить
химическую активность металлов к воде. Написать уравнения протекающих реакций.
Опыт 2. Окрашивание пламени солями металлов
При помощи стеклянной палочки или скрепки вносить в бесцветное пламя горелки небольшие
количества указанных в таблице солей. Наблюдать окрашивание пламени в различные цвета.
Заполнить таблицу.
№
Соль
1
Хлорид лития, LiCl
2
Хлорид натрия, NaCl
3
Хлорид калия, KCl
4
Хлорид кальция, Са(NО3)2
5
Сульфат стронция, SrSO4
6
Хлорид бария, BaCl2
Цвет пламени
2
Опыт 3. Получение оксида кальция (негашеной извести)
В фарфоровую чашку поместить кусочек мела, смочить водой. Испытать жидкость, перенеся
стеклянной палочкой каплю раствора с поверхности мела на красную лакмусовую бумагу.
Изменилась ли окраска красной лакмусовой бумаги? Почему?
Тигельными щипцами взять кусочек мела из фарфоровой чашки, сильно прокалить его в
пламени газовой горелки в течение 2 – 3 минут. Поместить прокаленный кусочек мела в
фарфоровую чашку, смочить водой. Испытать каплю раствора красной лакмусовой бумагой. На
что указывает изменение ее окраски? Написать уравнение реакций:
 разложение мела при нагревании;
 взаимодействия полученного продукта с водой.
К какому классу относится продукт реакции, как он называется?
Опыт 4. Получение карбонатов
В первую пробирку налить 2 мл раствора соли магния, во вторую – 2 мл раствора соли кальция,
в третью – 2 мл раствора соли бария, в четвертую – 2 мл раствора соли стронция. В каждую
пробирку добавить по 1 мл концентрированного раствора карбоната магния. Что происходит?
Записать происходящие изменения. Написать соответствующие уравнения химических
реакций в молекулярной и ионной формах.
Опыт 5. Получение сульфатов
В первую пробирку налить 2 мл раствора соли магния, во вторую – 2 мл раствора соли кальция,
в третью – 2 мл раствора соли бария, в четвертую – 2 мл раствора соли стронция. В каждую
пробирку добавить по 1 мл раствора серной кислоты. Что происходит? Записать происходящие
изменения. Написать соответствующие уравнения химических реакций в молекулярной и
ионной формах.
Опыт 6. Растворимость соли магния в кислотах и щелочах
K хлориду магния добавить щелочь. Что присходит? К полученному осадку прилить соляную
кислоту до растворения осадков. Написать уравнение реакций:
 взаимодействия соли магния со щелочью;
 растворения полученного осадка в кислоте.
Опыт 7. Действие гексациано-(II) феррата калия на соли кальция
(Аналитическая реакция обнаружения иона кальция)
В три пробирки раздельно поместить по 2 – 3 капли раствора солей кальция, стронция, и бария.
В каждую пробирку внести по 2 – 3 кристалла хлорида аммония. Встряхнуть пробирки для
перемешивания раствора, и к каждому из них добавить 3 – 5 капель раствора гексациано-( II)
феррата калия K4FeCN) 6. Растворы слегка нагреть и дать им постоять.
 Наблюдать выпадение осадка тройной соли кальция
СаКNH4Fe(CN6).Написать
соответствующее уравнение реакции.
 Образуют ли осадки соли стронция и бария? Можно ли с помощью этой реакции
обнаружить ион кальция в присутствии ионов стронция? бария?
1.
Самостоятельно.
Какое количесво вещества хлорида натрия может получиться в результате взаимодействия
4 г гидроксида натрия и 22,4 л (н.у.) хлороводорода?
2.
Какое количесво вещества хлорида калия может получиться, если провести реакцию между
3,9 г металлического калия и 11,2 л хлора (н.у.)?
3.
Какие вещества могут быть получены, если через раствор гидроксида лития пропускать:
а) хлор, б) диоксид серы, в) сероводород? Запишите уравнения химических реакций.
3
4.
Сколько грамм хлорида натрия можно получить, смешав 20 г гидроксида натрия со 100 г
20% соляной кислоты и полностью выпарив раствор?
5.
Какой объем водорода выделится при растворении 1 моль щелочного металла?
6.
Какое количество вещества лития вступило в реакцию с водой, если при этом выделился 1 л
водорода?
7.
3,58 г смеси гидроксида натрия и гидроксида калия при взаимодействии с соляной
кислотой дали 5,04 г хлоридов. Каков былсостав исходной смеси?
8.
Сколько килограммов гидроксида калия можно получить путем добавления гашенгой
извести к 100 кг поташа, еслди принять, что 5% КОН теряется при очистке продукта?
9.
Какова массовая доля гидроксида натрия в растворе, полученном при действии 2,3 г натрия
на 100 г воды?
10. Раствор хлоорида кальция применяется в медицине в качестве кровоостанавливающего
средства. Вычислите, сколько грамм кальция в виде ионов поступают в организм при
приеме внутрь столовой ложки (15 мл) раствора, содержащего в 100 мл 5 г гексагидрата
хлорида кальция.
11. Какая масса 10% раствора соляной кислоты пойдет на растворение 3,68 г доломита
CaCO3*MgCO3 ?
12. В вашем распоряжении известняк и вода. Как получить, не расходуя никаких других
материалов, кроме других названных, 5 новых сложных веществ, относящихся к 5 разным
классам химических соединений (каким)? Составьте уравнение каждой реакции и укажите
условия ее осуществления.
13. 8 г доломита CaCO3*MgCO3 дали при действии избытка ксилоты 3,8 г углекислого газа.
Каково содержание ( в процентах) кальция в этом образце доломита?
14. Осуществите цепочку превращений: Nа → NаОН →NаНСО3 → Nа2SО4 → Nа2О
15. Осуществите цепочку превращений: МgСО3 → МgСl2 → Мg(ОН)2→ МgО →Мg
16. Осуществите цепочку превращений: Са → СаО → СаСО3 → Са(NО3)2
17. Осуществите цепочку превращений:
Студент ................................................................................................
Работа выполнена: ...........................................
Преподаватель: .................................
Дата
Работа защищена:................................................................................
Подпись преподавателя, дата:.............................................
4