Раздел «Неорганическая химия» в спецификации НЦТ

Элементы I, II, III групп и их соединения

Главное по теме

Щелочные металлы (Li, Na, K, Rb, Cs) имеют 1 электрон на внешнем слое, степень окисления +1, мягкие, хранят под керосином (литий в вазелине или масле). Активность растёт сверху вниз.
С водой: 2Na + 2H₂O = 2NaOH + H₂. Из 2 моль натрия получается 1 моль H₂; 1 моль газа при н. у. занимает 22,4 л.
Окисление натрия на воздухе даёт Na₂O, при горении Na₂O₂. Литий при горении даёт Li₂O. Na₂O₂ + CO₂: 2Na₂O₂ + 2CO₂ = 2Na₂CO₃ + O₂.
Цвета пламени: Li - карминово-красный, Na - жёлтый, K - фиолетовый, Ca - кирпично-красный, Sr - карминовый, Ba - жёлто-зелёный.
Металлы II группы главной подгруппы (Be, Mg, Ca, Sr, Ba) имеют +2. Ca + 2H₂O = Ca(OH)₂ + H₂. Be и его гидроксид амфотерны. Mg(OH)₂ нерастворим, Ca(OH)₂ малорастворим, Ba(OH)₂ растворим.
Известковая вода и CO₂: Ca(OH)₂ + CO₂ = CaCO₃ + H₂O (помутнение), при избытке CO₂ осадок растворяется: CaCO₃ + CO₂ + H₂O = Ca(HCO₃)₂.
Жёсткость воды: временная (гидрокарбонаты Ca и Mg) устраняется кипячением, постоянная (хлориды, сульфаты) - содой: CaSO₄ + Na₂CO₃ = CaCO₃ + Na₂SO₄.
Алюминий: степень окисления +3, на воздухе покрыт плёнкой Al₂O₃. Оксид и гидроксид амфотерны: Al(OH)₃ + 3HCl = AlCl₃ + 3H₂O и Al(OH)₃ + NaOH = Na[Al(OH)₄].
2Al + 6HCl = 2AlCl₃ + 3H₂. Бор - неметалл III группы, образует борную кислоту H₃BO₃, её соль - бура Na₂B₄O₇ · 10H₂O.

Задания с разбором

1.Напиши уравнение реакции натрия с водой.

1Натрий щелочной металл, при реакции с водой образуется щёлочь и водород.
2Na + H₂O → NaOH + H₂, уравниваем водород: 2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂.

Ответ: 2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂

2.Какая масса CaO получится при прокаливании 20 г CaCO₃?

1CaCO₃ → CaO + CO₂, M(CaCO₃) = 100 г/моль.
2n(CaCO₃) = 20 / 100 = 0,2 моль, n(CaO) = 0,2 моль.
3m(CaO) = 0,2 · 56 = 11,2 г.

Ответ: 11,2 г

3.Реагирует ли гидроксид алюминия и с кислотой, и со щёлочью? Напиши уравнения.

1Al(OH)₃ амфотерный: с кислотой он ведёт себя как основание.
2Al(OH)₃ + 3HCl → AlCl₃ + 3H₂O.
3Со щёлочью как кислота: Al(OH)₃ + NaOH → Na[Al(OH)₄]. Ловушка: думать, что нерастворимое основание со щёлочью не реагирует.

Ответ: да: Al(OH)₃ + 3HCl → AlCl₃ + 3H₂O; Al(OH)₃ + NaOH → Na[Al(OH)₄]

Где теряют баллы

Щелочные, щелочноземельные металлы и алюминий, их соединения
Ловушка: Путают тривиальные названия: негашёная известь CaO, гашёная Ca(OH)₂, известняк CaCO₃.
Как решать: Выучи шесть названий: CaO негашёная известь, Ca(OH)₂ гашёная, CaCO₃ мел и мрамор, NaOH едкий натр, Na₂CO₃ сода, K₂CO₃ поташ. Алюминий амфотерный.

Объяснение простыми словами

Если бросить в воду крошечный кусочек натрия, он заскользит по поверхности, зашипит, и выделится газ, а потом в воде появится щёлочь. Это наглядный пример того, как ведут себя щелочные металлы. Они стоят в первой группе главной подгруппы: литий, натрий, калий, рубидий, цезий, франций. У всех на внешнем слое один электрон, он легко отдаётся, поэтому степень окисления всегда +1, а активность растёт сверху вниз. Эти металлы мягкие, режутся ножом, лёгкие. Хранят их под слоем керосина, потому что на воздухе и в воде они активно реагируют (литий легче керосина, его хранят в вазелине).

Главная реакция - с водой. 2Na + 2H₂O = 2NaOH + H₂. Посмотрим на задачу: сколько литров водорода выделится из 4,6 г натрия? M(Na) = 23 г/моль, n = 4,6 / 23 = 0,2 моль. По уравнению на 2 моль натрия приходится 1 моль H₂, значит водорода 0,1 моль. Объём V = 0,1 · 22,4 = 2,24 л. Главная ошибка: забывают про коэффициент 2 перед натрием и считают 4,48 л. Аналогично калий и все щелочные металлы, только бурнее, а литий спокойнее.

Дальше в Biik: продолжение объяснения, видеоразбор и проверка из 8 заданий по этой теме.

Доучи тему до конца в Biik

План на каждый день, видеоразборы, проверка из 8 заданий после каждой темы, пробник ЕНТ раз в месяц и ИИ-репетитор, который отвечает на вопросы. 3 дня бесплатно, без карты.

Начать бесплатно Пройти диагностику

Диагностика покажет, сколько баллов тебе не хватает до гранта и где именно. 30 заданий после короткой бесплатной регистрации.

Термины

Щелочные металлы: Элементы I группы главной подгруппы (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr), очень активные, дают растворимые гидроксиды-щёлочи.
Щелочноземельные металлы: Элементы II группы главной подгруппы, обычно Ca, Sr, Ba и Ra; их гидроксиды щёлочи.
Щёлочь: Растворимое в воде сильное основание, например NaOH, KOH, Ba(OH)₂.
Пероксид: Соединение с группой O-O, например Na₂O₂, где кислород имеет степень окисления -1.
Каустическая сода: Другое название NaOH.
Кальцинированная сода: Безводный карбонат натрия Na₂CO₃.
Питьевая сода: Гидрокарбонат натрия NaHCO₃.
Поташ: Карбонат калия K₂CO₃.
Негашёная известь: Оксид кальция CaO.
Гашёная известь: Гидроксид кальция Ca(OH)₂.
Известковая вода: Насыщенный раствор Ca(OH)₂, мутнеющий от CO₂.
Известняк, мел, мрамор: Природные формы карбоната кальция CaCO₃.
Гипс: Кристаллогидрат сульфата кальция CaSO₄ · 2H₂O.
Жёсткость воды: Содержание в воде солей кальция и магния; бывает временная и постоянная.
Амфотерные соединения: Соединения, реагирующие и с кислотами, и со щёлочами, например Al₂O₃, Al(OH)₃, BeO.
Тетрагидроксоалюминат: Комплексная соль Na[Al(OH)₄], образующаяся при растворении Al(OH)₃ в водном растворе щёлочи.
Алюминат: Соль, образующаяся при сплавлении Al₂O₃ или Al(OH)₃ со щёлочью, например NaAlO₂.
Криолит: Минерал Na₃AlF₆, в расплаве которого получают алюминий электролизом.
Квасцы: Двойные соли, например KAl(SO₄)₂ · 12H₂O, применяются для очистки воды и в красильном деле.
Бура: Тетраборат натрия Na₂B₄O₇ · 10H₂O, соль борной кислоты.

Все темы: Химия