Щелочные металлы. Щелочноземельные
металлы. Жёсткость воды
Опорный конспект № 7.4. Щелочные металлы. Щелочноземельные металлы. Соединения кальция. Жёсткость воды.
Проверяемый элемент содержания: ОГЭ 4.3. Физические и химические свойства простых веществ-металлов: лития, натрия, калия, магния и кальция, алюминия, железа. Электрохимический ряд напряжений металлов.
Вернуться к Списку конспектов
Щелочные металлы (IA группа)
💡 Название «щелочные» эти металлы получили потому, что их гидроксиды — это щёлочи (растворимые основания). К щелочным металлам относятся: Li, Na, K, Rb, Cs, Fr. В школе мы подробно изучаем литий, натрий и калий.
Интересный факт: цезий — один из самых активных металлов. Он реагирует с водой со взрывом и плавится от тепла собственной реакции! А его гидроксид CsOH — самая сильная щёлочь.
Общая характеристика щелочных металлов
| Признак | Характеристика |
| Положение в ПСХЭ | IA группа, 1 электрон на внешнем слое (ns¹) |
| Степень окисления | Всегда +1 |
| Строение | Все s-элементы (заполняется s-подуровень) |
| Характер оксидов | Основные оксиды Me₂O |
| Характер гидроксидов | Щёлочи MeOH (сильные основания) |
| Водородные соединения | Гидриды MeH (ионные соединения, с.о. водорода –1) |
Физические свойства щелочных металлов
- Мягкие — легко режутся ножом (Na, K).
- Лёгкие — литий — самый лёгкий металл (ρ = 0,53 г/см³).
- Легкоплавкие — низкие температуры плавления.
- На свежем срезе имеют серебристый блеск, быстро тускнеют на воздухе (окисляются).
💡 Хранят щелочные металлы под слоем керосина, чтобы защитить от воздуха и влаги.
Химические свойства щелочных металлов
📌 Щелочные металлы — очень сильные восстановители, легко отдают единственный электрон:
Me⁰ − 1e⁻ → Me⁺
- С кислородом — при сгорании:
4Li + O₂ → 2Li₂O (только литий образует оксид)
2Na + O₂ → Na₂O₂ (пероксид натрия)
K + O₂ → KO₂ (надпероксид калия)
- С галогенами — бурно, с образованием галогенидов:
2Na + Cl₂ → 2NaCl (поваренная соль)
- С серой — при нагревании:
2Na + S → Na₂S
- С азотом — только литий:
6Li + N₂ → 2Li₃N (нитрид лития)
- С водородом — образуют гидриды:
2Na + H₂ → 2NaH (гидрид натрия)
- С водой — очень бурно:
2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂↑
⚠️ Реакция натрия с водой идёт с шипением, кусочек натрия «плавает» по поверхности. Калий реагирует со взрывом!
- С кислотами — энергично (водород + соль). Но в растворах кислот параллельно идёт реакция с водой.
2Na + 2HCl → 2NaCl + H₂↑
⚠️ В концентрированных кислотах-окислителях (H₂SO₄ конц., HNO₃) — продукты восстановления серы или азота (SO₂, NO₂ и др.), водород не выделяется!
Важнейшие соединения щелочных металлов
Гидроксиды (щёлочи)
- NaOH — едкий натр (каустическая сода). Применяется в производстве мыла, бумаги, текстиля.
- KOH — едкое кали. Используется в производстве жидкого мыла, как электролит в аккумуляторах.
Соли щелочных металлов
| Соль | Тривиальное название | Применение |
| NaCl | Поваренная соль | Пищевая, производство NaOH, Cl₂ |
| Na₂CO₃ | Кальцинированная сода | Стекловарение, моющие средства |
| NaHCO₃ | Питьевая сода | Кулинария, медицина |
| NaNO₃ | Чилийская селитра | Удобрение |
| KNO₃ | Индийская селитра | Удобрение, производство пороха |
| K₂CO₃ | Поташ | Стекловарение, мыловарение |
Щёлочноземельные металлы (IIA группа)
💡 К щёлочноземельным металлам относят кальций (Ca), стронций (Sr), барий (Ba), радий (Ra). Бериллий (Be) и магний (Mg) к щёлочноземельным не относятся (магний — тоже s-элемент, но его свойства отличаются).
📌 Название «щёлочноземельные» происходит от того, что их оксиды (CaO, SrO, BaO) в древности называли землями, а гидроксиды проявляют щелочные свойства.
Общая характеристика щёлочноземельных металлов
| Признак | Характеристика |
| Положение в ПСХЭ | IIA группа, 2 электрона на внешнем слое (ns²) |
| Степень окисления | Всегда +2 |
| Строение | Все s-элементы |
| Характер оксидов | Основные оксиды MeO |
| Характер гидроксидов | Щёлочи Me(OH)₂ (хотя растворимость ниже, чем у IA) |
| Водородные соединения | Гидриды MeH₂ |
Физические свойства щёлочноземельных металлов
- Твёрдые (но мягче железа).
- Имеют металлический блеск на свежем срезе.
- Легкоплавкие (но выше, чем у щелочных).
- Относительно лёгкие (кроме бария).
💡 Кальций — самый распространённый из щёлочноземельных металлов. Входит в состав костей, зубов, раковин моллюсков.
Химические свойства щёлочноземельных металлов
📌 Щёлочноземельные металлы — сильные восстановители, отдают два электрона:
Me⁰ − 2e⁻ → Me²⁺
- С кислородом — при сгорании образуют оксиды:
2Ca + O₂ → 2CaO
- С галогенами — с образованием галогенидов:
Ca + Cl₂ → CaCl₂
- С серой — сульфиды:
Ca + S → CaS
- С азотом — при нагревании:
3Ca + N₂ → Ca₃N₂ (нитрид кальция)
- С водородом — гидриды:
Ca + H₂ → CaH₂
- С водой — активно (особенно с горячей):
Ca + 2H₂O → Ca(OH)₂ + H₂↑
⚠️ Кальций с холодной водой реагирует медленно, с горячей — бурно.
- С кислотами — с выделением H₂:
Ca + 2HCl → CaCl₂ + H₂↑
Важнейшие соединения кальция
| Соединение | Формула | Тривиальное название | Применение |
| Оксид кальция | CaO | Негашёная известь | Строительство, производство известкового раствора |
| Гидроксид кальция | Ca(OH)₂ | Гашёная известь, известковая вода | Строительство, умягчение воды |
| Карбонат кальция | CaCO₃ | Мел, мрамор, известняк | Строительство, производство цемента, стекла |
| Сульфат кальция (дигидрат) | CaSO₄·2H₂O | Гипс | Строительство, медицина |
| Сульфат кальция (полугидрат) | 2CaSO₄·H₂O | Алебастр | Строительство |
| Фосфат кальция | Ca₃(PO₄)₂ | Фосфорит | Производство удобрений |
| Карбид кальция | CaC₂ | — | Получение ацетилена |
Жёсткость воды
💡 Вы наверняка замечали, что в одной воде мыло пенится хорошо, а в другой — плохо. Всё дело в жёсткости воды.
📌 Жёсткость воды — это свойство воды, обусловленное содержанием в ней растворённых солей кальция и магния (Ca²⁺ и Mg²⁺).
Виды жёсткости
| Тип жёсткости | Какие соли | Как устранить |
| Временная (карбонатная) | Гидрокарбонаты: Ca(HCO₃)₂, Mg(HCO₃)₂ | Кипячением: Ca(HCO₃)₂ → CaCO₃↓ + CO₂↑ + H₂O |
| Постоянная (некарбонатная) | Хлориды, сульфаты: CaCl₂, MgCl₂, CaSO₄, MgSO₄ | Содой: CaCl₂ + Na₂CO₃ → CaCO₃↓ + 2NaCl |
💡 Общая жёсткость = временная + постоянная.
Способы устранения жёсткости
- Кипячение — удаляет временную жёсткость (гидрокарбонаты разлагаются).
- Добавление соды (Na₂CO₃) — осаждает Ca²⁺ и Mg²⁺ в виде карбонатов.
- Добавление гашёной извести Ca(OH)₂ — осаждает гидрокарбонаты.
- Ионный обмен — пропускание воды через ионообменные смолы (в бытовых фильтрах).
Интересный факт: жёсткая вода образует накипь в чайниках и котлах. Накипь — это карбонаты кальция и магния, которые выпадают в осадок при нагревании. Она плохо проводит тепло, что приводит к перегреву и выходу из строя нагревательных приборов.
Практическое задание
📌 Задание 1. Напишите уравнения реакций, подтверждающих свойства натрия:
- Na + O₂ →
- Na + Cl₂ →
- Na + H₂O →
📌 Задание 2. Напишите уравнения реакций, подтверждающих свойства кальция:
- Ca + O₂ →
- Ca + HCl →
- Ca + H₂O →
📌 Задание 3. Какую соль называют: поваренной солью, питьевой содой, кальцинированной содой, негашёной известью, гашёной известью, гипсом?
📌 Задание 4. Как устранить временную жёсткость воды? Напишите уравнение реакции.
⚡️ Проверьте себя:
- Задание 1: 1) 4Na + O₂ → 2Na₂O (или 2Na + O₂ → Na₂O₂); 2) 2Na + Cl₂ → 2NaCl; 3) 2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂↑.
- Задание 2: 1) 2Ca + O₂ → 2CaO; 2) Ca + 2HCl → CaCl₂ + H₂↑; 3) Ca + 2H₂O → Ca(OH)₂ + H₂↑.
- Задание 3: NaCl — поваренная соль; NaHCO₃ — питьевая сода; Na₂CO₃ — кальцинированная сода; CaO — негашёная известь; Ca(OH)₂ — гашёная известь; CaSO₄·2H₂O — гипс.
- Задание 4: кипячением: Ca(HCO₃)₂ → CaCO₃↓ + CO₂↑ + H₂O.
Памятка
- ✅ Щелочные металлы (IA): Li, Na, K, Rb, Cs, Fr — очень активные восстановители, реагируют с водой и неметаллами, образуют щёлочи MeOH.
- ✅ Щёлочноземельные металлы (IIA): Ca, Sr, Ba, Ra — активные восстановители, образуют щёлочи Me(OH)₂ (растворимость ниже).
- ✅ Важнейшие соединения щелочных металлов: NaCl, Na₂CO₃, NaHCO₃, KNO₃, K₂CO₃.
- ✅ Важнейшие соединения кальция: CaO (негашёная известь), Ca(OH)₂ (гашёная известь), CaCO₃ (мел, мрамор), CaSO₄·2H₂O (гипс).
- ✅ Жёсткость воды — содержание Ca²⁺ и Mg²⁺. Временная (удаляется кипячением) и постоянная (удаляется содой).
Вы смотрели конспект урока химии по теме «Щелочные металлы. Щелочноземельные металлы. Жёсткость воды». Выберите дальнейшее действие:
- Перейти к Списку конспектов по химии (по классам)
- Найти конспект в Кодификаторе ОГЭ по химии
- Найти конспект в Кодификаторе ЕГЭ по химии
