Химия элементов (металлы)
учебно-методический материал по химии (9 класс) по теме

Чекоданова Наталия Алексеевна

Материал содержит схемы-конспекты о металлах главных подгрупп и их соединениях и краткую характеристику металлов побочных подгрупп.

Скачать:

ВложениеРазмер
Microsoft Office document icon himiya_elementov_metally.doc756.5 КБ

Предварительный просмотр:

Общая характеристика металлов  

Положение в ПС



                                                   Строение атома

                            Ме +n….﴿﴿﴿ внешний слой от 1 до 3-х электронов

RaMe >RaHeMe

                                  Окислительно-восстановительные свойства

                                          Me0  - ne  Ме +n                   (реакция окисления)


Изменение восстановительных свойств металлов в ПС







                             

                                                      СО -  0,+1,+2,+3

Строение  

(тип связи, тип кристаллической решетки)


Химические свойства
















Классификация металлов

Общая характеристика металлов Ι главной подгруппы -  Щелочные металлы

Характиристика химических элементов

     

Элемент

Li

Na

K

Rb

Cs

Строение внешнего энергоуровня

... ns1


Степени окисления

0, +1

     Me0  - 1e  → Me+1,    сильные восстановители

 Восстановительная способность увеличивается

Основные соединения

Ме2О, Ме ОН, МеnR

При сгорании на воздухе характерно образование пероксидов

(Na2O2) и надпероксидов (КО2, RbО2, CsО2)

Нахождение в природе (только в виде соединений)

LiAl(SiO3)2 (сподумен)

NaCl (галит-каменная соль),

Na3AlF6

(криолит),

Na2SO4*10H2O

(мирабилит - глауберова соль)

KСl (сильвин),

 NaСl*KСl

(сильвинит),

 KСl*MgCl2 *6 H2O

(карналлит)



Встречаются в минералах калия

Fr -искусственно полученный элемент, изотопы нестабильны

             Соединения окрашивают пламя:


Строение и физические свойства простых веществ

                                   

Твердые, легкоплавкие, высокая тепло -  и электропроводность, пластичны; Na, K - мягкие, серебристые (режутся ножом)                                                                


Щелочной металл

Радиус атома,

нм

Плотность,

г/см

Температура плавления, 0 C

Температура кипения, 0 C

Литий

0,157

0,53

180,5

1340

Натрий

0,192

0,97

97,9

886

Калий

0,236

0,86

63,5

761

Рубидий

0,253

1,52

39,3

690

Цезий

0,274

1,87

28,5

672

 

Химические свойства

1.Взаимодействие с простыми веществами

       2Ме + Г2  → 2МеГ

        2Ме+ H2  → 2МеH  (гидриды)

       2Ме + S  → Ме2S (сульфиды)

       3Ме +P  → Ме3P (фосфиды)

       2Ме + N2  → Ме3N (нитриды)

      С кислородом литий образует оксид:  4Li + O2 → 2 Li2O;

 остальные металлы - пероксиды (Na2O2) и надпероксиды (КО2, RbО2, CsО2) 

      2 Na  + O2 →  Na2O2;        

2.Взаимодействие со сложными веществами

А) С водой      2Ме+ H2O  → 2Ме OH  +  H2  ↑;

Б) С р-рами кислот не реагируют, т.к. реагируют с водой

В) C кислотами - сильными окислителями

                      8 Ме + 10 HNO3( конц) → 8 МеNO3  + N2O↑  + 5 H2O

                  8 Ме + 10 HNO3( разб) → 8 МеNO3  + NН4 NO3 + 3H2O

                      8 Ме + 5 H2SO4( конц) → 4 Ме2SO4  + H2S↑  + 4 H2O

Применение

Соли Na, K( KСl, KNO3, NaNO3) широко используются в качестве удобрений;

Расплавы К и Na  - в качестве теплоносителя в атомных реакторах и в авиационных двигателях.

Пероксиды К и Na  - используются в подводных лодках и космических кораблях для регенерации воздуха 

2Na2O2+2CO2  →2Na2 CO3  + O2↑;Na2O2 +2KO2+ 2CO2  →Na2CO3 +K2CO3 + 2O2

Na  служит катализатором в производстве каучука

Получение

Электролиз расплавов солей или щелочей

 2Ме Cl →эл. ток→ 2 Me + Cl2↑;      

  4МеOH →эл. ток→ 4 Me + O2↑  + 2 H2O

Калий получают, вытесняя его избытком натрия из расплавов хлорида или гидроксида        KСl  + Na  →  NaCl + K,      

                                   KOH + Na  →  NaOH + K

Характеристика соединений щелочных металлов

Оксиды Ме2О


ФС:


Твердые вещества

ХС: Проявляют свойства основных оксидов

               

                                                 + Н2О        

                                       Ме ОН

                          Ме2О             + кислота

        соль+ вода

                                                + кисл. оксид    

                                                                   соль


Получение:

 1)  4Li + O2 → 2 Li2O


Ме2О2+2Ме → 2Ме2О tº)

Гидроксиды  Ме ОН


Белые кристаллические вещества, легкорастворимые в воде

NaОН и КОН - едкие щелочи, разъедают бумагу, кожу. ткани. В водных растворах проявляют  типичные свойства оснований  

1





                                                 

            tº                  Меn Me"О2 + Н2О

2. МеОН +амф. оксид (амф.гидроксид)

                                                                  водн.р-р        Меn(Me"(ОН)m 


3.МеОН +Be (Zn, Al ...) + H2O → Меn(Me"(ОН)m +H2

4*. МеОН + нем

    2МеОН + Cl2 → МеCl + МеClO +H2O ( холод)

    6МеОН + 3Cl2 → 5МеCl + МеClO3 +3H2O ( tº)

   6МеОН + 3S →  2Мe 2S  + Мe 2SO3 +3H2O  

   3МеОН + 4P +3H2O     3Me(H2 PO2)+PH3 

                                              Гипофосфит

    2МеОН +  Si →  Мe 2SiO3 + 2H2 

 



В промышленных масштабах получают электролизом водных растворов хлоридов щелочных металлов:

                            электролиз

2МеСl +2H2O  →     Н2 +Сl2 + 2МеОН

Соли щелочных металлов

Большинство -  белые кристаллические вещества, хорошо растворимые в воде.

LiF , Li2CO3, Li3PO4 - малорастворимы


Образуют средние  и кислые соли, проявляют  типичные свойства солей.

Специфические свойства

1) Карбонаты плавятся при нагревании,

 !но  Li2CO3 → Li2O + CO2

2)Гидрокарбонаты:  МеНCO3 Ме2 CO3  + СO2 ↑+  Н2О  ( tº)

!но  2LiНCO3 → Li2O + 2CO2+  Н2О  ( tº)

3) Нитраты: МеNO3  → МеNO2 +O2 ( tº)

4) Гидросульфаты проявляют кислотные свойства:

2NaНSO4 + Na2 CO3 →2 Na2 SO4 + CO2 ↑+  Н2О  

 

Важнейшие соли

NaCl -поваренная соль;

Na2CO3∙10 Н2О - кристаллическая сода;

NaНCO3 - питьевая сода;

Na2SiO3 - жидкое стекло.

Общая характеристика металлов ΙΙ A группы

(  Ca,  Sr, Ba - щё́лочноземе́льные мета́ллы )

Характиристика химических элементов

Элемент

Be

Mg

  Ca 

Sr

Ba

Строение внешнего энергоуровня

... ns2


Степени окисления

0, +2

     Me0  - 2e  → Me+2,    сильные восстановители


Основные соединения

МеО, Ме(ОН)2, МеnR2


Нахождение в природе (только в виде соединений)

3BeO*Al2O3*6SiO2

( берилл)

2MgO*SiO2

(оливин),

MgCO3∙CaCO3

(доломит)

CaCO3

(кальцит),

СаF2 (флюорит),

СаSO4∙2H2O

(гипс)

SrCO3 (стронцианит), 

BaCO3  (витерит),   ВаSO4 (барит)   

Радий - радиоактивный химический элемент,   встречается в урановых рудах

                

Соединения окрашивают пламя:    


Строение и физические свойства простых веществ

                                   

   Твердые, легкоплавкие,  серебристо-белого цвета              

 

Химические свойства(Mg, Ca, Sr, Ba)

1) Взаимодействие с простыми веществами

   Ме + Г2  → МеГ2

        Ме + H2  → МеH2  (гидриды)

       Ме + S  → МеS (сульфиды)

       3Ме+2P  → Ме3P2 (фосфиды)

       3Ме+ N2  → Ме3N2 (нитриды)

       2Me + O2 → 2 MeO (оксиды)             

2) Взаимодействие со сложными веществами

А) С водой      Ме+ 2H2O  → 2Ме(OH) 2 +  2H2   ( Ве с водой не реагирует);

Б) Ме + к-та →соль + Н2

В) C кислотами - сильными окислителями

                      4 Ca + 10 HNO3( конц) → 4 Ca(NO3)2+ N2O↑  + 5 H2O

                      4 Ca + 10 HNO3(разб.)→ 4 Ca(NO3)2+ NH4NO3 + 3H2O

                      4Ca + 5 H2SO4( конц) → 4 Na2SO4  + H2S↑  + 4 H2O

! Ве - переходный Ме, реагирует со щелочами

Be + 2NаОН +2 H2O → Na2[Be(OH)4] +H2


Получение

Электролиз расплавов солей

 Ме Cl2 →эл. ток→   Me + Cl2↑;

Mg - термическим способом          MgO + C→ Mg + CO  

Ca, Ba - алюмотермией( в вакууме)    4CaO +2Al → 3Ca + Са(Al O2)2

                                                                  4BaO + 2Al→ 3Ba + Ba(AlO2)2


Применение

Характеристика соединений   металлов ΙΙ A группы

Оксиды МеО


ФС:


Белые тугоплавкие вещества

ХС: 

ВеО - амфотерный оксид, остальные оксиды проявляют основные свойства.

               

                          + Н2О                                                                      

                                           Ме(ОН)2             

    Ме О          + кислота                          

                                         соль+ вода

                      + кисл. оксид    

                                             Соль

* СаО +3С → СаС2 + СО


Получение:

 


МеСО3  →  МеО + СО2 (tº)

Гидроксиды  Ме (ОН)2


Белые порошкообразные вещества.

 

 Са(ОН)2 - гашеная известь,

 раствор - известковая вода


Ве(ОН)2 - амфотерный гидроксид, Mg(ОН)2  - нерастворимое основание, остальные типичные  щелочи, разъедают бумагу, кожу. ткани.






                                                 

       


1) Нерастворимые основания (Ве(ОН)2 и Mg(ОН)2):

 

 МеСl2 +2NaOH  →   Ме(ОН)2↓+2NaСl


2) Са(ОН)2, Ва(ОН)2, Sr(ОН)2:

МеО + Н2О →   Ме(ОН)2

                                                                                               Соли щелочных металлов                                                               



Белые кристаллические вещества,   растворимые или практически не растворимые в воде.






Образуют средние, кислые соли и основные соли, проявляют  типичные свойства солей.



Специфические свойства

Разлагаются при нагревани

1) Карбонаты:    МеCO3 → МеO + CO2

2) Гидрокарбонаты: Ме(НСО3)2 → МеCO3  + СO2 ↑+  Н2О  ( tº)

3) Нитраты:  Са(NO3)2→ Са(NO2)2 +O2 ( tº)

                      2Mg(NO3)2→ 2MgO +4NO2  +O2 ( tº)








Жесткость воды  и  способы ее устранения




Общая характеристика металлов ΙΙΙ А группы на примере  алюминия


Строение атома  элемента и распространение в природе

+13Al ...3s23p1

           Me0  - 3e  Me+3,  восстановитель,

СО:0,+3


Основные природные соединения Al

Только в виде соединений

Алюмосиликаты  K[AlSi3O8], Na[AlSi3O8],  Ca[Al2Si2O8];

криолит  Na3AlF6;  бокситы Al2O3∙n H2O;

каолинит Al2O3∙2SiO2∙2 H2O


Физические свойства 

Алюминий

Химические свойства Al

Взаимодействие с простыми веществами

2Al + 3Г2  → 2AlГ3(галогенид); 2Al + 3S → Al2S3(сульфид)

       2Al+ N2  → 2AlN(нитрид);  4Al+ 3C → Al4C3(карбид)

4Al + 3O2→ 2 Al2O3

Взаимодействие со сложными веществами

1)С водой      2Al +6 H2O→ 2Al(OH)3  + 3 H2↑   (после разрушения оксидной пленки)   

2)C кислотами    2Al + 6H+ → 2AL+3 + 3H2

3)C кислотами - окислителями

- при обычных условиях Al пассивируется конц. H2SO4 и и конц.  и разб. HNO3.

- при нагревании ведет как активный металл

                      8 Al+30 HNO3( разб)  → Al(NO3)3 + 3 NH4NO3+9H2O

                     8 Al+15 H2SO4( конц) → 4 Al2(SO4)3  + 3H2S↑  + 12H2O)

4)Взаимодействует со щелочами     - АМФОТЕРЕН

2Al + 3NaOH + 2H2O→ 2Na AlO2 + 3 H2  или

2Al + 6NaOH + 6H2O→ 2Na3[Al(OH)6]  + 3 H2 

5) С оксидами металлов (алюмотермия)

 Fe2O3 + 2Al → Al2O3 + 2Fe

Общая характеристика d- металлов Cu, Zn,Cr, Fe

Строение атома

+24Cr﴿﴿﴿﴿

1s22s22p63s23p64s13d5

СО - 0,+2,+3, +6

+26Fe  ﴿﴿﴿﴿

1s22s22p63s23p64s23d6

СО - 0,+2,+3, +6

+29Сu ﴿﴿﴿﴿

1s22s22p63s23p64s13d10

СО - 0,+1,+2

+30 Zn ﴿﴿﴿﴿

1s22s22p63s23p64s23d10

СО - 0,+2

RaMe d-элементов меняется незначительно

ОТЛИЧИЕ в строении от элементов главных подгрупп -  ?

Химические  свойства определяются участием в реакциях электронов

 s- и d- оболочек.

d-элементы обладают характерными свойствами:

переменные степени окисления;

способность образовывать комплексные ионы;

образование окрашенных соединений

Соединения металлов


Химические свойства


Zn

Cr

Fe

Сu

Восст. способность



+ О2

Медленно окисляются при обычной t  и при нагревании

+ H2O

При t выделяется Н2   и образуются оксиды

Н2  из Н2О не выделяет

Взаим. с кислотами

Вытесняют Н2  из разб. кислот

(кроме НNO3)

Не вытесняет Н2  из разб. кислот



Реагирует с конц.

НNO3 и H2SO4

Способы

получения

Восстановление углем, оксидом углерода (ΙΙ), алюмотермия, электролиз водных растворов солей

Нахождение в природе

Только в соединениях

В соединениях и в

свободном виде

Физические свойства

Твердые, пластичные, тепло- и электропроводные, имеют металлический блеск.

Химические свойства

Zn + O2   ?        

Cu + O2 →  ?  

Fe + O2 →  ?        

Zn + Cl2   ?

Cu + Cl2 →  ?

Fe + Cl2 →  ?

Zn + H2O t  ?

Cu + H2O  t→?

Fe + H2O  t→  ?

Zn + HCL   ?

Cu + HCl →  ?

Fe + HCL →  ?

Cr + HCL →  ?

Cu + H2SO4 (конц) →  Cu SO4 +  SO2 + …

Cu + НNO3 (конц) →  Cu(NO3)2 +  NO2 + …

Cu + НNO3 (разб) →  Cu(NO3)2 +  NO↑ + …

Zn + NaOH   Na2ZnO2 + H2

Zn + NaOH + H2O →  Na2[Zn(OH)4] + H2 ↑

Zn + H2SO4→  Zn SO4 +  SO2 + …

Zn + H2SO4→  Zn SO4 +  H2S↑ + …

Zn + H2SO4→  Zn SO4 +  S↓ + …

Li

+

+

Ba

Na

K

Rb

Сs

Ca

Получен в 1825 г. дат. физиком Г.Х.Эрстедом

Получение

Электролиз раствора

Al2O3 в расплавленном криолите Na3 AlF3

T= 9500-9800С

 Al2O3↔ 2Al+3 + 3O-2

На катоде - восстановление

2Al+3 + 3е→ 2Al0

На аноде -окисление

2O-2+-2е → O2

Окисление анода

C + O2→ CO2

tпл Al=6600 C; tкип Al=25000 C;  ρ Al =2,699г/см

Причина: (в группе) увеличение Ra

В  группе

У

В

Е

Л

И

Ч

В периоде

Mg

Металлическая связь, металлическая кристаллическая решетка

Металлическая

кристаллическая

решетка

Металлическая

связь

Мел                    Цемент              Известь

-----

-----

Уменьшается

В г

р

у

пп

е

+

Причина: (в периоде) увеличение заряда ядра атома, увеличение числа электронов на внешнем слое, частичное уменьшение Ra

Твердость, tпл., tкип. ↑. Причина: увеличение числа электронов во внешнем слое, частичное уменьшение Ra

В периоде

Все эти свойства ↓ . Причина: Ra

Изменение физических свойств

Металлическая связь -  осуществляют относительно свободные электроны и положительно заряженные ионы металла

-----

-----

(восстановитель)

+

В

Металлическая связь, металлическая кристаллическая решетка

ns1

ns2 

ns3

Ме занимают в ПС левый нижний угол

Ме

Fr

+

Керосин

    Me

Серебристо-белый металл, легкий, механически прочный и очень пластичный.

Поверхность всегда покрыта плотным, тончайшим слоем Al2O3

+

Ca

Оксид НеМе

Оксид Ме

H2O

O2

HeMe

               Me     +

восстановитель

Физические свойства:

твердые (иск. Hg)

пластичные

тепло- и электропроводные

имеют металлический блеск

Me2O     основные         MeOH           основания

MeO       оксиды             Me(OH)2

Ме

СО - +1, +2

СО - +3

Черные

Цветные

Al + HCl →

(особые свойства конц. HNO3, H2SO4)

Mg + CuO →

Al + Fe2O3

Mg + CO2→ C + ?

?  → ? Me(OH)2 + H2

?  → ?  MeO + H2

?  → ?  основной оксид

?  → ?  амфотерный оксид

Кислота

Возрастает

MeO2     кислотные        H2MeO3           кислоты

Me2O5       оксиды            HMeO3

СО - +4 и больше

Me2O3                              Me (OH)3   

 амфотерный              амфотерное

     оксид                          основание        

Me2O     основные            MeOH       основания

MeO       оксиды               Me(OH)2

Ме

СО - +1, +2

СО - +3

При увеличении степени   окисления атома металла побочной подгруппы основные свойства его оксидов и гидроксидов ослабевают, а  кислотные - усиливаются

Легкие          Тяжелые

 (ρ<5)                 (ρ>5)

щелочные       Hg

 

Твердые      Мягкие

    Сr            щелочные

(режет стекло) (режутся ножом)                         

                     

Тугоплавкие      Легкоплавкие

tпл > 10000                           tпл < 1000

W -tпл.=33900           Hg - tпл.=38,90          

Соединения металлов

Me2O3                               Me(OH)3   

 амфотерный              амфотерное

     оксид                          основание        

At


По теме: методические разработки, презентации и конспекты

Игра по химии 8 класс "Химия элементов"

Игру можно применить во внеклассной работе по химии при проведении предметной недели, а также при закреплении знаний по теме "Периодическая система химических элементов Д.И.Менделеева"....

Характеристика химического элемента-металла по ПСХЭ Д.И.Менделеева

В данной презентации рассматриваются вопросы характеристики химического элемента-металла по плану: положение в ПСХЭ, строение атома и его электронных оболочек, сравнение его с соседними по группе и пе...

Элективный курс по химии 9 класс "Химия элементов"

Данный курс предназначен для учителей, работающих по УМК И.И.Новошинского....

Неорганическая химия (химия элементов)

Краткое описание физических и химических свойств элементов...

План характеристики химического элемента-металла на основании его положения в ПСХЭ Д.И. Менделеева.

Конспект урока по химии 9-го класса. Тип урока: урок обобщения и систематизации полученных знаний. ...

Тема: « Простые и сложные вещества. Химический элемент. Металлы и неметаллы» 8 класс

Тема: « Простые и сложные вещества. Химический элемент. Металлы и неметаллы»    Цель: ознакомление с простыми и сложными веществами – основными формами сущес...

Технологическая карта по химии к уроку "Простые и сложные вещества. Химические элементы. Металлы и неметаллы" 8 класс

Технологическая карта по химии к уроку "Простые и сложные вещества. Химические элементы. Металлы и неметаллы" 8 класс Рудзитис, Фельдман...