Свойства металлов и их соединений
Химические свойства металлов и их соединений
Для металлов характерны следующие химические свойства:
- взаимодействие с простыми веществами, в частности с кислородом, в результате чего образуются оксиды;
- взаимодействие друг с другом, в результате чего образуются интерметаллические соединения;
- взаимодействие с водой, в результате чего образуются гидроксиды;
- взаимодействие с кислотами, в результате чего образуются соли;
- взаимодействие с солями, в результате чего образуются новые соли.
Рассмотрим химические свойства металлов, а также их соединений на примере кальция и его соединений. Запишем уравнения реакций, характерных для кальция согласно перечню химических свойств металлов, указанному выше:
2Ca + O2 = 2CaO (оксид кальция)
Ca + H2O = Ca(OH)2 (гидроксид кальция)
Ca + H2SO4 = CaSO4 + H2↑ (соль – сульфат кальция)
Ca + CuCl2 = CaCl2 + Cu↓ (соль – хлорид кальция)
Оксид кальция, образующийся в реакции горения кальция проявляет свойства основных оксидов, т.е. реагирует с водой с образованием оснований (1), взаимодействует с кислотными (2) и амфотерными оксидами (3) и кислотами (4):
CaO + 2H2O = Ca(OH)2 + H2↑ (1)
CaO + SiO2 = CaSiO3 (2)
CaO + Al2O3 = Ca(AlO2)2 (3)
CaO + H2SO4 = CaSO4 + H2O (4)
Для гидроксида кальция характерны реакции взаимодействия с кислотными оксидами (1), кислотами (2), кислыми солями (3), а также реакция разложения при нагревании (4):
Ca(OH)2 + 2CO2 = Ca(HCO3)2 (1)
Ca(OH)2 + H2SO4 = CaSO4 + 2H2O (2)
Ca(OH)2 + Ca(HCO3)2 = 2CaCO3↓ + 2H2O
Для солей (средних) кальция характерны реакции термического разложения (1) и гидролиза (2):
CaCO3 = CaO + CO2↑ (1)
CaS ↔ Ca2+ + S2-
S2- + HOH ↔ HS— + OH— (I ступень)
HS— + HOH ↔ H2S + OH— (II ступень)
CaS + 2H2O ↔ H2S + Ca(OH)2
Металлы способны образовывать соединения, проявляющие амфотерные свойства. Рассмотрим на примере алюминия:
2Al + 3O2 = Al2O3 (оксид алюминия)
2Al + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2↑ (гидроксид алюминия)
2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2↑
Оксид и гидроксид алюминия проявляют амфотерные свойства – способны взаимодействовать и с кислотами, и с основаниями:
Al2O3 + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2O
Al2O3 + NaOH + 3H2O = 2Na[Al(OH)4]
Al(OH)3 + KOH = K[Al(OH)4]
2Al(OH)3 + 3H2SO4 = Al2(SO4)3 + 3H2O
Примеры решения задач
| Задание | На 200г 10%-го раствора серной кислоты подействовали 40г оксида алюминия. Найдите массу воды, которая образовалась в результате реакции. |
| Решение | Запишем уравнение реакции:
Al2O3 + 3H2SO4 = Al2(SO4)3 + 3H2O Найдем массу серной кислоты в растворе: m(H2SO4) = msol(H2SO4)×ω/100% m(H2SO4) = 200×10/100% = 20 г По уравнению реакции число моль серной кислоты: v(H2SO4) = 3 моль Тогда, масса серной кислоты: m(H2SO4) = v(H2SO4) ×М(H2SO4) m(H2SO4) =3×98=294 г По уравнению число моль оксида алюминия: v(Al2O3) = 1 моль Тогда масса оксида алюминия: m(Al2O3) = 1×102=102 г Определим, какое из веществ находится в избытке, а какое в недостатке. Составим пропорцию: х г Al2O3 – 20 г H2SO4 102 г Al2O3 – 294 г H2SO4 х = 102×20/294 = 6,94 г Следовательно, оксид алюминия находится в избытке. Расчет ведем по веществу, находящемуся в недостатке — H2SO4. Найдем массу образовавшейся воды. По уравнению реакции число моль воды: v(H2O) = 3 моль Тогда масса воды: m(H2O) = 3×18=54 г Составим пропорцию: y г H2O – 20 г H2SO4 54 г H2O – 294 г H2SO4 х = 54×20/294 = 3,64 г Масса воды — 3,64 г |
| Ответ | В результате реакции образовалось 3,64 г воды. |
| Задание | Осуществите ряд превращений Ca(HCO3)2→CaCO3→ Ca2(OH)2CO3 |
| Решение | Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2→2CaCO3 + 2H2O
CaCO3 + Ca(OH)2→Ca2(OH)2CO3 |
