Вопрос №51. Едкие щёлочи. Соли натрия и калия. Калийные удобрения

Едкими щелочами называются хорошо растворимые в воде гидроксиды. Важнейшие из них NaOH и KOH.

Гидроксид натрия и гидроксид калия – белые, непрозрачные, твердые

кристаллические вещества. В воде хорошо растворяются с выделением большого количества теплоты. В водных растворах практически нацело диссоциированы и являются сильными щелочами. Проявляют все свойства оснований.

Соли калия и натрия.

Практически все соли калия и натрия растворимы в воде.

Натрий способен образовывать соли со всеми кислотами.

Наиболее распространенными и используемыми в быту и промышленности являются – хлорид натрия NaCl (поваренная соль), сода и сульфат натрия Na₂SO₄.

Соли натрия и калия (ионы натрия и калия), применяются при качественном обнаружении натрия и калия в соединениях.

Соли натрия окрашивают пламя горелки в желтый цвет.

Соли калия окрашивают пламя горелки в фиолетовый цвет.

Калийные удобрения.

Калийные удобрения – минеральные вещества, которые являются источником питания растений.

Применение калийных удобрений способствует повышению иммунитета растений к различным грибковым заболеваниям.

Виды:

1. Хлористый калий

2. Сульфат калия

3. Калийные соли

4. Калимагнезия и др.

Вопрос №52. Общая характеристика элементов главной подгруппы II группы. Распространённость в природе и важнейшие соединения щелочноземельных металлов. Физические и химические свойства на примере кальция.

В главную подгруппу II группы входят элементы магний, кальций, стронций, барий и радий. Все эти элементы, кроме бериллия, обладают ярко выраженными металлическими свойствами. В свободном состоянии они представляют собой серебристо-белые вещества, более твердые, чем щелочные металлы, с довольно высокими температурами плавления. По плотности все они, кроме радия, относятся к легким металлам.

Входящие в состав главной подгруппы кальций, стронций и барий издавна получили название щелочноземельных металлов. При сжигании щелочноземельных металлов всегда получаются оксиды. Оксиды кальция, стронция и бария непосредственно соединяются с водой, образуя гидроксиды. Растворимость последних сильно увеличивается при переходе от кальция к следующим щелочноземельным металлам.

Щелочноземельные металлы могут соединяться с водородом, образуя гидриды, аналогичные гидридам щелочных металлов.

Уже при комнатной температуре щелочноземельные металлы медленно соединяются с азотом, образуя нитриды. 

Физические свойства. Кальций - серебристо-белый ковкий металл, который плавится при температуре 850 ^oC и кипит при 1482 ^oC. Он значительно тверже щелочных металлов.

Химические свойства. Кальций - активный металл. Так, при обычных условиях он легко взаимодействует с кислородом воздуха и галогенами.

БИЛЕТ №53

Оксид и гидроксид кальция. Физические и химические свойства. Особенности.

Важнейшими соединениями кальция является кальций оксид и кальций гидроксид. Кальций оксид СаО - белая тугоплавкая кристаллическое вещество. Его получают разложением известняка при нагревании до 1000 ? С:

СаСО3 = СаО + СО2. Кальций оксид имеет основные свойства. Он активно взаимодействует с водой, образуя кальций гидроксид: СаО + Н2О = Са (ОН) 2. За этой реакцией кальций оксид получил бытовое название - "негашеная известь". При его взаимодействии с водой (так называемом тушении) выделяется много тепловой энергии, которая переводит воду в водяной пар. Под ее действием и образуется рыхлый порошок кальций гидроксида, который называют "гашеной известью". Взаимодействие с кислотными оксидами приводит к образованию солей, например, при взаимодействии с углекислым газом образуется кальций карбонат: СаО + СО2 = СаСО3. Кальций оксид легко взаимодействует с влагой и углекислым газом воздуха, поэтому его хранят в плотно закрытых сосудах. При взаимодействии кальций оксида с кислотами образуются соли, например кальций хлорид: СаО + 2НСl = СаСl2 + H2O. Используют кальций оксид промышленности главным образом для извлечения кальций гидроксида. Кальций гидроксид Са (ОН) 2 (гашеная известь) - сероватый мало растворим в воде порошок. При смешивании избытка гашеной извести с водой образуется суспензия - так называемое "известковое молоко". После фильтрации известкового молока получают прозрачный раствор кальция гидроксида, который называют известковой водой. Кальций гидроксид является щелочью, так фенолфталеин в его растворе приобретает малиновую окраску. Кальций гидроксид вступает в реакции нейтрализации, например, с соляной кислотой: Са (ОН) 2 + 2НСl = СаСl2 + 2H2O. Имея основные свойства, кальций гидроксид реагирует с кислотными оксидами. При пропускании карбон (IV) оксида через известковую воду образуется осадок кальций карбоната: Са (ОН) 2 + СО2 = СаСО3 ? + Н2О. Эта реакция является качественной для выявления углекислого газа. Гашеная известь входит в состав многих строительных смесей. После смешивания с водой и песком под действием углекислого газа такой строительный раствор постепенно твердеет. Гашеная известь используют также при производстве стекла, для известкования кислых почв, для смягчения воды. Известковое молоко используют в производстве сахара, при изготовлении смесей для побелки деревьев и борьбы с болезнями растений. Известковую воду используют в лабораторной практике для выявления углекислого газа

БИЛЕТ №54

Соли кальция. Жесткость воды.

Соли кальция — основной строительный материал для костей, зубов, ногтей; они также необходимы и для мышц, участвуют в процессах кроветворения, обмена веществ, способствуют уменьшению проницаемости сосудов, препятствуя проникновению микроорганизмов в кровь и, таким образом, повышая сопротивляемость организма инфекциям и токсинам. Кальций благотворно влияет на нервную систему, оказывает противовоспалительное действие, является хорошим регулятором при климатических температурных изменениях. Вот почему, если в рационе человек имеет достаточное количество продуктов, богатых кальцием, ему не страшны ни инфекции, ни резкая смена погоды.

Жёсткость воды — это совокупность химических и физических свойств воды, связанных с содержанием в ней растворённых солей щёлочноземельных металлов, главным образом, кальция и магния (соли жесткости). Чем выше концентрация солей жесткости в воде, тем жесткость воды выше.

Различают следующие виды жесткости воды. 

Общая жесткость воды. 

Определяется суммарной концентрацией ионов кальция и магния. Представляет собой сумму карбонатной (временной) и некарбонатной (постоянной) жесткости. 

Карбонатная жесткость воды. 

Обусловлена наличием в воде гидрокарбонатов и карбонатов (при рН>8.3) кальция и магния. Данный тип жесткости почти полностью устраняется при кипячении воды и поэтому называетсявременной жесткостью. При нагреве воды гидрокарбонаты распадаются с образованием угольной кислоты и выпадением в осадок карбоната кальция и гидроксида магния. 

Некарбонатная жесткость воды. 

Обусловлена присутствием кальциевых и магниевых солей сильных кислот (серной, азотной, соляной) и при кипячении не устраняется (постоянная жесткость). 

Измерение жесткости воды 

Для численного выражения жёсткости воды указывают концентрацию в ней катионов солей жесткости - кальция и магния. 

Рекомендованная единица СИ (SI, фр. Le Système International d'Unités - международная система единиц, современный вариант метрической системы) для измерения концентрации — моль на кубический метр (моль/м³), однако, на практике для измерения жёсткости чаще используется миллимоль на литр (ммоль/л). 

БИЛЕТ №55

Алюминий. Природные соединения. Получение. Физические и химические свойства алюминия. Оксид и гидроксид алюминия.

Алюми́ний — элемент 13-й группы периодической таблицы химических элементов, третьего периода, с атомным номером 13. Обозначается символом Al. Относится к группе лёгких металлов.

Природные соединения

В природе алюминий, в связи с высокой химической активностью, встречается почти исключительно в виде соединений. Некоторые из природных минералов алюминия:

Бокситы — Al2O3 · H2O (с примесями SiO2, Fe2O3, CaCO3)

Нефелины — KNa3[AlSiO4]4

Алуниты — (Na,K)2SO4·Al2(SO4)3·4Al(OH)3

Глинозёмы (смеси каолинов с песком SiO2, известняком CaCO3, магнезитом MgCO3)

Корунд (сапфир, рубин, наждак) — Al2O3

Полевые шпаты — (K,Na)2O·Al2O3·6SiO2, Ca[Al2Si2O8]

Каолинит — Al2O3·2SiO2 · 2H2O

Берилл (изумруд, аквамарин) — 3ВеО · Al2О3 · 6SiO

Хризоберилл (александрит) — BeAl2O4.

получение

Металлический алюминий получают в три стадии:

1)Получение глинозема (Al2O3) из алюминиевых руд;

2)Получение алюминия из глинозема;

3)Рафинирование алюминия.

Физические и химические свойства

При нормальных условиях алюминий покрыт тонкой и прочной оксидной плёнкой и потому не реагирует с классическими окислителями: с H2O (t°), O2, HNO3 (без нагревания). Однако при разрушении оксидной плёнки (например, при контакте с растворами солей аммония NH4+, горячими щелочами или в результате амальгамирования), алюминий выступает как активный металл-восстановитель. Не допустить образования оксидной пленки можно, добавляя к алюминию такие металлы как галлий, индий или олово. При этом поверхность алюминия смачивают легкоплавкие эвтектики на основе этих металлов

Легко реагирует с простыми веществами:

• с кислородом, образуя оксид алюминия:

• со фтором, образуя фторид алюминия:

• с серой, образуя сульфид алюминия:

• с азотом, образуя нитрид алюминия:

• с углеродом, образуя карбид алюминия:

Металл серебристо-белого цвета, лёгкий

плотность — 2,7 г/см³

температура плавления у технического алюминия — 658 °C, у алюминия высокой чистоты — 660 °C

удельная теплота плавления — 390 кДж/кг

температура кипения — 2500 °C

удельная теплота испарения — 10,53 МДж/кг

временное сопротивление литого алюминия — 10-12 кг/мм², деформируемого — 18-25 кг/мм², сплавов — 38-42 кг/мм²

Твёрдость по Бринеллю — 24…32 кгс/мм²

высокая пластичность: у технического — 35 %, у чистого — 50 %, прокатывается в тонкий лист и даже фольгу

Модуль Юнга — 70 ГПа

Алюминий обладает высокой электропроводностью (37·106 См/м) и теплопроводностью (203,5 Вт/(м·К)), 65 % от электропроводности меди, обладает высокой светоотражательной способностью.

Слабый парамагнетик.

Температурный коэффициент линейного расширения 24,58·10−6 К−1 (20…200 °C).

Удельное сопротивление 0,0262..0,0295 Ом·мм²/м

Температурный коэффициент электрического сопротивления 4,3·10−3K−1. Алюминий переходит в сверхпроводящее состояние при температуре 1,2 Кельвина.

Алюминий образует сплавы почти со всеми металлами. Наиболее известны сплавы с медью и магнием (дюралюминий) и кремнием (силумин).

Окисид и годроксид алюминия

Алюминий оксид Al2O3 - белая тугоплавкая кристаллическое вещество, нерастворимое в воде. В лабораторных условиях алюминий оксид добывают сжиганием алюминия или термическим разложением алюминий гидроксида 4Al + 3O2 → 2Al2O3 2Al(OH)3   Al2O3 + 3H2O.

Алюминий гидроксид Al(OH)3 - это нерастворимое в воде кристаллическое вещество белого цвета. В лаборатории алюминий гидроксид добывают из растворимых солей алюминия при их взаимодействии с растворами щелочей, например:

AlCl3 + 3КOH = Al(OH)3 ↓ + 3КCl.

Полученный алюминий гидроксид имеет вид студенистого осадка.

БИЛЕТ № 56

Железо. Важнейшие руды. Физические и химические свойства.

Желе́зо — элемент восьмой группы (по старой классификации — побочной подгруппы восьмой группы) четвёртого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева с атомным номером 26. Обозначается символом Fe (лат. Ferrum). Один из самых распространённых в земной коре металлов (второе место после алюминия).

Важнейшие руды

К важнейшим металлическим рудам относятся руды железа марганца, меди, алюминия, свинца и цинка, олова, вольфрама и др.

Марганцевые руды широко используются для производства стали. Общие запасы марганцевых руд оцениваются в 4,9 млрд. т; они связаны преимущественно с горными породами докембрийского возраста.

Общие запасы бокситов (сырье для производства алюминия) составляют 232 млрд. т, а извлекаемые - 28 млрд. 

Медь добывается очень давно (с конца IV тысячелетия до н.э.), имеет широкое применение, но ее руды отличаются крайне низкой концентрацией: жилы с содержанием меди 2-3% считаются богатыми, и разрабатываются руды даже при содержании Cu до 0,5%.

Свинец и цинк используются с VI-VII тысячелетия до н.э. В зарубежных странах общие запасы свинцовых руд оцениваются в 125 млн. т, а цинковых -95 млн. т.

Олово известно с начала бронзового века; его содержание в земной коре крайне незначительно - руды с концентрацией Sn в 1% считаются богатыми.

Вольфрам, так же как и олово, в сочетании с которым он часто встречается, образует очень низкие концентрации. Руды с содержанием Wo1% считаются богатыми.

Благородные металлы - золото, серебро, платина и металлы ее группы. Золото - первый металл, известный человеку; золотые изделия начали получать еще 4-5 тыс. лет до н. э.

Физические и химические свойства

Железо — типичный металл, в свободном состоянии — серебристо-белого цвета с сероватым оттенком. Чистый металл пластичен, различные примеси (в частности — углерод) повышают его твёрдость и хрупкость. Обладает ярко выраженными магнитными свойствами.

Для железа характерен полиморфизм, оно имеет четыре кристаллические модификации:

1)до 769 °C существует α-Fe (феррит) с объёмноцентрированной кубической решёткой и свойствами ферромагнетика (769 °C ≈ 1043 K — точка Кюри для железа);

2)в температурном интервале 769—917 °C существует β-Fe, который отличается от α-Fe только параметрами объёмноцентрированной кубической решётки и магнитными свойствами парамагнетика;

3)в температурном интервале 917—1394 °C существует γ-Fe (аустенит) с гранецентрированной кубической решёткой;

4)выше 1394 °C устойчиво δ-Fe с объёмноцентрированной кубической решёткой.

Железо относится к умеренно тугоплавким металлам. В ряду стандартных электродных потенциалов железо стоит до водорода и легко реагирует с разбавленными кислотами. Таким образом, железо относится к металлам средней активности.

Температура плавления железа 1539 °C, температура кипения — 2862 °C.

Взаимодействует с кислотами:

• С соляной кислотой:

• С разбавленной серной кислотой:

• Взаимодействие с кислородом:

• Железо горит в кислороде, нагретое горит на воздухе, пирофорное — на воздухе без нагревания:

• Взаимодействие с порошком серы при нагревании:

• Взаимодействие с галогенами при нагревании:

• Горение в хлоре: