Металлы iia группы.
Химические свойства щелочноземельных металлов во многом напоминают свойства щелочных металлов, а магний и бериллий имеют некоторые характерные особенности. Все горят на воздухе.
2Be + O2 = 2BeO 2Mg + O2 = 2MgO 2Ba + O2 = 2BaO 2Сa + O2 = 2CaO
Взаимодействие с неметаллами приводит к образованию бинарных соединений.
Са
+ S = СаS
Mg
+ S = MgS
2Mg
+ Si
Mg2Si 3Mg
+ N2
= Mg3N2
3Ba + N2 = Ba3N2 Са + H2 = CaH2 Be + S = BeS Be + Cl2 = BeCl2
При комнатной температуре с водой реагируют только щелочноземельные металлы. Магний при нагревании.
Ca + 2H2O = Ca(OH)2 + H2↑ Mg + 2H2O Mg(OH)2 + H2↑
Металлы IIА группы активно реагируют с разбавленными кислотами:
Mg + 2HCl = MgCl2 + Н2 Mg + H2SO4(разб.) = MgSO4 + H2 Ве + 2HCl = ВеCl2 + Н2
Бериллий не только образует амфотерные оксид и гидроксид, но и сам реагирует с щелочами в концентрированных растворах или при сплавлении:
Be + 2NaOH + 2H2O = Na2[Be(OH)4] + H2 Be + 2NaOH Na2BeO2 + H2
Взаимодействие с кислотами окислителями (азотной, концентрированной серной)
3Ве + 8HNO3 (разб. гор.) = 3Ве(NO3)2 + 2NO + 4H2O 4Mg + 10HNO3(оч. разб.) = 4Mg(NO3)2 +NH4NO3+ 3H2O
4Ca + 10HNO3 (разб.) = 4Ca(NO3)2 + N2O + 5H2O 4Ca + 10HNO3 (оч. разб.) = 4Ca(NO3)2 + NH4NO3+ 3H2O
4Mg + 5H2SO4(конц.) = 4MgSO4 + H2S + 4H2O 4Са + 5H2SO4(конц.) = 4СаSO4 + H2S + 4H2O
При взаимодействии с аммиаком образуются амиды и водород: 3Mg + 2NH3 Mg3N2 + 3H2
Магний и кальций используют в качестве восстановителей.
MoO + Mg Mo + MgO V2O5 + 5Ca 5CaO + 2V
Магний восстанавливает из оксидов не только металлы, но и неметаллы.
2Mg + CO2 2MgO + C 2Mg + SiO2 Si + 2MgO (ниже 800°С)
4Mg + SiO2 Mg2Si + 2MgO ( 1000°С) 2CO2 + 5Ca CaC2 + 4CaO
4Mg + KNO3 + 6H2O = KOH + 4Mg(OH)2 + NH3
Оксиды. Оксид магния, оксиды щелочноземельных металлов – основные. Вступают в реакции с водой, кислотными оксидами, кислотами. Оксид бериллия – амфотерный. Амфотерность оксида бериллия выражается в его способности реагировать как с кислотами, так и с щелочами при сплавлении или в растворе.
CaO + H2O = Ca(OH)2 (реакция идет при комнатной температуре)
MgO + H2O(пар) = Mg(OH)2 (100° – 150°С) CaO + CO2 = CaCO3
MgO + H2SO4 = MgSO4 + H2O MgO + 2HCl = MgCl2 + H2O BaO + 2H2S = Ba(HS)2 + H2O BeO + 2NaOH Na2BeO2 + H2O BeO + 2NaOH + H2O = Na2[Be(OH)4] BaO2 + 2H2SO4 + 2FeSO4 = BaSO4 + Fe2(SO4)3 + H2O MgO + H2O + CO2 = (MgOH)2CO3 MgO + CO = Mg + CO2
3BaO + Si = BaSiO3 + 2Ba СaO + C CaC2 + CO
MgO + C = Mg + CO 2MgO + CaO + Si = CaSiO3 + 2Mg
Гидроксиды. Гидроксид магния, гидроксиды щелочноземельных металлов – характер основный, гидроксид бериллия – характер амфотерный.
Mg(OH)2 MgO + H2O Be(OH)2 + 2HCl = BeCl2 + 2H2O
Сa(OH)2 (избыток) + CO2 = СaCO3 + H2O Ca(OH)2 + 2CO2(избыток) = Ca(HCO3)2
Ca(OH)2(избыток) + SO2 = CaSO3↓ + H2O Ca(OH)2 + 2SO2(избыток) = Ca(HSO3)2
Ba(OH)2 + 2HCl = BaCl2 + 2H2O Ca(OH)2 + 2CH3COOH = (CH3COO)2Ca + 2H2O
Ca(OH)2 + 2HNO3 = Ca(NO3)2 + 2H2O Mg(OH)2 + 2HCl = MgCl2 + 2H2O
Mg(OH)2 + H2SO4 = MgSO4 + 2H2O 3Mg(OH)2 + H3PO4 = (MgOH)3PO4 + 3H2O
Be(OH)2 + 2NaOH = Na2[Be(OH)4]
Соли.
Са(НСО3)2 + 2HNO3 = Ca(NO3)2 + 2H2O + 2CO2 СаСО3 + 2HNO3 = Ca(NO3)2 + H2O + CO2
CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + CO2↑ + H2O (CH3COO)2Ca + Na2CO3 = CaCO3↓+ 2CH3COONa
Ca(NO3)2 + Na2CO3 = CaCO3↓ + 2NaNO3 Ca(ClO)2 + 4NaBr + 2H2O = CaCl2 + 4NaOH + 2Br2
CaCO3 + C CaC2 + 3CO Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2CaCO3 + 2H2O
CaCO3
CaO + CO2 Са(НСО3)2
CaCO3
+
CO2
+ H2O
2Ca(NO3)2
2CaO + 4NO2
+ O2 CaCl2
Ca
+ Cl2
CaCO3 + CO2 + H2O = Ca(HCO3)2 Ca(HCO3)2 + 2HCl = CaCl2 + 2H2O + 2СО2
Ca3(PO4)2 + 5C + 3SiO2 3CaSiO3 + 5CO + 2P CaCO3·MgCO3 CaO + MgO + 2CO2
BaSO3 + H2O2 = BaSO4 + H2O BaS + 2HCl = BaCl2 + H2S↑
BаСО3 + 2HNO3 = Ba(NO3)2 + H2O + CO2↑ BaCO3 + 2HCl = BaCl2 + CO2 ↑ + H2O
BaCl2 + H2SO4 = BaSO4↓ + 2HCl Ba(NO3)2 + FeSO4 = Fe(NO3)2 + ↓BaSO4
Ba(HS)2 + Na2CO3 = ↓BaCO3 + 2NaHS Ba(NO3)2 + Na2SO4 = ↓BaSO4 + 2NaNO3
CH3 – C – O – Ba – O – C – CH3 BaCO3 + CH3 – C – CH3 SrSO3 + H2O2 = SrSO4 + H2O
║ ║ ║
O O O
BaSO4 + 4C = BaS + 4CO BaSO4 + 3C BaS + 2CO + СО2
BaSO4 + 4CO = BaS + 4CO2 BaSO4 + 4H2 = BaS + 4H2O
Ba(H2PO4)2 + 2Ba(OH)2 = Ba3(PO4)2 + 4H2O Ba3(PO4)2 + 5C 3BaO + 2P + 5CO
Ba(H2PO4)2 + 2HNO3 = Ba(NO3)2 + 2H3PO4 Mg(CH3COO)2 + 2NaOH = ↓Mg(OH)2 + 2CH3COONa
MgSO4 + (CH3COO)2Ba = ↓BaSO4 + (CH3COO)2Mg MgI2 + 2AgNO3 = ↓2AgI + Mg(NO3)2
MgCl2 + Na2CO3 = MgCO3↓ + 2NaCl 2Mg(NO3)2 2MgO + 4NO2↑ + O2↑
2MgSO4 2MgO + 2SO2 + O2 MgCO3 + H2SO4 = MgSO4 + CO2↑ + H2O
SrSO4 + 4CО SrS + 4CO2 Sr(HCO3)2 SrCO3 + CO2 + H2O
SrCO3 + 2HNO3 = Sr(NO3)2 + CO2↑ + H2O Sr(NO3)2 + Na2SO3 = ↓SrCO3 + 2NaNO3
Бинарные соединения. CaC2 + 2H2O = Ca(OH)2 + C2H2↑ Са3Р2 + 6Н2О = 2РН3↑ + 3 Са(ОН)2
Mg3N2 + 3H2SO4 = 3MgSO4 + 2NH3↑ Mg3N2 + 8HBr = 3MgBr2 + 2NH4Br
Mg2Si + 4H2O(хол.) = 2Mg(OH)2↓ + SiH4↑ СаH2 + 2H2O = Ca(OH)2 + H2↑
Ba3N2 + 6H2O = ↓3Ba(OH)2 + 2NH3 5Ca3P2 + 16KMnO4 + 24H2SO4 = 5Ca3(PO4)2 + 16MnSO4 +8K2SO4+ 24H2O
Ca3P2 + 2KMnO4 + 4H2O = 3Ca(OH)2 + 2MnO2 + 2KOH + 2P Ca3P2 + 8Cl2 + 8H2O = Ca3(PO4)2 + 16HCl
Ca3P2 (тв). + 8H2SO4(конц.) = Ca3(PO4)2 + 8SO2 + 8H2O Ca3P2 + 22HNO3 = 3Ca(NO3)2 + 16NO2 + 2H3PO4 + 8H2O
3Ca3P2 + 8K2Cr2O7 + 64HCl = 3Ca3(PO4)2 + 16KCl + 16CrCl3 + 32H2O
Ca(ClO)2 + 4NaBr + 2H2O = CaCl2 + 4NaOH + 2Br2
1. К нерастворимой в воде соли белого цвета, которая встречается в природе в виде широко используемого в строительстве и архитектуре минерала, прилили раствор соляной кислоты, в результате соль растворилась, и выделился газ, при пропускании которого через известковую воду выпал осадок белого цвета; осадок растворился при дальнейшем пропускании газа. При кипячении полученного раствора выпадает осадок.
2. Кальций растворили в воде. При пропускании через полученный раствор сернистого газа образуется осадок белого цвета, который растворяется при пропускании избытка газа. Добавление к полученному раствору щелочи приводит к образованию осадка белого цвета.
3. Раствор, полученный при пропускании сернистого газа через бромную воду, нейтрализовали гидроксидом бария. Выпавший осадок отделили, смешали с коксом и пркалили. При обработке продукта прокаливания хлороводородной кислотой выделился газ с запахом тухлых яиц.
4. Кальций нагрели в атмосфере водорода. Продукт реакции обработали водой, выделяющийся газ пропустили над нагретым оксидом цинка, а в раствор добавили кальцинированную соду.
5. Через баритовую воду пропускали углекислый газ. В полученный раствор добавили гидроксид бария, продукт реакции отделили и растворили в ортофосфорной кислоте.
6. Через раствор, полученный при гашении извести, пропустили газ, который образуется при получении негашеной извести из известняка; в результате выделяется белый осадок. При действии уксусной кислоты на полученный осадок выделяется тот же газ, который образуется при прокаливании карбоната кальция.
7. Негашеную известь «погасили» водой. В полученный раствор пропустили газ, который выделяется при кальцинировании гидрокарбоната натрия, при этом наблюдали образование и последующее растворение осадка.
8. Вещество, образующееся при сплавлении магния с кремнием, обработали водой, в результате образовался осадок и выделился бесцветный газ. Осадок растворили в соляной кислоте, а газ пропустили через раствор перманганата калия, при этом образовались два нерастворимых в воде бинарных вещества. 9. Магниевую стружку нагрели в атмосфере азота и продукт реакции последовательно обработали кипящей водой, растворами серной кислоты и нитрата бария.
10. Негашеную известь прокалили с избытком кокса. Продукт реакции после обработки водой используется для поглощения сернистого и углекислого газов.
11. Магний нагрели в сосуде, наполненном газообразным аммиаком. Образовавшееся вещество растворили в концентрированном растворе бромоводородной кислоты, раствор выпарили и остаток нагрели до появления запаха, после чего добавили раствор щелочи.
12. Магниевый порошок смешали с кремнием и нагрели. Продукт реакции обработали холодной водой и выделяющийся газ пропустили через горячую воду. Образовавшийся осадок отделили, смешали с едким натром и нагрели до плавления.
13. Простое вещество, полученное при нагревании фосфата кальция с коксом и оксидом кремния, сплавили с металлическим кальцием. Продукт реакции обработали водой, а выделяющийся газ собрали и пропустили через раствор соляной кислоты.
14. Фосфат кальция прокалили с углём в присутствии речного песка. Образовавшееся простое вещество прореагировало с избытком хлора. Полученный продукт внесли в избыток раствора гидроксида калия. На образовавшийся раствор подействовали известковой водой.
15. Металлический кальций прокалили в атмосфере азота. Продукт реакции обработали водой, выделившийся при этом газ пропустили в раствор нитрата хрома (III). Выпавший в ходе процесса серо-зеленый осадок обработали щелочным раствором пероксида водорода.
16. Смесь порошков нитрита калия и хлорида аммония растворили в воде и раствор осторожно нагрели. Выделившийся газ прореагировал с магнием. Продукт реакции внесли в избыток раствора соляной кислоты, при этом выделение газа не наблюдалось. Полученную магниевую соль в растворе обработали карбонатом натрия.
17. Магний растворили в разбавленной азотной кислоте, причем выделение газа не наблюдалось. получившийся раствор обработали избытком раствора гидроксида калия при нагревании. Выделившийся при этом газ сожгли в кислороде.
18. Нитрат натрия сплавили с оксидом хрома (III) в присутствии карбоната натрия. выделившийся при этом газ прореагировал с избытком гидроксида кальция с выпадением осадка белого цвета. Осадок растворили в избытке раствора бромоводородной кислоты и в полученный раствор добавили раствор нитрата серебра до прекращения выпадения осадка.
19. Фосфид кальция обработали соляной кислотой. Выделившийся газ сожгли в закрытом сосуде, продукт горения полностью нейтрализовали раствором гидроксида калия. К полученному раствору прилили раствор нитрата серебра.
20. Оксид кремния прокалили с большим избытком магния. Полученную смесь веществ обработали водой. При этом выделился газ, который сожгли в кислороде. Твердый продукт сжигания растворили в концентрированном растворе гидроксида цезия.
21. Магний нагрели в атмосфере азота. При добавлении к полученному веществу воды выделился газ, который пропустили над нагретым оксидом свинца (II). Полученное твердое вещество темного цвета растворили в разбавленной азотной кислоте.
22. Щавелевую кислоту нагрели с небольшим количеством концентрированной серной кислоты. Выделившийся газ сначала пропустили над нагретым оксидом меди (II), а полученный газ пропустили через раствор гидроксида кальция до тех пор, пока первоначально выпавший осадок не растворился.
23. Барий растворили в воде. К полученному раствору добавили сульфат калия, выпавший осадок отфильтровали, после чего через горячий фильтрат пропустили газообразный хлор. Реакционную массу выпарили, а затем прокалили до образования одной соли.
24. Магний растворили в разбавленной азотной кислоте. К полученному раствору последовательно добавили гидроксид натрия, бромоводородную кислоту, фосфат натрия.
25. Барий растворили в разбавленной азотной кислоте, при этом выделился бесцветный газ – несолеобразующий оксид. Полученный раствор разделили на три части. Первую выпармлм досуха, полученный осадок прокалили. Ко второй части добавили раствор сульфата натрия до прекращения выделения осадка; к третьей добавили раствор карбоната натрия.
26. Сульфат бария сплавили с коксом. Твердый остаток растворили в соляной кислоте, выделившийся газ вступил в реакцию оксидом серы (IV), а раствор – с сульфитом натрия.
1) СаСО3 + 2HCl = CaCl2 + CO2↑ + H2O Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3↓ + H2O
CaCO3 + CO2 + H2O = Ca(HCO3)2 Ca(HCO3)2 CaCO3 + CO2 + H2O
2) Ca + 2H2O = Ca(OH)2 + H2↑ Ca(OH)2 + SO2 = CaSO3↓ + H2O
CaSO3 + SO2 + H2O = Ca(HSO3)2 Ca(HSO3)2 + Ca(OH)2 = 2CaSO3↓ + 2H2O
3) SO2 + Br2 + 2H2O = 2HBr + H2SO4 H2SO4 + Ba(OH)2 = BaSO4↓ + 2H2O
BaSO4 + 4С BaS + 4CO↑ BaS + 2HCl = ВaCl2 + H2S↑
4) Са + H2 CaH2 СаH2 + 2H2O = Ca(OH)2 + H2↑
ZnO + H2 Zn + H2O Ca(OH)2 + Na2CO3 = CaCO3↓ + 2NaOH
5) Ba(OH)2 + CO2 = BaCO3 + H2O BaСО3 + CO2 + H2O = Вa(HCO3)2
Вa(HCO3)2 + Ba(OH)2 = 2BaCO3↓ + 2H2O BaCO3 + 2Н3РО4 = СО2 + H2O + Ва(Н2РО4)2
6) СаСО3 СаО + СО2↑ СаО + Н2О = Са(ОН)2
Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3↓ + H2O CaCO3 + 2СН3СООН = (СН3СОО)2Са + СО2 ↑+ H2O
7) CaO + H2O = Ca(OH)2 2NaHCO3 Na2CO3 + CO2↑ + H2O
Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3↓ + H2O CaCO3 + CO2 + H2O = Ca(HCO3)2
8) 2Mg + Si Mg2Si Mg2Si + 4H2O = 2Mg(OH)2↓ + SiH4↑
Mg(OH)2 + 2HCl = MgCl2 + 2H2O 3SiH4 + 8KMnO4 = 8MnO2↓+ 3SiO2↓ + 8KOH + 2H2O
9) 3Mg + N2 Mg3N2 Mg3N2 + 6H2O(гор.) = 3Mg(OH)2↓ + 2NH3↑
Mg(OH)2 + H2SO4 = MgSO4 + 2H2O MgSO4 + Ba(NO3)2 = BaSO4↓ + Mg(NO3)2
10) СaO + C CaC2 + CO↑ CaC2 + 2H2O = Ca(OH)2 + C2H2↑
Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3↓ + H2O или Ca(OH)2 + 2CO2 = Ca(HCO3)2
Ca(OH)2 + SO2 = CaSO3↓ + H2O или Ca(OH)2 + 2SO2 = Ca(HSO3)2
11) 3Mg + 2NH3 Mg3N2 + 3H2↑ Mg3N2 + 8HBr = 3MgBr2 + 2NH4Br
NH4Br NH3↑ + HBr↑ MgBr2 + 2NaOH = Mg(OH)2↓ + 2NaBr
12) 2Mg + Si Mg2Si Mg2Si + 4H2O(хол.) = 2Mg(OH)2↓ + SiH4↑
SiH4+ 2H2O(гор.) = SiO2 + 4Н2 SiO2 + 2NaOH Na2SiO3 + H2O
13) Ca3(PO4)2 + 5C + 3SiO2 3CaSiO3 + 5CO + 2P 3Ca + 2P Ca3P2
Ca3P2 + 6H2O = 3Ca(OH)2↓ + 2PH3↑ PH3 + HCl = PH4Cl
14) Ca3(PO4)2 + 5C + 3SiO2 3CaSiO3 + 5CO + 2P 2P + 5Cl2 = 2PCl5
PCl5 + 8KOH = K3PO4 + 5KCl + 4H2O 2K3PO4 + 3Ca(OH)2 = Ca3(PO4)2↓ + 6KOH
15) 3Ca + N2 = Ca3N2 Ca3N2 + 6H2O = 3Ca(OH)2 + 2NH3↑
3NH3 + 3H2O + Cr(NO3)3 = Cr(OH)3↓ + 3NH4NO3 2Cr(OH)3 + 3H2O2 + 4KOH = 2K2CrO4 + 8H2O
16) KNO2 + NH4Cl KCl + N2↑ + 2H2O 3Mg + N2 = Mg3N2
Mg3N2 + 8HCl = 3MgCl2 + 2NH4Cl 2MgCl2 + 2Na2CO3 + H2O = (MgOH)2CO3↓ + CO2↑ + 4NaCl
17)4Mg + 10HNO3(оч. разб.) = 4Mg(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O Mg(NO3)2 + 2KOH = Mg(OH)2↓ + 2KNO3
NH4NO3 + KOH NH3↑ + KNO3 + H2O 4NH3 + 3O2 = 2N2 + 6H2O
18) 3NaNO3 + Cr2O3 + 2Na2CO3 = 2Na2CrO4 + 2CO2↑ + 3NaNO2 CO2 + Ca(OH)2 = CaCO3↓ + H2O
CaCO3 + 2HBr = CaBr2 + CO2↑ + H2O CaBr2 + 2AgNO3 = 2AgBr↓ + Ca(NO3)2
19) Ca3P2 + 6HCl = 3CaCl2 + 2PH3↑ PH3 + 2O2 = H3PO4
H3PO4 + 3KOH = K3PO4 + 3H2O K3PO4 + 3AgNO3 = Ag3PO4↓ + 3KNO3
20) SiO2 + 2Mg = 2MgO + Si 2Mg + Si = Mg2Si или
SiO2 + 4Mg = 2MgO + Mg2Si Mg2Si + 4H2O = 2Mg(OH)2↓ + SiH4↑
SiH4 + 2O2 = SiO2 + 2H2O SiO2 + 2CsOH = Cs2SiO3 + H2O
21) 3Mg + N2 = Mg3N2 Mg3N2 + 6H2O = 3Mg(OH)2 + 2NH3
2NH3 + 3PbO = 3Pb + N2 + 3H2O 3Pb + 8HNO3 = 3Pb(NO3)2 + 2NO+ 4H2O
22) H2C2O4
H2O
+ CO↑ + CO2↑ CO
+ CuO = Cu + CO2
CO2 + Ca(OH)2 = CaCO3 + H2O CaCO3 + CO2 + H2O = Ca(HCO3)2
23) Ba + 2HCl = BaCl2 + H2 BaCl2 + Na2SO4 = BaSO4↓ + 2NaCl
BaSO4 + 4C BaS + 4CO 3CO + Fe2O3 2Fe + 3CO2
24) 4Mg + 10HNO3(разб.) = 4Mg(NO3)2 + N2O + 5H2O Mg(NO3)2 + 2NaOH = Mg(OH)2↓+ 2NaNO3
Mg(OH)2 + 2HBr = MgBr2 + 2H2O 3MgBr2 + 2Na3PO4 = Mg3(PO4)2↓ + 6NaBr
25)4Ba + 10HNO3(разб.) = Ba(NO3)2 + N2O + 5H2O Ba(NO3)2 Ba(NO2)2 + O2
Ba(NO3)2 + Na2SO4 = BaSO4↓ + 2NaNO3 Ba(NO3)2 + Na2CO3 = BaCO3↓ + 2NaNO3
26) BaSO4 + 4C BaS + 4CO BaS + 2HCl = ВaCl2 + H2S↑
H2S + SO2 = 2H2O + 3S↓ BaCl2 + Na2SO3 = BaSO3↓ + 2NaCl