Номер 2, страница 72 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян

2. Щелочные и щелочноземельные металлы хранят под слоем керосина для предотвращения контакта с воздухом, так как они интенсивно взаимодействуют с составными частями воздуха. Напишите уравнения возможных реакций, сопровождающих коррозию этих металлов.

Щелочные и щёлочноземельные металлы — это химически очень активные элементы, которые легко вступают в реакции с компонентами воздуха. Процесс их разрушения на воздухе (коррозия) представляет собой совокупность нескольких химических реакций. Основными компонентами воздуха, с которыми они взаимодействуют, являются кислород ($O_2$), азот ($N_2$), водяные пары ($H_2O$) и углекислый газ ($CO_2$).

Щелочные металлы

Рассмотрим реакции на примере натрия ($Na$) и лития ($Li$), как представителей щелочных металлов. Коррозия этих металлов на воздухе — это многостадийный процесс.

1. Взаимодействие с кислородом воздуха. Щелочные металлы образуют с кислородом оксиды, пероксиды или супероксиды в зависимости от металла. Литий образует оксид, натрий — преимущественно пероксид.

Для лития: $4Li + O_2 \rightarrow 2Li_2O$

Для натрия: $2Na + O_2 \rightarrow Na_2O_2$ (пероксид натрия)

2. Взаимодействие с азотом воздуха. Из всех щелочных металлов только литий реагирует с азотом при комнатной температуре с образованием нитрида.

$6Li + N_2 \rightarrow 2Li_3N$ (нитрид лития)

3. Взаимодействие с парами воды. Все щелочные металлы бурно реагируют с водой, образуя щёлочь (гидроксид) и водород.

$2Na + 2H_2O \rightarrow 2NaOH + H_2 \uparrow$

4. Последующие реакции. Продукты первичных реакций (оксиды, нитриды) также взаимодействуют с компонентами воздуха, в основном с парами воды и углекислым газом. Образовавшаяся щёлочь поглощает углекислый газ из воздуха, превращаясь в карбонат.

$Na_2O_2 + 2H_2O \rightarrow 2NaOH + H_2O_2$

$Li_3N + 3H_2O \rightarrow 3LiOH + NH_3 \uparrow$

$2NaOH + CO_2 \rightarrow Na_2CO_3 + H_2O$

Щёлочноземельные металлы

Рассмотрим реакции на примере кальция ($Ca$).

1. Взаимодействие с кислородом воздуха. Щёлочноземельные металлы при контакте с кислородом образуют оксиды.

$2Ca + O_2 \rightarrow 2CaO$ (оксид кальция)

2. Взаимодействие с азотом воздуха. Многие щёлочноземельные металлы (кроме бериллия) способны реагировать с азотом, образуя нитриды.

$3Ca + N_2 \rightarrow Ca_3N_2$ (нитрид кальция)

3. Взаимодействие с парами воды. Металлы этой группы (кроме бериллия и магния) активно реагируют с водой с образованием гидроксида и водорода.

$Ca + 2H_2O \rightarrow Ca(OH)_2 + H_2 \uparrow$

4. Последующие реакции. Продукты первичных реакций далее взаимодействуют с водой и углекислым газом воздуха. Образовавшийся гидроксид кальция реагирует с углекислым газом, образуя нерастворимый карбонат кальция, который часто виден как белый налёт на поверхности металла.

$CaO + H_2O \rightarrow Ca(OH)_2$

$Ca_3N_2 + 6H_2O \rightarrow 3Ca(OH)_2 + 2NH_3 \uparrow$

$Ca(OH)_2 + CO_2 \rightarrow CaCO_3 \downarrow + H_2O$

Ответ:
Коррозия щелочных и щёлочноземельных металлов на воздухе сопровождается следующими основными и последующими реакциями (на примере Na, Li и Ca):
Уравнения для щелочных металлов:
$4Li + O_2 \rightarrow 2Li_2O$
$2Na + O_2 \rightarrow Na_2O_2$
$6Li + N_2 \rightarrow 2Li_3N$
$2Na + 2H_2O \rightarrow 2NaOH + H_2 \uparrow$
$Na_2O_2 + 2H_2O \rightarrow 2NaOH + H_2O_2$
$Li_3N + 3H_2O \rightarrow 3LiOH + NH_3 \uparrow$
$2NaOH + CO_2 \rightarrow Na_2CO_3 + H_2O$
Уравнения для щёлочноземельных металлов:
$2Ca + O_2 \rightarrow 2CaO$
$3Ca + N_2 \rightarrow Ca_3N_2$
$Ca + 2H_2O \rightarrow Ca(OH)_2 + H_2 \uparrow$
$CaO + H_2O \rightarrow Ca(OH)_2$
$Ca_3N_2 + 6H_2O \rightarrow 3Ca(OH)_2 + 2NH_3 \uparrow$
$Ca(OH)_2 + CO_2 \rightarrow CaCO_3 \downarrow + H_2O$