Номер 3, страница 158 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян, Остроумов

3. Перечислите химические свойства щелочных металлов и раскройте зависимость скорости протекания реакций от природы щелочного металла.

Как хранят щелочные металлы в лаборатории?

Щелочные металлы (литий, натрий, калий, рубидий, цезий, франций) являются одними из самых химически активных металлов. Они бурно реагируют с компонентами воздуха (кислородом, водяными парами, углекислым газом) и водой. Из-за этой высокой реакционной способности их хранят с соблюдением особых мер предосторожности, полностью изолируя от контакта с окружающей средой.

Основной способ хранения щелочных металлов в лаборатории — под слоем инертной, обезвоженной органической жидкости. Чаще всего для этих целей используют керосин или минеральное (вазелиновое) масло. Жидкость предотвращает контакт металла с воздухом и влагой.

• Натрий (Na) и Калий (K) имеют плотность больше, чем у керосина, поэтому их хранят в стеклянных банках, полностью погруженными в керосин или вазелиновое масло.

• Литий (Li) — самый легкий металл, его плотность меньше плотности керосина, поэтому он будет в нем плавать. Для его хранения используют вязкое вазелиновое масло, под слоем которого он не всплывает, либо его плотно заворачивают в парафинированную бумагу и помещают в герметично закрытые металлические банки.

• Рубидий (Rb) и Цезий (Cs) — чрезвычайно активные металлы. Они могут медленно реагировать даже с керосином, а на воздухе самовоспламеняются. Поэтому их хранят в запаянных стеклянных ампулах в атмосфере инертного газа (например, аргона) или в вакууме.

Все работы со щелочными металлами проводят с большой осторожностью, быстро, используя сухие инструменты, чтобы минимизировать их контакт с воздухом.

Ответ: Щелочные металлы хранят в герметичных сосудах под слоем инертной жидкости, такой как керосин или минеральное масло, чтобы предотвратить их реакцию с воздухом и влагой. Литий хранят под слоем вязкого масла или в парафине, а наиболее активные рубидий и цезий — в запаянных ампулах в инертной атмосфере.

3. Перечислите химические свойства щелочных металлов и раскройте зависимость скорости протекания реакций от природы щелочного металла.

Щелочные металлы — элементы I группы главной подгруппы периодической системы. На их внешней электронной оболочке находится один электрон, который они очень легко отдают, проявляя сильные восстановительные свойства. Общая электронная конфигурация валентного слоя — $ns^1$. В соединениях они всегда проявляют степень окисления +1.

Основные химические свойства:

1. Взаимодействие с неметаллами. Щелочные металлы реагируют со многими неметаллами при нагревании, а с самыми активными (галогены, кислород) — и при обычных условиях.

   • С кислородом образуют разные продукты: литий — оксид, натрий — преимущественно пероксид, а калий, рубидий и цезий — надпероксиды.
     $4Li + O_2 \rightarrow 2Li_2O$ (оксид лития)
     $2Na + O_2 \rightarrow Na_2O_2$ (пероксид натрия)
     $K + O_2 \rightarrow KO_2$ (надпероксид калия)

   • С галогенами реакция протекает очень энергично с образованием солей — галидов.
     $2Me + Hal_2 \rightarrow 2MeHal$ (где Me - Li, Na, K...; Hal - F, Cl, Br, I)

   • С серой при нагревании образуют сульфиды.
     $2Me + S \xrightarrow{t} Me_2S$

   • С водородом при нагревании образуют гидриды.
     $2Me + H_2 \xrightarrow{t} 2MeH$

   • С азотом при обычных условиях реагирует только литий, остальные — при нагревании.
     $6Li + N_2 \rightarrow 2Li_3N$ (нитрид лития)

2. Взаимодействие с водой. Все щелочные металлы бурно реагируют с водой с образованием щелочи (гидроксида) и выделением водорода.
   $2Me + 2H_2O \rightarrow 2MeOH + H_2 \uparrow$

3. Взаимодействие с кислотами. Реакция с кислотами протекает со взрывом. Проводить такие реакции опасно.
   $2Me + 2HCl \rightarrow 2MeCl + H_2 \uparrow$

4. Взаимодействие со спиртами. Реагируют со спиртами, образуя алкоголяты и водород. Реакция идет менее бурно, чем с водой.
   $2Me + 2C_2H_5OH \rightarrow 2C_2H_5OMe + H_2 \uparrow$

Зависимость скорости реакций от природы металла:

Химическая активность щелочных металлов, а следовательно, и скорость протекания реакций с их участием, закономерно увеличивается в группе сверху вниз — от лития к цезию (Li → Na → K → Rb → Cs).

Это объясняется строением их атомов. При движении по группе сверху вниз:

• Увеличивается радиус атома.

• Увеличивается число электронных слоев, что усиливает экранирование ядра.

• Уменьшается энергия ионизации (энергия, необходимая для отрыва валентного электрона).

В результате атому становится все легче отдавать свой единственный валентный электрон, и его восстановительная активность растет. Эта тенденция ярко проявляется в реакции с водой: литий реагирует спокойно, натрий — бурно, с шипением, калий — настолько энергично, что выделяющийся водород воспламеняется, а рубидий и цезий реагируют со взрывом.

Ответ: Щелочные металлы — сильные восстановители, реагируют с неметаллами, водой, кислотами, спиртами. Их химическая активность и скорость реакций возрастают в ряду от лития к цезию из-за увеличения атомного радиуса и уменьшения энергии ионизации, что облегчает отдачу валентного электрона.