Страница 159 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян, Остроумов

4. Напишите молекулярные и ионные уравнения реакций:

а) калия с водой

б) натрия с серой

в) оксида цезия с соляной кислотой

г) гидроксида лития с оксидом углерода(IV)

д) оксида натрия с водой

В уравнениях окислительно-восстановительных реакций расставьте коэффициенты методом электронного баланса, укажите окислитель и восстановитель.

а) реакция калия с водой

Решение:

Это окислительно-восстановительная реакция. Калий, как активный щелочной металл, реагирует с водой с образованием гидроксида калия и выделением водорода.

Молекулярное уравнение: $K + H_2O \rightarrow KOH + H_2$.

Составим электронный баланс, чтобы расставить коэффициенты. Определим степени окисления элементов, которые их изменяют:

$K^0 \rightarrow K^{+1}$

$H^{+1} \rightarrow H_2^0$

$K^0 - 1e^- \rightarrow K^{+1}$ | 2 | восстановитель, процесс окисления
$2H^{+1} + 2e^- \rightarrow H_2^0$ | 1 | окислитель (за счет $H^{+1}$ в воде), процесс восстановления

Расставляем коэффициенты в молекулярное уравнение:

$2K + 2H_2O \rightarrow 2KOH + H_2$

Калий ($K$) является восстановителем, а вода ($H_2O$) — окислителем.

Запишем ионные уравнения. $KOH$ — сильный электролит (растворимое основание).

Полное ионное уравнение: $2K + 2H_2O \rightarrow 2K^+ + 2OH^- + H_2 \uparrow$

Так как в левой части уравнения нет ионов, сокращенное ионное уравнение совпадает с полным.

Ответ: Молекулярное уравнение: $2K + 2H_2O \rightarrow 2KOH + H_2$. Калий ($K$) — восстановитель, вода ($H_2O$) — окислитель. Полное и сокращенное ионное уравнение: $2K + 2H_2O \rightarrow 2K^+ + 2OH^- + H_2 \uparrow$.

б) реакция натрия с серой

Решение:

Это окислительно-восстановительная реакция соединения, протекающая при нагревании. Натрий реагирует с серой с образованием сульфида натрия.

Молекулярное уравнение: $Na + S \rightarrow Na_2S$.

Составим электронный баланс. Определим степени окисления:

$Na^0 \rightarrow Na^{+1}$

$S^0 \rightarrow S^{-2}$

$Na^0 - 1e^- \rightarrow Na^{+1}$ | 2 | восстановитель, процесс окисления
$S^0 + 2e^- \rightarrow S^{-2}$ | 1 | окислитель, процесс восстановления

Расставляем коэффициенты:

$2Na + S \rightarrow Na_2S$

Натрий ($Na$) является восстановителем, а сера ($S$) — окислителем.

Так как реакция протекает между твердыми веществами без участия растворителя, ионные уравнения для нее не записывают.

Ответ: Молекулярное уравнение: $2Na + S \xrightarrow{t} Na_2S$. Натрий ($Na$) — восстановитель, сера ($S$) — окислитель. Ионных уравнений нет.

в) реакция оксида цезия с соляной кислотой

Решение:

Это реакция ионного обмена, не является окислительно-восстановительной. Основный оксид ($Cs_2O$) реагирует с кислотой ($HCl$) с образованием соли ($CsCl$) и воды ($H_2O$).

Молекулярное уравнение: $Cs_2O + 2HCl \rightarrow 2CsCl + H_2O$.

Запишем ионные уравнения. $HCl$ — сильная кислота, $CsCl$ — растворимая соль.

Полное ионное уравнение: $Cs_2O + 2H^+ + 2Cl^- \rightarrow 2Cs^+ + 2Cl^- + H_2O$.

Сократим ионы $Cl^-$, присутствующие в обеих частях уравнения, чтобы получить сокращенное ионное уравнение:

Сокращенное ионное уравнение: $Cs_2O + 2H^+ \rightarrow 2Cs^+ + H_2O$.

Ответ: Молекулярное уравнение: $Cs_2O + 2HCl \rightarrow 2CsCl + H_2O$. Полное ионное уравнение: $Cs_2O + 2H^+ + 2Cl^- \rightarrow 2Cs^+ + 2Cl^- + H_2O$. Сокращенное ионное уравнение: $Cs_2O + 2H^+ \rightarrow 2Cs^+ + H_2O$.

г) реакция гидроксида лития с оксидом углерода(IV)

Решение:

Это реакция ионного обмена, не является окислительно-восстановительной. Щёлочь ($LiOH$) реагирует с кислотным оксидом ($CO_2$) с образованием соли (карбоната лития $Li_2CO_3$) и воды.

Молекулярное уравнение: $2LiOH + CO_2 \rightarrow Li_2CO_3 + H_2O$.

Запишем ионные уравнения. $LiOH$ — сильное основание (щёлочь), $Li_2CO_3$ — растворимая соль.

Полное ионное уравнение: $2Li^+ + 2OH^- + CO_2 \rightarrow 2Li^+ + CO_3^{2-} + H_2O$.

Сократим ионы $Li^+$, присутствующие в обеих частях уравнения:

Сокращенное ионное уравнение: $2OH^- + CO_2 \rightarrow CO_3^{2-} + H_2O$.

Ответ: Молекулярное уравнение: $2LiOH + CO_2 \rightarrow Li_2CO_3 + H_2O$. Полное ионное уравнение: $2Li^+ + 2OH^- + CO_2 \rightarrow 2Li^+ + CO_3^{2-} + H_2O$. Сокращенное ионное уравнение: $2OH^- + CO_2 \rightarrow CO_3^{2-} + H_2O$.

д) реакция оксида натрия с водой

Решение:

Это реакция соединения, не является окислительно-восстановительной. Основный оксид ($Na_2O$) реагирует с водой с образованием соответствующего ему основания — гидроксида натрия ($NaOH$).

Молекулярное уравнение: $Na_2O + H_2O \rightarrow 2NaOH$.

Запишем ионные уравнения. $NaOH$ — сильное основание (щёлочь).

Полное ионное уравнение: $Na_2O + H_2O \rightarrow 2Na^+ + 2OH^-$.

Так как в левой части уравнения нет ионов, сокращенное ионное уравнение совпадает с полным.

Ответ: Молекулярное уравнение: $Na_2O + H_2O \rightarrow 2NaOH$. Полное и сокращенное ионное уравнение: $Na_2O + H_2O \rightarrow 2Na^+ + 2OH^-$.

5. В трёх склянках без этикеток находятся белые кристаллические порошки хлоридов калия, натрия и лития. Предложите способ распознавания этих веществ.

Решение

В трёх склянках находятся белые кристаллические порошки: хлорид калия ($KCl$), хлорид натрия ($NaCl$) и хлорид лития ($LiCl$). Поскольку все три вещества являются солями одного и того же аниона (хлорид-иона $Cl^-$) и внешне очень похожи, для их распознавания необходимо провести качественную реакцию на катионы металлов: калия ($K^+$), натрия ($Na^+$) и лития ($Li^+$). Самым простым и наглядным способом является пламенная проба.

Метод основан на свойстве ионов щелочных металлов окрашивать пламя газовой горелки в характерные для каждого элемента цвета. Для проведения эксперимента необходимо выполнить следующие шаги:

1. Взять чистую металлическую (нихромовую или платиновую) проволоку с петлёй на конце.
2. Очистить проволоку, окунув ее в концентрированную соляную кислоту и прокаливая в пламени горелки до тех пор, пока она не перестанет окрашивать пламя.
3. Зацепить на петлю проволоки небольшое количество кристаллов из первой склянки.
4. Внести проволоку с веществом в бесцветную часть пламени и наблюдать за его цветом.
5. Повторить процедуру для двух оставшихся образцов, каждый раз тщательно очищая проволоку перед взятием новой пробы.

Наблюдаемые результаты позволят идентифицировать каждое вещество:

• Склянка, содержимое которой окрашивает пламя в интенсивный жёлтый цвет, содержит хлорид натрия ($NaCl$).
• Склянка, содержимое которой окрашивает пламя в карминово-красный цвет, содержит хлорид лития ($LiCl$).
• Склянка, содержимое которой окрашивает пламя в фиолетовый (сиреневый) цвет, содержит хлорид калия ($KCl$).

Важное замечание: жёлтый цвет пламени от ионов натрия очень яркий и может маскировать фиолетовый цвет от ионов калия, если в хлориде калия есть даже незначительная примесь натриевых солей. Чтобы этого избежать и достоверно определить калий, можно посмотреть на пламя через синее кобальтовое стекло. Оно поглощает жёлтые лучи, и фиолетовое пламя калия становится отчётливо видно.

Ответ: Для распознавания веществ необходимо провести пламенную пробу. Для этого поочерёдно вносят небольшое количество каждого порошка в пламя горелки. Хлорид лития окрасит пламя в карминово-красный цвет, хлорид натрия — в жёлтый, а хлорид калия — в фиолетовый.

6. Запишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:

а) $ \text{KOH} $ → $ \text{K} $ → $ \text{KCl} $ → $ \text{KNO}_3 $ → $ \text{KNO}_2 $

б) $ \text{Li} $ → $ \text{Li}_2\text{O} $ → $ \text{LiOH} $ → $ \text{Li}_2\text{SO}_4 $ → $ \text{LiCl} $

в) $ \text{Na} $ → $ \text{NaOH} $ → $ \text{Na}_2\text{CO}_3 $ → $ \text{NaNO}_3 $ → $ \text{NaNO}_2 $

а) $KOH \rightarrow K \rightarrow KCl \rightarrow KNO_3 \rightarrow KNO_2$

1. Получение металлического калия из его гидроксида возможно путем электролиза расплава. На катоде восстанавливается калий, на аноде выделяется кислород и вода.

$4KOH \xrightarrow{t^\circ, \text{электролиз}} 4K + O_2\uparrow + 2H_2O$

2. Калий является активным щелочным металлом и бурно реагирует с галогенами. При взаимодействии с газообразным хлором образуется хлорид калия.

$2K + Cl_2 \rightarrow 2KCl$

3. Для получения нитрата калия из хлорида калия можно провести реакцию ионного обмена с нитратом серебра. В результате образуется нерастворимый осадок хлорида серебра, что смещает равновесие в сторону продуктов реакции.

$KCl + AgNO_3 \rightarrow KNO_3 + AgCl\downarrow$

4. При термическом разложении нитрата калия (селитры) образуется нитрит калия и выделяется кислород. Реакция протекает при нагревании.

$2KNO_3 \xrightarrow{t^\circ} 2KNO_2 + O_2\uparrow$

Ответ:

$4KOH \xrightarrow{t^\circ, \text{электролиз}} 4K + O_2\uparrow + 2H_2O$

$2K + Cl_2 \rightarrow 2KCl$

$KCl + AgNO_3 \rightarrow KNO_3 + AgCl\downarrow$

$2KNO_3 \xrightarrow{t^\circ} 2KNO_2 + O_2\uparrow$

б) $Li \rightarrow Li_2O \rightarrow LiOH \rightarrow Li_2SO_4 \rightarrow LiCl$

1. Литий при сгорании на воздухе или в кислороде образует оксид лития. В отличие от других щелочных металлов, он не образует пероксидов или надпероксидов в значительных количествах.

$4Li + O_2 \xrightarrow{t^\circ} 2Li_2O$

2. Оксид лития является основным оксидом и реагирует с водой, образуя соответствующее основание — гидроксид лития.

$Li_2O + H_2O \rightarrow 2LiOH$

3. Гидроксид лития, будучи щелочью, вступает в реакцию нейтрализации с серной кислотой, в результате чего образуется соль сульфат лития и вода.

$2LiOH + H_2SO_4 \rightarrow Li_2SO_4 + 2H_2O$

4. Для получения хлорида лития из его сульфата можно использовать реакцию обмена с растворимой солью бария, например, хлоридом бария. При этом образуется нерастворимый сульфат бария, который выпадает в осадок.

$Li_2SO_4 + BaCl_2 \rightarrow 2LiCl + BaSO_4\downarrow$

Ответ:

$4Li + O_2 \xrightarrow{t^\circ} 2Li_2O$

$Li_2O + H_2O \rightarrow 2LiOH$

$2LiOH + H_2SO_4 \rightarrow Li_2SO_4 + 2H_2O$

$Li_2SO_4 + BaCl_2 \rightarrow 2LiCl + BaSO_4\downarrow$

в) $Na \rightarrow NaOH \rightarrow Na_2CO_3 \rightarrow NaNO_3 \rightarrow NaNO_2$

1. Натрий — очень активный металл, который бурно реагирует с водой с образованием гидроксида натрия и выделением водорода.

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

2. Гидроксид натрия (щелочь) поглощает из воздуха углекислый газ (кислотный оксид), образуя карбонат натрия и воду.

$2NaOH + CO_2 \rightarrow Na_2CO_3 + H_2O$

3. Карбонат натрия реагирует с сильными кислотами, такими как азотная кислота. В результате реакции образуется нитрат натрия, вода и выделяется углекислый газ.

$Na_2CO_3 + 2HNO_3 \rightarrow 2NaNO_3 + H_2O + CO_2\uparrow$

4. Подобно нитрату калия, нитрат натрия при нагревании разлагается с образованием нитрита натрия и кислорода.

$2NaNO_3 \xrightarrow{t^\circ} 2NaNO_2 + O_2\uparrow$

Ответ:

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

$2NaOH + CO_2 \rightarrow Na_2CO_3 + H_2O$

$Na_2CO_3 + 2HNO_3 \rightarrow 2NaNO_3 + H_2O + CO_2\uparrow$

$2NaNO_3 \xrightarrow{t^\circ} 2NaNO_2 + O_2\uparrow$

7. Вместо многоточий впишите в уравнения реакций формулы веществ:

а) $ ... + SO_2 = Na_2SO_3 $

б) $ KOH + ... = KNO_3 + H_2O $

в) $ ... + ... = 2LiCl + BaSO_4 \downarrow $

г) $ 2Na + 2H_2O = ... + ... $

а) В данном уравнении реакции $... + SO_2 = Na_2SO_3$ продуктом является сульфит натрия ($Na_2SO_3$), а одним из реагентов – оксид серы(IV) ($SO_2$). Оксид серы(IV) является кислотным оксидом, которому соответствует сернистая кислота ($H_2SO_3$). Соль сульфит натрия образуется при взаимодействии этого кислотного оксида с основным оксидом или основанием. Реакция с основанием ($NaOH$) выглядела бы так: $2NaOH + SO_2 = Na_2SO_3 + H_2O$. В продуктах была бы вода, что не соответствует уравнению. Следовательно, $SO_2$ реагирует с основным оксидом – оксидом натрия ($Na_2O$). Это реакция соединения. Проверим уравнение: $Na_2O + SO_2 = Na_2SO_3$. Слева: 2 атома Na, 1 атом S, 1 + 2 = 3 атома O. Справа: 2 атома Na, 1 атом S, 3 атома O. Уравнение сбалансировано. Неизвестное вещество – оксид натрия.

Ответ: $Na_2O + SO_2 = Na_2SO_3$

б) Уравнение реакции $KOH + ... = KNO_3 + H_2O$ представляет собой реакцию нейтрализации, где основание ($KOH$) реагирует с кислотой с образованием соли ($KNO_3$) и воды ($H_2O$). Основание – гидроксид калия ($KOH$). Соль – нитрат калия ($KNO_3$). Катион $K^+$ происходит от основания, а анион $NO_3^-$ – от кислоты. Кислота, содержащая нитрат-анион ($NO_3^-$), – это азотная кислота ($HNO_3$). Запишем и проверим уравнение: $KOH + HNO_3 = KNO_3 + H_2O$. Слева: 1 атом K, 1+1=2 атома H, 1+3=4 атома O, 1 атом N. Справа: 1 атом K, 1 атом N, 3+1=4 атома O, 2 атома H. Уравнение сбалансировано. Неизвестное вещество – азотная кислота.

Ответ: $KOH + HNO_3 = KNO_3 + H_2O$

в) Уравнение реакции $... + ... = 2LiCl + BaSO_4 \downarrow$ – это реакция ионного обмена. В результате реакции образуются хлорид лития ($LiCl$) и нерастворимый осадок сульфата бария ($BaSO_4$). Ионы, участвующие в реакции: $Li^+$, $Cl^-$, $Ba^{2+}$, $SO_4^{2-}$. В исходных веществах эти ионы должны быть соединены по-другому. Возможные исходные вещества – это соль лития и соль бария. Чтобы получить в продуктах $LiCl$ и $BaSO_4$, исходными веществами должны быть сульфат лития ($Li_2SO_4$) и хлорид бария ($BaCl_2$). Оба этих вещества растворимы в воде. Запишем и проверим уравнение: $Li_2SO_4 + BaCl_2 = 2LiCl + BaSO_4 \downarrow$. Слева: 2 атома Li, 1 группа $SO_4$, 1 атом Ba, 2 атома Cl. Справа: 2 атома Li, 2 атома Cl, 1 атом Ba, 1 группа $SO_4$. Коэффициенты в уравнении соответствуют условию. Неизвестные вещества – сульфат лития и хлорид бария.

Ответ: $Li_2SO_4 + BaCl_2 = 2LiCl + BaSO_4 \downarrow$

г) Уравнение реакции $2Na + 2H_2O = ... + ...$ описывает взаимодействие щелочного металла (натрия) с водой. Активные металлы, такие как натрий, реагируют с водой с образованием соответствующего гидроксида и выделением водорода. Продуктами реакции будут гидроксид натрия ($NaOH$) и газообразный водород ($H_2$). Составим полное уравнение реакции, учитывая заданные коэффициенты: $2Na + 2H_2O = 2NaOH + H_2$. Проверим баланс атомов: Слева: 2 атома Na, 2 × 2 = 4 атома H, 2 атома O. Справа: 2 атома Na, 2 × 1 = 2 атома O, 2 × 1 + 2 = 4 атома H. Уравнение сбалансировано. Неизвестные вещества – гидроксид натрия и водород.

Ответ: $2Na + 2H_2O = 2NaOH + H_2$

8. В тесто добавили половину чайной ложки (2,1 г) питьевой соды. Какой объём углекислого газа (н. у.) выделится при полном разложении этого вещества?

Дано:

Масса питьевой соды ($NaHCO_3$): $m(NaHCO_3) = 2.1 \text{ г}$

Условия: нормальные (н. у.)

Найти:

Объём углекислого газа $V(CO_2)$ — ?

Решение:

1. Питьевая сода — это гидрокарбонат натрия с химической формулой $NaHCO_3$. При нагревании, что происходит с тестом в духовке, гидрокарбонат натрия разлагается с выделением углекислого газа, который и разрыхляет тесто. Запишем уравнение этой химической реакции:

$2NaHCO_3 \xrightarrow{t} Na_2CO_3 + H_2O + CO_2 \uparrow$

2. Рассчитаем молярную массу гидрокарбоната натрия ($NaHCO_3$), используя относительные атомные массы элементов:

$M(NaHCO_3) = Ar(Na) + Ar(H) + Ar(C) + 3 \cdot Ar(O) = 23 + 1 + 12 + 3 \cdot 16 = 84 \text{ г/моль}$.

3. Найдем количество вещества ($n$) гидрокарбоната натрия массой 2,1 г по формуле $n = \frac{m}{M}$:

$n(NaHCO_3) = \frac{2.1 \text{ г}}{84 \text{ г/моль}} = 0.025 \text{ моль}$.

4. По уравнению реакции определим количество вещества выделившегося углекислого газа ($CO_2$). Стехиометрические коэффициенты показывают, что из 2 моль $NaHCO_3$ образуется 1 моль $CO_2$. Следовательно, количество вещества $CO_2$ в два раза меньше количества вещества $NaHCO_3$:

$n(CO_2) = \frac{1}{2} n(NaHCO_3) = \frac{0.025 \text{ моль}}{2} = 0.0125 \text{ моль}$.

5. Объём газа при нормальных условиях (н. у.) можно рассчитать по формуле $V = n \cdot V_m$, где $V_m$ — молярный объём газа, который при н. у. равен 22,4 л/моль.

$V(CO_2) = n(CO_2) \cdot V_m = 0.0125 \text{ моль} \cdot 22.4 \text{ л/моль} = 0.28 \text{ л}$.

Ответ: $0.28$ л.

9. Подготовьте сообщение об истории открытия одного из щелочных металлов, о его свойствах и применении.

В качестве примера щелочного металла для сообщения был выбран натрий (Na).

История открытия

Соединения натрия, такие как поваренная соль ($NaCl$) и сода ($Na_2CO_3$), известны человечеству с древних времен. Однако в чистом виде металлический натрий был выделен лишь в XIX веке. В 1807 году английский химик и физик сэр Гемфри Дэви впервые получил металлический натрий путем электролиза расплавленного едкого натра (гидроксида натрия, $NaOH$). Это открытие стало возможным благодаря изобретению мощного источника электрического тока — вольтова столба. Дэви также использовал этот метод для выделения калия, другого щелочного металла, несколькими днями позже.

Название "натрий" происходит от латинского слова natrium, которое, в свою очередь, происходит от древнеегипетского "натр" — так называли природную соду. Символ элемента $Na$ был предложен Йёнсом Якобом Берцелиусом. В английском и французском языках используется название "sodium", происходящее от арабского suda (головная боль), так как карбонат натрия применялся в качестве лекарства от головной боли.

Ответ: Металлический натрий был впервые получен английским ученым Гемфри Дэви в 1807 году методом электролиза расплавленного гидроксида натрия. Его соединения были известны с древности.

Свойства

Натрий — это щелочной металл, расположенный в 1-й группе, 3-м периоде периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева. Его атомный номер — 11, атомная масса — 22,99.

К физическим свойствам натрия относятся: это серебристо-белый, очень мягкий и легкий металл, который легко режется ножом. Его плотность ($0,97 \text{ г/см}^3$) меньше плотности воды, поэтому он плавает на ее поверхности. Он имеет низкую температуру плавления ($97,81^\circ\text{C}$) и кипения ($883^\circ\text{C}$). Свежий срез натрия блестит, но на воздухе быстро тускнеет, покрываясь пленкой оксидов и карбоната.

Химические свойства натрия обусловлены его высокой активностью. Он является одним из самых химически активных металлов, легко отдает свой единственный валентный электрон, образуя ион $Na^+$. Натрий бурно реагирует с водой с выделением водорода и образованием гидроксида натрия (щелочи). Реакция сопровождается сильным разогревом, и выделяющийся водород может воспламениться:
$2Na + 2H_2O \rightarrow 2NaOH + H_2 \uparrow$
На воздухе натрий горит ярким желтым пламенем, образуя в основном пероксид натрия ($Na_2O_2$). Он также активно взаимодействует с неметаллами (галогенами, серой, фосфором) и кислотами. Из-за высокой реакционной способности натрий хранят под слоем керосина или минерального масла, чтобы предотвратить его контакт с влагой и кислородом воздуха.

Ответ: Натрий — мягкий, легкий, серебристо-белый металл с низкой температурой плавления. Он обладает высокой химической активностью, бурно реагирует с водой и кислородом воздуха, поэтому требует особых условий хранения.

Применение

Благодаря своей высокой реакционной способности и уникальным физическим свойствам натрий и его соединения нашли широкое применение в различных областях науки и техники.

В металлургии и химической промышленности натрий используется как сильный восстановитель для получения тугоплавких металлов, таких как титан и цирконий, из их соединений (натриетермия). Он применяется в производстве многих соединений натрия, например, пероксида ($Na_2O_2$) и цианида ($NaCN$). В органическом синтезе натрий используется в качестве катализатора и восстановителя.

В теплотехнике жидкий натрий (и его сплав с калием, Na-K) является эффективным теплоносителем. Его применяют в системах охлаждения ядерных реакторов на быстрых нейтронах и в клапанах мощных поршневых двигателей для отвода тепла.

В светотехнике пары натрия используются в газоразрядных натриевых лампах высокого и низкого давления. Эти лампы отличаются высокой светоотдачей и экономичностью, они дают характерный монохроматический желтый свет и широко применяются для освещения улиц, тоннелей и площадей.

Соединения натрия играют огромную роль в жизни человека. Хлорид натрия ($NaCl$) — это поваренная соль. Гидроксид натрия ($NaOH$) используется в производстве мыла, бумаги и искусственных волокон. Карбонат натрия ($Na_2CO_3$) — в стекольной промышленности. Гидрокарбонат натрия ($NaHCO_3$) — это пищевая сода.

Ответ: Натрий применяется в качестве теплоносителя в ядерных реакторах, в производстве экономичных натриевых ламп, как восстановитель в металлургии и в химическом синтезе. Его многочисленные соединения (соль, сода, щелочь) имеют огромное промышленное и бытовое значение.

К элементам IIA-группы Периодической системы Д. И. Менделеева относят бериллий, магний и щелочноземельные металлы — кальций, стронций, барий, радий. Обладают ли щелочноземельные и щелочные металлы сходными свойствами?

Да, щелочные металлы (элементы IA-группы) и щелочноземельные металлы (элементы IIA-группы) обладают рядом очень сходных свойств. Это сходство объясняется их положением в Периодической системе и, как следствие, схожим строением электронных оболочек их атомов.

Основные сходства заключаются в следующем. И те, и другие являются типичными металлами, расположенными в начале периодов. Их атомы имеют на внешнем энергетическом уровне небольшое количество электронов (один s-электрон у щелочных и два s-электрона у щелочноземельных), которые они очень легко отдают. По этой причине все они являются сильными восстановителями и проявляют высокую химическую активность. В результате отдачи электронов они образуют устойчивые положительные ионы со степенью окисления +1 (щелочные, $Э^+$) и +2 (щелочноземельные, $Э^{2+}$). Их оксиды и гидроксиды являются основаниями, причем гидроксиды большинства этих металлов (кроме Be и Mg) — это сильные основания, называемые щелочами. Именно это свойство и дало название обеим группам. Из-за своей высокой активности ни щелочные, ни щелочноземельные металлы не встречаются в природе в свободном виде, а только в форме соединений.

В то же время существуют и важные различия. Главное различие — в количестве валентных электронов, что определяет их валентность (I у щелочных, II у щелочноземельных) и, соответственно, состав их соединений. Например, оксиды щелочных металлов имеют общую формулу $Э_2O$ (как $Na_2O$), а щелочноземельных — $ЭO$ (как $CaO$). Гидроксиды — $ЭOH$ (как $KOH$) и $Э(OH)_2$ (как $Ca(OH)_2$). Кроме того, щелочные металлы химически более активны, чем щелочноземельные металлы того же периода, так как их атомам легче отдать один электрон, чем два. Также различаются их физические свойства: щелочноземельные металлы, как правило, тверже, плотнее и имеют более высокие температуры плавления, чем щелочные металлы.

Ответ: Да, щелочные и щелочноземельные металлы обладают сходными свойствами. Их сходство заключается в том, что все они являются активными металлами, сильными восстановителями, образуют основные оксиды и гидроксиды (щелочи). Это обусловлено наличием небольшого числа s-электронов на внешнем энергетическом уровне, которые их атомы легко отдают. Различия же сводятся к количеству этих электронов (один у щелочных металлов, два — у щелочноземельных), что определяет их валентность (I и II соответственно), степень химической активности и состав образуемых ими соединений.