загрузка...

ХИМИЯ 9 класс - поурочные разработки

Урок 43

Тема: Кальций и его соединения

           

Цели урока: познакомить с важнейшими соединениями кальция, свойствами и применением.

Ход работы

1. Организационный момент урока.

 

2. Изучение нового материала.

БЕРИЛЛИЙ, МАГНИЙ И ЩЕЛОЧНОЗЕМЕЛЬНЫЕ МЕТАЛЛЫ

К главной подгруппе второй группы относятся металлы: бериллий, магний, кальций, стронций, барий, радий.

Щелочноземельные металлы - кальций, стронций, барий, радий.

НАХОЖДЕНИЕ В ПРИРОДЕ

В земной коре содержится бериллия - 0,00053%, магния - 1,95%, кальция - 3,38%, стронция - 0,014%, бария - 0,026%, радий - искусственный элемент.

Встречаются в природе только в виде соединений - силикатов, алюмосиликатов, карбонатов, фосфатов, сульфатов и т. д.

Важнейшие минералы:

Be

3BeO · Al2O3 · 6SiO2  берилл

Mg

MgCO3  магнезит

CaCO3 · MgCO3  доломит

KCl · MgSO4 · 3H2O – каинит

KCl · MgCl2 · 6H2O – карналлит 

MgCl2 · 6H2O - бишофит

Ca

CaCO3 – кальцит (известняк, мрамор и др.)

Ca3(PO4)2 – апатит, фосфорит

CaSO4 · 2H2O – гипс

CaSO4 – ангидрит

CaF2 – плавиковый шпат (флюорит)

Sr

SrSO4 – целестин

SrCO3 – стронцианит 

Ba

BaSO4 – барит

BaCO3 – витерит

 

ПОЛУЧЕНИЕ

1. Бериллий получают восстановлением фторида:

BeF2 + Mg  t˚C Be + MgF2

2. Барий получают восстановлением оксида:

3BaO + 2Al  t˚C 3Ba + Al2O3

 

3. Остальные металлы получают электролизом расплавов хлоридов:

Т. к. металлы данной подгруппы сильные восстановители, то получение возможно только путем электролиза расплавов солей. В случае Са обычно используют CaCl2 (c добавкой CaF2 для снижения температуры плавления)

CaCl2 = Ca + Cl2

 

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Щелочноземельные металлы (по сравнению со щелочными металлами) обладают более высокими t°пл. и t°кип., плотностями и твердостью.

 

ПРИМЕНЕНИЕ

 

Бериллий (Амфотерен)

Магний

CaSrBaRa

1. Изготовление теплозащитных конструкций для косм. кораблей (жаропрочность, теплоёмкость бериллия).

2. Бериллиевые бронзы (лёгкость, твёрдость, жаростойкость, антикоррозионность сплавов, прочность на разрыв выше стали, можно прокатывать в ленты толщиной 0,1 мм).

3. В атомных реакторах, рентгенотехнике, радиоэлектронике.

4. Сплав BeNiW - в Швейцарии делают пружины для часов.

Но Be –хрупок, ядовит и  очень дорогой.

1. Получение металлов – магнийтермия (титан, уран, цирконий и др.).

2. Для получения сверхлёгких сплавов (самолётостроение, производство автомобилей).

3. В оргсинтезе.

4. Для изготовления осветительных и зажигательных ракет.

1. Изготовление свинцово-кадмиевых сплавов, необходимых при производстве подшипников.

2. Стронций – восстановитель в производстве урана.

Люминофоры - соли стронция.

3. Используют в качестве геттеров, веществ для создания вакуума в электроприборах.

Кальций 

Получение редких металлов, входит в состав сплавов.

Барий

Газопоглотитель в электронно-лучевых трубках.

Радий

Рентгенодиагностика, исследовательские работы. 

 

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

1. Очень реакционноспособны, сильные восстановители. Активность металлов и их восстановительная способность увеличивается в ряду: Be–Mg–Ca–Sr–Ba

2. Обладают положительной валентностью +2.

3. Реагируют с водой при комнатной температуре (кроме Be) с выделением водорода.

4. С водородом образуют солеобразные гидриды ЭH2.

5. Оксиды имеют общую формулу ЭО. Тенденция к образованию пероксидов выражена слабее, чем для щелочных металлов.

 

1. Реакция с водой.

В обычных условиях поверхность Be и Mg покрыты инертной оксидной пленкой, поэтому они устойчивы по отношению к воде. В отличие от них Ca, Sr и Ba растворяются в воде с образованием гидроксидов, которые являются сильными основаниями:

Ве + H2O  ВеO+ H2 

Ca + 2H2O  Ca(OH)2 + H2 

2. Реакция с кислородом.

Все металлы образуют оксиды RO, барий образует пероксид – BaO2: 

2Mg + O2  2MgO

Ba + O2  BaO2 

3. С другими неметаллами образуются бинарные соединения: 

Be + Cl2  BeCl(галогениды)

Ba + S  BaS (сульфиды)

3Mg + N2  Mg3N(нитриды)

Ca + H2  CaH(гидриды)

Ca + 2C  CaC(карбиды)

3Ba + 2P  Ba3P(фосфиды) 

Бериллий и магний сравнительно медленно реагируют с неметаллами. 

4. Все металлы растворяются в кислотах: 

Ca + 2HCl  CaCl2 + H2

Mg + H2SO4(разб.)   MgSO4 + H2 

Бериллий также растворяется в водных растворах щелочей: 

Be + 2NaOH + 2H2O  Na2[Be(OH)4] + H2

5. Качественная реакция на катионы щелочноземельных металлов – окрашивание пламени в следующие цвета:

Ca2+ - темно-оранжевый

Sr2+- темно-красный

Ba2+ - светло-зеленый

Катион Ba2+ обычно открывают обменной реакцией с серной кислотой или ее солями:

BaCl2 + H2SO4  BaSO4 + 2HCl

Ba2+ + SO42-  BaSO4 

Сульфат бария – белый осадок, нерастворимый в минеральных кислотах.

Оксиды щелочноземельных металлов

Получение

1) Окисление металлов (кроме Ba, который образует пероксид)

2) Термическое разложение нитратов или карбонатов

CaCO3  t˚C CaO + CO2

2Mg(NO3)2  t˚C 2MgO + 4NO2 + O2

 

Химические свойства

Типичные основные оксиды. Реагируют с водой (кроме BeO и MgO), кислотными оксидами и кислотами

СаO + H2  Са(OH)2

3CaO + P2O5   Ca3(PO4)2

BeO + 2HNO3  Be(NO3)2 + H2O

BeO - амфотерный оксид, растворяется в щелочах:

BeO + 2NaOH + H2O   Na2[Be(OH)4]

 

Гидроксиды щелочноземельных металлов R(OH)2

Получение

Реакции щелочноземельных металлов или их оксидов с водой:

Ba + 2H2O    Ba(OH)2 + H2

CaO (негашеная известь) + H2O   Ca(OH)2(гашеная известь)  Видео-опыт

 

Химические свойства

Гидроксиды R(OH)2 - белые кристаллические вещества, в воде растворимы хуже, чем гидроксиды щелочных металлов (растворимость гидроксидов уменьшается с уменьшением порядкового номера; Be(OH)2 – нерастворим в воде, растворяется в щелочах). Основность R(OH)2 увеличивается с увеличением атомного номера:

Be(OH)2 – амфотерный гидроксид

Mg(OH)2 – слабое основание

Са(OH)2 - щелочь 

остальные гидроксиды - сильные основания (щелочи).

1) Реакции с кислотными оксидами:

Ca(OH)2 + СO2  CaСO3 + H2! 

Ba(OH)2 SO2  BaSO3 + H2O

2) Реакции с кислотами:

Ba(OH)2 + 2HNO3  Ba(NO3)2 + 2H2O

3) Реакции обмена с солями:

Ba(OH)2 + K2SO4  BaSO4+ 2KOH

4) Реакция гидроксида бериллия со щелочами:

Be(OH)2 + 2NaOH  Na2[Be(OH)4]

 

3. Домашнее задание

П. 40-41 (до стр. 123), задачи 1-2, на стр. 125.






загрузка...
загрузка...