Урок по теме: "Кальций и его соединения"

Дата_____________ Класс_______________

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:

3BeO • Al₂O₃• 6SiO₂ – берилл

MgCO₃ – магнезит

CaCO₃• MgCO₃ – доломит

KCl • MgSO₄ • 3H₂O – каинит

KCl • MgCl₂• 6H₂O – карналлит

MgCl₂·6H₂O - бишофит

CaCO₃ – кальцит (известняк, мрамор и др.)

Ca₃(PO₄)₂ – апатит, фосфорит

CaSO₄• 2H₂O – гипс

CaSO₄ – ангидрит

CaF₂ – плавиковый шпат (флюорит)

SrSO₄ – целестин

SrCO₃ – стронцианит

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

Ca, Sr, Ba, Ra

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 Be, Ni, W- 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 → BeCl₂(галогениды)

Ba + S → BaS (сульфиды)

3Mg + N₂ → Mg₃N₂(нитриды)

Ca + H₂ → CaH₂(гидриды)

Ca + 2C → CaC₂(карбиды)

3Ba + 2P → Ba₃P₂(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⁺+ SO₄^2- → 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 + H₂O → 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↓ + H₂O !