Лабораторная работа № 1. Свойства элементов I А группы

Цель работы: изучение химических свойств элементов I А.группы.

Водород

Общие сведения

Электронное строение атома водорода описывается формулой 1s¹. По своему электронному строению водород располагают в I А подгруппе таблицы Менделеева. По химическим свойствам водород является типичным неметаллом. В виде простого вещества – газ. Катион водорода обладает окислительными свойствами по отношению к металлам, стоящим в ряду напряжений до водорода.

Выполнение работы

Опыт 1. Кислотно-основные взаимодействия.

А. С помощью индикаторной бумаги определить рН нескольких растворов HCl, HF, NH₄ОН, NaOH.

Б. В разных пробирках смешать по одинаковому числу капель a) HCl и NH₄OH; b) HCl и NaOH; c) HF и NaOH. Определить рН каждой смеси. Какая кислота является более сильной: плавиковая или соляная? Написать уравнения реакции диссоциации. Для более слабой кислоты составить уравнение константы диссоциации. Какое основание будет более сильным: гидроксид аммония или гидроксид натрия? Написать уравнения реакций диссоциации. Вычислить рН растворов, считая, что концентрация каждого электролита 0,1 моль/л. K_d (HF) = 6,2·10^–4. Написать реакции, перечисленные в п. Б, в молекулярной и ионной формах. Объяснить значение рН растворов после смешения кислот и оснований с позиций гидролиза. Составить уравнения реакций гидролиза в молекулярной и ионной формах.

Опыт 2. Реакция осаждения протона. К нескольким каплям разбавленной соляной кислоты добавить 1,5 % раствор бензоата натрия до образования осадка трудно растворимой бензойной кислоты. Составить уравнение реакции в молекулярной и ионной форме. Показать вытеснение более слабой кислоты.

Опыт 3. Окислительные свойства катиона водорода.

А. В три пробирки налить по нескольку капель раствор соляной кислоты концентрацией 15 % и поместить кусочки металлических цинка, железа, меди. Наблюдать выделение газа. В каком случае водород не выделяется и реакция не идет. Почему? В каком случае реакция протекает наиболее интенсивно?

Б. Кусочек ленты или стружки магния поместить в раствор хлорида аммония. Наблюдать выделение газа. Объяснить реакцию растворения магния в растворе хлористого аммония. При составлении уравнения реакции учесть, что растворение магния в растворе хлористого аммония – окислительно-восстановительный процесс.

Щелочные металлы

Общие сведения

К щелочным металлам традиционно относят литий, натрий, калий, рубидий цезий и франций. В своих соединениях (в большинстве случаев ионных) они проявляют всегда степень окисления +1. Эти элементы относятся к числу самых «неблагородных». Резкое изменение радиуса атома при переходе то лития к натрию и, далее, к тройке калий-рубидий-цезий является причиной отличия свойств лития и натрия от их более тяжелых аналогов. Особо следует подчеркнуть небольшой размер атома и иона лития, что приводит к аналогии свойств соединений этого элемента с магнием (т.н. диагональное сходство).

Характерным свойством щелочных металлов является легкость, с которой возбуждается световое излечение их атомов. Соли щелочных металлов способны окрашивать пламя горелки в различные цвета.

В химическом отношении все щелочные металлы крайне реакционноспособны. Они разлагают воду, реагируют со всеми неметаллами с образованием бинарных соединений.

Соли щелочных металлов, как правило бесцветны, если только не содержат окрашенных анионов и почти все легко растворимы. Исключение составляют отдельные соединения и некоторые соли лития. Образование труднорастворимых фосфатов, фторидов и карбонатов позволяет рассматривать литий как металл, свойства которого промежуточны между свойствами щелочных и щелочноземельных элементов.

Выполнение работы

Опыт 1. Окрашивание пламени. В пламя горелки последовательно внести по капле солей щелочных металлов (Li, Na, K, Cs). Отметить цвет пламени. Как цвет пламени связан с электронным строением атома?