Химия. Полный справочник для подготовки к ЕГЭ

Получениенатрия в промышленности:

(см. также ниже получение NaOH).

Натрий применяется для получения Na ₂O ₂, NaOH, NaH, а также в органическом синтезе. Расплавленный натрий служит теплоносителем в ядерных реакторах, а газообразный – используется как наполнитель желтосветных ламп наружного освещения.

Оксид натрияNa ₂O. Основный оксид. Белый, имеет ионное строение (Na ⁺) ₂O ^2-. Термически устойчивый, при прокаливании медленно разлагается, плавится под избыточным давлением пара Na. Чувствителен к влаге и углекислому газу в воздухе. Энергично реагирует с водой (образуется сильнощелочной раствор), кислотами, кислотными и амфотерными оксидами, кислородом (под давлением). Применяется для синтеза солей натрия. Не образуется при сжигании натрия на воздухе.

Уравнения важнейших реакций:

Получение:термическое разложение Na ₂O ₂(см.), а также сплавление Na и NaOH, Na и Na ₂O ₂:

2Na + 2NaOH = 2Na _aO + H ₂ (600 °C)

2Na + Na ₂O ₂= 2Na _aO (130–200 °C)

Пероксид натрияNa ₂O ₂. Бинарное соединение. Белый, гигроскопичный. Имеет ионное строение (Na ⁺) ₂O ₂ ^2-. При нагревании разлагается, плавится под избыточным давлением O ₂. Поглощает углекислый газ из воздуха. Полностью разлагается водой, кислотами (выделение O ₂при кипячении — качественная реакцияна пероксиды). Сильный окислитель, слабый восстановитель. Применяется для регенерации кислорода в изолирующих дыхательных приборах (реакция с СO ₂), как компонент отбеливателей ткани и бумаги. Уравнения важнейших реакций:

2Na ₂O ₂= 2Na ₂O + O ₂ (400–675 °C, вакуум)

Na ₂O ₂+ 2Н ₂O = Н ₂O ₂+ 2NaOH (на холоду)

2Na ₂O ₂+ 2Н ₂O = O ₂^ + 4NaOH (кипячение)

Na ₂O ₂+ 2НCl (разб.) = 2NaCl + Н ₂O ₂ (на холоду)

2Na ₂O ₂+ 4НCl (разб.) = 4НCl + 2Н ₂O + O ₂^ (кипячение)

2Na ₂O ₂+ 2CO ₂= Na ₂CO ₃+ O ₂

Na ₂O ₂+ CO = Na ₂CO ₃

Na ₂O ₂+ 4H ⁺+ 2I ^-= I ₂V + 2H ₂O + 2Na ⁺

5Na ₂O ₂+ 16H ⁺+ 2MnO ₄ ^-= 5O ₂^ + 2Mn ²⁺+ 8H ₂O + 10Na ⁺

3Na ₂O ₂+ 2[Cr(OH) ₆] ^3-= 2CrO ₂ ^4-+ 8OH ^-+ 2H ₂O + 6Na ⁺ (80 °C)

Получение:сжигание Na на воздухе.

Гидроксид натрияNaOH.Основный гидроксид, щелочь, техническое название едкий натр.Белые кристаллы с ионным строением (Na ⁺)(OH ^-). Расплывается на воздухе, поглощая влагу и углекислый газ (образуется NaHCO ₃). Плавится и кипит без разложения. Вызывает тяжелые ожоги кожи и глаз.

Хорошо растворим в воде (с экзо-эффектом, +56 кДж). Реагирует с кислотными оксидами, нейтрализует кислоты, вызывает кислотную функцию у амфотерных оксидов и гидроксидов:

NaOH (разб.) + H ₃PO ₄(конц.) = NaH ₂PO ₄+ H ₂O

2NaOH (разб.) + H ₃PO ₄(разб.) = Na ₂HPO ₄+ 2H ₂O

3NaOH (конц.) + H ₃PO ₄(разб.) = Na ₃PO ₄+ 3H ₂O

2NaOH _(T)+ M ₂O ₃= 2NaMO ₂+ H ₂O (1000 °C, M = Al, Cr)

2NaOH (конц.) + 3H ₂O + AI ₂O ₃= 2Na[Al(OH) ₄] (кипячение)

2NaOH _(T)+ M(OH) ₂= Na ₂MO ₂+ 2H ₂O (500 °C, M = Be, Zn)

2NaOH (конц.) + Zn(OH) ₂= Na ₂[Zn(OH) ₄]

Осаждает нерастворимые гидроксиды:

2NaOH + MCl ₂= 2NaCl + M(OH) ₂V (M = Mg, Cu)

Подвергает дисмутации галогены и серу:

2NaOH (конц., хол.) + Е ₂= NaE + NaEO + H ₂O (Е = Cl, Br)

6NaOH (разб., гор.) + 3S = 2Na ₂S + Na ₂SO ₃+ 3H ₂O

Подвергается электролизу в расплаве:

Раствор NaOH разъедает стекло (образуется NaSiO ₃), корродирует поверхность алюминия (образуются Na[Al(OH) ₄] и Н ₂).

ПолучениеNaOH в промышленности:

а) электролиз раствора NaCl на инертном катоде:

б) электролиз раствора NaCl на ртутном катоде (амальгамный способ):

(освобождающуюся ртуть возвращают в электролизер).

Едкий натр – важнейшее сырье химической промышленности. Используется для получения солей натрия, целлюлозы, мыла, красителей и искусственного волокна; как осушитель газов; реагент в извлечении из вторичного сырья и очистке олова и цинка; при переработке руд алюминия (бокситов).

5.2. Калий

Калий– элемент 4-го периода и IA-группы Периодической системы, порядковый номер 19. Электронная формула атома [ ₁₈Ar]4s ¹, степени окисления +I и 0. Имеет малую электроотрицательность (0,91), проявляет металлические (основные) свойства. Образует (как катион) многочисленные соли и бинарные соединения. Почти все соли калия хорошо растворимы в воде.

В природе – девятыйпо химической распространенности элемент (шестой среди металлов), находится только в виде соединений. Жизненно важный элемент для всех организмов.

Недостаток калия в почве восполняется внесением калийных удобрений – хлорида КCl, сульфата K ₂SO ₄и золы растений.

Калий, катион калия и его соединения окрашивают пламя газовой горелки в фиолетовый цвет ( качественное обнаружение).

КалийК.Серебристо-белый металл, легкий, очень мягкий, низкоплавкий. Хранят калий под слоем керосина. С ртутью образует жидкий сплав – амальгаму.

По химическим свойствам похож на натрий, но еще более реакционноспособный. Во влажном воздухе тускнеет, покрываясь гидроксидной пленкой.

Калий проявляет сильные восстановительные свойства. Активно сгорает на воздухе до КO ₂, реагирует с водородом (продукт KH), хлором (КCl), серой (K ₂S).