Задача 1
Условие (кратко)
Перечислите общие химические свойства щелочноземельных металлов и особенности их взаимодействия с водой.
Решение
Щелочноземельные металлы — сильные восстановители, в соединениях степень окисления \(+2\).
С кислородом: кальций и стронций дают оксиды, барий в избытке кислорода — пероксид (при недостатке кислорода — оксид \(\mathrm{BaO}\)):
\[\mathrm{2Ca + O_2 \rightarrow 2CaO}, \quad \mathrm{Ba + O_2 \xrightarrow{t} BaO_2}\]
С галогенами, серой, азотом при нагревании — галогениды, сульфиды, нитриды:
\[\mathrm{Ca + Cl_2 \rightarrow CaCl_2}, \quad \mathrm{Ca + S \xrightarrow{t} CaS}, \quad \mathrm{3Ca + N_2 \xrightarrow{t} Ca_3N_2}\]
С кислотами (растворами HCl, разбавленной \(\mathrm{H_2SO_4}\)) — соль и водород: \(\mathrm{Ca + 2HCl \rightarrow CaCl_2 + H_2\uparrow}\).
Восстанавливают менее активные металлы из оксидов (кальциетермия): \(\mathrm{TiO_2 + 2Ca \xrightarrow{t} Ti + 2CaO}\).
Вода. Щелочноземельные металлы реагируют с водой уже при комнатной температуре, образуя щёлочь и водород:
\[\mathrm{Ca + 2H_2O \rightarrow Ca(OH)_2 + H_2\uparrow}\]
Скорость растёт от кальция к барию. У кальция реакция спокойная, а раствор мутнеет: \(\mathrm{Ca(OH)_2}\) малорастворим. Для сравнения, бериллий с водой не реагирует, магний — медленно и только при нагревании, поэтому их и не причисляют к щелочноземельным.
Ответ
Реагируют с O₂, галогенами, S, N₂, кислотами, восстанавливают металлы из оксидов; с водой — щёлочь и H₂, быстрее от Ca к Ba
Почему так
Два внешних электрона атомы отдают легко, поэтому металлы проявляют сильные восстановительные свойства.
Подробнее — в теме «Элементы IIA-группы».