Получение оксидов ЩМ
Оксиды ЩМ (кроме лития) получают исключительно косвенными методами: взаимодействием натрия с окислителями в расплаве:
1. Оксид натрия получают при взаимодействии натрия с нитратом натрия в расплаве:
10Na + 2NaNO3 → 6Na2O + N2 ↑
2. С помощью реакции натрия с пероксидом натрия:
2Na + Na2O2 → 2Na2O
3. С помощью реакции натрия с расплавом щелочи:
2Na + 2NaOН → 2Na2O + Н2↑
4. Оксид лития синтезируют разложением гидроксида лития:
2LiOН → Li2O + Н2O
Химические свойства оксидов ЩМ
ЩМ образуют основные оксиды, которые способны вступать в реакции с кислотными и амфотерными оксидами, кислотами и водой.
1. Оксиды ЩМ легко вступают в реакции с кислотными и амфотерными оксидами:
3Na2O + P2O5 → 2Na3PO4
Na2O + Al2O3 → 2NaAlO2
2. Оксиды ЩМ взаимодействуют с кислотами с образованием средних и кислых солей:
K2O + 2HCl → 2KCl + H2O
3. Оксиды ЩМ активно взаимодействуют с водой с образованием щелочей:
Li2O + H2O → 2LiOH
4. Оксиды ЩМ окисляются кислородом (кроме оксида лития): оксид натрия — до пероксида, оксиды калия, рубидия и цезия – до надпероксида. 2Na2O + O2 = 2Na2O2
Получение гидроксидов ЩМ
1. Гидроксиды ЩМ или щелочи получают в результате электролиза растворов хлоридов щелочных металлов:
2NaCl + 2H2O → 2NaOH + H2 + Cl2
2. С помощью реакции ЩМ, их оксидов, пероксидов и гидридов с водой:
2Na + 2H2O → 2NaOH + H2↑
Na2O + H2O → 2NaOH
2NaH + 2H2O → 2NaOH + H2↑
Na2O2 + H2O → 2NaOH + H2O2↑
3. Карбонаты и сульфаты реагируют с гидроксидом кальция или бария с образованием щелочи:
K2CO3 + Ca(OH)2 → CaCO3↓ + 2KOH
Химические свойства гидроксидов ЩМ
1. Гидроксиды ЩМ вступают в химические реакции со всеми кислотами, образуя в зависимости от соотношения реагирующих веществ средние или кислые соли. Так продуктами реакции между гидроксидом калия и фосфорной кислотой могут быть фосфаты, гидрофосфаты или дигидрофосфаты:
3KOH + H3PO4 → K3PO4 + H2O
2KOH + H3PO4 → K2HPO4 + 2H2O
KOH + H3PO4 → KH2PO4 + H2O
2. Гидроксиды ЩМ с кислотными оксидами образуют средние или кислые соли, в зависимости от соотношения количеств веществ, вступающих в реакцию.
Гидроксид натрия взаимодействует с углекислым газом, образуя при этом карбонаты (при избытке щелочи) илигидрокарбонаты (при избытке углекислого газа):
2NaOH(избыток) + CO2 → Na2CO3 + H2O
NaOH + CO2(избыток) → NaHCO3
Оксид азота IV имеет промежуточную степень окисления, поэтому в ходе реакции может образовать как азотную, так и азотистую кислоты.
2NO2 + 2NaOH = NaNO3 + NaNO2 + H2O
2KOH + 2NO2 + O2 = 2KNO3 + H2O
3. Гидроксиды щелочных металлов вступают во взаимодействие с амфотерными оксидами и гидроксидами. При этом в расплаве будут образовываться средние соли, а в растворе — комплексные соли.
Например, гидроксид натрия с оксидом алюминия реагирует в расплаве с образованием алюминатов:
2NaOH + Al2O3 → 2NaAlO2 + H2O
в растворе образуется комплексная соль — тетрагидроксоалюминат:
2NaOH + Al2O3 + 3H2O → 2Na[Al(OH)4]
Гидроксид натрия с гидроксидом алюминия в расплаве реагирует с образованием комплексной соли, называемой. тетрагидроксоалюминатом натрия:
NaOH + Al(OH)3 → Na[Al(OH)4]
4. Щелочи способны реагировать с кислыми солями с образованием средних солей. Так если к гидроксиду калия прибавить его же гидрокарбонат, то получим карбонат калия:
KOH + KHCO3 → K2CO3 + H2O
5. Гидроксиды ЩМ, как и сами щелочные металлы, реагируют с большим числом простых неметаллов, за исключением инертных газов, азота, кислорода, водорода и углерода.
Кремний окисляется щелочами до силиката и водорода:
2NaOH + Si + H2O → Na2SiO3 + H2
Фтор окисляет щелочи с выделением кислорода:
4NaOH + 2F2 → 4NaF + O2 (OF2)+ 2H2O
Галогены (хлор, бром, йод), сера и фосфор диспропорционируют в щелочах:
3KOH + P4 + 3H2O = 3KH2PO2 + PH3↑
2KOH(холодный) + Cl2 = KClO + KCl + H2O
6KOH(горячий) + 3Cl2 = KClO3 + 5KCl + 3H2O
Сера реагирует с гидроксидами ЩМ только при нагревании:
6NaOH + 3S = 2Na2S + Na2SO3 + 3H2O
6. Щелочи способны реагировать с амфотерными металлами, за исключением железа и хрома. В расплаве образуется соль и выделяется водород:
2KOH + Zn → K2ZnO2 + H2
В растворе при взаимодействии алюминия или цинка образуется комплексная соль и выделяется водород:
2NaOH + 2Al + 6Н2О = 2Na[Al(OH)4] + 3Н2
7. Щелочи реагируют с солями тяжелых металлов. Хлорид меди (II) взаимодействует с гидроксидом натрия. В качестве продуктов реакции мы получаем хлорид натрия и голубой осадок гидроксида меди (II):
2NaOH + CuCl2 = Cu(OH)2↓+ 2NaCl
Гидроксиды ЩМ взаимодействуют с солями аммония. Так из хлорид аммония и гидроксида натрия получают новую соль хлорид натрия, аммиак и вода:
NH4Cl + NaOH = NH3 + H2O + NaCl
8. Гидроксиды щелочных металлов способны плавиться без разложения, однако один гидроксид лития разлагается при температуре около 600°С с образованием оксида лития:
2LiOH → Li2O + H2O
9. Все гидроксиды щелочных металлов проявляют свойства сильных оснований. В воде диссоциируют почти целиком, что приводит к образованию щелочной среды (изменяется окраска кислотно-основного индикатора).
NaOH ⇄ Na+ + OH—
10. Гидроксиды щелочных металлов в расплаве подвергаются электролизу. На катоде восстанавливается сам металл, а на аноде выделяется молекулярный кислород: 4NaOH → 4Na + O2 + 2H2O
