Конспект урока «Кальций и его соединения» по химии

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:

Be

3BeO • Al₂O₃ • 6SiO₂ – берилл

Mg

MgCO₃ – магнезит

CaCO₃ • MgCO₃ – доломит

KCl • MgSO₄ • 3H₂O – каинит

KCl • MgCl₂ • 6H₂O – карналлит 

MgCl₂·6H₂O - бишофит

Ca

CaCO₃ – кальцит (известняк, мрамор и др.)

Ca₃(PO₄)₂ – апатит, фосфорит

CaSO₄ • 2H₂O – гипс

CaSO₄ – ангидрит

CaF₂ – плавиковый шпат (флюорит)

Sr

SrSO₄ – целестин

SrCO₃ – стронцианит 

Ba

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

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 ! 

Ba(OH)₂ + SO₂ → BaSO₃↓ + H₂O

2)     Реакции с кислотами:

 Ba(OH)₂ + 2HNO₃ → Ba(NO₃)₂ + 2H₂O

3)     Реакции обмена с солями:

Ba(OH)₂ + K₂SO₄ → BaSO₄↓+ 2KOH

4)     Реакция гидроксида бериллия со щелочами:

 Be(OH)₂ + 2NaOH → Na₂[Be(OH)₄]

3. Домашнее задание

П.40-41 (до стр.123), задачи 1-2, на стр. 125