Щелочные металлы (М) — это элементы I группы периодической таблицы (литий, натрий, калий, рубидий, цезий, франций). Они характеризуются высокой химической активностью, особенно при взаимодействии с неметаллами, такими как водород, сера, хлор и азот. Рассмотрим взаимодействие щелочных металлов с указанными неметаллами, приведем общие формулы и конкретные примеры реакций, расставляя коэффициенты методом электронного баланса.
а) М + H₂ →
Щелочные металлы реагируют с водородом при нагревании с образованием гидридов металлов. Общая формула продукта: МH (гидрид металла). В этих соединениях водород проявляет степень окисления -1.
Пример: натрий + водород
Уравнение реакции:
[ 2Na + H_2 \rightarrow 2NaH ]
Метод электронного баланса:
- Натрий (Na) теряет 1 электрон:
[ Na^0 - 1e^- \rightarrow Na^+ ]
- Водород (H₂) принимает 2 электрона, образуя 2 иона H⁻:
[ H_2^0 + 2e^- \rightarrow 2H^- ]
- Балансируем уравнение:
[ 2Na + H_2 \rightarrow 2NaH ]
Продукт: гидрид натрия (NaH).
б) М + S →
При взаимодействии с серой щелочные металлы образуют сульфиды. Общая формула продукта: М₂S (сульфид металла). В сульфидах сера проявляет степень окисления -2.
Пример: калий + сера
Уравнение реакции:
[ 2K + S \rightarrow K_2S ]
Метод электронного баланса:
- Каждый атом калия (K) теряет 1 электрон:
[ K^0 - 1e^- \rightarrow K^+ ]
- Один атом серы (S) принимает 2 электрона:
[ S^0 + 2e^- \rightarrow S^{2-} ]
- Балансируем уравнение:
[ 2K + S \rightarrow K_2S ]
Продукт: сульфид калия (K₂S).
в) М + Cl₂ →
Щелочные металлы активно реагируют с хлором с образованием хлоридов. Общая формула продукта: МCl (хлорид металла). В хлоридах хлор проявляет степень окисления -1.
Пример: литий + хлор
Уравнение реакции:
[ 2Li + Cl_2 \rightarrow 2LiCl ]
Метод электронного баланса:
- Каждый атом лития (Li) теряет 1 электрон:
[ Li^0 - 1e^- \rightarrow Li^+ ]
- Молекула хлора (Cl₂) принимает 2 электрона, образуя 2 иона Cl⁻:
[ Cl_2^0 + 2e^- \rightarrow 2Cl^- ]
- Балансируем уравнение:
[ 2Li + Cl_2 \rightarrow 2LiCl ]
Продукт: хлорид лития (LiCl).
г) М + N₂ →
Щелочные металлы реагируют с азотом при нагревании, образуя нитриды. Общая формула продукта: М₃N (нитрид металла). В нитридах азот проявляет степень окисления -3.
Пример: литий + азот
Уравнение реакции:
[ 6Li + N_2 \rightarrow 2Li_3N ]
Метод электронного баланса:
- Каждый атом лития (Li) теряет 1 электрон:
[ Li^0 - 1e^- \rightarrow Li^+ ]
- Один атом азота (N) принимает 3 электрона, образуя N³⁻:
[ N_2^0 + 6e^- \rightarrow 2N^{3-} ]
- Балансируем уравнение:
[ 6Li + N_2 \rightarrow 2Li_3N ]
Продукт: нитрид лития (Li₃N).
Итоговые формулы и продукты реакций:
а) ( М + H_2 \rightarrow МH ) (гидрид металла).
Пример: ( 2Na + H_2 \rightarrow 2NaH ) (гидрид натрия).
б) ( М + S \rightarrow М_2S ) (сульфид металла).
Пример: ( 2K + S \rightarrow K_2S ) (сульфид калия).
в) ( М + Cl_2 \rightarrow МCl ) (хлорид металла).
Пример: ( 2Li + Cl_2 \rightarrow 2LiCl ) (хлорид лития).
г) ( М + N_2 \rightarrow М_3N ) (нитрид металла).
Пример: ( 6Li + N_2 \rightarrow 2Li_3N ) (нитрид лития).