Наиболее энергично взаимодействует с водой калий (K).
Рассмотрим реакционную способность каждого из предложенных металлов:
Калий (K): Калий является щелочным металлом и находится в первой группе периодической таблицы. Щелочные металлы характеризуются высокой реакционной способностью, особенно с водой. Калий реагирует с водой бурно, образуя гидроксид калия (KOH) и водород (H₂). Реакция сопровождается выделением большого количества тепла, что может привести к воспламенению водорода. Уравнение реакции:
[ 2K + 2H_2O \rightarrow 2KOH + H_2 ]
Натрий (Na): Натрий также является щелочным металлом и находится в той же группе, что и калий. Его реакция с водой аналогична реакции калия, но менее энергична. Натрий также образует гидроксид натрия (NaOH) и водород:
[ 2Na + 2H_2O \rightarrow 2NaOH + H_2 ]
Реакция натрия с водой также экзотермическая, но выделяющееся тепло обычно не достаточно для воспламенения водорода.
Кальций (Ca): Кальций относится к щелочноземельным металлам и находится во второй группе периодической таблицы. Его реакция с водой менее энергична по сравнению с щелочными металлами, но все же заметна. Кальций реагирует с водой с образованием гидроксида кальция (Ca(OH)₂) и водорода:
[ Ca + 2H_2O \rightarrow Ca(OH)_2 + H_2 ]
Реакция происходит медленнее и менее энергично, чем у калия и натрия.
Магний (Mg): Магний также относится к щелочноземельным металлам, но его реакция с водой еще менее энергична, чем у кальция. В холодной воде магний практически не реагирует, но в горячей воде или при кипячении реакция становится заметной. Магний образует гидроксид магния (Mg(OH)₂) и водород:
[ Mg + 2H_2O \rightarrow Mg(OH)_2 + H_2 ]
Эта реакция требует более высоких температур для значительной скорости протекания.
Таким образом, наиболее энергично с водой взаимодействует калий, так как он находится в первой группе периодической таблицы и обладает наибольшей реакционной способностью среди предложенных металлов. Реакция калия с водой сопровождается бурной реакцией с выделением водорода и тепла, что делает ее наиболее заметной и энергичной.