Проверьте знания по химии бесплатно
Узнать бесплатно

Химические свойства металлов

Химические свойства металлов
229K

Свойства металлов начинают изучать на уроках химии в 8–9 классе. В этом материале мы подробно разберем химические свойства этой группы элементов, а в конце статьи вы найдете удобную таблицу-шпаргалку для запоминания.

Металлы — это химические элементы, атомы которых способны отдавать электроны с внешнего энергетического уровня, превращаясь в положительные ионы (катионы) и проявляя восстановительные свойства.

В окислительно-восстановительных реакциях металлы способны только отдавать электроны, являясь сильными восстановителями. В роли окислителей выступают простые вещества — неметаллы (кислород, фосфор) и сложные вещества (кислоты, соли и т. д.).

Металлы в природе встречаются в виде простых веществ и соединений. Активность металла в химических реакциях определяют, используя электрохимический ряд, который предложил русский ученый Н. Н. Бекетов. По химической активности выделяют три группы металлов.

Ряд активности металлов

Активные металлы

Металлы средней активности

Неактивные металлы

Li, K, Na, Ca, Ba Mg, Al, Mn, Zn, Cr, Fe, Ni, Sn, Pb H2 Cu, Hg, Ag, Pt, Au

Общие химические свойства металлов

Взаимодействие с неметаллами

Щелочные металлы сравнительно легко реагируют с кислородом, но каждый металл проявляет свою индивидуальность:

  • оксид образует только литий

    4Li + O2 = 2Li2O

  • натрий образует пероксид

    2Na + O2 = Na2O2

  • калий, рубидий и цезий — надпероксид

    K + O2 = KO2

Остальные металлы с кислородом образуют оксиды:

2Mg + O2 = 2MgO

2Al + O2 = Al2O3

2Zn + O2 = 2ZnO (при нагревании)

4Cr + 3O2 = 2Cr2O3

Металлы, которые в ряду активности расположены левее водорода, при контакте с кислородом воздуха образуют ржавчину. Например, так делает железо:

4Fe + 3O2 (воздух) + 6H2O(влага) = 4Fe(OH)3

С галогенами металлы образуют галогениды:

2Na + Cl2 = 2NaCl

Mg + Cl2 = MgCl2

2Al + 3Br2 = 2AlBr3

Zn + Cl2 =ZnCl2

2Cr + 3Cl2 = 2CrCl3

Медный порошок реагирует с хлором и бромом (в эфире):

Cu + Cl2 = CuCl2

Cu + Br2 = CuBr2

При взаимодействии с водородом образуются гидриды:

2Na + H2 = 2NaH

Ca + H2 +СaH2

Zn + H2 =ZnH2

Взаимодействие с серой приводит к образованию сульфидов (реакции протекают при нагревании):

2K + S = K2S

Сa + S = CaS

2Al + 3S = Al2S3

2Cr + 3S = Cr2S3

Cu +S = CuS

Реакции с фосфором протекают до образования фосфидов (при нагревании):

3K + P = K3P

3Mg + 2P = Mg3P2

3Zn + 2P = Zn3P2

Основной продукт взаимодействия металла с углеродом — карбид (реакции протекают при нагревании).

Из щелочноземельных металлов с углеродом карбиды образуют литий и натрий:

2Li + 2C = Li2C2

Калий, рубидий и цезий карбиды не образуют, могут образовывать соединения включения с графитом:

Ca + 2C = CaC2

С азотом из металлов IA группы легко реагирует только литий. Реакция протекает при комнатной температуре с образованием нитрида лития:

6Li + N2 = 2Li3N

3Mg + N2 = Mg3N2

2Al + N2 = 2AlN

2Cr + N2 = 2CrN

Взаимодействие с водой

Все металлы I A и IIA группы реагируют с водой, в результате образуются растворимые основания и выделяется H2. Литий реагирует спокойно, держась на поверхности воды, натрий часто воспламеняется, а калий, рубидий и цезий реагируют со взрывом:

2Li + 2H2O = 2LiOH + H2

Ca + 2H2O = Ca(OH)2 + H2

Металлы средней активности реагируют с водой только при условии, что металл нагрет до высоких температур. Результат данной реакции — образование оксида.

Cr + H2O = Cr2O3 + H2

Zn + H2O = ZnO + H2

Неактивные металлы с водой не взаимодействуют.

Взаимодействие с кислотами

Если металл расположен в ряду активности левее водорода, то происходит вытеснение водорода из разбавленных кислот. Данное правило работает в том случае, если в реакции с кислотой образуется растворимая соль.

2Na + 2HCl = 2NaCl + H2

При взаимодействии с кислотами-окислителями, например, азотной, образуется продукт восстановления кислоты, хотя протекание реакции также неоднозначно.

Схема взаимодействия металлов с сернистой кислотой

Схема взаимодействия металлов с азотной кислотой

Металлы IА группы:

2K + H2SO4 (раствор) = K2SO4 + H2

8K + 5H2SO4 (конц) = 4K2SO4 + H2S + 4H2O

8Na + 10HNO3 (раствор) = 8NaNO3 + NH4NO3 + 3H2O

3Na + 4HNO3 (конц) = 3NaNO3 + NO + 2H2О

Металлы IIА группы

Mg + H2SO4 (раствор) = MgSO4 + H2

4Mg + 5H2SO4 (конц) = 4MgSO4 + H2S + 4H2O

Mg+ 4HNO3 (конц) = Mg(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O

4Mg + 10HNO3 (раствор) = 4Mg(NO3)2 + 2N2O + 5H2O

Такие металлы, как железо, хром, никель, кобальт на холоде не взаимодействуют с серной кислотой, но при нагревании реакция возможна.

Взаимодействие с солями

Металлы способны вытеснять из растворов солей другие металлы, стоящие в ряду напряжений правее, и могут быть вытеснены металлами, расположенными левее:

Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu

На металлы IА и IIА группы это правило не распространяется, так как они реагируют с водой.

Реакция между металлом и солью менее активного металла возможна в том случае, если соли — как вступающие в реакцию, так и образующиеся в результате — растворимы в воде.

Взаимодействие с аммиаком

Щелочные металлы реагируют с аммиаком с образованием амида натрия:

2Li + 2NH3 = 2LiNH2 + H2

Взаимодействие с органическими веществами

Металлы IА группы реагируют со спиртами и фенолами, которые проявляют в данном случае кислотные свойства:

2Na + 2C2H5OH = 2C2H5ONa + H2

2K + 2C6H5OH = 2C6H5OK + H2

Также они могут вступать в реакции с галогеналканами, галогенпроизводными аренов и другими органическими веществами.

Взаимодействие металлов с оксидами

Для металлов при высокой температуре характерно восстановление неметаллов или менее активных металлов из их оксидов.

8Al + 3Fe3O4 = 4Al2O3 + 9Fe (алюмотермия)

3Са + Cr2O3 = 3СаО + 2Cr (кальциетермия)

Вопросы для самоконтроля

  1. С чем реагируют неактивные металлы?

  2. С чем связаны восстановительные свойства металлов?

  3. Верно ли утверждение, что щелочные и щелочноземельные металлы легко реагируют с водой, образуя щелочи?

  4. Методом электронного баланса расставьте коэффициенты в уравнении реакции по схеме:

    Mg + HNO3 → Mg(NO3)2 + NH4NO3 + Н2O

  5. Как металлы реагируют с кислотами?

Получи больше пользы от Skysmart:

Подведем итоги

От активности металлов зависит их химические свойства. Простые вещества — металлы в окислительно-восстановительных реакциях являются восстановителями. По положению металла в электрохимическом ряду можно судить о том, насколько активно он способен вступать в химические реакции (т. е. насколько сильно у металла проявляются восстановительные свойства).

Напоследок поделимся таблицей, которая поможет запомнить, с чем реагируют металлы, и подготовиться к контрольной работе по химии.

Таблица «Химические свойства металлов»

Li, K,Ca, Na,

Mg, Al, Mn, Zn, Cr, Fe, Ni, Sn, Pb

H2

Cu, Hg, Ag, Pt, Au

Восстановительная способность металлов в свободном состоянии

Возрастает справа налево

Взаимодействие металлов с кислородом

Быстро окисляются при обычной температуре

Медленно окисляются при обычной температуре или при нагревании

Не окисляются

Взаимодействие с водой

Выделяется водород и образуется гидроксид

При нагревании выделяется водород и образуются оксиды

Водород из воды не вытесняют

Взаимодействие с кислотами

Вытесняют водород из разбавленных кислот (кроме HNO3)

Не вытесняют водород из разбавленных кислот

Реагируют с концентрированными азотной и серной кислотами

С кислотами не реагируют, растворяются в царской водке

Взаимодействие с солями

Не могут вытеснять металлы из солей

Более активные металлы (кроме щелочных и щелочноземельных) вытесняют менее активные из их солей

Взаимодействие с оксидами

Для металлов (при высокой температуре) характерно восстановление неметаллов или менее активных металлов из их оксидов

Комментарии

Открыть диалоговое окно с формой по клику
Бесплатный вебинар
Бесплатный вебинар
Бесплатный вебинар
Проверьте знания по химии бесплатно
  • Оставьте заявку на бесплатное тестирование
  • Приходите на тестирование вместе с ребёнком
  • Получите оценку знаний и конкретные шаги, чтобы прокачать их
Шаг 1 из 2
Шаг 1 из 2
Шаг 2 из 2