Щелочные металлы

2 БАЛЛА · СЛОЖНЫЙ УРОВЕНЬ

1. Закономерности свойств атомов и ионов

Проанализируйте взаимосвязь электронного строения и физико-химических характеристик щелочных металлов. Выберите верное суждение о свойствах атомов и ионов этих элементов при увеличении их порядкового номера.

• Радиусы катионов $M{e}^{+}$ закономерно увеличиваются в ряду $L{i}^{+}\to C{s}^{+}$, оставаясь при этом значительно меньше радиусов соответствующих нейтральных атомов.
• Для отрыва второго электрона от атома калия требуется меньше энергии, чем для первого, так как ион $K^{+}$ обладает более компактным размером.
• Электронная конфигурация катиона $N{a}^{+}$ идентична конфигурации атома неона, а число заполненных энергетических уровней в ионе равно 3.
• Восстановительная способность нейтральных атомов в группе уменьшается от лития к цезию из-за усиления притяжения валентного электрона к ядру с ростом его заряда.

3 УТВЕРЖДЕНИЯ · 3 БАЛЛА

2. Сложные закономерности IА группы

Проанализируйте утверждения о физико-химических особенностях щелочных металлов, учитывая исключения из общих трендов и специфику продуктов реакций.

1. Плотность щелочных металлов в группе растёт строго монотонно от лития к цезию, что напрямую обусловлено увеличением их атомной массы.ИстинаЛожь
2. При горении натрия в избытке кислорода основным продуктом реакции является пероксид $N{a}_2{O}_2$, в то время как литий в тех же условиях образует оксид $L{i}_{2}O$.ИстинаЛожь
3. Из-за крайне низкой плотности литий невозможно хранить под слоем керосина, так как он всплывает на поверхность, поэтому его упаковывают в вазелин или парафин.ИстинаЛожь

ЦЕПОЧКА · 3 БАЛЛА

3. Окисление натрия и регенерация кислорода

Восстановите промежуточное и конечное вещества в схеме превращений, учитывая специфику горения щелочных металлов в избытке кислорода.

$2Na+O_2\stackrel{t}{\to }$ $;$ $+2C{O}_2\to 2$ $+O_2\uparrow$

3 ПАРЫ · 3 БАЛЛА

4. Химическая идентификация металлов

Соотнесите комплекс химических признаков и свойств продуктов горения с соответствующим щелочным металлом, учитывая специфику их соединений.

4 ЭЛЕМЕНТА · 3 БАЛЛА

5. Химическая активность щелочных металлов

Определите щелочные металлы по их характеристикам и расположите их в порядке возрастания химической активности (энергичности взаимодействия с водой).

1. Металл, катионы которого окрашивают пламя в ярко-жёлтый цвет, а электронная конфигурация внешнего слоя атома — $3s^1$.
2. Элемент, атом которого содержит 19 протонов и вступает в реакцию с водой с воспламенением выделяющегося водорода.
3. Элемент, образующий при сгорании в избытке кислорода нормальный оксид состава $M{e}_{2}O$ и имеющий наименьшее число электронных слоёв в группе.
4. Металл, имеющий минимальное значение первой энергии ионизации среди элементов первых шести периодов IA группы.

СМЕСЬ МЕТАЛЛОВ · 5 БАЛЛОВ

6. Анализ смеси щелочных металлов

Смесь лития и натрия общей массой $3.7$ г полностью растворили в воде. При этом выделилось $3.36$ л водорода (н.у.). Определите массы гидроксида лития и гидроксида натрия, образовавшихся в результате реакций.

СЛОЖНАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ · 3 БАЛЛА

7. Окислительно-восстановительные процессы при гидролизе

Проанализируйте характер взаимодействия предложенных соединений щелочных металлов с избытком воды. Распределите вещества по группам в зависимости от того, атомы какого элемента меняют свою степень окисления в ходе реакции.

Слова для распределения: Амид натрия ($NaN{H}_2$), Гидрид лития, Цезий, Надпероксид калия ($K{O}_2$), Пероксид натрия ($N{a}_2{O}_2$), Металлический натрий, Оксид калия ($K_{2}O$)

ТАБЛИЦА · 4 БАЛЛА

8. Химическая специфика лития и калия

Проведите сравнительный анализ лития и калия, учитывая особенности их взаимодействия с кислородом, электронное строение и количественные характеристики соединений.

2 БАЛЛА · СЛОЖНЫЙ УРОВЕНЬ

9. Окисление в избытке кислорода

Щелочные металлы проявляют разную активность по отношению к кислороду. Выберите утверждение, которое наиболее точно описывает основные продукты, образующиеся при интенсивном горении простых веществ лития, натрия и калия в избытке сухого кислорода.

• Литий образует оксид $L{i}_{2}O$, натрий — преимущественно пероксид $N{a}_2{O}_2$, калий — надпероксид (супероксид) $K{O}_2$
• Все щелочные металлы при горении образуют исключительно нормальные оксиды состава $M{e}_{2}O$, так как являются сильнейшими восстановителями
• Литий и натрий образуют устойчивые пероксиды $L{i}_2{O}_2$ и $N{a}_2{O}_2$, в то время как калий из-за большого радиуса иона образует только оксид $K_{2}O$
• В избытке кислорода литий образует преимущественно нитрид $L{i}_{3}N$, натрий — оксид $N{a}_{2}O$, а калий — неустойчивый озонид $K{O}_3$

ЦЕПОЧКА · 3 БАЛЛА

10. Надпероксиды щелочных металлов

Заполните пропуски в схеме превращений, протекающих при взаимодействии калия с избытком кислорода и последующей реакции полученного бинарного соединения с водой.

$K+O_2\to$ $\stackrel{+2H_{2}O}{\to }2KOH+$ $+O_2\uparrow$

СМЕСИ · 5 БАЛЛОВ

11. Анализ смеси металлов

Смесь лития и калия массой $6.0$ г полностью прореагировала с избытком воды. В результате реакции выделилось $4.48$ л водорода (н.у.). Вычислите массовую долю калия в исходной смеси металлов.

4 ПАРЫ · 3 БАЛЛА

12. Минералы и химические технологии

Установите соответствие между названием природного соединения щелочного металла и его ключевой промышленной характеристикой или особенностью переработки.

4 УТВЕРЖДЕНИЯ · 2 БАЛЛА

13. Химические свойства щелочей

Проанализируйте суждения о свойствах, получении и применении гидроксидов щелочных металлов на основе закономерностей Периодической системы.

1. Гидроксид лития, в отличие от остальных гидроксидов металлов IA группы, способен разлагаться на оксид и воду при сильном нагревании.ИстинаЛожь
2. При пропускании избытка сернистого газа ($S{O}_2$) через раствор гидроксида натрия конечным продуктом реакции является средняя соль — сульфит натрия.ИстинаЛожь
3. Сила щелочей в водном растворе закономерно увеличивается в ряду $LiOH\to NaOH\to KOH\to RbOH\to CsOH$.ИстинаЛожь
4. В промышленном методе получения щелочей путём электролиза концентрированного водного раствора поваренной соли газообразный хлор выделяется на катоде.ИстинаЛожь

5 ВЕЩЕСТВ · 3 БАЛЛА

14. Технологическая цепочка натрия

Расположите вещества в логической последовательности превращений, начиная с электролиза природного минерала и заканчивая получением кислой соли через стадию регенерации кислорода.

1. $NaCl$
2. $Na$
3. $N{a}_2{O}_2$
4. $N{a}_{2}C{O}_3$
5. $NaHC{O}_3$

1 БАЛЛ

15. Закономерности свойств в подгруппе

Проанализируйте изменение физических характеристик и строения атомов щелочных металлов в ряду $Li\to Na\to K\to Rb\to Cs$ и выберите верное утверждение.

• Энергия ионизации атомов уменьшается, атомный радиус растет, а плотность простых веществ увеличивается строго монотонно.
• Температура плавления в ряду закономерно понижается, а калий является исключением из тренда роста плотности, имея меньшее значение, чем натрий.
• Прочность металлической связи в кристаллической решетке возрастает от лития к цезию, что приводит к повышению твердости металлов.
• Увеличение заряда ядра приводит к сжатию внешнего электронного слоя, из-за чего восстановительная активность металлов в группе падает.

ТАБЛИЦА · 4 БАЛЛА

16. Термическая устойчивость солей щелочных металлов

Заполните пропуски в таблице, описывающей поведение солей при нагревании. Учтите диагональное сходство лития с магнием и специфику разложения кислых солей и нитратов.

СМЕСИ · 5 БАЛЛОВ

17. Анализ смеси металлов

Смесь лития и натрия массой $3.7$ г полностью прореагировала с избытком воды. В результате реакции выделилось $3.36$ л газа (н. у.). Определите массовую долю лития в исходной смеси металлов. Ответ округлите до сотых.

КЛАССИФИКАЦИЯ · 3 БАЛЛА

18. Термические превращения и практика

Распределите соединения щелочных металлов по группам, основываясь на их химическом поведении при прокаливании. Учтите специфику разложения солей лития и кислых солей, которая определяет их использование в технике.

Слова для распределения: $KCl$, $L{i}_{2}C{O}_3$, $KN{O}_3$, $K_{2}C{O}_3$, $KHC{O}_3$, $NaHC{O}_3$, $LiN{O}_3$, $N{a}_{2}S{O}_4$, $NaN{O}_3$, $N{a}_{2}C{O}_3$

РАСЧЁТНАЯ ЗАДАЧА · 3 БАЛЛА

19. Идентификация металла по продукту горения

При сгорании $7,8$ г щелочного металла в избытке кислорода образовалось $14,2$ г надпероксида состава $Me{O}_2$. Определите этот металл и запишите в ответе его химический символ.

КОМБИНИРОВАННАЯ ЗАДАЧА · 5 БАЛЛОВ

20. Химические свойства и количественный анализ

Образец технического металлического натрия массой $5,0$ г, содержащий инертные примеси, полностью прореагировал с избытком воды. В ходе реакции выделилось $2,24$ л газа (при н. у.). Полученный раствор щёлочи был полностью нейтрализован $10\%$-м раствором соляной кислоты ($HCl$). Вычислите массу раствора кислоты, израсходованного на нейтрализацию.