ENTLab
РусскийҚАЗ
← Все темы: Химия

Химия · теория к ЕНТ

Щелочные металлы, магний, кальций и алюминий

Среди металлов 1 (IA), 2 (IIA) и 13 (IIIA) групп в задачах чаще всего встречаются литий, натрий, калий, магний, кальций и алюминий. Их реакции нужны в расчётах выхода продукта и массы раствора.

Потренировать эту темуС полным доступом — тренировка по этой теме, без него — бесплатный тест по предмету.

Что проверяет ЕНТ по этой теме

Раздел: 04 Химия и жизнь

Пункт спецификации НЦТ: 07 Элементы 1(I), 2 (II), 3 (III) группы и их соединения

По нашей оценке, в варианте в среднем 2 задания по этой теме из 40.

Спецификация ЕНТ 2026 по этому предмету: темы и задания

Что нужно уметь

  • Описывать строение атомов металлов 1 (IA), 2 (IIA) и 13 (IIIA) групп и изменение их активности.
  • Составлять уравнения реакций этих металлов и их соединений с водой, кислотами и щелочами.
  • Объяснять амфотерность алюминия, его оксида и гидроксида.
  • Решать задачи по уравнениям реакций с учётом выхода продукта и массы раствора.

Кратко о главном

  • Группа 1. Щелочные металлы Li, Na, K: один электрон на внешнем уровне, степень окисления +1. Активность растёт вниз по группе. С водой: \mathrm{2K + 2H_2O \rightarrow 2KOH + H_2\uparrow}.
  • Группа 2. У Mg и Ca два внешних электрона, степень окисления +2. Кальций реагирует с водой при обычных условиях: \mathrm{Ca + 2H_2O \rightarrow Ca(OH)_2 + H_2\uparrow}, магний с холодной водой — очень медленно.
  • Разложение карбоната. При прокаливании: \mathrm{CaCO_3 \rightarrow CaO + CO_2\uparrow}. Карбонаты Na и K так не разлагаются.
  • Алюминий. Степень окисления +3, оксид и гидроксид амфотерны. Со щёлочью: \mathrm{2Al + 2NaOH + 6H_2O \rightarrow 2Na[Al(OH)_4] + 3H_2\uparrow}. От воды металл защищает оксидная плёнка.
  • Выход продукта. \eta = \frac{m_1}{m_2}, где m_1 — практическая масса, m_2 — теоретическая (по уравнению); \eta в долях единицы, 80 % = 0{,}8. Значит, m_1 = m_2 \cdot \eta.

Задания с разбором

Из банка заданий ENTLab, не из вариантов НЦТ. Сначала попробуй решить, потом открой разбор.

При прокаливании 50 г карбоната кальция получили оксид кальция с выходом 80 %. Масса полученного оксида кальция (г)
  • A)22{,}4
  • B)28
  • C)35
  • D)17{,}6
Ответ и разбор

Верный ответ: A

\mathrm{CaCO_3 \rightarrow CaO + CO_2\uparrow}. n(\mathrm{CaCO_3}) = 50 : 100 = 0{,}5 моль, n(\mathrm{CaO}) = 0{,}5 моль. Теоретическая масса: 0{,}5 \cdot 56 = 28 г. Практическая масса: 28 \cdot 0{,}8 = 22{,}4 г. 28 — не учтён выход продукта. 35 — теоретическая масса разделена на выход вместо умножения: 28 : 0{,}8 = 35 г. 17{,}6 — посчитан другой продукт, углекислый газ: 0{,}5 \cdot 44 \cdot 0{,}8 = 17{,}6 г.
7{,}8 г калия растворили в 92{,}4 г воды. Массовая доля гидроксида калия в полученном растворе (%)
  • A)12{,}1
  • B)11{,}2
  • C)7{,}8
  • D)5{,}6
Ответ и разбор

Верный ответ: B

\mathrm{2K + 2H_2O \rightarrow 2KOH + H_2\uparrow}. n(\mathrm{K}) = 7{,}8 : 39 = 0{,}2 моль, n(\mathrm{KOH}) = 0{,}2 моль, m(\mathrm{KOH}) = 0{,}2 \cdot 56 = 11{,}2 г. n(\mathrm{H_2}) = 0{,}2 : 2 = 0{,}1 моль, m(\mathrm{H_2}) = 0{,}1 \cdot 2 = 0{,}2 г — водород уходит из раствора. Масса раствора: 7{,}8 + 92{,}4 - 0{,}2 = 100 г. \omega(\mathrm{KOH}) = \frac{11{,}2}{100} \cdot 100\% = 11{,}2\%. 12{,}1 — масса щёлочи разделена на массу воды: \frac{11{,}2}{92{,}4} \cdot 100\% \approx 12{,}1\%. 7{,}8 — посчитана доля калия, а не гидроксида: \frac{7{,}8}{100} \cdot 100\% = 7{,}8\%. 5{,}6 — количество щёлочи приравнено к количеству водорода: 0{,}1 \cdot 56 = 5{,}6 г, \frac{5{,}6}{100} \cdot 100\% = 5{,}6\%.

Типичные ошибки

  • Делят теоретическую массу на выход вместо умножения, хотя практическая масса не больше теоретической. Делить на выход нужно в обратной задаче — когда по практической массе ищут теоретическую.
  • Делят массу щёлочи на массу воды, а не раствора, или забывают вычесть выделившийся водород. Масса раствора — все внесённые вещества минус ушедший газ.
  • Неверно сравнивают коэффициенты: в реакции калия с водой n(\mathrm{KOH}) = n(\mathrm{K}), а n(\mathrm{H_2}) вдвое меньше.
  • Считают гидроксид алюминия обычным основанием и забывают, что в избытке щёлочи его осадок растворяется.

Вопросы по теме

Почему алюминий реагирует и с кислотами, и со щелочами?
Оксид и гидроксид алюминия амфотерны. С кислотами алюминий даёт соли: \mathrm{2Al + 6HCl \rightarrow 2AlCl_3 + 3H_2\uparrow}. В растворе щёлочи растворяется оксидная плёнка, металл вытесняет водород из воды и образуется тетрагидроксоалюминат: \mathrm{2Al + 2NaOH + 6H_2O \rightarrow 2Na[Al(OH)_4] + 3H_2\uparrow}.
Как меняется активность щелочных металлов от лития к калию?
Активность растёт: радиус атома увеличивается, и единственный внешний электрон отрывается легче. Литий реагирует с водой сравнительно спокойно, натрий — энергично, калий — бурно, выделяющийся водород может воспламениться. Поэтому натрий и калий хранят под слоем керосина, без доступа воздуха и влаги.
Потренировать эту тему

ENTLab пишет теорию своими словами на основе спецификации НЦТ. Мы не НЦТ и никак с ним не связаны.