Условие
Кусочек натрия опустили в воду. Опиши наблюдаемое, напиши уравнение реакции, назови оба продукта и объясни, почему один из них относят к основаниям (щелочам), а второй — к простым веществам. Затем ответь, чем похожа реакция кальция с водой и почему её проводят спокойнее.
Что известно и что ищем
- Известно, что натрий — очень активный металл и хранят его под слоем керосина, потому что с воздухом и водой он реагирует.
- Известно, что при взаимодействии воды с оксидами металлов образуются основания; здесь металл реагирует сам.
- Ищем состав продуктов и объяснение, из чего получились щёлочь и газ.
Ход решения
- Шаг 1. Описываем наблюдаемое. Натрий плавится в серебристый шарик, который быстро движется по поверхности воды, выделяется газ; если поднести индикатор, раствор показывает щелочную среду. Металл при этом исчезает.
- Шаг 2. Определяем состав продуктов. Из элементов, которые есть в системе (натрий, водород, кислород), получаются гидроксид натрия и водород: 2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂.
- Шаг 3. Проверяем уравнение по атомам. Слева два натрия, четыре водорода и два кислорода; справа в двух формульных звеньях гидроксида натрия два натрия, два кислорода и два водорода, плюс два атома водорода в молекуле газа. Число атомов совпало.
- Шаг 4. Объясняем, почему появилась щёлочь. Металл отдаёт «водороду воды» свои электроны, и на месте воды образуется соединение металла с гидроксильными группами — NaOH. Это растворимое основание, то есть щёлочь. Понять проще так: вода «распалась» на водород и на гидроксильную группу, а гидроксильная группа соединилась с металлом.
- Шаг 5. Объясняем, откуда взялся водород. Атомы водорода, оставшиеся без «своего» кислорода, соединяются попарно в молекулу H₂ — это простое вещество и газ, поэтому мы видим пузырьки и выделение газа.
- Шаг 6. Сравниваем с кальцием. Кальций реагирует по той же схеме: Ca + 2H₂O → Ca(OH)₂ + H₂. Но он менее активен, поэтому процесс идёт спокойнее и не так разогревается; гидроксид кальция — тоже малорастворимое основание, его раствор называют известковой водой.
Проверь себя
- Ответ: 2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂; NaOH — растворимое основание (щелочь), H₂ — простое вещество, газ. Кальций даёт Ca + 2H₂O → Ca(OH)₂ + H₂.
- Проверка вывода: спросите, откуда в продуктах взялся кислород для щёлочи. Правильный ответ — из воды: водород воды ушёл в газ, а её кислород остался с металлом в составе гидроксильной группы. Если ребёнок отвечает «из воздуха», он не связал продукты с исходными веществами.
- Ловушка: ставить в продуктах оксид металла. Оксид натрия получился бы при горении натрия, а в воде сразу образуется гидроксид. Второй промах — забыть коэффициент перед водой и получить «нехватку» водорода.
Как объяснить ребёнку
«Вода — это не только жидкость, но и соединение водорода с кислородом. Когда в неё попадает очень активный металл, тот забирает у воды её место: кислород вместе с водородом остаётся с металлом и превращается в щёлочь, а второй водород, который был в воде, собирается в пузырьки газа. Металл отдал — водород ушёл, а в стакане получилась мыльная на ощупь жидкость».
Тема для отчёта родителю
«Химические свойства воды: взаимодействие с активными металлами, получение щелочей».
Формулировка задания — наш аналог по теме, а не текст из учебника.