Оксид калия - твердое кристаллическое вещество, образующее бесцветные кристаллы. Имеет две устойчивые кристаллические модификации: кубическую (до 372°С) и гексагональную (выше 372°С).
- Температура плавления - 740°С.
- Плотность - 2,32 г/см 3 .
Оксид калия на воздухе расплавляется и, поглощая CO 2, дает K 2 CO 3. Бурно взаимодействует с водой с образованием КОН. Реагирует с эфиром и спиртом.
При температуре 250°С вступает в реакцию с H 2 . При этом образуются КОН. При этой же температуре взаимодействует с NH 3, образуя КОН и KNH 2 .
Трехмерная модель молекулы
Энергично вступает в реакции взаимодействия с галогенами, расплавленной , различными кислотами. При нагревании с оксидами бора, алюминия, кремния образует соответственно бораты, алюминаты и полисиликаты.
При нагревании с NO 2 образуется смесь KNO 3 и KNO 2 .
Оксид калия получают:
Содержание оксида калия в почве и удобрениях
Доступность калия для растений зависит от формы доступности калия в почве. Катионы ППК и водорастворимые соединения калия являются основными источниками калийного питания растений. В этой связи степень обеспеченности почвы калием для нужд питания растений выражают содержанием в подвижной форме и через оксид калия K 2 O. Эта величина обозначает суммарное количество обменного и водорастворимого кальция в мг/кг почвы.
Калийные удобрения отличаются высокой растворимостью в воде. При внесении в почву они быстро растворяются и на основании обменных реакций вступают во взаимодействие с ППК. Часть калия удобрений переходит в необменные фиксированные почвенные соединения.
Калий - девятнадцатый элемент периодической таблицы Менделеева, относится к щелочным металлам. Это простое вещество, которое при нормальных условиях пребывает в твердом агрегатном состоянии. Закипает калий при температуре 761 °С. Температура плавления элемента - 63 °С. Калий имеет серебристо-белую окраску с металлическим блеском.
Химические свойства калия
Калий - , обладающий высокой химической активностью, поэтому его нельзя хранить на открытом воздухе: щелочной металл моментально вступает в реакцию с окружающими веществами. Этот химический элемент относится к I группе и IV периоду таблицы Менделеева. Калий обладает всеми характерными для металлов свойствами.
Он взаимодействует с простыми веществами, к которым относятся галогены (бром, хлор, фтор, иод) и фосфор, азот и кислород. Взаимодействие калия с кислородом называется окислением. В течение этой химической реакции кислород и калий расходуются в молярном соотношении 4:1, в результате чего образуется оксид калия в количестве двух частей. Такое взаимодействие можно выразить уравнением реакции:
4К + О₂ = 2К₂О
Во время горения калия наблюдается пламя ярко-фиолетового цвета.
Такое взаимодействие считается качественной реакцией на определение калия. Реакции калия с галогенами называются в соответствии с названиями химических элементов: это фторирование, иодирование, бромирование, хлорирование. Такие взаимодействия являются реакциями присоединения. Пример - реакция между калием и хлором, в результате которой образуется хлорид калия. Для проведения такого взаимодействия берут два моля калия и один моль . В результате образуется два моля калия:
2К + СІ₂ = 2КСІ
Молекулярное строение хлорида калияПри горении на открытом воздухе калий и азот расходуются в молярном соотношении 6:1. В результате такого взаимодействия образуется нитрид калия в количестве двух частей:
6К + N₂ = 2K₃N
Соединение представляет собой кристаллы зелено-черного цвета. С фосфором калий реагирует по такому же принципу. Если взять 3 моля калия и 1 моль фосфора, получится 1 моль фосфида:
3К + Р = К₃Р
Калий реагирует с водородом, образуя гидрид:
2К + Н₂ = 2КН
Все реакции присоединения происходят при высоких температурах
Взаимодействие калия со сложными веществами
К сложным веществам, с которыми вступает в реакцию калий, относятся вода, соли, кислоты и оксиды. Так как калий - активный металл, он вытесняет атомы водорода из их соединений. Пример - реакция, происходящая между калием и соляной кислотой. Для ее проведения берется по 2 моля калия и кислоты. В результате реакции образуется 2 моля хлорида калия и 1 моль водорода:
2К + 2НСІ = 2КСІ + Н₂
Более детально стоит рассмотреть процесс взаимодействия калия с водой. Калий бурно взаимодействует с водой. Он движется по поверхности воды, его подталкивает выделяющийся водород:
2K + 2H₂O = 2KOH + H₂
В ходе реакции в единицу времени выделяется много тепла, что приводит к воспламенению калия и выделяющегося водорода. Это очень интересный процесс: при контакте с водой калий мгновенно воспламеняется, фиолетовое пламя потрескивает и быстро передвигается по поверхности воды. В конце реакции происходит вспышка с разбрызгиванием капель горящего калия и продуктов реакции.
Реакция калия с водой
Основной конечный продукт реакции калия с водой - гидроксид калия (щелочь). Уравнение реакции калия с водой:
4K + 2H₂O + O₂ = 4KOH
Внимание! Не пытайтесь повторить этот опыт самостоятельно!
При неправильном проведении эксперимента можно получить ожог щелочью. Для реакции обычно используют кристаллизатор с водой, в который помещают кусочек калия. Как только водород прекращает горение, многие хотят заглянуть в кристаллизатор. В этот момент происходит завершающая стадия реакции калия с водой, сопровождающаяся слабым взрывом и разбрызгиванием образовавшейся горячей щелочи. Поэтому в целях безопасности стоит держаться на некотором расстоянии от лабораторного стола, пока реакция не завершится полностью. вы найдете самые зрелищные опыты, которые можно проводить с детьми дома.
Строение калия
Атом калия состоит из ядра, в котором содержатся протоны и нейтроны, и электронов, вращающихся вокруг него. Количество электронов всегда равно количеству протонов, находящихся внутри ядра. При отсоединении электрона или при присоединении к атому он перестает быть нейтральным и превращается в ион. Ионы делятся на катионы и анионы. Катионы обладают положительным зарядом, анионы - отрицательным. При присоединении к атому электрона он превращается в анион; если же один из электронов покидает свою орбиту, нейтральный атом превращается в катион.
Порядковый номер калия в периодической таблице Менделеева - 19. Значит, протонов в ядре химического элемента находится тоже 19. Вывод: электронов вокруг ядра расположено 19. Количество протонов в структуре определяется так: от атомной массы отнять порядковый номер химического элемента. Вывод: в ядре калия находится 20 протонов. Калий принадлежит к IV периоду, имеет 4 «орбиты», на которых равномерно располагаются электроны, пребывающие в постоянном движении. На первой «орбите» расположены 2 электрона, на второй - 8; на третьей и на последней, четвертой «орбите», вращается 1 электрон. Этим объясняется высокий уровень химической активности калия: его последняя «орбита» не заполнена полностью, поэтому элемент стремится соединиться с другими атомами. В результате электроны последних орбит двух элементов станут общими.
Задание №1.
На приведенном рисунке
изображена модель атома
1. Кремния
2. Серы
3. Кислорода
4. Углерода
Объяснение: атом, модель которого приведена на рисунке, имеет два энергетических уровня, на первом уровне находится 2 электрона, а на втором - 4. Значит, это атом элемента №6 в Периодической таблице - углерод. Правильный ответ - 4.
Задание №2.
У химических элементов IVА группы периодической системы с увеличением относительной атомной массы:
1. Усиливаются металлические свойства и увеличивается валентность в водородных соединениях
2. Увеличиваются заряд ядра атома и радиус атома
3. Увеличиваются число электронных слоев в атоме и высшая валентность
4. Усиливаются неметаллические свойства и увеличивается число электронных слоев в атоме
Объяснение: у элементов одной группы валентность в водородных соединениях и высшая валентность. А заряд ядра атома и радиус атома в группе увеличиваются. Например, у углерода заряд ядра - +6, а у кремния - +14. Правильный ответ - 2.
Задание №3.
Соединениями с ковалентной полярной и ковалентной неполярной связью являются соответственно:
1. Хлор и хлороводород
2. Вода и азот
3. Сероводород и метан
4. Кислород и оксид серы (IV)
Объяснение: ковалентная полярная связь характерна для соединений разных неметаллов, а ковалентная неполярная связь - для двухатомных неметаллов, поэтому выбираем воду и азот. Правильный ответ - 2.
Задание №4.
В веществах, формулы которых: CrO3, CrCl2, Cr(OH)3, хром проявляет степени окисления, соответственно равные:
1. +6, +2, +3
2. +6, +3, +2
3. +3, +2, +3
4. +3, +2, +6
Объяснение: CrO3 - кислород в оксидах имеет степень окисления -2, тогда у хрома - +6, CrCl2 - у хлора степень окисления -1, а у хрома - +2, Cr(OH)3 - у гидроксид-иона степень окисления степень окисления -1, а у хрома - +3. Правильный ответ - 1.
Задание №5.
К сложным веществам относится каждое из веществ, указанных в ряду
1. Углекислый газ, вода, азот, хлор
2. Поваренная соль, сахар, хлороводород, аммиак
3. Сероводород, кальций, хлор, метан
4. Серная кислота, фтор, оксид цинка, алюминий
Объяснение: сложные вещества состоят из атомов двух или более элементов, к ним относятся: поваренная соль, сахар, хлороводород, аммиак. Правильный ответ - 2.
Задание №6.
Образование газа происходит при сливании растворов:
1. Хлорида кальция и нитрата серебра
2. Азотной кислоты и гидроксида калия
3. Карбоната натрия и соляной кислоты
4. Гидроксида железа (III) и серной кислоты
Объяснение: выделение газа возможно при образовании угольной или сернистой кислоты или гидроксида аммония, угольная кислота образуется в третьей реакции. Запишем ее:
Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + CO2 + H2O
Правильный ответ - 3.
Задание №7.
К электролитам относится каждое из веществ, формулы которых:
1. N2O, KOH, Na2CO3
2. Cu(NO3)2, HCl, Na2SO4
3. Ba(OH)2, NH3xH2O, H2SiO3
4. CaCl2, Cu(OH)2, SO2
Объяснение: электролит - вещество, проводящее электрический ток при диссоциации на ионы. Сильными электролитами являются щелочи, сильные кислоты и соли. Правильный ответ - 2.
Задание №8.
В соответствии с сокращенным ионным уравнением
Al³ + + 3OH‾ = Al(OH)3
взаимодействует:
1. Сульфат алюминия и гидроксид бария
2. Нитрат алюминия и гидроксид калия
3. Оксид алюминия и гидроксид натрия
4. Фосфат алюминия и гидроксид кальция
Объяснение: данное сокращенное ионное уравнение возможно получить только при реакции, в которой единственным нерастворимым веществом является гидроксид алюминия. В первой реакции сульфат бария нерастворим, в третьей - оксид алюминия, в четвертой - фосфат кальция. Все нитраты и все соли калия растворимы, поэтому выбираем второе уравнение. Правильный ответ - 2.
Задание №9.
Железо вытесняет металл из раствора:
1. ZnCl2
2. Cu(NO3)2
3. Al2(SO4)3
4. Mg(NO3)2
Объяснение: железо может вытеснить только более слабый металл, среди перечисленных более слабым металлом является только медь. Правильный ответ - 2.
Задание №10.
Оксид калия взаимодействует с каждым из веществ, указанных в ряду
1. Вода, оксид углерода (II), серная кислота
2. Оксид бария, вода, гидроксид натрия
3. Вода, оксид углерода (IV), соляная кислота
4. Аммиак, кислород, азотная кислота
Объяснение: оксид бария - основный оксид, то есть взаимодействует с веществами с кислотными свойствами, такими, как оксид углерода (IV) и соляная кислота, а с водой с образованием гидроксида калия. Правильный ответ - 3.
Задание №11.
Нерастворимая соль образуется при взаимодействии растворов
1. Хлорида натрия и азотной кислоты
2. Хлорида магния и карбоната натрия
3. Хлорида меди (II) и гидроксида натрия
4. Хлорида алюминия и серной кислоты
Объяснение: в первой реакции образуется растворимая соль - нитрат натрия, во второй - карбонат магния (нерастворимый) и хлорид натрия (растворимый). В третьей - растворимый хлорид натрия, в четвертой - растворимый сульфат алюминия. Правильный ответ - 2.
Задание №12.
Раствор фосфата калия взаимодействует
1. С нитратом кальция
2. С азотной кислотой
3. С сульфатом аммония
4. С гидроксидом натрия
Объяснение: здесь должна пройти реакция обмена, она идет до конца только в случае образования осадка или газа. В первой реакции образуются нитрат калия (все нитраты растворимы) и фосфат кальция (осадок), значит реакция идет до конца. Правильный ответ - 1.
Задание №13.
При смешивании с воздухом взрывоопасным становится каждый из газов:
1. Оксид азота (II) и метан
2. Водород и оксид углерода (II)
3. Оксид серы (IV) и аммиак
4. Метан и водород
Объяснение: в состав воздуха входит кислород, при смешивании кислорода и водорода в определенном объеме происходит реакция со взрывом, а метан - очень энергоемкий газ и на воздухе сгорает с выделением большого количества тепла. Правильный ответ - 4.
Задание №14.
Сера является окислителем в реакции, уравнение которой:
1. 2SO2 + O2 = 2SO3
2. 2H2S + 3O2 = 2H2O + 2SO2
3. H2S + Br2 = 2HBr + S
4. 2Al + 3S = Al2S3
Объяснение: окислитель в окислительно-восстановительной реакции принимает электроны. Рассмотрим изменения степеней окисления серы в приведенных реакция.
1. +4 (-2е) → +6
2. -2 (-6е) → +4
3. -2 (-2е) → 0
4. 0 (+2е) → -2
То есть сера принимает электроны в последней реакции. Правильный ответ - 4.
Задание №15.
Массовая доля кальция в карбонате кальция равна:
1. 0,8
2. 0,4
3. 0,2
4. 0,6
Объяснение: рассчитаем массовую долю кальция по формуле:
ω = (Ar(Ca) x n)/Mr, где n - количество атомов кальция в молекуле.
ω(Ca) = 40/100 = 0,4
Правильный ответ - 2.
Задание №16.
Общим для магния и цинка является
1. Наличие одинакового числа электронных слоев в их атомах
2. Наличие двух электронов на внешнем электронном слое в их атомах
3. Образование ими высших оксидов, которые относятся к основным оксидам
4. То, что они являются восстановителями в реакциях с неметаллами
5. То, что их оксиды хорошо растворяются в воде
Объяснение: магний находится в третьем периоде, во второй А группе и является щелочноземельным металлом, цинк находится в четвертом периоде, второй В группе и является переходным металлом, то есть эти два элемента имею разное количество электронных слоев. Но количество электронов на внешнем уровне у них одно и то же - 2. Оксид цинка является амфотерным, а не основным. А в реакциях с неметаллами являются восстановителями, так как отдают электроны. Их оксиды не растворяются в воде. Правильный ответ - 24.
Задание №17.
Для этана характерны следующие утверждения
1. Обесцвечивает бромную воду
2. Вступает в реакцию дегидрирования
3. Атомы углерода в молекуле соединены одинарными связями
4. В состав молекулы входит один атом углерода
5. Относится к кислородсодержащим органическим веществам
Объяснение: этан - предельный углеводород, то есть для него характерны, в основном, реакции замещения. А еще он может дегидрироваться, превращаясь в этилен или ацетилен. Правильный ответ - 23.
Задание №18.
Установите соответствие между двумя веществами и реактивом, с помощью которого можно различить эти вещества
Вещества
1. SO3(г) и O2(г)
2. HNO3(р-р) и NH3(р-р)
3. BaCO3(тв) и BaO(тв)
Реактив
1. Na2SO4(р-р)
2. Ca(OH)2(р-р)
3. Фенолфталеин
4. HCl(р-р)
Объяснение: первые два газа можно различить в реакции с гидроксидом кальция: оксид серы будет образовывать соль - сульфат кальция, а кислород реагировать не будет. Растворы азотной кислоты и аммиака можно различить при помощи индикатора - фенолфталеина, он будет давать разную окраску: в кислой среде он будет бесцветный, а в слабо-щелочной - розовый. Правильный ответ - 234.
Задание №19.
Установите соответствие между названием вещества и реагентами, с которыми это вещество может взаимодействовать
Название вещества
А. Сероводород
Б. Оксид серы (VI)
В. Оксид серы (IV)
Реагенты
1. O2, KOH(р-р)
2. Hg, H2O
3. O2, Cu
4. H2O, CaO
Объяснение: сероводород реагирует с кислородом (при недостатке кислорода образуется сера и вода, а при избытке кислорода образуется оксид серы (IV)) и с гидроксидом калия (с образованием сульфида калия и воды). С этими же реагентами реагирует оксид серы (IV). А оксид серы (VI) реагирует с водой с образованием серной кислоты и с оксидом кальция с образованием сульфата кальция. Правильный ответ - 141.
Задание №20.
Используя метод электронного баланса, расставьте коэффициенты в уравнении реакции, схема которой
K2MnO4 + HCl(конц) → MnCl2 + KCl + Cl2 + H2O
Определите окислитель и восстановитель.
Объяснение: в данной реакции меняют степень окисления - марганец и хлор.
Запишем баланс:
Mn(+6) +4e → Mn(+2) | 1 - окислитель
2Cl(-1) -2e → Cl2(0) | 2 - восстановитель
Расставим коэффициенты.
K2MnO4 + 8HCl(конц) → MnCl2 + 2KCl + 2Cl2 + 4H2O
Задание №21.
К 400 г раствора силиката калия добавили избыток раствора серной кислоты и получили 19,5 г осадка. Какова массовая доля соли (в %) в исходном растворе?
Объяснение: запишем реакцию.
K2SiO3 + H2SO4 → H2SiO3↓ + K2SO4
Рассчитаем количество вещества кремниевой кислоты.
n(H2SiO3) = 19,5/(2+28+48) = 0,25 моль
n(H2SiO3) = n(K2SiO3) = 0,25 моль
Рассчитаем массу вещества силиката калия.
M(K2SiO3) = 39x2 + 28 + 48 = 154 г/моль
m(K2SiO3) = 0,25 x 154 = 38,5 г
ω(K2SiO3) = 38,5/400 x 100% = 9,625%
Ответ: массовая доля соли в исходном растворе равна 9,625%.
Задание №22.
Даны вещества: ZnSO4, HNO3(конц), Hg, Cu, I2, KOH. Используя воду и необходимые вещества только из этого списка, получите в две стадии гидроксид меди (II). Опишите признаки проведения реакций. Для реакции ионного обмена напишите сокращенное ионное уравнение реакции.
Объяснение: допустим медь прореагирует с концентрированной азотной кислотой.
Cu + 4HNO3(конц) = Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O
А затем нитрат меди прореагирует с гидроксидом калия, при этом образуется нерастворимый гидроксид меди.
Cu(NO3)2 + KOH = KNO3 + Cu(OH)2↓
Существует три основных класса соединений. Это кислоты, щелочи и оксиды. Кислота состоит из катиона водорода и аниона кислотного остатка. Щелочь - из катиона металла и гидроксильной группы. Об оксидах мы поговорим подробнее далее.
Что такое оксид?
Это соединение, состоящее из двух разных химических элементов, одним из которых является кислород. Вторым же может быть металл или неметалл. Количество атомов кислорода зависит от валентности второго химического элемента, входящего в состав соединения. Так, например, валентность калия равна одному, поэтому оксид калия будет содержать один атом кислорода и два атома калия. Валентность кальция равна двум, поэтому его оксид будет состоять из одного атома кислорода и одного атома кальция. Валентность фосфора равна пяти, поэтому его оксид состоит из двух атомов фосфора и пяти атомов кислорода.
В этой статье мы более подробно поговорим про оксид калия. А именно - о его физических и химических свойствах, о его применении в различных областях промышленности.
Оксид калия: формула
Так как валентность данного металла равна одному, а валентность кислорода - двум, то это химическое соединение будет состоять из двух атомов металла и одного атома Оксигена. Итак, оксид калия: формула - К 2 О.
Физические свойства
Рассматриваемый оксид обладает бледно-желтой окраской. Иногда он может быть и бесцветным. При комнатной температуре он обладает твердым агрегатным состоянием.
Температура плавления данного вещества равняется 740 градусам Цельсия.
Плотность составляет 2,32 г/см 3 .
При термическом разложении данного оксида образуется пероксид этого же металла и чистый калий.
Растворим в органических растворителях.
В воде не растворяется, а вступает в реакцию с ней.
Обладает высокой гигроскопичностью.
Химические свойства К 2 О
Данное вещество обладает типичными для всех основных оксидов химическими свойствами. Рассмотрим химические реакции данного оксида с различными веществами по порядку.
Реакция с водой
В первую очередь оно способно реагировать с водой с образованием в результате гидроксида данного металла.
Уравнение такой реакции выглядит следующим образом:
- К 2 О + Н 2 О = 2КОН
Зная молярную массу каждого из веществ, из уравнения можно сделать следующий вывод: из 94 граммов рассматриваемого оксида и 18 граммов воды можно получить 112 граммов калий гидроксида.
С другими оксидами
Кроме того, рассматриваемый оксид способен реагировать с диоксидом карбона (углекислым газом). При этом образуется соль - карбонат калия.
Уравнение реакции оксида калия и оксида карбона можно записать следующим образом:
- К 2 О + СО 2 = К 2 СО 3
Так, можно сделать вывод, что из 94 граммов рассматриваемого оксида и 44 граммов углекислого газа получается 138 граммов калий карбоната.
Также рассматриваемый оксид может вступать в реакцию с оксидом сульфура. При этом образуется другая соль - калий сульфат.
Взаимодействие оксида калия с оксидом сульфура можно выразить следующим уравнением:
- К 2 О + SO 3 = K 2 SO 4
Из него видно, что, взяв 94 грамма рассматриваемого оксида и 80 граммов оксида сульфура, можно получить 174 грамма сульфата калия.
Таким же образом К 2 О может реагировать и с другими оксидами.
Другой тип взаимодействия - реакции не с кислотными, а с амфотерными оксидами. В таком случае образуется не кислота, а соль. Примером такого химического процесса может служить взаимодействие рассматриваемого оксида с оксидом цинка.
Эту реакцию можно выразить следующим уравнением:
- К 2 О + ZnO = K 2 ZnO 2
Из него видно, что при взаимодействии рассматриваемого оксида и оксида цинка образуется соль под названием калий цинкат. Если знать молярную массу всех веществ, то можно подсчитать, что из 94 граммов К 2 О и 81 грамма оксида цинка можно получить 175 граммов калий цинката.
Также К 2 О способен взаимодействовать с оксидом азота. При этом образуется смесь из двух солей: нитрата и нитрита калия. Уравнение этой реакции выглядит таким образом:
- К 2 О + 2NO 2 = KNO 3 + KNO 2
Если знать молярные массы веществ, можно сказать, что из 94 граммов рассматриваемого оксида и 92 граммов оксида нитрогена можно получить 101 грамм нитрата и 85 граммов нитрита.
Взаимодействие с кислотами
Самый распространенный случай - оксид калия + серная кислота = сульфат калия + вода. Уравнение реакции выглядит таким образом:
- К 2 О + H 2 SO 4 = K 2 SO 4 + Н 2 О
Из уравнения можно сделать вывод, что для получения 174 граммов сульфата калия и 18 граммов воды необходимо взять 94 грамма рассматриваемого оксида и 98 граммов серной кислоты.
Похожим образом происходит химическое взаимодействие между рассматриваемым оксидом и азотной кислотой. При этом образуется нитрат калия и вода. Уравнение этой реакции можно записать следующим образом:
- 2К 2 О + 4HNO 3 = 4KNO 3 + 2Н 2 О
Таким образом, из 188 граммов рассматриваемого оксида и 252 граммов азотной кислоты можно получить 404 грамма нитрата калия и 36 граммов воды.
По такому же принципу рассматриваемый оксид может реагировать и с другими кислотами. В процессе этого будут образовываться другие соли и вода. Так, к примеру, при реакции этого оксида с фосфорной кислотой получается фосфат и вода, с хлоридной кислотой - хлорид и вода и так далее.
К 2 О и галогены
Рассматриваемое химическое соединение способно реагировать и с веществами данной группы. К галогенам относятся простые соединения, состоящие из нескольких атомов одного и того же химического элемента. Это, например, хлор, бром, иод и некоторые другие.
Итак, хлор и оксид калия: уравнение:
- К 2 О + СІ 2 = КСІ + КСІО
В результате такого взаимодействия образуется две соли: хлорид и гипохлорит калия. Из 94 грамм рассматриваемого оксида и 70 грамм хлора получается 74 грамма хлорида калия и 90 грамм гипохлорита калия.
Взаимодействие с аммиаком
К 2 О способен реагировать с этим веществом. В результате такого химического взаимодействия образуется гидроксид и амид калия. Уравнение данной реакции выглядит следующим образом:
- К 2 О + NH 3 = КОН + KNH 2
Зная молярные массы всех веществ, можно вычислить пропорции реагентов и продуктов реакции. Из 94 граммов рассматриваемого оксида и 17 граммов аммиака можно получить 56 граммов гидроксида калия и 55 граммов амида калия.
Взаимодействие с органическими веществами
Из органических химических веществ оксид калия взаимодействует с эфирами и спиртами. Однако эти реакции идут медленно и требуют специальных условий.
Получение К 2 О
Данное химическое вещество можно получать несолькими способами. Вот самые распространенные из них:
- Из нитрата калия и металлического калия. Эти два реагента нагревают, в результате чего образуется К 2 О и азот. Уравнение реакции выглядит следующим образом: 2KNO 3 + 10К = N 2 + 6К 2 О.
- Второй способ происходит в два этапа. Сначала происходит реакция между калием и кислородом, в результате чего образуется пероксид калия. Уравнение реакции выглядит так: 2К + О 2 = К 2 О 2 . Далее пероксид обогащают калием, в результате чего и получают оксид калия. Уравнение реакции можно записать таким образом: К 2 О 2 + 2К = 2К 2 О.
Использование К 2 О в промышленности
Наиболее часто рассматриваемое вещество используется в сельскохозяйственной промышленности. Данный оксид является одним из компонентов минеральных удобрений. Калий очень важен для растений, так как повышает их стойкость к различным заболеваниям. Также рассматриваемое вещество применяется в строительстве, так как может присутствовать в составе некоторых видов цемента. Кроме того, оно применяется в химической промышленности для получения других соединений калия.
В этой статье будет дана характеристика калия с точки зрения физики и химии. Первая из этих наук изучает механические и внешние свойства веществ. А вторая - их взаимодействие друг с другом - это химия. Калий - девятнадцатый по счету элемент в таблице Менделеева. Он принадлежит к В этой статье будет рассмотрена и электронная формула калия, и его поведение с другими веществами и т. д. Это один из наиболее активных металлов. Наука, которая занимается изучением этого и других элементов - химия. 8 класс предусматривает изучение и их свойств. Поэтому данная статья будет полезна школьникам. Итак, начнем.
Характеристика калия с точки зрения физики
Это простое вещество, которое при нормальных условиях находится в твердом агрегатном состоянии. Температура плавления составляет шестьдесят три градуса по шкале Цельсия. Закипает же данный металл, когда температура достигает семисот шестидесяти одного градуса по Цельсию. Рассматриваемое вещество обладает серебристо-белой окраской. Имеет металлический блеск.
Плотность калия составляет восемьдесят шесть сотых грамма на сантиметр кубический. Это очень легкий металл. Формула калия очень проста - он не формирует молекул. Данное вещество состоит из атомов, которые расположены близко друг к другу и имеют кристаллическую решетку. Атомная масса калия равняется тридцати девяти граммам на моль. Твердость его очень низкая - его можно легко порезать ножом, как сыр.
Калий и химия
Начнем с того, что калий - химический элемент, который обладает очень высокой химической активностью. Даже хранить его на открытом воздухе нельзя, так как он моментально начинает реагировать с окружающими его веществами. Калий - химический элемент, который относится к первой группе и четвертому периоду таблицы Менделеева. Он обладает всеми свойствами, которые характерны для металлов.
Взаимодействие с простыми веществами
К ним относятся: кислород, азот, сера, фосфор, галогены (йод, фтор, хлор, бром). По порядку рассмотрим взаимодействие калия с каждым из них. Взаимодействие с кислородом называется окислением. В течение данной химической реакции расходуется калий и оксиген в молярном соотношении четыре части к одной, в результате чего образуется оксид рассматриваемого металла в количестве двух частей. Данное взаимодействие можно выразить при помощи следующего уравнения реакции: 4К + О2 = 2К2О. При горении калия можно наблюдать
Поэтому данная реакция считается качественной на определение калия. Реакции с галогенами называются в соответствии с названиями этих химических элементов: это йодирование, фторирование, хлорирование, бромирование. Данные взаимодействия можно назвать реакциями присоединения, так как атомы двух разных веществ объединяются в одно. Примером подобного процесса может служить реакция между калием и хлором, в результате которой образуется хлорид рассматриваемого металла. Для проведения данного взаимодействия необходимо взять два этих компонента - два моля первого и один второго. В результате образуется два моля соединения калия. Эта реакция выражается таким уравнением: 2К + СІ2 = 2КСІ. С азотом калий может давать соединения при горении на открытом воздухе. Во время этой реакции расходуется рассматриваемый металл и азот в молярном соотношении шесть частей к одной, в результате данного взаимодействия образуется нитрид калия в количестве двух частей. Это можно показать в виде следующего уравнения: 6К + N2 = 2K3N. Это соединение представляет собой кристаллы зелено-черного цвета. С фосфором рассматриваемый металл реагирует по такому же принципу. Если взять три моля калия и один моль фосфора, получим один моль фосфида. Данное химическое взаимодействие можно записать в виде такого уравнения реакции: 3К + Р = К3Р. Кроме того, калий способен реагировать с водородом, образуя при этом гидрид. В качестве примера может быть приведено такое уравнение: 2К + Н2 = 2КН. Все реакции присоединения происходят только при наличии высоких температур.
Взаимодействие со сложными веществами
Характеристика калия с точки зрения химии предусматривает рассмотрение и этой темы. К с которыми способен реагировать калий, относятся вода, кислоты, соли, оксиды. Со всеми ними рассматриваемый металл реагирует по-разному.
Калий и вода
Данный химический элемент бурно реагирует с ней. При этом образуется гидроксид, а также водород. Если взять по два моля калия и воды, то получим столько же и один моль водорода. Данное химическое взаимодействие можно выразить с помощью следующего уравнения: 2К + 2Н2О = 2КОН = Н2.
Реакции с кислотами
Так как калий - активный металл, он с легкостью вытесняет атомы гидрогена из их соединений. Примером может быть реакция, которая происходит между рассматриваемым веществом и соляной кислотой. Для ее проведения нужно взять два моля калия, а также кислоту в том же количестве. В результате образуется - два моля и водород - один моль. Этот процесс можно записать таким уравнением: 2К + 2НСІ = 2КСІ + Н2.
Калий и оксиды
С данной группой неорганических веществ рассматриваемый металл реагирует только при значительном нагревании. Если атом металла, входящего в состав оксида, пассивнее того, о котором мы говорим в данной статье, происходит, по сути, реакция обмена. Например, если взять два моля калия и один моль оксида купрума, то в результате их взаимодействия можно получить по одному молю оксида рассматриваемого химического элемента и чистый купрум. Это можно показать в виде такого уравнения: 2К + CuO = К2О + Cu. Вот где проявляются сильные восстановительные свойства калия.
Взаимодействие с основаниями
Калий способен реагировать с гидроксидами металлов, которые находятся правее него в электрохимическом ряду активности. В таком случае также проявляются его восстановительные свойства. Например, если взять два моля калия и один моль гидроксида бария, то в результате реакции замещения мы получим такие вещества, как гидроксид калия в количестве два моля и чистый барий (один моль) - он выпадет в осадок. Представленное химическое взаимодействие можно отобразить в виде следующего уравнения: 2К + Ba(OH)2 = 2КОН + Ba.
Реакции с солями
В данном случае калий все так же проявляет свои свойства как сильный восстановитель. Замещая атомы химически более пассивных элементов, он позволяет получить чистый металл. Например, если добавить к в количестве два моля три моля калия, то в результате данной реакции получим три моля хлорида калия и два моля алюминия. Выразить данный процесс с помощью уравнения можно следующим образом: 3К + 2АІСІ3 = 3КСІ2 + 2АІ.
Реакции с жирами
Если добавить калий к какому-либо органическому веществу данной группы, он также вытеснит один из атомов гидрогена. Например, при смешивании стеарина с рассматриваемым металлом образуется стеарат калия и водород. Полученное вещество применяется для изготовления жидкого мыла. На этом характеристика калия и его взаимодействий с другими веществами заканчивается.
Использование калия и его соединений
Как и все металлы, рассматриваемый в данной статье необходим для многих процессов в промышленности. Основное применение калия происходит в химической отрасли. Благодаря своей высокой химической активности, ярко выраженным щелочнометаллическим и восстановительным свойствам, он применяется в качестве реагента для многих взаимодействий и получения разнообразных веществ. Кроме того, сплавы с содержанием калия используются как теплоносители в ядерных реакторах. Также рассматриваемый в данной статье металл находит свое применение в электротехнике. Помимо всего вышеперечисленного, он является одним из главных компонентов удобрений для растений. Кроме того, его соединения применяются в самых разнообразных отраслях промышленности. Так, в добыче золота используется цианид калия, который служит реагентом для выделения ценных металлов из руд. В производстве стекла применяется Фосфаты рассматриваемого химического элемента являются компонентами всевозможных чистящих средств и порошков. В спичках присутствует хлорат данного металла. В изготовлении пленок для старых фотоаппаратов использовался бромид рассматриваемого элемента. Как вы уже знаете, добыть его возможно путем бромирования калия в условии высокой температуры. В медицине используется хлорид данного химического элемента. В мыловарении - стеарат и другие производные от жиров.
Получение рассматриваемого металла
В наше время калий добывают в лабораториях двумя основными способами. Первый - восстановление его из гидроксида с помощью натрия, который химически еще более активен, чем калий. А второй - получение его из хлорида, тоже с помощью натрия. Если добавить к одному молю гидроксида калия столько же натрия, образуется по одному молю щелочи натрия и чистого калия. Уравнение данной реакции выглядит следующим образом: КОН + Na = NaOH + К. Для проведения реакции второго типа нужно смешать хлорид рассматриваемого металла и натрий в равных молярных пропорциях. В результате этого образуются такие вещества, как кухонная соль и калий в одинаковом соотношении. Выразить данное химическое взаимодействие можно с помощью такого уравнения реакции: КСІ + Na = NaCl + К.
Строение калия
Атом данного химического элемента, как и всех остальных, состоит из ядра, в котором содержатся протоны и нейтроны, а также электронов, которые вращаются вокруг него. Количество электронов всегда равно количеству протонов, которые находятся внутри ядра. Если же какой-либо электрон отсоединился или присоединился к атому, то он уже перестает быть нейтральным и превращается в ион. Они бывают двух видов: катионы и анионы. Первые обладают положительным зарядом, а вторые - отрицательным. Если к атому присоединился электрон, то он превращается в анион, если же какой-либо из электронов покинул свою орбиту, нейтральный атом становится катионом. Так как порядковый номер калия, согласно таблице Менделеева, девятнадцать, то и протонов в ядре данного химического элемента находится столько же. Поэтому можно сделать вывод, что и электронов вокруг ядра расположено девятнадцать. Количество протонов, которые содержатся в структуре атома, можно определить, отняв от атомной массы порядковый номер химического элемента. Так можно сделать вывод, что в ядре калия находится двадцать протонов. Так как рассматриваемый в этой статье металл принадлежит к четвертому периоду, он имеет четыре орбиты, на которых равномерно располагаются электроны, которые все время находятся в движении. Схема калия выглядит следующим образом: на первой орбите расположены два электрона, на второй - восемь; также как и на третьей, на последней, четвертой, орбите вращается всего один электрон. Этим и объясняется высокий уровень химической активности данного металла - его последняя орбита не заполнена полностью, поэтому он стремится соединиться с какими-либо другими атомами, в результате чего их электроны последних орбит станут общими.
Где можно встретить данный элемент в природе?
Так как он обладает чрезвычайно высокой химической активностью, то на планете он нигде не встречается в чистом виде. Его можно увидеть только в составе разнообразных соединений. калия в земной коре составляет 2,4 процента. Самые распространенные минералы, в состав которых входит калий, - это сальвинит и карналлит. Первый обладает следующей химической формулой: NaCl.KCl. Он обладает пестрой расцветкой и состоит из множества кристаллов разнообразной окраски. В зависимости от соотношения хлорида калия и натрия, а также от наличия примесей, он может содержать красные, синие, розовые, оранжевые составляющие. Второй минерал - карналлит - выглядит как прозрачные, нежно-голубые, светло-розовые либо бледно-желтые кристаллы. Его химическая формула выглядит так: KCl.MgCl2.6Н2О. Он является кристаллогидратом.
Роль калия в организме, симптомы недостатка и избытка
Он вместе с натрием поддерживает водно-солевой баланс клетки. Также он участвует в передаче между мембранами нервного импульса. Кроме того, он регулирует кислотно-щелочной баланс в клетке и во всем организме в целом. Он принимает участие в процессах обмена веществ, противодействует возникновению отеков, входит в состав цитоплазмы - около пятидесяти ее процентов - соли рассматриваемого металла. Главными признаками того, что организму не хватает калия, является отечность, возникновение такого заболевания, как водянка, раздражительность и нарушения в работе нервной системы, заторможенность реакции и ухудшение памяти.
Кроме того, недостаточное количество данного микроэлемента отрицательно сказывается на сердечно-сосудистой и мышечной системах. Недостаток калия на протяжении очень длительного времени может спровоцировать инфаркт либо инсульт. А вот из-за избытка калия в организме может развиться язва тонкого кишечника. Для сбалансирования своего питания таким образом, чтобы получать нормальное количество калия, нужно знать, в каких продуктах он содержится.
Еда с высоким содержанием рассматриваемого микроэлемента
Прежде всего, это орехи, такие как кешью, грецкие, фундук, арахис, миндаль. Также большое его количество находится в картошке. Кроме того, калий содержится в сухофруктах, таких как изюм, курага, чернослив. Данным элементом богаты и кедровые орешки. Также высокая его концентрация наблюдается в бобовых: фасоли, горохе, чечевице. Морская капуста также богата данным химическим элементом. Еще одними продуктами, содержащими данный элемент в большом количестве, являются зеленый чай и какао. Кроме того, в высокой концентрации он находится и во многих фруктах, таких как авокадо, бананы, персики, апельсины, грейпфруты, яблоки. Многие крупы богаты рассматриваемым микроэлементом. Это прежде всего перловка, а также пшеничная и гречневая крупа. В петрушке и брюссельской капусте тоже есть много калия. Кроме того, он содержится в моркови и дыне. Лук и чеснок обладают немалым количеством рассматриваемого химического элемента. Куриные яйца, молоко и сыр также отличаются высоким содержанием в них калия. Суточная норма данного химического элемента для среднестатистического человека составляет от трех до пяти граммов.
Заключение
Прочитав эту статью, можно сделать вывод, что калий является чрезвычайно важным химическим элементом. Он необходим для синтезирования многих соединений в химической промышленности. Кроме того, используется и во многих других отраслях. Также он очень важен для организма человека, поэтому должен регулярно и в необходимом количестве поступать туда с едой.