1. Что ошибочно для элементов главной подгруппы II группы?
а) s-элементы
в) имеют 2 валентных электрона
с) проявляют степень окисления +2
д) все они называются щелочноземельными металлами
е) менее активны, чем щелочные металлы, расположенные в том же периоде

2. Что верно для кальция?
1. тяжёлый металл
2. более сильный восстановитель, чем водород
3. активнее магния
4. пламя окрашивает в кирпично-красный цвет
5. в природе встречается в свободном состоянии и в виде соединений

3. Почему металлический кальций не получают восстановлением негашёной извести (CaO) водородом или углеродом?

1. Что ошибочно для элементов главной подгруппы II группы?

Правильный ответ: д) все они называются щелочноземельными металлами.

К главной подгруппе II группы периодической системы (IIA группе, или 2-й группе) относятся бериллий (Be), магний (Mg), кальций (Ca), стронций (Sr), барий (Ba) и радий (Ra).

Рассмотрим каждый вариант ответа.

а) s-элементы — верно. У элементов этой группы два внешних электрона находятся на s-подуровне. Общая электронная конфигурация внешнего энергетического уровня — $ns^2$.

в) Имеют 2 валентных электрона — верно. Все элементы главной подгруппы II группы имеют по два электрона на внешнем энергетическом уровне, которые участвуют в образовании химических связей.

с) Проявляют степень окисления +2 — верно. Эти элементы обычно отдают два внешних электрона и образуют ионы с зарядом +2. Например:

д) Все они называются щелочноземельными металлами — неверно. В школьной химии к щелочноземельным металлам относят кальций, стронций, барий и радий. Бериллий и магний обычно не включают в эту группу из-за особенностей их химических свойств.

е) Менее активны, чем щелочные металлы, расположенные в том же периоде — верно. Щелочные металлы I группы легче отдают свой единственный валентный электрон, поэтому в целом обладают более высокой химической активностью, чем металлы II группы того же периода.

Итог: ответ д).

2. Что верно для кальция?

Правильный ответ: 2, 3, 4.

Рассмотрим каждое утверждение.

1. Тяжёлый металл — неверно.

Кальций относится к лёгким металлам. Его плотность составляет приблизительно 1,55 г/см³, что значительно меньше условной границы 5 г/см³, часто используемой для разделения металлов на лёгкие и тяжёлые.

2. Более сильный восстановитель, чем водород — верно.

Кальций — активный металл, расположенный в электрохимическом ряду напряжений металлов значительно левее водорода. Он легко отдаёт электроны и является сильным восстановителем.

Например, кальций реагирует с водой с выделением водорода:

В этой реакции кальций окисляется, а водород в составе воды восстанавливается.

3. Активнее магния — верно.

Кальций и магний находятся в одной группе периодической системы. При движении сверху вниз по группе радиус атомов увеличивается, а энергия ионизации уменьшается. Поэтому внешние электроны легче отдаются.

Кальций расположен ниже магния, следовательно, он является более активным металлом.

Например, кальций активно реагирует с холодной водой, тогда как магний взаимодействует с ней значительно медленнее.

4. Пламя окрашивает в кирпично-красный цвет — верно.

Соединения кальция при внесении в пламя окрашивают его в характерный кирпично-красный (оранжево-красный) цвет.

Это свойство используют для качественного обнаружения ионов кальция.

5. В природе встречается в свободном состоянии и в виде соединений — неверно.

Кальций обладает высокой химической активностью, поэтому в природе в свободном металлическом состоянии практически не встречается.

Он содержится в составе различных минералов и горных пород, например:

• известняк, мел, мрамор — $CaCO_3$;

• гипс — $CaSO_4\cdot2H_2O$;

• флюорит — $CaF_2$;

• фосфориты — соединения кальция с фосфат-ионами.

Итог: верные утверждения — 2, 3, 4.

3. Почему металлический кальций не получают восстановлением негашёной извести (CaO) водородом или углеродом?

Металлический кальций не получают восстановлением оксида кальция (CaO) водородом или углеродом, потому что кальций является очень активным металлом, а его оксид обладает высокой термодинамической устойчивостью.

Рассмотрим причины подробнее.

1. Почему нельзя использовать водород?

Кальций обладает значительно более сильными восстановительными свойствами, чем водород. Он имеет большое сродство к кислороду и образует очень устойчивый оксид CaO.

Предполагаемая реакция:

При обычных условиях и температурах, применяемых для восстановления металлов, эта реакция термодинамически невыгодна и практически не протекает в прямом направлении.

Напротив, кальций способен восстанавливать воду с выделением водорода:

Следовательно, водород не подходит для получения металлического