碱和碱土金属元素

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1、第十二章碱金属和碱土金属本章摘要1.金属单质单质的性质单质的制备2.碱金属和碱土金属的含氧化合物氧化物氢氧化物盐类3.锂的特殊性金属元素价电子构性、氧化还原性及其变化规律IAIIA金属离子半径增大电金离属能性电还负原性性减增小强锂Li铍Be钠Na镁Mg钾K钙Ca銣Rb锶Sr铯Cs钡Ba鈁Fr镭RanS1nS2ⅠA和ⅡA的特征氧化态为＋1和＋2，但还存在低氧化态，如Ca+、Na-等。12-1金属单质从标准电极电势（E），均具有较大的负值。金属单质都是强的还原剂,如纳、钾、钙等常用作化学反应的还原剂。电对E(V)电对E(V)Li+/Li-3.03Be2+/Be-1.85Na+/Na-2

2、.71Mg2+/Mg-2.37K+/K-2.93Ca2+/Ca-2.87Rb+/Rb-2.93Sr2+/Sr-2.89Cs+/Cs-2.92Ba2+/Ba-2.91金属单质的标准电极电势它们都是活泼的金属元素，只能以化合状态存在于自然界。重晶石菱镁矿白云石MgCO3·CaCO3岩盐NaCl12.1金属单质12.1.1物理性质这些金属单质都有银白色的金属光泽，具有良好的导电性和延展性。由于碱金属的金属键比碱金属的金属键强，所以碱土金属的熔沸点、硬度、密度都比碱金属高的多。12.1.1化学性质碱金属和碱土金属都有很强的还原性，与许多非金属单质（如卤素、氧）直接反应生成离子型化合物，在大

3、多数化合物中，它们以阳离子形式存在。2Li+H2===2LiH973-1073K1、碱金属、碱土金属与非金属单质的作用CaH2+H2O=Ca(OH)2+H2可除反应中痕量水，能否除大量的水？2、碱金属、碱土金属与水的作用2M+2H2O=2MOH+H2（g）3、碱金属、碱土金属(铍、镁除外)与液氨作用，形成导电性蓝色溶液2M1+(x+y)NH3=2M1+(NH3)y+e-(NH3)x（蓝色）2M2+(2x+y)NH3=2M22+(NH3)y+2e-(NH3)x（蓝色）2M+2NH3=2MNH2+H2长期放置或有催化剂（过渡金属氧化物、铁盐）存在：氨合电子结构示意图M=Na、K、Rb、

4、CsM=Li、Na、K【问题】碱金属如何保存？无水煤油，锂保存在液体石蜡中12.1.3金属单质的制备（1）熔融电解法2NaCl==2Na(l)+Cl2（g）电解电解用的原料是氯化钠和氯化钙（氯化钾、氟化钠）的混合盐。此方法可以制备Li、Mg、Na、Ca、Be。【问题】为什么要加入CaCl2？若直接电解氯化钠，则不仅需要很高温度，浪费能源，而且电解析出的液态钠既易挥发，又易分散于熔盐中不好分离。但加入氯化钙后，电解质的熔点明显降低（氯化钠的熔点为1074K，混合盐的熔点约为873K），防止了钠的挥发，并可减小金属的分散性，因为熔融的混合盐密度比金属钠大，液钠可以浮在上面。（2）热还原

5、法K、Rb、Cs常采用强还原剂还原。如：钠的沸点1155.9K，钾为1032.9K，当温度控制在两者之间，钾变成气体，熵值大为增加，有利于自由能变为负值使反应向右进行。同时钾成为气体从反应体系中分离出来，促进反应向右进行。KCl(l)+Na(l)==2NaCl(l)+K(g)2RbCl+Ca=2Ca2Cl2+2Rb问题3】为什么一般不用熔融盐电解制取K？钾易熔于KCl中难分离，沸点低易挥发，而且在电解过程中产生的KO2与K会发生爆炸反应。【问题2】为什么相对不活泼金属可以把活泼金属置换出来？1123K12-2含氧化合物IA、IIA族金属能形成各种类型的氧化物：正常氧化物、过氧化物、

6、超氧化物、臭氧化物，它们均为离子型化合物。(1)普通氧化物Li和IIA族金属在氧气中燃烧生成氧化物。钠、钾在空气中燃烧得到过氧化物，需用其它方法制备。2Na+Na2O2=Na2O2MNO3+10M=6M2O+N2M=K、Rb、Cs碱土金属的氧化物可通过其碳酸盐或硝酸盐等热分解制备2MCO3=MO+CO22M(NO3)2=MO+2NO+3/2O2除BeO为两性外，其它碱金属碱土金属氧化物均显碱性。经过煅烧的BeO和MgO极难与水反应，它们的熔点很高，都是很好的耐火材料。氧化镁晶须有良好的耐热性、绝缘性、热传导性、耐碱性、稳定性和补强特性。(2)过氧化物(-O-O-)IA、IIA族金属

7、(除Be外)都能生成离子型过氧化物，但制法各异。Na2O2工业制法：2Na(熔融)+O2=Na2O2Na2O2可用作氧化剂、漂白剂和氧气发生剂。与CO2反应能放出O2，故在防毒面具、CO2的吸收剂和供氧剂。无水MgO2只能在液氨溶液中获得，不能通过直接氧化制得。CaO2可以通过CaO2·8H2O的脱水得到(制备CaO2·8H2O的原料为CaCl2·8H2OH2O2NH3·H2O)。2SrO+O2(2×107Pa)=SrO22BaO+O2=BaO2△△Li+半径较小，与