10第十章碱金属和碱土金属

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第一节s区元素概述第十章碱金属和碱土金属元素第一节s区元素概述无机化学多媒体电子教案 元素周期表ⅠA011HⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA2He23Li4Be5B6C7N8O9F10Ne311Na12MgⅢBⅣBⅤBⅥBⅦBⅧⅠBⅡB13Al14Si15P16S17Cl18Ar419K20Ca21Sc22Ti23V24Cr25Mn26Fe27Co28Ni29Cu30Zn31Ga32Ge33As34Se35Br36Kr537Rb38Sr39Y40Zr41Nb42Mo43Tc44Ru45Rh46Pd47Ag48Cd49In50Sn51Sb52Te53I54Xe655Cs56Ba57-71Lu72Hf73Ta74W75Re76Os77Ir78Pt79Au80Hg81Tl82Pb83Bi84Po85At86Rn787Fr88Ra89-103Lr104Rf105Db106Sg107Bh108Hs109Mt110Uun111Uuu112UubLi、Rb、Cs、Be是轻稀有元素Fr、Ra是放射性元素ⅠA、ⅡA为s区元素10-1s区元素概述ⅠA中的钠、钾氢氧化物是典型碱”，故ⅠA族元素又称为碱金属ⅢA有时称为“土金属”ⅡA中的钙、锶、钡氧化物性质介于“碱”与“土”族元素之间，所以把ⅡA又称为碱土金属 ⅠALiNaKRbCsFr锂钠钾铷铯钫ⅡABeMgCaSrBaRa铍镁钙锶钡镭碱金属和碱土金属的存在主要矿物是钾石矿(2KCl·MgCl2·6H2O)我国青海钾盐储量占全国96.8%最重要的矿石是锂辉石（LiAlSi2O6)主要以NaCl形式存在于海洋、盐湖和岩石中 ⅠALiNaKRbCsFr锂钠钾铷铯钫ⅡABeMgCaSrBaRa铍镁钙锶钡镭主要以菱镁石（MgCO3)、白云石[MgCa(CO3)2]存在碱金属和碱土金属的存在主要以方解石(CaCO3)、石膏(CaSO4·2H2O)、天青石(SrSO4)、碳酸锶矿(SrCO3)、重晶石(BaSO4)、毒重石(BaCO3)等碳酸盐、硫酸盐形式存在主要矿物是绿柱石（3BeO·Al2O3·6SiO2) 结束第十章碱金属和碱土金属元素第一节结束无机化学多媒体电子教案 第二节s区元素概述第十章碱金属和碱土金属元素第二节碱金属和碱土金属的性质无机化学多媒体电子教案 ⅠA原子序数价电子构型金属半径pm熔点℃沸点℃硬度(金刚石=10)Li(锂)32s1152180.513420.6Na(钠)113s118697.82882.90.4K(钾)194s122763.257600.5Rb(铷)375s124838.896860.3Cs(铯)556s126528.40669.30.2ⅡA原子序数价电子构型金属半径pm熔点℃沸点℃硬度(金刚石=10)Be(铍)42s2111127829704Mg(镁)123s2160648.811072.0Ca(钙)204s219783914841.5Sr(锶)385s221576913841.8Ba(钡)566s22177251640----10-2碱金属和碱土金属的性质因为原子的原子半径较大、核电荷较少其金属晶体中的金属键很不牢固故单质的熔、沸点较低，硬度较小熔点低于人的体温,放在手心里即可熔化碱金属和Ca、Sr、Ba均可用刀切割Cs是最软的金属为具有银白色(铯为灰色)光泽的金属核电荷原子半径熔、沸点硬度∧∨∧∧核电荷原子半径熔、沸点硬度 电负性1.00.90.80.80.7电负性1.00.90.80.80.7密度/(kg·cm-3)0.530.970.861.531.88密度/(kg·cm-3)1.851.741.542.63.51ⅠALi(锂)Na(钠)K(钾)Rb(铷)Cs(铯)ⅡABe(铍)Mg(镁)Ca(钙)Sr(锶)Ba(钡)10-2碱金属和碱土金属的性质碱金属和碱土金属的密度小，属轻金属是最轻的元素失去电子的倾向大,受到光照射时,金属表面的电子易逸出，可制造光电管(由铯光电管制成的自动报警装置,可报告远处火警);制成的天文仪器可根据星光转变的电流大小测出太空中星体的亮度，推算星球与地球的距离金属性递增金属性递增金属性∨金属性 电负性1.00.90.80.80.7电负性1.00.90.80.80.7氧化数+1+1+1+1+1氧化数+2+2+2+2+2密度/(kg·cm-3)0.530.970.861.531.88密度/(kg·cm-3)1.851.741.542.63.51ⅠALi(锂)Na(钠)K(钾)Rb(铷)Cs(铯)ⅡABe(铍)Mg(镁)Ca(钙)Sr(锶)Ba(钡)10-2碱金属和碱土金属的性质E(M+/M)-3.04-2.713-2.924(-2.98)(-3.026)VE(M+/M)-1.99-2.356-2.84-2.89-2.92V氧化数与族数一致，常见的化合物以离子型为主由于Li+、Be2+半径小，其化合物具有一定共价性E(Li+/Li)反常，是由于Li的半径较小，易与水分子结合生成水合离子放出较多能量所致 碱金属碱土金属可溶于液氨，形成深蓝色溶液碱金属M(s)+(x+y)NH3M+(NH3)x+e-(NH3)y⇌碱土金属M(s)+(x+2y)NH3M2+(NH3)x+2e-(NH3)y⇌碱金属和碱土金属的氨溶液：1.具有较高的导电性2.化学性质与金属本身相同3.稀碱金属氨溶液是还原剂10-2碱金属和碱土金属的性质 碱金属和碱土金属化学性质活泼且化学活泼性碱金属>碱土金属10-2碱金属和碱土金属的性质 金属反应物质反应式碱金属碱土金属H22M+H2→2MHM+H2→MH2碱金属Ca、Sr、BaMgH2O2M+2H2O→2MOH+H2M+2H2O→M(OH)2+H2Mg+H2O(g)→MO+H2碱金属碱土金属卤素2M+X2→2MXM+X2→MX2LiMg、Ca、Sr、BaN26Li+N2→2M3N3M+N2→M3N2碱金属和碱土金属的一些重要反应10-2碱金属和碱土金属的性质 金属反应物质反应式碱金属Mg、Ca、Sr、BaS2M+S→M2SM+S→MSLiNaK、Rb、Cs碱金属Ca、Sr、BaO24Li+O2→2Li2O2Na+O2→Na2O2M+O2→MO22M+O2→2MOM+O2→MO2碱金属和碱土金属的一些重要反应10-2碱金属和碱土金属的性质 580℃下电解40%NaCl和60%CaCl2的混合物钠450℃下电解55%LiCl和45%KCl的熔融混合物锂850℃下，用金属还原氯化钾钾800℃左右、减压下，用钙还原氯化物铷、铯一般采用电解熔融盐的方法碱金属的制备 一般采用电解熔融盐的方法碱土金属的制备1.350~400℃下电解NaCl和BeCl2的熔融盐2.用镁还原氯化铍铍1.先脱去水合氯化镁所含的水，再电解2.硅热还原2(MgO·CaO)+FeSi→2Mg+Ca2SiO4+Fe镁 一般采用电解熔融盐的方法碱土金属的制备700~800℃下，电解CaCl2和KCl的混合物2.铝热法：钙6CaO+2Al3Ca+3CaO·Al2O3铝热法或硅还原法锶、钡 结束第十章碱金属和碱土金属元素第二节结束无机化学多媒体电子教案 M(s)+H+(aq)→M+(aq)+H2(g)12EEEE(Li+/Li)可用焓变粗略估计rGm=-z’F=-z’F{(H+/H2)-(Li+/Li)}=z’F(Li+/Li)E对碱金属若不考虑rSm的影响可用rHm代替rGm △rHm的计算M(s)+H+(aq)H2(g)+M+(aq)△rHm-Hh(H+)H+(g)+e-H(g)-I1(H)-D(H-H)M(g)M+(g)+e-I1(M)1212subHmHh(M+)12rHm={subHm+I1(M)+Hh(M+)}+{-Hh(H+)-D(H-H)-I1(H)}由上式可计算碱金属在水溶液中转变为水合离子过程的△rHm 碱金属转变为水合离子过程的有关数据-246-241-250-241-275rHm/(kJ·mol-1)-264-293-322-409-519Hh(M+)/(kJ·mol-1)376403419496520I1(M)/(kJ·mol-1)78.885.890108.7161subHm(M)/(kJ·mol-1)CsRbKNaLi由上可看出，虽然subHm(Li)和I1(Li)较大，但Hh(Li+)较小，即Li+水合过程放出的能量特别大，而导致rHm(Li)最小，rGm最小，故E(Li+/Li)最小。 第三节氧化物第十章碱金属和碱土金属元素第三节氧化物无机化学多媒体电子教案 类型氧化数氧存在形式举例过氧化物-1O2Na2O2CaO2超氧化物-1/2O2KO2臭氧化物-1/3O3KO3低氧化物Cs7O正常氧化物-2O2-Na2O、CaO类型10-3氧化物2--- 类型在空气中直接形成间接形成正常氧化物Li、Be、MgⅠA、ⅡA族Ca、Sr、Ba所有元素过氧化物Na除Be外的所有元素超氧化物Na、K、Rb、Cs除Be、Mg、Li外所有元素10-3氧化物形成 10-3-1正常氧化物10-3-1正常氧化物Li2ONa2OK2ORb2OCs2O颜色白色白色淡黄色亮黄色橙红色熔点/℃>17001275350(分解)400(分解)400(分解)BeOMgOCaOSrOBaO熔点/℃25302852261424301918硬度(金刚石=10)95.64.53.53.3M-O核间距/pm165210240257277碱土金属的氧化物均为白色在水中溶解度一般较小碱土金属氧化物由于阴、阳离子带两个单位电荷,M与O核间距较小，MO具有较大晶格能，所以硬度大，熔点高。具有反射放射性射线的能力，常用作原子反应堆外壁砖块材料常用来制造耐火材料和金属陶瓷是重要建筑材料；可做熔矿剂；制取电石的原料 如Na2O2+2H2O→2NaOH+H2O2Na2O2+H2SO4→Na2SO4+H2O22KO2+2H2O→2KOH+H2O2+O2↑2KO2+H2SO4→K2SO4+H2O2+O2↑2H2O2→2H2O+O2↑10-3-2过氧化物和超氧化物如2Fe(CrO2)2+7Na2O2→4Na2CrO4+Fe2O3+3Na2O在碱性介质中是强氧化剂,常用作熔矿剂室温下，与水或稀酸反应生成H2O2 如2Na2O2+2CO2→2Na2CO3+O2↑4KO2+2CO2→2K2CO3+3O2↑10-3-2过氧化物和超氧化物与CO2反应放出O2 Na2O2在熔融时不分解,遇到棉花、木炭或铝粉等还原剂时，会发生爆炸，使用时应特别小心。过氧化物和超氧化物常用做防毒面具、高空飞行、潜水作业的供氧剂。10-3-2过氧化物和超氧化物 MO3→MO2+O2↑1210-3-3臭氧化物室温下，缓慢分解为MO2和O2与水反应生成MOH和O24MO3+2H2O→4MOH+5O2↑ 结束第十章碱金属和碱土金属元素第三节结束无机化学多媒体电子教案 第四节氢氧化物第十章碱金属和碱土金属元素第四节氢氧化物无机化学多媒体电子教案 碱金属氢氧化物又称为苛性碱因它对纤维、皮肤有强烈腐蚀作用10-4碱金属和碱土金属氢氧化物易潮解在空气中吸收CO2生成碳酸盐均为白色固体 10-4-1碱金属和碱土金属氢氧化物的碱性*LiOHNaOHKOHRbOHCsOH中强碱强碱强碱强碱强碱Be(OH)2Mg(OH)2Ca(OH)2Sr(OH)2Ba(OH)2两性中强碱强碱强碱强碱与酸反应Be(OH)2+2H+→Be2++2H2O与碱反应Be(OH)2+2OH-→[Be(OH)4]2- 10-4-2碱金属和碱土金属氢氧化物的溶解性原因是随着阳离子半径的增大,阳离子与阴离子之间的吸引力减小,易被水分子拆开碱金属的氢氧化物易溶于水，唯LiOH溶解度较小溶解度碱土金属的氢氧化物<碱金属氢氧化物Be(OH)2Mg(OH)2Ca(OH)2Sr(OH)2Ba(OH)2溶解度增大因为离子半径M(Ⅱ)M(Ⅰ)使阳离子与阴离子之间吸引力M(Ⅱ)>M(Ⅰ) 结束第十章碱金属和碱土金属元素第四节结束无机化学多媒体电子教案 R的大，使O—H键极性增强，则为酸式解离R的小，使R—O键极性增强，则为碱式解离RO-+H+R–O–HR++OH-酸式解离碱式解离R–O–H在水中解离方式氧化物水合物通式R(OH)nR–O–H解离方式取决于R+的极化作用阳离子电荷阳离子半径离子势()=氢氧化物酸碱性递变规律—R-O-H规律 值<77-10>10R-O-H酸碱性碱性两性酸性例第三周期元素氧化物水合物的酸碱性最强酸16.10.027HClO4Cl强酸14.40.029H2SO4S中强酸11.50.038H3PO4P弱酸100.040H2SiO3Si两性7.490.0535Al(OH)3Al中强碱5.270.072Mg(OH)2Mg强碱3.130.102NaOHNa酸碱性值Rn+半径/(nm)氧化物水合物元素氢氧化物酸碱性递变规律—R-O-H规律 氢氧化物酸碱性递变规律—R-O-H规律值<77-10>10R-O-H酸碱性碱性两性酸性返回强碱3.830.136Ba强碱4.120.118Sr强碱4.470.100Ca中强碱5.270.072Mg两性6.670.045Be(OH)2Be酸碱性值Rn2+半径氢氧化物元素例碱土金属元素氢氧化物的酸碱性Mg(OH)2Ca(OH)2Sr(OH)2Ba(OH)2 请返回！ 第五节盐类第十章碱金属和碱土金属元素第五节盐类无机化学多媒体电子教案 10-5盐类的性质绝大多数碱金属、碱土金属盐类的晶体属于离子晶体，熔、沸点较高。常温下是固体，熔化时能导电碱金属、碱土金属与无色阴离子形成的化合物是无色或白色碱金属、碱土金属与有色阴离子形成的化合物常呈阴离子的颜色如卤化物、硝酸盐、碳酸盐、硫酸盐等为无色BaCrO4为黄色、KMnO4为紫色铍与易变形的阴离子的化合物为共价化合物因为Be2+半径小，电荷较多，极化力较强如BeCl2是共价化合物熔点低、易升华、能溶于有机溶剂中 一般来说，碱金属和碱土金属盐具有较高的热稳定性一般来说，碱金属盐易溶于水；碱土金属：铍盐大多数易溶，镁盐部分易溶，钙、锶、钡盐多为难溶但硝酸盐热稳定性较差如4LiNO32Li2O+4NO2↑+O2↑2NaNO32NaNO2+O2↑830℃650℃铍盐和可溶性钡盐有毒10-5盐类的性质 K+、Na+、Mg2+、Ca2+、Ba2+的鉴定离子鉴定试剂鉴定反应Na+KH2SbO4Na++H2SbO4NaH2SbO4↓(白色)K+Na3[Co(NO2)6]2K++Na++[Co(NO2)6]3-K2Na[Co(NO2)6]↓(亮黄）Mg2+镁试剂Mg2++镁试剂天蓝色↓Ca2+(NH4)2C2O4Ca2++C2O4CaC2O4↓(白色)Ba2+K2CrO4Ba2++CrO4BaCrO4↓(黄色)中性或弱碱性中性或弱酸性碱性-2-2- 结束第十章碱金属和碱土金属元素第五节结束无机化学多媒体电子教案