碱金属和碱土金属.ppt

《碱金属和碱土金属.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《碱金属和碱土金属.ppt（43页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、碱金属和碱土金属,本章要求,掌握碱金属、碱土金属单质及其化合物的性质及结构与性质、存在、制备、用途之间的关系；掌握碱金属及碱土金属氢氧化物的溶解度、碱性和盐类溶解度、热稳定性的变化规律。,元素的丰度与分类,一、元素的丰度 化学元素在地壳（地球表面下16km厚的岩石层）中的含量。 O、Si总质量约占地壳的75 O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg 8种元素的总质量占地壳的99以上。 人体中大约含30多种元素，其中O、C、H、N、Ca、P、K、S、Na、Al、Mg 11种常量元素约占人体质量的99.95。,普通元素和稀有元素,元素的丰度与分类,s区元素概述,A：Li、Na、K、Rb、Cs、(

2、Fr)碱金属ns1 A: Be、Mg、Ca、Sr、Ba、(Ra)碱土金属ns2 金属活性 碱金属碱土金属 化合物以离子型为主, 大部分Li、Be的化合物及部分Mg的化合物有明显的共价性。,s区元素的基本性质,Li Be Na Mg K Ca Rb Cs Cs Ba,原子半径增大 金属性、还原性增强 电离能、电负性减小,原子半径减小 金属性、还原性减弱 电离能、电负性增大,一、物理性质 通性 银白色光泽,熔沸点低，硬度小，密度小，导电性好，延展性好。 1.储存：Li(=0.534gcm-3)，最轻的金属，浸在液体石蜡或封存在固体石蜡中，其它金属一般放在煤油中。 2.切割：除Be、Mg外，余皆可用

3、刀切割。最软Cs（硬度0.2）. 3.光电效应：Rb,Cs（电子活性极高）自动开关门 4.液态合金：K-Na;Na-Hg,s区元素的单质,汞齐的生成 许多金属都可以与汞混合，通过研磨生成合金，俗称汞齐。钠汞齐是最常见的一种，相当于钠的汞“溶液”，其颜色、状态、反应活性与Na和Hg的比例有关，钠的比例越大，颜色越深，粘稠度越大，反应活性越高。通过钠汞齐的生成，可以控制一些钠的剧烈反应程度。,（A） 2M+2H2O2MOH+H2 Li Na K Rb Cs,强,现象：难熔 熔球 H2燃烧 爆炸 思考 Li的E最小，但与水的反应活性最弱 Li熔点高，生成的LiOH难熔,二、化学性质,1. 与水反应,

4、Li Na K,A M+2H2OM(OH)2+H2 Be Mg Ca Sr Ba,强,与水蒸气反应 与热水反应 冷水中反应,Ca与水的反应,2.与其它非金属反应， 和O2,S,H,N2,X2等反应，空气中易氧化,3.作冶金、无机合成、有机合成的还原剂,4. 与液氨作用 Ca、Sr、Ba及碱金属等与液氨作用生成蓝色溶液,放置时能缓慢释放H2。,2Na(s)+2NH3(l)2Na+(am)+2NH2-(am) +H2(g) M(S)M+(am)+(am)（深蓝色) 在-33液氨溶剂中 强还原能力,三.焰色反应 Ca、Sr、Ba、碱金属及其挥发性化合物，在无色火焰中灼烧时，能使火焰呈现出一定颜色，可

5、鉴定单个离子。,Li:红色,Na: 黄色,K、Rb、Cs：紫色（通过钴玻璃观察）,Ca：橙红,Sr：洋红,Ba: 绿,用途：与其他组分混合可制信号剂和烟火剂,机理：金属原子的电子受高温火焰的激发而跃迁到高能级轨道上，当电子从高能级轨道返回低能级轨道时，就会发射出一定波长的光束，从而使火焰呈现出特征的颜色。,四、存在与制备 1.存在：自然界无游离态。 常见化合物俗名： 芒硝(Na2SO410H2O)、元明粉（Na2SO4）、光卤石(KClMgCl26H2O)、生石膏(CaSO42H2O)、菱镁矿(MgCO3)、方解石(CaCO3)、重晶石(BaSO4，钡餐)、萤石(CaF2)、毒重石（BaCO3

6、）,2.制备：（1）熔盐电解法 熔盐:氯化物(熔点低）+助熔剂,助熔剂CaCl2的作用 A）降低电解质的熔点，防止钠挥发. （熔点：NaCl，1073K; Na：熔点371K；沸点1156K;混合盐，873K. ）,B）减小Na的分散性。 (混合物密度大，液Na可浮其上),熔盐电解法法不适合制K(Rb、Cs) A）K易溶于熔融KCl中 B）电解过程中产生的KO2和K会发生爆炸反应,(2)热还原法（用碳或碳化物做还原剂）,(3)金属置换法主制K、Rb、Cs(高温、低压）,思考不活泼金属置换活泼金属，是否与金属活泼性顺序矛盾？,一、氢化物 1.制备：s区金属（Be、Mg除外）在氢气流中加热可分别生

7、成相应的离子型（盐型）氢化物。,s区元素的化合物,白色晶体，熔沸点较高，熔融时能导电， 可做储氢材料和还原剂,二、氧化物 正常氧化物 过氧化物 超氧化物 臭氧化物 A Na2O Na2O2 NaO2 KO3 A CaO CaO2 CaO4,过氧化物(O22-) 超氧化物(O2-),-O-O-2,(O2-),金属氧化物 * 碱金属在空气中充分燃烧的产物,*碱土金属在空气中充分燃烧,MO均白色粉末,较稳定。CaO,SrO,BaO溶于水,放热。,Ca在空气中充分燃烧的产物溶于水有何现象？,普通氧化物,性质： Li2O Na2O K2O Rb2O Cs2O 颜色 白 白 淡黄 亮黄 橙红 稳定性 较稳

8、定 熔点前即分解,与水反应 LiOH MOH,热稳定性：同族自上而下，碱金属和碱土金属的普通氧化物的热稳定性降低，熔点也降低；碱土金属离子半径较小，正电荷高，其氧化物的晶格能大，因此其熔点比碱金属氧化物的熔点高得多。,碱土金属的氧化物可通过其金属碳酸盐、氢氧化物、硝酸盐或硫酸盐的热分解制备，均为白色。,过氧化物 Na2O2:2Na+O2Na2O2(淡黄粉末）,碱性条件下为强氧化剂，遇棉花、木炭等爆炸。,除铍以外，碱金属和碱土金属都能形成过氧化物。最重要的是Na2O2，CaO2和BaO2。,实验室制H2O2的方法, 超氧化物 只有半径大的阳离子的超氧化物稳定，同族的从上至下熔点依次升高 K(Rb

9、、Cs)+O2MO2（橙黄，深棕，深黄） (过)超氧化物广泛用做引火剂、供氧剂、漂白剂。 臭氧化物(KO3、RbO3、CsO3) 3KOH(s)+2O3(g)2KO3(s)+KOHH2O(s)+1/2O2(g) RO3不稳定RO2+O2 4MO3+2H2O4MOH+5O2,三、氢氧化物,1. 碱金属氢氧化物 物理性质：白色固体，除LiOH外，均易溶于水并放出大量热。固体在空气中易吸湿潮解，NaOH可用做干燥剂。对纤维、皮肤及其它有机物具有强腐蚀性-苛性碱（熔融或蒸浓NaOH时，可用Ag、Ni或Fe制容器）。 LiOH NaOH KOH RbOH CsOH 碱性 中强 强 强 强 强 水溶性 难

10、 易 易 易 易,2.碱土金属氢氧化物 Be(OH)2 Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr(OH)2 Ba(OH)2 两性 中强 强 强 强 难溶 难溶 微溶 易溶 易溶,判断主族金属氢氧化物的经验公式,RO-+H+ROHR+OH-,R的值越大，静电引力越强，R吸引氧原子电子云的能力越强，ROH的酸性越强。,四、盐类,1.晶体类型 LiCl、BeCl2等共价，余多离子型,熔沸点较高。 2.颜色 M+、M2+无论晶体还是水溶液均无色.若与之结合的阴离子（不包括X-）无色，则盐无色或白色;若阴离子有色，则化合物一般显阴离子的颜色，如BaCrO4(黄色),K2Cr2O7(橙红色)，KMnO4(紫红

11、）。,3. 溶解性,碱土金属盐:M(NO3)2、M(ClO3)2、M(ClO4)2、M(Ac)2、MX2(X=Cl,Br,I) 、BeF2、BeSO4、BeCrO4、MgSO4、MgCrO4易溶,余难溶. 溶 解 规 律 1.Be盐多数易溶,镁盐部分易溶,Ca,Sr,Ba盐多数难溶。 2.Ca、Sr、Ba硫酸盐、铬酸盐的溶解度依次减小；氟化物溶解度依次增大。,3.碳酸盐易溶于过量CO2溶液 CaCO3+CO2Ca(HCO3)2 硫酸盐易溶于浓硫酸 BaSO4+H2SO4Ba(HSO4)2 4.草酸钙是所有钙盐中溶解度最小的. 5.MCO3、MC2O4、MCrO4、M3(PO4)2难溶于水易溶于

12、强酸. CaC2O4+H+Ca2+HC2O4- 2BaCrO4+2H+2Ba2+Cr2O72-+H2O,4. 热稳定性,含氧酸盐的热稳定性：阳离子电荷越高，半径越小，极化能力越强，其含氧酸盐越不稳定，分解温度越低。如MgCO3的分解温度为540 0C； MgCO3：900 0C； BaCO3：1360 0C。,锂和碱土金属离子的极化能力较强，硝酸盐的分解产物为金属氧化物、二氧化氮和氧气。,5.形成结晶水合物的倾向 碱金属 Li Na K Rb Cs,M+离子半径越小，作用于水分子的电场越强，水合热越大，水合物越稳定。 碱土金属规律不明显。 6.水解性 碱金属弱酸盐均水解-碱性 碱土金属：BeC

13、l24H2OBeO+2HCl+3H2O MgCl26H2OMg(OH)ClMgO,7.形成复盐的能力 光卤石类：MClMgCl26H2O M=K+、Rb+、Cs+,8、形成配合物的能力 S区金属形成配合物的能力较弱，可与穴醚、冠醚形成稳定配合物。 碱土金属（Be除外）均可与EDTA形成稳定的配合物。,IA族中, 锂半径r最小, 极化能力强, 表现出与 Na 和 K 等的不同性质, 它与IIA族里的Mg 相似.*LiOH, Li2CO3, LiNO3都不稳定, 极化作用大, 而LiHCO3更难于存在;*在氧气中燃烧，只生成Li2O, 和 Mg 相似;*Li, Mg 都可以和 N2 直接化合, 其

14、余碱金属不能;*Li, Mg的氟化物、碳酸盐、硫酸盐难溶, 而其它碱金属无此性质;*Li, Mg 结晶水合氯化物，受热分解时水解.问题: LiH的稳定和LiOH, Li2CO3, LiNO3等的不稳定原因, 都是因为Li的半径小, 极化作用大. 差别是什么? 极化使Li-H键增强, 所以LiH稳定, 而含氧酸盐中, 极化加强了Li-O键, 削弱了 O 和其它原子间的键强, 因而易分解:Li2CO3 - Li2O + CO2 (1000K以上, 部分分解)4LiNO3 - 2Li2O + 2N2O4 + O2 (773K)与其它碱金属硝酸盐分解成亚硝酸盐和NO2, 不同于此反应.,锂的特性,非金属性增强,金属性增强,五、对角线规则,铍和铝的相似性,IIA族的Be也很特殊, 其性质和IIIA族中的Al有些相近: 氧化物和氢氧化物两性, IIA族其余的氧化物和氢氧化物显碱性; 无水氯化物 BeCl2, AlCl3共价成份大, 可溶于醇、醚、易升华, 其余IIA族的MCl2是离子晶体; Be, Al和冷浓HNO3接触时, 钝化, 其余IIA族金属易于和HNO3反应. Li和Mg、Be和Al，连同上一章的B和Si的相似性体现着斜线(对角线)规律.,作业,12-1 (1, 3, 5, 6, 7, 8) 12-5 (2) 12-11 12-13,