第十七部分碱金属和碱土金属教学课件.ppt

1,2023/5/13,第十七章 碱金属和碱土金属,一、碱金属和碱土金属的通性二、碱金属和碱土金属的单质三、化合物四、离子晶体盐类的溶解性,2,2023/5/13,17-1 碱金属和碱土金属的通性,A：Li、Na、K、Rb、Cs、(Fr)A:Be、Mg、Ca、Sr、Ba、(Ra)金属活性 碱金属碱土金属 化合物以离子型为主,Li、Be、Mg部分化合物有明显的共价性。俗名：光卤石、石膏、菱镁矿、方解石、重晶石等,3,2023/5/13,碱金属和碱土金属元素的基本性质,4,2023/5/13,Li BeNa MgK CaRb CsCs 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,5,2023/5/13,17-2 碱金属和碱土金属的单质,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，余皆可用刀切割。最软Cs（硬度0.2）.,6,2023/5/13,3.光电效应：Cs（电子活性极高）4.液态合金：K-Na;Na-Hg二、化学性质1.与水反应（A）2M+2H2O=2MOH+H2 Li Na K Rb Cs,强,现象：难熔 熔球 H2燃烧 爆炸思考 Li的最小，但与水的反应活性最弱 Li熔点高，生成的LiOH难熔,7,2023/5/13,Li Na K,8,2023/5/13,A M+2H2O=M(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,9,2023/5/13,2.与其它非金属反应，空气中易氧化3.颜色反应 Ca、Sr、Ba及碱金属的挥发性化合物，在无色火焰中灼烧时，能使火焰呈现出一定颜色。,Li:红色,Na:黄色,10,2023/5/13,K、Rb、Cs：紫色（通过钴玻璃观察）,Ca：橙红,Sr：洋红,Ba:绿,11,2023/5/13,利用焰色反应只可鉴定单个离子4.与液氨作用 Ca、Sr、Ba及碱金属等与液氨作用生成兰色溶液,放置时能缓慢释放H2.2Na(s)+2NH3(l)=2Na+2NH2-+H2(g),12,2023/5/13,三、制备1.熔盐电解法熔盐:氯化物(熔点低）+助熔剂,助熔剂CaCI2的作用 降低电解质的熔点，防止钠挥发.（熔点：NaCI，1073K;Na：熔点371K；沸点1156K;混合盐，873K.）,13,2023/5/13,减小Na的分散性。(混合物密度大，液Na可浮其上)此法不适合制K(Rb、Cs)A：K易溶于熔融KCI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）,14,2023/5/13,3.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？,15,2023/5/13,17-3 化合物,一、氧化物 普通氧化物 过氧化物 超氧化物 臭氧化物A Na2O Na2O2 NaO2 KO3A CaO CaO2 CaO4,普通氧化物(O2-)过氧化物(O22-)超氧化物(O2-),16,2023/5/13,1.碱金属氧化物*碱金属在空气中充分燃烧的产物,17,2023/5/13,普通氧化物,制备,4Li+O2=2Li2ONa2O2+2Na=2Na2O2KNO3+10K=6K2O+N2,性质：Li2O Na2O K2O Rb2O Cs2O 颜色 白 白 淡黄 亮黄 橙红稳定性 较稳定 熔点前即分解,减弱,与水反应 LiOH MOH,18,2023/5/13,过氧化物Na2O2:2Na+O2=Na2O2(淡黄粉末）,Na2O2+2H2O=2NaOH+H2O2(H2O+O2）Na2O2+H2SO4=Na2SO4+H2O2(H2O+O2）2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2 Cr2O3+3Na2O2=2Na2CrO4+Na2O 2NaCrO2+3Na2O2+2H2O=2Na2CrO4+4NaOH MnO2+Na2O2=Na2MnO4(熔矿剂),碱性条件下为强氧化剂，遇棉花、木炭等爆炸.,19,2023/5/13,超氧化物K(Rb、Cs)+O2MO2（红色）2KO2+2H2O=2KOH+H2O2+O22KO2+H2SO4=K2SO4+H2O2+O24KO2+2CO2=2K2CO3+3O2 过氧化物、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+2H2O=4MOH+5O2,20,2023/5/13,2.碱土金属氧化物,*碱土金属在空气中充分燃烧,MO均白色固体，较稳定。,Ca在空气中充分燃烧的产物溶于水有何现象？,21,2023/5/13,镁带的燃烧,22,2023/5/13,二、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 易 易 易 易,23,2023/5/13,化学性质：与酸、酸性氧化物及盐等反应 2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O 配不含Na2CO3溶液：先配饱和液，静置，Na2CO3，清液用煮沸冷却的蒸馏水冲稀。NaOH+NH4CI=NaCI+H2O+NH3 实验室制NH3 6NaOH+Fe2(SO4)3=2Fe(OH)3+3Na2SO4 除去溶液中的杂质Fe3+,24,2023/5/13,与两性金属（Zn、AI）、某些非金属（B、Si）及其氧化物反应 2AI+2NaOH+6H2O=2NaAI(OH)4+3H2 AI2O3+2NaOH=2NaAIO2+H2O Si+2NaOH（浓）+H2O=Na2SiO3+2H2 SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O（玻璃瓶用橡皮塞）,25,2023/5/13,与多变价非金属（CI2、Br2、I2、P、S)发生歧化反应X2+6OH-=5X-+XO3-+3H2O 3S+6NaOH=2Na2S+Na2SO3+3H2OP4+3KOH+3H2O=3KH2PO2+PH3,26,2023/5/13,2.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*Be(OH)2+2H+=Be2+2H2O Be(OH)2+2OH-=Be(OH)42-Ca(OH)2：熟石灰、石灰水、消石灰；CaO：生石灰 Ca(OH)2+CO2=CaCO3+H2O CaCO3+CO2=Ca（HCO3）2,27,2023/5/13,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。,28,2023/5/13,三、盐类,1.晶体类型 LiCI、BeCI2、MgCI2等共价，余离子型.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）。,29,2023/5/13,3.溶解性,30,2023/5/13,碱土金属盐:M(NO3)2、M(CIO3)2、M(CIO4)2、M(Ac)2、MX2(X=CI,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。,31,2023/5/13,碳酸盐易溶于过量CO2溶液 CaCO3+CO2=Ca(HCO3)2硫酸盐易溶于浓硫酸 BaSO4+H2SO4=Ba(HSO4)23.草酸钙是所有钙盐中溶解度最小的.4.MCO3、MC2O4、MCrO4、M3(PO4)2等难溶于水,易溶于强酸.CaC2O4+H+=Ca2+HC2O4-2BaCrO4+2H+=2Ba2+Cr2O72-+H2O,32,2023/5/13,4.稳定性,33,2023/5/13,4.稳定性,34,2023/5/13,5.形成结晶水合物的倾向碱金属 Li Na K Rb Cs,减小,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：BeCI24H2O=BeO+2HCI+3H2O MgCI26H2OMg(OH)CIMgO,35,2023/5/13,7.形成复盐的能力光卤石类：MCIMgCI26H2O M=K+、Rb+、Cs+,矾类,M2SO4 MSO46H2O M2SO4 M2(SO4)324H2OM()=NH4+、Na+、K+、Rb+、Cs+M()=Fe2+、Co2+、Ni2+、Zn2+、Cu2+、Hg2+M()=Fe3+、Cr3+、AI3+,36,2023/5/13,习题解答：4：3Na2O2+2NaCrO2+2H2O=2Na2CrO4+4NaOH 2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2 Na2O2+2H2O=2NaOH+H2O2 Na2O2+H2SO4=Na2SO4+H2O210:Be(OH)2与Mg(OH)2 酸碱性不同 BeCO3与MgCO3 热稳定性不同 BeF2与MgF2 水溶性不同,37,2023/5/13,MgCO3 BaCO3 Na2CO3 CaCI2 Na2SO4,MgCO3 BaCO3,Na2CO3 CaCI2 Na2SO4,CO2,(MgCO3),BaSO4+CO2,(BaCO3),BaCO3 BaSO4,CaCI2,（Na2SO4),CO2（Na2CO3),