【教学课件】第十章碱金属和碱土金属元素.ppt
第十章 碱金属和碱土金属元素单质、氧化物、氢氧化物和盐类的性质和生产,概述,IA IIALi BeNa MgK Ca Rb SrCs Ba,原子半径减小金属性、还原性减弱电离能、电负性增大,原子半径增大金属性、还原性增强电离能、电负性减小,均以矿物形式存在:钠长石:钾长石:光卤石:明矾石:锂辉石:,绿柱石:,菱镁矿:石膏:,萤石,天青石:重晶石:,大理石:,s区元素的存在,图片,Gc2-704-18.8,Gc2-711-18.14,Li,Na,K,Rb Cs,Be,Mg,Ca,Sr,Ba,一、碱金属、碱土金属的通性,价层电子构型：IA，ns1 IIA，ns2 1、金属性和非金属性金属元素：外层电子少，原子半径性质：金属键不牢固，单质熔、沸点很低，硬度较小，其中IIAIA。金属性：IAIIA碱金属中Cs、Rb金属性质最强，失电子倾向最大，所以可作光电管，如Cs光电管制成的自动报警器可报告远处火警；制成的天文仪器可以测定与地球距离Ba:电子工业中除去真空管中痕量氮气和氧气,与水作用 2M+2H2O 2MOH+H2（g）,焰色反应,锂（Li）紫红色钠（Na）黄色 镁（Mg）浅蓝钾（K）浅紫色 钙（Ca）砖红色铷（Rb）紫色 锶（Sr）洋红色铯（Cs）紫红 钡（Ba）黄绿色,2、氧化数：分别为+1和+2，一般无变价3、化合物键型：以离子键为主，其中Li+、Be2+由于半径小，其化合物有一定的共价性，如BeCl2等。4、特性：碱金属和碱土金属可溶于液氨，形成深蓝色溶液。(较高导电性和与金属相同的还原性)IA：M(s)+(x+y)NH3=M+(NH3)x+e-(NH3)yIIA:M(s)+(x+2y)NH3=M2+(HN3)x+2e-(NH3)yp290,氢化物（除Be、Mg外）,LiH NaH KH RbH CsH NaCl 90.4 57.3 57.7 54.3 49.3 411,1.均为白色晶体,热稳定性差,2.还原性强,A A 金属活泼，可与氢形成离子性氢化物,二、氧化物 多种类型：正常氧化物O2-、过氧化物O22-、超氧化物O2-,臭氧化物O3-及低氧化物,正常氧化物(O2-)过氧化物(O22-)超氧化物(O2-),稳定性:O2-O2-O22-,比较：O2,（一）正常氧化物 多数为白色固体，K2O（淡黄）、Rb2O（亮黄）、Cs2O(桔红)；熔点：IIAIA；硬度IIAIA，所以BeO、MgO作耐火材料和金属陶瓷，BeO还有反射放射线的能力，常用作原子反应堆外壁砖块材料。,（二）过氧化物和超氧化物除Be外IA、IIA均能形成过氧化物(离子型)除Li、Be、Mg外，IA、IIA能形成超氧化物（1）室温下，均能与水和稀酸反应：Na2O2+2H2O2NaOH+H2O2 Na2O2+H2SO4Na2SO4+H2O2 2KO2+2H2O2KOH+H2O2+O2 2KO2+2H2SO42K2SO4+H2O2+O2,（2）与CO2的反应：2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2 4KO2+2CO22K2CO3+3O2 过氧化物和超氧化物常用作防毒面具、高空飞行、潜水的供氧剂。Na2O2为常用的过氧化物，纯的为白色，工业品带浅黄；在碱性介质中是强氧化剂，常作矿熔剂2Fe(CrO2)2+7Na2O2 2Na2CrO4+Fe2O3+3Na2O还可用于纺织、纸浆漂白。Na2O2熔融分解，但遇到棉花、Al粉等还原性物质，会爆炸，故使用Na2O2要小心。,（三）臭氧化物和低氧化物低温下，臭氧O3和粉末状无水碱金属(除Li外)氢氧化物反应，用液氨提取得红色MO3固体3MOH(s)+2O3(g)2MO3(s)+MOHH2O(s)+1/2O2(g)室温下，臭氧化物会缓慢分解：MO3MO2+1/2 O2遇水会发生反应：4MO3+2H2O4MOH+5O2,三、氢氧化物IA和IIA中（除BeO、MgO外）直接与水形成对应氢氧化物。白色固体，易潮解，在空气中吸收CO2对纤维、皮肤有强烈腐蚀作用，称荷性碱 1、碱性LiOH NaOH KOH RbOH CsOH中强碱 强碱 强碱 强碱 强碱Be(OH)2 Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr(OH)2 Ba(OH)2 两性 中强 强 强 强 Be(OH)2+2H+Be2+2H2O Be(OH)2+2OH-Be(OH)42-,LiOH Be(OH)2 NaOH Mg(OH)2 KOH Ca(OH)2 RbOH Sr(OH)2 CsOH Ba(OH)2,酸性增强,碱性增强,氢氧化物酸碱性递变规律解释R-O-H规则氧化物的水合物通式R(OH)n，R为成酸或成碱元素，有两种解离可能：RO-+H+R-O-H R+OH-解离方式与阳离子的极化作用有关，科学家卡特里奇以“离子势”来衡量阳离子极化作用的强弱在R-O-H中，若R的值大，其极化作用强，氧原子电子云偏向R，使O-H键极性增强，则呈现酸式解离；若R的值小，R-O键极性强，则成碱式解离。,值：10R-O-H酸碱性：碱性 两性 酸性经验规则，有些物质不适用，Zn(OH)2，Zn的=5.2，两性氢氧化物。,2、溶解性IA均溶于水，仅LiOH溶解度较小IIA溶解度比IA的小得多，且从上到下溶解度增大。因从上到下，半径增大，M2+与OH-吸引力减弱，容易被水分子拆开IIAIA：同一周期，IAIIA，原子半径减小，离子电荷增多，静电引力增大，分子不易被水分子拆开,四、盐类（一）盐类的性质：卤化物，硫酸盐，硝酸盐，碳酸盐，磷酸盐1、晶型绝大多数为离子晶体，有较高熔、沸点，常温下为固体，熔化时能导电但Be2+的半径小，电荷较多，极化力较强，光与易变形的Cl-、Br-、I-结合则形成共价化合物。如BeCl2，熔点低，易升华，能溶于有机溶剂,2、颜色M+、M2+均无色，它们形成的盐类只要阴离子无色，其化合物必为无色；若阴离子有色，则化合物有色,3、热稳定性 IA一般有较高稳定性：卤化物高温挥发而不分解；硫酸盐高温不挥发，难分解；碳酸盐除Li2CO3在1000以上部分分解为Li2O和CO2外，其余皆不分解；仅硝酸盐差，加热到一定温度分解：4LiNO3 2Li2O+4NO2+O2 2NaNO3 2NaNO2+O2 2KNO3 2KNO2+O2IIA碳酸盐常温下(除BeCO3不到100分解)稳定，强热下分解。,4、溶解度IA一般易溶于水，仅两类型微溶于水:(1)若干Li盐：LiF、Li2CO3、Li3PO4(2)K+、Rh+、Cs+(及NH4+)的大阴离子盐IIA中Be盐多数易溶Mg盐部分易溶Ca、Sr、Ba盐则多为难溶，其中氟化物溶解度：CaF2SrF2BaF2（增强）；CaSO4SrSO4BaSO4（减弱）；注意，Be盐和可溶性钡盐有毒。,5、K+、Na+、Mg2+、Ca2+、Ba2+的鉴定 p297,（二）某些盐类的生产和应用1、碳酸钠（纯碱，苏打，碱面）索维尔法：饱和食盐水吸收NH3和CO2气体，制得溶解度较小的NaHCO3，再焙烧：NaCl+NH3+CO2+H2O NaHCO3+NH4Cl 2NaHCO3 Na2CO3+H2O+CO2 析出NaHCO3后，母液中NH4Cl用消石灰来回收，以循环使用：2NH4Cl+Ca(OH)2 NH3+CaCl2+2H2O 所需CO2和石灰由石灰石煅烧得来。此法，技术成熟，原料丰富价廉，但食盐利用率低，NH3损失大，CaCl2废渣造成环境污染。,侯德榜法：将制碱和合成氨联为一体，称侯氏联合制碱法，或氨碱法。该法，先用水煤气转化的H2和N2合成氨，同时有CO2放出；由此合成氨系统提供的NH3和CO2来制碱，副产品NH4Cl可作化肥。此法，NaCl利用率达96%以上，成本降低，可连续化生产，对制碱上作出较大贡献。,2、碳酸氢钠（小苏打，重碳酸氢钠或焙碱）制纯度高的可用Na2CO3溶液中通CO2：Na2CO3+CO2+H2O2NaHCO3（溶解度小，析出）3、NaCl4、CaSO4：CaSO42H2O称石膏（生石膏），白粉，微溶于水。CaSO4 1/2H2O为熟石膏，白粉，吸潮（熟石膏粉+水）可膨胀、硬化，用于制模、塑像、石膏绷带等。CaCl2+(NH4)2SO4+2H2OCaSO42H2O+2NH4Cl CaSO42H2O经煅烧脱水，得CaSO41/2H2O,五、配合物 碱金属因电荷少、半径大，形成配合物倾向小，但可形成螯合物和大环配合物，如与水杨醛反应。碱土金属中Ca2+、Sr2+、Ba2+可与多齿配体（EDTA）形成螯合物或冠醚配合物。,
