《碱金属和碱土金属》PPT课件.ppt

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1、本章要求1了解 s 区元素的物理性质。,6掌握对角线规则和锂、铍的特殊性。,5掌握碳酸盐的分解规律。,4掌握 s 区元素的重要盐类化合物的性质，会用热力 学观点解释盐类溶解性。,3掌握s区元素的氢化物、氧化物、氢氧化物的性质，掌握氢氧化物的碱性变化规律。,2了解主要元素单质的制备,掌握钾和钠制备方法。,第1章 碱金属与碱土金属,A Li Na K Rb Cs ns1+1,A Be Mg Ca Sr Ba ns2+2,Humphry Davy(戴维17781829)利用电解法制取了金属K、Na、Ca、Mg、Sr、Ba，确认氯气是一种元素，氢是一切酸类不可缺少的要素，为化学做出了杰出贡献。,1.1

2、 概述,活泼性依次增强,原子半径增大,1.2 单质的性质,1.单质在空气中燃烧，形成相应的氧化物：,Li2O Na2O2 KO2 RbO CsO2BeO MgO CaO SrO BaO2,2.与其他非金属作用：单质与硫、氮、卤素反应，形成相应的离子型化合物。,3.与水的作用：2 M+2 H2O=2 MOH+H2（g）,4.碱金属、碱土金属与液氨的作用M1(xy)NH3=M1(NH3)y e(NH3)x（蓝色）M2(2xy)NH3=M2(NH3)2y 2e(NH3)x（蓝色）,1.3 氢化物,LiH NaH KH RbH CsH NaCl90.4 57.3 57.7 54.3 49.3 441,

3、1.均为白色晶体,热稳定性差,2.还原性强,A A 金属活泼，可与氢形成离子型氢化物（除Be、Mg）,3.剧烈水解,4.形成配位氢化物,氢化铝锂,LiAlH4受潮时强烈水解,1.氢氧化物性质,碱金属和碱土金属的氢氧化物都是白色固体。Be(OH)2 为两性氢氧化物，LiOH 和 Be(OH)2 为中强碱，其余氢氧化物都是强碱。,碱金属的氢氧化物都易溶于水，在空气中很容易吸潮，它们溶解于水时放出大量的热。除氢氧化锂的溶解度稍小外，其余的碱金属氢氧化物在常温下可以形成很浓的溶液。,1.4 氢氧化物,R拉电子能力与离子势有关:=Z/r(r以pm 为单位）,LiOH Be(OH)2 NaOH Mg(OH

4、)2 KOH Ca(OH)2 RbOH Sr(OH)2 CsOH Ba(OH)2,ROH,RO+H+=,=R+OH,解离方式与拉电子能力有关,酸性增强,碱性增强,2.氢氧化物酸碱性判断标准,1.5 盐类,1.共同特点：（1）基本上是离子型化合物。（2）阳离子基本无色，盐的颜色取决于阴离子的颜色。（3）A盐类易溶，A盐类难溶，一般与大直径阴离 子相配时易形成难溶的A盐。,A易溶为主难溶:K2PtCl6、NaSb(OH)6、KClO4、Li3PO4、K2NaCo(NO2)3,A难溶为主如：MCO3、MC2O4、M3(PO4)2、MSO4、MCrO4,（2）碳酸盐的热稳定性,BeCO3MgCO3Ca

5、CO3SrCO3 BaCO3,热稳定性取决于M离子的反极化能力,MCO3(s)MO(s)+CO2,越来越难分解,2.盐类的热稳定性,（1）硝酸盐的热稳定性,3.复盐,(1)矾硫酸盐形成的复盐：M2SO4MgSO46H2O M=K、Rb、Cs 软钾镁矾 MM(SO4)26H2O KAl(SO4)26H2O(2)光卤石：MClMgCl26H2O 问：Li+为什么难以形成复盐？由于半径特别小。,特点：形成复盐溶解度变小，溶水后电离出简单离子。,Li,Na,K,Ca,Sr,Ba,4.焰色反应,可以用来鉴定化合物中某元素的存在，特别是在野外。,(1)熔融盐电解:此法可制备Li、Na、Mg、Ca、Ba 问

6、题：加入CaCl2有何作用?(2)高温还原:此法制备K、Rb、Cs KCl+Na=NaCl+K(g)不活泼的金属为何可置换活泼金属?2RbCl+Ca=CaCl2+Rb(g)2CsCl+Ca=CaCl2+Cs(g),1.6 制备简介,1.单质制备,2.重晶石制备钡盐,600800 BaSO4+2C=BaS+2CO2(或CO),BaS,BaCl2,BaSO4,BaCO3,Ba(OH)2+Ba(HS)2,Ba(NO3)2,HNO3,Ba(NO3)2,1.7 对角线规则,Li Be B C Na Mg Al Si,1.B、Si 的相似性 其单质为原子型晶体 BO、SiO十分稳定,原因：Z/r 比较相似

7、。,Al、Be金属可与浓硝酸形成钝化膜。Al(OH)3+OH=Al(OH)4 Be(OH)2+2OH=Be(OH)42 Al3+、Be2+易水解。均有共价性：在蒸气中，氯化物两分子缔合。,2.Be、Al 相似性,4Li+O2=2Li2 O 2Mg+O2=2MgO,2Mg(NO3)2=2MgO+4NO2+O2 4LiNO3=2Li2O+4NO2+O2,LiClH2O=LiOH+HClMgCl26H2O=Mg(OH)Cl+HCl+5H2O,6Li+N2=2Li3N 3Mg+N2=Mg3N2,MgO+HCl,3.Li、Mg 的相似性,1.8 应用,1、锂电池：金属锂作为负极,种类：Li-I2、Li-

8、Ag2CrO4、Li-(CF)n、Li-MnO2、Li-SO2、LiO-SOCl2,应用：心脏起搏器、电子手表、计算器、录音机、通信 设备、导弹点火等。,正极（多种）：MnO2+Li+e LiMnO2,电解质（多种）：有机溶剂+锂盐,电池符号：Li|LiClO4+有机溶剂|MnO2,负极：Li-eLi+,原理：,2、锂离子电池,锂离子电池由日本索尼公司于1990年最先开发成功 负极：锂离子嵌入碳中 正极：LixCoO2或LixNiO2和LixMnO4 电解液：LiPF6二乙烯碳酸酯（EC）二甲基碳酸酯（DMC）锂离子二次电池充放电时的反应式为 充电 LiCoO2 C=Li1xCoO2 LixC

9、 放电,3.盐湖无机盐工业的重要宝库,每升水中含盐量大于50g的湖泊称为盐湖。除主要成分氯化钠外，盐湖其他成分有相当大的差异。可分为氯化物、硫酸盐、碳酸盐三种类型，硫酸盐型又可分为硫酸镁和硫酸钠两个亚型。,我国内蒙古以碳酸盐型盐湖为主，新疆以硫酸盐型盐湖为主，青海柴达木盆地则以硫酸镁-氯化物型为主；西藏则以碳酸盐-硫酸盐型为主。不同类型的盐湖资源要采用不同的加工工艺，产品也不同。除食盐外，通常盐湖资源的特色产品是钾盐、镁化合物、硼酸和硼酸盐、溴(碘)及锂化合物等。,1.9 专题讨论,锂的水合数与水合能(kJmol-1)rM+rM+(aq)n水合 H水合 Li+78 340 25.3 530 N

10、a+98 276 16.6 420 K+133 232 10.5 340 Rb+149 228 10.0 315 Cs+165 228 9.9 280,E Li+/Li特别负，为什么?,1.锂的特殊性,Li Na KrH 279 239 251rS 51.3 74.6 104.7rG 294 261 282 E池+3.05+2.71+2.92EM+/M 3.05+2.71 2.92,H升 I1 HhLi 161 520 522Na 108.5 496 406 K 90 419 322,M(s)+H+(aq)M+(aq)+1/2 H2,M(g),+H+(g),M+(g),+H(g),H升(M)H

11、h(H+)+I1(M)I1(H)+Hh(M+)1/2DH2,=H升(M)+I1(M)+Hh(M+)Hh(H+)+I1(H)+1/2DH2,=H升+I1+Hh(M)438,rH=,2.离子晶体盐类溶解性的判断标准,（1）溶解自由能变：MX(s)=M+(aq)+X-(aq)sG,以溶解度0.01 molL-1作为易溶和难溶的“界线”,MX(s)=Mn(aq)Xn-(aq)(n=1或2)KSP=MnXn-=(0.01)2=1104 则：Gs=-RTlnKSP=22.8 kJmol-1,Gs 22.8kJmol-1 属难溶盐。,1-1或2-2型 1-2或2-1型 1-3或3-1型 2-3或3-2型Gs

12、界线kJmol-1 22.8 30.8 38.5 45.6,（2）半定量规则：,M+(g)+X-(g),G1,G2,sG=G1+G2=H1+H2-T(S1+S2)U+Hh 比较U与Hh绝对值,Hh U 溶解度KI-826 763 12.2NaI-711 703 11.8 LiF-1034 1039 0.1CsF-779 730 24.2,溶解度增大,溶解度减小,（3）巴索洛规则：当阴、阳离子电荷绝对值相同,阴、阳离子半径较为接近则难溶，否则，易溶。,F-、OH-,SO42-、CrO42-、I-,BaSO4 BeSO4,LiF LiI,CsI CsF,IAMClO4NaSb(OH)6K2PtCl6CuCl53-Cr(NH)63+,IIA,