分析化学第20章碱金属和碱土金属.ppt

第二十章 碱金属和碱土金属,教学目的： 1.通过课堂讲授和自学掌握碱金属、碱土金属单质的性质，了解其结构、存在、制备及用途与性质的关系； 2.掌握碱金属、碱土金属氧化物的类型及重要氧化物的性质和用途； 3.了解碱金属、碱土金属氢氧化物溶解性和碱性的变化规律； 4.掌握碱金属、碱土金属重要盐类的性质及用途，了解盐类热稳定性、溶解性的变化规律。 教学重点： 碱金属和碱土金属的单质及其化合物的性质变化规律 教学难点： 碱金属、碱土金属氢氧化物溶解性和碱性的变化规律,教学内容 ： 第一节 碱金属和碱土金属的通性 第二节 碱金属和碱土金属的单质 第三节 碱金属和碱土金属的化合物 教学时数： 4 学时 教学内容 ： 讲授法,20.1 碱金属和碱土金属的通性 碱金属和碱土金属原子的最外层电子排布分别为:ns1和ns2,这两族 元素构成了周期系的s区元素。 它们的次外层具有稀有气体原子式的稳定的电子层结构， 对核电荷 的屏蔽作用较大，所碱金属元素的第一电离势在同一周期中为最低。 碱金属元素的原子很容易失去一个电子而呈+1氧化态，因此碱金属是活泼性很强的金属元素。它们不会具有其它氧化态。,碱土金属原子比相邻的碱金属多一个核电荷 ，因而原子核对最外层的两个s电子的作用增强了，所以碱土金属原子要失去一个电子比相应碱金属难。 碱金属和碱土金属元素在化合时，多以离子结合为特征，但在某些情况下仍显一定程度的共价性。 碱金属和碱土金属的原子半径，从上至下依次增大，电离能和电负性依同样次序减小。金属活泼性也从上至下依次增强。 它们不能以单质形式存在于自然界中。,20.2碱金属碱土金属的单质 20.2.1单质的物理性质、化学性质及用途 物理性质 单质具有金属光泽，有良好的导电性和延展性；碱金属原子只有一个价电子且原子半径较大，故金属键弱，熔沸点低，碱土金属的金属键要强一些，熔沸点、密度和强度也高一些。 化学性质 除铍和镁外，其它单质易与水反应： 2Na + 2H2O = 2NaOH + H2 Ca +2H2O = Ca(OH)2 + H2,20.2.2单质的制备, 20.3碱金属和碱土金属的化合物 M+和 M2+离子的特征 20.3.1氧化物 1氧化物 M2O Li Na K Rb Cs 空气中燃烧 Li2O Na2O2 KO2 RbO2 CsO2 2过氧化物 制备： 4Na + O2 =2Na2O 2Na2O + O2 =2Na2O2 反应： Na2O2 + 2H2O = H2O2 + NaOH Na2O2 + H2SO4 = H2O2 + Na2SO4 Na2O2 + 2CO2 = O2 + Na2CO3,超氧化物 MO2 + 2H2O = O2 + H2O2 + 2MOH 4MO2 + 2CO2 = M2CO3 + 3O2 臭氧化物 3KOH(s) + 2O3(g) = 2KO3(s) + KOH H2O(s) +1/2O2(g) 20.3.2氢氧化物 3.2时 : 金属氢氧化物属酸性 同一主族的金属氢氧化物，从上到下碱性增强； 同一周期的金属氢氧化物，从右到左碱性增强。,附：氢氧化物性质和用途 在空气中易潮解，常作干燥剂。 NaOH能溶解Al、Zn等两性金属及其氧化物，也能溶解许多非金属(Si、B等）及其氧化物。 2Al+2NaOH+6H2O=2NaAl(OH)4+3H2 Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O,Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2 SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O（能腐蚀玻璃） 因其能溶解某些金属氧化物、非金属氧化物，在工业生产和分析工作中常用于分解矿石。 熔融的氢氧化钠腐蚀性很强，工业上熔化氢氧化钠一般用铸铁容器，在实验室可用银或镍的器皿。,熔融,20.3.3氢化物,碱金属和碱土金属中较活泼的Ca、Sr、Ba能与氢在高温下直接化合，形成离子晶体，故称为离子型氢化物，又称为盐型氢化物。 金属氢化物中的H-离子的半径介于F-离子和Cl-离子之间，所以具有卤化物的一些性质。 碱金属氢化物中以LiH最稳定，加热到(961K)也不分解。但其它氢化物不稳定，加热易分解成金属和氢。,所有碱金属氢化物都是强还原剂。 673K TiCl4+4NaH=Ti+4NaCl+2H2 LiH+H2O=LiOH+H2 CaH2+2H2O=Ca(OH)2+2H2 由于氢化钙与水反应而能放出大量的氢气，所以常用它作为野外产生氢气的材料。 镁和镁系合金(如Mg2Ni，Mg2Cu、镁-稀土系合金)是一类贮氢合金。贮氢时，用合金与氢反应，生成金属氢化物。用氢时，把金属氢化物加热，将氢放出来，以供使用。,20.3.4盐类 1、碱金属的盐类 大部分碱金属盐类是离子型晶体； M+是无色的； 一般易溶于水，并与水形成水合离子。Li+的半径小，所以许多锂盐难溶； 碱金属的弱酸盐在水中都发生水解，水解后的溶液呈碱性； 碱金属盐类有形成结晶水合物的倾向； 碱金属盐一般具有较高的热稳定性； 碱金属盐尤其是硫酸盐和卤化物，具有形成复盐的能力；,2、碱土金属的盐类 多为无色的离子晶体； 有些是难溶的（碳酸盐、磷酸盐和草酸盐等） 碱土金属的碳酸盐在常温下是稳定的； 碱土金属卤化