无机化学实验——碱金属元素实验.doc

实实验验五五s区区元元素素一、实验目的熟悉碱金属和碱土金属某些盐类的溶解性S区元素的金属活性、氧化物和氢氧化物的碱性学习并掌握焰色反应的操作方法；利用Na+、K+、NH4+、Ca2+、Ba2+等离子的特性，自行设计实验方案对混合液中各离子进行分离和鉴定。1.S区元素的通性碱金属族：最外层电子排列为ns1，包括锂、钠、钾、铷、铯、钫，都是活泼性很强的金属元素。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，所以碱金属元素的I1在同一周期中为最低。表：碱金属元素的基本性质碱土金属：最外层电子排列为ns2，包括铍、镁、钙、锶、钡、镭。碱土金属的原子半径比同周期的碱金属为小，原子核对最外层的s电子的作用力强于碱金属，活泼性次于碱金属.表2：碱土金属元素的基本性质135113996531离子半径/pm19819117413689原子半径/pm6s25s24s23s22s2价电子构型BaSrCaMgBe元素0.790.820.820.930.98电负性376403419496520I1kJmol-11691481339560离子半径/pm235216203154123原子半径/pm6s15s14s13s12s1价电子构型CsRuKNaLi元素2.S区元素的单质碱金属族和碱土金属都为活泼金属元素，它们能直接或间接与电负性较高的非活泼金属元素如卤素、硫、氧、磷、氮和氢等形成相应的相应的化合物。Na+O2=Na2O2除了锂、铍、镁的一些化合物具有明显的共价性外，其余都具有离子键的性质除铍和镁由于表面形成致密的保护膜因而对水稳定外，其余都易于与水反应，并放出大量的热：2Na+2H2O=2NaOH+H2rHm=-281.8kJmol-1Ca+2H2O=Ca(OH)2+H2rHm=-414.4kJmol-1碱金属LiNaKRbCs空气中燃烧Li2ONa2O2KO2RbO2CsO2颜色白色白色淡黄色亮黄色橙红色3.S区元素的氢氧化物碱金属和碱土金属的氢氧化物的碱性随离子半径的增大而增强。LiOHNaOHKOHRbOHCsOHBe(OH)2Mg(OH)2Ca(OH)2Sr(OH)2Ba(OH)24.S区元素的盐类（1）碱金属的盐类一般易溶与水，并与水形成水合离子；仅有少数盐是难溶的。钠的难溶盐有：六氢氧锑()酸钠NaSb(OH)6醋酸铀酰锌钠NaZn(UO2)3(CH3COO)96H2O钾、铷、铯的难溶盐有：钴亚硝酸盐M3Co(NO2)6、四苯硼化物MB(C6H5)4,氯铂酸盐M2PtCl（2）碱土金属的盐类硝酸盐、氯酸盐、高氯酸盐、醋酸盐为易溶的；碳酸盐、磷酸盐和草酸盐是难溶性的硫酸盐和铬酸盐的溶解度则差别较大，如BaSO4，BaCrO4为难溶盐，MgSO4和MgCrO4等则易溶。常利用其溶解度的不同进行沉淀分离和鉴定。如：Ba2+SO42-=BaSO4（白色）(SO42-离子的鉴定)Ca2+C2O42-=CaC2O4（白色）(Ca2+离子的鉴定)Ba2+Cr2O72-+H2O=BaCrO4（黄色）(Ba2+离子的鉴定)碱土金属的碳酸盐、磷酸盐、草酸盐和铬酸盐均能溶于稀的强酸中。因此，要使这些难溶盐沉淀完全，应控制溶液为中性或微碱性。（3）焰色反应:焰色反应是某些金属或它们的挥发性化合物在无色火焰中灼烧时使火焰呈现特征的颜色的反应。灼烧金属或它们的挥发性化合物时，原子核外的电子吸收一定的能量，从基态跃迁到具有较高能量的激发态，激发态的电子回到基态时，会以一定波长的光谱线的形式释放出多余的能量，从焰色反应的实验里所看到的特殊焰色，就是光谱谱线的颜色。每种元素的光谱都有一些特征谱线，发出特征的颜色而使火焰着色，根据焰色可以判断某种元素的存在。1.液滴体积的估计绿色洋红色砖红色紫黄红火焰颜色Ba2+Sr2+Ca2+K+Na+Li+金属离子取大、中、小不同口径的滴管，向10ml量筒内滴水，记录1ml水的滴数；再用三种滴管分别向试管中滴加液滴数为1ml的水，然后量出其体积，反复数次，将数据填入下表.操作注意：滴管的使用方法和注意事项；注意检查乳胶头，是否残留有水，是否老化、有破洞；要逐滴滴，不要连续滴。2、钠与空气中氧气的反应3、LiCl、NaCl、KCl的溶解性4、铬酸钡和草酸钙的生成和性质5.焰色反应用洗净的镍铬丝分别蘸上少量的氯化锂、氯化钠、氯化钾、氯化钙、氯化锶和氯化钡固体，在氧化焰中灼烧，观察焰色有何不同？注意：火焰最好是无色的或浅色的（煤气灯为好），以免干扰观察离子的焰色。每次实验前要将铂丝在盐酸中洗净并在灯焰上灼烧至火焰无色（在酒精灯焰上烧至不改变焰色）。观察K的焰色应透过蓝色钴玻璃片，以滤去对紫色光有遮盖作用的黄光，避免杂质Na所造成的干扰。镊子棉花酒精法：用镊子取一小团脱脂棉吸少许95乙醇，把棉花上的酒精挤干，用该棉花沾一些氯化钠粉末（研细），点燃。6.设计实验水溶液中含有Na+、K+、NH4+、Mg2+、Ca2+和Ba2+的分离与检出。五、操作注意：金属钠保存在煤油中放在阴凉处；用镊子夹住，在煤油下用小刀切割，切勿与皮肤接触；用滤纸吸干煤油，吸干后的滤纸不可乱丢，应及时烧掉；取用钠粒为绿豆大小，不要过多，未用完的钠屑不能乱丢，应及时烧掉；坩锅中钠刚刚开始燃烧时，即停止加热；1ml水的滴数小中大滴管口径如何检验生成的气体？pH试纸的使用方法及注意事项。比较铬酸钡和铬酸钙在弱酸和强酸介质中溶解性的不同