无机化学碱金属和碱土金属ppt课件.ppt

碱金属碱土金属TheElementsoftheAlkaliandtheAlkalineEarthMetals 学习重点 氧化物的化学性质碱土金属氢氧化物的酸碱性变化规律盐的热稳定性变化规律对角线规则学习难点 盐的热稳定性变化规律对角线规则 1 第一节碱金属和碱土金属的通性 第IA族包括锂 钠 钾 铷 铯和钫六种元素 由于它们的氢氧化物都是易溶于水的强碱 所以称它们为碱金属元素 其中钫是放射性元素 第IIA族包括铍 镁 钙 锶 钡和镭六种元素 由于钙 锶和钡的氧化物在性质上介于 碱性的 碱金属氧化物和 土性的 难熔的氧化物Al2O3之间 所以称它们为碱土金属 其中镭是放射性元素 A A LiNaKRbCsFr BeMgCaSrBaRa 2 表13 1碱金属元素的一些基本性质 为何电离能逐渐降低 从上往下 活泼性逐渐升高还是逐渐降低 电极电势很小 具有强还原性 3 表13 2碱土金属元素的一些基本性质 问题 碱金属和碱土金属的氧化物谁的熔点更高 硬度更大 Na2O和MgO均为离子晶体 后者中阳离子半径更小 电荷更高 因而离子键能更大 熔点高 硬度大 4 原子半径增大金属性 还原性增强电离能 电负性减小 LiBeNaMgKCaRbSrCsBa 原子半径减小金属性 还原性减弱电离能 电负性增大 5 第二节碱金属和碱土金属的单质 在自然界中的存在 6 7 物理性质 密度小 容易反应 钾钠保存于煤油中 锂保存于蜡中 硬度小 用小刀可以切割它们 熔沸点较低 随原子量的增大而降低 导电性强Cs Rb用于作光电材料 碱金属单质 熔点 8 9 单质的化学性质 A族是最活泼的金属元素 其次是 A族 同族中单质的化学性质由上到下活泼性增强 切割一小块钠放在水中 可观察到钠浮在水面上与水激烈反应而来回运动着 2Na 2H2O 2NaOH H2 钾可在水面上燃烧呈现紫红色火焰 1 Li反应时由于产物溶解度小而覆盖在金属表面上 使反应缓慢进行 2 Li熔点较高 升华热也大 难活化 如果将金属Li放于水中呢 更剧烈还是温和 与水反应 10 思考 将Be Mg放于水中会发生剧烈化学反应吗 11 焰色反应 12 4Li O2 2Li2O6Li N2 2Li3N4Na O2 2Na2ONa2O CO2 Na2CO3 碱金属在常温下可以与空气中的O2 CO2 水汽等反应 碱土金属一般要加热才能进行反应 这是因为它的表面容易生成氧化膜保护层 3Ca N2 Ca3N2 3Mg N2 Mg3N2 在空气在燃烧时 钠生成过氧化物 钾 铷 铯生成超氧化物 与空气反应 思考 活泼金属应当如何保存 要避免与空气接触 锂要保存于蜡中 钾 钠 钙等应保存于煤油中 常温下锂可与氮气反应 13 14 想一想 1 为什么自然界没有游离态的碱金属和碱土金属 它们主要以哪些形式存在 2 碱金属有哪些特殊的物理性质 1 答 因为碱金属和碱土金属是最活泼的金属 它们与空气或水接触时会发生反应 因此它们总是以化合态存在于自然界 主要形式有卤化物 硅酸盐矿 硫酸盐矿和碳酸盐矿 2 碱金属的特殊物理性质 密度小 硬度小 导电性强 容易形成液态合金 15 3 工业上常用电解方法制备的碱金属和碱土金属有哪些 为什么不用电解法制备金属钾 工业上常用电解的方法制备的碱金属是锂和钠 碱土金属是镁和钙 钾一般不用电解法制备 因为它熔点低 易挥发 生成的K易溶在熔融的KCl中 难于分离 且电解中产生的超氧化物与金属钾会发生爆炸 4 钠不比钾活泼 但工业上可用钠与氯化钾高温反应制备钾 你知道其中原因吗 低温时 反应 Na l KCl l NaCl l K l 难进行 温度为900 时 反应 Na l KCl l NaCl l K g 钾成为气体挥发 使平衡向右移动 反应得以进行 16 氢氧化物 碱金属的氢氧化物对皮肤和纤维有强烈的腐蚀作用 所以又称为荷性碱 物理性质 碱金属和碱土金属的氢氧化物均为白色固体 吸水容易潮解 溶于水时放热 溶解性mol l 1 LiOHNaOHKOHRbOHCsOH5 326 419 117 925 8Be OH 2Mg OH 2Ca OH 2Sr OH 2Ba OH 28 10 65 10 41 8 10 26 7 10 22 10 1 Be OH 2 NaOH Na Be OH 4 Be OH 2 2HCl 2NaCl 2H2OBe OH 2具有两性 而后者没有 利用此可区别 问题 如何利用化学方法区别Be OH 2与Mg OH 2 重要 17 氢氧化物酸碱性判断标准 R吸电子能力与离子势有关 Z r r以pm为单位 LiOHBe OH 2NaOHMg OH 2KOHCa OH 2RbOHSr OH 2CsOHBa OH 2 ROH RO H R OH 解离方式与R 的吸电子能力有关 酸性增强 碱性增强 酸式离解 碱式离解 18 LiOHNaOHKOHRbOHCsOH中强强强强强Be OH 2Mg OH 2Ca OH 2Sr OH 2Ba OH 2两性中强强强强 你能用有关理论解释为何Be OH 2具有两性吗 由此请你比较H2SO4 H4SiO4 H3PO4 HClO4的酸性强弱并解释其中的原因 重要 提示 根据中心原子或离子电荷数的高低来判断 待断裂键的数目来判断酸式离解程度 19 s区元素的单质 除Be Mg外 均能与氢形成离子型氢化物 LiHNaHKHRbHCsHNaCl 90 4 57 3 57 7 54 3 49 3 441 1 均为白色晶体 热稳定性差 kJ mol 1 12 3 1氢化物 第三节碱金属和碱土金属的化合物 20 2 还原性强 钛的冶炼 剧烈水解 21 氧化物 普通氧化物 过氧化物 超氧化物 臭氧化物 Li2O MO M 碱土金属 Na2O2 BaO2 MO2 M K Rb Cs MO3 M K Rb Cs O 2 O O 2 O O O O O 35 抗磁性 抗磁性 顺磁性 顺磁性 结构 魔术棉花自然 22 1 形成三类氧化物 稳定性 O2 O2 O22 正常氧化物 O2 过氧化物 O22 超氧化物 O2 12 3 2氧化物 你能判断几种离子的稳定性强弱吗 23 453 473K4Na O2 2Na2O573 673K2Na2O O2 2Na2O2773 793K2BaO O2 2BaO2 燃烧M O2 MO2 臭氧与K Rb Cs的氢氧化物反应 可以制得臭氧化物 6KOH 4O3 4KO3 2KOH H2O O2 过氧化物 超氧化物 臭氧化物 钠在空气中燃烧可制得黄色的过氧化钠粉末 氧化钡在氧气中燃烧可得白色的过氧化钡 钾 铷 铯与氧气可生成三种类型氧化物 M2O M2O2 MO2 在空气中燃烧时生成超氧化物 用液氨结晶KO3可得桔红色的KO3晶体 24 碱土氧化物 氧化剂 漂白剂 供氧剂 引火剂 碱土金属BeO MgO具有高的熔点和硬度 用于制耐火材料和金属陶瓷 CaO俗称石灰或生石灰 作建筑材料 也用做干燥剂 过氧化物 超氧化物 臭氧化物都是强氧化剂 由于它们的强氧化性 可用于纸张 织物等的漂白剂 利用它们与二氧化碳反应生成氧气的性质作为潜水 登山 高空作业的供氧剂 过氧化钡常用于爆破作业上作强火剂 25 3 化学性质 与H2O的作用 Li Cs剧烈程度 BeO除外 26 与CO2的作用 27 1 晶体类型 绝大多数是离子晶体 熔沸点较高 Be2 极化力强 BeCl2已过渡为共价化合物 离子性增强 重要盐类 卤化物 硝酸盐 硫酸盐 碳酸盐 BeCl2MgCl2CaCl2SrCl2BaCl2熔点 415714775874962 NaCl与MgCl2的沸点谁高谁低 原因 28 碳酸盐 Na2CO3 NaHCO3 碳酸钠俗名纯碱 苏打 含水盐容易风化 它水解呈强碱性 常用它代替NaOH用 用于制玻璃 搪瓷 肥皂 造纸 纺织和冶金等方面 碳酸氢钠俗名叫小苏打 主要用于食品和医药工业 1 先用NH3将食盐水饱和 然后通入CO2 使溶解度较小的NaHCO3析出 NH3 NaCl H2O CO2 NaHCO3 NH4Cl 煅烧NaHCO3得Na2CO3 600K2NaHCO3 Na2CO3 CO2 H2O 如何区别碳酸钠和碳酸氢钠 29 CaCO3 CaO CO2 1098K CaO H2O Ca OH 2 碳酸钙溶于含CO2的水中 CaCO3 CO2 H2O Ca HCO3 2含有Ca HCO3 2的水称为硬水 它受热时会生成沉淀 Ca HCO3 2 CaCO3 CO2 H2O 石灰岩溶洞的形成就是这个道理 岩石中的碳酸钙被地下水 含有二氧化碳的水 溶解后再沉淀出来 就形成了钟乳石和石笋 30 硫酸钡 它是溶解度最小的硫酸盐 也是唯一无毒的钡盐 它的矿石称重晶石 是制备其他钡盐的原料 BaSO4 4C BaS 4CO BaS 2HCl BaCl2 H2S BaS CO2 H2O BaCO3 H2S 硫酸镁 MgSO4 7H2O是无色晶体 易溶于水 俗称泻盐 用于作食物中毒导泻剂 硫酸钡是唯一无毒的钡盐 能强烈阻止X射线 医学上用于消化道的X射线造影检查 在为肠胃拍摄X光射线照片时 要先吃硫酸钡 半小时以后再拍摄 就能呈现肠胃的形状 BaSO4与ZnSO4的混合物叫作立德粉 或叫锌钡白 是白漆的原料 31 BeCO3MgCO3CaCO3SrCO3BaCO3T分 10054090012901360 总结 稳定性M2CO3 MCO3 实质上 碳酸盐的热稳定性取决于金属离子的极化能力 碳酸盐的热稳定性 总结 碱土金属碳酸盐的稳定性随金属离子半径的增大而增强 MgCO3CaCO3较容易受热分解 而Na2CO3和K2CO3受热较难分解 你能总结出热稳定性的影响因素吗 32 Be2 Mg2 Ca2 Sr2 Ba2 MCO3 s MO s CO2 愈来愈难分解 问题1 酸式盐与正盐 NaHCO3和Na2CO3 谁的热稳定性差 问题2 碱金属中Li2CO3 碱土金属中Be2CO3的热稳定性特别低 原因是什么 问题3 请你想出两种化学方法鉴别Be OH 2和Mg OH 2 33 硝酸盐的热稳定性 由于碱金属的原子半径在同周期元素中最大 离子的极化能力最弱 因此碱金属盐是最稳定的盐 只有锂的盐稳定性较差 碱土金属盐的稳定性比碱金属盐差 硝酸盐的分解 4LiNO3 2Li2O 4NO2 O2 2M NO3 2 2MO 4NO2 O2 M 碱土离子 2NaNO3 2NaNO2 O2 K Rb Cs的盐分解类似 请你对于上述热分解反应的产物给予解释 34 A族的Li与 A族的Mg A族的Be与 A族的Al A族的B与 A族的Si 这三对元素在周期表中处于对角线位置 相应的对角线上的两元素及其化合物的性质有许多相似之处 这种相似性称为对角线规则 对角线规则 35 对角线规则 LiBeBCNaMgAlSi 1 3 1B Si的相似性2B 6NaOH 2Na3BO3 3H2Si 2NaOH H2O Na2SiO3 2H2其单质均为原子型晶体 B O Si O十分稳定 36 1 Al Be金属可与浓硝酸形成钝化膜 1 3 2Be Al相似性 共价性 氯化物蒸气为两分子缔合 2 Al Be的氧化物和氢氧化物均有两性Al OH 3 OH Al OH 4 Be OH 2 2OH Be OH 42 Al3 Be2 易水解 37 4Li O2 2Li2O2Mg O2 2MgO 2Mg NO3 2 2MgO 4NO2 O24LiNO3 2Li2O 4NO2 O2 LiCl H2O LiOH HClMgCl