碱金属和碱土金属ppt.ppt

碱金属和碱土金属 本章要求 掌握碱金属 碱土金属单质及其化合物的性质及结构与性质 存在 制备 用途之间的关系 掌握碱金属及碱土金属氢氧化物的溶解度 碱性和盐类溶解度 热稳定性的变化规律 元素的丰度与分类 一 元素的丰度化学元素在地壳 地球表面下16km厚的岩石层 中的含量 O Si 总质量约占地壳的75 O Si Al Fe Ca Na K Mg8种元素的总质量占地壳的99 以上 人体中大约含30多种元素 其中O C H N Ca P K S Na Al Mg11种常量元素约占人体质量的99 95 普通元素和稀有元素 元素的丰度与分类 s区元素概述 A Li Na K Rb Cs Fr 碱金属ns1 A Be Mg Ca Sr Ba Ra 碱土金属ns2 金属活性碱金属 碱土金属 化合物以离子型为主 大部分Li Be的化合物及部分Mg的化合物有明显的共价性 s区元素的基本性质 LiBeNaMgKCaRbCsCsBa 原子半径增大金属性 还原性增强电离能 电负性减小 原子半径减小金属性 还原性减弱电离能 电负性增大 一 物理性质通性银白色光泽 熔沸点低 硬度小 密度小 导电性好 延展性好 1 储存 Li 0 534g cm 3 最轻的金属 浸在液体石蜡或封存在固体石蜡中 其它金属一般放在煤油中 2 切割 除Be Mg外 余皆可用刀切割 最软Cs 硬度0 2 3 光电效应 Rb Cs 电子活性极高 自动开关门4 液态合金 K Na Na Hg s区元素的单质 汞齐的生成许多金属都可以与汞混合 通过研磨生成合金 俗称汞齐 钠汞齐是最常见的一种 相当于钠的汞 溶液 其颜色 状态 反应活性与Na和Hg的比例有关 钠的比例越大 颜色越深 粘稠度越大 反应活性越高 通过钠汞齐的生成 可以控制一些钠的剧烈反应程度 A 2M 2H2O 2MOH H2 LiNaKRbCs 强 现象 难熔熔球H2燃烧爆炸 思考 Li的E 最小 但与水的反应活性最弱Li熔点高 生成的LiOH难熔 二 化学性质 1 与水反应 LiNaK AM 2H2O M OH 2 H2 BeMgCaSrBa 强 与水蒸气反应与热水反应冷水中反应 Ca与水的反应 2 与其它非金属反应 和O2 S H N2 X2等反应 空气中易氧化 3 作冶金 无机合成 有机合成的还原剂 4 与液氨作用Ca Sr Ba及碱金属等与液氨作用生成蓝色溶液 放置时能缓慢释放H2 2Na s 2NH3 l 2Na am 2NH2 am H2 g M S M am am 深蓝色 在 33 液氨溶剂中 强还原能力 三 焰色反应Ca Sr Ba 碱金属及其挥发性化合物 在无色火焰中灼烧时 能使火焰呈现出一定颜色 可鉴定单个离子 Li 红色 Na 黄色 K Rb Cs 紫色 通过钴玻璃观察 Ca 橙红 Sr 洋红 Ba 绿 用途 与其他组分混合可制信号剂和烟火剂 机理 金属原子的电子受高温火焰的激发而跃迁到高能级轨道上 当电子从高能级轨道返回低能级轨道时 就会发射出一定波长的光束 从而使火焰呈现出特征的颜色 四 存在与制备1 存在 自然界无游离态 常见化合物俗名 芒硝 Na2SO4 10H2O 元明粉 Na2SO4 光卤石 KCl MgCl2 6H2O 生石膏 CaSO4 2H2O 菱镁矿 MgCO3 方解石 CaCO3 重晶石 BaSO4 钡餐 萤石 CaF2 毒重石 BaCO3 2 制备 1 熔盐电解法熔盐 氯化物 熔点低 助熔剂 助熔剂CaCl2的作用A 降低电解质的熔点 防止钠挥发 熔点 NaCl 1073K Na 熔点371K 沸点1156K 混合盐 873K B 减小Na的分散性 混合物密度大 液Na可浮其上 熔盐电解法法不适合制K Rb Cs A K易溶于熔融KCl中B 电解过程中产生的KO2和K会发生爆炸反应 2 热还原法 用碳或碳化物做还原剂 3 金属置换法 主制K Rb Cs 高温 低压 思考 不活泼金属置换活泼金属 是否与金属活泼性顺序矛盾 一 氢化物1 制备 s区金属 Be Mg除外 在氢气流中加热可分别生成相应的离子型 盐型 氢化物 s区元素的化合物 白色晶体 熔沸点较高 熔融时能导电 可做储氢材料和还原剂 2020 3 12 23 可编辑 二 氧化物正常氧化物过氧化物超氧化物臭氧化物 ANa2ONa2O2NaO2KO3 ACaOCaO2CaO4 过氧化物 O22 超氧化物 O2 O O 2 O2 金属氧化物 碱金属在空气中充分燃烧的产物 碱土金属在空气中充分燃烧 MO均白色粉末 较稳定 CaO SrO BaO溶于水 放热 Ca在空气中充分燃烧的产物溶于水有何现象 普通氧化物 性质 Li2ONa2OK2ORb2OCs2O颜色白白淡黄亮黄橙红稳定性较稳定熔点前即分解 与水反应LiOH MOH 热稳定性 同族自上而下 碱金属和碱土金属的普通氧化物的热稳定性降低 熔点也降低 碱土金属离子半径较小 正电荷高 其氧化物的晶格能大 因此其熔点比碱金属氧化物的熔点高得多 碱土金属的氧化物可通过其金属碳酸盐 氢氧化物 硝酸盐或硫酸盐的热分解制备 均为白色 过氧化物Na2O2 2Na O2 Na2O2 淡黄粉末 碱性条件下为强氧化剂 遇棉花 木炭等爆炸 除铍以外 碱金属和碱土金属都能形成过氧化物 最重要的是Na2O2 CaO2和BaO2 实验室制H2O2的方法 超氧化物只有半径大的阳离子的超氧化物稳定 同族的从上至下熔点依次升高K Rb Cs O2 MO2 橙黄 深棕 深黄 过 超氧化物广泛用做引火剂 供氧剂 漂白剂 臭氧化物 KO3 RbO3 CsO3 3KOH s 2O3 g 2KO3 s KOH H2O s 1 2O2 g RO3不稳定 RO2 O24MO3 2H2O 4MOH 5O2 三 氢氧化物 1 碱金属氢氧化物物理性质 白色固体 除LiOH外 均易溶于水并放出大量热 固体在空气中易吸湿潮解 NaOH可用做干燥剂 对纤维 皮肤及其它有机物具有强腐蚀性 苛性碱 熔融或蒸浓NaOH时 可用Ag Ni或Fe制容器 LiOHNaOHKOHRbOHCsOH碱性中强强强强强水溶性难易易易易 2 碱土金属氢氧化物Be OH 2Mg OH 2Ca OH 2Sr OH 2Ba OH 2两性中强强强强难溶难溶微溶易溶易溶 判断主族金属氢氧化物的经验公式 RO H ROH R OH R的 值越大 静电引力越强 R吸引氧原子电子云的能力越强 ROH的酸性越强 四 盐类 1 晶体类型LiCl BeCl2等共价 余多离子型 熔沸点较高 2 颜色M M2 无论晶体还是水溶液均无色 若与之结合的阴离子 不包括X 无色 则盐无色或白色 若阴离子有色 则化合物一般显阴离子的颜色 如BaCrO4 黄色 K2Cr2O7 橙红色 KMnO4 紫红 3 溶解性 碱土金属盐 M NO3 2 M ClO3 2 M ClO4 2 M Ac 2 MX2 X Cl Br I BeF2 BeSO4 BeCrO4 MgSO4 MgCrO4易溶 余难溶 溶解规律1 Be盐多数易溶 镁盐部分易溶 Ca Sr Ba盐多数难溶 2 Ca Sr Ba硫酸盐 铬酸盐的溶解度依次减小 氟化物溶解度依次增大 3 碳酸盐易溶于过量CO2溶液CaCO3 CO2 Ca HCO3 2硫酸盐易溶于浓硫酸BaSO4 H2SO4 Ba HSO4 24 草酸钙是所有钙盐中溶解度最小的 5 MCO3 MC2O4 MCrO4 M3 PO4 2难溶于水易溶于强酸 CaC2O4 H Ca2 HC2O4 2BaCrO4 2H 2Ba2 Cr2O72 H2O 4 热稳定性 含氧酸盐的热稳定性 阳离子电荷越高 半径越小 极化能力越强 其含氧酸盐越不稳定 分解温度越低 如MgCO3的分解温度为5400C MgCO3 9000C BaCO3 13600C 锂和碱土金属离子的极化能力较强 硝酸盐的分解产物为金属氧化物 二氧化氮和氧气 5 形成结晶水合物的倾向碱金属LiNaKRbCs M 离子半径越小 作用于水分子的电场越强 水合热越大 水合物越稳定 碱土金属规律不明显 6 水解性碱金属弱酸盐均水解 碱性碱土金属 BeCl2 4H2O BeO 2HCl 3H2OMgCl2 6H2O Mg OH Cl MgO 7 形成复盐的能力光卤石类 MCl MgCl2 6H2OM K Rb Cs 8 形成配合物的能力S区金属形成配合物的能力较弱 可与穴醚 冠醚形成稳定配合物 碱土金属 Be除外 均可与EDTA形成稳定的配合物 IA族中 锂半径r最小 极化能力强 表现出与Na和K等的不同性质 它与IIA族里的Mg相似 LiOH Li2CO3 LiNO3都不稳定 极化作用大 而LiHCO3更难于存在 在氧气中燃烧 只生成Li2O 和Mg相似 Li Mg都可以和N2直接化合 其余碱金属不能 Li Mg的氟化物 碳酸盐 硫酸盐难溶 而其它碱金属无此性质 Li Mg结晶水合氯化物 受热分解时水解 问题 LiH的稳定和LiOH Li2CO3 LiNO3等的不稳定原因 都是因为Li的半径小 极化作用大 差别是什么 极化使Li H键增强 所以LiH稳定 而含氧酸盐中 极化加强了Li O键 削弱了O和其它原子间的键强 因而易分解 Li2CO3 Li2O CO2 1000K以上 部分分解 4LiNO3 2Li2O 2N2O4 O2 773K 与其它碱金属硝酸盐分解成亚硝酸盐和NO2 不同于此反应 锂的特性 非金属性增强 金属性增强 五 对角线规则 铍和铝的相似性 IIA族的Be也很特殊 其性质和IIIA族中的Al有些相近 氧