《S区元素》课件.ppt

13.1s区元素概述13.2s区元素的单质13.3s区元素的化合物13.4锂、铍的特殊性对角线规则,第十三章s区元素,问题的提出：现在元素有112种，对这个大家庭，我们以怎样的方法来研究之更方便，更科学呢？提示：一个地球划成五大洲、四大洋，一个国家划分成若干省、市，化学平衡分成四大平衡，这些能给我们以怎样的提示呢？,结论：,我们把元素按它们在周期表中的位置划成五个区。每个区的元素其价层电子构型相同或相似，性质也有相似性。也就是说，我们把元素按区来划分，来研究是比较方便比较科学的！,元素的分区,ns1碱金属,ns2碱土金属,13.1s区元素概述,价层电子构型ns12,1、活泼性,原子半径增大、有效核电荷减小金属性、还原性增强电离能、电负性减小,IAIIALiBeNaMgKCaRbSrCsBa,原子半径减小金属性、还原性减弱电离能、电负性增大,A、A性质变化规律,2、氧化态,失去一个电子形成8电子稳定构型,IAIIALiBeNaMgKCaRbSrCsBa,失去2个电子形成8电子稳定构型,氧化态：+1+2,易与H2直接化合成MH、MH2离子型化合物与O2形成正常氧化物、过氧化物、超氧化物易与H2O反应（除Be、Mg外）与非金属作用形成相应的化合物,3、化学性质,单质的存在形式及物理性质单质的化学性质单质的制备和用途,13.2s区元素的单质,Li,Na,K,RbCs,Be,Mg,Ca,Sr,Ba,1.1单质的物理性质,有金属光泽密度小硬度小熔点低导电、导热性好轻质合金,1、存在形式及物理性质,1.2s区元素的存在形式,s区元素在自然界中以化合物的形式存在，无单质形式。,碱金属多以卤化物和硅铝盐形式存在。,明矾石:,橄榄石：,硬玉：,钾长石:,钠长石:,光卤石:,锂辉石:,绿柱石:,大理石:,菱镁矿:,石膏:,萤石:,重晶石:,天青石:,Li2O,Na2O2,KO2,2、单质的化学性质,1）与氧反应形成氧化物或过氧化物,过氧化物可作为氧气源：潜水渔业养殖运输的供氧医用供氧室,Li,Na,K,Ca,检验有机物中有无水分存在,2M+2H2O2MOH+H2（g）,2）与水作用,Ca橙红,Sr深红,Ba绿,Li深红,Na黄,K紫,3）焰色反应,烟花爆竹彩色显像管,4）与液氨的作用,这一反应类似于碱金属与水的反应。碱金属溶解在液氨(-33)中，形成美丽的深蓝色金属阳离子和溶剂化电子的溶液：,3、单质的制备和用途,1）制备,电解法制Na，Mg：,电解,高温还原法制Mg，K等：,2）用途,核反应堆的冷却剂和热交换剂：例如：钠钾合金的热容小，导热性好。制作特种合金：铍青铜：少量铍可使青铜的硬度增强；铝镁合金：质量轻，硬度大，用作飞机和汽车材料。用作还原剂,13.3.1氢化物13.3.2氧化物13.3.3氢氧化物13.3.4重要盐类及其性质,13.3s区元素的化合物,LiHNaHKHRbHCsH,1.物理性质：均为白色晶体，稳定性差,2.化学性质：剧烈水解，放出氢气,生成配位氢化物,生氢剂,强还原性，用于有机合成,13.3.1氢化物离子型氢化物（除Be、Mg）,形成三类氧化物正常氧化物(O2-)过氧化物(O22-)超氧化物(O2-),稳定性:O2-O2-O22-,13.3.2氧化物,提问：为什么呢？,MgO,来源：,性质与用途：俗称苦土，白色粉末，为碱性氧化物，耐高温材料。用于制陶瓷、镁砖、坩埚，作橡胶或涂料的填料。,CaO,来源：,性质与用途：碱性氧化物，用于建筑材料。,（1）S区元素氧化物,Na2O2,来源：,性质与用途：,BaO2,来源：,性质与用途：与过氧化钠相同,强氧化剂，可作漂白剂,用作氧源,（2）S区元素过氧化物（除Be、Mg）,KO2,来源：,性质与用途：,可作为氧化剂或用作氧源,（3）S区元素超氧化物（除Li、Be、Mg）,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,（除BeO外）,性质：易吸水溶解溶解度与碱性,溶解度增大,碱性增强,13.3.3氢氧化物,？,氢氧化物碱性强弱的理论解释,碱性的强弱取决于RO键的强弱而RO键的强弱又取决于R正离子的电荷和半径,碱式电离,酸式电离,规律：,令：则：越大，RO键越强，碱性越弱；越小，RO键越弱，碱性越强。,R的电荷Z越大，半径r越小，极化力越大。正负离子之间的电子云的交叠越多，键越强，碱性越弱。,呈碱性呈两性呈酸性,重要盐类：卤化物、硝酸盐、硫酸盐、碳酸盐,晶体类型：绝大多数是离子晶体，但碱土金属卤化物有一定的共价性。,外观：一般无色或白色溶解度：碱金属盐类一般易溶于水；碱土金属盐类除卤化物、硝酸盐外，多数溶解度较小。热稳定性：较高。,13.3.4重要盐类及其性质,几种离子的定性鉴定,Na+：,醋酸铀酰锌,淡黄色沉淀,K+：,钴亚硝酸钠,亮黄色沉淀,Ca2+：,白色沉淀,Ba2+：,黄色沉淀,白色沉淀,自然水,暂时硬水：,永久硬水：,软水：,暂时硬水、永久硬水工业使用时一般要进行软化。,（1）石灰纯碱法,（2）离子交换树脂,Mg2+、Ca2+以CaO计低于50ppm,硬水及其软化,（3）膜法,（1）石灰纯碱法,硬水软水澄清软水,石灰+纯碱（1:1）明矾沉淀,混浊,效果差，但成本低，适用于对水质要求不高，用量大的场所。,（2）离子交换树脂,原理：,离子交换树脂,阳离子交换树脂,阴离子交换树脂,（吸附阳离子用）,（吸附阴离子用）,（3）膜法,超滤膜:（可滤除10-2nm物质）如，胶体、蛋白质、微生物和大分子有机物等。纳滤膜（可滤除1nm物质）如，有机物、色素、地下水中的硬度、部分溶解盐。反渗透膜（可滤除1nm物质）如，所有溶解盐等。,13.4锂、铍的特殊性对角线规则,13.4.1锂的特殊性一般说来，碱金属元素性质递变是很规律的，但锂表现出反常性。锂的熔点、硬度高于其它碱金属，而导电性较弱。锂的标准电极电势在同族元素中反常的低。锂在空气中燃烧能与氮气直接作用生成氮化物LiOH红热时分解，而其它MOH则不分解。LiH的热稳定性比其它MH高。LiF,Li2CO3,Li3PO4难溶于水。,13.4.2铍的特殊性,铍及其化合物的性质和A族其它元素及其化合物也有明显的差异。铍的熔点、沸点比其它碱土金属高，硬度也其它碱土金属中最高的，但却有脆性。铍的电负性较大，有较强的形成共价键的倾向。例如：BeCl2已属于共价型化合物，而其它碱土金属的氯化物基本上都是离子型的。铍的化合物热稳定性较差，易水解。铍的氢氧化物Be(OH)2呈两性。Be(OH)2+2H+2H2OBe(H2O)42+Be(OH)2+2OH-Be(OH)42-,13.4.3对角线规则,（1）内容Li与Mg，Be与Al，B与Si这三对元素在周期表中处于对角线位置：相应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。,（2）锂与镁的相似性,单质与氧作用生成正常氧化物；氢氧化物均为中强碱，且水中溶解度不大；氟化物、碳酸盐、磷酸盐均难溶；氯化物均能溶于有机溶剂中；碳酸盐受热分解，产物为相应氧化物。,NaOH与棉织物丝光1、丝光：利用浓烧碱溶液(18%25%)来处理棉、维/棉或涤/棉织物，可使织物获得丝一般的光泽，故称丝光（工艺）。2、丝光原理：棉纤维在浓碱中能与NaOH形成纤维素钠盐（纤维素-ONa)，由于Na+是水化能力很强的离子，这样会携带很多的水进入纤维内腔，其扁平的腰子形内腔转变为圆形，如果再施加外力拉伸，便成不可逆的变化，产生耐久的丝光外观。,化学视野,3、工艺设备：丝光机织物带液率：120%130%烧碱