无机及分析化学(第八章S区元素).ppt

1、第八章S 区 元 素,元 素化学,元素周期表的分区,绪论 元素化学概要 1、无机化学 基本理论 轻有色 元素化学 黑色金属 重有色 2、元素的分类 自然存在的72种 贵金属 金属元素88种 有色金属 稀有 110种元素 人造元素16种 准金属 非金属元素22种 3、元素的丰度 4、金属通论 （1）金属的存在：金属矿藏、金属单质等（矿物化学、地质化学） （2）金属的提取：高温冶金、湿法冶金（冶金化学） （3）金属的物理、化学性质 （4）金属的应用,5、非金属通论 （1）非金属的存在，聚集状态 （2）单质的制备 （3）非金属的物理、化学性质 （4）非金属的应用 6、元素化学学习的要求 （1）综合运

2、用化学原理方面的知识； （2） “粗”、“细”结合，元素化学具有叙述性、实验性质，但是有规律的。既要学习、掌握元素变化的规律性的东西，元素的共性，又要学习、掌握某些元素具体的性质（个性），如：在自然界中的存在形式、提取方法、单质及化合物的性质、相互转化规律、应用等等。 （3）要重视基本理论的学习，又要重视实验，要与元素化学实验相结合,1、S区元素包括第一主族和第二主族： Li、Na、K、 Rb、Cs、Fr Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Ra 2、S区元素在自然界中的存在形式及丰度 1）多以卤化物、碳酸盐等矿物形式（为什么？）； 2）电解还原法制取（为什么？） 3、 S区元素单质及化合物性质变化

3、的规律性 单质：同一周期从上到下的物理性质与化学性质的变化规律性； 同一类化合物性质变化的规律性,8.1 S区元素概述,碱金属的基本性质,碱土金属的基本性质,1、物理性质 1）固体密度小，多为极轻金属或轻金属 例如：Li的密度为0.53,K:0.86,Ba的密度也只有3.51. 2) 熔点低：Cs的m.p28.60C ,Rb:39.00C, Be: 12850C 3) 硬度低 4）光电性 在光的照射下能产生光电子 原因呢,8.2 S区元素的单质,2）化学性质 1）电子构型：ns1 和ns2（次外层？） 2）极活泼的金属：电负性低、电极电势低，第一、或第一和第二电离能低。 3）主要氧化态为+1和

4、+2，离子状态为主，也有共价态的： a. M M2（ Li2、Na2、K2 ，T b.p) b.有机化合物中：C6H5Li c.无机化合物中：MgO d.配合物中 4） S区元素的多数化合物多是离子型的，易溶于水，难形成配位化合物。原因？ 5） S区元素的氧化物的水化物均有强碱性 6） 易形成过氧化物。 7） S区元素的化合物的性质变化规律性强。 8） 较难形成配合物,碱金属、碱土金属的化学反应 M + O2 MOn (n 1) M + S MnS (n 1) M + H2O M(OH)n (n 1) M + O2 MOn (n 1) M + H2 MHn M + H+ Mn+ + H2 M

5、+ X2 MXn 应注意的问题： 1、反应的条件 2、反应的激烈程度,在一些军事方面应用 在日常生活及医药方面的应用,3）单质的应用 S区元素单质的用途不广泛、价值不大（为什么？）主要用途： 还原剂（冶金、有机合成） 某些特殊用途：光电池、核反应冷却剂、特殊光源材料 制造合金（Na、Be、Mg,在一些军事方面应用： 照明弹的组成： 信号弹的组成 NaNO3 45% 成分 红 绿 黄 Mg 45% Mg 29 15 26 聚氯乙烯 2% Sr(NO3)2 34 16 / 聚酯树脂 8% CuO / 2 / Ba(NO3)2 / 45 29 KClO4 29 / 23 沥青 2 2 2 草酸钠 /

6、 / 13 在日常生活及医药方面的应用,8.3 S区元素的化合物,氢化物 氧化物 S区元素的化合物 水化物 卤化物 盐的制取 重要盐 硝酸盐 盐的物理性质 硫酸盐 盐的化学性质 碳酸盐 盐的应用 1、氢化物 （1）氢化物的制备：M + H2 MH （注意反应条件） M + H2 MH2 （注意反应条件） （2）氢化物的性质： MH + H2O MOH + H2 MH2 + 2H2O M(OH)2 + 2H2 (3) 氢化物的应用：主要用作还原剂,2、氧化物 （1）氧化物种类及制备： M + O2 MnO（注意反应条件） M=Li,Na,K n = 1,2 正常氧化物、过氧化物、超氧化物，哪些元

7、素易形成过氧化物和超氧化物？为什么？ （2）氧化物的性质： 碱金属氧化物的物理性质 性质 Li2O Na2O K2O Rb2O Cs2O 颜色 白 白 淡黄 亮黄 橙红 熔点/0C 1700 1275 950(分解) 400（分解）400（分解） 碱土金属氧化物的物理性质 性质 BeO MgO CaO SrO BaO 熔点/0C 2530 2852 2614 2430 1918 硬度 9 5.5 4.5 3.5 3.3 化学性质：M2O + H2O 2MOH M2O2 + 2H2O 2MOH + H2O2 M2O2+2H2SO4 M2SO4+H2O2 2M2O2+2CO2 M2CO3+ O2

8、(3) 氧化物的应用,3 氢氧化物 1）氢氧化物的制备 2）氢氧化物的化学性质 3）氢氧化物碱性、水溶性的变化规律性（为什么？） 3）氢氧化物的应用 氢氧化合物酸碱性强弱的经验判据： 1、离子势概念（Cartledge提出） = Z/r 2、判据 1/2 0.22 碱性 0.22 1/2 0.32 碱性 1/2 0.32 酸性 3、优缺点 该判据有很多的例外。为什么,碱土金属氢氧化物的酸碱性 Be(OH)2 Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr(OH)2 Ba(OH)2 R+(pm) 35 66 99 112 134 1/2 0.24 0.17 0.14 0.13 0.12 酸碱性 两性 碱

9、碱 碱 碱,4、重要化合物 CO2-3 M2CO3 CO2-3 MCO3 NO3- MNO3 NO3- M(NO3)2 M+ + SO42- M2SO4 M2+ + SO42- MSO4 X- MX X- MX2 要求掌握： （1）晶型 （2）晶体的颜色 （3）溶解性 为什么？ （4）热稳定性 （5）形成复盐的能力 （6）应用,例如钠盐： mp s 作用力 SO42- Na2SO4 884 27.9 大 CO2-3 Na2CO3 852 29.4 Na+ + X- NaX 801 36 NO3- Na2NO3 307 91.6 小 作用力大表示：化合物有较大的热稳定性，熔点高； 在水溶液中溶解

10、度较小。 可以看出： 阳离子相同时，阴离子的作用力取决于： 阴离子所带的电荷，电荷越高，作用力越大； 阴离子中心离子的电负性，电负性越大，作用力越大,同样一个道理，考虑同一种阴离子，不同阳离子的状态： Be2+ 61 Be2+ 1000分解 Mg2+ 95 Mg2+ 5000分解 NO3- + Ca2+ CO32- + Ca2+ Sr2+ Sr2+ Ba2+ 595 Ba2+ 14500分解 硝酸盐和碳酸盐的热稳定性、水溶性是不同的，变化是有规 律的。性质的不同取决于阳离子的有关性质： 1、所带电荷的多少 2、r的大小 3、离子的外层电子构型,1）碳酸盐 1）水溶性 碱金属的碳酸盐 碱土金属的

11、碳酸盐 2）热稳定性 碱金属的碳酸盐的热稳定性较好（为什么？） 碱土金属的碳酸盐比碱金属的碳酸盐要差一些（为什么？） 碳酸盐中金属离子与碳酸根的作用关系可视为： O M O C O M是带正电荷的阳离子，CO32-是容易变形的原子团，M的 电荷、半径、电子层结构不同的时候，其作用力（极化力）不 一样，使得CO32-离子的受极化作用的程度不一样（变形性不一 样），MCO3的分解温度不一样,含氧酸盐热稳定性 Na2CO3 CaCO3 ZnCO3 (NH4)2CO3 分解温度/C 1800 910 350 58 Na2SO4 CaSO4 ZnSO4 (NH4)2SO4 分解温度/C 不分解 1450

12、 930 100 碳酸酸盐的分解 Mg2+ Ca2+ Sr2+ Ba2+ Fe2+ Cd2+ Pb2+ r+ 0.78 1.06 1.27 1.43 0.83 1.03 1.32 离子电 子构型 8e 8e 8e 8e 14e 18e 18+2e 分解温度 600 910 1290 1360 280 360 300,含氧酸盐热稳定性 分解温度/C 酸 根 金属离子 ClO-3 NO-3 CO2-3 SO42- PO43- Na+ 300 380 1800 不分解 不分解 Ca2+ 100 561 910 不分解 不分解,2)硝酸盐 1）重要的硝酸盐 2）硝酸盐水溶性的规律 3）硝酸盐热稳定性

13、（3）硫酸盐 1）重要的硫酸盐 2）硫酸盐水溶性的规律 3）硫酸盐形成复盐的能力 5、S区元素的检测 （1）焰色反应 （2）特征反应 6、锂、铍的特殊性及对角线规则,焰色反应： Li Na K、Rb、Cs Ca Sr Ba 红色 黄色 紫色 橙红色 洋红色 绿色 Na+、K+ 、Mg2+、Ca2+、Ba2+离子的特征反应 离子 鉴定试剂 鉴定反应 Na+ KH2SbO4 Na+ KH2SbO4 NaH2SbO4 (白色） 中性或弱碱性 K+ Na3Co(NO2)6 2K+Na+ +Co(NO2)63+ K2NaCo(NO2)6 (亮黄色）中性或弱酸性 Mg2+ 镁试剂 Mg2+ + 镁试剂 天蓝色 弱碱性 Ca2+ (NH4)2C2O4 Ca2+ + C2O42- CaC2O4 (白色） Ba2+ K2CrO4 Ba2+ + CrO42- BaCrO4 (黄色,难溶的Na盐还有： NaAc.Zn(Ac)2.3UO2(Ac)2 .9H2O 醋酸双氧铀酰锌钠 K盐： KClO4 (白色） KB(C6H5 )4 (四苯硼酸钠） KHC4H4O6 (酒石酸氢钠） （白色） K2PtCl6 （淡黄色,12.4.1 锂的特殊性