大学精品课件：第12章S区元素

1、12.1 氢,12.5 锂和铍的特殊性 对角线规则,12.4 碱金属和碱土金属的化合物,12.3 碱金属和碱土金属的单质,第十二章 s区元素,12.2 碱金属和碱土金属概述,12.1.2 氢气的化学性质,12.1.6 氢能源,12.1.1 氢的存在和物理性质,12.1.3 氢气的制备,12.1.4 氢化物,12.1.5 氢的用途,12.1 氢,12.1.1 氢的存在和物理性质,1. 氢的存在 氢在自然界主要以化合状态存在水和碳氢化合物中。 氢是宇宙中最丰富的元素。 氢有三种同位素：氕，氘，氚,2. 氢的物理性质 氢气是无色、无味、无臭的易燃气体，是所有气体中最轻的,12.1.2 氢气的化学性质

2、,氢的成键特征： (1) 形成离子键； (2) 形成共价键； (3) 形成氢键； (4) 形成氢桥键,氢的重要化学性质： (1) 氢气与非金属单质反应直接形成相应的氢化物； (2) 氢气在高温下还原某些元素的卤化物或氧化物，生成相应的单质； (3) 氢气与活泼金属在高温下反应生成离子型氢化物； (4) 氢气可参与一些重要的有机反应,实验室制氢气 用活泼金属还原氢离子。 2. 工业制氢气 (1)水煤气法 C H2O CO H2 1000 CO H2O CO2 H2 400，Fe2O3 (2)甲烷转换法 CH4 H2O CO 3H2 700780， Ni,Co催化 (3)电解法,12.1.3 氢气

3、的制备,1. 离子型氢化物 LiH，NaH，CaH2 2. 共价性氢化物 HF，H2O，NH3， SiH4 3. 金属氢化物 VH1.8，TaH0.76，LaNiH5.7 氢化物的物理化学性质，将在以后章节中分别讲述,12.1.4 氢化物,1) 化工合成原料 合成氨 (2) 制取单质的还原剂 例如：制取Si W (3) 有机化合物的合成和加工 有机化合物的加氢反应,12.1.6 氢能源,12.1.5 氢的用途,氢是21世纪一种颇具开发潜力的清洁能源,12.2 碱金属和碱土金属概述,碱金属(IA )：ns1 Li, Na, K, Rb, Cs, Fr 碱土金属(IIA )：ns2 Be, Mg,

4、 Ca, Sr, Ba, Ra 都是活泼金属,易与H2直接化合成MH、MH2离子 型化合物； 2. 与O2形成正常氧化物、过氧化物、 超氧化物； 3. 与其他非金属作用形成相应的化合物； 4. 易与H2O反应(除Be、Mg外,注：它们的活泼性有差异,通性,原子半径增大 电离能、电负性减小 金属性、还原性增强,IA IIA Li Be Na Mg K Ca Rb Sr Cs Ba,原子半径减小 电离能、电负性增大 金属性、还原性减弱,12.3.1 单质的性质,12.3 碱金属和碱土金属的单质,12.3.2 单质的制备和用途,12.3.1 单质的性质,Na,Li,K,1. 物理性质,Be,Mg,C

5、a,Sr,Ba,Rb,Cs,单质的物理性质,有金属光泽 密度小 硬度小 熔点低,碱金属单质的熔、沸点变化,导电、导热性好,单质在空气中燃烧，形成相应的氧化物,Li2O Na2O2 KO2 RbO2 CsO2 BeO MgO CaO SrO BaO2,与氧、硫、氮、卤素反应， 形成相应的化合物,2. 化学性质,镁带的燃烧,与水作用,Ca,2M + 2H2O 2MOH + H2(g,与液氨的作用,焰色反应,均以矿物形式存在,锂辉石,钠长石,钾长石,光卤石,明矾石,12.3.2 单质的制备和用途,绿柱石,菱镁矿,萤石,天青石,大理石,石膏,重晶石,制备：电解熔融的盐、高温还原等方法。 用途：（略,1

6、2.4.1 氢化物,12.4 碱金属和碱土金属的化合物,12.4.4 重要盐类及其性质,12.4.3 氢氧化物,12.4.2 氧化物,碱金属和碱土金属的单质(除Be、Mg外)均能与氢形成离子型氢化物,LiH NaH KH RbH CsH NaCl -90.4 -57.3 -57.7-54.3 -49.3 -441,1.均为白色晶体， 热稳定性差,kJmol-1,12.4.1 氢化物,2.还原性强,钛的冶炼,剧烈水解,3.形成配位氢化物,铝氢化锂,受潮时强烈水解,形成三类氧化物,12.4.2 氧化物,正常氧化物(O2,过氧化物(O22,超氧化物(O2,1. 正常氧化物,制备,除BeO外，均能与水

7、化合生成相应的碱,Li Cs剧烈程度,BeO除外,2. 过氧化物,3. 超氧化物,超氧化物(O2-)具有顺磁性,12.4.3 氢氧化物,碱金属和碱土金属的氢氧化物都是白色固体,易吸水而潮解,MOH易溶于水，放热。 碱土金属溶解度（20,溶解度增大,LiOH NaOH KOH RbOH CsOH 中强 强 强 强 强 Be(OH)2 Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr(OH)2 Ba(OH)2 两性 中强 强 强 强,箭头指向)碱性增强，溶解度增大,碱性,12.4.4 重要盐类及其性质,1. 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,例如：Be2+极化力强， BeCl2已

8、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,BeCl2 MgCl2 CaCl2 SrCl2 BaCl2 熔点/ 415 714 775 874 962,2. 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。 3. 热稳定性：较高,硝酸盐热稳定性差。 碱土金属碳酸盐的稳定性随金属离子半径 的增大而增强。 BeCO3 MgCO3 CaCO3 SrCO3 BaCO3 T分 / 100 540 900 1290 1360,稳定性 M2CO3 MCO3,12.5 锂和铍的特殊性 对角线规则,12.5.1 锂和铍的特殊性,12.5.2 对角线规则,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,相应的两元素及其化