无机化学碱金属和碱土金属报告PPT学习教案

1、会计学1 无机化学碱金属和碱土金属报告无机化学碱金属和碱土金属报告 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 Li Na K Rb Cs Fr Be Mg Ca Sr Ba Ra 第1页/共40页 表13-1 碱金属元素的一些基本性质 为何电离能 逐渐

2、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 第2页/共40页 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。 第3页/共40页 原子半径增大 金属性、还原性增强 电离能、电负性减小 Li Be Na Mg K Ca Rb Sr Cs Ba 原子半径减小 金属性、还原性减弱 电离能、电负性增大 第4页/共40页 第二节 碱金属和碱土金属的单质 在自然界中的存在在自然界中的存在 海水（NaCl、MgCl2

3、 、KCl） 光卤石(KClMgCl6H2O)。 氯化物 钠长石钠长石( (NaAlSiNaAlSi3 3O O8 8) 钾长石钾长石( (KAlSiKAlSi3 3O O8 8 ) ) 锂辉石锂辉石( (LiLi2 2AlAl2 2O O3 34SiO4SiO2 2) ) 硅酸盐矿 明矾明矾( (K K2 2SOSO4 4AlAl2 2(SO(SO4 4) )3 324H24H2 2O O) ) 石膏石膏( (CaSOCaSO4 42H2H2 2O O) ) 重晶石重晶石( (BaSOBaSO4 4) ) 天青石天青石( (SrSOSrSO4 4) ) 硫酸盐矿硫酸盐矿 大理石（大理石（ C

4、aCOCaCO3 3 ） 石灰石石灰石( (CaCOCaCO3 3) ) 菱镁矿菱镁矿( (MgCOMgCO3 3) ) 碳酸盐矿碳酸盐矿 第5页/共40页 第6页/共40页 物理性质物理性质 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 熔点熔点 第7页/共40页 密度较小，硬度大。 如如镁和铍用于制轻质合金，如镁铝合金和 电子合金，用于制造飞机部件，铍铜合金 具有强度大，硬度高弹性好等优点。 碱土金属的导电性最好的是镁和钙，其它 的导电能力较差 碱土金属单质 BeMgCa

5、SrBa 第8页/共40页 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 第9页/共40页 LiNaKCa 与水作用2M + 2H2O 2MOH + H2(g) 思考：将Be、Mg 放于水中会发生 剧烈化学反应吗 ？ 第10页/共40

6、页 焰 色 反 应 第11页/共40页 4LiO22Li2O 6LiN22Li3N 4NaO22Na2O Na2OCO2Na2CO3 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。 3CaN2=Ca3N2 3MgN2=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 第12页/共40页 Li2O Na2O2 KO2 镁带的燃烧 (g)H2NH2M(l )

7、 2NH2M(s)223+ -+ 与 液 氨 作 用 第13页/共40页 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。 第14页/共40页 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。

8、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。 第15页/共40页 氢氧化物氢氧化物 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

9、 moll-1 LiOH NaOH KOH RbOH CsOH 5.3 26.4 19.1 17.9 25.8 Be(OH)2 Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr(OH)2 Ba(OH)2 810-6 510-4 1.810-2 6.710-2 210-1 Be(OH)2+NaOH=NaBe(OH)4 Be(OH)2+2HCl= 2NaCl +2H2O Be(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) 溶解度增大 第16页/共40页 RbOH Sr(OH)2 CsOH Ba(OH)2 ROHRO + H+ = = R

10、+ + OH 解离方式与R+的 吸电子能力有关 0.22 碱性 0.22 0.32 两性 0.32 酸性酸性增强 碱 性 增 强 酸式离解碱式离解 第17页/共40页 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 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？ 第18页/共40页 s区元

11、素的单质(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 fHm 12.3.1 氢化物氢化物 第三节 碱金属和碱土金属的化合物 第19页/共40页 2.还原性强 钛的冶炼： 2LiOHTiTiO2LiH 2 + 24 2H4NaClTiTiCl4NaH+ 剧烈水解： (g)HMOHOHMH 22 + (g)H2Ca(OH)OH2CaH 2222 + V)23. 2)/H(H( 2 -= - E 第20页/共40页 氧化物氧化物

12、普通氧化物普通氧化物过氧化物过氧化物超氧化物超氧化物臭氧化物臭氧化物 Li2O、MO (M = 碱土金 属) Na2O2、 BaO2 MO2 (M = K、 Rb、Cs) MO3 (M=K、 Rb、Cs) :O: 2- :OO: 2- :OO: - O OO - 35 抗磁性抗磁性 顺磁性 顺磁性 结 构 )g(OCO2Na2COO2Na 232222 + 黄色粉末 魔 术 棉花自然 第21页/共40页 1.形成三类氧化物 622 p2s2s 1 稳定性:O2- O2- O22- 4 2p 4 p2 2 p2 2 2s 2 2s )()()()()( * KK 正常氧化物(O2-)： 过氧化物

13、(O22-)： 超氧化物(O2-) 3 2p 4 p2 2 p2 2 2s 2 2s )()()()()( * KK 12.3.2 氧化物氧化物 你能判断几种离子的 稳定性强弱吗？ 第22页/共40页 453-473K 4NaO2=2Na2O 573-673K 2Na2OO2=2Na2O2 773-793K 2BaOO2=2BaO2 燃烧 MO2=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

14、 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 第23页/共40页 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 第24页/共40页 3.化学性质 与H2O的作用： 2MOHOH

15、OM 2 2 + （Li Cs剧烈程度） （BeO除外） 22222 OH2NaOHO2HONa+ 2MOHOHOM 2 2 + 22222 OOH2KOHO2H2KO+ 第25页/共40页 3222 COLiCOOLi+ )g(OCO2Na2COO2Na 232222 + )(g3OCO2K2CO4KO 23222 + 与CO2的作用： 第26页/共40页 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 BeCl2 MgCl2 CaCl2 SrCl2 BaCl2 熔点/ 415 714

16、 775 874 962 NaCl与MgCl2的沸点谁高谁低？原因？ 第27页/共40页 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： NH3NaClH2OCO2= NaHCO3NH4Cl 煅烧NaHCO3得Na2CO3: 600K 2NaHCO3=Na2CO3+CO2+H2O 如何区别碳酸钠和 碳酸氢钠？ 第28页/共40页 CaCO3=CaO

17、+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。 第29页/共40页 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： BaSO44C=BaS4CO BaS2HClBaCl2H2S BaSCO2H2OBaCO3H2S 硫酸镁 MgSO47H2O

18、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。 第30页/共40页 BeCO3 MgCO3 CaCO3 SrCO3 BaCO3 T分 / 100 540 900 1290 1360 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 MgCO3

19、CaCO3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？ 第31页/共40页 O M2+ O C 2 O 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？ C O O O 2- M 2+ 问题3：请你想出两种化学方法鉴别Be(OH)2和Mg(OH)2 第32页/共40页 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 第33页/共40页 Li Be B C Na Mg Al Si 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