碱金属和碱土金属课件

S区元素

碱金属

IALi、Na、K、Rb、Cs、Fr

碱土金属IIABe、Mg、Ca、Sr、Ba、Ra

§碱金属和碱土金属通性1-1价电子层结构。ⅠAns1、ⅡAns2。易失电子，化学性质活拨。1-2成键特征：大多数金属可形成离子型化合物

Li、Be、Mg可形成一些共价化合物1-3性质

1.存在：化合态存在存在备光卤石KCl·MgCl2·6H2O明矾KAl(SO4)2·12H2O石膏CaSO4·2H2O重晶石BaSO4绿柱石3BeO·Al2O3·6SiO2单质制备方法矿石电解氯化物单质

NaClNa阳极：2Cl-＝Cl2+2e

阴极：2Na++2e＝2Na

2NaCl2Na+Cl2电解a)电解熔融盐的方法常用电解氯化钠和氯化钙的混合盐，可降低电解质的熔点，防止钠的挥发，再则可减少金属钠的分散性，因熔融混合物的密度比金属钠大，钠易浮在面上b)热还原法：以碳或碳化物为还原剂真空如：K2CO3+2C2K+3CO

1473K2MgO+C2Mg+CO2高温单质制备方法

热还原法c)金属置换法(高温钾挥发性大)如：KCl+NaNaCl+K

973K单质制备方法

金属置换法2RbCl+Ca=CaCl2+2Rb钠的沸点为1155.9K，钾为1032.9K，钾在高温时挥发度大而从合金中分离出来。d)热分解法IA族中

亚铁氰化钾氰化物叠氮化合(MN3)

分解IA金属

N2+C+N2+CN2单质制备方法

热分解法

4KCN4K+4C+2N22MN32M+3N2(M=Na，K，Rb，Cs)如2RbN3==2Rb+3N2668K真空(2)

性质a)

活泼金属、强还原剂同族上至下：金属活泼性增强同周期左至右：金属活泼性降低单质性质

碱金属和碱土金属b)

与水反应单质性质IAIIA+H2O氢氧化物＋H2放热，熔成小球与水反应同族激烈程度增加Li例外1)Li熔点高，反应时本身不熔化2)生成的LiOH溶解度小，有氧化膜覆盖阻止继续反应铍要与水蒸气反应，镁与热水反应c)与空气中O2反应室温IA

＋O2相应氧化物4Na+O2=2Na2O2Na+O2=Na2O2

K+O2=KO2

6Li+N2=2Li3N单质性质与氧气反应加热点燃IIA+O2高温夺取氧化物中氧单质性质SiO2＋2MgSi+2MgO高温缓慢反应,形成氧化膜加热才剧烈反应，同时生成氮化物室温室温与氧气反应Mg+O2==MgO3Mg+N2=Mg3N2点燃点燃TiCl4+4Na==Ti+4NaCl高温与液氨的反应在碱金属的稀氨溶液中碱金属离解生成碱金属正离子和溶剂合电子Na+NH3(l)=NaNH2+½H22.氧化物IA族LiNaKRbCs正常氧化物

M2OLi2O(白)Na2O(白)K2O(淡黄)Rb2O(亮黄)Cs2O(橙红)

过氧化物

M2O2Li2O2

Na2O2(淡黄)K2O2Rb2O2Cs2O2

超氧化物

MO2/NaO2KO2(橙)RbO2(深棕)CsO2(深黄)臭氧化物

MO3//KO3(红)RbO3CsO3氧化物碱金属和碱土金属IIA族

BeMgCaSrBa正常氧化物

MOBeO(白)MgO(白)CaO(白)SrO(灰白)BaO(白)

过氧化物

MO2//CaO2SrO2BaO2

超氧化物

MO4//CaO4SrO4BaO4

氧化物碱金属和碱土金属(1)普通氧化物IA族（自上至下）1)与H2O反应生成氢氧化物，反应激烈程度加强，水合热增大颜色加深氧化物碱金属和碱土金属Li2O+H2O反应缓慢Rb2OCs2O+H2O燃烧并爆炸2)除Li外，其余单质与O2反应生成过氧化物或超氧化物正常氧化物应用间接法制氧化物的制备

Na2O2+2Na2Na2OKNO3+10K6K2O+N2碱金属和碱土金属IIA族（自上至下）1)碱土金属氧化物的制备BeO、MgO可作耐火材料氧化物碱金属和碱土金属熔沸点、硬度下降(2)过氧化物：[－O－O－]2-a)Na2O2

i)制备Na加热至熔化

(铝器中)通入无CO2空气453-473K增加空气流量573-673KNa2O

Na2O24Na+O2=2Na2O4Na2O+O2=2Na2O2过氧化物碱金属和碱土金属Na2O2O2

+2H2O+2H2O

H2O2+2NaOH+稀酸(H2SO4)H2O2+Na2SO4O2

+2H2O2CO2

2Na2CO3+O2

ii)性质过氧化物碱金属和碱土金属碱性介质是强氧化剂Na2O2+MnO2=Na2MnO43Na2O2+3CrO3=2Na2CrO4+Na2O本身具强碱性不能用瓷制或石英器皿熔融!!!过氧化物碱金属和碱土金属b)BaO2H2O2的制备i)制备ii)性质BaO2+H2SO4(稀)＝BaSO4+H2O2O2

+2H2O2BaO+O22BaO2

773-793K过氧化物碱金属和碱土金属(3)超氧化物：...[O－O]-O2-....均为强氧化剂MO2+2H2OO2+H2O2+2MOH+2CO22MCO3+3O2超氧化物碱金属和碱土金属3.氢氧化物(1)制备M2OMO+H2O2MOHM(OH)2M2O2MO2+H2OH2O2+碱氢氧化物制备(2)性质a)溶解性

S(g/100gH2O)

293K288K

LiOH 13 0.0002 Be(OH)2NaOH 109 0.0009 Mg(OH)2KOH 112 0.156 Ca(OH)2RbOH 180 0.81 Sr(OH)2

CsOH 395.5 3.84 Ba(OH)2SSS氢氧化物溶解性氢氧化物b)碱性IA

LiOH(中强) 4.08NaOH(强) 3.89KOH(强) 3.75RbOH(强) 2.59CsOH(强) 2.43IIA

Be(OH)2(两性) 7.6Mg(OH)2(中强) 5.5Ca(OH)2(强) 4.5Sr(OH)2(强) 4.2Ba(OH)2(强) 3.9碱性增强碱性减弱性质：碱性氢化物NaH+H2O=NaOH+H2↑CaH2+2H2O=Ca(OH)2+2H2↑4.盐类(1)

溶解性IA族：一般易溶于水

大阴离子组成的盐如KB(C6H5)4；KHC4H4O6)难溶IIA族：大多数难溶盐类溶解性盐类

MCO3 MC2O4 MSO4 MCrO4

Be

易溶 易溶 易溶 Mg 0.0094 0.03 易溶 易溶Ca 0.0013 0.0006 0.204 2.3Sr 0.0010 0.006 0.015 0.12Ba 0.0017 0.0009 0.00024 0.00035溶解性盐类(2)焰色反应：挥发性盐在无色火焰中灼烧呈特征色Mg2+Li+ Na+K+Rb+Cs+Ca+Sr2+Ba

焰色反应眩目光焰洋红黄紫紫红紫红砖红洋红黄绿热稳定性2CaSO4·2H2O===2CaSO4·1/2H2O+3H2O393K候德榜制碱法见资料（利用溶解度大小来制取物质的典型例子）5.对角线规则Li Be B C N O FNa Mg Al Si P S Cl可用离子极化的概念加以说明二、氢热值很高无环境污染无毒便于运输可储存随用随取缺点：易爆炸(6.271.4%)氢氢作为新能源的几个特征：作为热源目前研究方向：1.氢气的产生1)电解水法2)CH4(g)+H2O(g)＝CO2(g)+3H2(g)3)CaH2(s)+2H2O(l)＝Ca(OH)2(s)+2H2(g)4)活泼金属＋稀酸:

Zn+2HCl＝ZnCl2+H2氢需消耗大量矿物原料新的生产方法：1)高温电解水蒸气制氢成本高

水蒸气导电金属膜多孔烧结ZrO2(掺入氧化钇)氢2)热化学循环分解水制氢AB+H2O+热AH2＋BO方法原理：AH2+热A＋H22BO+热2B＋O2A＋B+热AB氢利用循环试剂的参与,降低分步反应的活化能，降低能耗金属氧化物；SO2＋I2如：循环试剂；CuO，Mg(OH)2

热源：太阳能最合理氢2CuOCu2O+1/2O2

Cu2O+I2+Mg(OH)22CuO+MgI2+H2O

MgI2+H2OMgO+2HI2HI

H2

+I2

MgO+H2OMg(OH)2

氢2.氢气的储存氢化物储氢合金聚合型氢化物离子型氢化物共价型氢化物金属型氢化物LaNaKRbCsFrBeMgCaSrBaRaScYLaTiZrHf

VNbTaCrMoWMnTcReFeRuOsCoRhIr

NiPdPtCuAgAuZnGdHgBAlGaInTlCSiGeSnPbNPAsSbBiOSSeTePoFClBrIAt氢化物氢化物的类型金属型氢化物：氢化物1体积Pd可吸收700体积H21体积Lr可吸收2990体积H2减压100℃H2贮氢合金：LaNi5可吸收985体积H2氢能源3.氢能源的利用：尚未达到实用目的，需人们作出更大的努力常规能源氢能源三、铝1.性质：(1)铝有两性单质氧化物＋酸(或碱)

氢氧化物均能反应浓酸使铝表面钝化铝性质铝2Al+6H+=2Al3++3H22Al+2OH-+6H2O=2Al(OH)4-+3H2Al2O3+6H+=2Al3++3H2OAl2O3+2OH-+3H2O=2Al(OH)4-Al(OH)3+6H+=Al3++3H2OAl(OH)3+OH-=Al(OH)4-

(AlO2-)性质(2)可与O2反应：4Al+3O2=3Al2O3

放热反应:3356KJ/mol(常温空气中)铝性质(3)与金属氧化物反应：2Al+Cr2O3Al2O3+3Cr4Al+3MnO22Al2O3+3Mn8Al+3Fe3O4

4Al2O3+9Fe铝热剂(铝热还原法)铝性质(4)与氮、硫、卤素反应2Al+N2

＝2AlN2Al(S)+3S(g)＝Al2S32Al(S)+3X2

＝2AlX3除I2外，其余常温反应铝性质2.重要的铝化合物(1)卤化物：AlF3(S)：离子型化合物AlCl3(g)AlBr3(g)共价型化合物均为双聚分子卤化物铝共用一边的二个四面体桥式结构卤桥键卤化物铝卤化物铝Al,sp3杂化制备AlCl3：

在密闭容器中将Cl2通入熔融金属铝中Al3++3Cl-+3H2OAl(OH)3

+3HCl

无水AlCl3能用AlCl36H2O加热脱水方法制备吗？卤化物铝铝盐(2)铝盐的存在方式(与pH值有关)Al3+Z，r易与水作用pH=4开始pH=7完全pH=10.6开始溶解

2468101214pH

S10-2[Al(H2O)6]3+Al(OH)3Al(OH)4－10-6(3)Al，Be相似性质均呈两性氧化物聚高熔点、高硬度浓硝酸中会钝化共价型化合物铝、铍的相似性3.应用铝高温电缆焊接技术照明剂运输工具舰艇制备金属材料腐蚀性酸Al粉28％Ba(NO3)268%虫胶4％不被海水侵蚀，无磁性应用:铝(1)铝(2)铝合金a)坚铝：Al中加少量Cu、Ag、Mn等坚硬、轻巧、耐用、不锈、美观制造飞机材料(占总重量70％)导弹(占总重量1015％)轨道铝应用：铝合金b)铝青铜：内含Si、Mn、Fe、Ni、Zn(少)抗张强度好、抗腐蚀制汽车发动机轴、箱、连杆铝应用：铝合金c)磁性合金：

20％Al、20%Ni、10%Co、50％FeAl－Ni－Co是永磁性合金Al－Zn250℃塑性像口香糖Al－Sn20170℃可伸长至原来的4850倍铝应用：铝合金(3).铝的新型材料刚玉:Al2O3耐火砖(18002000℃)Al(OH)3:净水剂、媒染剂分子筛原料(硅铝酸钠)泡沫铝合金：轻于木材铝基纤维增强复合材料铝应用：新材料(4)铝的生理功能：铝应用：生理功能人体必需微量元素之一但体内的铝>5倍正常量，便会破坏人体某些酶的活性，降低胃酸，消化功能紊乱，干扰磷的代谢，使骨骼缺钙、软化、疏松大脑中含铝太多,易得老年痴呆症铝应用：生理功能1.不用硬器摩擦铝制器铝应用：生理功能防止：2.铝制器具烧煮时间<4小时3.含氟高的水，不用铝器烧4.铝制器中不宜放盐、醋、酒、茶、牛奶等牛奶铝

应用：生理功能药用价值：

Al(OH)3(胃舒平)胃病十二指溃疡铝应用：生理功能四、锡、铅低熔点金属50％Bi 25%Pb12.5%Sn 12.5%Cd71℃熔点50％Bi 27%Pb 13%Sn 10%Cd60℃含12%Sb的Pb合金，硬度大，可制枪弹锡、铅

性质1.单质：与酸碱反应的特征2.氧化物和氢氧化物：

有+2、+4二种价态锡、铅

氧化物(1)氧化物SnPb+O2SnO2(白)PbO(橙黄)

氧化剂PbO2(深褐)亚锡盐(热)＋Na2CO3SnO(黑)性质：不溶于水,具有两性，大多有色Pb3O4

铅红或铅丹+K2CrO4+H+PbCrO4(黄)＋HCl(浓)Cl2锡、铅氧化物

PbO+PbO22PbO•PbO2[Pb2PbO4]

正铅酸的铅酸盐+2+4Pb3O4+4H+

＝PbO2+2Pb2+2H2O1/32/3干性油氧化触媒工业原料锡、铅氢氧化物(2)氢氧化物Sn2++2OH-＝Sn(OH)2Sn2++2H2O+2H+

+2OH-[Sn(OH)4]2-Pb2++2OH-＝Pb(OH)2

Pb2++2H2O+2H+

+2OH-[Pb(OH)3]-SnCl4+4NaOH＝Sn(OH)4+4NaCl4HClSnCl4+3H2OH2SnO3Na2SnO3+2H2ONaOH

过量氢氧化物均为白色沉淀,均具两性锡、铅氢氧化物Sn(OH)2Sn(OH)4碱性<Pb(OH)2Pb(OH)4低价碱性>高价碱性Pb(OH)2

有明显碱性,而H2SnO3

有弱酸性锡、铅氢氧化物锡、铅的盐类水解(1)易与水反应SnCl2+H2OSn(OH)Cl+HClPb2++H2OPb(OH)++H+SnCl4+H2OH2SnO3(胶状)PbCl4

室温不稳定3.盐类

锡、铅的盐类

硫化物Sn(II) Sn(IV)Pb(II)H2S SnSSnS2

PbS

HCl溶(6mol.L-1,热)

溶(6mol.L-1,热)

溶(浓)Na2S 不溶

溶

不溶(NH4)2S 不溶

溶

不溶

Na2S2

溶 不溶

NaOH 不溶

溶

不溶(2)硫化物的溶解特征：

锡、铅的盐类

硫化物Sn(II) Sn(IV)Pb(II)H2S SnSSnS2

PbS

HCl溶(6mol.L-1,热)

溶(6mol.L-1,热)

溶(浓)Na2S 不溶

溶

不溶(NH4)2S 不溶

溶

不溶

Na2S2

溶 不溶

NaOH 不溶

溶

不溶SnS+2H++4Cl-

SnCl42-+2H2SSnS2+4H++6Cl-

SnCl62-+2H2SSnS2+Na2SNa2SnS3

SnS+S22-

Na2SnS33SnS2+6NaOH2Na2SnS3+Na2SnO3+3H2O+HClSnS2+H2S

锡、铅的盐类

硫化物

ASn4+Sn2+Sn

PbO2

Pb2+Pb

PbSO41.685-0.3588BSn(OH)62-Sn(OH)42-SnPbO2PbOPb

锡、铅的盐类(3)氧化还原性氧化还原性0.15

-0.1361.46

-0.1263

-0.93-0.91

0.248-0.576Sn2+

SnO2Pb2+

PbO2降低增强

还原性

氧化性Sn2＋呈强还原性，PbO2呈强氧化性

Sn2＋不稳定锡、铅的盐类氧化还原性2HgCl2+SnCl2

＝SnCl4+Hg2Cl2Hg2Cl2+SnCl2

＝SnCl4+2Hg(黑色)PbO2+4HCl＝PbCl2+Cl2+2H2O(实验室制备Cl2)Pb2+、Sn2+

可以与Fe3+

反应吗？锡、铅的盐类氧化还原性

[Sn(OH)4]2-[Sn(OH)6]2-[Pb(OH)3]-PbO2降低增强

还原性

氧化性Pb2＋

形式较稳定，Sn4+形式较稳定锡、铅的盐类氧化还原性锡、铅的盐类(4)重要盐类注意：铅盐一般有毒、有色！PbCrO4PbI2PbCO3PbS五、砷、锑、铋均为次外层18电子构型,性质类似,规律性强1.氢化物：无色、极毒、特臭气体，不无毒，易分解AsH3 SbH3 BiH3熔沸点上升rHm上升还原性上升，热稳定性下降AsH3制备AsH3:制备As2S3+O2

As2O3+6Zn

+6H2SO42AsH3+6ZnSO4+3H2ONa3As+3H2OAsH3+3NaOH砷镜(亮黑色)玻管性质：AsH3性质

(1)2AsH32As+3H2573K

缺氧(2)2AsH3

＋3O2AS2O3(S)+3H2O自燃

砷、锑、铋

氧化物2.氧化物(+3，+5)

氧化物 酸碱性 水溶性存在形式As2O3两性偏酸(弱)微溶AS3+ AsO33-

Sb2O3

两性偏碱(弱)难溶

Sb3+SbO33-

Bi2O3

碱性(弱)极难溶Bi3+

As2O5

酸性(中强)

Sb2O5酸性(弱)

Bi2O5酸性(弱)

H+介质OH-介质减弱

+3价的氧化物的水合物，在水中的平衡关系M3++3OH-M(OH)3H3MO33H++MO33-[H+]，pH[H+]，pH平衡As2O3(砒霜)，0.1g致死，微量有益砷、锑、铋

氧化物+5氧化态的氧化物有酸性As2O5+6NaOH＝2Na3AsO4+3H2OSb2O5+2NaOH+5H2O＝2Na[Sb(OH)6]砷、锑、铋

氧化物制备:(+3)Bi(NO3)3+3NaOH＝Bi(OH)3+3NaNO3SbCl3+3NaOH＝Sb(OH)3+3NaCl砷、锑、铋

氢氧化物3.氢氧化物4.含氧酸及盐AsO33-SbO33-Bi(OH)3两性(偏酸)两性(偏碱)弱碱

AsO43- SbO43- BiO3-

中强酸 弱酸 弱酸碱性，还原性酸性，氧化性氧化性酸性砷、锑、铋含氧酸及盐砷、锑、铋含氧酸及盐氧化还原性：碱性介质：AsO33-为强还原剂AsO33-+2OH-+I2AsO43-+2I-+H2O标准态时，反应逆向进行；pH＝5-9时,反应正向进行pH太高时，反应正向进行是由于I2发生了歧化反应，生成了I-

=0.58v,=0.5355v

=-0.68v酸性介质：BiO3-为强还原剂2Mn2++5BiO3-+14H+＝2MnO4-+5Bi3++7H2O砷、锑、铋含氧酸及盐砷、锑、铋

硫化物硫化物不溶于水及稀酸

As2S3As2S5Sb2S3Sb2S5Bi2S3

颜色淡黄色淡黄色橙红色橙红色棕黑色酸碱性偏酸酸性两性酸性碱性溶解度2.110-22

210-93110-97

5.硫化物热浓硫酸不溶不溶溶溶溶NaOH