无机化学17第十二章

第十二章s区元素

(s

-BlockElements)

§12.1s区元素的通性§12.2s区元素的单质§12.3s区元素的化合物本章目录§12.4元素的相关性§12.1s区元素的通性

(theGeneralCharacteristic

ofs

-BlockElements)

12.1.2

原子半径和离子半径12.1.3形成化合物的成键特征12.1.1价电子层结构和氧化态主族元素的一般通性同族：金属性增强/非金属性减弱电负性减小原子半径增大同周期：金属性（还原性）减弱/非金属性（氧化性）增强电负性增大原子半径减小12.1.1碱金属和碱土金属元素的价电子层结构和氧化态§12.1s区元素的通性第十二章s区元素价电子层结构是ns1，ns2;碱金属(AlkaliMetal)元素主要表现＋1氧化态；碱土金属(AlkaliSoilMetal)元素主要表现＋2氧化态。结论§12.1s区元素的通性第十二章s区元素12.1.2碱金属和碱土金属元素的原子半径和离子半径§12.1s区元素的通性第十二章s区元素12.1.3碱金属和碱土金属元素形成化合物的成键特征IAIIALiBeNaMgKCaRbSrCsBaLi+、Be2+、Mg2+主要形成共价型化合物大多数元素形成离子型化合物§12.1s区元素的通性第十二章s区元素§12.1s区元素的通性第十二章s区元素

由于Li+有较小的半径，Be2+、Mg2+有较小半径和较高电荷，离子极化力大，一定程度上容易形成共价键，表现出与同族元素不同的化学性质。结论§12.2s区元素的单质12.2.1碱金属和碱土金属单质的性质12.2.2碱金属和碱土金属单质的重要化学反应(theElementarySubstancesof

s-BlockElements)12.2.1碱金属和碱土金属单质的性质1.物理性质§12.2s区元素的单质第十二章s区元素§12.2s区元素的单质第十二章s区元素

密度小，硬度低，熔沸点低；碱土金属的熔沸点和硬度都比碱金属的高。结论碱金属和碱土金属具有强活泼性，容易形成离子型化合物。§12.2s区元素的单质第十二章s区元素2.化学性质（1）固态§12.2s区元素的单质第十二章s区元素是化学活泼性很强的金属元素；两个族中从上到下，元素的第一电离能和电负性依次降低；最活泼的金属是铯。结论碱金属和碱土金属的标准电极电势（2）水溶液§12.2s区元素的单质第十二章s区元素标准电极电势值都很小，单质金属都是强的还原剂；从上到下，减小，还原性增强；小表现出反常性。最活泼的金属是锂。结论§12.2s区元素的单质第十二章s区元素3.焰色反应

(FlameReaction)§12.2s区元素的单质第十二章s区元素12.2.2碱金属和碱土金属的重要化学反应碱金属单质的化学反应MPO2+CO2O2SN2H2H2OX2M3PM2CO3MOH+H2MHM2SMX（X=卤素）M3N(M=Li)M2O(M=Li)M2O2(M=Na)MO2(M=K,Rb,Cs)§12.2s区元素的单质第十二章s区元素§12.2s区元素的单质第十二章s区元素碱土金属单质的化学反应MNaOHNH3水蒸气H2X2M3N2(M=Mg,Ca)Be(OH)42-+H2MH2MO+H2(M=Be,Mg)MOMO2(M=Ba),MX2M(OH)2+H2(M=Ca,Sr,Ba)N2H2OO2(M=Ca,Sr,Ba)M(NH2)2+H2§12.3s区元素的化合物12.3.1氢化物12.3.2氧化物12.3.3氢氧化物12.3.4重要的盐类的性质(theCompoundsofs-BlockElements)12.3.1氢化物(Hydride)氢与其他元素形成的二元化合物叫氢化物。氢化物共价型氢化物金属型氢化物离子型氢化物§12.3s区元素的化合物第十二章s区元素

制备§12.3s区元素的化合物第十二章s区元素离子型氢化物不溶于非水溶剂，能溶于熔融的碱金属卤化物中；离子型氢化物熔化时能导电，在阳极上有H2放出；证实了离子型氢化物都含负氢离子H-

。§12.3s区元素的化合物第十二章s区元素性质一：与水反应

性质性质二：强还原性性质三：配位性§12.3s区元素的化合物第十二章s区元素性质一：与水反应§12.3s区元素的化合物第十二章s区元素NaH+H2O→NaOH+H2可用离子型氢化物（CaH2）除去水蒸气或溶剂中微量水分。

H-

+H+→H2性质二：强还原性TiCl4+4NaHTi+4NaCl+2H2400℃§12.3s区元素的化合物第十二章s区元素性质三：配位性§12.3s区元素的化合物第十二章s区元素§12.3s区元素的化合物第十二章s区元素LiH、LiBH4、LiAlH4都是非常有用的实验室试剂，常用作提供H-的良好试剂、还原剂。实验室更喜欢用后者代替LiH、NaH，是因为它们在乙醚(Ether)中容易溶解。12.3.2氧化物通常条件下碱金属碱土金属氧的存在形式氧化物M2O(M=Li)M'OO2-过氧化物M2O2

(M=Na)M'O2(M'=Ba)O22-超氧化物MO2

(M=K,Rb,Cs)O2-臭氧化物MO3

(M=K,Rb,Cs）O3-碱金属、碱土金属的氧化物§12.3s区元素的化合物第十二章s区元素1.正常氧化物

制备

碱金属2Na+Na2O2→2Na2O10K+2KNO3→6K2O+N2间接方法制备

§12.3s区元素的化合物第十二章s区元素2M+O2→2MO

MCO3→MO+CO2

碱土金属

2M(NO3)2→2MO+4NO2+O2

性质碱金属、碱土金属氧化物的物理性质物理性质§12.3s区元素的化合物第十二章s区元素§12.3s区元素的化合物第十二章s区元素热稳定性总趋势:

从Li→Cs,从Be→Ba逐渐降低结论碱土金属的氧化物（除BeO）都是NaCl型氧化物。原因化学性质（与水反应）M2O+H2O→2MOH§12.3s区元素的化合物第十二章s区元素MO+H2O→M(OH)2（M=Ca、Sr、Ba）2.过氧化物(Peroxide)[]2-

结构§12.3s区元素的化合物第十二章s区元素§12.3s区元素的化合物第十二章s区元素

制备（Na2O2）§12.3s区元素的化合物第十二章s区元素

性质性质一：氧气发生剂。性质二：二氧化碳吸收剂和氧气发生剂。性质一：氧气发生剂。§12.3s区元素的化合物第十二章s区元素性质二：二氧化碳吸收剂和氧气发生剂。§12.3s区元素的化合物第十二章s区元素3.超氧化物(Hyperoxide)

结构§12.3s区元素的化合物第十二章s区元素§12.3s区元素的化合物第十二章s区元素性质一：强氧化剂。性质二：CO2吸收剂和氧气发生剂。

性质§12.3s区元素的化合物第十二章s区元素碱金属和碱土金属在空气中燃烧的主要产物Li2O(Li3N2)Na2O2KO2RbO2CsO2BeOMgO(Mg3N2)CaO（Ca3N2）SrOBaO(BaO2)12.3.3氢氧化物(Hydroxide)1.碱性递变规律

（1）现象LiOH中强碱Be(OH)2两性NaOH强碱Mg(OH)2中强碱KOH强碱Ca(OH)2强碱RbOH强碱Sr(OH)2强碱CsOH强碱Ba(OH)2强碱碱性增强氢氧化物的碱性§12.3s区元素的化合物第十二章s区元素（2）Be(OH)2的两性除Be(OH)2为两性氢氧化物外，其它氢氧化物都是强碱或中强碱；Be(OH)2+2H++2H2O→[Be(H2O)4]2+§12.3s区元素的化合物第十二章s区元素Be(OH)2+2OH-

→[Be(OH)4]2-（2）解释——ROH理论R－Ｏ－Ｈ在水中有两种解离方式R—OHR++OH-碱式电离R—O—HRO-+H+酸式电离φ值大，有利于酸式电离；φ值小，有利于碱式电离。§12.3s区元素的化合物第十二章s区元素拓展三个规律I.同周期（最高氧化态）：从左到右，酸性增强，碱性减弱§12.3s区元素的化合物第十二章s区元素II.同族（同氧化态）：酸性减弱，碱性增强从上到下III.同一元素不同氧化态（如氯元素）:高氧化态的氧化物和水合物酸性增强§12.3s区元素的化合物第十二章s区元素碱性减弱或酸性增强碱性增强/酸性减弱2.溶解度变化规律（1）现象碱金属氢氧化物溶解度S/(mol·L-1)碱土金属氢氧化物溶解度S/(mol·L-1)LiOH13Be(OH)28×10-6NaOH109Mg(OH)25×10-4KOH112Ca(OH)21.8×10-2RbOH177Sr(OH)26.7×10-2CsOH330Ba(OH)22×10-1S增大氢氧化物在水中的溶解度§12.3s区元素的化合物第十二章s区元素阴、阳离子半径相差较大的离子型化合物在水中溶解度较大；阴、阳离子半径相近的离子化合物在水中溶解度较小。这种规律也可叫做相差溶解规律。（2）规律§12.3s区元素的化合物第十二章s区元素适用性很广的一条溶解度规律是：12.3.4重要的盐类性质1.溶解性大多数碱金属盐易溶于水，仅少数碱金属盐是难溶于水的若干锂盐：LiF、Li2CO3、Li3PO4K+、Rb+

、Cs+同某些较大阴离子的盐难溶：K2Na[Co(NO2)6]§12.3s区元素的化合物第十二章s区元素Li：强酸盐易溶，弱酸盐不易溶大配阴离子不易溶大多数碱土金属盐难溶于水，仅少数易溶于水碳酸盐、磷酸盐、草酸盐难溶于水氯化物、硝酸盐易溶于水§12.3s区元素的化合物第十二章s区元素12.3.4重要的盐类性质

——热稳定性热稳定性：碱金属>碱土金属碱土金属随原子半径增大，热稳定性增强Li+,Be2+同族中稳定性最差一般阳离子电荷越高，半径越小，极化能力越强，其含氧酸盐越不稳定，分解温度越低。两族元素形成的化合物在性质上的异同主要是离子型的化合物；氧化物水合物一般是强碱；碱和盐多是强电解质；同强酸形成的盐基本不水解。IA族元素的碱和盐大多是易溶于水的；而IIA元素的碱和盐一般有较低的溶解度。相似性差异性§12.2s区元素的单质第十二章s区元素§12.4锂、铍特殊性，对角线规则12.4.1锂的特殊性12.4.2铍的特殊性12.4.3对角线规则12.4.1锂的特殊性第十二章s区元素EӨ(Li+/Li)负值大有形成共价键的倾向在空气中燃烧能形成氮化物LiOH为中强碱锂盐溶解性差，例如LiF,Li2CO3,Li3PO4LiOH加热分解（其它的MOH稳定）LiH热稳定性高于其它MH第十二章s区元素12.4.2铍的特殊性有形成共价键的倾向Be(OH)2为两性不形成过氧化物盐易水解化合物热稳定性差12.4.3对角相关性

（即对角线规则，DiagonalRule）三对元素在周期表中处对角线的位置，相应的两元素及化合物的性质有许多近似之处，这种相似性称对角相关性。1.定义IA

IIA

IIIA

IVA

Ｌi

Be

BCNaMg

Al

Si第十二章s区元素2.对角相关性§12.4元素的相关性第十二章s区元素

处于对角线的元素在性质上的相似性，是由于它们的离子极化力相近的缘故。3.对角线规则可以用离子极化的观点粗略说明§12.4元素的相关性第十二章s区元素1.下列反应能得到Na2O的是（）

钠在空气中燃烧加热NaNO3至271℃C)加热Na2CO3至100℃D)Na2O2与Na作用自检习题√2.下列难溶钡盐中不溶于盐酸的是（）A)BaCO3