12碱金属和碱土金属.ppt

1、,元素在地壳中的分布,元素在地壳中的含量称为丰度。,F.W.Clark,O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg、H、Ti 种10元素占地壳总质量的99.22%。,第十二章 碱金属和碱土金属,1、金属锂 制造Al-Li合金, 质量轻且强度大, 用于空间飞行器 制造高功率长效电池用于手表, 计算机, 心脏起博 同位素63Li用中子轰击产生热核武器的原料“氚” 制造氢化锂等,用作催化剂,2、金属钠 多年来它的最大用途是由铅钠合金与烷基氯生 产汽油抗震剂，四乙基铅（现己被禁用） 4PbNa +4C2H5Cl =（C2H5）4Pb + Pb +4NaCl 钠的新用途正在被开发，钠的导电率超过铜和铝，

2、现已 制成地下辅设的钠电缆，钠基电池像锂电池一样，是一 种高能电池，钠硫电池可在300度条件下工作。,3、铯 铯（铷钾）在光照下逸出电子，因而是制造光 电池的良好材料。 133Cs厘米波的振动频率（9192631770s-1）在长 时间内保持稳定，利用此特性制作的铯原子钟测 准至110-9s，300年内误差不超过1s。,铍 铍与镁和铝是所谓的轻金属。7080%用于制合金，因其弹性-质量比、拉伸应力和导热性高，用于各种飞行器。目前发射到空间轨道上的飞行器中镁比其他任何金属都要多。另，用氧化铍制特种陶瓷。,12-1 金属单质,12-1-1 物理性质,主要性质变化规律,原子半径 离子半径 化学活泼性

3、,熔沸点 硬度 升华能 电离能 电负性 水合能 极化力,碱金属是密度很小的金属,锂辉石Li2OAl2O34SiO2， 钠长石NaAlSi3O8， 钾长石KAlSi3O8， 绿柱石3BeOAl2O36SiO2 白云石CaCO3MgCO3 菱美矿MgCO3 光卤石KClMgCl26H2O， 方解石CaCO3 石膏CaSO42H2O 明矾石K2SO4Al2(SO4)324H2O， 天青石SrSO4 重晶石BaSO4,12-1-2 化学性质,一、与非金属直接化合 强的还原性,Li2O （普通氧化物）,Na2O2 （过氧化物）,KO2 ，RbO2，CsO2 （超氧化物）,碱土金属都生成普通氧化物。,二、

4、与水的反应,锂与水反应较缓慢,钠与水反应剧烈，反应放出的热可使钠熔化,钾与水反应剧烈，放出的热量足以使氢气燃烧,铷与铯与水作用时可发生爆炸,问题1 根据标准电极电势，锂与水的反应活 泼性比铯还强，然而实际上锂还不如钠活泼。 这是为什么？,答：锂的熔点较高，反应放出的热量不足以使它熔化，钠在反应时则被熔化，因而固体锂与水接触的表面积不如液体钠大； 反应产物LiOH的溶解度小，它覆盖在锂 的表面，阻碍反应的进一步进行。,问题2 碱金属单质如何保存？,三、在液氨中的情况,M(s)+(x+y)NH3 M(NH3)x+ + e(NH3) y-,2Na+2NH3 2NaNH2 + H2,钠溶于某些干燥的有

5、机溶剂如醚也会产生溶剂合电子的颜色。,四、与氧化物、氯化物的反应,Mg +SiO2 Si +MgO,Mg +CO2 ？ Mg +H2O（g） ？,（MgO +C） （MgO + H2）,TiCl4 +4Na = Ti +4NaCl,五、焰色反应,12-1-3 金属单质的制备,问题3 CaCl2的作用？,问题4 为什么不用电解法制钾？,因为（1）金属K熔于氯化钾而难以分离； （2）沸点低，易挥发，污染环境； （3）产生KO2，易爆炸。,2、热还原法,KCl + Na 高温低压 NaCl + K ,问题5上述反应与根据标准电极电势排列的金属活动顺序是否矛盾，为什么？,答：否。因为标准电极电势是金属

6、在水溶液中表现出的性质。而上述反应是在熔融态下进行的。,12-2 含氧化合物,12-2-1 氧化物,1、普通氧化物,（1）制备,Li2O (白)：锂在纯氧中燃烧。在空气中会生成Li3N。 Na2O(白)：2Na+O2 = Na2O2； Na2O2 +2 Na = 2Na2O,（2）性质,a、颜色,b、热稳定性,c、与水反应,M2O + H2O = 2MOH,MO + H2O = M(OH)2,易更易,难易,2、过氧化物,O2的分子轨道 KK(2s)2(2s*)2(2p)2(2p)4(2py*)1(2pz*)1 ,过氧离子O22- 的分子轨道 KK(2s)2(2s*)2(2p)2(2p)4(2p

7、y*)2(2pz*)2 ,（1）制备, 与水反应： Na2O2+2H2O（冷）= H2O2 +2 NaOH, 与酸反应： Na2O2+H2SO4（稀）= H2O2 + Na2SO4 2H2O2 = 2H2O +O2,与CO2反应： 2Na2O2+ 2CO2 = 2Na2CO3 +O2,强氧化性：在碱性介质中是强氧化剂,3Na2O2+Cr2O3 = 2Na2CrO4 + Na2O Na2O2+MnO2 = Na2MnO4,（2）性质,Na2O2熔融是不能采用瓷制器皿和石英器皿，宜用铁、镍器皿。,3、超氧化物和臭氧化物,超氧离子O2-的分子轨道： KK(2s)2(2s*)2(2p)2(2p)4(2

8、*py)2(2p*z)1,2KO2 +2H2O = H2O2 +2KOH+O2 4KO2+2CO2 = 2K2CO3 +3O2,4KO3 +2H2O = 4KOH+5O2,12-2-2 氢氧化物,1、溶解性,LiOH NaOH KOH RbOH CsOH Be(OH)2 Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr(OH)2 Ba(OH)2,碱性减弱,2、碱性,Be(OH)2 + 2H+ = Be2+ + 2H2O Be(OH)2 + 2OH- = Be(OH)42-,碱 性 增 强,M的离子势： z/r 越大，越易做酸式解离 MOHMO- + H+ 越小，越易做碱式解离 MOHM+ + OH- 1/

9、2 0.32 呈酸性,问题6 氢氧化钠的性质和用途？,12-3 盐类,12-3-1 盐的溶解性,1、 碱金属盐 多数易溶，少数难溶。,醋酸双氧铀酰锌钠 NaAcZn(Ac)2 3UO2(Ac)29H2O,黄绿色晶体,钴亚硝酸钠钾 K2NaCo(NO2)6,亮黄色,四苯硼酸钾 KB(C6H5)4,白色,K2CO3Na2CO3 KClO3NaClO3,2、 碱土金属的盐类,铬酸盐和硫酸盐,Be Mg Ca Sr Ba,溶解度下降,形成结晶水合物的倾向：,Li Na K Rb Cs,半径增大 离子水合热减小 水合盐减少,12-3-2 盐的结晶水合与复盐,问题1同一金属不同盐类的热稳定性的强弱顺序？,

10、硅酸盐磷酸盐硫酸盐氯化物碳酸盐氯酸盐硝酸盐,问题2碱金属与碱土金属的盐比较 ，热稳定性如何？,问题3 碱土金属碳酸盐的热稳定性变化规律如何？,12-3-3 含氧酸盐的热稳定性,1、卤化物：氯化钠、氯化镁、氯化钙、氯化钡,问题如何制取无水氯化镁？,答：方法1：必须将MgCl26H2O在干燥的HCl气流中 加热脱水。 方法2：MgO+C+Cl2 =MgCl2 +CO 方法3：金属镁与氯气直接反应,12-3-4 重要盐类简介,CaCl26H2O冰水 = 1.441,3、碳酸盐,4、硫酸盐,问题如何以重晶石为原料制备硝酸钡？,CaCO3 + CO2 + H2O = Ca(HCO3)2,12-3-5 锂

11、的特殊性,在周期表中某一元素的性质与其左上方或右下方的另一元素性质相似，称为“对角线规则”。,锂与镁、铍与铝、硼与硅,1、锂和镁在过量的氧气中燃烧，都只生成普通氧化物。,2、锂和镁的氢氧化物的溶解度相似，在加热时都可分解为相应的氧化物和水。,3、锂和镁的碳酸盐均不稳定，加热时均能分解相应的氧化物，并放出CO2。,4、锂和镁的某些盐类，如氟化物、硫酸盐、磷酸盐等均难溶于水。,5、锂和镁的硝酸盐受热分解产物是金属氧化物、二氧化氮和氧气。,6、金属锂和镁都能直接与氮气反应生成氮化物。,Mg3N2 + 6H2O = 3Mg(OH)2 + 2NH3,6Ca + 2N2 = 2Ca3N2,练习1写出室温下

12、锂在空气中的所有反应。,答 Li + O2 Li2O Li + N2 Li3N Li + H2O LiOH+ H2 Li2O + H2O LiOH Li2O + CO2 Li2CO3 LiOH + CO2 Li2CO3 +H2O,练习2 写出Na2O2分别与CO2、SiO2、Al2O3、 SO2、Fe（CrO2）2的反应方程式。,答：2Na2O2 +2 CO2 = 2Na2CO3 + O2,2Na2O2 + 2 SiO2 = Na2 SiO3 + O2,Na2O2 + Al2O3 =2Na AlO2 +1/2 O2,Na2O2 + SO2 = Na2 SO4,Fe(CrO2)+Na2O2Na2CrO4+Fe2O3+Na2O,思考1 至今没发现过氧化物的是