碱金属和碱土金属元素.ppt

1、,第十章 碱金属和碱土金属元素 The alkali metals and the alkaline earth metals,无机化学 多媒体电子教案,通性 单质 各类氧化物 氢氧化物 盐类 几种典型盐的生产,主要内容,单质的性质 过氧化物和超氧化物的性质 氢氧化物的性质及其递变规律 盐类的性质 K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Ba2+ 的鉴定,基本要求,目 录,10-1 s区元素概述,10-2 碱金属和碱土金属性质,10-3 氧化物,10-5 盐类,10-4 氢氧化物,第一节s区元素概述,第一节,s区元素概述 The summarization of the s block elemen

2、ts,元素周期表,A中的钠、钾氢氧化物是典型“碱”，故A族元素又称为碱金属 A有时称为“土金属” A中的钙、锶、钡氧化物性质介于“碱”与“土”族元素之间，所以把A又称为碱土金属,A、A为s区元素,10-1 s区元素概述,碱金属和碱土金属的存在,主要矿物是钾石矿(KClMgCl26H2O) 我国青海钾盐储量占全国96.8%,最重要的矿石是锂辉石（LiAlSi2O6),主要以NaCl形式存在于海洋、盐湖和岩石中,锂云母:,芒硝:,主要以菱镁石（MgCO3)、白云石MgCa(CO3)2存在,主要矿物是绿柱石（3BeOAl2O3 6SiO2),碱金属和碱土金属的存在,萤石,天青石:,重晶石:,白云石

3、KCa(CO3)2,第二节s区元素概述,第二节,碱金属和 碱土金属的性质 The properties of the alkali metals and alkaline metals,图片,Gc2-704-18.8,Gc2-711-18.14,Li,Na,K,Rb Cs,Be,Mg,Ca,Sr,Ba,活泼金属,因为 原子的原子半径较大、核电荷较少 其金属晶体中的金属键很不牢固 故 单质的熔、沸点较低，硬度较小,核电荷 原子半径 熔、沸点 硬度 核电荷 原子半径 熔、沸点 硬度,10-2 碱金属和碱土金属的性质,熔点低于人的体温,放在手心里即可熔化,碱金属和Ca、Sr、Ba均可用刀切割 Cs是

4、最软的金属,为具有银白色(铯为灰色)光泽的金属,失去电子的倾向大，受到光照射时，金属表面的电子易逸出，可制造光电管，由铯光电管制成的自动报警装置，可报告远处火警；制成的天文仪器可根据星光转变的电流大小测出太空中星体的亮度，推算星球与地球的距离。,10-2 碱金属和碱土金属的性质,氧化数与族号一致， 常见的化合物以离子型为主 由于Li+、Be2+半径小， 其化合物具有一定共价性,10-2 碱金属和碱土金属的性质,E (Li+/Li)可用焓变粗略估计,rHm 的计算,M(s) + H+(aq) H2(g) + M+(aq),rHm,-Hh (H+),- D (H-H),碱金属转变为水合离子过程的有

5、关数据,返回,碱金属和碱土金属的氨溶液： 1. 具有较高的导电性 2. 与金属本身相同的化学反应 3. 稀碱金属氨溶液是还原剂,10-2 碱金属和碱土金属的性质,碱金属和碱土金属化学性质活泼,且 化学活泼性 碱金属 碱土金属,10-2 碱金属和碱土金属的性质,碱金属和碱土金属的一些重要反应,10-2 碱金属和碱土金属的性质,2M + 2H2O 2MOH + H2（g）,Li,Na,K,Ca,反应活性：Li Cs?,碱金属和碱土金属的一些重要反应,10-2 碱金属和碱土金属的性质,碱金属的用途,两族元素金属和化合物的重要性顺序如下：,顺序大体是按世界年产量大小排列的，表示不出排序较后元素在某些特

6、定应用领域的重要意义.,金 属: Na Li K Cs Rb Mg Ca Be Ba Sr 化合物: Na K Li Cs Rb Ca Mg Ba Sr Be,金属锂,制造氢化锂、氨化锂和合成有机锂化合物，后者用做有机化学中的还原剂和催化剂；,4. 同位素受中子轰击产生热核武器的主要原料氚：,2. 制造合金Al-Li(含锂3 % ),因质量轻和强度大而用于空间飞行器；,3. 制造高功率长效电池（用于手表、计算机、心脏起搏器等）；,在此裂变中，1公斤锂具有的能量大约相当于两万吨优质煤炭,比U-235裂变产生的能量还要大8倍. 1公斤锂至少可以发出340千瓦的电力.因此，有人说：,金属锂 未来的新

7、能源,金属钠,1. 过去钠的年产量与含铅抗震剂的使用量有关. 2. 作为还原剂制造某些难熔的金属如铀、钍、锆等，特别是还原制备钛： TiCl4 + 4 Na Ti + 4 NaCl 3. 因具有高的导热性和低的中子吸收能力，被用做快速增殖反应堆的冷剂. 4. 最近被开发的新用途有制作钠电缆、钠基电池和钠硫电池等.,金属钾,工业用途小，世界年产量只及钠的 0.1% ！主要用于制造（生氧剂）和低熔点钠钾合金（用做干燥剂和还原剂），也用做核反应堆的冷却剂.,金属铯和铷,消耗量极小，由于在光照下逸出电子，因而是制造光电池的良好材料. 133Cs 厘米波的振动频率(9192631770 s-1) 在长时

8、间内保持稳定, 因而将振动这次所需要的时间规定为 SI 制的时间单位 s. 利用此特性制作的铯原子钟 ( 测准至 1.0 10-9 s ) 在空间科学的研究中用于高精度计时.,最近由中科院研制的铯原子钟, 200万年内误差不超过1 s,1999年花费65万美元,安放在美国国家标准和技术研究所.2000万年内误差不超过1 s,金属铍,属于“轻金属”，世界铍耗量的70 % -80 % 用来制造铍铜合金. 金属铍和铍基合金的弹性-质量比、拉伸应力和导热性都较高，因而用于各种空间飞行器.另外还用于制造氧化物陶瓷、原子能反应堆中的中子减速剂.,金属镁,最轻的一种结构金属，也是用途最大的碱土金属.世界镁耗

9、量的70 % 用来制造合金. 广泛用于航空航天事业.也用于某些金属冶炼还原剂.,一般采用电解熔融盐的方法,碱金属的制备,一般采用电解熔融盐的方法,碱金属的制备,1. 350-400下电解NaCl和 BeCl2的熔融盐 2. 用镁还原氯化铍,铍,一般采用电解熔融盐的方法,碱金属的制备,第三节氧化物,第三节,氧化物 oxide,类型,10-3 氧化物,形成,10-3 氧化物,10-3-1 正常氧化物,10-3-1 正常氧化物,碱土金属的氧化物均为白色 在水中溶解度一般较小,由于阴、阳离子带两个单位电荷，M-O核间距较小，MO具有较大晶格能，所以硬度大，熔点高。,具有反射放射性射线的能力， 常用作原

10、子反应堆外壁砖块材料。,常用来制造耐火材料和金属陶瓷,是重要建筑材料； 可做熔矿剂； 制取电石的原料,1. 在碱性介质中是强氧化剂,常用作熔矿剂,2. 室温下，与水或稀酸反应生成H2O2,例 Na2O2 + 2H2O 2NaOH + 2H2O2,Na2O2 + H2SO4 Na2SO4 + 2H2O2,2KO2 + 2H2O 2KOH + 2H2O2 + O2,2KO2 + H2SO4 K2SO4 + 2H2O2 + O2,2H2O2 2H2O + O2,10-3-2 过氧化物和超氧化物,例 2Fe(CrO2)2+7Na2O2 4Na2CrO4+Fe2O3+3Na2O,3. 与CO2 反应放出

11、O2,例 2Na2O2 + 2CO2 2Na2CO3 + O2,4KO2 + 2CO2 2K2CO3 + 3O2,10-3-2 过氧化物和超氧化物,10-3-2 过氧化物和超氧化物,MO3 MO2 + O2,10-3-3 臭氧化物,氢化物 离子型氢化物（除Be、Mg）,LiH NaH KH RbH CsH NaCl -90.4 -57.3 -57.7 -54.3 -49.3-441,均为白色晶体, 热稳定性差,还原性强,(1) 钛的冶炼:,(2)剧烈水解:,形成配位氢化物,氢化铝锂,受潮时强烈水解,第四节氢氧化物,第四节,氢氧化物 hydroxide,碱金属氢氧化物又称为苛性碱 因它对纤维、皮

12、肤有强烈腐蚀作用,10-4 碱金属和碱土金属氢氧化物,10-4-1 碱金属和碱土金属 氢氧化物的碱性(alkalescence),与酸反应 Be(OH)2 + 2H+ Be2+ + 2H2O 与碱反应 Be(OH)2+ 2OH- Be(OH)42-,10-4-2 碱金属和碱土金属 氢氧化物的溶解性(solubility),随着阳离子半径的增大,阳离子与阴离子之间的吸引力减小,易被水分子拆开的缘故。,因为 离子半径 M() M() 使阳离子与阴离子之间吸引力 M() M(),R 的 大，使OH键极性增强，则为酸式解离,R 的 小，使RO键极性增强，则为碱式解离,氧化物水合物通式 R(OH)n,氢

13、氧化物酸碱性递变规律R-O规律,Ionic potential,值 10 R-O-H酸碱性 碱性 两性 酸性,氢氧化物酸碱性递变规律R-O规律,氢氧化物酸碱性递变规律 R-O规律,值 10 R-O-H酸碱性 碱性 两性 酸性,返回,第五节盐类,第五节,盐 类 salts,10-5 盐类的性质,如 卤化物、硝酸盐、碳酸盐、硫酸盐等为无色 BaCrO4为黄色、KMnO4为紫色,铍与易变形的阴离子的化合物为共价化合物 因为Be2+半径小，电荷较多，极化力较强。 如 BeCl2是共价化合物： 熔点低、易升华、能溶于有机溶剂中。,一般来说，碱金属和碱土金属盐具有 较高的热稳定性,10-5 盐类的性质,碳酸盐热稳定性 BeCO3 MgCO3 CaCO3 SrCO3 BaCO3 T分