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1、第 12 章 碱金属和碱土金属 12 1 金属单质 12 1 1 物理性质 IA Li Na K Rb Cs ns1 1 IIA Be Mg Ca Sr Ba ns2 2 这些金属单质都具有银白色 的金属光泽，具有良好的导电性 和延展性。 由于碱土金属的金属键比碱金 属的金属键要强，所以碱土金属 的熔沸点、硬度、密度都比碱金 属高得多。 碱金属和碱土金属都是非常活泼的金属元素，同族从 Li 到 Cs 和从 Be 到 Ba 活泼性依次增强。 碱金属和碱土金属都有很强的还原性，与许多非金属 单质直接反应生成离子型化合物。在绝大多数化合物中， 它们以阳离子形式存在。 12 1 2 化学性质 1 碱金
2、属、碱土金属与水的作用 2 M 2 H2O 2 MOH H2 (g) M1 (xy) NH3 M1(NH3)y e(NH3)x M2 (2xy) NH3 M2(NH3)y2 2 e(NH3)x 2 碱金属、碱土金属与液氨的作用 长期放置或有催化剂存在： 2 Na 2 NH3 2 NaNH2 H2 氨合电子结构示意图 (1) 熔融盐电解: 此法可制备 Li、Na、Mg、Ca、Ba 问题：加入CaCl2有何作用? (p798) (2) 高温还原: 此法制备 K、Rb、Cs KCl Na NaCl K(g) 2 RbCl Ca CaCl2 Rb (g) 2 CsCl Ca CaCl2 Cs (g)
3、问题: 不活泼的金属为何可置换活泼金属? 12 1 3 金属单质的制备 钾的沸点(766 C)比钠的(890 C)低，当反应体系的 温度控制在两沸点之间，使金属钾变成气态，金属钠和 KCl、NaCl 仍保持在液态，钾由液态变成气态，熵值大 为增加，反应的 TrSm 项变大，有利于rGm变成负值使 反应向右进行。 同时，钾为蒸气状态，设法使其不断离开反应体系， 让体系中其分压始终保持在较小的数值，有利于反应向右 进行。 12 2 含氧化合物 12 2 1 氧化物 碱金属形成三类氧化物： 正常氧化物(O2) 过氧化物(O22) 超氧化物(O2) 碱土金属的氧化物可以通过其碳酸盐、氢氧化物、 硝酸盐
4、或硫酸盐的热分解来制备。 氧化物热稳定性总的趋势是，同族从上到下依次降 低，熔点也按此顺序降低。(p800,mp:) 碱土金属离子半径较小，电荷高，其氧化物的晶格能 大，因而其熔点比碱金属氧化物的熔点高得多。 锂以外的碱金属氧化物的制备一般可以用碱金属单质 或叠氮化物还原其过氧化物、硝酸盐或亚硝酸盐制备。 12 2 2 氢氧化物 1 氢氧化物性质 碱金属和碱土金属的氢氧化物都是白色固体。 Be(OH)2为两性氢氧化物，LiOH和Be(OH)2为中强 碱，其余氢氧化物都是强碱。 碱金属的氢氧化物都易溶于水，在空气中很容易吸潮 ，它们溶解于水时放出大量的热。除氢氧化锂的溶解度 稍小外，其余的碱金属
5、氢氧化物在常温下可以形成很浓 的溶液。溶解以后全部电离。 2 氢氧化物酸碱性判断标准 R拉电子能力与离子势有关: Z/r (r以pm为单位) 解离方式与 拉电子能力有关 0.22 0.32 两性 0.22 碱性 0.32 酸性 ROHRO H R OH LiOH 0.12 0.25 Be(OH)2 NaOH 0.10 0.18 Mg(OH)2 KOH 0.09 0.15 Ca(OH)2 RbOH 0.08 0.13 Sr(OH)2 CsOH 0.07 0.12 Ba(OH)2 碱金属氢氧化物均为碱性，Be(OH)2为两性， 其它碱土金属氢氧化物为碱性。 12 3 盐类 12 3 1 盐类的共同
6、特点 重要盐类：卤化物、硝酸盐、硫酸盐、碳酸盐 (1) 晶体类型：绝大多数是离子晶体， 但碱土金属卤化物有一定的共价性。 (2 ) 一般无色或白色。 (3) 溶解度：碱金属盐类一般易溶于水； 碱土金属盐除卤化物、硝酸盐外多数难溶。 (4) 热稳定性：较高。 12 3 2 盐类的溶解性 (1) IA盐类易溶为主，难溶的有： NaAcZn(Ac)23UO2(Ac)29H2O、 NaSb(OH)6、 KClO4、 Li3PO4、 K2PtCl6、 K2NaCo(ONO)6亮黄、 KB(C6H5)4（白色） 难溶盐往往是在与大阴离子相配时出现。 (2) IIA盐类难溶居多，常见盐类除氯化物、硝酸盐 、
7、 MgSO4、MgCrO4外，其他难溶，如MCO3、 MC2O4、M3(PO4)2、MSO4、 MCrO4 钠盐和钾盐的差异 1、溶解度 2、吸湿性 3、结晶水Li几乎全部、Na 盐75% 钾盐25%水合 焰色反应： 晶型： 形成复盐：Li除外均可形成复盐。 热稳定性： 重要的盐：BeX2 、 Mg（Ca、Ba）Cl2 、CaF2 碳酸正 盐、酸式盐。等Na2SO410H2O芒硝、CaSO42H2O石膏 、 BaSO4重晶石、MgSO47H2O硫酸镁 (3) 离子型盐类溶解度的定性判断标准 巴素洛规则：阴阳离子电荷绝对值相同, 阴阳离子半径 较为接近则难溶，否则，易溶。 比较一下两组溶解度：
8、LiF LiI BaSO4 BeSO4 MCO3(s) MO(s) CO2 碳酸盐的热稳定性取决于M离子的反极化能力 愈 来 愈 难 分 解 物质 BeCO3 MgCO3 CaCO3 SrCO3 BaCO3 分解温度 / K 298 813 1183 1563 1663 12 4 锂的特殊性及对角线规则 锂与同族的元素不类似，而和镁类似。 12 4 1 化合物的溶解性 锂和镁的氢氧化物LiOH和Mg(OH)2的溶解度都很小 ，而其它碱金属氢氧化物都易溶于水。 锂与镁的氟化物、碳酸盐、磷酸盐都是难溶盐，而碱 金属的氟化物、碳酸盐、磷酸盐都易溶于水。例如，氟化 钠的溶解度约是氟化锂的10倍，磷酸钠
9、的溶解度约是磷酸 锂的200倍。 12 4 2 Li、Mg 的相似性一些反应 4 Li O2 2 Li2 O 2 Mg O2 2 MgO 6 Li N2 2 Li3N 3 Mg N2 Mg3N2 2 Mg(NO3)2 2 MgO 4 NO2 O2 4 LiNO3 2 Li2O 4 NO2 O2 2 NaNO3 2 NaNO2 O2 LiClH2O LiOH HCl MgCl26H2O Mg(OH)Cl HCl 5 H2O Mg(OH)Cl MgO HCl 12 4 3 对角线规则 C Si Li Na Be Mg B Al 以上三对处于对角线上的元素及其化合物的性质有许 多相似之处，叫做对角线
10、规则。 这是由于对角线位置上的邻近两个元素的电荷数和半 径对极化作用的影响恰好相反，使得它们离子极化力相近 而引起的。 12 4 4 为什么E (Li/Li)特别负? E (Li/Li) 3.05 V E (Na/Na) 2.72 V E (K/K) 2.92 V rH H升(M) I1(M) Hh(M) Hh(H) I1(H) 1/2 D(H2) I1(M)I1(H) M(g) H (g) M(g) H (g) HhHh1/2D H升 M (s) H (aq) M (aq) 1/2 H2 rH E(Li/Li) 特别负是主要是由于锂离子半径小，水合 作用强，水合热特别大的缘故。 性 质 H升
11、/kJmol1 I(M)/kJmol1 Hh(M)/kJmol1 H (M) /kJmol1 H (H) /kJmol1 总焓变Hm/kJmol1 (计算值) (实验值) Na 109.5 495.7 413.8 197.3 454.5 275.2 2.67 2.71 Li 150.5 520.1 514.1 163.1 454.5 291.4 3.02 3.0401 K 91.5 418.6 342.8 175.1 454.5 279.4 2.90 2.931 Rb 86.1 402.9 321.9 165.1 454.5 289.4 3.00 2.98 Cs 79.9 375.6 297.1 158 454.5 296.5 3.07 2.92 E V / V / E
