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1、第十章 碱金属和碱土金属元素一、碱金属、碱土金属的通性价层电子构型：IA，ns1 IIA，ns21、 金属性和非金属性均为金属元素（外层电子少，原子半径大，核电荷 周期最少）。 金属性：IAIIA。性质：金属键不牢固 ，所以单质熔、沸点很低，硬度较小，其中IIAIA。碱金属中Cs、Rb金属性质最强，失电子倾向最大， 所以可作光电管，如Cs光电管制成的自动报警器可报告远 处火警；制成的天文仪器可以测定与地球距离。2、氧化数：分别为+1和+2，一般无变价。3、化合物键型：以离子键为主，其中Li+、Be2+由于 半径小，其化合物有一定的共价性，如BeCl2等。4、特性：碱金属和碱土金属可溶于液氨，形
2、成深蓝 色溶液。IA： M(s) +（x+y）NH3 = M+(NH3)x + e-(NH3)yIIA: M(s) + (x+2y)NH3 = M2+(HN3)x + 2e-(NH3)y所以，IA、IIA的氨溶液具有较高的导电性和与金属 相同的还原性。二、氧化物 碱金属和碱土金属能形成多种类型的氧化物：正常氧 化物（含）、过氧化物（含）、超氧化物（含），臭氧化 物（含）及低氧化物。（一） 正常氧化物多数为白色固体，K2O（淡黄）、Rb2O（亮黄）、 Cs2O(桔红)；熔点：IIAIA；硬度IIAIA，所以BeO、MgO 作耐火材料和金属陶瓷，BeO还有反射放射线的能力，常 用作原子反应堆外壁砖
3、块材料。（二）过氧化物和超氧化物除Be外IA、IIA均能形成过氧化物（离子型）除Li、Be、Mg外，IA、IIA能形成超氧化物。性质： （1）室温下，均能与水和稀酸反应：Na2O2+2H2O2NaOH+H2O2Na2O2+H2SO4Na2SO4+H2O22KO2+2H2O2KOH+H2O2+O22KO2+2H2SO42K2SO4+H2O2+O2（2）与CO2的反应：2Na2O2+2CO22NaCO3+O2 4KO2+2CO22K2CO3+3O2 因此，过氧化物和超氧化物常用作防毒面具、 高空飞行、潜水的供氧剂。Na2O2为常用的过氧化物 ，纯的为白色，工业品带浅黄；在碱性介质中是强 氧化剂，常
4、作矿熔剂。如：2Fe(CrO2)2+7Na2O2 2Na2CrO4+Fe2O3+3Na2O还可用于纺织、纸浆漂白。Na2O2熔融分解，但 遇到棉花、Al粉等还原性物质，会爆炸，故使用 Na2O2要小心。（三）臭氧化物和低氧化物低温下，臭氧O3和粉末状无水碱金属（除Li外）氢氧 化物反应，用液氨提取可得红色的MO3固体：3MOH(s)+2O3(g)2MO3(s)+ MOHH2O(s)+1/2 O2(g)室温下，臭氧化物会缓慢分解：MO3MO2+ 1/2 O2遇水会发生反应： 4MO3+2H2O4MOH+5O2此外，Rb和Cs还可形成低氧化物，如低温下，Rb发 生不完全氧化得到Rb6O， 在-7.
5、3以上分解：2Rb6O Rb9O2+3RbCs形成的低氧化物有Cs7O(青铜色)、Cs4O(红色)、 Cs11O3（紫色），Cs（3+x）O等。 三、氢氧化物IA和IIA中（除BeO、MgO外）直接与水形成对应氢氧化 物。这些氧氧化物均为白色固体，易潮解，在空气中吸收 CO2或碳酸盐。碱金属氢氧化物对纤维、皮肤有强烈腐蚀 作用，故称荷性碱。1、碱性LiOH NaOH KOH RbOH CsOH中强碱 强碱 强碱 强碱 强碱Be(OH)2 Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr(OH)2 Ba(OH)2两性 中强 强 强 强 Be(OH)2+2H+Be2+2H2O Be(OH)2+2OH-Be(O
6、H)42- R-OH规则解释：氧化物的水合物通式R(OH)n，R为成酸或成碱元素， 有两种解离可能：RO- +H+ R-O-H R+OH-其可能性与阳离子的极化作用有关，科学家卡特里 奇以“离子势”来衡量阳离子极化作用的强弱。在R-OH中，若R的值大，其极化作用强，氧原子电 子云偏向R，使O-H键极性增强，则呈现酸式解离；若R的 值小，R-O键极性强，则成碱式解离。当1/210时R(OH)n显酸性 当101/27时R(OH)n显两性 当1/210R-O-H酸碱性： 碱性 两性 酸性注意：这种判断是一个经验规则，有些物质不适 用，如 Zn(OH)2，Zn的 =5.2，但它是两性氢氧化物。2、溶解
7、性IA均溶于水，仅LiOH溶解度较小。IIA溶解度比IA的小得多，且从上到下溶解度增大， 因M2+半径增大，M2+与OH-吸引力减弱的原因造成。IIAIA的原因也是静电引力前者大，后者小的缘故。 四、盐类 （一）盐类的性质：盐类很多（卤化物，硫酸盐，硝酸盐，碳酸盐，磷酸 盐等等），着重通性及Li盐、Be盐的特殊性。1、晶型绝大多数为离子晶体，有较高熔、沸点，常温下为固 体，熔化时能导电。但Be2+的半径小，电荷较多，极化力较强，光与易变 形的Cl-、Br-、I-结合则形成共价化合物。如BeCl2，熔点 低，易升华，能溶于有机溶剂，这些性质说明其共价化合 物特性。2、颜色M+、M2+均无色，它们
8、形成的盐类只要阴离子无色，其 化合物必为无色；若阴离子有色，则化合物有色。 3、热稳定性IA一般有较高稳定性：卤化物高温挥发而不分解；硫 酸盐高温不挥发，难分解；碳酸盐除Li2CO3在1000以上 部分分解为Li2O和CO2外，其余皆不分解；仅硝酸盐差，加 热到一定温度分解：4LiCO3 2Li2O+4NO2+O2 2NaNO3 2NaNO2+O2 2KNO3 2KNO2+O2IIA碳酸盐常温下（除BeCO3不到100分解）稳定，强 热下分解。4、溶解度 IA一般易溶于水，仅两类型微溶于水: （1）若干Li盐：LiF 、Li2CO3、Li3PO4等 （2）K+、Pb+、Cs+(及NH )的大阴
9、离子盐。 IIA中，Be盐多数易溶，Mg盐部分易溶，Ca、Sr、Ba盐 则多为难溶，其中氟化物溶解度：CaF2SrF2BaF2（增 强）； CaSO4SrSO4BaSO4（减弱）； 注意，Be盐和可溶性钡盐有毒。5、K+、Na+、Mg2+、Ca2+、Ba2+的鉴定。 （二）某些盐类的生产和应用 1、碳酸钠（纯碱，苏打，碱面）索维尔法：饱和食盐水吸收NH3和CO2气体，制得溶解 度较小的NaHCO3，再焙烧：NaCl+NH3+CO2+H2O NaHCO3+NH4Cl2NaHCO3 Na2CO3+H2O+CO2析出NaHCO3后，母液中NH4Cl用消石灰来回收，以循环 使用：2NH4Cl+Ca(O
10、H)2 NH3+CaCl2+2H2O所需CO2和石灰由石灰石煅烧得来。此法，技术成熟，原料丰富价廉，但食盐利用率低， NH3损失大，CaCl2废渣造成环境污染。 侯德榜法：将制碱和合成氨联为一体，称侯氏联合制碱 法，或氨碱法。该法，先用水煤气转化的H2和N2合成氨，同时有CO2放 出；由此合成氨系统提供的NH3和CO2来制碱，副产品NH4Cl 可作化肥。此法，NaCl利用率达96%以上，成本降低，可连续化生 产，对制碱上作出较大贡献。 2、碳酸氢钠（小苏打，重碳酸氢钠或焙碱） 制纯度高的可用Na2CO3溶液中通CO2： Na2CO3+CO2+H2O2NaHCO3（溶解度小，析出） 3、NaCl
11、 4、CaSO4：CaSO42H2O称石膏（生石膏），白粉，微溶 于水。CaSO4 1/2H2O为熟石膏，白粉，吸潮（熟石膏粉+ 水）可膨胀、硬化，用于制模、塑像、石膏绷带等。CaCl2+(NH4)2SO4+2H2OCaSO42H2O+2NH4ClCaSO42H2O经煅烧脱水，得CaSO41/2H2O五、配合物碱金属因电荷少、半径大，形成配合物倾向小，但可 形成螯合物和大环配合物，如与水杨醛反应。碱土金属中Ca2+、Sr2+、Ba2+可与多齿配体（EDTA）形 成螯合物或冠醚配合物。基本要求：1、掌握碱金属、碱土金属的过氧化物、超氧 化物的性质，氢氧化物的性质和盐类的共性。2、了解碱金属、碱土金属单质的性质和一些 典型盐的生产。
