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1、元素无机化学 较系统、全面地学习各族元素重要单质及其重要化合物的存在 、 制备 、 结构特点 、 性质 及其 规律性变化 和 重要应用 。 规律性 、 特殊性 、 反常性 , 记忆重要性质 第十二 章 碱金属和碱土金属 12 1 碱金属和碱土金属的通性 12 2 碱金属和碱土金属单质 12 3 碱金属和碱土金属的化合物 12 1 碱金属和碱土金属的通性 碱金属 (IA ): ns1 Li, Na, K, Rb, Cs, Fr （氢氧化物强碱） 碱土金属 (IIA ): ns2 Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra Ca,Sr,Ba氧化物性质介于碱金属和“土性的”难溶氧化物 Al2O3等
2、之间，所以称为碱土金属 。 都是活泼金属 原子半径增大 金属性、还原性增强 电离能、电负性减小 IA IIA Li Be Na Mg K Ca Rb Sr Cs Ba 原子半径减小 金属性、还原性减弱 电离能、电负性增大 （ 1）价层电子结构： IA： ns1； IIA： ns2 构成了 s区元素 （ 2）都是活泼金属： IA元素易失去 1eM + IIA族元素常失去 2eM 2+ （ 3）成键特征： a、大多数情况下失去一个 e或两个 eM +或M2+,形成稳定离子键 . b、在某些特殊情况下， Li、 Be、 Mg由于原子半径小，电离能较高，所以有形成共价键的显著倾向， 常表现出与本族元素
3、性质不同的地方。 （ 4）存在： 由于 IA， IIA元素化学活泼性强，所以不能以单质存在。均以矿物形式存在 : 钠长石 : 钾长石 : 光卤石 : 锂辉石 : 绿柱石 : 菱镁矿 : 石 膏： 萤 石 : 天青石 : 重晶石 : 大理石 : 83OAlS iNa 83OAlS iKO6HMg ClKC l 22 3MgCO O2HCaS O243CaC O2CaF4Sr SO 4BaS O23)L iAl (Si O3BeOAl2O36SiO2 碳酸锶矿： SrCO 12 2 碱金属和碱土金属单质 1 . 单质的物理性质和化学性质 2. 单质的制备 图片 Gc2-704-18.8 Gc2-7
4、11-18.14 Li Na K Rb Cs Be Mg Ca Sr Ba 单质的外观特征： 1.单质的物理性质和化学性质 : （ 1）物理性质 有金属光泽 密度小 硬度小 熔点低 导电、导热性好 图片 Gc2-705-18.9 a. IA、 IIA除 Be、 Mg外均较软，可用刀子切割。 b. Li、 Na、 K密度小于 1，浮在水面上。（实验室 Li保存在石蜡中， Na、 K保存在煤油中） c. Cs具有光电效应，因为其表面电子活性极高，表面受光照，即可逸出。所以常被用来制造光电管的阴极。 d. IA金属能形成液态合金：例： Na-Hg齐合金：一种温和的还原剂； Na-K合金，比热高，被用
5、于核反应堆的冷却剂。 e. IA， IIA金属均具有光泽，良好的导电性，导热性，延展性，且 IIA族金属 mp， bp，密度，硬度均高于 IA。因为 IIA中为 2个价电子金属键强。 Gc2-706-18.12 单质在空气中燃烧，形成相应的氧化物： Li2O Na2O2 KO2 RbO2 CsO2 BeO MgO CaO SrO Ba2O2 Li2O Na2O2 KO2 a. 与氧、硫、氮、卤素反应，形成相应的化合物 （ 2）单质的化学性质 图 C-551-(a) 镁带的燃烧 b. 与水作用 2M + 2H2O 2MOH + H 2（ g） Li Na K Ca Ca+2H2O=Ca(OH)2
6、+ H2（放热） Ca、 Sr、 Ba与水反应较慢，因为它们的氢氧化物溶解度较小，覆盖在表面，缓和了反应进度。 Be，表面形成致密的保护膜 ,不与水反应。 c. 强还原性： TiCl4 + 4Na = Ti + 4NaCl 从氯化物中还原金属。 ZrO2 + Ca = Zr + 2CaO 从氧化物中还原金属。 d. 焰色反应： Ca、 Sr、 Ba及 IA族金属的挥发性化合物在高温火焰中电子易被激发，当电子从较高能级到较低能级时，便以光形式释放能量，使火焰具有特征颜色。 e. 与液氨的作用 (g)H2 NH2M(l)2 NH2 M(s) 223 蓝色溶液：氨合电子： Na Na+ + e ,
7、e + yNH3(NH3)y- , 蓝色 2 . 单质的制备： 因为具有强还原性：熔盐电解法；热还原法。 （ 1）熔盐电解法： 以氯化物（ NaCl）为原料，加入助熔剂（CaCl2），使熔点降低。 电 解 石墨阳极（ +） 2Cl =Cl2+2e 铸钢阴极（） 2Na+2e=2Na 总反应： 2 NaCl=2Na+ Cl2 （ 2）热还原法 Na (l) + KCl (l) = NaCl (l) + K (g) Mg + BeF2(l) = MgF2 (l) + 2Be (g) 氧化镁的热还原： MgO（ S） +C（ S） = CO（ g） +Mg（ g） 电弧炉 883 759 850 1
8、2 3 碱金属和碱土金属的 化合物 1 . 氧化物 2. 氢氧化物 3. 盐类 1. 氧化物 正常氧化物 (O2-) 过氧化物 (O22-) 超氧化物 (O2-) 臭氧化物 (O3-) 822 221 pss3242222222 )()()()()( p*pps*s KK 稳定性 : O2- O2- O22- 4242222222 )()()()()( p*pps*s KK 单质 Li Be Mg Ca Sr Na Ba K Rb Cs 燃烧产物 Li2O BeO MgO CaO SrO Na2O2 Ba2O2 KO2 RbO2 CSO2 （一） 正常氧化物 多数为白色固体， K2O（淡黄）、
9、 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块材料。 （二）过氧化物和超氧化物 （ 1） 室温下 ， 均能与水和稀酸反应： Na2O2+2H2O2NaOH+H2O2 Na2O2+H2SO4Na2SO4+H2O2 2KO2+2H2O2KOH+H2O2+O2 2KO2+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
10、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，常作矿熔剂。 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。 5Na2O2+2MnO4 +16H = 5O2+2Mn2+10Na+8H2O 3Na2O2(熔融） + Fe = Na2FeO4+2Na2O 3Na2O2+Cr2O3 = 2Na2CrO4+Na2O 氧化剂 矿熔剂 还原剂 （ 三 ） 臭氧化物 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
11、(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 几种氧化物与水反应对比 Na2O2 + 2H2O = H2O2+ 2NaOH = 2NaOH + 1/2O2+ H2O 2KO2 + 2H2O = 2KOH + H2O2 + O2 4KO3 + 2H2O = 4KOH + 5O2 2. 氢氧化物 LiOH NaOH KOH RbOH CsOH 中强 强 强 强 强 Be(OH)2 Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr(OH)2 Ba(OH)2 两性 中强 强 强 强
12、 2OH2 M (O H)M OH ,MOO,M 2（除 BeO外） (箭头指向 ) 溶解度增大 , 碱性增强 R-OH规则解释： 氢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- 酸式 碱式在 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。 溶解性： 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 。
13、 IIAIA的原因也是静电引力前者大，后者小的缘故。 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 ， 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. 盐类 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 Li2 CO3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： 4LiNO3 2Li2O+4NO2+O2 2NaNO3 2NaNO2+O2 2KNO3 2KNO2+O2 IIA碳酸盐常温下 （ 除 BeCO3不到 100 分解 ） 稳定 ， 强热下分解 。
