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1、第十一章 S区元素,内容提要,第一节 氢 第二节 碱金属、碱土金属 第三节 水的硬度与净化,第一节 氢,一、单质,1. H：1s1,2. 游离态氢是双原子分子，无色、无臭、易燃、难液化的气体。,3. 同位素：氕（1H或H）氘（2H或D ）氚（3H或D ）,二、氢化物（hydride）：元素直接与氢组成的二元化合物,氢化物,离子型,共价型,金属型,（一）离子型氢化物,1. 周期表A和A族（钙、锶、钡）元素均能与氢化物形成离子型氢化物,2. 通常为固体，具有离子型晶格，熔点较高。除LiH和BaH2外，其他在熔化前便分解成单质。,3. 离子型氢化物是强的还原剂，遇到含H+的物质即迅速放出H2。,Na
2、H+H2O,CaH2+H2SO4,NaOH+H2,CaSO4+H2,离子型氢化物具有强碱性,（二）共价型氢化物,1. 周期表中AA族元素因电负性与氢相差不大，因而通过共用电子对与氢形成共价型氢化物。,2. 通常为液体或气体，熔、沸点较低。元素周期数越小，主族数越大，则氢化物越稳定：,HFHClHBrHI HFH2ONH3CH4,3. 共价型氢化物水溶液的酸性强度在同一周期和同一主族元素中，都随元素原子序数的增加而增强。,见表11-1,（三）金属型氢化物,1. s区的Be和Mg，p区的In和Ti及d区和f区的多数金属都吸附氢气而生成固溶体，氢气在固溶体中钻入金属晶格，填充于金属晶格的空隙中，形成
3、金属型氢化物。,2. 金属型氢化物没有固定的化学组成。,例：PdH0.8，LaH2.16,S区元素在周期表中的位置,第二节 碱金属、碱土金属,一、碱金属和碱土金属的通性,下面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 对角线规则 (diagonal rule)。,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。, 单质与氧作用生成正常氧化物, Li+和Mg2+的水合能力较强, 碳酸盐受热分解，产物为相应氧化物, 氯化物共价性较强，均能溶于有机溶剂中, 氟化物、碳酸盐、磷酸盐均难溶于水, 氢氧化物均为中强碱，且水中溶解度不
4、大 加热分解为正常氧化物,锂与镁的相似性, 两者都是活泼金属，在空气中易形成致密 的氧化膜保护层, 盐都易水解, 卤化物均有共价型, 氧化物的熔点和硬度都很高, 两性元素，氢氧化物也属两性,铍与铝的相似性, 自然界均以化合物形式存在, 易形成配合物，如 HBF4 和 H2SiF6, 卤化物易水解, 由于BB和SiSi键能较小，烷的数目比 碳烷烃少得多，且易水解, H3BO3 和 H2SiO3 在水中溶解度不大, 氧化物是难熔固体, 单质易与强碱反应,硼与硅的相似性,稳定性: O2- O2- O22-,正常氧化物(O2-)：,过氧化物(O22-)：,超氧化物(O2-),（一） 氧化物,“能量效应
5、”要求体积较大的过氧阴离子、超氧阴离子和臭氧阴离子更易被较大的金属阳离子所稳定。,二、重要的化合物,K, Rb, Cs 还会形成臭氧化物：O3-,类型,形成,10-3-1 正常氧化物,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. 过氧化物和超氧化物,例 2Fe(CrO2)2+7Na2O2 4Na2
6、CrO4+Fe2O3+3Na2O,（2） 室温下，与水或稀酸反应生成H2O2,2H2O2 2H2O + O2,（3）与CO2 反应放出O2,例 2Na2O2 + 2CO2 2Na2CO3 + O2,4KO2 + 2CO2 2K2CO3 + 3O2,3. 臭氧化物,MO3 MO2 + O2,室温下，缓慢分解为MO2和O2,与水反应生成MOH和O2,4MO3 + 2H2O 4MOH + 5O2,1. 溶解性,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(),（二）氢氧化物,2. 碱性,与酸反应
7、Be(OH)2 + 2H+ Be2+ + 2H2O 与碱反应 Be(OH)2+ 2OH- Be(OH)42-,值 0.32 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,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。,1. 盐类的性质,（三）盐类,碱金属和碱土金属的化合物在无色火焰中燃烧时，会呈现出一定的颜色称为焰色反应 (flame reaction)。可以用来鉴定化合物中某元素的存在
8、，特别是在野外。,第三节 水的硬度与净化,一、硬度及其表示法,1. 硬水：溶解有较多的钙盐和镁盐的水,暂时硬水：仅含钙、镁的酸式碳酸盐可用简单的煮沸方法使碳酸盐沉淀除去。,永久硬水：仅含钙、镁的氯化盐及硫酸盐的水不能用煮沸方法使沉淀除去。,2. 表示法,（1）度（德国度） 每105g水中所含的钙或镁量相当于1 g CaO； 每升水中含有相当于10mg的CaO，称为1度（）,（2）mg/L 每升水中含有Ca2+、Mg2+离子的量相当于CaCO3的毫克数。,3. 硬水的危害,（1）饮用硬度过高的水，由于Ca2+、Mg2+会刺激肠粘膜，易引起慢性腹泻。 生活饮用水硬度450mg/L（以CaCO3计）,（2）硬度洗涤： C17H35COONa + Ca2+ = (C17H25COO)2Ca + 2Na+,（3）蒸汽锅炉长期使用硬水会结下厚的锅垢CaSO4、CaCO3，导致受热不均，引起爆裂。,（一）饮用水的净化,二、水质净化的方法,吸附水中的悬浮物,Cl2,杀菌消毒,（二）硬水软化,1. 化学方法：加石灰和纯碱除去Ca2+、Mg2+,Mg2+Ca(OH)2 = Mg(OH)2 + Ca2+ Ca2+Na2CO3 = CaCO3 + Na+,2. 离子交换法：用离子交换剂中的正离子（如H+或Na+）来交换水中的Ca2+、Mg2+而使硬水软化的方法。,
