无机化学碱金属和碱土金属课件

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1、下页退出无机化学返回第第1717章章 碱金属和碱土金属碱金属和碱土金属Chapter 17 Alkali and Alkali-earth Metal(s-Block Elements)下页退出上页基本内容基本内容 S区元素通性区元素通性 S区元素单质的性质和制取方法。区元素单质的性质和制取方法。 S区元素的离子特征、氧化物和氢氧化物的区元素的离子特征、氧化物和氢氧化物的性质性质返回下页退出上页1 1了解了解 s 区元素的物理性质和化学性质，能够解释区元素的物理性质和化学性质，能够解释 Li 的的 标准电极电势为什么最低标准电极电势为什么最低 ，能解释碱金属与水、醇和液，能解释碱金属与水、醇和

2、液 氨反应的不同；氨反应的不同；本章教学要求本章教学要求6 6了解对角线规则和锂、铍的特殊性了解对角线规则和锂、铍的特殊性. .5 5会用离子极化理论解释碳酸盐分解规律；会用离子极化理论解释碳酸盐分解规律；4 4了解了解 s 区元素的重要盐类化合物，特别注意盐类溶解性区元素的重要盐类化合物，特别注意盐类溶解性 的热力学解释；的热力学解释；3 3了解了解s s区元素的氢化物、氧化物、氢氧化物的性质，特别区元素的氢化物、氧化物、氢氧化物的性质，特别 注意氢氧化物的碱性变化规律；注意氢氧化物的碱性变化规律；2 2了解主要元素的矿物资源及单质的制备方法了解主要元素的矿物资源及单质的制备方法 ，特别注意

3、，特别注意 钾和钠制备方法的不同；钾和钠制备方法的不同；本章重点要求掌握本章重点要求掌握S区元素的金属活性、氧化物和氢区元素的金属活性、氧化物和氢氧化物的碱性氧化物的碱性下页退出上页元素周期表元素周期表A01 11HAAA A AA2He2 23Li4Be5B6C7N8O9F10Ne3 311Na12MgBB BB BB BBBBBB BB13Al14Si15P16S17Cl18Ar4 419K20Ca21Sc22Ti23V24Cr25Mn26Fe27Co28Ni29Cu30Zn31Ga32Ge33As34Se35Br36Kr5 537Rb38Sr39Y40Zr41Ne42Mo43Tc44Re

4、45Rh46Pa47Ag48Cd49In50Sn51Sb52Te53I54Xe6 655Cs56Ba57-71La72Hf73Ta74W75Re76Os77Ir78Pt79Au80Hg81Tl82Pb83Bi84Po85At86Rn7 787Fr88Ra89-103Ac104Rf105Db106Sg107Bh108Hs109Mt110Uun111Uuu112Uub 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，所以把它们又称为碱土金属。现在习惯上把铍和镁也包括在内，统称A为碱土金属元素。其中镭是放射性元素

5、。 Li、Rb、Cs、Be 是轻稀有元素是轻稀有元素Fr、Ra 是放射性元素是放射性元素A、A为为s区元素区元素17-1 s区元素的通性区元素的通性1-1 碱金属和碱土金属的基本性质碱金属和碱土金属的基本性质下页退出上页表表17-1 碱金属元素的一些基本性质碱金属元素的一些基本性质碱金属是活碱金属是活泼性最强的泼性最强的金属元素，金属元素，都是强还原都是强还原剂剂1-1 碱金属和碱土金属的基本性质碱金属和碱土金属的基本性质下页退出上页表表17-2 碱土金属元素的一些基本性质碱土金属元素的一些基本性质碱土金属仍碱土金属仍是活泼性相是活泼性相当强的金属当强的金属元素，也是元素，也是强还原剂。强还原

6、剂。1-1碱金属和碱土金属的基本性质碱金属和碱土金属的基本性质下页退出上页A原子序数原子序数价电子构型价电子构型金属半径金属半径(pm)熔点熔点()沸点沸点()硬度硬度(金刚石金刚石=10)Li (锂锂)32s1152180.5 13420.6Na (钠钠)113s118697.82 882.90.4K (钾钾)194s122763.25 7600.5Rb (铷铷)375s124838.89 6860.3Cs (铯铯)556s126528.40 669.30.2 A原子序数原子序数 价电子构型价电子构型金属半径金属半径（pm）熔点熔点()沸点沸点()硬度硬度(金刚石金刚石=10)Be (铍铍)

7、42s21111278 29704Mg (镁镁)123s2160648.8 11072.0Ca (钙钙)204s219783914841.5Sr (锶锶)385s221576913841.8Ba (钡钡)566s22177251640-1-1碱金属和碱土金属的基本性质碱金属和碱土金属的基本性质 熔点低于人的体温熔点低于人的体温,放在手心里即可熔化放在手心里即可熔化碱金属和碱金属和Ca、Sr、Ba均可用刀切割均可用刀切割Cs是最软的金属是最软的金属为具有银白色为具有银白色(铯为灰色铯为灰色)光泽的金属光泽的金属下页退出上页金属性递增金属性递增金属性递增金属性递增电负性电负性 1.0 0.9 0.

8、8 0.8 0.7电负性电负性 1.0 0.9 0.8 0.8 0.7 密度密度 0.53 0.97 0.86 1.53 1.88(kgcm-3) 密度密度 1.85 1.74 1.54 2.6 3.51 (kgcm-3)A Li(锂锂) Na(钠钠) K(钾钾) Rb(铷铷) Cs(铯铯)A Be(铍铍) Mg(镁镁) Ca(钙钙) Sr(锶锶) Ba(钡钡) 失去电子的倾向大，受到光照射时，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，管，由铯光电管制成的自动报警装置，可报告远处火警；制成的天文仪器可可报告

9、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。星体的亮度，推算星球与地球的距离。碱金属和碱土金属的密度小，属轻金属碱金属和碱土金属的密度小，属轻金属是最轻是最轻的金属元素的金属元素下页退出上页电负性电负性 1.0 0.9 0.8 0.8 0.7电负性电负性 1.0 0.9 0.8 0.8 0.7氧化数氧化数 +1 +1 +1 +1 +1氧化数氧化数 +2 +2 +2 +2 +2E (M+/M) -3.04 -2.713 -2.924 (-2.98) (-3.026) ( (V) )E (M+/M) -1.99 -2.

10、356 -2.84 -2.89 -2.92 ( (V) ) 密度密度 0.53 0.97 0.86 1.53 1.88(kgcm-3) 密度密度 1.85 1.74 1.54 2.6 3.51 (kgcm-3)A Li(锂锂) Na(钠钠) K(钾钾) Rb(铷铷) Cs(铯铯)A Be(铍铍) Mg(镁镁) Ca(钙钙) Sr(锶锶) Ba(钡钡)1-1 碱金属和碱土金属的基本性质碱金属和碱土金属的基本性质下页退出上页S区区A碱金属碱金属: Li, Na, K, Rb, Cs, FrA碱土金属碱土金属: Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra 碱金属和碱土金属原子的最外层电子排布分别碱

11、金属和碱土金属原子的最外层电子排布分别为为: ns1和和ns2 它们的次外层具有稀有气体原子式的稳定的电它们的次外层具有稀有气体原子式的稳定的电子层结构，子层结构， 对核电荷对核电荷 的屏蔽作用较大，所以的屏蔽作用较大，所以碱金属碱金属元素的元素的 I1 在同一周期中为最低。在同一周期中为最低。 小结：小结：下页退出上页 碱金属碱金属元素的原子易失去一个电子而呈元素的原子易失去一个电子而呈+1氧化态，氧化态，不会有其它氧化态，因此碱金属是活泼金属。不会有其它氧化态，因此碱金属是活泼金属。 碱土金属碱土金属原子比相邻的碱金属多一个核电荷原子比相邻的碱金属多一个核电荷 ，因，因而原子核对最外层的两

12、个而原子核对最外层的两个s电子的作用增强了，所以电子的作用增强了，所以碱土金属原子要失去一个电子比相应碱金属难，碱土金属原子要失去一个电子比相应碱金属难， 其其I1比碱金属大。比碱金属大。 下页退出上页 碱金属和碱土金属元素在化合时，多以离子结合，但在某碱金属和碱土金属元素在化合时，多以离子结合，但在某些情况下仍显一定程度的共价性。些情况下仍显一定程度的共价性。 原子半径从上至下依次增大，电离能和电负性从上至下依原子半径从上至下依次增大，电离能和电负性从上至下依次减小。次减小。 金属活泼性从上至下依次增强。金属活泼性从上至下依次增强。 它们不能以单质形式存在于自然界中。它们不能以单质形式存在于

13、自然界中。Li Na K Rb CsBe MgCa SrBa金属活泼性增强金属活泼性增强金金属属活活泼泼性性增增强强下页退出上页1-2 碱金属和碱土金属的存在碱金属和碱土金属的存在AALiNaKRbCsFr锂锂钠钠钾钾铷铷铯铯钫钫AABeMgCaSrBaRa铍铍镁镁钙钙锶锶钡钡镭镭主要矿物是钾石矿主要矿物是钾石矿(KClMgCl26H2O)我国青海钾盐储量占全国我国青海钾盐储量占全国96.8%最重要的矿石是锂辉石最重要的矿石是锂辉石（LiAlSi2O6)主要以主要以NaCl形式存在于形式存在于海洋、盐湖和岩石中海洋、盐湖和岩石中铷是一种分散性元素，难以独立形成矿物，铷是一种分散性元素，难以独立

14、形成矿物，常与钾共生，主要矿物有锂云母和光卤石常与钾共生，主要矿物有锂云母和光卤石 下页退出上页AALiNaKRbCsFr锂锂钠钠钾钾铷铷铯铯钫钫AABeMgCaSrBaRa铍铍镁镁钙钙锶锶钡钡镭镭主要以菱镁石（主要以菱镁石（MgCO3)、白云石白云石MgCa(CO3)2存在存在主要矿物是绿柱石主要矿物是绿柱石（3BeOAl2O3 6SiO2)主要以方解石主要以方解石(CaCO3)、石膏、石膏CaSO42H2O)、 天青石天青石(SrSO4)、碳酸锶矿、碳酸锶矿(SrCO3)、 重晶石重晶石(BaSO4)、毒重石、毒重石(BaCO3) 等碳酸盐、硫酸盐形式存在等碳酸盐、硫酸盐形式存在碱金属和碱

15、土金属的存在碱金属和碱土金属的存在下页退出上页17.2.1 物理性质和化学性质物理性质和化学性质 它们都有金属光泽，密度小，它们都有金属光泽，密度小，硬度小，熔点低，导电、导热性硬度小，熔点低，导电、导热性好的特点好的特点. s s区单质的熔点变化区单质的熔点变化LiNa KRbCsBeMgCaSrBa1.1.单质单质的物理性质的物理性质17.2 碱金属和碱土金属的单质碱金属和碱土金属的单质下页退出上页 金属铯和铷金属铯和铷 消耗量极小，由于在光照下逸出电子，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因而是制造光电池的良好材料. 133Cs 厘米波厘米波的振动频率的振动频率(

16、9192631770 s-1) 在长时间内保持在长时间内保持稳定稳定, 因而将振动一次所需要的时间规定为因而将振动一次所需要的时间规定为 SI 制的时间单位制的时间单位 s。利用此特性制作的铯原。利用此特性制作的铯原子钟子钟 ( 测准至测准至 1.0 10-9 s ) 在空间科学的研在空间科学的研究中用于高精度计时。究中用于高精度计时。19991999年花费年花费6565万美元万美元, ,安放在美国国家安放在美国国家标准和技术研究所标准和技术研究所.2000.2000万年内误差不万年内误差不超过超过1 1 s s最近由中科院研制的铯原子钟最近由中科院研制的铯原子钟, , 200200万年内误差

17、不超过万年内误差不超过1 s香港市民在对时香港市民在对时. 100. 100万年内误差不超过万年内误差不超过1 1 s s下页退出上页 单质具有单质具有金属光泽金属光泽，有良好的，有良好的导电性导电性和和延展性延展性；碱金属原子；碱金属原子只有一个价电子且原子半径较大，故金属键弱，熔沸点低，碱只有一个价电子且原子半径较大，故金属键弱，熔沸点低，碱土金属的金属键要强一些，熔沸点、密度和强度也高一些。土金属的金属键要强一些，熔沸点、密度和强度也高一些。2 化学性质化学性质l除铍和镁外，其它单质易与水反应：除铍和镁外，其它单质易与水反应： 2Na + 2H2O = 2NaOH + H2 Ca +2H

18、2O = Ca(OH)2 + H2 K与水反应比与水反应比Na激烈，并发生燃烧；激烈，并发生燃烧；Mg与冷水反应很慢。与冷水反应很慢。l碱金属和碱土金属还可与其它许多非金属单质和化合物反应。碱金属和碱土金属还可与其它许多非金属单质和化合物反应。下页退出上页CaLiNaK 碱金属被水氧化的反应为碱金属被水氧化的反应为: 2 M(s) + 2 H2O (l) 2 M+(aq) + 2 OH-(aq) + H2(g) 钠和钠下方的同族元素与水反应十分激烈，过程中生成的氢气能自燃钠和钠下方的同族元素与水反应十分激烈，过程中生成的氢气能自燃.碱土金属被水氧化的反应为碱土金属被水氧化的反应为: M(s)

19、+ 2 H2O (l) M+(aq) + 2 OH-(aq) + H2(g) 钙、锶、钡与水的反应远不如相邻碱金属那钙、锶、钡与水的反应远不如相邻碱金属那样剧烈，镁和铍在水和空气中因生成致密的氧样剧烈，镁和铍在水和空气中因生成致密的氧化物保护膜而显得十分稳定化物保护膜而显得十分稳定. 金属钠与水的反应在实验室用于干燥有机溶剂，但不能用于干燥醇！金属钠与水的反应在实验室用于干燥有机溶剂，但不能用于干燥醇！下页退出上页与液氨与液氨的作用的作用碱金属在液氨中的溶解度碱金属在液氨中的溶解度 (- -35)碱碱 金金 属属 元元 素素 M Li Na K Rb Cs 溶解度溶解度/ (mol L- -1

20、) 15.7 10.8 11.8 12.5 13.0 碱金属与液氨的反应很特别，在液氨中的溶解度达到了超出人碱金属与液氨的反应很特别，在液氨中的溶解度达到了超出人们想象的程度们想象的程度. 溶于液氨的反应如下：溶于液氨的反应如下： ammonia下页退出上页有趣的是，不论溶解的是何种金属，稀溶液都是蓝色的有趣的是，不论溶解的是何种金属，稀溶液都是蓝色的导电溶液。这暗示各种金属的溶液中存在着某一共同具导电溶液。这暗示各种金属的溶液中存在着某一共同具有的物种。后来实验这个物种是氨合电子，有的物种。后来实验这个物种是氨合电子，电子处于电子处于46个个 NH3 的的 “空穴空穴” 中。中。实验依据实验

21、依据 碱金属的液氨溶液比纯溶剂密度小碱金属的液氨溶液比纯溶剂密度小 液氨中随液氨中随 C(M) 增大，顺磁性减少增大，顺磁性减少2e-e22-下页退出上页l如果液氨保持干燥和足够高的纯度（特别如果液氨保持干燥和足够高的纯度（特别是没有过渡金属离子存在），溶液就相当是没有过渡金属离子存在），溶液就相当稳定。稳定。l 钠溶于某些干燥的有机溶剂（如醚）也会钠溶于某些干燥的有机溶剂（如醚）也会产生溶剂合电子的颜色。产生溶剂合电子的颜色。l用钠回流干燥这些溶剂时，颜色的出现可用钠回流干燥这些溶剂时，颜色的出现可看作溶剂处于干燥状态的标志。看作溶剂处于干燥状态的标志。下页退出上页17.2 碱金属和碱土金属

22、的单质碱金属和碱土金属的单质碱金属的一些化学反应碱金属的一些化学反应下页退出上页碱土金属的一些化学反应碱土金属的一些化学反应17.2 碱金属和碱土金属的单质碱金属和碱土金属的单质下页退出上页2-2 制备方法制备方法（1）电解熔融的氯化钠制备金属钠）电解熔融的氯化钠制备金属钠 阳极：阳极：2Cl- =Cl2 + 2e- 阴极：阴极：2Na+ + 2e- 2Na 总反应：总反应：2NaCl = 2Na +Cl2通电通电17.2 碱金属和碱土金属的单质碱金属和碱土金属的单质下页退出上页（2）热还原法热还原法 一般用碳或碳化物为还原剂一般用碳或碳化物为还原剂 MgO(s) + C(s) = CO(g)

23、 + Mg(g) K2CO3 + 2C = 3CO + 2K 2KF + CaC2 = CaF2 + 2K +2ClK K通常不用电解法而用置换制备，这是因为它易溶通常不用电解法而用置换制备，这是因为它易溶在熔融的在熔融的KClKCl中，难于分离，且电解中产生的超氧化中，难于分离，且电解中产生的超氧化物与金属钾会发生爆炸，所以不用电解法制钾。物与金属钾会发生爆炸，所以不用电解法制钾。RbRb和和CsCs也是这样。也是这样。下页退出上页17.2 碱金属和碱土金属的单质碱金属和碱土金属的单质（3）金属置换法金属置换法 高温低压下高温低压下 KCl + Na = NaCl + K 2RbCl +Ca

24、 = CaCl2 + 2Rb 2CsAlO2 + Mg = MgAl2O4 + 2Cs（4）热分解法热分解法 氰化物、叠氮化物、亚铁氰化物等加热分解成碱金属氰化物、叠氮化物、亚铁氰化物等加热分解成碱金属 4KCN = 4K + 4C + 2N2 2MN3 = 2M + 3N2 M=Na, K, Rb, Cs下页退出上页580下电解下电解40%NaCl和和60%CaCl2的混合物的混合物 钠钠450下电解下电解55%LiCl和和 45%KCl的熔融混合物的熔融混合物锂锂850下，下，用金属还原氯化钾用金属还原氯化钾钾钾800左右、减压下，左右、减压下， 用钙还原氯化物用钙还原氯化物铷、铯铷、铯一

25、般采用电解熔融盐的方法一般采用电解熔融盐的方法碱金属的制备碱金属的制备下页退出上页一般采用电解熔融盐的方法一般采用电解熔融盐的方法碱土金属的制备碱土金属的制备1. 350-400下电解下电解NaCl和和 BeCl2的熔融盐的熔融盐 2. 用镁还原氯化铍用镁还原氯化铍铍铍1. 先脱去水合氯化镁所含先脱去水合氯化镁所含 的水，再电解的水，再电解2. 硅热还原硅热还原 2(MgOCaO)+FeSi 2Mg+Ca2SiO4+Fe 镁镁下页退出上页一般采用电解熔融盐的方法一般采用电解熔融盐的方法碱土金属的制备碱土金属的制备1.700-800 下，下，2. 电解电解CaCl2 和和KCl的混合的混合物物2

26、. 铝热法：铝热法： 钙钙6CaO+2Al 3Ca+3CaOAl2O3 铝热法或硅还原法铝热法或硅还原法锶、钡锶、钡下页退出上页17.3 碱金属和碱土金属的化合物碱金属和碱土金属的化合物3-1 离子特征离子特征 P799 大多数是离子型化合物，大多数是离子型化合物，M+和和M2+易形成水合离子，除易形成水合离子，除Be2+外，外，其余阳离子水解程度很小或基本不水解。其余阳离子水解程度很小或基本不水解。3.2 氧化物氧化物 P800 碱金属的氧化物：碱金属的氧化物： 普通氧化物普通氧化物 M2O 过氧化物过氧化物 M2O2 超氧化物超氧化物 MO2 臭氧化物臭氧化物 MO31 氧化物氧化物 碱金

27、属碱金属 Li Na K Rb Cs 空气中燃烧空气中燃烧 Li2O Na2O2 KO2 RbO2 CsO2下页退出上页 Na2O2 + 2Na = 2Na2O 2KNO3 + 10K = 6K2O + N2 Na2O K2O Rb2O Cs2O 白色白色 淡黄色淡黄色 亮黄色亮黄色 橙红色橙红色 M2O与水作用的与水作用的MOH Na2O + H2O = 2NaOH17.3 碱金属和碱土金属的化合物碱金属和碱土金属的化合物表表17-3 P800某些物理性质某些物理性质下页退出上页n碱土金属氧化物碱土金属氧化物 碱土金属直接与氧作用，或相应碳酸盐或硝碱土金属直接与氧作用，或相应碳酸盐或硝酸盐热

28、分解酸盐热分解CaCO3 = CaO + CO22Sr(NO3)2 = 2SrO + 4NO2 + O2MO与水作用的与水作用的M(OH)2下页退出上页2过氧化物过氧化物 P8013 除除Be外，均有过氧化物；外，均有过氧化物；M2O2。过氧离子。过氧离子O22- ：-O-O-2-Na2O2制备：制备：Na2O2为黄色为黄色 4Na + O2 = 2Na2O 2Na2O + O2 = 2Na2O2Na2O2性质：性质： 与水或稀酸反应与水或稀酸反应 Na2O2 + 2H2O = H2O2 + 2NaOH Na2O2 + H2SO4 = H2O2 + 2Na2SO4 2H2O2 = 2H2O +

29、 O2 17.3 碱金属和碱土金属的化合物碱金属和碱土金属的化合物下页退出上页强氧化剂强氧化剂Cr2O3 + 3 Na2O2 = 2Na2CrO4 + Na2O MnO2 + Na2O2 = Na2MnO4 与与CO2反应反应 2Na2O2 + 2CO2 = 2Na2CO3 + O2 l碱土金属过氧化物碱土金属过氧化物 制备：制备：P802 BaO2 BaO2 + H2SO4 = H2O2 + BaSO4 H2O2 实验室制法实验室制法下页退出上页17.3 碱金属和碱土金属的化合物碱金属和碱土金属的化合物3超氧化物超氧化物4 K、Rb、Cs在过量氧气中燃烧即得在过量氧气中燃烧即得MO25 KO

30、2 RbO2 CsO2 6 橙黄色橙黄色 深棕色深棕色 深黄色深黄色7 O2-分子轨道式：分子轨道式： KK(2s) 2(2s*)2(2p)2(2p)4(2p *)3 下页退出上页强氧化剂：强氧化剂： 2MO2 + 2H2O = H2O2 + O2 + 2MOH 4MO2 + 2CO2 = 2MCO3 + 3O2 O2-的稳定性比的稳定性比O22-差。差。臭氧化物臭氧化物 MO3 M = K、Rb、Cs 6KOH + 4O3 = 4KO3+ 2KOHH2O +O2 桔红色桔红色下页退出上页NaNa2 2O O2 2在在熔融时不分解，遇到棉花、熔融时不分解，遇到棉花、木炭或铝粉等还原剂时，会发生

31、爆木炭或铝粉等还原剂时，会发生爆炸，使用时应特别小心。炸，使用时应特别小心。过氧化物和超氧化物常用做防毒面过氧化物和超氧化物常用做防毒面具具、高空飞行高空飞行、潜水作业的供氧剂潜水作业的供氧剂。下页退出上页3-3 氢氧化物氢氧化物1物理性质物理性质2 同一主族的金属氢氧化物，溶解度从上到下依次递增同一主族的金属氢氧化物，溶解度从上到下依次递增3 碱土金属碱土金属氢氧化物溶解度小于相应氢氧化物溶解度小于相应碱金属碱金属氢氧化物氢氧化物4 Be(OH)2 和和 Mg(OH)2难溶难溶 2碱性变化规律碱性变化规律3 Be(OH)2两性两性，其余为强碱或中强碱，其余为强碱或中强碱 ROH离解方式：离解

32、方式： RO + H+ ROH R+ + OH 酸式离解酸式离解 碱式离解碱式离解 离解方式与离解方式与离子势离子势有关：有关： = 17.3 碱金属和碱土金属的化合物碱金属和碱土金属的化合物z zr r下页退出上页越大，静电引力越强，越大，静电引力越强，R对对O的吸引能力越强，越有利于酸式离解的吸引能力越强，越有利于酸式离解越小，越小，RO键越弱，越有利于碱式离解键越弱，越有利于碱式离解金属氢氧化物酸碱性的经验判据：金属氢氧化物酸碱性的经验判据： 2.2时：时： 金属氢氧化物属碱性；金属氢氧化物属碱性； 2.2 3.2时：时： 金属氢氧化物属酸性金属氢氧化物属酸性 17.3 碱金属和碱土金属

33、的化合物碱金属和碱土金属的化合物同一主族的金属氢氧化物，从上到下碱性增强同一主族的金属氢氧化物，从上到下碱性增强 从上到下从上到下 r 增大增大， 减小减小同一周期的金属氢氧化物，从左到右碱性减弱同一周期的金属氢氧化物，从左到右碱性减弱 从左到右从左到右 z 增大增大， r 减小减小， 增大增大下页退出上页氢氧化物的碱性氢氧化物的碱性LiOHNaOHKOHRbOHCsOH中强碱中强碱强碱强碱强碱强碱强碱强碱强碱强碱Be(OH)2Mg(OH)2Ca(OH)2Sr(OH)2Ba(OH)2两性两性中强碱中强碱强碱强碱强碱强碱强碱强碱与酸反应与酸反应 Be(OH)2 + 2H+ Be2+ + 2H2O

34、与碱反应与碱反应 Be(OH)2+ 2OH- - Be(OH)42-下页退出上页氢氧化物的溶解性氢氧化物的溶解性随着阳离子半径的增大随着阳离子半径的增大,阳离子与阴离子之阳离子与阴离子之间的吸引力减小间的吸引力减小,易被水分子拆开的缘故。易被水分子拆开的缘故。碱金属的氢氧化物易溶于水，碱金属的氢氧化物易溶于水， 但但LiOH溶解度较小。溶解度较小。 溶解度溶解度 碱土金属的氢氧化物碱土金属的氢氧化物 碱金属氢氧化物碱金属氢氧化物Be(OH)2 Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr (OH)2 Ba (OH)2 溶解度增大溶解度增大因为因为 离子半径离子半径 M() M()使阳离子与阴离子之间吸

35、引力使阳离子与阴离子之间吸引力 M() M()下页退出上页17.3 碱金属和碱土金属的化合物碱金属和碱土金属的化合物LiOHNaOHKOHRbOHCsOHBe(OH)2Mg(OH)2Ca(OH)2Sr(OH)2Ba(OH)2碱碱性性增增强强碱碱性性增增强强碱性增强碱性增强溶溶解解度度增增大大溶溶解解度度增增大大碱性变化规律碱性变化规律溶解度增大溶解度增大下页退出上页3-4 碱金属和碱土金属的盐类碱金属和碱土金属的盐类几种重要的盐类。几种重要的盐类。 P8071卤化物卤化物2 NaCl KCl MgCl2 CaCl2等等3 3（1 1） NaCl是食盐的主要成分，其它为少量是食盐的主要成分，其它

36、为少量MgCl2 和和CaCl2 等等 石灰石灰-碳酸钠法处理除去碳酸钠法处理除去Mg2+和和Ca2+ （2） MgCl2 主要资源：光卤石（主要资源：光卤石（KClMgCl2 6H2O ）和海水和海水 P808，810 将将MgCl2 6H2O在干燥的氯化氢气流中加热脱水可制得无水在干燥的氯化氢气流中加热脱水可制得无水MgCl2（3） CaCl2 CaCl2 6H2O直接加热脱水可得无水直接加热脱水可得无水CaCl2 无水无水CaCl2具有强吸水性，是常用的干燥剂具有强吸水性，是常用的干燥剂（4）BaCl2 BaCl2 2H2O17.3 碱金属和碱土金属的化合物碱金属和碱土金属的化合物下页退

37、出上页17.3 碱金属和碱土金属的化合物碱金属和碱土金属的化合物2碳酸盐碳酸盐3（1）水溶性）水溶性4 碱金属碱金属碳酸盐除碳酸盐除Li2CO3外，其它均溶于水；外，其它均溶于水；5 碱土碱土金属碳酸盐除金属碳酸盐除BeCO3外，其它均难溶于水，但酸式碳酸盐可外，其它均难溶于水，但酸式碳酸盐可溶溶6（2）水溶液的酸碱度）水溶液的酸碱度7 碱金属和碱土金属可溶性碳酸盐在水溶液中，都发生水解而使溶碱金属和碱土金属可溶性碳酸盐在水溶液中，都发生水解而使溶液呈碱性液呈碱性8 CO32 + H2O = HCO3+ OH9（3）热稳定性）热稳定性10 碱金属碳酸盐热稳定性较高，而碱土金属碳酸盐热稳定性较低

38、碱金属碳酸盐热稳定性较高，而碱土金属碳酸盐热稳定性较低3硝酸盐硝酸盐 P8084 碱金属和碱土金属硝酸盐热稳定性均较低。碱金属和碱土金属硝酸盐热稳定性均较低。5 黑火药的主要成分：黑火药的主要成分：KNO3下页退出上页17.3 碱金属和碱土金属的化合物碱金属和碱土金属的化合物黑火药爆炸的主要反应：黑火药爆炸的主要反应： 2KNO3 +3C + S =K2S +N2 + 3CO2 4KNO3 + 6C + 2S =K2S2 + K2CO3 + CO + 2N2 + 4CO2 10KNO3 + 16C + 5S =3K2SO4 + 4K2CO3 + K2S2 + 8N2 + 12CO24硫酸盐硫酸

39、盐碱金属硫酸盐均碱金属硫酸盐均易溶易溶于水于水 Na2SO410H2O 芒硝芒硝 Na2SO4 元明粉元明粉碱土金属硫酸盐多碱土金属硫酸盐多难溶难溶于水于水 MgSO4 CaSO4 SrSO4 BaSO4溶解度依次降低溶解度依次降低 CaSO4 2H2O 石膏，石膏， BaSO4 重晶石重晶石 P809矾类矾类 5 硫化物硫化物 BaS下页退出上页焰焰色色反反应应LiNaKCaBa离子离子 Li+ Na+ K+ Rb+ Cs+ Ca2+ Sr2+ Ba2+颜色颜色 红红 黄黄 紫紫 紫红紫红 紫红紫红 橙红橙红 洋红洋红 黄绿黄绿波长波长 670.8 589.0 404.4 420.2 455

40、.5 612.2 687.8 553.6(nm) 589.6 404.7 629.8 459.3 616.2 707.0 碱金属和碱土金属的离子在无色火焰上碱金属和碱土金属的离子在无色火焰上燃烧时，当较高能级上的电子跳回较低燃烧时，当较高能级上的电子跳回较低能级轨道上时，要释放出特征波长的光，能级轨道上时，要释放出特征波长的光，呈现出特征的颜色。呈现出特征的颜色。下页退出上页K+、Na+、 Mg2+、 Ca2+、Ba2+的鉴定的鉴定离子离子鉴定试剂鉴定试剂鉴鉴 定定 反反 应应Na+KH2SbO4 Na+ + H2SbO4- NaH2SbO4(白色白色)K+Na3Co(NO2)6 2K+ +

41、Na+ +Co(NO2)63- K2NaCo(NO2)6 (亮黄）亮黄）Mg2+镁镁试剂试剂Mg2+ +镁试剂镁试剂 天蓝色天蓝色 Ca2+(NH4)2C2O4Ca2+ + C2O42- CaC2O4 (白色白色)Ba2+K2CrO4 Ba2+ +CrO42- BaCrO4 (黄色黄色) 中性或弱碱性中性或弱碱性中性或弱酸性中性或弱酸性碱性碱性下页退出上页17.4 锂锂 、铍的特殊性、铍的特殊性内容内容LiBeBCNaM gAISi 在在周周期期表表中中，除除了了我我们们常常说说的的族族和和周周期期的的规规律律性性外外，还还会会出出现现某某一一小小块块区区域域的的规规律律性性. 例例如如，在在

42、第第 2 周周期期和和第第 3 周周期期开开头头几几个个元元素间出现的相似性，我们称为素间出现的相似性，我们称为对角线规则对角线规则 (diagonal rule). 第第 2 周期的周期的 Li、Be、B 3元素和其右下脚第元素和其右下脚第 3 周期的周期的 Mg、Al、Si 3元素及其化合物的性质有许多相似之处元素及其化合物的性质有许多相似之处.原因原因对对角角线线规规则则可可由由离离子子极极化化的的观观点点给给以以粗粗略略的的解解释释. 处处于于周周期期表表中中左左上上右右下下对对角角线线位位置置上上的的邻邻近近两两个个元元素素，由由于于电电荷荷数数和和半半径径对对极极化化作作用用的的影

43、影响响恰恰好好相相反反，使使得得它它们们离离子子极极化化力力相相近近，从从而而使使它它们们的的化化学学性性质质有有许许多多相相似似之之处处. 反反映映出出物质的性质与结构的内在联系物质的性质与结构的内在联系.下页退出上页 单质与氧作用生成正常氧化物单质与氧作用生成正常氧化物 Li+和和Mg2+的水合能力较强的水合能力较强 碳酸盐受热分解，产物为相应氧化物碳酸盐受热分解，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，且水中溶解度不大氢氧化物均为中强碱，且水中溶解度不

44、大 加热分解为正常氧化物加热分解为正常氧化物锂与镁的相似性锂与镁的相似性下页退出上页 两者都是活泼金属，在空气中易形成致密两者都是活泼金属，在空气中易形成致密 的氧化膜保护层的氧化膜保护层 碳化物与水反应生成甲烷碳化物与水反应生成甲烷 盐都易水解盐都易水解 卤化物均有共价型卤化物均有共价型 氧化物的熔点和硬度都很高氧化物的熔点和硬度都很高 两性元素，氢氧化物也属两性两性元素，氢氧化物也属两性Be2C + 4 H2O 2 Be(OH)2 + CH4 Al4C3 + 12 H2O 4 Al(OH)3 + 3 CH4 铍与铝的相似性铍与铝的相似性下页退出上页 盐溶解的热力学解释盐溶解的热力学解释结果

45、：结果：离子半径离子半径 影响影响 晶格能晶格能 离子电荷离子电荷 水合焓水合焓 左左图图显显示示，溶溶解解焓焓较较负负（即即溶溶解解性性较较大大）的的化化合合物物都都是是阴阴、阳阳离离子子水水合合焓焓差差值值（包包括括正正值值和和负负值值）较较大大的的化化合合物物，也也是是阴阴、阳离子半径相差较大的化合物阳离子半径相差较大的化合物. .下页退出上页QuestionQuestion 7 7 一一般般的的钠钠盐盐或或钾钾盐盐是是易易溶溶的的，一一般般的的高高氯氯酸酸盐盐也也是是易易溶溶的的，但但为为什什么么 NaClO4 的的溶溶解解度度不不大，而大，而 KClO4更难溶？更难溶？ Na+、K+

46、、ClO4 都都是是电电荷荷少少、半半径径大大的的离离子子，溶溶于于水水后后离离子子水水合合程度不大。故这些盐类的溶解一般都是熵增过程，有利于溶解。程度不大。故这些盐类的溶解一般都是熵增过程，有利于溶解。 溶溶解解过过程程的的焓焓变变主主要要来来自自晶晶格格能能和和水水合合能能。Na+、K+、ClO4电电荷荷少少、半半径径大大，因因而而它它们们的的晶晶格格能能小小。 NaClO4 、KClO4 虽虽然然晶晶格格能能比比前前者者更更小小些些，但但净净减减小小值值不不会会很很大大，因因为为前前者者的的晶晶格格能能本本来来就就不不大大，但但后后者者的的水水合合能能比比前前者者却却有有较较大大的的减减

47、小小. 因因此此，对对由由大大阳阳离离子子和和大大阴阴离离子子组组成成的的化化合合物物来来说说，它它们们的的晶晶格格能能虽虽然然很很小小，但但水水合合能能更更小小，它它们们在水中就变得难溶了。在水中就变得难溶了。 影影响响碱碱金金属属高高氯氯酸酸盐盐溶溶解解度度的的另另一一个个因因素素是是大大阴阴离离子子与与小小阳阳离离子子不不 “匹配匹配”。下页退出上页 稳定性稳定性 M2CO3 MCO3(4) 热稳定性较高热稳定性较高 碳酸盐热分解有规律碳酸盐热分解有规律 BeCO3 MgCO3 CaCO3 SrCO3 BaCO3 T分分 / 100 573 1110 1370 1570规律：含有大阴离子

48、规律：含有大阴离子( (如如COCO3 32-2-) )的热不稳定性化合物的分解温度随的热不稳定性化合物的分解温度随 阳离子半径的增大而增高阳离子半径的增大而增高. .分解反应分解反应 MCO3(s) = MO(s) + CO2(g) 的热力学数据的热力学数据 （298K）Mg+48.3+100.6+175.0Ca+130.4+178.3+160.6Sr+183.8+234.6+171.0Ba+218.1+269.3+172.1M 硝酸盐热稳定性差硝酸盐热稳定性差下页退出上页反应焓越高反应焓越高 分解温度越高分解温度越高 规律的热力学解释部分依赖于部分依赖于MOMO和和MCOMCO3 3正、负

49、离子正、负离子平衡距离之差平衡距离之差3D DUr = D DUMO D DUMCO依赖于依赖于下页退出上页铍族碳酸盐的分解温度铍族碳酸盐的分解温度性性 质质 阳离子极化力阳离子极化力/ /pmpm-1-11010-2 -2 分解温度分解温度/ /K KBeCO3 21.3 298MgCO3 13.1 813CaCO3 9.7 1183SrCO3 8.1 1563BaCO3 7.2 1663 自然，我们也可以用离子用极化理论来自然，我们也可以用离子用极化理论来解释解释 MCO3的分解温度的分解温度. .其结果与上面从热其结果与上面从热力学角度解释的结果一致力学角度解释的结果一致. .下页退出上页作业P8164，6，11