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1、第九章第九章 s区元素区元素9.1 s 区元素概述区元素概述9.2 碱金属和碱土金属碱金属和碱土金属单质9.3 氢化物、氧化物和化物、氧化物和氢氧化物氧化物9.4 盐类9.5 锂、铍的特殊性和的特殊性和对角角线规那么那么 0.32 ：酸式电离：酸式电离 ，呈酸性，呈酸性 0.22 0.32：呈两性：呈两性 0.22：碱式电离，呈碱性：碱式电离，呈碱性晶型晶型留意极化留意极化对晶型的影响晶型的影响溶解性溶解性正正负离子半径接近离子半径接近悬殊，不利有利溶解殊，不利有利溶解热稳定性定性M+反极化作用反极化作用O2: Li+O2 Li2O,Na+O2 Na2O2,K+O2 KO2H2: M(M) +
2、H2 MH (MH2),MH+H2OH2+OH-H2O: Li特殊性特殊性缘由由S区区元元素素对角角线规那么那么离子极化离子极化单质单质盐类盐类氢氧化物氢氧化物氧化物氧化物O2-: O2-+ H2O OH-O22-: O22-+H2O OH-+H2O2 Na2O2+CO2 , Fe(CrO2)2+Na2O2 O2-: O2-+ H2O OH-+H2O2+O29.1 s 9.1 s 区元素概述区元素概述 碱金属碱金属(IA ): ns1 Li, Na, K, Rb, Cs, Fr碱土金属碱土金属(IIA ): ns2 Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra都是活泼金属都是活泼金属碱金属元素
3、的一些性质碱金属元素的一些性质碱土金属元素的一些性质碱土金属元素的一些性质IA IIALi BeNa MgK Ca Rb SrCs Ba性质添加性质添加 原子半径原子半径 离子半径离子半径 化学活泼性化学活泼性 复原才干复原才干性质添加性质添加 熔沸点熔沸点 硬度硬度 升华能升华能 电离能电离能 电负性电负性 水合能水合能 极化力极化力s区元素一些性质的变化趋势区元素一些性质的变化趋势留意：留意： 碱金属和碱土金属元素在化合时，虽然多以离子碱金属和碱土金属元素在化合时，虽然多以离子结合为特征，但在某些情况下仍显一定程度的共价结合为特征，但在某些情况下仍显一定程度的共价性。其中锂、铍由于原子半径
4、相当小，电离能相对性。其中锂、铍由于原子半径相当小，电离能相对地高于其它同族的元素或者说，地高于其它同族的元素或者说，Li+、Be2+的离的离子极化力强，构成共价键的倾向比较显著。子极化力强，构成共价键的倾向比较显著。碱金属和碱土金属的原子半径，从上至下依次增大，碱金属和碱土金属的原子半径，从上至下依次增大，电离能和电负性依同样次序减小。因此，它们的金电离能和电负性依同样次序减小。因此，它们的金属活泼性也从上至下依次加强。属活泼性也从上至下依次加强。碱金属的第二电离能碱金属的第二电离能ns1,要失去内层全满的要失去内层全满的p轨道轨道上电子、碱土金属上电子、碱土金属ns2要失去内层全满的要失去
5、内层全满的p轨道轨道上电子的第三电离能特别大。上电子的第三电离能特别大。9.2 9.2 碱金属和碱土金属碱金属和碱土金属单质1 1 物理性物理性质有金属光泽导电、导热性好延展性好密度小硬度小熔沸点低2 2 化学性质化学性质 易与易与H2H2直接化合成直接化合成MHMH、MH2MH2离子型化合物离子型化合物 与与O2O2构成正常氧化物、过氧化物、超氧化物构成正常氧化物、过氧化物、超氧化物 易与易与H2OH2O反响反响( (除除BeBe、MgMg外，放出氢气。外，放出氢气。 与非金属作用构成相应的化合物与非金属作用构成相应的化合物注：它们的活泼性有差别注：它们的活泼性有差别3 3 制备方法制备方法
6、 由于碱金属和碱土金属的化学活泼性很强，决议由于碱金属和碱土金属的化学活泼性很强，决议了它们不能够以单质的方式存在于自然界中，均了它们不能够以单质的方式存在于自然界中，均以矿物方式存在。以矿物方式存在。钠长石: 钾长石:光卤石:锂辉石:绿柱石:菱镁矿:石膏:方解石:萤石天青石:重晶石: 碱金属和碱土金属具有较强的复原性，要使M+和M2+复原为M，通常采用的方法有两种：熔盐电解法和热复原法。1电解熔融的氯化钠电解用的原料是氯化钠和氯化钙的混合盐。电极反响如下：在阳极上：2Cl- = Cl2 +2e-在阴极上：2Na+ +2e- =2Na总反响为：通电通电2NaCl = 2Na + Cl22氧化镁
7、的热复原法MgO(s) + C(s) = CO(g) +Mg(g)(高温电弧炉内进展)4 4 单质的运用的运用1 1金属金属锂主要用在四个方面：主要用在四个方面： 制制造造氢化化锂、氨氨基基锂和和合合成成有有机机锂化化合合物物，有有机机锂化化合合物物在在有有机机化化学学中中用用作作复复原原剂和和聚聚合合反响催化反响催化剂； 制制造造铝- -锂合合金金，这种种合合金金因因质量量轻和和强度度大大而用于空而用于空间飞行器；行器； 制制造造高高功功率率长效效电池池用用于于手手表表、计算算机机、心心脏起博器和起博器和车辆等；等； 同同位位素素在在天天然然锂中中约占占7.5%7.5%受受中中子子轰击可可产
8、生生热核武器的主要原料核武器的主要原料氚。2 2金属钠的运用金属钠的运用由铅钠合金与烷基氯消费汽油抗震剂由铅钠合金与烷基氯消费汽油抗震剂( (四乙基铅四乙基铅) )4PbNa + 4C2H5Cl = (C2H5)4Pb + 3Pb + 4NaCl4PbNa + 4C2H5Cl = (C2H5)4Pb + 3Pb + 4NaCl 作为复原剂：作为复原剂：TiCl4 + 4Na = Ti + 4NaClTiCl4 + 4Na = Ti + 4NaCl 在快速增殖反响堆中用作冷却剂在快速增殖反响堆中用作冷却剂 钠电池像锂电池一样是有出路的高功率电池。钠电池像锂电池一样是有出路的高功率电池。3 3金属
9、金属钾、铷、铯、铍的运用的运用钾主要用于制造超氧化主要用于制造超氧化钾供氧供氧剂和低熔点和低熔点钾钠合金常合金常为液体，用作枯燥液体，用作枯燥剂、复原、复原剂、核、核反响堆冷却反响堆冷却剂。铷和和铯的耗的耗费量极小，主要用于制造光量极小，主要用于制造光电池。池。133Cs133Cs的振的振动频率率9192631770/s9192631770/s在在长时间内内坚持持稳定，是定，是规范国范国际单位制的位制的时间规范。范。铍与与镁和和铝属属“轻金属，主要制造金属，主要制造铍铜合金合金用于用于电器器设备。铍及及铍基合金基合金弹性性- -质量比、拉伸量比、拉伸应力和力和导热性都性都较高，被用于各种高，被
10、用于各种飞行器。氧化行器。氧化铍用于特种陶瓷。用于特种陶瓷。4 4金属镁、钙的运用金属镁、钙的运用镁镁是是最最轻轻的的构构造造金金属属，也也是是用用途途最最大大的的碱碱土土金金属属。镁镁合合金金质质轻轻, ,机机械械强强度度高高，被被广广泛泛用用于于航航天天工工业业，目目前前发发射射到到空空间间轨轨道道上上的的飞飞行行器器中中镁镁比比其其它它任任何何金金属属都多。都多。钙钙很很少少用用于于制制合合金金，在在某某些些特特殊殊金金属属如如：锆锆、钍钍、铀铀、镧镧系系金金属属和和钐钐钴钴永永磁磁合合金金的的制制造造中中用用作作复复原原剂剂。钙钙是是合合成成CaH2CaH2造造氢氢剂剂的的起起始始物物
11、，也也用用作作钢钢、铜、镁、钽、铅等金属冶炼过程的精炼剂。铜、镁、钽、铅等金属冶炼过程的精炼剂。9.3 9.3 氢化物、氧化物和化物、氧化物和氢氧化物氧化物氢化物化物碱金属和碱土金属与氢反响，除铍、镁生成过渡型金属氢化物外，其他都生成离子型氢化物。例如： 2K + H2 = 2KH Sr +H2 = SrH2离子型氢化物能被水剧烈地分解放出氢气和产生相应的碱： MH +H2O = MOH + H2 NaH + H2O = H2 + Na+ + OH-碱金属离子氢化物还可与AlCl3,BF3等构成配位氢化物，其中最主要的是氢化铝锂LiAlH4，它是由氢化锂在非极性乙醚中与三氯化铝反响而成的： 4
12、LiH +AlCl3 =LiAlH4 +3LiCl它在有机合成中用作复原剂，在无机合成上用于制备一些氢化物，如：3BCl3 + 3LiAlH4 = 2B2H6 +3AlCl3 +3LiCl2氧化物碱金属和碱土金属与氧反响可生成四种类型的氧化物：普通氧化物、过氧化物、超氧化物和臭氧化物。碱金属中只需锂和氧直接反响生成普通氧化物，碱土金属在室温下和加热条件下与氧直接化合生碱土金属在室温下和加热条件下与氧直接化合生成普通氧化物，也可经过它们的碳酸盐或硝酸盐成普通氧化物，也可经过它们的碳酸盐或硝酸盐的热分解而制得氧化物：的热分解而制得氧化物： 2M + O2 = 2MO 2M + O2 = 2MO 4
13、Li +O2 = 2Li2O点燃点燃 MCO3 = MO + CO2在纯氧中，在一定条件下，除铍和镁外，碱金属和碱土金属都能生成相应的过氧化物，其中只需钠和钡的过氧化物可由金属在空气中熄灭直接得到。 2Na + O2 = Na2O2过氧化钠与水或稀酸作用时会产生过氧化氢： Na2O2 +2H2O = 2NaOH + H2O2 Na2O2 + H2SO4 = Na2SO4 + H2O2除锂、铍、镁外，碱金属和碱土金属都分别能构成超氧化物，普通地，金属性很强的元素容易构成含氧较多的氧化物。钾、铷、铯在过量的氧气中熄灭可直接制得黄色至橙色的固体超氧化物，如：K + O2 =KO2在冷冻条件下，臭氧与
14、氢氧化钾生成臭氧化钾3KOH +2O3 = 2KO3(s) + KOHH2O(s) +(1/2)O2臭氧化钾遇水反响放出氧气：4MO3 + 2H2O = 4MOH + 5O2实验阐明，在过氧化物中存在过氧离子，在超氧化物中存在超氧离子，其构造分别为：O O 2-O O - 过氧离子超氧离子(1s)2 (*1s)2 (2s)2 (*2s)2 (2p)2 (2p)4 (*2p)4键级=1(1s)2 (*1s)2 (2s)2 (*2s)2 (2p)2 (2p)4 (*2p)3键级=1.5,有顺磁性有单电子存在3氢氧化物s区元素的氧化物中，氧化铍几乎不与水作用，氧化镁与水缓慢作用生成氢氧化镁，其他氧化
15、物遇水都能发生猛烈反响，生成相应的碱： M2O + H2O = 2MOH MO + H2O = M(OH)2碱金属和碱土金属的氢氧化物中，除Be(OH)2为两性，Mg(OH)2为中强碱外，其他均为强碱。金属氢氧化物碱性强弱可用金属的离子势判别。 = Z/r 意义：值大，阐明M与O原子间的引力大，该氢氧化物易作酸式电离;反之,作碱式离解：M-O-H MO- + H+M-O-H M+ + OH-LiOH0.13Be(OH)20.25NaOH0.10Mg(OH)20.18KOH0.087Ca(OH)20.14RbOH0.082Sr(OH)20.13CsOH0.077Ba(OH)20.12碱性加强碱性
16、加强碱性加强金属氢氧化物呈碱性 032.金属氢氧化物呈两性022032.Mg(OH)2， (2)CaF2 MgF2， (3)MgC2O4 CaCrO4答：2小阳离子与小阴离子或大阳离子与大阴离子构成的化合物溶解度小，而小阳离子与大阴离子或大阳离子与小阴离子构成的化合物溶解度大。 F-、OH-为小阴离子，C2O42-、CrO42-为大阴离子。 0.32 ：酸式电离：酸式电离 ，呈酸性，呈酸性 0.22 0.32：呈两性：呈两性 0.22：碱式电离，呈碱性：碱式电离，呈碱性晶型晶型留意极化留意极化对晶型的影响晶型的影响溶解性溶解性正正负离子半径接近离子半径接近悬殊，不利有利溶解殊，不利有利溶解热稳定性定性M+反极化作用反极化作用O2: Li+O2 Li2O, Na+O2 Na2O2, K+O2 KO2H2: M(M) +H2 MH (MH2),MH+H2OH2+OH-H2O: Li特殊性特殊性缘由由S区区元元素素对角角线规那么那么离子极化离子极化单质单质盐类盐类氢氧化物氢氧化物氧化物氧化物O2-: O2- + H2O OH-O22-: O22-+H2O OH-+H2O2 Na2O2+CO2 , Fe(CrO2)2+Na2O2 O2-: O2- + H2O OH-+H2O2+O2作业：p184 6, 7，8, 10
