十七章碱金属和碱土金属ppt课件

1、第十七章第十七章 碱金属和碱土金属碱金属和碱土金属一、碱金属和碱土金属的通性一、碱金属和碱土金属的通性二、碱金属和碱土金属的单质二、碱金属和碱土金属的单质三、化合物三、化合物四、离子晶体盐类的溶解性四、离子晶体盐类的溶解性17-1 17-1 碱金属和碱土金属的通性碱金属和碱土金属的通性AA：LiLi、NaNa、K K、RbRb、CsCs、(Fr)(Fr)A: BeA: Be、MgMg、CaCa、SrSr、BaBa、(Ra)(Ra) 金属活性金属活性 碱金属碱金属 碱土金属碱土金属 化合物以离子型为主化合物以离子型为主, Li, Li、BeBe、MgMg部分化合物有部分化合物有明显的共价性。明显

2、的共价性。 俗名：俗名：光卤石、石膏、菱镁矿、方解石、重晶石等光卤石、石膏、菱镁矿、方解石、重晶石等碱金属和碱土金属元素的根本性质碱金属和碱土金属元素的根本性质元素符号元素符号LiLiNaNaK KRbRbCsCsI I1 1520520496496419419403403376376电负性电负性0.980.980.930.930.820.820.820.820.790.79/V/V-3.045-3.045-2.714-2.714-2.925-2.925-2.925-2.925-2.923-2.923元素符号元素符号BeBeMgMgCaCaSrSrBaBaI I1 19009007387385

3、90590550550503503电负性电负性1.571.571.311.311.001.000.950.950.890.89/V/V-1.85-1.85-2.36-2.36-2.87-2.87-2.87-2.87-2.91-2.91Li BeLi BeNa MgNa MgK CaK CaRb CsRb CsCs BaCs Ba原子半径增大原子半径增大金属性、复原性加强金属性、复原性加强电离能、电负性减小电离能、电负性减小原子半径减小原子半径减小金属性、复原性减弱金属性、复原性减弱电离能、电负性增大电离能、电负性增大17-2 碱金属和碱土金属的单质碱金属和碱土金属的单质一、物理性质一、物理性质

4、 通性通性 雪白色光泽雪白色光泽, ,熔沸点低，硬度小，密度熔沸点低，硬度小，密度小，导电性好，延展性好。小，导电性好，延展性好。 1. 1.储存：储存：Li(=0.534gcm-3)Li(=0.534gcm-3)，最轻的，最轻的金属，浸在液体石蜡或封存在固体石蜡中，金属，浸在液体石蜡或封存在固体石蜡中，其它金属普通放在煤油中。其它金属普通放在煤油中。 2. 2.切割：除切割：除BeBe、MgMg外，余皆可用刀切割。外，余皆可用刀切割。最软最软CsCs硬度硬度0.20.2. .3.3.光电效应：光电效应：CsCs电子活性极高电子活性极高4.4.液态合金：液态合金：K-Na;Na-HgK-Na;

5、Na-Hg二、化学性质二、化学性质1.1.与水反响与水反响 AA 2M+2H2O=2MOH+H2 2M+2H2O=2MOH+H2 Li Na K Rb Cs Li Na K Rb Cs强强 景象：难熔景象：难熔 熔球熔球 H2 H2熄灭熄灭 爆炸爆炸 思索思索 Li Li的的最小，但与水的反响活性最最小，但与水的反响活性最弱弱 Li Li熔点高，生成的熔点高，生成的LiOHLiOH难熔难熔 Li Na K Li Na KA M+2H2O=M(OH)2+H2 A M+2H2O=M(OH)2+H2 Be Mg Ca Sr Ba Be Mg Ca Sr Ba强强与水蒸气反响与水蒸气反响 与热水反响与

6、热水反响 冷水中反响冷水中反响CaCa与水与水的反响的反响2.2.与其它非金属反响，空气中易氧化与其它非金属反响，空气中易氧化3.3.颜色反响颜色反响 Ca Ca、SrSr、BaBa及碱金属的挥发性化合物，在无及碱金属的挥发性化合物，在无色火焰中灼烧时，能使火焰呈现出一定颜色。色火焰中灼烧时，能使火焰呈现出一定颜色。 Li: Li:红色红色Na: Na: 黄色黄色K K、RbRb、CsCs：紫色经过钴玻璃察看：紫色经过钴玻璃察看CaCa：橙红：橙红SrSr：洋红：洋红Ba: Ba: 绿绿利用焰色反响只可鉴定单个离子利用焰色反响只可鉴定单个离子4.4.与液氨作用与液氨作用 Ca Ca、SrSr、

7、BaBa及碱金属等与液氨作用生成及碱金属等与液氨作用生成兰色溶液兰色溶液, ,放置时能缓慢释放放置时能缓慢释放H2.H2. 2Na(s)+2NH3(l)=2Na+2NH2-+H2(g) 2Na(s)+2NH3(l)=2Na+2NH2-+H2(g)三、制备三、制备1.熔盐电解法熔盐电解法熔盐熔盐:氯化物氯化物(熔点低熔点低+助熔剂助熔剂助熔剂助熔剂CaCI2CaCI2的作用的作用 降低电解质的熔点，防止钠挥发降低电解质的熔点，防止钠挥发. .熔点：熔点：NaCINaCI，1073K; Na1073K; Na：熔点：熔点371K371K；沸；沸点点1156K;1156K;混合盐，混合盐，873K.

8、 873K. 2 2N Na aC CI I2 2N Na a+ +C CI I2 2电电解解C Ca aC CI I2 2 减小减小NaNa的分散性。的分散性。( (混合物密度大，液混合物密度大，液NaNa可浮其上可浮其上) )此法不适宜制此法不适宜制K(RbK(Rb、Cs)Cs)A A：K K易溶于熔融易溶于熔融KCIKCI中中B B：电解过程中产生的：电解过程中产生的KO2KO2和和K K会发生爆炸反响会发生爆炸反响2.2.热复原法用碳或碳化物做复原剂热复原法用碳或碳化物做复原剂M Mg gO O( (s s) )+ +C C( (s s) ) 2 21 10 00 0K KM Mg g

9、( (g g) )+ +C CO O( (g g) )2 2K KF F+ +C Ca aC C2 2C Ca aF F2 2+ +2 2C C+ +2 2K K1 12 27 73 3- -1 14 42 23 3K K3.3.金属置换法金属置换法 主制主制K K、RbRb、Cs(Cs(高温、低压高温、低压 K K C C I I + + N N a a = = N N a a C C I I + + K K 2 2 R R b b C C I I + + C C a a = = C C a a C C I I2 2+ + 2 2 R R b b 2 2 C C s s A A I I O

10、O2 2+ + M M g g = = M M g g A A I I2 2O O4 4+ + 2 2 C C s s 思索思索 不活泼金属置换活泼金属，能不活泼金属置换活泼金属，能否与金属活泼性顺序矛盾？否与金属活泼性顺序矛盾？17-3 17-3 化合物化合物一、氧化物一、氧化物 普通氧化物普通氧化物 过氧化物过氧化物 超氧化物超氧化物 臭臭氧化物氧化物A Na2O Na2O2 NaO2 KO3A Na2O Na2O2 NaO2 KO3A CaO CaO2 CaO4A CaO CaO2 CaO4普通氧化物普通氧化物(O2-)(O2-)过氧化物过氧化物(O22-)(O22-)超氧化物超氧化物(

11、O2-)(O2-)622p2s2()()()()(p*pps*sKK3242222222)()()()()(p*pps*sKK1.1.碱金属氧化物碱金属氧化物* * 碱金属在空气中充分熄灭的产物碱金属在空气中充分熄灭的产物碱金属碱金属LiLiNaNaK Rb CsK Rb CsO O2 2LiLi2 2O ONaNa2 2O O2 2MOMO2 2N N2 2LiLi3 3N N- - 普通氧化物普通氧化物制制备备4Li+O2=2Li2O4Li+O2=2Li2ONa2O2+2Na=2Na2ONa2O2+2Na=2Na2O2KNO3+10K=6K2O+N22KNO3+1

12、0K=6K2O+N2性质：性质： Li2O Na2O K2O Rb2O Li2O Na2O K2O Rb2O Cs2OCs2O 颜色颜色 白白 白白 淡黄淡黄 亮黄亮黄 橙红橙红稳定性稳定性 较稳定较稳定 熔点前即分解熔点前即分解减弱减弱与水反响与水反响 LiOH MOH过氧化物过氧化物Na2O2:2Na+O2=Na2O2(淡黄粉末淡黄粉末 Na2O2+2H2O=2NaOH+H2O2(H2O+O2Na2O2+2H2O=2NaOH+H2O2(H2O+O2 Na2O2+H2SO4=Na2SO4+H2O2(H2O+ONa2O2+H2SO4=Na2SO4+H2O2(H2O+O2 2 2Na2O2+2C

13、O2=2Na2CO3+O2 2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2 Cr2O3+3Na2O2=2Na2CrO4+Na2O Cr2O3+3Na2O2=2Na2CrO4+Na2O 2NaCrO2+3Na2O2+2H2O=2Na2CrO4+4N2NaCrO2+3Na2O2+2H2O=2Na2CrO4+4NaOHaOH MnO2+Na2O2=Na2MnO4 ( MnO2+Na2O2=Na2MnO4 (熔矿剂熔矿剂) )碱性条件下为强氧化剂，遇棉花、木炭等爆炸碱性条件下为强氧化剂，遇棉花、木炭等爆炸. . 超氧化物超氧化物K(RbK(Rb、Cs)+O2MO2Cs)+O2MO2红色红色2KO2+2H

14、2O=2KOH+H2O2+O22KO2+2H2O=2KOH+H2O2+O22KO2+H2SO4=K2SO4+H2O2+O22KO2+H2SO4=K2SO4+H2O2+O24KO2+2CO2=2K2CO3+3O24KO2+2CO2=2K2CO3+3O2 过氧化物、超氧化物广泛用做引火剂、供过氧化物、超氧化物广泛用做引火剂、供氧剂、漂白剂。氧剂、漂白剂。 臭氧化物臭氧化物(KO3(KO3、RbO3RbO3、CsO3)CsO3)3KOH(s)+2O3(g)=2KO3(s)+KOHH2O(s)+1/2O3KOH(s)+2O3(g)=2KO3(s)+KOHH2O(s)+1/2O2(g)2(g)RO3RO

15、3不稳定不稳定RO2+O2 RO2+O2 4MO3+2H2O=4MOH+5O24MO3+2H2O=4MOH+5O22.2.碱土金属氧化物碱土金属氧化物 * * 碱土金属在空气中充分熄灭碱土金属在空气中充分熄灭碱土金属碱土金属1 1BeBeMgMgCa Sr BaCa Sr BaO O2 2MOMOMO( MOMO( MO2 2 MO MO4 4 ) )N N2 2M M3 3N N2 2MM3 3N N2 2+6H+6H2 2O=3M(OH)O=3M(OH)2 2+2NH+2NH3 3MOMO均白色固体，较稳定。均白色固体，较稳定。镁带的熄灭镁带的熄灭二、氢氧化物二、氢氧化物1.1.碱金属氢氧

16、化物碱金属氢氧化物 物理性质：白色固体，除物理性质：白色固体，除LiOHLiOH外，均易外，均易溶于水并放出大量热。固体在空气中易吸湿溶于水并放出大量热。固体在空气中易吸湿潮解，潮解，NaOHNaOH可用做枯燥剂。对纤维、皮肤及可用做枯燥剂。对纤维、皮肤及其它有机物具有强腐蚀性其它有机物具有强腐蚀性- -苛性碱熔融或蒸苛性碱熔融或蒸浓浓NaOHNaOH时，可用时，可用AgAg、NiNi或或FeFe制容器。制容器。 LiOH NaOH KOH RbOH CsOH LiOH NaOH KOH RbOH CsOH碱性碱性 中强中强 强强 强强 强强 强强水溶性水溶性 难难 易易 易易 易易 易易化学

17、性质：化学性质：与酸、酸性氧化物及盐等反响与酸、酸性氧化物及盐等反响 2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O 2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O 配不含配不含Na2CO3Na2CO3溶液：先配饱和液，静置，溶液：先配饱和液，静置， Na2CO3Na2CO3，清液用煮沸冷却的蒸馏水冲稀。，清液用煮沸冷却的蒸馏水冲稀。 NaOH+NH4CI=NaCI+H2O+NH3 NaOH+NH4CI=NaCI+H2O+NH3 实验室制实验室制NH3NH3 6NaOH+Fe2(SO4)3=2Fe(OH)3 +3Na2SO4 6NaOH+Fe2(SO4)3=2Fe(OH)3 +3Na2SO4 除去溶液中的

18、杂质除去溶液中的杂质Fe3+Fe3+与两性金属与两性金属ZnZn、AIAI、某些非金属、某些非金属B B、SiSi及其氧化物反响及其氧化物反响 2AI+2NaOH+6H2O=2NaAI(OH)4+3H2 2AI+2NaOH+6H2O=2NaAI(OH)4+3H2 AI2O3+2NaOH=2NaAIO2+H2O AI2O3+2NaOH=2NaAIO2+H2O Si+2NaOH Si+2NaOH浓浓+H2O=Na2SiO3+2H2 +H2O=Na2SiO3+2H2 SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O玻璃瓶用橡皮塞玻璃瓶用橡皮塞与多变价非金属与

19、多变价非金属CI2CI2、Br2Br2、I2I2、P P、S)S)发发生歧化反响生歧化反响X2+6OH-=5X-+XO3-+3H2O X2+6OH-=5X-+XO3-+3H2O 3S+6NaOH=2Na2S+Na2SO3+3H2O3S+6NaOH=2Na2S+Na2SO3+3H2OP4+3KOH+3H2O=3KH2PO2+PH3P4+3KOH+3H2O=3KH2PO2+PH32.2.碱土金属氢氧化物碱土金属氢氧化物 Be(OH)2 Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr(OH)2 Be(OH)2 Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr(OH)2 Ba(OH)2Ba(OH)2 两性两性 中强中强 强

20、强 强强 强强 难溶难溶 难溶难溶 微溶微溶 易溶易溶 易溶易溶* * Be(OH)2+2H+= Be2+2H2O Be(OH)2+2H+= Be2+2H2O Be(OH)2+2OH-= Be(OH)42- Be(OH)2+2OH-= Be(OH)42-Ca(OH)2Ca(OH)2：熟石灰、石灰水、消石灰；：熟石灰、石灰水、消石灰；CaOCaO：生：生石灰石灰 Ca(OH)2+CO2= CaCO3+H2O Ca(OH)2+CO2= CaCO3+H2O CaCO3+CO2= Ca CaCO3+CO2= CaHCO3HCO32 2判别主族金属氢氧化物的阅历公式判别主族金属氢氧化物的阅历公式RO-R

21、O-+H+ROHR+OH-+H+ROHR+OH-酸酸性性两两性性碱碱性性2.32.32.22.2 m)10100.1:r(rZ 离离子子半半径径，单单位位 R R的的值越大，静电引力越强，值越大，静电引力越强，R R吸引氧原吸引氧原子电子云的才干越强，子电子云的才干越强，ROHROH的酸性越强。的酸性越强。三、盐类三、盐类1.1.晶体类型晶体类型 LiCI LiCI、BeCI2BeCI2、MgCI2MgCI2等共价，余离子型等共价，余离子型. .2.2.颜色颜色 M+ M+、M2+M2+无论晶体还是水溶液均无色无论晶体还是水溶液均无色. .假设与之结假设与之结合的阴离子不包括合的阴离子不包括X

22、-X-无色，那么盐无色或白色无色，那么盐无色或白色; ;假设阴离子有色，那么化合物普通显阴离子的颜色，假设阴离子有色，那么化合物普通显阴离子的颜色，如如BaCrO4(BaCrO4(黄色黄色),K2Cr2O7(),K2Cr2O7(橙红色橙红色) )，KMnO4(KMnO4(紫红。紫红。3. 3. 溶解性溶解性碱碱金金属属盐盐 大多易溶，部分大多易溶，部分锂盐锂盐及少数及少数大阴离子大阴离子组成的盐组成的盐微溶或难溶微溶或难溶Li:Li:LiF LiF 、LiLi2 2COCO3 3、LiLi3 3POPO4 4、LiKFeIOLiKFeIO6 6( (高碘酸铁钾高碘酸铁钾锂锂 等难溶等难溶Na:

23、Na:NaSb(OH)NaSb(OH)6 6 、NaZn(UONaZn(UO2 2) )3 3(Ac)(Ac)9 96H6H2 2O O 六羟基合锑六羟基合锑()()酸钠酸钠 醋酸铀铣锌钠醋酸铀铣锌钠 K,Rb,Cs:K,Rb,Cs:M M3 3Co(NOCo(NO2 2) )6 6 、MB(CMB(C6 6H H5 5) )4 4、MCIOMCIO4 4、M M2 2PtCIPtCI6 6 等难溶等难溶碱土金属盐碱土金属盐:M(NO3)2:M(NO3)2、M(CIO3)2M(CIO3)2、M(CIO4)2M(CIO4)2、M(Ac)2M(Ac)2、MX2(X=CI,Br,I) MX2(X=C

24、I,Br,I) 、BeF2BeF2、BeSO4BeSO4、BeCrO4BeCrO4、MgSO4MgSO4、MgCrO4MgCrO4易溶易溶, ,余难溶余难溶. . 溶溶 解解 规规 律律1.Be1.Be盐多数易溶盐多数易溶, ,镁盐部分易溶镁盐部分易溶,Ca,Sr,Ba,Ca,Sr,Ba盐多盐多数难溶。数难溶。2.Ca2.Ca、SrSr、BaBa硫酸盐、铬酸盐的溶解度依次减硫酸盐、铬酸盐的溶解度依次减小；氟化物溶解度依次增大。小；氟化物溶解度依次增大。碳酸盐易溶于过量碳酸盐易溶于过量CO2CO2溶液溶液 CaCO3+CO2=Ca(HCO3)2 CaCO3+CO2=Ca(HCO3)2硫酸盐易溶于

25、浓硫酸硫酸盐易溶于浓硫酸 BaSO4+H2SO4=Ba(HSO4)2 BaSO4+H2SO4=Ba(HSO4)23.3.草酸钙是一切钙盐中溶解度最小的草酸钙是一切钙盐中溶解度最小的. .4.MCO34.MCO3、MC2O4MC2O4、MCrO4MCrO4、M3(PO4)2M3(PO4)2等难溶于水等难溶于水, ,易溶于强酸易溶于强酸. . CaC2O4+H+=Ca2+HC2O4- CaC2O4+H+=Ca2+HC2O4- 2BaCrO4+2H+=2Ba2+Cr2O72-+H2O 2BaCrO4+2H+=2Ba2+Cr2O72-+H2O4. 4. 稳定性稳定性碱金碱金属盐属盐1.1.卤化物：高温

26、挥发不分解卤化物：高温挥发不分解2.2.硫酸盐：不挥发，难分解硫酸盐：不挥发，难分解3.3.碳酸盐：碳酸盐：LiLi2 2COCO3 3在在15431543K K分解，余难分解分解，余难分解4.4.硝酸盐：硝酸盐：4 4LiNOLiNO3 3=2Li=2Li2 2O+4NOO+4NO2 2+O+O2 2 2 2MNOMNO3 3=2NaNO=2NaNO2 2+O+O2 2(M=Na,K,Rb,Cs)(M=Na,K,Rb,Cs)碱土碱土金属金属盐盐1.1.卤化物、硫酸盐稳定卤化物、硫酸盐稳定2.2.碳酸盐碳酸盐高温分解高温分解 BeCO BeCO3 3 CaCO CaCO3 3 BaCO BaC

27、O3 3 373 373K 1173K 1633KK 1173K 1633K3.3.硝酸盐硝酸盐易分解易分解2M(NO2M(NO3 3) )2 2=2MO+4NO=2MO+4NO2 2+O+O2 2(M=Be,Mg)(M=Be,Mg)M(NOM(NO3 3) )2 2=M(NO=M(NO2 2) )2 2+O+O2 2(M=Ca,Sr,Ba)(M=Ca,Sr,Ba)M(NOM(NO3 3) )2 2=MO+ NO=MO+ NO2 2+NO(+NO(高温）高温）4. 4. 稳定性稳定性5.5.构成结晶水合物的倾向构成结晶水合物的倾向碱金属碱金属 Li Na K Rb Cs Li Na K Rb Cs减小减小 M+ M+离子半径越小，作用于水分子的电场越离子半径越小，作用于水分子的电场越强，水合热越大，水合物越稳定。强，水合热越大，水合物越稳定。 碱土金属规律不明显。碱土金属规律不明显。6.6.水解性水解性碱金属弱酸盐均水解碱金属弱酸盐均水解- -碱性碱性碱土金属：碱土金属：BeCI24H2O=BeO+2HCI+3H2OBeCI24H2O=BeO+2HCI+3H2O MgCI26H2OMg(OH)CIMgO MgCI