碱金属和碱土金属

1、精选课件第一章 碱金属与碱土金属 A Li Na K Rb Cs ns1 +1A BeMgCa SrBans2+2 Humphry Davy (17781829) 利用电解法制取了金属K、Na、Ca、Mg、Sr、Ba，确认氯气是一种元素，氢是一切酸类不可缺少的要素，为化学做出了杰出贡献。1.1 概述精选课件1.2 单质的性质(g)H2NH2M (l)2NH2M(s)2231.2.1 碱金属、碱土金属与液氨的作用M1(xy)NH3 = M1(NH3)y e(NH3)x（蓝色）（蓝色）M2(2xy)NH3 = M2(NH3)2y 2e(NH3)x（蓝色）（蓝色）1.2.2 离子型氢化物（除Be、M

2、g） LiH NaH KH RbH CsH NaC90.4 57.3 57.7 54.3 49.3 4411. 1. 均为白色晶体均为白色晶体, , 热稳定性差热稳定性差fH2. 2. 还原性强还原性强V)23.2)/H(H(2=E2LiOHTiTiO2LiH2242H4NaClTiTiCl4NaH A A 金属活泼，可与氢形成离子性氢化物，有以下特点：金属活泼，可与氢形成离子性氢化物，有以下特点：3. 3. 剧烈水解剧烈水解(g)HMOHOHMH22(g)H2Ca(OH)OH2CaH22224. 4. 形成配位氢化物形成配位氢化物3LiClLiAlHAlCl4LiH43（无水）乙醚氢化铝锂L

3、iAlH4受潮时强烈水解23244HAl(OH)LiOHO4HLiAlH精选课件 1.3 对角线规则 Li Be B C Na Mg Al Si1. 3.1 B、Si的相似性 2B + 6NaOH = 2Na3BO3 +3H2 Si+2NaOH+H2O = Na2SiO3+2H2 其单质为原子型晶体，BO、SiO十分稳定。原因：Z / r 比较相似。 Al 、Be金属可与浓硝酸形成钝化膜。金属可与浓硝酸形成钝化膜。 Al(OH)3+OH = Al(OH)4 Be(OH)2+2OH= Be(OH)42 Al3+ 、Be2+易水解。 均有共价性：在蒸气中，氯化物两分子缔合。AlAlAlClClCl

4、ClClClClClClClBeBe1.3.2 Be、Al相似性 4Li + O2 = 2Li2 O 2Mg + O2 = 2MgO2Mg(NO3)2 = 2MgO + 4NO2 + O2 4LiNO3 = 2Li2O + 4NO2 + O2 LiClH2O = LiOH + HClMgCl26H2O = Mg(OH)Cl + HCl + 5H2O 6Li + N2 = 2Li3N 3Mg + N2 = Mg3N2 MgO + HCl1.3.3 Li、Mg的相似性精选课件1.4 氢氧化物酸碱性判断标准R拉电子能力与离子势有关:=Z/r (r以pm 为单位） LiOH Be(OH)2 NaOH

5、Mg(OH)2 KOH Ca(OH)2 RbOH Sr(OH)2 CsOH Ba(OH)2ROHRO + H+ = R+ + OH解离方式与拉电子能力有关 0.22 碱性 0.22 0.32 两性 0.32 酸性酸性增强碱性增强精选课件 1.5 盐类 1. 5.1 共同特点 1. 基本上是离子型化合物。 2. 阳离子基本无色，盐的颜色取决于阴离子的颜色。 3.A盐类易溶， A盐类难溶，一般与大直径阴离 子相配时易形成难溶的A盐。A易溶难溶: K2PtCl6、 NaSb(OH)6、KClO4、 Li3PO4 、K2NaCo(NO2)3A难溶MCO3 、MC2O4、M3(PO4)2、MSO4、MC

6、rO41.5.2. 碳酸盐的热稳定性Be2+Mg2+Ca2+Sr2+ Ba2+ OM2+ O C 2 O碳酸盐的热稳定性取决于M离子的反极化能力 MCO3(s) MO(s) +CO2愈来愈难分解LiNaKCaSrBa1.5.4 焰色反应精选课件1.6 专题讨论 1. 锂的水合数与水合能(kJ/mol) r rM+M+ r rM+(aq)M+(aq) n水合水合 H H水合水合 Li+ 78 340 25.3 530 Na+ 98 276 16.6 420 K+ 133 232 10.5 340 Rb+ 149 228 10.0 315 Cs+ 165 228 9.9 280 2.E Li+/L

7、i特别负，为什么? E Li+/Li = 3.05v E Na+/Na= 2.72vE K+/K = 2.93v1.6.1 锂的特殊性 Li Na KrH 279 239 251rS 51.3 74.6 104.7rG 294 261 282 E池 +3.05 +2.71 +2.92EM+/M 3.05 +2.71 2.92 H升 I1 HhLi 161 520 522Na 108.5 496 406 K 90 419 322M(s)+H+(aq) M+(aq)+1/2 H2M(g)+ H+(g) M+(g)+ H (g) H升升(M)Hh(H+)+I1(M) I1(H)+ Hh(M+)1/2

8、DH2 =H升(M)+I1(M) + Hh(M+) Hh(H+)+I1(H)+1/2DH2=H升+I1 + Hh(M) 438 rH=1.6.2. 离子晶体盐类溶解性的判断标准 1. 1. 溶解自由能变溶解自由能变： MX(s) = M+(aq) + X sG sG MX(s) M+(aq) + X (aq) 2. 2. 半定量规则：半定量规则：M+(g) + X (g)G1G2sG = G1 +G2 = H1+H2T(S1+S2) U +Hh 比较U与Hh绝对值 Hh U 溶解度 KI -826 763 12.2 NaI -711 703 11.8 LiF -1034 1039 0.1 Cs

9、F -779 730 24.2溶解度增大溶解度减小3. 3. 巴索洛规则：巴索洛规则： 当阴阳离子电荷绝对值相同, 阴阳离子半径较为接近则难溶；否则，易溶。F、OHSO42、CrO42、IBaSO4 BeSO4LiF LiICsI CsF AMClO4NaSb(OH)6K2PtCl 6A精选课件第二章第二章 硼族元素硼族元素A B Al Ga In Tlns2np1-菱形硼2.1 概述B为非金属单质，为非金属单质，Al、Ga、In、Tl是金属是金属氧化态：氧化态：B，Al，Ga（+3 ） In （+1，+3） Tl （+1）最大配位数： B： 4 例：HBF4 其他 6 例：Na3AlF6 精

10、选课件2.2 硼族元素的缺电子性最简单的硼烷是B2H6 2BH3(g)=B2H6(g) H=148kJmol12.2.1 乙硼烷的成键特征及反应性点击观看动画精选课件B2H62L均裂2BH3L异裂BH2L2+BH4三中心两电子氢桥键精选课件 B2H6+2NaH2NaBH4 B2H6+2:PF32H3B:PF3B2H6+2:CO2H3B:COB2H6+2:NH3BH2(NH3)2+BH4B2H6+H2O = H3BO3+H2B2H6+O2 = B2O3+H2O rH =504.6kJmol-1 =2026kJmol-1rH精选课件 硼氢键硼氢键 BH 硼硼键硼硼键 BB闭合的闭合的3中心中心-2

11、电子硼桥键电子硼桥键 B B B开放的开放的3中心中心-2电子硼桥键电子硼桥键 B B B硼烷中有五种键型 氢桥键氢桥键 H B B精选课件B4H10分子结构精选课件2.2.2 AlCl3的成键特征(GaCl3)2 (InCl3)2 (AlBr3)2 (AlI3)2 (GaBr3)2除B的卤化物及A的氟化物以外,均为二聚形式。AlCl3中铝为SP3杂化精选课件2.2.3 BX3的成键特征及路易斯酸性 BF3 (g) BCl3 (l) BBr3(l) BI3(s)熔点熔点( (K) ) 146 166 227 316沸点沸点(K) 172 285 364 483 键长键长(pm)(实测实测) 1

12、31 174 189 210共价半径和共价半径和(pm) 153 180 195 214键能键能(kJmol1) 646 444 368 267 精选课件BXBX3 3是以形成大是以形成大键来满足键来满足对电子的要求对电子的要求由于有空轨道由于有空轨道, ,可接受外来可接受外来电子电子, ,均为均为LewisLewis酸酸C5H5N(l)+BX3(g)C5H6N: BX3rH(kJmol1) BF3(g) = 143 BCl3(g) = 189 BBr3(g) = 217BF3+NH3 = F3B:NH3 BF3+ HF = H+BF4酸性强酸性强:BF:BF3 3BClBCl3 3BBrBB

13、r3 3BI精选课件 既可以作氧化剂，又可作还原剂 2NH2OH+2AgBr =2Ag+N2(N2O)+2HBr+2H2O N2H4+4CuO = 2Cu2O+N2+2H2O N2H4(l) + O2 (g) = N2 (g) + 2H2O rH= 621.5kJmol1 N2H4(l)+2H2O2(l) = N2 (g)+4H2O(g)NH2OH可与醛、酮形成肟，是聚酰胺纤维或尼龙的中间体NH3 N2H4 NH2OH形成配合物 Pt(NH3) 2(N2H4) 2Cl Zn(NH2OH) 2Cl形成配合物的能力强弱？精选课件 4.2.3 氢叠氮酸 HN3 无色液体或气体无色液体或气体 AgN3

14、 Cu(N3) 2 Pb(N3)2 Hg(N3) 2撞击撞击 NaOH NaN3N2 +H2 ZnZn(N3)2+H2N2H4+HNO2 = HN3+2H2O 1 2 3 NNN Hsp2 杂化杂化 2 ,3 sp杂化杂化 34精选课件 NCl3: NH3+3Cl2 = NCl3+3HCl 在在90：爆炸分解：爆炸分解： NCl3 = N2+ 3/2Cl2 rH= 295.5kJmol14.3 卤 化 物NF3 NCl3 sp3杂化，角锥形杂化，角锥形FFF N. . 精选课件4.4.1氮氧化物：N2O, NO, N2O3, NO2, N2O4, N2O5, NO3NO2 sp2杂化杂化4.4

15、 氮的含氧化合物NO：(2s)2 (*2s)2 (2px)2 (2py)2 (2pz)2 (*2py)1 顺磁性 2NO 3I2 4H2O = 2NO3 8H 6I 4NO2 H2S = 4NO SO3 H2O10NO2 2MnO4 2H2O = 2Mn2 10NO3 4H3 4精选课件N：sp2杂化杂化N2O3 H2O 2HNO2(蓝色)NO NO2 H2O4.4.2 亚硝酸及其盐HNO2的结构 亚硝酸及其盐既具有氧化性又具有还原性，以氧化性为主。精选课件 2HNO2 + 2I + 2H+ = 2NO + I2+ 2H2O5NO2 + 2MnO4+ 6H+ = 5NO3 + 2Mn2+ +

16、3H2O NO2+Cl2+H2O = 2H+ 2Cl+NO3亚硝酸盐绝大部分无色亚硝酸盐绝大部分无色, 易溶于水易溶于水, (AgNO2浅黄色不溶浅黄色不溶)金属活泼性差,对应亚硝酸盐稳定性差。亚硝酸盐遇到仲胺可形成亚硝酸盐遇到仲胺可形成亚硝酰，可引起消化系统癌症亚硝酰，可引起消化系统癌症精选课件N：sp2杂化N：sp2杂化4.4.2 硝酸及其盐 HNO3的结构 NO3-的结构3 4 46精选课件HNO3越稀，金属越活泼， HNO3 被还原的氧化值越低。Zn(NO3)2 2NO2+2H2 OZn 4HNO3（浓）=3Zn(NO3)2+2NO+4H2O3Zn 8HNO3（稀1:2）=4Zn(NO

17、3)2+N2O+5H2O4Zn+10HNO3(较稀2mol/L) =4Zn+10HNO3(很稀1:10) =4Zn(NO3)2+NH4NO3+3H2O活泼金属O2H10NO6HIO3I10HNO5NO(g)PO3H3P5HNO2323433非金属单质非金属单质 + HNO3 = 相应的高价酸相应的高价酸 + NO精选课件4.5 磷的化合物 PPP=60 具有张力红磷红磷：4.5.1 单质黑磷：黑磷：石墨状的片状 结构，可导电。白磷（黄磷）白磷（黄磷）：精选课件 2P 3X2 = 2PX3 （PX3 X2 = PX5） P43NaOH3H2O = PH3 3NaH2PO2 冷11P 15CuSO

18、4 24H2O = 5Cu3P 6H3PO4 15H2SO4 P4 10CuSO4 16H2O = 10Cu 4H3PO4 10H2SO4 P4 6H2 = 4PH3精选课件4.5.2 磷的卤化物PX3分子晶体PX5离子晶体PCl5固体中含有PCl4+和PCl6离子ClPClClClP：sp3d2杂化 PClClClClClClP：sp3杂化 精选课件 P4O10+6H2SO4 = 6SO3+4H3PO4 P4O10+12HNO3 = 6N2O5 +4H3PO44.5.3 磷的氧化物P4+3O2 = P4O6点击右图点击右图观看动画观看动画 +2O2 = P4O10精选课件 H3PO2 H3P

19、O3 H3PO4 次次 亚亚 正正P4O6+6H2O(冷)=4H3PO3 4H3PO3=3H3PO4+PH3P4+Ba(OH) 2+H2O PH3+Ba(H2PO2) 2 H2SO4 H3PO2+BaSO4 O|PHO | H H一元酸 +1 +3 +5 4.5.4 磷的含氧酸及盐O|PHO | OHH二元酸精选课件 O | HO POH | OHP: sp3杂化杂化3s 3p 3dO:O:O:O:HHH O HOPOH OH两个两个d-p反馈反馈H3PO4结构SO42、ClO4含含d-p反馈反馈精选课件H3PO4 H2O2H3PO4H4P2O7+H2O3H3PO4H5P3O10+2H2ONa

20、5P3O10(NaPO3)n格氏盐点击方程式，观看动画HPO3 (偏）(HPO3)nOPOOOPOOOPOOOPOOCaCa焦磷酸、焦磷酸、 聚磷酸、偏磷酸聚磷酸、偏磷酸精选课件 复杂磷酸盐：可以是直链,支链, 环状, PO四面体基本结构单元 PO43HPO42 + Ag+ Ag3PO4 (黄黄) 可溶于硝酸可溶于硝酸H2PO4 2PO43 + 3 Ca2+ = Ca3(PO4)2 HPO42 + Ca2+ = CaHPO4 H2PO4 + Ca2+ = 不沉淀不沉淀磷磷 酸酸 盐盐(加入加入NH3H2O沉淀沉淀)（AgI (黄) 不溶于硝酸）不溶于硝酸）精选课件雄黄雄黄 As4S4 雌黄雌黄

21、 As2S3辉锑矿 Sb2S3辉铋矿 Bi2S34.6.1 存在及成键特征4.6 砷、锑、铋自然界以硫化物形式存在 氧化态通常是3和5，由于惰性电子对效应加强，铋的5氧化态化合物是强氧化剂。 砷、锑、铋能与碱金属和碱土金属组成氧化态为3的化合物（有的类似合金）。 砷、锑、铋可以生成一系列簇状离子，如Bi53、Bi42、Bi73、Sb73、As53等。精选课件As2S3(黄黄) As2S5(淡黄淡黄)Sb2S3(橙橙) Sb2S5(橙黄橙黄)Bi2S3 (棕黑棕黑)As4O6(白白) As2O5Sb4O6(白白) Sb2O5(淡黄）淡黄）Bi2O3(红棕红棕)两性偏酸碱性酸性两性偏酸碱性酸性4.

22、6.2 氧化物与硫化物的酸碱性精选课件As2O3+6Zn+6H2SO4 =2AsH3+6ZnSO4+3H2O As+H2 -马氏试砷法-古氏试砷法12Ag(s)12HNOOAs O3H12AgNO2AsH3322334.6.3 氢化物精选课件 M2S3 6OH = MO33 MS33 + 3H2O （M=As、Sb） 3M2S5 6OH = MO3 5 MS3 3H2O （M=As、Sb） M2S3 3Na2S = 2 Na3MS3 (M=As、Sb) M2S5 3Na2S = 2 Na3MS4 (M=As、Sb) 2(NH4)3SbS4 6HCl = Sb2S5 3H2S 6NH4Cl4.6

23、.4 硫化物精选课件4.6.5 氧化还原反应H3AsO3+I2 H3AsO4+2IH+OH)AsOH()H()AsOH(lg20.0592V 33243cccEE=pH9E =0.54VI2/IE = 0.56VH3AsO4/H3AsO3精选课件 NaBiO3+6HCl(浓) = Bi3+ Cl2+ Na+ + 3H2O+ 4ClBi(OH)3+Cl2+3NaOH = NaBiO3+2NaCl+3H2O 5NaBiO3+2Mn2+14H+ = 2MnO4 +5Bi3+7H2O +5Na+ H3SbO4+2HCl = H3SbO3+Cl2+H2O 惰性电子对效应惰性电子对效应 2Sb3 + 3S

24、n = 2Sb + 3Sn22Bi3 +3Sn(OH)42 + 6OH = 2Bi + 3Sn(OH)62精选课件氧氧族族 (VIA) O S Se Te Po 元元素素 非非金金属属 准准金金属属 放放射射性性金金属属 存存在在 单单质质或或矿矿物物 共共生生于于重重金金属属硫硫化化物物中中 价价层层电电子子构构型型 2s22p4 3s23p4 4s24p4 5s25p4 6s26p4 电电负负性性 3.44 2.58 2.55 2.10 2.0 氧氧化化值值 2, (1) 2,4,6 2,4,6 2,4,6 2,6 晶晶体体 分分子子 晶晶体体 分分子子 晶晶体体 红红硒硒 (分分子子晶晶

25、体体) 灰灰硒硒 (链链状状晶晶体体) 链链状状 晶晶体体 金金属属 晶晶体体 5.1 氮族元素概述第五章 氧族元素精选课件5.2 氧的化合物4.2.1 氧分子形态 激发激发： 单线态单线态 1O2光敏化剂光敏化剂(基态基态) h 光敏化剂光敏化剂 (激发态激发态)基态：基态： 三线态三线态 (S=2s+1)154.8kJ.mol92.0kJ.mol光敏化剂光敏化剂(激激)+ 3O2 能量传递 光敏化剂光敏化剂(基基) + 1O2O2: (1s)2(1s*)2(2s)2(2s*)2(2px)2(2py)2(2pz)2(*2py)1(*2pz)1O2 O2 O22 O2+精选课件2Ag + 2O

26、3 = Ag2O2 + 2O2PbS + 4O3 = PbSO4+ O2 3KOH(s) + 2O3(g) = 2KO3(s) + KOHH2O(s) + (1/2)O2(g) KO2+O25.2.2 臭氧（ O3 ）有鱼腥味的淡蓝色气体 731 铝凡土铝凡土 S+2CO2Ca(OH)2+SO2CaSO3+H2O精选课件 4Na2SO3 = 3Na2SO4+Na2S SO32+H2S+H+ = S+H2O SO32+Cl2+H2O = SO42+2Cl+2H+ 5SO32+2MnO4+6H+ = 2Mn2+5SO42+3H2O2. 2. 亚硫酸及盐亚硫酸及盐4223222422232SO2HO

27、SO2H)Br ,(Cl 2HISOHOHISOHH2SO3 二元中强酸，既有氧化性又有还原性，可以使品红退色精选课件3. 3. 硫酸及其盐硫酸及其盐 硫酸根离子SO42是四面体结构中心原子硫采用sp3杂化，形成四个键，其SO键长为144pm，比双键的键长（149pm）短，这说明在SO键中存在额外的dp成份。 分子间存在氢键，使其晶体呈现波纹形层状结构。分子间存在氢键，使其晶体呈现波纹形层状结构。强吸水性、强氧化性 FeH2SO4 （稀） = FeSO4H2 Cu2H2SO4（浓）= CuSO4SO22H2O C2H2SO4（浓） = CO22SO22H2O精选课件 SO42易带阴离子结晶水，以氢键与SO42结合CuSO45H2O脱水2H2O2H2OH2OCuSO4过渡金属硫酸盐加热易分解 Ag2SO4 2Ag+SO2+O2 HgSO4 红热 Hg+SO2+O2精选课件4. 4. 硫代硫酸盐硫代硫酸盐 制备： Na2SO3+S = Na2S2O3 Na2S+N