第17章 碱金属和碱土金属

1、第第17 17章章 碱金属和碱土金属碱金属和碱土金属本章主要内容本章主要内容 (一一) (二二) (四四) IA族族 Li Na K Rb Cs Fr 锂锂 钠钠 钾钾 铷铷 铯铯 钫钫 IIA族族 Be Mg Ca Sr Ba Ra 铍铍 镁镁 钙钙 锶锶 钡钡 镭镭 易与易与H2直接化合成直接化合成MH、MH2离子型化合物；离子型化合物； 与与O2形成正常氧化物、过氧化物、超氧化物；形成正常氧化物、过氧化物、超氧化物； 与非金属作用形成相应的化合物。与非金属作用形成相应的化合物。 易与易与H2O反应反应(除除Be、Mg外外) 通 性注：它们的活泼性有差异注：它们的活泼性有差异 152 18

2、6232248265520 496 419 403 3760.98 0.93 0.82 0.82 0.79 7295 4591 3088 2675 2436Li Na K Rb Cs r 电负性电负性 I1 I2 1.57 1.31 1.00 0.95 0.89111 160197215217900 738 590 549 5031868 1460 1152 1070 971Be Mg Ca Sr Ba r 电负性电负性 I1 I2 原子半径增大原子半径增大金属性、还原性增强金属性、还原性增强电离能、电负性减小电离能、电负性减小IA IIALi BeNa MgK Ca Rb SrCs Ba原子

3、半径减小原子半径减小金属性、还原性减弱金属性、还原性减弱电离能、电负性增大电离能、电负性增大 有金属光泽有金属光泽 熔沸点较低熔沸点较低 碱土金属碱土金属 碱金属碱金属 (Cs 熔沸点最低熔沸点最低) 密度小密度小 Li是最轻的金属是最轻的金属 - 原子量小原子量小, 半径较大半径较大 Na K 保存在煤油中保存在煤油中, Li 在石蜡中在石蜡中NaLiKRbCsBe Mg Ca Sr Ba 与非金属反应与非金属反应 与氧、硫、氮与氧、硫、氮、卤素反应，卤素反应， 形成相应的化合物形成相应的化合物3Ca+N2 = Ca3N24Li+O2 = 2Li2O4Na+O2 = 2Na2O 与水反应与水

4、反应 碱金属均与水反应碱金属均与水反应,逐渐强烈逐渐强烈 碱土金属与水反应碱土金属与水反应 Be与水蒸气作用，与水蒸气作用，Mg与热水作用，与热水作用， 钙钙 锶锶 钡与冷水反应钡与冷水反应 单质在空气中燃烧，形成相应的氧化物单质在空气中燃烧，形成相应的氧化物Li2O Na2O2 KO2 RbO2 CsO2BeO MgO CaO SrO BaO2Li2ONa2O2KO2镁带的燃烧镁带的燃烧 Li, Ca等碱土金属同时生成氮等碱土金属同时生成氮化物化物-除气剂除气剂Li3N Ca3N2 Ba3N2 与水作用与水作用Li Na K Ca2M + 2H2O 2MOH + H2(g) M + 2H2O

5、 M(OH)2 + H2(g)锂锂 (不熔化不熔化)； 钠钠 (熔化熔化)；钾；钾(燃烧燃烧) ； 铷铷 , 铯铯(爆炸爆炸) 与液氨与液氨作用作用 碱金属溶于纯液氨碱金属溶于纯液氨, ,随金属溶解量增加随金属溶解量增加, , 蓝色蓝色 深蓝色深蓝色 青铜色青铜色氨合阳离子氨合阳离子 氨合电子氨合电子高导电性高导电性, ,顺磁性顺磁性333M(s)()NH ( )M(NH ) (NH ) xyxyle Ca Sr Ba 溶于纯液氨，溶的慢，溶解量少溶于纯液氨，溶的慢，溶解量少顺磁性、导电性、顺磁性、导电性、强还原性强还原性-有机合成有机合成3222Na+2NH (l)=2NaNH +H 与化合

6、物作用与化合物作用-夺取氧或卤素夺取氧或卤素SiO2 + 2Mg = Si+2MgOTiCl4+ 4Na =Ti + 4NaCl 均以矿物形式存在均以矿物形式存在38Na AlSi O钠长石：钠长石：38K AlSi O钾长石：钾长石：22KCl MgCl6H O光卤石：光卤石：422KAl(SO )12H O明矾石：明矾石：绿柱石：绿柱石：3236Be Al (SiO )大理石大理石：3CaCO 形成三类氧化物形成三类氧化物稳定性稳定性: O2- O2- O22-622p2s2s 1正常氧化物正常氧化物(O2-)：222442s2s2p2p2p() () () ( ) () *KK 过氧化物

7、过氧化物(O22-)：超氧化物超氧化物(O2-):222432s2s2p2p2p() () () ( ) () *KK 222ONaO2Na22KOOKO2Na2NaONa222223NO6K10K2KNO(g)COMO MCO23 制制 备备直接：直接：间接：间接：离子型、碱性氧化物离子型、碱性氧化物(BeO除外除外)熔点、硬度高于碱金属氧化物熔点、硬度高于碱金属氧化物普通氧化物普通氧化物 碱金属氧化物碱金属氧化物 碱土金属氧化物碱土金属氧化物 离子型晶体离子型晶体,Li2O有一定共价性有一定共价性典型的碱性氧化物典型的碱性氧化物晶格能大晶格能大 与水、酸性氧化物作用与水、酸性氧化物作用22

8、22Na O+H O2NaOHCaO+H OCa(OH) 除去酒精中水分23CaO+SiOCaSiO 高温耐火材料耐火材料2MOHOHOM22（Li Cs剧烈程度剧烈程度 ）（BeO除外）除外）I22M OH OM(OH) 2534 23CaO+P OCa (PO )高温（ 炼钢中除去杂质磷）炼钢中除去杂质磷）3222COLiCOOLiH2O2的实验室制法的实验室制法过氧化物过氧化物 制制 备备573673K2222773793K222Na O+O2Na O2BaO+O2BaO 与水或酸作用与水或酸作用22222224422Na O +2H OH O +2NaOHBaO +H SOBaSOH

9、O 22222H O2H O+O 强氧化性强氧化性2322242Cr O +3Na O2Na CrO +Na O 22224MnO +Na ONa MnO 熔融分解矿石分解矿石 氧气发生剂氧气发生剂2222322Na O +2CO2Na CO +O 防毒面具防毒面具22222OOH2KOHO2H2KO超氧化物超氧化物 (O2-):222432s2s2p2p2p() () () ( ) () *KK 顺磁性顺磁性 强氧化性强氧化性 与水剧烈反应与水剧烈反应 与与CO2反应，放出氧气反应，放出氧气222324MO2CO2M CO3O KO2用于潜水、登山等用于潜水、登山等溶溶 解解 性性 氢氧化物

10、溶解度氢氧化物溶解度 s(g/100g水水) LiOH NaOH KOH RbOH CsOH 13 109 112 180 395.5Be(OH)2 Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr(OH)2 Ba(OH)20.0002 0.0009 0.156 0.81 3.84 碱金属氢氧化物碱金属氢氧化物碱土金属氢氧化物碱土金属氢氧化物 同族元素氢氧化物溶解度从上到下逐渐增大同族元素氢氧化物溶解度从上到下逐渐增大.解释解释: 离子化合物溶解度与其离子势离子化合物溶解度与其离子势Z/r成反比成反比白色固体白色固体, 易吸水而潮解易吸水而潮解 同一族元素氢氧化物从上到下碱性增强同一族元素氢氧化物从上到下

11、碱性增强 同一周期碱性同一周期碱性: :碱金属氢氧化物碱金属氢氧化物 碱土金属氢氧化物碱土金属氢氧化物NaOH Mg(OH)2碱碱 性性*Zr(箭头指向箭头指向) 碱性增强，溶解度增大碱性增强，溶解度增大 LiOH NaOH KOH RbOH CsOH 中强中强 强强 强强 强强 强强 Be(OH)2 Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr(OH)2 Ba(OH)2 两性两性 中强中强 强强 强强 强强 与酸性氧化物反应与酸性氧化物反应 2NaOH + SiO2 = Na2SiO3 + H2O Ca(OH)2CO2CaCO3H2O 与非金属反应与非金属反应 4P + 3NaOH + 3H2O =

12、 3NaH2PO2 + PH3 Si + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2H2 受热分解受热分解 Mg(OH)2 = MgOH2O 与两性金属反应与两性金属反应 Zn+2NaOH+2H2O=Na2Zn(OH)4+H2化化 学学 性性 质质 s s区单质区单质( (除除BeBe、MgMg外外) )均能形成离子型氢化物均能形成离子型氢化物LiH NaH KH RbH CsH NaCl-90.4 -57.3 -57.7-54.3 -49.3 -441 白色晶体，白色晶体， 热稳定性差热稳定性差(/)fmHkJ mol最稳定最稳定 还原性强还原性强2(/)2.25HHV 2LiOHT

13、iTiO2LiH2242H4NaClTiTiCl4NaH钛的冶炼钛的冶炼(g)HMOHOHMH22(g)H2Ca(OH)OH2CaH2222 剧烈水解剧烈水解野外产生氢气野外产生氢气 形成配位氢化物形成配位氢化物3LiClLiAlHAlCl4LiH43（无水）乙醚23244HAl(OH)LiOHO4HLiAlH强烈水解强烈水解 盐的颜色及焰色反应盐的颜色及焰色反应 M+, M2+离子都无色离子都无色,盐通常呈现阴离子的颜色盐通常呈现阴离子的颜色4227KMnOK Cr O 挥发性盐，高温火焰中灼烧，火焰呈特征焰色挥发性盐，高温火焰中灼烧，火焰呈特征焰色 -焰色反应焰色反应原子结构不同，发出不同

14、波长的光原子结构不同，发出不同波长的光定性鉴定金属离子是否存在定性鉴定金属离子是否存在Li+ 红红 Na+ 黄黄 K+ 紫紫 Rb+ 紫红紫红Cs+ 紫红紫红 Ca2+ 橙红橙红 Sr2+ 红红 Ba2+ 黄绿黄绿各种离子的焰色反应各种离子的焰色反应1. 碱金属盐类碱金属盐类 离子晶体离子晶体(Li盐除外盐除外) 易溶解易溶解 Li盐和少数大阴离子盐除外盐和少数大阴离子盐除外 盐的溶解性盐的溶解性Rb+, Cs+难溶盐更多难溶盐更多Li+弱酸盐弱酸盐Li2CO3, Li3PO4等等KClO4 (白白) K2NaCo(NO2)6(亮黄亮黄) KB(C6H5)4白色白色 K2PtCl6 (淡黄淡黄

15、) KHC4H4O6 (白白)NaSb(OH)6 (白白) NaAcZn(Ac)23UO2(Ac)29H2O(黄绿黄绿)2. 碱土金属盐类碱土金属盐类-难溶盐多难溶盐多 Be2+和部分和部分Mg2+ 盐具有盐具有共价性共价性, 其它多数为离子型晶体其它多数为离子型晶体2. 碱土金属盐类碱土金属盐类-难溶盐多难溶盐多Be2+极化力强，极化力强， BeCl2已过渡为共价化合物已过渡为共价化合物 BeCl2 MgCl2 CaCl2 SrCl2 BaCl2熔点熔点/ 415 714 775 874 962氯化物氯化物,硝酸盐硝酸盐, MgSO4 MgCrO4 易溶易溶碳酸盐、硫酸盐、草酸盐、铬酸盐等难

16、溶碳酸盐、硫酸盐、草酸盐、铬酸盐等难溶 溶解性溶解性 重要特征重要特征: : 微溶性微溶性离子性离子性增增 强强 阴阳离子相差不多时阴阳离子相差不多时,阳离子阳离子 越大盐越难溶越大盐越难溶晶格能大小影响占主导晶格能大小影响占主导 Zr例：例：溶解度溶解度Na2CO3 CaCO3 形成结晶水合物倾向形成结晶水合物倾向 碱金属水合能力碱金属水合能力, 从从Li+到到Cs+依次减弱依次减弱 锂盐锂盐 钠盐钠盐 钾盐钾盐 铷盐铷盐 铯盐铯盐水合物水合物: 大部分大部分 75% 25% 极少数极少数Z 越高越高, r 越小越小,越大的阳离子越大的阳离子,对水作用强对水作用强,易形成结晶水合物易形成结晶

17、水合物 碱土金属易形成带结晶水的盐碱土金属易形成带结晶水的盐,无水盐易潮解无水盐易潮解CaCl2 干燥剂干燥剂与与NH3, 乙醇形成加合物乙醇形成加合物 光卤石类光卤石类 MClMgCl2 6H2O (M +K+，Rb+，Cs+) 矾类矾类 M2SO4 MgSO4 6H2O (M +K+，Rb+，Cs+) KAl(SO4)212H2O 复盐的形成复盐的形成 除除Li外外, 碱金属易形成复盐碱金属易形成复盐复盐溶解度小复盐溶解度小 热稳定性热稳定性 碱金属盐热稳定性均很高碱金属盐热稳定性均很高 -Li盐和硝酸盐除外，它们加热会分解盐和硝酸盐除外，它们加热会分解 154023221000322Li

18、 COLi O+CO2NaNO2NaNO +OKK 碱土金属盐热稳定性均很高碱土金属盐热稳定性均很高 -碳酸盐高温加热分解碳酸盐高温加热分解 32MCOMO+CO 2+2+MgBa 盐，分解温度增高离子极化离子极化 碱土金属碳酸盐的稳定性随金属离子半径的增大而增强碱土金属碳酸盐的稳定性随金属离子半径的增大而增强稳定性稳定性 M2CO3 MCO3COOO2-M2+碳酸盐热稳定性碳酸盐热稳定性:碱金属碱金属碱土金属碱土金属K2CO3 CaCO3 BeCO3 MgCO3 CaCO3 SrCO3 BaCO3T分分 / 100 540 900 1290 1360 在周期表中某一元素的性质和它在周期表中某

19、一元素的性质和它左上方左上方或或右下方右下方的的另一元素性质的相似性另一元素性质的相似性,称为称为对角线规则对角线规则r 和和* 互相竞争，互相竞争， * * / r 相近相近,使其离子极化能力相近使其离子极化能力相近.Li Be B CNa Mg Al Si Li, Mg的相似性的相似性 过量氧中燃烧生成普通氧化物过量氧中燃烧生成普通氧化物 与氮气直接化合生成氮化物与氮气直接化合生成氮化物 氢氧化物加热分解为普通氧化物氢氧化物加热分解为普通氧化物 碳酸盐不稳定，加热分解为普通氧化物和碳酸盐不稳定，加热分解为普通氧化物和CO2 氟化物，磷酸盐，碳酸盐均难溶于水氟化物，磷酸盐，碳酸盐均难溶于水

20、LiCl, MgCl2共价性较强共价性较强,易溶于有机溶剂易溶于有机溶剂 离子水合能力较强，盐含结晶水，无水盐易潮解离子水合能力较强，盐含结晶水，无水盐易潮解 BeCl2, AlCl3缺电子共价化合物，易升华，溶于醇、醚等有缺电子共价化合物，易升华，溶于醇、醚等有机溶剂，蒸气中易形成缔合分子，易形成配合物和加合物机溶剂，蒸气中易形成缔合分子，易形成配合物和加合物 Be, Al的相似性的相似性 两者都是活泼金属，可被冷浓两者都是活泼金属，可被冷浓HNO3钝化钝化 两者都是两性金属两者都是两性金属. 氢氧化物也属两性氢氧化物也属两性 两者氧化物的熔点和硬度都很高两者氧化物的熔点和硬度都很高 铍盐铍

21、盐,铝盐都易水解铝盐都易水解 两者都有共价型卤化物两者都有共价型卤化物. BeClClBeClClBeClAlClClClAlClCl1NaF、MgO和和CaO晶格能大小顺序正确的一组是晶格能大小顺序正确的一组是AMgOCaONaF BCaOMgONaFCNaFMgOCaO DNaFCaOMgOMgO和和CaO属同类型同电荷氧化物，属同类型同电荷氧化物，Mg2+半径小于半径小于Ca2+，晶格能大于，晶格能大于CaO；NaF电荷低，晶格能也低电荷低，晶格能也低.2下列哪一种元素其第一电子亲合能最大？下列哪一种元素其第一电子亲合能最大？A氟氟 B氯氯 C铯铯 D铍铍氯同氟比较体积较大，且氯的价层中有空氯同氟比较体积较大，且氯的价层中有空d轨道容纳轨道容纳电子，电子间排斥作用小，加合电子放出能量最大。电子，电子间排斥作用小，加合电子放出能量