碱金属和碱土金属课件

第12章碱金属和碱土金属

AlkaliMetal&AlkalineEarthsMetal§12.1金属单质§12.2含氧化合物§12.3盐类第12章碱金属和碱土金属1第12章碱金属和碱土金属

AlkaliMetal价电子层结构是ns1，ns2;碱金属(AlkaliMetal)元素主要表现＋1氧化态；碱土金属(AlkaliSoilMetal)元素主要表现＋2氧化态。结论第12章碱金属和碱土金属概述碱金属和碱土金属元素的价电子层结构和氧化态2价电子层结构是ns1，ns2;结论第12章碱金属和碱土两族元素的原子有较大的原子半径，从上到下，原子半径增大；离子半径小于原子半径；锂和铍在各相应族中有特别小的原子半径和离子半径，故单质最稳定，形成的化合物有较高的共价性及较高的水合能。结论第12章碱金属和碱土金属概述碱金属和碱土金属元素的原子半径和离子半径3两族元素的原子有较大的原子半径，从上到下，原子半径增大；结12.1.1物理性质第12章碱金属和碱土金属12.1金属单质§12.1金属单质密度小，硬度低，熔沸点低；碱土金属的熔沸点和硬度都比碱金属的高。结论412.1.1物理性质第12章碱金属和碱土金属12.11、固态第12章碱金属和碱土金属12.1金属单质12.1.2化学性质是化学活泼性很强的金属元素；两个族中从上到下，元素的第一电离能和电负性依次降低；最活泼的金属是铯。结论51、固态第12章碱金属和碱土金属12.1金属单质12.12、水溶液金属LiNaKRbCsE/V-3.040-2.714-2.936-2.943-3.027金属BeMgCaSrBaE/V-1.968-2.357-2.869-2.899-2.906第12章碱金属和碱土金属12.1金属单质结论标准电极电势值都很小，单质金属都是强的还原剂；从上到下，减小，还原性强；小，表现出反常性。62、水溶液金属LiNaKRbCsE/V-3.040-2.元素BeMgCaSrBa火焰颜色－极明亮眩目的光焰橙红深红绿波长/nm－－714.9687.8553.5元素LiNaKRbCs火焰颜色深红黄紫红紫蓝波长/nm670.8589.2766.5780.0455.5第12章碱金属和碱土金属12.1金属单质3、焰色反应

(FlameReaction)7元素BeMgCaSrBa火焰颜色－极明亮眩目的光焰橙红深红绿§12.2含氧化合物

通常条件下碱金属碱土金属氧的存在形式氧化物M2O(M=Li)M'OO2-过氧化物M2O2

(M=Na)M'O2(M'=CaSrBa)O22-超氧化物MO2

(M=K,Rb,Cs)M'O4M'=CaSrBaO2-臭氧化物MO3(M=K,Rb,Cs）O3-碱金属、碱土金属的氧化物第12章碱金属和碱土金属12.2含氧化合物12.2.1氧化物

8§12.2含氧化合物通常碱金属碱土金属氧的存在形式氧化1.普通氧化物制备碱金属2Na+Na2O2→2Na2O10K+2KNO3→6K2O+N2间接方法制备2M+O2→2MOMCO3→MO+CO2碱土金属2M(NO3)2→2MO+4NO2+O2第12章碱金属和碱土金属12.2含氧化合物91.普通氧化物制备碱金属2Na+Na2O2→2Na化学性质（与水反应）M2O+H2O→2MOHMO+H2O→M(OH)2（M=Ca、Sr、Ba）第12章碱金属和碱土金属12.2含氧化合物经过煅烧后的BeO、MgO不与水发生反应。性质10化学性质（与水反应）M2O+H2O→2MOHMO+2.过氧化物(Peroxide)[]2-结构O的氧化数为-1第12章碱金属和碱土金属12.2含氧化合物2Na+O2

→Na2O2制备（Na2O2）112.过氧化物(Peroxide)[]性质一：碱性介质中是强氧化剂。Na2O2常用作氧化分解矿石的溶剂第12章碱金属和碱土金属12.2含氧化合物性质12性质一：碱性介质中是强氧化剂。Na2O2常用作氧化分解矿石的性质二：氧气发生剂。易吸潮，呈强碱性Na2O2常用作漂白剂和氧气发生剂第12章碱金属和碱土金属12.2含氧化合物13性质二：氧气发生剂。易吸潮，呈强碱性Na2O2常用作漂白剂和性质三：二氧化碳吸收剂和氧气发生剂。Na2O2广泛用于防毒面具，高空飞行和潜水艇里，吸收人们放出的CO2，并供给O2性质四：酸性介质中遇强氧化剂时显还原性。第12章碱金属和碱土金属12.2含氧化合物14性质三：二氧化碳吸收剂和氧气发生剂。Na2O2广泛用于防毒面性质一：强氧化剂。(M=K,Rb,Cs)性质二：CO2吸收剂和氧气发生剂。性质第12章碱金属和碱土金属12.2含氧化合物3.超氧化物(Hyperoxide)15性质一：强氧化剂。(M=K,Rb,Cs)性质二：CO2吸收剂12.2.2氢氧化物

(Hydroxide)1.碱性递变规律（1）现象LiOH中强碱Be(OH)2两性NaOH强碱Mg(OH)2中强碱KOH强碱Ca(OH)2强碱RbOH强碱Sr(OH)2强碱CsOH强碱Ba(OH)2强碱碱性增强氢氧化物的碱性第12章碱金属和碱土金属12.2含氧化合物1612.2.2氢氧化物(Hydroxide)1.碱性递（3）解释——ROH理论R－Ｏ－Ｈ在水中有两种解离方式R—OHR++OH-碱式电离R—O—HRO-+H+酸式电离φ值大，有利于酸式电离；φ值小，有利于碱式电离。Z：离子电荷数R：离子半径（pm）第12章碱金属和碱土金属12.2含氧化合物17（3）解释——ROH理论R－Ｏ－Ｈ在水中有两种解离方式R2.溶解度（1）现象碱金属氢氧化物溶解度S/(mol·L-1)碱土金属氢氧化物溶解度S/(mol·L-1)LiOH13Be(OH)28×10-6NaOH109Mg(OH)25×10-4KOH112Ca(OH)21.8×10-2RbOH177Sr(OH)26.7×10-2CsOH330Ba(OH)22×10-1S增大氢氧化物在水中的溶解度第12章碱金属和碱土金属12.2含氧化合物182.溶解度（1）现象碱金属溶解度S/(mol·L-1)碱土阴、阳离子半径相差较大的离子型化合物在水中溶解度较大；阴、阳离子半径相近的离子化合物在水中溶解度较小。这种规律也可叫做相差溶解规律。（2）规律适用性很广的一条溶解度规律是：第12章碱金属和碱土金属12.2含氧化合物19阴、阳离子半径相差较大的离子型化合物在水中溶解度较大；（2）§12.3盐类1.现象大多数碱金属盐易溶于水，仅少数碱金属盐是难溶于水的若干锂盐：LiF、Li2CO3、Li3PO4K+、Rb+、Cs+、NH4+同某些较大阴离子的盐：KClO4、氯铂酸盐K2PtCl6第12章碱金属和碱土金属12.3盐类12.3.1盐的溶解性20§12.3盐类1.现象大多数碱金属盐易溶于水，仅少大多数碱土金属盐难溶于水，仅少数易溶于水碳酸盐、磷酸盐、草酸盐难溶于水氯化物、硝酸盐易溶于水第12章碱金属和碱土金属12.3盐类21大多数碱土金属盐难溶于水，仅少数易溶于水碳酸碱金属氟化物、碘化物在水中的溶解度（mol·L-1)Li+Na+K+Rb+Cs+F-0.11.115.912.524.2I-12.211.88.67.22.8阳离子阴离子第12章碱金属和碱土金属12.3盐类碱土金属盐在水中的溶解度(g/100gH2O)阳离子阴离子Be2+Mg2+Ca2+Sr2+Ba2+SO42-易溶易溶0.2040.0150.00024CrO42-易溶易溶2.30.120.0003522碱金属氟化物、碘化物在水中的溶解度（mol·L-1)Li+N2.离子型盐类溶解度的一般规律（2）负离子半径较大时，盐的溶解度常随金属的原子序数的增大而减小。例如I-、CrO42-、SO42-半径较大，它们的盐的溶解度从锂到铯、从铍到钡的顺序基本减小。（1）正离子为低电荷、大半径的盐往往是易溶的。第12章碱金属和碱土金属12.3盐类232.离子型盐类溶解度的一般规律（2）负离子半径较大时，盐（3）相反，负离子半径较小时，盐的溶解度常随金属的原子序数的增大而增大。例如F-、OH-的半径较小，其盐的溶解度按锂到铯，铍到钡的顺序基本增大。（4）一般来讲，盐中正负离子半径相差较大时，其盐的溶解度较大。相反，盐中正负离子半径相近时，其溶解度较小。第12章碱金属和碱土金属12.3盐类24（3）相反，负离子半径较小时，盐的溶解度常随金属的原子序数的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M2CO3＞MCO3[]2-M2+硝酸盐热稳定性差。BeCO3MgCO3CaCO3SrCO3BaCO3T分/℃＜1005409001290136012.3.2含氧酸盐的热稳定性第12章碱金属和碱土金属12.3盐类25碱土金属碳酸盐的稳定性随金属离子半径的12.3.3对角相关性（即对角线规则，DiagonalRule）三对元素在周期表中处对角线的位置，相应的两元素及化合物的性质有许多近似之处，这种相似性称对角相关性。（1）定义IAIIAIIIAIVA

Ｌi

Be

BCNaMg

Al

Si第12章碱金属和碱土金属12.3盐类2612.3.3对角相关性（即对角线规则，DiagonalR★锂和镁在过量氧中燃烧，不形成过氧化物，只形成正常氧化物。（2）锂和镁对角相关性★锂的沸点（1615K）靠近镁（1363K）而远离钠（1156K）。第12章碱金属和碱土金属12.3盐类★锂和镁的某些盐类，如氟化物、碳酸盐、磷酸盐及氢氧化物均难溶于水。锂盐钠盐镁盐氟化物0.34.00.009碳酸盐1.3321.50.0094磷酸盐0.039110.661某些盐的sg/100g水27★锂和镁在过量氧中燃烧，不形成过氧（2）锂和镁对角相关性★（3）铍和铝对角相关性★无水氯化物BeCl2,AlCl3共价成份大,可溶于醇、醚、易升华,其余IIA族的MCl2是离子晶体；第12章碱金属和碱土金属12.3盐类★氧化物和氢氧化物两性,IIA族其余的氧化物和氢氧化物显碱性；★Be,Al和冷浓HNO3接触时,钝化,其余IIA族金属易于和HNO3反应。

28（3）铍和铝对角相关性★无水氯化物BeCl2,AlCl

（4）硼与硅对角相关性★在自然界都以含氧化合物存在，B-O与Si-O的稳定性很高；★B、Si卤化物水解的相似性：SiCl4+4H2O---H4SiO4+4HCl

BCl3+2H2O---HBO2+3HCl

3SiF4+4H2O---H4SiO4+2H2SiF6

氟硅酸

4BF3+2H2O---HBO2+HBF4

氟硼酸

第12章碱金属和碱土金属12.3盐类★氢化物多种多样，都具挥发性，自燃并水解；29（4）硼与硅对角相关性★在自然界都以含氧化合物存在，B-1.下列反应能得到Na2O的是（）钠在空气中燃烧加热NaNO3至271℃C)加热Na2CO3至100℃D)Na2O2与Na作用√2.下列难溶钡盐中不溶于盐酸的是（）A)BaCO3B)BaSO4C)BaCrO4D)BaSO3√第12章碱金属和碱土金属自检测题自检习题301.下列反应能得到Na2O的是（）钠在空气中燃烧第12章碱金属和碱土金属

AlkaliMetal&AlkalineEarthsMetal§12.1金属单质§12.2含氧化合物§12.3盐类第12章碱金属和碱土金属31第12章碱金属和碱土金属

AlkaliMetal价电子层结构是ns1，ns2;碱金属(AlkaliMetal)元素主要表现＋1氧化态；碱土金属(AlkaliSoilMetal)元素主要表现＋2氧化态。结论第12章碱金属和碱土金属概述碱金属和碱土金属元素的价电子层结构和氧化态32价电子层结构是ns1，ns2;结论第12章碱金属和碱土两族元素的原子有较大的原子半径，从上到下，原子半径增大；离子半径小于原子半径；锂和铍在各相应族中有特别小的原子半径和离子半径，故单质最稳定，形成的化合物有较高的共价性及较高的水合能。结论第12章碱金属和碱土金属概述碱金属和碱土金属元素的原子半径和离子半径33两族元素的原子有较大的原子半径，从上到下，原子半径增大；结12.1.1物理性质第12章碱金属和碱土金属12.1金属单质§12.1金属单质密度小，硬度低，熔沸点低；碱土金属的熔沸点和硬度都比碱金属的高。结论3412.1.1物理性质第12章碱金属和碱土金属12.11、固态第12章碱金属和碱土金属12.1金属单质12.1.2化学性质是化学活泼性很强的金属元素；两个族中从上到下，元素的第一电离能和电负性依次降低；最活泼的金属是铯。结论351、固态第12章碱金属和碱土金属12.1金属单质12.12、水溶液金属LiNaKRbCsE/V-3.040-2.714-2.936-2.943-3.027金属BeMgCaSrBaE/V-1.968-2.357-2.869-2.899-2.906第12章碱金属和碱土金属12.1金属单质结论标准电极电势值都很小，单质金属都是强的还原剂；从上到下，减小，还原性强；小，表现出反常性。362、水溶液金属LiNaKRbCsE/V-3.040-2.元素BeMgCaSrBa火焰颜色－极明亮眩目的光焰橙红深红绿波长/nm－－714.9687.8553.5元素LiNaKRbCs火焰颜色深红黄紫红紫蓝波长/nm670.8589.2766.5780.0455.5第12章碱金属和碱土金属12.1金属单质3、焰色反应

(FlameReaction)37元素BeMgCaSrBa火焰颜色－极明亮眩目的光焰橙红深红绿§12.2含氧化合物

通常条件下碱金属碱土金属氧的存在形式氧化物M2O(M=Li)M'OO2-过氧化物M2O2

(M=Na)M'O2(M'=CaSrBa)O22-超氧化物MO2

(M=K,Rb,Cs)M'O4M'=CaSrBaO2-臭氧化物MO3(M=K,Rb,Cs）O3-碱金属、碱土金属的氧化物第12章碱金属和碱土金属12.2含氧化合物12.2.1氧化物

38§12.2含氧化合物通常碱金属碱土金属氧的存在形式氧化1.普通氧化物制备碱金属2Na+Na2O2→2Na2O10K+2KNO3→6K2O+N2间接方法制备2M+O2→2MOMCO3→MO+CO2碱土金属2M(NO3)2→2MO+4NO2+O2第12章碱金属和碱土金属12.2含氧化合物391.普通氧化物制备碱金属2Na+Na2O2→2Na化学性质（与水反应）M2O+H2O→2MOHMO+H2O→M(OH)2（M=Ca、Sr、Ba）第12章碱金属和碱土金属12.2含氧化合物经过煅烧后的BeO、MgO不与水发生反应。性质40化学性质（与水反应）M2O+H2O→2MOHMO+2.过氧化物(Peroxide)[]2-结构O的氧化数为-1第12章碱金属和碱土金属12.2含氧化合物2Na+O2

→Na2O2制备（Na2O2）412.过氧化物(Peroxide)[]性质一：碱性介质中是强氧化剂。Na2O2常用作氧化分解矿石的溶剂第12章碱金属和碱土金属12.2含氧化合物性质42性质一：碱性介质中是强氧化剂。Na2O2常用作氧化分解矿石的性质二：氧气发生剂。易吸潮，呈强碱性Na2O2常用作漂白剂和氧气发生剂第12章碱金属和碱土金属12.2含氧化合物43性质二：氧气发生剂。易吸潮，呈强碱性Na2O2常用作漂白剂和性质三：二氧化碳吸收剂和氧气发生剂。Na2O2广泛用于防毒面具，高空飞行和潜水艇里，吸收人们放出的CO2，并供给O2性质四：酸性介质中遇强氧化剂时显还原性。第12章碱金属和碱土金属12.2含氧化合物44性质三：二氧化碳吸收剂和氧气发生剂。Na2O2广泛用于防毒面性质一：强氧化剂。(M=K,Rb,Cs)性质二：CO2吸收剂和氧气发生剂。性质第12章碱金属和碱土金属12.2含氧化合物3.超氧化物(Hyperoxide)45性质一：强氧化剂。(M=K,Rb,Cs)性质二：CO2吸收剂12.2.2氢氧化物

(Hydroxide)1.碱性递变规律（1）现象LiOH中强碱Be(OH)2两性NaOH强碱Mg(OH)2中强碱KOH强碱Ca(OH)2强碱RbOH强碱Sr(OH)2强碱CsOH强碱Ba(OH)2强碱碱性增强氢氧化物的碱性第12章碱金属和碱土金属12.2含氧化合物4612.2.2氢氧化物(Hydroxide)1.碱性递（3）解释——ROH理论R－Ｏ－Ｈ在水中有两种解离方式R—OHR++OH-碱式电离R—O—HRO-+H+酸式电离φ值大，有利于酸式电离；φ值小，有利于碱式电离。Z：离子电荷数R：离子半径（pm）第12章碱金属和碱土金属12.2含氧化合物47（3）解释——ROH理论R－Ｏ－Ｈ在水中有两种解离方式R2.溶解度（1）现象碱金属氢氧化物溶解度S/(mol·L-1)碱土金属氢氧化物溶解度S/(mol·L-1)LiOH13Be(OH)28×10-6NaOH109Mg(OH)25×10-4KOH112Ca(OH)21.8×10-2RbOH177Sr(OH)26.7×10-2CsOH330Ba(OH)22×10-1S增大氢氧化物在水中的溶解度第12章碱金属和碱土金属12.2含氧化合物482.溶解度（1）现象碱金属溶解度S/(mol·L-1)碱土阴、阳离子半径相差较大的离子型化合物在水中溶解度较大；阴、阳离子半径相近的离子化合物在水中溶解度较小。这种规律也可叫做相差溶解规律。（2）规律适用性很广的一条溶解度规律是：第12章碱金属和碱土金属12.2含氧化合物49阴、阳离子半径相差较大的离子型化合物在水中溶解度较大；（2）§12.3盐类1.现象大多数碱金属盐易溶于水，仅少数碱金属盐是难溶于水的若干锂盐：LiF、Li2CO3、Li3PO4K+、Rb+、Cs+、NH4+同某些较大阴离子的盐：KClO4、氯铂酸盐K2PtCl6第12章碱金属和碱土金属12.3盐类12.3.1盐的溶解性50§12.3盐类1.现象大多数碱金属盐易溶于水，仅少大多数碱土金属盐难溶于水，仅少数易溶于水碳酸盐、磷酸盐、草酸盐难溶于水氯化物、硝酸盐易溶于水第12章碱金属和碱土金属12.3盐类51大多数碱土金属盐难溶于水，仅少数易溶于水碳酸碱金属氟化物、碘化物在水中的溶解度（mol·L-1)Li+Na+K+Rb+Cs+F-0.11.115.912.524.2I-12.211.88.67.22.8阳离子阴离子第12章碱金属和碱土金属12.3盐类碱土金属盐在水中的溶解度(g/100gH2O)阳离子阴离子Be2+Mg2+Ca2+Sr2+Ba2+SO42-易溶易溶0.2040.0150.00024CrO42-易溶易溶2.30.120.0003552碱金属氟化物、碘化物在水中的溶解度（mol·L-1)Li+N2.离子型盐类溶解度的一般规律（2）负离子半径较大时，盐的溶解度常随金属的原子序数的增大而减小。例如I-、CrO42-、SO42-半径较大，它们的盐的溶解度从锂到铯、从铍到钡的顺序基本减小。（1）正离子为低电荷、大半径的盐往往是易溶的。第12章碱金属和碱土金属12.3盐类532.离子型盐类溶解度的一般规律（2）负离子半径较大时，盐（3）相反，负离子半径较小时，盐的溶解度常随金属的原子序数的增大而增大。例如F-、OH-的半径较小，其盐的溶解度按锂到铯，铍到钡的顺序基本增大。（4）一般来讲，盐中正负离子半径相差较大时，其盐的溶解度较大。相反，盐中正负离子半径相近时，其溶解度较小。第12章碱金属和碱土金属12.3盐类54（3）相反，负离子半径较小时，盐的溶解度常随金属的原子序数的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M2CO3＞MCO3[]2-M2+硝酸盐热稳定性差。BeCO3MgCO3CaCO3SrCO3BaCO3T分/℃＜1005409001290136012.3.2含氧酸盐的热稳定性第12章碱金属和碱土金属12.3盐类55碱土金属碳酸盐的稳定性随金属离子半径的12.3.3对角相关性（即对角线规则，DiagonalRule）三对元素在周期表中处对角线的位置，相应的两元素及化合物的性质有许多近似之处，这种相似性称对角相关性。（1）定义IAIIAIIIAIVA

Ｌi

Be

BCNaMg