天津大学无机化学第十章碱金属和碱土金属课件

第一节s区元素概述第十章碱金属和碱土金属元素第一节s区元素概述无机化学多媒体电子教案

2/7/20231课件元素周期表ⅠA011HⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA2

He23Li4Be5

B6C7N8O9F10Ne311Na12MgⅢBⅣBⅤBⅥBⅦBⅧⅠBⅡB13Al14Si15P16S17Cl18Ar419K20Ca21Sc22Ti23V24Cr25Mn26Fe27Co28Ni29Cu30Zn31Ga32Ge33As34Se35Br36Kr537Rb38Sr39Y40Zr41Nb42Mo43Tc44Ru45Rh46Pd47Ag48Cd49In50Sn51Sb52Te53I54Xe655Cs56Ba57-71Lu72Hf73Ta74W75Re76Os77Ir78Pt79Au80Hg81Tl82Pb83Bi84Po85At

86Rn787Fr88Ra89-103Lr104Rf105Db106Sg107Bh108Hs109Mt110Uun111Uuu112UubLi、Rb、Cs、Be是轻稀有元素Fr、Ra是放射性元素ⅠA、ⅡA为s区元素10-1s区元素概述ⅠA中的钠、钾氢氧化物是典型碱”，故ⅠA族元素又称为碱金属ⅢA有时称为“土金属”ⅡA中的钙、锶、钡氧化物性质介于“碱”与“土”族元素之间，所以把ⅡA又称为碱土金属2/7/20232课件ⅠALiNaKRbCsFr锂钠钾铷铯钫ⅡABeMgCaSrBaRa铍镁钙锶钡镭碱金属和碱土金属的存在主要矿物是钾石矿(2KCl·MgCl2·6H2O)我国青海钾盐储量占全国96.8%最重要的矿石是锂辉石（LiAlSi2O6)主要以NaCl形式存在于海洋、盐湖和岩石中2/7/20233课件结束第十章碱金属和碱土金属元素第一节结束无机化学多媒体电子教案

2/7/20235课件第二节s区元素概述第十章碱金属和碱土金属元素第二节碱金属和碱土金属的性质无机化学多媒体电子教案

2/7/20236课件ⅠA原子序数价电子构型金属半径pm熔点℃沸点℃硬度(金刚石=10)Li(锂)32s1

152180.513420.6Na(钠)11

3s1186

97.82

882.9

0.4K(钾)194s1

22763.257600.5Rb(铷)375s124838.896860.3Cs(铯)556s1

26528.40669.30.2ⅡA原子序数价电子构型金属半径pm熔点℃沸点℃硬度(金刚石=10)Be(铍)42s2

111127829704Mg(镁)

12

3s2160

648.8

1107

2.0Ca(钙)204s2

19783914841.5Sr(锶)385s221576913841.8Ba(钡)566s2

2177251640----10-2碱金属和碱土金属的性质因为原子的原子半径较大、核电荷较少其金属晶体中的金属键很不牢固故单质的熔、沸点较低，硬度较小

熔点低于人的体温,放在手心里即可熔化

碱金属和Ca、Sr、Ba均可用刀切割Cs是最软的金属为具有银白色(铯为灰色)光泽的金属核电荷原子半径熔、沸点硬度

∧∨∧∧核电荷原子半径熔、沸点硬度2/7/20237课件电负性1.00.90.80.80.7电负性1.00.90.80.80.7

氧化数+1+1+1+1+1

氧化数+2+2+2+2+2

密度/(kg·cm-3)0.530.970.861.531.88密度/(kg·cm-3)1.851.741.542.63.51

ⅠALi(锂)Na(钠)K(钾)Rb(铷)Cs(铯)

ⅡABe(铍)Mg(镁)Ca(钙)Sr(锶)Ba(钡)10-2碱金属和碱土金属的性质E(M+/M)-3.04-2.713-2.924(-2.98)(-3.026)

V

E(M+/M)-1.99-2.356-2.84-2.89-2.92V

氧化数与族数一致，常见的化合物以离子型为主由于Li+、Be2+半径小，其化合物具有一定共价性

E(Li+/Li)反常，是由于Li的半径较小，易与水分子结合生成水合离子放出较多能量所致2/7/20239课件

碱金属碱土金属可溶于液氨，形成深蓝色溶液

碱金属

M(s)+(x+y)NH3M+(NH3)x+e-(NH3)y⇌

碱土金属

M(s)+(x+2y)NH3M2+(NH3)x+2e-(NH3)y

⇌碱金属和碱土金属的氨溶液：1.具有较高的导电性2.化学性质与金属本身相同3.稀碱金属氨溶液是还原剂10-2碱金属和碱土金属的性质2/7/202310课件

碱金属和碱土金属化学性质活泼

且化学活泼性碱金属>

碱土金属10-2碱金属和碱土金属的性质2/7/202311课件金属反应物质反应式碱金属Mg、Ca、Sr、BaS2M+S→M2S

M+S→MSLiNaK、Rb、Cs碱金属Ca、Sr、BaO24Li+O2

→2Li2O2Na+O2

→Na2O2M+O2

→MO22M+O2

→2MO

M+O2

→MO2碱金属和碱土金属的一些重要反应10-2碱金属和碱土金属的性质2/7/202313课件580℃下电解40%NaCl和60%CaCl2的混合物钠450℃下电解55%LiCl和45%KCl的熔融混合物锂850℃下，用金属还原氯化钾

钾800℃左右、减压下，用钙还原氯化物

铷、铯一般采用电解熔融盐的方法

碱金属的制备2/7/202314课件一般采用电解熔融盐的方法

碱土金属的制备1.350~400℃下电解NaCl和BeCl2的熔融盐2.用镁还原氯化铍铍

1.先脱去水合氯化镁所含的水，再电解2.硅热还原2(MgO·CaO)+FeSi→

2Mg+Ca2SiO4+Fe

镁

2/7/202315课件结束第十章碱金属和碱土金属元素第二节结束无机化学多媒体电子教案

2/7/202317课件M(s)+H+(aq)→M+(aq)+H2(g)12EEEE(Li+/Li)可用焓变粗略估计

rGm=-z’F=-z’F{(H+/H2)-(Li+/Li)}=z’F(Li+/Li)E对碱金属若不考虑rSm

的影响可用rHm代替rGm

2/7/202318课件△rHm

的计算

M(s)+H+(aq)H2(g)+M+(aq)△rHm-Hh

(H+)H+(g)+e-H(g)-I1(H)

-D(H-H)

M(g)M+(g)+e-I1(M)1212

subHm

Hh

(M+)12

rHm

={subHm

+I1(M)+Hh

(M+)}+{-Hh

(H+)-D(H-H)-I1(H)}由上式可计算碱金属在水溶液中转变为水合离子过程的△rHm

2/7/202319课件第三节氧化物第十章碱金属和碱土金属元素第三节氧化物无机化学多媒体电子教案

2/7/202321课件类型氧化数氧存在形式举例过氧化物-1O2

Na2O2

CaO2超氧化物-1/2O2

KO2

臭氧化物-1/3O3

KO3低氧化物Cs7O正常氧化物-2O2-Na2O、CaO类型10-3氧化物2---2/7/202322课件类型在空气中直接形成

间接形成正常氧化物

Li、Be、MgⅠA、ⅡA族Ca、Sr、Ba所有元素过氧化物Na除Be外的所有元素超氧化物

Na、K、Rb、Cs除Be、Mg、Li外所有元素10-3氧化物形成2/7/202323课件如Na2O2+2H2O→2NaOH+H2O2

Na2O2+H2SO4

→Na2SO4+H2O2

2KO2+2H2O→2KOH+H2O2+O2↑

2KO2+H2SO4

→K2SO4+H2O2+O2↑2H2O2

→2H2O+O2↑10-3-2过氧化物和超氧化物如2Fe(CrO2)2+7Na2O2

→

4Na2CrO4+Fe2O3+3Na2O在碱性介质中是强氧化剂,常用作熔矿剂室温下，与水或稀酸反应生成H2O22/7/202325课件如2Na2O2+2CO2

→2Na2CO3+O2↑4KO2+2CO2

→2K2CO3+3O2↑10-3-2过氧化物和超氧化物与CO2反应放出O22/7/202326课件结束第十章碱金属和碱土金属元素第三节结束无机化学多媒体电子教案

2/7/202329课件第四节氢氧化物第十章碱金属和碱土金属元素第四节氢氧化物无机化学多媒体电子教案

2/7/202330课件碱金属氢氧化物又称为苛性碱因它对纤维、皮肤有强烈腐蚀作用10-4碱金属和碱土金属氢氧化物易潮解在空气中吸收CO2生成碳酸盐均为白色固体2/7/202331课件10-4-1碱金属和碱土金属氢氧化物的碱性*

LiOHNaOHKOHRbOHCsOH中强碱强碱强碱强碱强碱Be(OH)2Mg(OH)2Ca(OH)2Sr(OH)2Ba(OH)2两性中强碱强碱强碱强碱与酸反应Be(OH)2+2H+

→Be2++2H2O与碱反应Be(OH)2+2OH-

→[Be(OH)4]2-2/7/202332课件10-4-2碱金属和碱土金属氢氧化物的溶解性原因是随着阳离子半径的增大,阳离子与阴离子之间的吸引力减小,易被水分子拆开碱金属的氢氧化物易溶于水，唯LiOH溶解度较小

溶解度

碱土金属的氢氧化物

<

碱金属氢氧化物Be(OH)2Mg(OH)2Ca(OH)2Sr(OH)2Ba(OH)2

溶解度增大因为离子半径M(Ⅱ)<M(Ⅰ)离子电荷M(Ⅱ)>M(Ⅰ)使阳离子与阴离子之间吸引力M(Ⅱ)>M(Ⅰ)2/7/202333课件结束第十章碱金属和碱土金属元素第四节结束无机化学多媒体电子教案

2/7/202334课件R的大，使O—H键极性增强，则为酸式解离

R的小，使R—O键极性增强，则为碱式解离RO-+H+

R–O–H

R++OH-酸式解离碱式解离

R–O–H在水中解离方式氧化物水合物通式

R(OH)nR–O–H解离方式取决于R+的极化作用阳离子电荷阳离子半径离子势()=

氢氧化物酸碱性递变规律—R-O-H规律2/7/202335课件值<7

7-10

>10R-O-H酸碱性碱性

两性

酸性例第三周期元素氧化物水合物的酸碱性最强酸16.10.027HClO4

Cl强酸14.40.029H2SO4

S中强酸11.50.038H3PO4

P弱酸100.040H2SiO3

Si两性7.490.0535Al(OH)3

Al中强碱5.270.072Mg(OH)2

Mg强碱3.130.102NaOHNa酸碱性

值Rn+半径/(nm)氧化物水合物

元素氢氧化物酸碱性递变规律—R-O-H规律2/7/202336课件氢氧化物酸碱性递变规律—R-O-H规律

值<7

7-10

>10R-O-H酸碱性碱性

两性

酸性返回

强碱3.830.136Ba强碱4.120.118Sr强碱4.470.100Ca中强碱5.270.072Mg两性6.670.045Be(OH)2Be酸碱性值Rn2+半径氢氧化物元素例碱土金属元素氢氧化物的酸碱性

Mg(OH)2

Ca(OH)2

Sr(OH)2

Ba(OH)2

2/7/202337课件请返回！2/7/202338课件第五节盐类第十章碱金属和碱土金属元素第五节盐类无机化学多媒体电子教案

2/7/202339课件10-5盐类的性质

绝大多数碱金属、碱土金属盐类的晶体属于离子晶体，熔、沸点较高。常温下是固体，熔化时能导电碱金属、碱土金属与无色阴离子形成的化合物是无色或白色

碱金属、碱土金属与有色阴离子形成的化合物常呈阴离子的颜色

如卤化物、硝酸盐、碳酸盐、硫酸盐等为无色

BaCrO4为黄色、KMnO4为紫色

铍与易变形的阴离子的化合物为共价化合物因为Be2+半径小，电荷较多，极化力较强如BeCl2是共价化合物

熔点低、易升华、能溶于有机溶剂中2/7/202340课件

一般来说，碱金属和碱土金属盐具有

较高的热稳定性一般来说，碱金属盐易溶于水；

碱土金属：铍盐大多数易溶，

镁盐部分易溶