普通化学S区元素

S区元素

S–BlockElementsS区元素概述S区元素概述碱金属(alkalinmetals)(ⅠA):ns1锂lithium钠sodium钾potassium铷rubidium铯caesium钫francium碱土金属(alkalinearthmetals)(ⅡA):ns2铍beryllium镁magnesium钙calcium锶strontium钡barium镭radium原子半径增大金属性、还原性增强电离能、电负性减小原子半径减小金属性、还原性减弱电离能、电负性增大S区元素概述有金属光泽，密度小，硬度小，熔点低、导电、导热性好的特点1.单质的物理性质S区元素概述单质在空气中燃烧，形成相应的氧化物：Li2ONa2O2

KO2 RbO2 CsO2BeO MgO CaOSrO Ba O2(1)

与氧、硫、氮、卤素反应，形成相应的化合物

2.单质的化学性质钾（橙黄）、铷（深棕）、铯（深黄）易生成超氧化物为何空气中燃烧碱金属所得产物不同？Question

1Solution哪一个燃烧反应的负值最大，产物就是哪一个。Na生成Na2O、Na2O2和NaO2的分别是―376kJ·mol-1,―430kJ·mol-1和―

389.2kJ·mol-1,因此燃烧产物就是Na2O2。

S区元素概述S区元素概述(2)与水作用●碱金属被水氧化的反应为:2M(s)+2H2O(l)→2M+(aq)

+2OH-(aq)+H2(g)●碱土金属被水氧化的反应为:M(s)+2H2O(l)→M+(aq)

+2OH-(aq)+H2(g)远不如相邻碱金属那样剧烈，镁和铍在水和空气中因生成致密的氧化物保护膜而显得十分稳定。LiNaKS区元素概述锂的标准电极电势比钠或钾的标准电极电势小，为什么Li与水反应没有其他金属与水的反应激烈？

电极电势属于热力学范畴，而反应剧烈程度属于动力学范畴，两者之间并无直接的联系。Li与水反应不激烈，主要原因（1）锂的熔点较高，与水反应产生的热量不足以使其熔化;(2)与水反应的产物溶解度较小，易覆盖在金属锂的上面，阻碍反应继续进行。

5.326.419.117.925.8性质LiNaKRbCsm.p./K453.69370.96336.8312.04301.55MOH在水中的溶解度/(mol·L-1)Question

2SolutionS区元素概述

(3)焰色反应(flamereaction)元素LiNaKRbCsCaSrBa

颜色深红黄紫红紫蓝橙红深红绿波长/nm670.8589.2766.5780.0455.5714.9687.8553.5

碱金属和碱土金属的化合物在无色火焰中燃烧时，会呈现出一定的颜色，称为焰色反应(flamereaction)。可以用来鉴定化合物中某元素的存在，特别是在野外。S区元素概述图Cpp-262LiNaKCaSrBa著名的炼丹家和医药大师陶弘景(456—563)在他的《本草经集注》中就有这样的记载“以火烧之，紫青烟起，云是真硝石(硝酸钾)也”。说明我国人民很早就知道用焰色反应鉴别硝酸钾。由于当时及以后的许多年里，生产力水平不高，这种方法一直没有得到广泛的应用及发展。

M3PM3N(M=Li)MHMNH2+H2MOH+H2汞齐MX（X=卤素）M2O（M=Li,Na）M2CO3M+(am)+e-(am)M2SM2O2（M=Na,K,Rb,Cs）MO2（M=K,Rb,Cs）碱金属单质的某些典型反应PN2MH3(溶液或气态)H2OMX2S液NH3有Fe存在HgO2O2+CO2氮化锂是碱金属氮化物中热稳定性最高的化合物，也是当中唯一一个可以在室温下制备的化合物。氮化物熔点很高，常温下为紫色或红色的晶状固体。细粉状的氮化锂可在空气中起火燃烧，因此氮化锂必须在惰性气氛中储存和处理。氮化锂是超强碱，其碱性比负氢离子还要强，因此可以将氢去质子化：Li3N(s)+2H2(g)→LiNH2(s)+2LiH(s)氮化锂在氢气中加热时可相继得到氨基锂（LiNH2）、亚氨基锂（Li2NH），最终转化为氢化锂，并放出氨。s区元素的单质(除Be、Mg外)均能与氢形成离子型氢化物。LiH NaHKH RbHCsHNaCl-90.4-57.3-57.7 -54.3-49.3-4411.均为白色晶体，热稳定性差/kJ·mol-112.3.1氢化物2.还原性强钛的冶炼：剧烈水解：V)23.2)/H(H(2-=-E3.形成配位氢化物铝氢化锂受潮时强烈水解1.形成三类氧化物稳定性: O2->O2->O22-正常氧化物(O2-)：过氧化物(O22-)：超氧化物(O2-)12.3.2氧化物2.制备：直接：间接：3.化学性质与H2O的作用：（LiCs剧烈程度）（BeO除外）与CO2的作用：碱土金属单质的某些典型反应M3N2(M=Mg)MO+H2(M=Be,Mg)MO2(M=Ba),MOM(OH)2+H2(M=Ca,Sr,Ba)MH2(M=Ca,Sr,Ba)M(NH2)2+H2HMO2-+H2(M=Be)N2H2O水蒸气MO2NH3MX2NaOHS区元素单质制备化学元素在地壳中存在的多寡，称为丰度。由于它是一种相对比较的数值，习惯上称为相对丰度。就地壳中化学元素的分布情况来看。氧是丰度占第一位的元素，它几乎占了地壳中元素总量的一半。丰度占第二位的是硅，它约占元素总量的1/4。硅是粘土的主要成分，也是某些矿物和岩石的组分。丰度为第三位和第四位的元素是最常见和最有用的金属——铝和铁。在地壳中含量最丰富的12种元素是氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾、镁、氢、钛、碳、氯、磷，它们占地壳总量的99.50%。S区元素单质制备锂辉石:钠长石:钾长石:光卤石:明矾石:绿柱石:菱镁矿:石膏:大理石:萤石:天青石:重晶石:本区元素均以矿物形式存在S区元素单质制备绿柱石（Beryl）——铍铝硅酸盐矿物含铬绿柱石称为：祖母绿（Emerald），它和钻石、红宝石、蓝宝石、金绿宝石一起被誉为世界五大名贵宝石，在国际市场上，优质祖母绿的价格比钻石还贵。五月的生辰石。含致色离子铁者呈天蓝色或海蓝色，这就是海蓝宝石（Aquamarine）。

S区元素单质制备s区金属单质的制备方法KCaRbSrCsBaLiBeNaMg金属热还原法

可利用Ellingham图进行判断电解含58％~59％(CaCl2)的熔融NaCl:2Cl-Cl2+2e-2Na++2e-2Na2NaCl(l)

2Na(l)+Cl2(g)(阴极)(阳极)熔盐电解法S区元素用途两族元素金属和化合物的重要性可排出如下顺序：

顺序大体是按世界年产量大小排列的，表示不出排序较后元素在某些特定应用领域的重要意义。金属:Na>>Li＞K＞Cs＞RbMg>>Ca＞Be＞Ba＞Sr化合物:Na＞K>>Li>>Cs＞RbCa>>Mg>>Ba>>Sr＞Be金属锂制造氢化锂、氨化锂和合成有机锂化合物，后者用做有机化学中的还原剂和催化剂；制造合金Al-Li(含锂3%),因质量轻和强度大而用于空间飞行器；制造高功率长效电池（用于手表、计算机、心脏起搏器等）；同位素(在天然锂中约占７.５%)受中子轰击产生热核武器的主要原料氚：S区元素用途在此裂变中，1kg锂具有的能量大约相当于两万吨优质煤炭,比U-235裂变产生的能量还要大8倍。1kg锂至少可以发出340千瓦的电力。一座100千瓦的电厂一年消耗5吨锂。（扎布耶湖）金属锂未来的新能源锂矿石冶炼锂盐同位素分离锂-6重水生产氘氘化锂-6氢弹氚锂–6元件(锂-铝合金)反应堆辐照分离纯化S区元素用途

金属钠1.作为还原剂制造某些难熔的金属如铀、钍、锆等，特别是还原制备钛：TiCl4+4NaTi+4NaCl2.因具有高的导热性和低的中子吸收能力，被用做快速增殖反应堆的致冷剂。3.制作钠电缆、钠基电池和钠硫电池等。4.制作钠灯。加热S区元素用途S区元素用途

金属钾

工业用途小，世界年产量只及钠的0.1%！主要用于制造（生氧剂）和低熔点钠钾合金（用做干燥剂和还原剂），也用做核反应堆的冷却剂。另外，在制造电子管时，也用它来吸收真实管内剩余的氧气与水汽。金属钾与金属钠的合金，熔点很低，在常温下是液体，可以用来代替水银制造温度计。钾的最主要用途是制造钾肥。庄稼是非常需要钾的。庄稼缺乏钾，茎秆便不会硬挺直立，易倒伏，对外界的抵抗力也大大减强。平均起来，每收获一吨小麦或一吨马铃薯，就等于从土壤中取走五公斤钾；收获一吨甜萝卜，相当于取走二公斤钾。全世界平均每年要从土壤中取走2,500万吨钾！有入才有出，这也就是说，全世界每年必须至少要往土壤中施加合钾2,500万吨的钾肥！

含钾的化学肥料，主要有硝酸钾、氯化钾、硫酸钾、碳酸钾。人们是从钾长石(花岗岩)、海水等中提取钾的化合物。特别是海水，含有不少氯化钾。在农家肥料中，以草木灰，特别是向日葵灰，含钾最多，这是因为植物本来就从土壤中吸收了钾，那么，把它烧成灰后，灰中当然也就含有钾了。在每吨粪便中，大约含有六公斤钾。

在动物与人体内也含有钾，特别是在肝脏、脾脏里含钾最多。整个说来，成年人的器官(不包括血液、汗、尿等，仅是指器官而言)，钾多于钠。有趣的是，在婴儿的器官中，钠却多于钾。有些科学家就把这一点引来证明：陆上动物是起源于海中的有机体，因为在海水小，钠多于钾。S区元素用途

金属铯和铷制造光电池的良好材料。133Cs厘米波的振动频率(9192631770s-1)在长时间内保持稳定,因而将振动这次所需要的时间规定为SI制的时间单位s。利用此特性制作的铯原子钟(测准至1.0×10-9s

)在空间科学的研究中用于高精度计时。1999年花费65万美元,安放在美国国家标准和技术研究所.2000万年内误差不超过1s最近由中科院研制的铯原子钟,200万年内误差不超过1s香港市民在对时.100万年内误差不超过1s

金属铍

“轻金属”，70%～80%用来制造铍铜合金。金属铍和铍基合金的弹性-质量比、拉伸应力和导热性都较高，因而用于各种空间飞行器。还用于制造氧化物陶瓷、原子能反应堆中的中子减速剂。

金属镁最轻的一种结构金属，也是用途最大的碱土金属。耗量的70%用来制造合金。广泛用于航空航天事业，也用于某些金属冶炼还原剂。S区元素用途S区元素用途

金属钙在工业上，金属钙的用途很有限，如作为还原剂，用来制备其他金属；用作脱水剂，制造无水酒精；在石油工业上，用作脱硫剂，在冶金工业上，用它去氧或去硫。然而，钙的化合物，却有着极为广泛的用途，特别是在建筑工业上。金属锶在工业上用途较少。氢氧化锶用于精制甜菜糖。硝酸锶大量用于制造红色焰火和信号弹。碳酸锶可