第十章s区元素碱碱土金属

第十章s区元素碱碱土金属1第1页，共26页，2023年，2月20日，星期二112Uub111Uuu110Uun109Mt108Hs107Bh106Sg105Db104Rf89-103An88Ra87Fr786Rn85At84Po83Bi82Pb81Tl80Hg79Au78Pt77Ir76Os75Re74W73Ta72Hf57-71Ln56Ba55Cs654Xe53I52Te51Sb50Sn49In48Cd47Ag46Pd45Rh44Ru43Tc42Mo41Nb40Zr39Y38Sr37Rb536Kr35Br34Se33As32Ge31Ga30Zn29Cu28Ni27Co26Fe25Mn24Cr23V22Ti21Sc20Ca19K418Ar17Cl16S15P14Si13AlⅡBⅠBⅧⅦBⅥBⅤBⅣBⅢB12Mg11Na310Ne9F8O7N6C5B4Be3Li22HeⅦAⅥAⅤAⅣAⅢAⅡA1H10ⅠA第2页，共26页，2023年，2月20日，星期二存在形式锂辉石氯化钠、钠长石光卤石钾长石明矾石IA族中，钠和钾的氢氧化物是典型的“碱”，故IA族元素有碱金属之称。锂、铷、铯是轻稀有金属；钫是放射性元素。锂辉石钠长石光卤石钾长石明矾石第3页，共26页，2023年，2月20日，星期二IIA族中钙、锶、钡的氧化物性质介于“碱”族与“土”族元素之间，故IIA族有碱土金属之称。铍属于轻稀有金属，镭是放射性元素。方解石萤石绿柱石石膏绿柱石存在形式方解石、萤石石膏天青石重晶石菱镁矿第4页，共26页，2023年，2月20日，星期二一、物理性质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)32s1152180.513420.6Na(钠)113s118697.82882.90.4K(钾)194s122763.257600.5Rb(铷)375s124838.896860.3Cs(铯)556s126528.40669.30.2ⅡA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)42s2111127829704Mg(镁)123s2160648.811072.0Ca(钙)204s219783914841.5Sr(锶)385s221576913841.8Ba(钡)566s22177251640----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，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

为具有银白色(铯为灰色)光泽的金属第5页，共26页，2023年，2月20日，星期二

密度(kg·cm-3)1.851.741.542.63.51ⅡABe(铍)Mg(镁)Ca(钙)Sr(锶)Ba(钡)电负性1.51.21.00.90.9密度(kg·cm-3)0.530.970.861.531.88ⅠALi(锂)Na(钠)K(钾)Rb(铷)Cs(铯)电负性1.00.90.80.80.7金属性递增金属性递增碱金属和碱土金属的密度小，属轻金属。Cs易失电子，光照时，表面的电子易逸出，可制造光电管。由铯光电管制成的自动报警装置，可报告远处火警。制成的天文仪器可根据星光转变的电流大小测出太空中星体的亮度，推算星球与地球的距离。第6页，共26页，2023年，2月20日，星期二ⅡABe(铍)Mg(镁)Ca(钙)Sr(锶)Ba(钡)ⅠALi(锂)Na(钠)K(钾)Rb(铷)Cs(铯)氧化数+1+1+1+1+1E(M+/M)(V)-3.04-2.713-2.924-2.98-3.026

氧化数+2+2+2+2+2E(M+/M)(V)-1.99-2.356-2.84-2.89-2.92氧化数与族号一致，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。锂与水反应没有与钠水反应剧烈？第7页，共26页，2023年，2月20日，星期二碱金属和碱土金属的氨溶液具有较高的导电性与金属本身相同的化学反应稀碱金属氨溶液是还原剂

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)NH3

M+(NH3)x+e-(NH3)y碱土金属

M(s)+(x+2y)NH3M2+(NH3)x+2e-(NH3)y二、化学性质化学活泼性碱金属>碱土金属第8页，共26页，2023年，2月20日，星期二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PN2NH3(溶液或气态)H2OMX2S液NH3有

Fe存在HgO2O2+CO2第9页，共26页，2023年，2月20日，星期二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MO2NH3MX2NaOH第10页，共26页，2023年，2月20日，星期二Li2ONa2O2

KO2

镁带的燃烧

与水作用LiNaKCa第11页，共26页，2023年，2月20日，星期二元素LiNaKRbCsCaSrBa颜色深红黄紫红紫蓝橙红深红绿波长/nm670.8589.2766.5780.0455.5714.9687.8553.5LiNaKCaSrBa可以用焰色反应来鉴定化合物中某元素的存在。焰色反应(flamereaction)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。第12页，共26页，2023年，2月20日，星期二碱金属与碱土金属的制备一般采用电解熔融盐的方法450℃下电解55%LiCl和45%KCl的熔融混合物锂580℃下电解40%NaCl和60%CaCl2的混合物钠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、铯铍350-400℃下电解NaCl和BeCl2的熔融盐用镁还原氯化铍镁先脱去水合氯化镁所含的水，再电解硅热还原：2(MgO·CaO)+FeSi→2Mg+Ca2SiO4+Fe钙700-800℃下，电解CaCl2

和KCl的混合物铝热法：6CaO+2Al→3Ca+3CaO·Al2O3铝热法或硅还原法锶、钡第13页，共26页，2023年，2月20日，星期二离子型氢化物（除Be、Mg）还原性强钛的冶炼一、氢化物均为白色晶体,热稳定性差LiH NaHKHRbHCsHNaCl-90.4-57.3-57.7-54.3-49.3 -441形成配位氢化物受潮时强烈水解剧烈水解CaH2水解第14页，共26页，2023年，2月20日，星期二类型氧化数氧存在形式举例过氧化物-1O22-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二、氧化物类型空气中直接形成间接形成正常氧化物Li、ⅡA族IA、ⅡA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外所有元素第15页，共26页，2023年，2月20日，星期二正常氧化物Li2ONa2OK2ORb2OCs2O颜色白色白色淡黄色亮黄色橙红色熔点/℃>分解)400(分解)400(分解)BeOMgOCaOSrOBaO熔点/℃25302852261424301918硬度(金刚石=10)95.64.53.53.3M-O核间距/pm165210240257277金属与它们的过氧化物或硝酸盐作用，可制备Na、K、Rb、Cs的氧化物。Li、ⅡA族在空气中点燃第16页，共26页，2023年，2月20日，星期二过氧化物在碱性介质中是强氧化剂，常用作熔矿剂2Fe(CrO2)2+7Na2O2→4Na2CrO4+Fe2O3+3Na2O室温下，与水或稀酸反应生成H2O2Na2O2+2H2O→2NaOH+2H2O2

Na2O2+H2SO4→Na2SO4+2H2O2

与CO2反应放出O22Na2O2+2CO2→2Na2CO3+O2↑第17页，共26页，2023年，2月20日，星期二

的分子轨道式！Na2O2在熔融时不分解，遇到棉花、木炭或铝粉等还原剂时，会发生爆炸，使用时应特别小心。超氧化物除Li、Be、Mg外，

IA和IIA族金属能形成相应的超氧化物。K、Rb、Cs能在空气中直接燃烧生成超氧化物。第18页，共26页，2023年，2月20日，星期二室温下，与水或稀酸反应生成H2O22KO2+2H2O→2KOH+2H2O2+O2↑2KO2+H2SO4→K2SO4+2H2O2+O2↑与CO2反应放出O2键级21键能kJ.mol－1498398142

的分子轨道式

的结构式OO-第19页，共26页，2023年，2月20日，星期二臭氧化物2MO3→2MO2+O2↑室温下，缓慢分解为MO2和O2与水反应生成MOH和O24MO3+2H2O→4MOH+5O2↑三、氢氧化物除BeO、MgO外，其它碱金属或碱土金属氧化物与水作用，可得到相应的氢氧化物，并放出大量的热量。

酸碱性碱性增强第20页，共26页，2023年，2月20日，星期二氢氧化物的碱性强弱可以以离子势来判断离子势（Ф）：离子电荷Z和离子半径r的比值Ф=Z/rROH,Ф越大，也就是Z越大、r越小，静电引力强，R吸引氧原子电子云的能力越强，ROH便以酸式解离为主R-O-H→RO-+H+ROH,Ф越小，也就是Z越小、r越大，静电引力弱，R吸引氧原子电子云的能力越弱，ROH便以碱式解离为主R-O-H→R++OH-碱性增强22222)OH(Ba)OH(Sr)OH(Ca)OH(Mg)OH(BeCsOHRbOHKOHNaOHLiOH<<<<<<<<第21页，共26页，2023年，2月20日，星期二溶解性溶解度增大溶解度降低四、重要盐类及其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。碱金属盐类多数是离子型晶体，但锂的某些盐(如LiCl)具有一定程度的共价性。碱土盐类多数是离子型晶体，但BeCl2的共价性非常明显。

BeCl2MgCl2CaCl2SrCl2BaCl2熔点/℃405714782876962离子性增强第22页，共26页，2023年，2月20日，星期二热稳定性碱金属盐类通常具有较高的热稳定性，但硝酸盐的热稳定性较差。2KNO3(s)2KNO2(s)+O2(g)940K火药的一种成份碳酸盐的热稳定性

BeCO3MgCO3CaCO3SrCO3BaCO3T分

/℃

＜100573111013701570规律：含有大阴离子(如)的热不稳定性化合物的分解温度随阳离子半径的增大而增高。[

]

2-M2+第23页，共26页，2023年，2月20日，星期二无色阴离子(如等)与碱金属或碱土金属形成的盐一般是无色或白色。有色阴离子与碱金属或碱土金属形成的盐为阴离子颜色，如:黄色,黄色,紫色,紫色。溶解性溶解度符合“相似溶解”规律。碱金属盐类大多数在水中易溶。例外的有LiF、Li2CO3、Li3PO4·5H2ONa[Sb(OH)6]、NaZn(UO2)3(