碱金属和碱土金属的复习材料

2.制备（1）熔融电解法（常用）由NaCl制Na（Li、Ca）•金属钾能否采用类似制钠的方法制备呢？不能，原因是：/金属K因C电极（CO）生成羰基钾；/金属K易溶在熔盐中，难于分离；/金属K蒸气易从电解槽逸出造成易燃爆环境；/在电解槽中容易与O2生成超氧化钾，此化合物与金属钾有爆炸性反应。熔融KCl+NaNaCl+K2)热还原法2MgO(s)+2CaO(s)+Si(s)=2Mg(g)+Ca2SiO4(s)MgO(s)+C(s)=CO(g)+Mg(g)物理性质•因为碱金属和碱土金属的原子半径较大，价电荷较少，其金属晶体中的金属键不太牢固，所以它们的熔点、沸点、强度、硬度较低。其中Cs的熔点最低，仅为28.4C,

放在手心即可熔化。除Be、Mg外，均可用刀切削，Cs最软。它们的密度也较低（Li是最轻的金属，仅0.53g/cm3）oi=i从Li到Cs原子半径增加，电离能减小。导致Cs容易i=i出现光电效应（发射电子）o化学性质•碱金属和碱土金属都是活泼金属，尤其是碱金属。同族元素内，活泼性从上而下增加。匹

元素内，活泼性从上而下增加。匹

1=1•碱金属容易与空气（的氧和水蒸气）或水反应，因此应在煤油中贮存。2M(s)+2H2O(l)=2MOH(aq)+H2(g)Li与水的反应较平稳，Na剧烈，K燃烧，Rb和Cs爆炸。Li的标准电极电势比Na或K的标准电极电势小，为什么Li与水反应没有其它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，两者之间并不等同。•Li与水反应没有其它碱金属与水反应激烈，主要原因是：(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(LiOH)溶解度较小，覆盖在金属锂的上面，阻碍反应继续进行。碱土金属中Be和Mg遇水(或氧)会生成氧化膜，阻碍了进一步反应，Ca、Sr、Ba则与水剧烈作用，但程度不如碱金属。•碱金属和碱土金属还能和许多非金属元素，如卤素、硫、氧、氮、氢等直接作用生成相应的化合物。•碱金属和碱土金属可溶于液氨，生成溶剂合阳离子M+(NH3)x、溶剂合电子e-(NH3)y，形成深蓝色溶液，导电性超过任何电解质溶液，类似金属。但与金属本身具有相同的化学反应。•对角线规则Li和Mg、Be和Al、B和Si等。卤化物•晶型一金属卤化物都是离子型化合物，它们的标准摩尔生成焓的绝对值都较大。•溶解性一金属和碱土金属卤化物大都易溶，但LiF微溶，碱土金属氟化物也不易溶于水。无水氯化钙一强烈的吸水性，是一种廉价的干燥剂。氯化钙还可以作致冷剂氯化钡——是最重要的可溶性钡盐(可溶钡盐都有毒)。氯化钡可用盐酸和碳酸钡制得。工业上则是在高温下用煤粉还原重晶石BaSO4:BaSO4(s)+4C(s)=BaS(s)+4CO(g)BaS(s)+2HCl(aq)=BaCl2(aq)+H2S(g)氧化物和氢氧化物1.氧化物•碱金属(和碱土金属)的氧化物有四种类型；普通氧化物M2O、过氧化物M2O2、超氧化物MO2和臭氧化物MO3。普通氧化物：

碱土金属在室温和加热条件下与氧气直接化合生成普通氧化物MO；碱金属只有Li直接和氧化合生成单一的Li2O，其余采用间接方法制取。例如：Na2O2+2Na==2Na2O2KNO3+10K==6K2O+N2MCO3==MO+CO2•这两族氧化物热稳定性、熔点总的趋势从上到下逐渐降低。如Li2O熔点高达1973K，Na2O在1548K时升华,而其余碱金属氧化物在末达到熔点前即开始分解。•碱（碱土）金属氧化物能与水反应，常常生成相应的强碱并放热，例如：Na2O+H2O==2NaOHCaO+H2O==Ca(OH)2BeO和MgO熔点高(BeO:2803K，MgO：3073K)，用作耐火材料；CaO（生石灰）用作建筑材料。过氧化物和超氧化物碱金属在空气中燃烧时，除Li以外均生成过氧化物M2O2，如淡黄色Na2O2、白色K2O2等。在高温及过量氧条件下，有的可生成超氧化物MO2过量氧条件下，有的可生成超氧化物MO2，如橙黄色KO2。它们皆不稳定，当加热、遇水、遇CO2时都会分解或发生反应，一般能放出02,如Na2O2+2H2O==H2O2+2NaOH—H2O+1/202+2NaOH2Na2O2+2CO2==2Na2CO3+O2(g)2KO2+2H2O==O2+H2O2+2KOH4KO2+2CO2==2K2CO3+3O2（g）过氧化物中Na2O21最重要，它是一种强氧化剂。在分析化学中常用Na2O2分解某些矿物（钠熔法），将矿物中的硫、锰、铬、帆等氧化成可溶性含氧酸盐，从试样中分离出来，例如：MnO2+Na2O2==Na2MnO4•过氧化物和超氧化物经常用作供氧剂（深井作业、潜水作业、宇宙航行和战地医院）、漂白剂（氧化可使色素分子转变，颜色因而消去，且变成可溶物被水洗去）和CO2吸收剂。匹

1=1碱金属和碱土金属氢氧化物（匹

1=1升）碱金属和碱土金属氢氧化物的溶解性•碱金属的氢氧化物易溶于水，但LiOH溶解度较小。•碱土金属的氢氧化物<<碱金属氢氧化物

因为离子半径M(II)<M(I)离子电荷M(II)>M(I)因为离子半径M(II)<M(I)离子电荷M(II)>M(I)M(II)>M(I)•碱土金属的氢氧化物随着阳离子半径的增大，阳离子与使阳阴离子之间吸引力1=1阴离子之间的吸引力减小，晶格能下降，溶解度上升碱金属和碱土金属的氢氧化物都是白色固体，在空气中吸水潮解，所以NaOH是常用的干燥剂。在空气中吸收CO2生成碳酸盐。•碱金属氢氧化物对纤维、皮肤有强烈腐蚀作用，因此称为苛性碱。•NaOH是强碱，不仅和酸性氧化物反应，还可与两性氧化物反应。Al2O3(s)+2NaOH(aq)+3H2O(l)=2Na[Al(OH)4](aq)铝酸钠ZnO(s)+2NaOH(aq)=Na2ZnO2(aq)+H2O(l)还可以溶解金属Al、Zn和非金属B、Si：2Al(s)+2NaOH(aq)+6H2O(l)=2Na[Al(OH)4](aq)+3H2(g)2B(s)+2NaOH(aq)+2H2O(l)=2NaBO2(aq)+3H2(g)(+3)•Ca(OH)2价格便宜，是制造漂白粉、氨和氢氧化钠的

原料。含氧酸盐常见的含氧酸盐有碳酸盐、硝酸盐、硫酸盐、磷酸盐等。•晶型——碱金属和碱土金属的含氧酸盐绝大多数是离子晶体，但锻、锂、镁盐有不同程度的共价性。•颜色——除与有色阴离子（如紫红MnO4-、橙红Cr2O72-、黄CrO42-）形成的盐外，其余均无色。1.溶解度盐溶解规律•“相差溶解”规律一一般阴、阳离子半径相差较大的离子型盐类在水中溶解度较大，相近的溶解度较小。•经验规律——阴离子的半径比较大时，盐的溶解度常随金属的原子序数的增大而减小，相反，阴离子的半径比1=1金属的原子序数的增大而减小，相反，阴离子的半径比1=1较小时，盐的溶解度常随金属的原子序数的增大而增大。匹

1=1•匹

1=1硫酸盐（减）。•硫酸盐（减）。•碱金属盐 般易溶于水，但某些半径较大的阴离子（高氯酸根、高锰酸根）和较重的碱金属形成的盐常常溶解度有限。

少数Na、K的难溶盐醋酸铀酰锌钠NaZn（UO2）3（Ac）9-9H2O、焦锑酸氢钠Na2H2Sb2O7、酒石酸氢钾KHC4H4O6可用于化学分析。•碱土金属盐•碱土金属盐AB2型盐多数易溶于水，如硝酸盐、氯化物、醋酸盐，但氟化物除外。而AB型盐类多数不溶于水，如草酸盐、碳酸盐、硫酸盐等。在钙盐中草酸钙CaC2O4（白色），钡盐中BaSO4（白色、钡餐）、BaCrO4（黄色）的溶解度最小，常用于离子鉴定。钙、锶、钡的碳酸盐溶于过量的CO2钙、锶、钡的碳酸盐溶于过量的CO2溶液中。MCO3+CO2+H2O=M(HCO3)2(M=Ca、Sr、Ba)热稳定性•整体规律——碱金属和碱土金属的含氧酸正盐的热稳定性整体较高，碱金属盐比碱土金属盐更高。对同一族元素来说，由上而下分解温度逐渐升高。•以碳酸盐为例：、阳离子极化（离子势Z/,）与碱土碳酸盐分解温度离子势越小，分解温度越高，碱金属自上到下，都是+21=1价，而半径在增大，因而离子势在减小，所以，分解温度1=1在升高。【重点】1.当无外电场时，CO32-中三个O2-被C4+极化而变形。2.金属离子相当于外电场，对临近的一个O2-产生反极化作用（作用相反），削弱了碳氧键。金属离子的极化力越强，其反极化作用越强，碳酸盐越不稳定，易导致碳酸盐热分解。H+极化力特强，反极化作用大，因此含氧酸稳定性总是比对应的盐小，而碳酸氢盐也比碳酸盐易分解碳酸盐:•碱金属——Li2CO3（s）=Li2O（s）+CO2（g）其他碱金属碳酸盐很难分解除（Li2CO3）•碱土金属（碳酸盐易分解）一一热分解很典型MCO3(s)=MO(s)+CO2(g)硝酸盐:分解温度较低•碱金属一一般分解为亚硝酸盐。