9碱金属碱土金属

Cl2阴极2H++2e—==AUTOTEXT=>\＊MERGEFORMATH2总反应:2NaCl＋2H2O电解2NaOH＋H2↑＋Cl2↑电解阴极区得到的NaOH溶液只有10%～11%，还含有一定量的NaCl。蒸发此溶液，在蒸发过程中，NaCl结晶析出，NaOH的浓度逐渐增大。当NaOH浓度达到50%时，NaCl仅存0.91％，这种浓碱液可直接供应市场。若进一步蒸发、浓缩到95％以上,冷却即得固体烧碱。离子膜法是目前新兴的制碱方法，此法具有耗能低、产品质量好,对环境无汞污染和石棉污染等特点，现正推广使用。9。2。5钠盐和钾盐在无机盐中，钠盐和钾盐是最为常见的盐.常见阴离子构成的盐如卤化物、硫化物、硫酸盐、硝酸盐、碳酸盐、磷酸盐、硅酸盐等都包括钠盐和钾盐。这里主要介绍它们的一些共性，并简单介绍几种重要的盐。1.碱金属盐类的通性(1）晶体类型绝大多数碱金属盐的晶体属于离子晶体，碱金属中由于Li+半径很小，极化力较强，它的某些盐如卤化物表现出不同程度的共价性。它们具有较高的熔点和沸点.常温下是固体，熔化时能导电，在水中完全离解.（2）颜色碱金属离子都是无色的，只要阴离子是无色的，它们的化合物一般都是无色或白色的(少数氧化物除外)；若阴离子是有色的，则它们的化合物一般常显阴离子的颜色.如CrO42-是黄色的，K2CrO4也为黄色；MnO4-是紫红色的,KMnO4也为紫红色.（3）热稳定性碱金属盐一般具有较高的热稳定性。唯有其硝酸盐的热稳定性差，加热易分解。例如：4LiNO3650℃2Li2O＋4NO2↑＋O26502NaNO3830℃2NaNO2＋O28302KNO3630℃2KNO2＋O2630（4）溶解度碱金属的盐类一般都易溶于水，仅有少数难溶。一类是部分锂盐如LiF、Li2CO3、Li3PO4等;另一类是K+、Rb+、Cs+（以及NH4+)同某些较大阴离子所形成的盐,例如高氯酸钾KClO4、四苯硼酸钾K[B（C6H5)4］、六氯铂酸钾K2[PtCl6］等；此外还有醋酸铀酰锌钠NaAc·Zn（Ac）2·3UO2（Ac）2·9H2O、锑酸二氢钠NaH2SbO4等。2.某些重要的盐碳酸钠Na2CO3碳酸钠有无水和一水、七水、十水结晶水合物，常见工业品不含结晶水，为白色粉末，又称纯碱、碱面或苏打，是基本化工产品之一.纯碱是“三酸两碱”中的两碱之一，它的碱性来自水解作用，Na2CO3溶于水并能强烈水解，其饱和状态（质量分数约为20%）的pH达到12。工业上常用氨碱法或联合制碱法制取Na2CO3。氨碱法又称苏尔维(ESolvay，比利时化学家)法,生产时先向饱和食盐水中通入氨气至饱和,再通入CO2，生成的NH4HCO3立即与NaCl发生复分解反应,析出溶解度小的NaHCO3：NH3＋CO2＋H2O==NH4HCO3NH4HCO3＋NaCl==NaHCO3↓＋NH4Cl滤出NaHCO3，经焙烧分解既得Na2CO3：2NaHCO3200℃Na2CO3+CO2↑+H2O200母液中含有大量NH4Cl，加入石灰水按下式置换出NH3，再返回循环使用：2NH4Cl＋Ca(OH)2==CaCl2＋2NH3↑＋2H2O此法的优点是原料经济，能连续生产,副产物NH3和CO2可循环使用.缺点是大量的CaCl2用途不大，致使NaCl随之损耗，食盐利用率不高(仅70％)。联合制碱法（又称侯氏制碱法）它是由我国著名化工专家侯德榜在苏尔维法的基础上做了重大改进，于20世纪40年代研究成功的.此法将合成氨和制碱联合在一起,所以称为联合制碱法。他利用NH4Cl在低温时的溶解度比NaCl小的特性,于510℃下往母液中加入NaCl粉末,产生同离子效应，使NH4Cl结晶析出，剩余的NaCl溶液返回使用。这样做不仅提高了NaCl的使用率（达91%），得到的NH4Cl可做氮肥，同时可利用合成氨厂的废气CO2，且不生成无用的CaCl2废液,收到综合利用的效果。工业Na2CO3中含有SO42—、Cl—、Ca2+、Mg2+、Fe3+等杂质，可利用水解、沉淀和重结晶方法分离除去.向热的Na2CO3溶液中加入适量的NaOH，阳离子杂质转化为沉淀CaCO3、Mg（OH)2、Fe（OH）3而过滤除去，母液中的SO42-、Cl-在重结晶的过程中除去。母液经蒸发、浓缩、析出晶体Na2CO3·H2O，再经焙烧脱水,得到纯净的Na2CO3。氯化钠NaCl是生命的物质基础，也是重要的化工原料，主要用于生产烧碱、氯气、盐酸和金属钠。NaCl广泛存在于海洋、盐湖和盐岩中。发达国家多以盐水的形式直接供应化学工业。我国采用卤水曝晒或盐岩开采方法，得到固体食盐后再使用.纯净的NaCl不潮解，粗盐中含有MgCl2和CaCl2而有吸潮现象。NaCl的溶解度随温度的变化不大，因此不能用冷却结晶的方法提纯NaCl，工业上采用重结晶法精制NaCl。粗盐中常含有SO42—、Ca2+、Mg2+、Fe3+、K+等杂质,依次加入适量的BaCl2、Na2CO3和NaOH使其沉淀析出，得到精盐。碳酸氢钠NaHCO3又称小苏打、重碳酸钠或焙碱,加热至65℃便分解失去CO2，是食品业常用的膨化剂。NaHCO3溶液中存在着水解和离解的双重平衡,溶液显弱碱性。9.3碱土金属9.3。1碱土金属是周期表的ⅡA族、s区元素，其原子的价电子构型为ns2。碱土金属包括铍、镁、钙、锶、钡和镭6种元素，由于钙、锶、钡的氧化物在性质上介于“碱性的"碱金属氧化物和“土性的”难溶的Al2O3之间,因此称为碱土金属。习惯上把铍、镁也包括在内，铍属于较稀有金属，镭是放射性元素。碱土金属元素的相关性质见表9-3:表9—3碱土金属的性质Be/铍Mg/镁Ca/钙Sr/锶Ba/钡原子序数412203856价电子层构型2s23s24s25s26s2金属半径rmet/pm110160197215217离子半径rion/pm316599113135氧化值+2+2+2+2+2电负性1.51。21.01。00。9电离能I/kJ·mol-1899.4737.9589。8549。5502。9电极电势(M2+/M）/V-1.85-2。37—2.87-2。89-2。90密度/g·cm—31。851.741，552.633.62熔点tm/℃1288647838768727沸点tb/℃25021105149413811851硬度（金刚石=10）42。01。51.8—碱土金属和碱金属的性质大致相似，但也有一些不同之处：1。碱土金属的价电子层构型为ns2。和同周期的碱金属元素相比，价电子多一个，原子半径较小，金属键较强，单质的密度、硬度、熔点、沸点也相对较高。2。同周期碱土金属的活泼性低于碱金属。因为碱土金属的原子半径小于同周期碱金属的原子半径，核对电子的吸引力较强,金属的活泼性较低.在IIA族中,随着原子半径的增大,活泼性依次递增。3。碱土金属和碱金属一样，也能形成离子型氢化物，且热稳定性要高一些。碱土金属氢化物中CaH2最稳定，分解温度约为1000℃4.碱土金属的盐类大多是难溶的，且热稳定性相对较低，受热易分解.5.金属钙、锶、钡及它们挥发性的盐在灼热时能发出特征的颜色。钙能发出砖红色光芒、锶为艳红色、钡为绿色.碱土金属在自然界的存在相当丰富，用途也很广泛.铍的主要矿物为绿柱石3BeO·Al2O3·6SiO2.镁在自然界的丰度居第八位，海水中含镁量达0。13%，陆地上含镁矿石主要有白云石MgCO3·CaCO3、菱镁矿MgCO3和光卤石2KCl·MgCl2·6H2O.钙、锶、钡多以难溶的碳酸盐或硫酸盐存在,如方解石CaCO3、天青石SrSO4、重晶石BaSO4等。9.3碱土金属和碱金属不同，在空气中燃烧时，只能得到正常的氧化物，只有Ba在高压氧中燃烧能够得到BaO2。与碱金属氧化物不同，碱土金属氧化物受热难于分解，它们都是难溶的白色粉末.由于氧化镁、氧化铍的熔点很高（MgO2825℃，BeO2508℃）氧化钙CaO又名石灰、生石灰,由自然界的大理石、方解石、石灰石等矿石高温煅烧而得：CaCO3高温CaO＋CO2↑高温石灰广泛用于建筑、筑路和生产水泥,在冶金工业上，石灰用作溶剂，去除钢中多余的P、S和Si。此外，石灰还广泛用于造纸、食品工业和水处理等方面。CaO遇水剧烈反应，生成Ca(OH）2并放出大量的热，这一过程称为石灰的熟化或消化，所得Ca（OH）2俗称熟石灰或消石灰。碱土金属的氢氧化物同碱金属一样,都是白色固体,容易潮解，在空气中易与CO2反应生成碳酸盐.碱土金属氢氧化物的溶解度比碱金属氢氧化物小的多。其中Be(OH)2、Mg（OH)2是难溶的氢氧化物.由Be(OH)2到Ba(OH）2溶解度依次增大。碱土金属的氢氧化物中，以Ca（OH）2最为常见，Ca（OH)2在水中溶解度不大,其饱和溶液即石灰水,通常使用的是Ca(OH)2在水中的悬浮液或浆状物称作石灰乳,被大量用在建筑业中。含氧酸、氢氧化物都可以用简化通式R-O—H表示。在水中有两种离解方式：R—O—HR+＋OH—碱式离解R—O—HRO-＋H+酸式离解ROH的酸碱性取决于它的离解方式,而这又与R的电荷数z和半径r的比值=z/r（称为“离子势")有关。若R离子的电荷数少，离子半径大，即值较小时，则R和O原子之间的作用力小于O原子与氢原子之间的作用力，ROH倾向于碱式电离，ROH溶液呈碱性;反之，若若R离子的电荷数多,离子半径小，即值较大时，R和O原子之间的作用力大于O原子与氢原子之间的作用力,ROH发生酸式电离，ROH溶液呈酸性.判断R（OH）n酸碱性的经验公式如下(R的半径以pm为单位）：＜0.22R(OH）n显碱性0。22＜＜0。32R（OH)n显两性＞0。32R（OH)n显酸性在周期表同一周期中，自左至右，R离子的电荷依次增多，r依次减小,故值趋于增大,氢氧化物碱性逐渐减弱，酸性逐渐增强。碱土金属与同周期碱金属相比，离子的电荷多,半径小，值相对较大，它们的氢氧化物的碱性比相邻的碱金属弱.在同一主族中，自上而下，R离子的电荷不变，r依次增大，故值趋于减小。氢氧化物碱性逐渐增大，酸性逐渐减弱。碱土金属族中，Li(OH）2呈两性,Mg（OH）2是中强碱，Ca(OH)2、Sr（OH)2、Ba（OH）2都属于强碱,变化非常明显。9。31。碱土金属盐类的通性（1)晶体类型多数碱土金属盐为离子晶体，具有较高的熔点.只有Be2+半径小，电荷较多，极化力较强,当它与易变形的阴离子如Cl-、Br-、I-结合时，其化合物已过渡为共价化合物。（2）热稳定性与碱金属相比,碱土金属含氧酸盐的热稳定性较差。碱土金属的碳酸盐在常温下是稳定的（BeCO3除外），在较高的温度下，分解为相应的MO和CO2.(3）溶解度与碱金属不同，碱土金属的盐大多难溶于水.除氯化物和硝酸盐外，多数碱土金属的盐溶解度较小。在试剂生产中，常利用BaSO4的难溶性，除去物质中的杂质SO42—。2。重要的碱土金属盐氯化钙常见的钙盐之一，大量的氯化钙来自苏尔维法制碱的副产物。实验室用石灰石和盐酸反应制得.氯化钙有无水物和二水、六水结晶水合物。无水CaCl2有强吸水性，是重要的干燥剂。可用于干燥H2、Cl2、O2、N2、CO2、H2S、HCl等气体及醛、酮、醚等有机试剂。由于能与氨、乙醇形成CaCl2·4NH3、CaCl2·4C2H5OH等加合物,因此不能要来干燥氨和乙醇。CaCl2·2H2O常用作制冷剂，把它与冰混合，可获得—55℃的低温,如果用来融化公路上的积雪,效果比NaCl好（食盐和冰的混合物只能达到-21钡盐BaCl2是最重要的可溶性钡盐。工业上通常将重晶石与炭一起焙烧，使之还原为BaS，再与盐酸反应生成BaCl2：BaSO4＋2C△BaS＋2CO2↑△BaS＋2HCl==BaCl2＋H2S↑BaCl2和其它可溶性的钡盐都有毒。BaSO4是唯一无毒的钡盐，在胃肠道内无吸收，能阻止具有X射线通过，医疗上用作“钡餐”造影，生产这种BaSO4时，一定要将可溶的BaCl2彻底洗掉。硫酸钙硫酸钙的二水合物CaSO4·2H2O叫石膏，加热至120℃左右,部分失水成为CaSO4·H2O叫烧石膏：CaSO4·2H2O==CaSO4·H2O＋1H2O烧石膏粉末与少量水混合，可逐渐膨胀硬化，因此可以用来铸造模型。9.4锂、铍的特殊性和对角线规则9.4锂和铍同属元素周期表第二周期元素，它们分别是ⅠA和ⅡA主族元素的第一个元素（不考虑H）.这两个元素的性质比较特殊，单质及化合物的性质与同族中其它元素的性质明显不同，却与周期表中各自右下方的元素在性质上非常相似.锂及其化合物与其它碱金属性质差异较大，与右下方镁元素非常相似.例如:(1）锂和镁在过量的氧气中燃烧，均不形成过氧化物，只生成正常氧化物Li2O和MgO；（2)LiOH和Mg（OH）2都是中强碱，在水中溶解度不大，受热时分解为Li2O和MgO。而同族的NaOH和KOH是强碱，对热稳定，易溶于水;（3）锂、镁的氟化物、碳酸盐、磷酸盐等都难溶于水，而其它碱金属相应的盐都易溶于水;（4）Li2CO3、MgCO3受热分解并放出CO2，而Na2CO3、K2CO3对热稳定；（5）硝酸锂热分解产物与硝酸镁相似：4LiNO3==2Li2O＋4NO2↑＋O2↑2Mg(NO3）2==2MgO＋4NO2↑＋O2↑而硝酸钠等加热分解为相应的亚硝酸盐和氧气。2NaNO3==2NaNO2＋3O2↑铍及其化合物与其它碱土金属性质差异较大，与ⅢA族的铝非常相似。即使赤热也不与水反应;它也是两性金属，既溶于酸，也溶于强碱；Be(OH）2与Al(OH)3同样是两性氢氧化物;铍和铝的氧化物熔点高、硬度大；此外BeCl2和AlCl3一样都是共价卤化物，熔点低,易升华.9。4从锂和镁、铍和铝在周期表中的位置来看，它们是处于左上方和右下方的关系。这种在周期表中某一元素的性质和它右下方的另一元素相似的现象,称为对角线规则。除了锂和镁、铍和铝外，ⅢA族的硼与ⅣA族的硅,也存在着这种对角相似关系：对角线规则是经验的总结,可以用离子极化观点简单的进行解释.以Be为例：Be2+的离子半径小，并且具有2电子结构,极化力比Mg2+大；Al3+的电荷比Mg2+多而半径小，它的极化力和Be2+相近，因此在某些性质上显示出相似性。9.5应用9。5。1锂电池锂是当前高能电池理想的负极活性物质，在金属元素中，锂元素具有最小的密度和最大的电负性,因而具有最高的比能量(比能量是指单位质量或单位体积的电池所输出的能量，分别以W·h·kg—1和W·h·L-1表示）和比功率（比功率是指单位质量或单位体积的电池所输出的功率，分别以W·kg-1和W·L-1），同时锂电池具有使用寿命长、质量轻、放电电压稳定、绿色环保等特点，因而广泛应用于飞机、导弹点火系统、电子手表、计算器、录音机、心脏起搏器等方面。由于锂金属十分活泼，遇水会剧烈反应生成LiOH,甚至燃烧或爆炸，所以通常采用有机溶剂或非水无机溶剂电解液制成锂非水电池、用熔融盐制成锂熔融盐电池和用固体电解质制成锂固体电解质电池。常用的有机溶剂有四氢呋喃、乙腈、二甲基甲酰胺等等，LiClO4、LiAlCl4、LiBr等作支持电解质，非水无机溶剂则有SOCl2、SO2Cl2、POCl3等，也可兼做正极活性物质。各种锂电池的负极大致相同，把锂片压在焊有导电引线的镍网上或其他金属网上，采用小孔径的隔膜与阳极隔开.正极活性物质可采用SO2、SOCl2、SO2Cl2、V2O5、CuS、FeS、CuO等等.通过表9-4对锂电池与其它电池的性能进行比较：表9—4锂电池与其它电池性能比较电池比能量/(W·h·kg—1)比功率/（W·kg-1）开路电压/V工作温度/℃Li/SO23301102。9—40～+705～10Li/SOCl25505503，7-60～+755～10Zn/MnO266551。5—10～+551Zn/HgO99111。35—30～+70>2Li/SO2电池是锂一次电池中放电电压非常稳定的一种，它在电量用尽前的电压接近稳定电源的水平。电池符号为：（－）Li|LiBr｜｜乙腈｜SO2,C（+）。该电池中以多孔的碳和SO2作正极，以SO2、乙腈和可溶性LiBr组成非水电解质,电池反应为：2Li+2SO2Li2SLi/SOCl2电池是目前世界上实际应用的锂电池系列中比能量（(W·h·kg—1）最高的一种电池，电池符号为:(—）Li/LiAlCl4，SOCl2/C（+）。电池中以多孔碳作正极,SOCl2既是溶剂，又是正极活性物质，电池反应为:4Li＋2SOCl24LiCl＋S＋Li与S在高温下会发生反应（放热）,引发事故，因此使用时应注意避免短路、过度放电，电池储存温度不宜过高。9.5.2锂离子电池人们对锂电池的最初开发是在上世纪六十年代,但由于锂反应时的安全性不易控制,尤其是在反复的充放电中累积的高活性粉状锂单质能引起短路等严重问题，因此以上所提锂电池均为一次性电池.1990年,日本索尼公司成功研发出二次锂离子电池，锂离子电池以自身的诸多优点在商业上得到了广泛的应用.锂离子电池是把锂离子嵌入碳（石油焦炭和石墨)中形成负极（传统锂电池用锂金属或锂合金作负极）.正极材料常用LixCoO2,也用LixNiO2和LixMnO4，电解液用LiPF6+二乙烯碳酸酯（EC)+二甲基碳酸酯（DMC）.石油焦炭和石墨作负极材料无毒，且资源充足，锂离子嵌入碳中,克服了锂的高活性，解决了传统锂电池存在的安全问题，正极LixCoO2在充放电性能和寿命上均能达到较高水品，使成本降低,总之锂离子电池的综合性能提高了.锂离子电池也以自身的良好性能迅速的占有了市场.锂离子二次电池充放电时的反应式为：LiCoO2＋C放电充电Li1－xCoO2＋Lix放电充电9。5天然水中所溶的矿物质成分比较多，尤其是钙盐和镁盐。这种水并不会对人体健康造成直接的危害,但是会给生活带来很多麻烦，比如煮水器具结水垢、肥皂和清洁剂的洗涤效率减低等等，我们称这种含有较多钙盐或镁盐的水为硬水。一般硬水可以饮用，并且由于Ca（HCO3）2的存在，味道非常醇厚,但是不易用于蒸汽动力工业,它会使锅炉内壁形成积垢,不利于热量的传输、降低工业上热量的利用率，严重时由于受热不均甚至会引起锅炉爆炸,造成人员、财产损失。在精细化工、纺织、印染、医药等行业往往需要高纯度的水，因此硬水在使用前必须经过软化甚至纯化或净化。天然水中钙、镁的含量常用硬度来表示，我国规定的硬度标准为：1L水中所含的钙盐、镁盐折合成CaO和MgO的总量相当于10mgCaO时,其硬度为1°。水的硬度是水质的一项重要指标，通常分为以下五等：0°4°4°8°8°16°16°30°＞30°很软水软水中硬水硬水很硬水按照钙盐和镁盐中阴离子的不同，水的硬度又可以分为暂时硬度和永久硬度，水的暂时硬度是由水中存在Ca(HCO3）2或Mg(HCO3）2引起的，这种水经过煮沸后，会发生下列反应：Ca（HCO3)2△CaCO3↓＋CO2↑＋H2O△Mg（HCO3）2△MgCO3↓＋CO2↑＋H2O△水中所含的Ca（HCO3）2、Mg(HCO3)2受热分解为不溶于水的CaCO3沉淀和MgCO3沉淀。这些沉淀析出后，水的硬度就会降低，从而使硬度较高的水得到软化。水的永久硬度是由水中含有钙、镁的硫酸盐或氯化物引起的,永久硬度不能用加热的方法软化，这种水称为永久硬水。硬水的软化和纯水制备常用以下几种方法：（1）药剂软化法硬水软化最简单的办法就是在水中加入纯碱Na2CO3,Na2CO3能与Ca2+生成CaCO3沉淀,若需除掉Mg2+，还往往需要加入石灰：Ca2+＋CO32-AUTOTEXT=〉\＊MERGEFORMAT==CaCO3↓2Mg2+＋CO32-＋2OH—==Mg2（OH)2CO3↓也可在硬水中加入磷酸或磷酸氢钠等沉淀剂,以除去硬水成分，降低水的硬度。（2)离子交换法离子交换是一种特殊的固体吸附过程。一般常用的离子交换剂是一种不溶于水的固体颗粒状物质，即离子交换树脂。它是一种有机高分子化合物，上面有许多孔隙。从分子结构上来说，离子交换树脂主要分为两个组成部分：一部分是不能移动的高分子基团，构成了树脂的骨架;另一部分是可移动的离子,构成了树脂的活性基团，用来交换溶液中的阳离子或阴离子.按照所交换离子的种类,又有阳离子交换树脂和阴离子交换树脂之分.离子交换的过程就是离子交换树脂从电解质溶液中吸取某种阳离子或者阴离子，而把自身所含的另外一种带相同电荷的离子等量释放到溶液中。如磺酸型强酸性阳离子交换树脂的分子式为R－SO3-H+（R代表树脂的骨架）,当需要净化的水流经这种树脂时,水中的阳离子如Ca2+、Mg2+、Na+、K+会被树脂吸附与H+交换，交换下来的H+进入到水中：R－SO3-H+＋Na+R－SO3—Na+＋H+又如季铵型强碱性阴离子交换树脂（R4N）+OH-,当需要净化的水流经这种树脂时，水中的阴离子如Cl-、SO42—、NO3-将会被被树脂吸附而与OH-交换，交换下来的OH-进入到水中：（R4N)+OH—+Cl-（R4N）+Cl—+OH—进入到水中的OH-与H+结合成H2O。工业上常把两种树脂分装在两个交换柱中串联使用,这种将阳床和阴床串联组成的设备称为“复床”。一般先将水经过阳床除去金属离子,形成酸性水，然后通过阴床除去酸根离子。通过复床的水可除去大部分的可溶无机盐.也可将两种树脂按一定比例混装在同一交换柱中，组成混合离子交换器，工业上简称混床.运行前将它们混合均匀。被处理水通过混床时，所产生的H+和OH—立即生成解离度很低的水，很少形成阳离子或阴离子交换时的反离子，可以使交换反应进行的更加彻底，故水质比复床更好，其纯净度很高.离子交换反应是可逆反应,离子交换柱运行一段时间后会达到饱和状态,净水效果降低，此时可将饱和后的树脂用酸或碱处理，予以再生。如:R－SO3—Na+＋H+再生交换R－SO3-H+＋Na再生交换（R4N）+Cl—+OH-再生交换（R4N)+OH-+Cl再生交换离子交换树脂除用在水的净化方面,同时在湿法冶金、环境保护、卫生、农业、科研等方面也有着广泛的用途。(3)电渗析法电渗析法是指将树脂制成阴、阳离子交换膜，在外加电场的作用下，利用膜对溶液中离子的选择性使杂质分离的方法。其工作原理与前述生产NaOH的离子膜法相似，装置见图9-3。图9-3电渗析法从水中脱盐示意图图9-3电渗析法从水中脱盐示意图由图9-3可见，电渗析器由阴膜、阳膜分隔成许多小隔间,盐中的阴阳离子在直流电场作用下分别向相反方向的电极移动.如果在一个隔间中插入阴、阳离子交换膜各一个，由于离子交换膜具有选择透过性，即阳离子交换膜只允许阳离子自由通过，阴离子交换膜只允许阴离子以通过，这样在两个膜的中间隔室中,盐的浓度就会因为离子的定向迁移而降低，而靠近电极的两个隔室则分别为阴、阳离子的浓缩室,最后在中间的淡化室内达到脱盐的目的。水的净化常按照药剂软化法—电渗析法—离子交换法顺序联合使用，不仅能延长离子交换树脂的使用周期，降低纯净水的成本,而且制得的水纯度也很高。

主族金属元素（一）碱金属和碱土金属化学元素的自然资源地壳中元素的分布和存在类型、提取和利用主族金属元素（一）碱金属和碱土金属化学元素的自然资源地壳中元素的分布和存在类型、提取和利用在周期表中某一元素的性质和它右下方或左上方的另一元素相似的现象。突出表现在锂和镁，铍和铝，硼和硅三对元素。对角线规则碱金属白色离子型化合物，氢以H-形式存在；不稳定，受热易分解，生成H2和碱金属。氢化物银白色，质软似蜡，易切割，密闭保存；单质Na采用电解熔融NaCl法制备，单质K采用置换法制备钠和钾氧化物：Li2O，Na2O2，KO2碱金属氧化物白色固体，易潮解和吸收CO2，易溶于水，仅LiOH的溶解度较小；碱性强弱：LiOH＜NaOH＜KOH＜RbOH＜CsOH；NaOH强碱性，可以与部分两性金属及氧化物反应；NaOH制备：苛化法，水银电解法，隔膜电解法，离子膜法氢氧化物碱金属盐1.绝大多数碱金属盐是离子晶体；2.碱金属离子无色，若阴离子是有色，则晶体显示阴离子颜色；3.除硝酸盐外，其他碱金属盐具有较高热稳定性；4.大多数碱金属盐易溶，少数难溶。几种重要的盐：Na2CO3、NaCl、NaHCO3碱土金属氧化物CaO、MgO、BaO2判断R(OH)n酸碱性的经验公式：＜0.22显碱性；0.22＜＜0.32显两性；＞0.32显酸性氢氧化物碱土金属盐大多为离子晶体、难溶于水，常温下稳定，高温分解几种重要的盐：氯化钙；硫酸钙；钡盐应用硬水软化和纯水制备：离子交换法、药剂软化法、电渗析法锂电池、锂离子电池复习思考题9—1简要说明碱金属和碱土金属的性质有哪些相同和不同之处.与同族元素相比,锂、铍有哪些特殊性？9-2Na2O2可作为潜水密闭舱中的供氧剂，这是根据它的什么特点？写出有关反应式。9-3金属Li、Na、Cs、Ca、Ba在过量氧气中燃烧,各生成何种氧化物?9—4试用ROH规则，讨论第3周期由Na至Cl各主族元素氧化物的水合物酸碱性的递变规律.9—5什么叫对角线规则？引起Li～Mg、Be～Al、B～Si三对元素性质上相似的原因是什么？9-6如何用离子势概念说明碱金属、碱土金属氢氧化物的碱性是随M+、M2+离子半径增大而增强。9-7如何证明碱金属氢化物中的氢是带负电的组分？预测CaH2、LiH与水反应的产物。9-8试从热力学观点定性说明：为什么碱土金属碳酸盐随着金属元素原子序数的增加，分解温度升高？9—9下列每对化合物中，哪一个在水中的溶解度可能更大些?（1)SrSO4与MgSO4(2)NaF与NaBF49-10解释下列事实：(1）尽管锂的电离能比铯大，但jө(Li+/Li)却比jө(Cs+/Cs）的小。（2)LiCl能溶于有机溶剂，而NaCl却不溶。（3)为什么电解熔融的NaCl时，常加入CaCl2？试从热力学观点出发加以解释。(4）在+1价碱金属阳离子中Li+有最大的水合能。（5)碱土金属熔点比相应碱金属高，硬度大。9-11锂电池为什么具有很高的能量密度？该电池的电解液通常为何种溶剂？为什么？9—12配平下列化学反应方程式:(1）TiCl4＋Na（2）Na＋O2（3）Na2O2＋H2O（4）Na2O2＋CO2（5)Mg(OH)2＋NH4+（6）KO2＋H2O（7）BaSO4＋C△（8）△△9-13写出下列物质的化学式：(1）石灰石、白云石、天青石、重晶石；（2）纯碱、烧碱、钾碱、焙碱；（3)苏打、小苏打；（4）生石灰、熟石灰；(5）生石膏、熟石膏。习题一、选择题（将正确答案的标号填入括号内）9.1下列元素中最可能形成共价化合物的是().（A）Ca；（B）Mg;（C)Na；(D）Li.9。2与碱土金属相比,碱金属表现出（）.（A）较大的硬度；(B）较高的熔点；(C）较小的离子半径；（D)较低的电离能。9.3下列物质中溶解度最小的是(）。(A）Ba(OH)2；（B)Be（OH）2；(C）Sr(OH）2；（D）Ca（OH)2。9。4电解熔盐是制备活泼金属的一种重要方法。下列4种化合物中，不能用作熔盐电解原料的是（）。（A）NaOH;(B）KCl;(C)CaSO4；(D）Al2O3.9。5下列四种碱金属氢氧化物,碱性最强的是（）。(A）RbOH；（B）KOH；(C）NaOH；(D）LiOH。9.6在水中Li的还原性比Na强，这是因为（）。（A)Li的电离能比Na小；(B)Li的电负性比Na大；（C）Li的半径比Na大；(D）Li+的水合能比Na+大。9.7常温下，下列金属不与水反应的是(）。(A)Na；（B)Rb；(C）Ca；（D)Mg。9.8Na2CO3溶液与CuSO4溶液反应，主要产物为（）.（A）CuCO3+CO2；(B）Cu（OH）2+CO2;（C)Cu2(OH）2CO3+CO2；（D)Cu(OH）2SO4+CO2.9。9下列哪种物质难溶于水（)。（A)MgSO4;(B）CaC2O4；（C）Rb2SO4；（D)Cs2SO4。9。10下列反应不能得到碱金属的正常氧化物的是（）.（A）锂在氧气中燃烧；(B）铷在氧气中燃烧；（C)过氧化钠和钠反应；(D)硝酸钾和钾反应。9。11下列关于碱土金属氢氧化物的叙述正确的是（）。(A）碱土金属的氢氧化物均难溶于水；（B）碱土金属的氢氧化物均为强碱；（C）碱土金属的氢氧化物的碱性由铍到钡依次递增;(D)碱土金属的氢氧化物的碱性强于碱金属.9.12下列各组元素性质相似的是（）。(A）Li和Mg；（B）Cr和Mn；（C)Cu和Ag；（D)Ag和Hg。9.13自然界中生产锶盐的主要原料是()。(A)光卤石；（B）天青石；（C)方解石;(D）重晶石。9.14下列四种碱金属氢氧化物的碱性最强的是（）。（A)RbOH；（B)KOH;(C）NaOH；（D）LiOH.9.15不是隔膜法电解NaCl溶液所得产物的是（）.（A)Cl2；（B)H2;（C）NaOH；