碱金属-碱土金属

关于碱金属-碱土金属第1节一般性质一、所形成的化合物多为离子型化合物（除Li,Be外）以Be为例：1、共价性强，BeF2

带有共价性；2、水解性，Be2+离子只能在酸性溶液中存在，否则水解；3、配合性质，形成的配合物的数目比其他的元素多；4、聚合性质，4BeAc2+H2O=Be4OAc6+2HAc第2页,共26页，2024年2月25日，星期天二、M+、M2+均为抗磁性的、无色的。原因：次外层均为8e构型，无成单电子，亦无电子的迁移。Na2O2有颜色，因其晶体缺陷。三、焰色反应锂铷锶钙铜硼钡钾第3页,共26页，2024年2月25日，星期天第2节单质一、性质这些金属单质都具有银白色的金属光泽，具有良好的导电性和延展性。由于碱土金属的金属键比碱金属的金属键要强，所以碱土金属的熔沸点、硬度、密度都比碱金属高得多。1、金属活泼性同一主族，从上到下，活泼性依次增强，但是Li和Cs的标准电极电势相比较？第4页,共26页，2024年2月25日，星期天2、强还原性3、与水作用Mg与水反应缓慢，但加入NH4Cl后，速率明显加快。钾与水反应第5页,共26页，2024年2月25日，星期天元素性质LiNaKRbCs原子半径/pm152153.7227.2247.5265.4离子半径/pm6897133147167第一电离势kJ/mol521499421405371第二电离势72954591308826752436电负性0.980.930.820.820.79标准电极电势(酸)-3.045-2.711-2.923-2.925-2.923M+(g)水合热/kJ·mol-1519406322293264第6页,共26页，2024年2月25日，星期天元素性质BeMgCaSrBa原子半径/pm111.3160197.3215.1217.3离子半径/pm356699112134第一电离势kJ/mol905742593552564第二电离势1768146011521070971第三电离势149397658494243513575电负性1.571.311.000.950.89标准电极电势(酸)-1.85-2.375-2.76-2.89-2.90标准电极电势(碱)-2.28-2.69-3.02-2.99-2.97M2+(g)水合热/kJ·mol-124941921157714431305第7页,共26页，2024年2月25日，星期天二、单质的制备1、融盐电解：此法可制备Li、Na、Mg、Ca、Ba

问题：加入CaCl2有何作用?CaCl2的作用电解熔融的NaCl第8页,共26页，2024年2月25日，星期天2、高温还原：此法制备K、Rb、CsKCl＋Na=NaCl＋K(g)2RbCl＋Ca=CaCl2

＋Rb(g)2CsCl＋Ca=CaCl2＋Cs(g)问题:不活泼的金属为何可置换活泼金属?

第9页,共26页，2024年2月25日，星期天钾的沸点(766ºC)比钠的(890ºC)低，当反应体系的温度控制在两沸点之间，使金属钾变成气态，金属钠和KCl、NaCl仍保持在液态，钾由液态变成气态，熵值大为增加，反应的TΔrSm项变大，有利于ΔrGm变成负值使反应向右进行。同时，钾为蒸气状态，设法使其不断离开反应体系，让体系中其分压始终保持在较小的数值，有利于反应向右进行。第10页,共26页，2024年2月25日，星期天第3节化合物一、离子型氢化物（除Be、Mg）

LiH NaHKH RbHCsH－90.4－57.3－57.7－54.3－49.31、均为白色晶体，热稳定性差△fHΘ2、还原性强V)23.2)/H(H(2-=-

EΘ第11页,共26页，2024年2月25日，星期天3、剧烈水解4、形成配位氢化物氢化铝锂Li[AlH4]受潮时强烈水解第12页,共26页，2024年2月25日，星期天二、氧化物正常氧化物多数为白色固体，K2O（淡黄）、Rb2O（亮黄）、Cs2O(桔红)；熔点：IIA>IA；硬度IIA>IA，所以BeO、MgO作耐火材料和金属陶瓷，BeO还有反射放射线的能力，常用作原子反应堆外壁砖块材料。过氧化物和超氧化物除Be外IA、IIA均能形成过氧化物（离子型）除Li、Be、Mg外，IA、IIA能形成超氧化物，颜色，磁性。第13页,共26页，2024年2月25日，星期天性质（1）室温下，均能与水和稀酸反应：

Na2O2+2H2O→2NaOH+H2O2Na2O2+H2SO4→Na2SO4+H2O22KO2+2H2O→2KOH+H2O2+O2↑2KO2+2H2SO4→2K2SO4+H2O2+O2↑

（2）与CO2的反应：

2Na2O2+2CO2→2NaCO3+O2↑

4KO2+2CO2→2K2CO3+3O2↑

第14页,共26页，2024年2月25日，星期天因此，过氧化物和超氧化物常用作防毒面具、高空飞行、潜水的供氧剂。Na2O2为常用的过氧化物，纯的为白色，工业品带浅黄；在碱性介质中是强氧化剂，常作矿熔剂。如：

2Fe(CrO2)2+7Na2O2

2Na2CrO4+Fe2O3+3Na2O

还可用于纺织、纸浆漂白。Na2O2熔融分解，但遇到棉花、Al粉等还原性物质，会爆炸，故使用Na2O2要小心。第15页,共26页，2024年2月25日，星期天低温下，臭氧O3和粉末状无水碱金属（除Li外）氢氧化物反应，用液氨提取可得红色的MO3固体：

3MOH(s)+2O3(g)→2MO3(s)+MOH·H2O(s)+1/2O2(g)

室温下分解：

MO3→MO2+1/2O2

遇水：4MO3+2H2O→4MOH+5O2↑Cs形成的低氧化物有Cs7O(青铜色)、Cs4O(红色)、Cs11O3（紫色），Cs（3+x）O等。臭氧化物和低氧化物第16页,共26页，2024年2月25日，星期天三、氢氧化物IA和IIA中（除BeO、MgO外）直接与水形成对应氢氧化物。白色固体，易潮解，在空气中吸收CO2或碳酸盐，称荷性碱。LiOHNaOHKOHRbOHCsOH

中强碱强碱强碱强碱强碱

Be(OH)2Mg(OH)2Ca(OH)2Sr(OH)2Ba(OH)2

两性中强强强强

Be(OH)2+2H+→Be2++2H2OBe(OH)2+2OH-→[Be(OH)4]2-

第17页,共26页，2024年2月25日，星期天卡特里奇以“离子势φ”来衡量阳离子极化作用的强弱。

φ=Z/rnmpmM–O–H→M–O­+H+M–O–H→M++OH­

在M-OH中，若R的φ值大，其极化作用强，氧原子电子云偏向M，使O-H键极性增强，则呈现酸式解离；若M的φ值小，M-O键极性强，则成碱式解离。氢氧化物酸碱性的确定第18页,共26页，2024年2月25日，星期天四、盐类1、盐类的共同特点重要盐类：卤化物、硝酸盐、硫酸盐、碳酸盐①晶体类型：绝大多数是离子晶体，但碱土金属卤化物有一定的共价性；②一般无色或白色；③溶解度：碱金属盐类一般易溶于水；碱土金属盐除卤化物、硝酸盐外多数难溶。④热稳定性：较高。第19页,共26页，2024年2月25日，星期天2、盐类的溶解性巴素洛规则：阴阳离子电荷绝对值相同,阴阳离子半径较为接近则难溶，否则，易溶。比较一下两组溶解度：LiF<LiI;BaSO4<BeSO4对于IIA族的化合物溶解度变化如下：其氟化物、氢氧化物溶解度增大从上到下其硫酸盐、铬酸盐、碘化物溶解度减小从上到下第20页,共26页，2024年2月25日，星期天3、含氧酸盐的热稳定性①硝酸盐热分解锂和碱土金属离子的极化能力较强，其硝酸盐热分解为：4LiNO3=2Li2O＋4NO2

＋O22Mg(NO3)2=2MgO＋4NO2

＋O2其它碱金属硝酸盐受热分解的产物为亚硝酸盐和O2：2NaNO3=2NaNO2

＋O2500℃：在更高的温度分解则生成氧化物、氮气和氧气：4NaNO3=2Na2O＋N2＋5O2800℃：第21页,共26页，2024年2月25日，星期天②碳酸盐热分解MCO3(s)=MO(s)＋CO2△碳酸盐的热稳定性取决于M离子的反极化能力物质BeCO3MgCO3CaCO3SrCO3

BaCO3分解温度/K298813118315631663愈来愈难分解

OM2+[OC]2－

O第22页,共26页，2024年2月25日，星期天第4节锂的特殊性及对角线规则锂和镁的氢氧化物LiOH和Mg(OH)2的溶解度都很小，而其它碱金属氢氧化物都易溶于水。锂与镁的氟化物、碳酸盐、磷酸盐都是难溶盐，而碱金属的氟化物、碳酸盐、磷酸盐都易溶于水。例如，氟化钠的溶解度约是氟化锂的10倍，磷酸钠的溶解度约是磷酸锂的200倍。第23页,共26页，2024年2月25日，星期天一、Li、Mg的相似性4Li＋O2=2Li2O2Mg＋O2=2MgO6Li＋

N2=2Li3N

3Mg＋

N2=

Mg3N22Mg(NO3)2=2MgO＋4NO2

＋O2

4LiNO3=2Li2O＋4NO2

＋O22NaNO3=

2NaNO2

＋O2LiCl·H2O=LiOH＋HClMgCl2·6H2O=Mg(OH)Cl＋