碱金属和碱土金属

碱金属和碱土金属的用途1、金属锂

制造Al-Li合金,质量轻且强度大,用于空间飞行器制造高功率长效电池用于手表,计算机,心脏起博同位素63Li用中子轰击产生热核武器的原料“氚”制造氢化锂等,用作催化剂2、金属钠多年来它的最大用途是由铅钠合金与烷基氯生产汽油抗震剂，四乙基铅（现己被禁用）4PbNa+4C2H5Cl=（C2H5）4Pb+Pb+4NaCl钠的新用途正在被开发，钠的导电率超过铜和铝，现已制成地下辅设的钠电缆，钠基电池像锂电池一样，是一种高能电池，钠硫电池可在300度条件下工作。3、铯铯（铷钾）在光照下逸出电子，因而是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，利用此特性制作的铯原子钟测准至1X10-9s，300年内误差不超过1s。4、铍铍与镁和铝是所谓的轻金属。70~80%用于制合金，因其弹性-质量比、拉伸应力和导热性高，用于各种飞行器。目前发射到空间轨道上的飞行器中镁比其他任何金属都要多。另，用氧化铍制特种陶瓷。第十七章碱金属和碱土金属§17-1通性［问题１］碱金属元素有哪些基本共性？答：①与同周期元素相比，碱金属元素的原子半径和离子半径均最大，在同族中，半径随原子序数增大而增大；②价电子层结构为ｎＳ１，第一电离能与电负性较小，且随原子序数增大而减小；③与同周期元素相比，碱金属元素具有较低的标准电极电势。在同族中（除锂之外，最低），随原子序数增大依次降低；④低密度，低硬度，低熔沸点及高的化学活性。［问题２］锂表现出的性质与本族其它元素相比有很大的差异，其产生的原因是什么？

除硝酸锂外，大多数锂盐都难溶于水。

硝酸锂的分解产物是氧化锂、NO2和O2。

答：锂的原子半径和离子半径很小，其离子的极化力是碱金属中最强的，它的溶剂化作用和形成共价键的趋势异常大，Ｌｉ＋离子外层电子构型也不同与其它碱金属的８电子外壳。

表2碱土金属的熔沸点(K)

铍镁钙锶钡熔点155192111121042998沸点30431363175716571413表１碱金属的熔沸点（K）锂钠钾铷铯熔点453370336311301沸点161511561032959942

由此可见，碱金属的熔沸点较低，而碱土金属的较高。

为什么？碱土金属有两个价电子用于形成金属键，半径也比碱金属小。§17-2碱金属和碱土金属的单质2-1存在和制备一、存在

锂辉石Li2O•Al2O3•4SiO2，钠长石Na[AlSi3O8]，钾长石K[AlSi3O8]，绿柱石3BeO•Al2O3•6SiO2

白云石CaCO3•MgCO3菱美矿MgCO3

光卤石KCl•MgCl2•6H2O，方解石CaCO3石膏CaSO4•2H2O明矾石K2SO4•Al2(SO4)3•24H2O，天青石SrSO4重晶石BaSO4二、制备1、电解法[思考]

电解氯化钠水溶液的产物是什么？氟是如何制取的？钠的制取电解2NaCl（熔融）===2Na+Cl2

压实的无定形C作阳极，铜制电解槽为阴极，电解两份HF与三份KHF2的熔融液制备F2[问题3]KHF2的作用是什么？CaCl2的作用是什么？答：①降低电解质的熔点，防止钠的挥发。NaCl的熔点是1073K，Na的沸点是1156K，混合盐的熔点是873K

②减小金属钠的分散性。

因为钠容易分散在熔融盐中，难于分离出来，而钠的密度比熔融混合物的密度小，钠易浮在上面。[问题4]为什么不用电解法制钾？RbCl+Ca==CaCl2+2Rb↑2CsAlO2+Mg==MgAlO2+2Cs↑[问题5]上述反应与根据标准电极电势排列的金属活动顺序是否矛盾，为什么？答：否。因为标准电极电势是金属在水溶液中表现出的性质。而上述反应是在熔融态下进行的。因为金属K熔于氯化钾而难以分离。2、金属置换法

KCl+Na高温低压

NaCl+K↑2-3单质的化学性质LiNaKRbCsBeMgCaSrBa活泼性增强金属活泼性增强一、与水的反应[问题6]

根据标准电极电势，锂与水的反应活泼性比铯还强，然而实际上锂还不如钠活泼。这是为什么？答：①锂的熔点较高，反应放出的热量不足以使它熔化，钠在反应时则被熔化，因而固体锂与水接触的表面积不如液体钠大；②反应产物LiOH的溶解度小，它覆盖在锂的表面，阻碍反应的进一步进行。二、与O2的反应Li+NaK,Rb,CsO2Li2O(普通氧化物）Na2O2

（过氧化物）KO2

，RbO2，CsO2

（超氧化物）三、与氧化物的反应Mg+SiO2→Si+MgOMg+CO2→？Mg+H2O（g）→？（MgO+C）（MgO+H2↑）M（s）+（x+y）NH3→M（NH3）+x+e（NH3）-y钠溶于某些干燥的有机溶剂如醚也会产生溶剂合电子的颜色。[问题7]钠的这种性质有什么用途？[问题8]碱金属单质如何保存？§17-3碱金属和碱土金属的化合物3-1氧化物一、普通氧化物1．碱金属普通氧化物的制取[问题9]Li2O和Na2O分别用什么方法制取？答：Li2O（白）：锂在纯氧中燃烧。在空气中会生成Li3N。

Na2O（白）：2Na+O2=Na2O2

Na2O2+2Na=2Na2OK2O（淡黄）：2KNO3+10K=6K2O+N2Rb2O（亮黄）：与氧化钾类似

Cs2O（橙黄）：与氧化钾类似2．碱土金属普通氧化物的制取方法有三：①M+O2→MO（白色固体）②MCO3

△MO+CO2③M（NO3）2

△MO+NO2↑+O2↑[问题10]BeO与同族其它元素氧化物的不同之处是什么？答：BeO属ZnS型离子晶体（配位数是4：4)

而其它碱土金属普通氧化物是NaCl型离子晶体。二、过氧化物O2的分子轨道

[KK（σ2s）2（σ2s*）2（σ2p）2

（π2p）4π2*py）1（π2p*z）1]过氧离子O2-2的分子轨道[KK（σ2s）2（σ2s*）2（σ2p）2

（π2p）4（π2*py）2（π2p*z）2][问题11]Na2O2有哪些典型的化学性质？答：①与水反应：

Na2O2+2H2O（冷）=H2O2+2NaOH②与酸反应：

Na2O2+H2SO4

（稀）=H2O2+Na2SO42H2O2=2H2O+O2

③与CO2反应：

2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2↑④强氧化性：在碱性介质中是强氧化剂3Na2O2+Cr2O3=2Na2CrO4+Na2ONa2O2+MnO2=Na2MnO4三、超氧化物超氧离子O2-的分子轨道：[KK（σ2s）2（σ2s*）2（σ2p）2

（π2p）4（π2*py）2（π2p*z）1][问题12]超氧化物与过氧化物的性质有哪些相似之处？

答：2KO2+2H2O=H2O2+2KOH+O2↑4KO2+2CO2=2K2CO3+3O2↑[思考1]至今没发现过氧化物的是：———

（A）Be（B）K，Rb，Cs（C）Li（D）ⅡA[思考2]防毒面具中可用

作二氧化碳的吸收剂和供氧剂，除此之外防毒面具还有什么物质

。[思考3]熔化Na2O2时选用

。

A、瓷制容器B、石英容器

C、铸铁容器D、镍制容器[思考4]钙在空气中的燃烧产物是。（1）CaO（2）CaO2

（3）CaO+CaO2

（4）CaO+Ca3N2[练习1]写出室温下锂在空气中的所有反应。答Li+O2→Li2OLi+N2→Li3NLi+H2O→LiOH+H2Li2O+H2O→LiOHLi2O+CO2→Li2CO3LiOH+CO2→Li2CO3+H2O[练习2]写出Na2O2分别与CO2、SiO2、Al2O3、

SO2、Fe（CrO2）2的反应方程式。答：2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O22Na2O2+2SiO2=Na2SiO3+O2Na2O2+Al2O3=2NaAlO2+1/2O2Na2O2+SO2=Na2SO4Fe(CrO2)+Na2O2→Na2CrO4+Fe2O3+Na2O3-2氢氧化物一、溶解性[问题13]碱金属和碱土金属的氢氧化物哪一类的溶解度大？[问题14]同一族中，如碱金属，随碱金属的原子序数的增大，氢氧化物的溶解度如何变化？NaOH＞KOH＞RbOHNa2CO3＞K2CO3，NaClO4＞KClO4

二、碱性[问题15]酸碱强度与φ-2值存在怎样的关系？[思考]从φ-2=4.5数值看，Ca（OH）2是强碱，但实际上它是中等强度的碱。这是为什么？3-3氢化物如LiH，CaH2φθ（H2/H-）=--2.25VCaH2+2H2O=Ca（OH）2+H2

LiH+H2O=LiOH+H2[问题16]推测LiAlH4与水的反应产物是什么？答：LiAlH4+4H2O=LiOH+Al（OH）3+4H2↑LiAlO2+2H2O3-4盐类一、溶解性1、碱金属的盐醋酸双氧铀酰锌钠

NaAc·Zn(Ac)2·3UO2(Ac)29H2O黄绿色晶体钴亚硝酸钠钾

K2Na[Co(NO2)6]

亮黄色四苯硼酸钾

K[B(C6H5)4]白色2、碱土金属的盐铬酸盐和硫酸盐CaSrBa溶解度下降草酸盐溶解度上升二、钠盐和钾盐性质的差异1、溶解性K2CO3<Na2CO3KClO3<NaClO3NH3+NaCl+CO2+H2ONaHCO3↓+NH4Cl2、吸湿性3、结