第12章碱金属和碱土金属

1第第 12 章章 碱金属和碱土金属碱金属和碱土金属Alkali Metal&Alkaline Earths Metal12.1 金属单质金属单质12.2 含氧化合物含氧化合物12.3 盐类盐类第第12章章 碱金属和碱土金属碱金属和碱土金属2 价电子层结构是价电子层结构是ns1，ns2 ;碱金属碱金属(Alkali Metal)元素主要表元素主要表现现1氧化态；氧化态；碱土金属碱土金属(Alkali Soil Metal)元素元素主要表现主要表现2氧化态。氧化态。第第12章章 碱金属和碱土金属碱金属和碱土金属概概 述述碱金属碱金属 和碱土金属元素的和碱土金属元素的价电子层结构价电子层结构和氧化态和氧化态3 两族元素的原子有较大的原子半径，从两族元素的原子有较大的原子半径，从上到下，原子半径增大；上到下，原子半径增大；离子半径小于原子半径；离子半径小于原子半径；锂和铍在各相应族中有特别小的原子半锂和铍在各相应族中有特别小的原子半径和离子半径，故单质最稳定，形成的化径和离子半径，故单质最稳定，形成的化合物有较高的共价性及较高的水合能。合物有较高的共价性及较高的水合能。第第12章章 碱金属和碱土金属碱金属和碱土金属概概 述述碱金属和碱土金属元素的原子半径和离子半径碱金属和碱土金属元素的原子半径和离子半径412.1.1 物理性质物理性质第第12章章 碱金属和碱土金属碱金属和碱土金属12.1 金属单质金属单质12.1 金属单质金属单质 密度小，硬度低，熔沸点低；密度小，硬度低，熔沸点低；碱土金属的熔沸点和硬度都比碱金属的高。碱土金属的熔沸点和硬度都比碱金属的高。51、固态、固态第第12章章 碱金属和碱土金属碱金属和碱土金属12.1 金属单质金属单质12.1.2 化学性质化学性质 是化学活泼性很强的金属元素；是化学活泼性很强的金属元素；两个族中从上到下，元素的第一电离两个族中从上到下，元素的第一电离能和电负性依次降低；能和电负性依次降低；最活泼的金属是铯。最活泼的金属是铯。62、水溶液、水溶液金属金属LiNaKRbCsE /V-3.040-2.714-2.936-2.943-3.027金属金属BeMgCaSrBaE /V-1.968-2.357-2.869-2.899-2.906第第12章章 碱金属和碱土金属碱金属和碱土金属12.1 金属单质金属单质 标准电极电势值都很小，单质金属都是强的还标准电极电势值都很小，单质金属都是强的还原剂；原剂；从上到下，从上到下，减小，还原性强；减小，还原性强；小，表现出反常性。小，表现出反常性。M)/M(nE)CsCs()LiLi(EE比7元素元素BeMgCaSrBa火焰颜色火焰颜色波长波长/nm714.9 687.8 553.5元素元素LiNaKRbCs火焰颜色火焰颜色波长波长/nm670.8589.2766.5780.0455.5第第12章章 碱金属和碱土金属碱金属和碱土金属12.1 金属单质金属单质3、焰色反应焰色反应(Flame Reaction)812.2 含氧化合物含氧化合物 通常通常条件下条件下碱金属碱金属碱土金属碱土金属氧的存氧的存在形式在形式氧化物氧化物M2O(M=Li)MOO2-过氧化物过氧化物M2O2(M=Na)MO2(M=Ca Sr Ba)O22-超氧化物超氧化物MO2(M=K,Rb,Cs)MO4M=Ca Sr BaO2-臭氧化物臭氧化物 MO3(M=K,Rb,Cs）O3-碱金属、碱土金属的氧化物碱金属、碱土金属的氧化物第第12章章 碱金属和碱土金属碱金属和碱土金属12.2 含氧化合物含氧化合物12.2.1 氧化物氧化物 91.普通氧化物普通氧化物 制备制备2Na+Na2O22Na2O10K+2KNO36K2O+N2OLi O212Li222M+O2 2MOMCO3 MO+CO22M(NO3)22MO+4NO2+O2第第12章章 碱金属和碱土金属碱金属和碱土金属12.2 含氧化合物含氧化合物10化学性质（与水反应）化学性质（与水反应）M2O+H2O 2MOHMO+H2O M(OH)2（M=Ca、Sr、Ba）第第12章章 碱金属和碱土金属碱金属和碱土金属12.2 含氧化合物含氧化合物 经过煅烧后的BeO、MgO不与水发生反应。性质性质112.过氧化物过氧化物(Peroxide)2-结构结构O的氧化数为的氧化数为-1第第12章章 碱金属和碱土金属碱金属和碱土金属12.2 含氧化合物含氧化合物2Na+O2 Na2O2 制备（制备（Na2O2）12性质一：碱性介质中是强氧化剂。性质一：碱性介质中是强氧化剂。4223222CrO2NaONaOCrO3Na42222MnONaMnOONaNa2O2常用作氧化分解矿石的溶剂常用作氧化分解矿石的溶剂第第12章章 碱金属和碱土金属碱金属和碱土金属12.2 含氧化合物含氧化合物 性质性质13性质二：氧气发生剂。性质二：氧气发生剂。2NaOHOHO2HONa2222242224222SO2NaOHSOHONa（稀）易吸潮，呈强碱性易吸潮，呈强碱性2222OO2HO2H立即分解Na2O2常用作漂白剂和氧气发生剂常用作漂白剂和氧气发生剂第第12章章 碱金属和碱土金属碱金属和碱土金属12.2 含氧化合物含氧化合物14性质三：二氧化碳吸收剂和氧气发生剂。性质三：二氧化碳吸收剂和氧气发生剂。322222CO2NaO2COO2NaNa2O2广泛用于防毒面具，高空飞广泛用于防毒面具，高空飞行和潜水艇里，吸收人们放出的行和潜水艇里，吸收人们放出的CO2，并供给并供给O2性质四：酸性介质中遇强氧化剂时显还原性。性质四：酸性介质中遇强氧化剂时显还原性。O8H5O2Mn16H2MnO5O222422第第12章章 碱金属和碱土金属碱金属和碱土金属12.2 含氧化合物含氧化合物15性质一：强氧化剂。性质一：强氧化剂。2MOHOHOO2H2MO22222(M=K,Rb,Cs)性质二：性质二：CO2吸收剂和氧气发生剂。吸收剂和氧气发生剂。32222CO2MO32CO4MO 性质性质第第12章章 碱金属和碱土金属碱金属和碱土金属12.2 含氧化合物含氧化合物3.超氧化物超氧化物(Hyperoxide)1612.2.2 氢氧化物氢氧化物(Hydroxide)1.碱性递变规律碱性递变规律2MOHOHOM2222M(OH)OHMO（1）现象）现象LiOH中强碱中强碱Be(OH)2两性两性NaOH强碱强碱Mg(OH)2中强碱中强碱KOH强碱强碱Ca(OH)2强碱强碱RbOH强碱强碱Sr(OH)2强碱强碱碱性增强碱性增强氢氧化物的碱性氢氧化物的碱性第第12章章 碱金属和碱土金属碱金属和碱土金属12.2 含氧化合物含氧化合物17（3）解释）解释 ROH理论理论R在水中有两种解离方式在水中有两种解离方式ROH R+OH-碱式电离碱式电离ROH RO-+H+酸式电离酸式电离zr值大，有利于酸式电离；值小，有利于碱式电离。Z：离子电荷数：离子电荷数R：离子半径（：离子半径（pm）第第12章章 碱金属和碱土金属碱金属和碱土金属12.2 含氧化合物含氧化合物182.溶解度溶解度（1）现象）现象碱金属碱金属氢氧化物氢氧化物溶解度溶解度S/(molL-1)碱土金属氢碱土金属氢氧化物氧化物溶解度溶解度S/(molL-1)LiOH13Be(OH)2810-6NaOH109Mg(OH)2510-4KOH112Ca(OH)21.810-2RbOH177Sr(OH)26.710-2CsOH330Ba(OH)2210-1S增增大大氢氧化物在水中的溶解度氢氧化物在水中的溶解度第第12章章 碱金属和碱土金属碱金属和碱土金属12.2 含氧化合物含氧化合物19阴、阳离子半径相差较大的离子型化合物在水中溶解度较大；阴、阳离子半径相近的离子化合物在水中溶解度较小。这种规律也可叫做相差溶解规律相差溶解规律。（2）规律）规律第第12章章 碱金属和碱土金属碱金属和碱土金属12.2 含氧化合物含氧化合物2012.3 盐类盐类1.现象现象大多数碱金属盐易溶于水，仅少数碱金属盐是难溶于水的若干锂盐：LiF、Li2CO3、Li3PO4 K+、Rb+、Cs+、NH4+同某些较大阴离子的盐：KClO4、氯铂酸盐K2PtCl6第第12章章 碱金属和碱土金属碱金属和碱土金属12.3 盐类盐类12.3.1 盐的溶解性21 大多数碱土金属盐难溶于水，仅少数易溶于水碳酸盐、磷酸盐、草酸盐难溶于水氯化物、硝酸盐易溶于水 第第12章章 碱金属和碱土金属碱金属和碱土金属12.3 盐类盐类22碱金属氟化物、碘化物在水中的溶解度（碱金属氟化物、碘化物在水中的溶解度（molL-1)F-I-Li+0.112.2Na+1.111.8K+15.98.6Rb+12.57.2Cs+24.22.8阳离子阳离子阴离子阴离子第第12章章 碱金属和碱土金属碱金属和碱土金属12.3 盐类盐类碱土金属盐在水中的溶解度碱土金属盐在水中的溶解度(g/100gH2O)阳离子阳离子阴离子阴离子SO42-CrO42-Be2+易溶易溶易溶易溶Mg2+易溶易溶易溶易溶Ca2+0.2042.3Sr2+0.0150.12Ba2+0.000240.00035232.离子型盐类溶解度的一般规律离子型盐类溶解度的一般规律（2）负离子半径较大时，盐的溶解度常随金属的原子序数的增大而减小。例如 I-、CrO42-、SO42-半径较大，它们的盐的溶解度从锂到铯、从铍到钡的顺序基本减小。（1）正离子为低电荷、大半径的盐往往是易溶的。第第12章章 碱金属和碱土金属碱金属和碱土金属12.3 盐类盐类24（3）相反，负离子半径较小时，盐的溶解度常随金属的原子序数的增大而增大。例如F-、OH-的半径较小，其盐的溶解度按锂到铯，铍到钡的顺序基本增大。（4）一般来讲，盐中正负离子半径相差较大时，其盐的溶解度较大。相反，盐中正负离子半径相近时，其溶解度较小。第第12章章 碱金属和碱土金属碱金属和碱土金属12.3 盐类盐类25 碱土金属碳酸盐的稳定性随金属离子半径 的增大而增强。稳定性稳定性 M2CO3 MCO3COOO2-M2+硝酸盐热稳定性差。BeCO3 MgCO3 CaCO3 SrCO3 BaCO3T分分/100 540 900 1290 136012.3.2 含氧酸盐的热稳定性含氧酸盐的热稳定性第第12章章 碱金属和碱土金属碱金属和碱土金属12.3 盐类盐类2612.3.3 对角相关性对角相关性（即对角线规则，（即对角线规则，Diagonal Rule）三对元素在周期表中处对角线的位置，相应的两元素及化合物的性质有许多近似之处，这种相似性称对角相关性。（1）定义）定义 IA IIA IIIA IVA i Be B C Na Mg Al Si第第12章章 碱金属和碱土金属碱金属和碱土金属12.3 盐类盐类27 锂和镁在过量氧中燃烧，不形成过氧 化物，只形成正常氧化物。（2）锂和镁锂和镁对角相关性对角相关性 锂的沸点（1615K）靠近镁（1363K）而远离钠（1156K）。第第12章章 碱金属和碱土金属碱金属和碱土金属12.3 盐类盐类 锂和镁的某些盐类，如氟化物、碳酸 盐、磷酸盐及氢氧化物均难溶于水。锂盐锂盐钠盐钠盐镁盐镁盐氟化物氟化物0.34.00.009碳酸盐碳酸盐1.33 21.5 0.0094磷酸盐磷酸盐0.03911 0.661某些盐某些盐的的sg/100g水水28（3）铍和铝铍和铝对角相关性对角相关性 无水氯化物BeCl2,AlCl3共价成份大,可溶于 醇、醚、易升华,其余IIA族的MCl2是离子 晶体；第第12章章 碱金属和碱土金属碱金属和碱土金属12.3 盐类盐类氧化物和氢氧化物两性,IIA族其余的氧化物 和氢氧化物显碱性；Be,Al和冷浓HNO3接触时,钝化,其余IIA族 金属易于和HNO3反应。29（4）硼与硅对角相关）硼与硅对角相关性性 在自然界都以含氧化合物存在，B-O与Si-O 的稳定性很高；B、Si卤化物水解的相似性：卤化物水解的相似性：SiCl4+4H2O-H4SiO4+4HClBCl3+2H2O-HBO2+3HCl3SiF4+4H2O-H4SiO4+2H2SiF6 氟硅酸4BF3+2H2O-HBO2+HBF4 氟硼酸 第第12章章 碱金属和碱土金属碱金属和碱土金属12.3 盐类盐类 氢化物多种多样，都具挥发性，自燃并水解；301.下列反应能得到下列反应能得到Na2O的是（的是（）A)钠在空气中燃烧 B)加热NaNO3至271C)加热Na2CO3至100 D)Na2O2与Na作用2.下列难溶钡盐中不溶于盐酸的是（下列难溶钡盐中不溶于盐酸的是（）A)BaCO3 B)BaSO4 C)BaCrO4 D)BaSO3第第12章章 碱金属和碱土金属碱金属和碱土金属自检测题自检测题