第12章碱金属和碱土金属

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,1,第,12,章 碱金属和碱土金属,Alkali Metal&Alkaline Earths Metal,12.1,金属单质,12.2,含氧化合物,12.3,盐类,第,12,章 碱金属和碱土金属,2,价电子层结构是,n,s,1,，,n,s,2,;,碱金属,(Alkali Metal),元素主要表现,1,氧化态；,碱土金属,(Alkali Soil Metal),元素主要表现,2,氧化态。,结论,第,12,章 碱金属和碱土金属,概 述,碱金属 和碱土金属元素的,价电子层结构,和氧化态,3,两族元素的原子有较大的原子半径，从上到下，原子半径增大；,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。,结论,第,12,章 碱金属和碱土金属,概 述,碱金属和碱土金属元素的原子半径和离子半径,4,12.1.1,物理性质,第,12,章 碱金属和碱土金属,12.1,金属单质,12.1,金属单质,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。,结论,5,1,、固态,第,12,章 碱金属和碱土金属,12.1,金属单质,12.1.2,化学性质,是化学活泼性很强的金属元素；,两个族中从上到下，元素的第一电离能和电负性依次降低；,最活泼的金属是铯。,结论,6,2,、水溶液,金属,Li,Na,K,Rb,Cs,E,/V,-3.040,-2.714,-2.936,-2.943,-3.027,金属,Be,Mg,Ca,Sr,Ba,E,/V,-1.968,-2.357,-2.869,-2.899,-2.906,第,12,章 碱金属和碱土金属,12.1,金属单质,结论,标准电极电势值都很小，单质金属都是强的还原剂；,从上到下，减小，还原性强；,小，表现出反常性。,7,元素,Be,Mg,Ca,Sr,Ba,火焰颜色,极明亮眩目的光焰,橙红,深红,绿,波长,/nm,714.9,687.8,553.5,元素,Li,Na,K,Rb,Cs,火焰颜色,深红,黄,紫,红紫,蓝,波长,/nm,670.8,589.2,766.5,780.0,455.5,第,12,章 碱金属和碱土金属,12.1,金属单质,3,、焰色反应,(Flame Reaction),8,12.2,含氧化合物,通常,条件下,碱金属,碱土金属,氧的存在形式,氧化物,M,2,O,(M=Li),M,O,O,2-,过氧化物,M,2,O,2,(M=Na),M,O,2,(M=Ca Sr Ba),O,2,2-,超氧化物,MO,2,(M=K,Rb,Cs),M,O,4,M=Ca Sr Ba,O,2,-,臭氧化物,MO,3,(M=K,Rb,Cs,）,O,3,-,碱金属、碱土金属的氧化物,第,12,章 碱金属和碱土金属,12.2,含氧化合物,12.2.1,氧化物,9,1.,普通氧化物,制备,碱金属,2Na+Na,2,O,2,2Na,2,O,10K+2KNO,3,6K,2,O+N,2,间接方法制备,2M+O,2,2MO,MCO,3,MO+CO,2,碱土金属,2M(NO,3,),2,2MO+4NO,2,+O,2,第,12,章 碱金属和碱土金属,12.2,含氧化合物,10,化学性质（与水反应）,M,2,O+H,2,O,2MOH,MO+H,2,O,M(OH),2,（,M=Ca,、,Sr,、,Ba,）,第,12,章 碱金属和碱土金属,12.2,含氧化合物,经过,煅烧,后的,BeO,、,MgO,不与水发,生反应,。,性质,11,2.,过氧化物,(Peroxide),2-,结构,O,的氧化数为,-1,第,12,章 碱金属和碱土金属,12.2,含氧化合物,2Na+O,2,Na,2,O,2,制备（,Na,2,O,2,）,12,性质一：碱性介质中是强氧化剂。,Na,2,O,2,常用作氧化分解矿石的溶剂,第,12,章 碱金属和碱土金属,12.2,含氧化合物,性质,13,性质二：氧气发生剂。,易吸潮，呈强碱性,Na,2,O,2,常用作漂白剂和氧气发生剂,第,12,章 碱金属和碱土金属,12.2,含氧化合物,14,性质三：二氧化碳吸收剂和氧气发生剂。,Na,2,O,2,广泛用于防毒面具，高空飞行和潜水艇里，吸收人们放出的,CO,2,，并供给,O,2,性质四：酸性介质中遇强氧化剂时显还原性。,第,12,章 碱金属和碱土金属,12.2,含氧化合物,15,性质一：强氧化剂。,(M=K,Rb,Cs),性质二：,CO,2,吸收剂和氧气发生剂。,性质,第,12,章 碱金属和碱土金属,12.2,含氧化合物,3.,超氧化物,(Hyperoxide),16,12.2.2,氢氧化物,(Hydroxide),1.,碱性递变规律,（,1,）现象,LiOH,中强碱,Be(OH),2,两性,NaOH,强碱,Mg(OH),2,中强碱,KOH,强碱,Ca(OH),2,强碱,RbOH,强碱,Sr(OH),2,强碱,CsOH,强碱,Ba(OH),2,强碱,碱性增强,氢氧化物的碱性,第,12,章 碱金属和碱土金属,12.2,含氧化合物,17,（,3,）解释,ROH,理论,R,在水中有两种解离方式,ROH R,+,+OH,-,碱式电离,ROH RO,-,+H,+,酸式电离,值大，有利于酸式电离；,值,小,，有利于碱式电离。,Z,：离子电荷数,R,：离子半径（,pm,）,第,12,章 碱金属和碱土金属,12.2,含氧化合物,18,2.,溶解度,（,1,）现象,碱金属,氢氧化物,溶解度,S,/(molL,-1,),碱土金属氢氧化物,溶解度,S,/(molL,-1,),LiOH,13,Be(OH),2,810,-6,NaOH,109,Mg(OH),2,510,-4,KOH,112,Ca(OH),2,1.810,-2,RbOH,177,Sr(OH),2,6.710,-2,CsOH,330,Ba(OH),2,210,-1,S,增,大,氢氧化物在水中的溶解度,第,12,章 碱金属和碱土金属,12.2,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,。,（,2,）规律,适用性很广的一条溶解度规律是：,第,12,章 碱金属和碱土金属,12.2,含氧化合物,20,12.3,盐类,1.,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,、,Li,2,CO,3,、,Li,3,PO,4,K,+,、,Rb,+,、,Cs,+,、,NH,4,+,同某些较大阴离子的盐：,KClO,4,、氯铂酸盐,K,2,PtCl,6,第,12,章 碱金属和碱土金属,12.3,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,12,章 碱金属和碱土金属,12.3,盐类,22,碱金属氟化物、碘化物在水中的溶解度（,molL,-1,),Li,+,Na,+,K,+,Rb,+,Cs,+,F,-,0.1,1.1,15.9,12.5,24.2,I,-,12.2,11.8,8.6,7.2,2.8,阳离子,阴离子,第,12,章 碱金属和碱土金属,12.3,盐类,碱土金属盐在水中的溶解度,(g/100gH,2,O),阳离子,阴离子,Be,2+,Mg,2+,Ca,2+,Sr,2+,Ba,2+,SO,4,2-,易溶,易溶,0.204,0.015,0.00024,CrO,4,2-,易溶,易溶,2.3,0.12,0.00035,23,2.,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,-,、,CrO,4,2-,、,SO,4,2-,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,12,章 碱金属和碱土金属,12.3,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,12,章 碱金属和碱土金属,12.3,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,M,2,CO,3,MCO,3,2-,M,2+,硝酸盐热稳定性差。,BeCO,3,MgCO,3,CaCO,3,SrCO,3,BaCO,3,T,分,/,100 540 900 1290 1360,12.3.2,含氧酸盐的热稳定性,第,12,章 碱金属和碱土金属,12.3,盐类,26,12.3.3,对角相关性,（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,IA,IIA,IIIA,IVA,i,Be,B,C,Na,Mg,Al,Si,第,12,章 碱金属和碱土金属,12.3,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,对角相关性,锂的沸点（,1615K,）靠近镁（,1363K,）,而远离钠（,1156K,）。,第,12,章 碱金属和碱土金属,12.3,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,钠盐,镁盐,氟化物,0.3,4.0,0.009,碳酸盐,1.33,21.5,0.0094,磷酸盐,0.039,11,0.661,某些盐,的,s,g/100g,水,28,（,3,）,铍和铝,对角相关性,无水氯化物,BeCl,2,AlCl,3,共价成份大,可溶于,醇、醚、易升华,其余,IIA,族的,MCl,2,是离子,晶体；,第,12,章 碱金属和碱土金属,12.3,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,HNO,3,接触时,钝化,其余,IIA,族,金属易于和,HNO,3,反应。,29,（,4,）硼与硅对角相关性,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：,SiCl,4,+4H,2,O-H,4,SiO,4,+4HClBCl,3,+2H,2,O-HBO,2,+3HCl3SiF,4,+4H,2,O-H,4,SiO,4,+2,H,2,SiF,6,氟硅酸,4BF,3,+2H,2,O-HBO,2,+,HBF,4,氟硼酸,第,12,章 碱金属和碱土金属,12.3,盐类,氢化物多种多样，都具挥发性，自燃并水解,；,30,1.,下列反应能得到,Na,2,O,的是（）,钠在空气中燃烧,加热,NaNO,3,至,271,C),加热,Na,2,CO,3,至,100,D)Na,2,O,2,与,Na,作用,2.,下列难溶钡盐中不溶于盐酸的是（）,A)BaCO,3,B)BaSO,4,C)BaCrO,4,D)BaSO,3,第,12,章 碱金属和碱土金属,自检测题,自检习题,