分析化学第20章碱金属和碱土金属.ppt

第二十章碱金属和碱土金属 教学目的 1 通过课堂讲授和自学掌握碱金属 碱土金属单质的性质 了解其结构 存在 制备及用途与性质的关系 2 掌握碱金属 碱土金属氧化物的类型及重要氧化物的性质和用途 3 了解碱金属 碱土金属氢氧化物溶解性和碱性的变化规律 4 掌握碱金属 碱土金属重要盐类的性质及用途 了解盐类热稳定性 溶解性的变化规律 教学重点 碱金属和碱土金属的单质及其化合物的性质变化规律教学难点 碱金属 碱土金属氢氧化物溶解性和碱性的变化规律 教学内容 第一节碱金属和碱土金属的通性第二节碱金属和碱土金属的单质第三节碱金属和碱土金属的化合物教学时数 4学时教学内容 讲授法 20 1碱金属和碱土金属的通性碱金属和碱土金属原子的最外层电子排布分别为 ns1和ns2 这两族元素构成了周期系的s区元素 它们的次外层具有稀有气体原子式的稳定的电子层结构 对核电荷的屏蔽作用较大 所碱金属元素的第一电离势在同一周期中为最低 碱金属元素的原子很容易失去一个电子而呈 1氧化态 因此碱金属是活泼性很强的金属元素 它们不会具有其它氧化态 碱土金属原子比相邻的碱金属多一个核电荷 因而原子核对最外层的两个s电子的作用增强了 所以碱土金属原子要失去一个电子比相应碱金属难 碱金属和碱土金属元素在化合时 多以离子结合为特征 但在某些情况下仍显一定程度的共价性 碱金属和碱土金属的原子半径 从上至下依次增大 电离能和电负性依同样次序减小 金属活泼性也从上至下依次增强 它们不能以单质形式存在于自然界中 20 2碱金属碱土金属的单质20 2 1单质的物理性质 化学性质及用途 物理性质单质具有金属光泽 有良好的导电性和延展性 碱金属原子只有一个价电子且原子半径较大 故金属键弱 熔沸点低 碱土金属的金属键要强一些 熔沸点 密度和强度也高一些 化学性质除铍和镁外 其它单质易与水反应 2Na 2H2O 2NaOH H2 Ca 2H2O Ca OH 2 H2 20 2 2单质的制备 20 3碱金属和碱土金属的化合物M 和M2 离子的特征20 3 1氧化物1 氧化物M2OLiNaKRbCs空气中燃烧Li2ONa2O2KO2RbO2CsO22 过氧化物制备 4Na O2 2Na2O2Na2O O2 2Na2O2反应 Na2O2 2H2O H2O2 NaOHNa2O2 H2SO4 H2O2 Na2SO4Na2O2 2CO2 O2 Na2CO3 超氧化物MO2 2H2O O2 H2O2 2MOH4MO2 2CO2 M2CO3 3O2 臭氧化物3KOH s 2O3 g 2KO3 s KOH H2O s 1 2O2 g 20 3 2氢氧化物3 2时 金属氢氧化物属酸性同一主族的金属氢氧化物 从上到下碱性增强 同一周期的金属氢氧化物 从右到左碱性增强 附 氢氧化物性质和用途在空气中易潮解 常作干燥剂 NaOH能溶解Al Zn等两性金属及其氧化物 也能溶解许多非金属 Si B等 及其氧化物 2Al 2NaOH 6H2O 2Na Al OH 4 3H2 Al2O3 2NaOH 2NaAlO2 H2O Si 2NaOH H2O Na2SiO3 2H2 SiO2 2NaOH Na2SiO3 H2O 能腐蚀玻璃 因其能溶解某些金属氧化物 非金属氧化物 在工业生产和分析工作中常用于分解矿石 熔融的氢氧化钠腐蚀性很强 工业上熔化氢氧化钠一般用铸铁容器 在实验室可用银或镍的器皿 熔融 20 3 3氢化物 碱金属和碱土金属中较活泼的Ca Sr Ba能与氢在高温下直接化合 形成离子晶体 故称为离子型氢化物 又称为盐型氢化物 金属氢化物中的H 离子的半径介于F 离子和Cl 离子之间 所以具有卤化物的一些性质 碱金属氢化物中以LiH最稳定 加热到 961K 也不分解 但其它氢化物不稳定 加热易分解成金属和氢 所有碱金属氢化物都是强还原剂 673KTiCl4 4NaH Ti 4NaCl 2H2LiH H2O LiOH H2 CaH2 2H2O Ca OH 2 2H2 由于氢化钙与水反应而能放出大量的氢气 所以常用它作为野外产生氢气的材料 镁和镁系合金 如Mg2Ni Mg2Cu 镁 稀土系合金 是一类贮氢合金 贮氢时 用合金与氢反应 生成金属氢化物 用氢时 把金属氢化物加热 将氢放出来 以供使用 20 3 4盐类1 碱金属的盐类大部分碱金属盐类是离子型晶体 M 是无色的 一般易溶于水 并与水形成水合离子 Li 的半径小 所以许多锂盐难溶 碱金属的弱酸盐在水中都发生水解 水解后的溶液呈碱性 碱金属盐类有形成结晶水合物的倾向 碱金属盐一般具有较高的热稳定性 碱金属盐尤其是硫酸盐和卤化物 具有形成复盐的能力 2 碱土金属的盐类多为无色的离子晶体 有些是难溶的 碳酸盐 磷酸盐和草酸盐等 碱土金属的碳酸盐在常温下是稳定的 碱土金属卤化物除了氟化物外 一般易溶于水 氯化钙可用作制冷剂和干燥剂 氯化钡是最重要的可溶性钡盐 可制备各种钡的化合物 习题 P20 2 20 3 20 4 20 6 20 8 20 10 20 11 20 13