无机及分析化学(第八章S区元素).ppt

第八章S区元素元素化学周期AA1AAAAAA23BBBBBBBB4Sp5dds67镧系f锕系元素周期表的分区元素周期表的分区绪论绪论元素化学概要元素化学概要 1 1、无机化学、无机化学 基本理论基本理论 轻有色轻有色 元素化学元素化学 黑色金属黑色金属 重有色重有色2 2、元素的分类、元素的分类 自然存在的自然存在的7272种种 贵金属贵金属 金属元素金属元素8888种种 有色金属有色金属 稀有稀有 110110种元素种元素 人造元素人造元素1616种种 准金属准金属 非金属元素非金属元素2222种种 3 3、元素的丰度、元素的丰度 4 4、金属通论、金属通论 （1 1）金属的存在：金属矿藏、金属单质等（矿物化学、地）金属的存在：金属矿藏、金属单质等（矿物化学、地质化学）质化学）（2 2）金属的提取：高温冶金、湿法冶金（冶金化学）金属的提取：高温冶金、湿法冶金（冶金化学）（3 3）金属的物理、化学性质）金属的物理、化学性质 （4 4）金属的应用）金属的应用5 5、非金属通论、非金属通论 （1 1）非金属的存在，聚集状态）非金属的存在，聚集状态 （2 2）单质的制备）单质的制备 （3 3）非金属的物理、化学性质）非金属的物理、化学性质 （4 4）非金属的应用）非金属的应用6 6、元素化学学习的要求、元素化学学习的要求 （1 1）综合运用化学原理方面的知识；）综合运用化学原理方面的知识；（2 2）“粗粗”、“细细”结合，元素化学具有叙述性、实验性质，结合，元素化学具有叙述性、实验性质，但是有规律的。既要学习、掌握元素变化的规律性的东西，元素但是有规律的。既要学习、掌握元素变化的规律性的东西，元素的共性，又要学习、掌握某些元素具体的性质（个性），如：在的共性，又要学习、掌握某些元素具体的性质（个性），如：在自然界中的存在形式、提取方法、单质及化合物的性质、相互转自然界中的存在形式、提取方法、单质及化合物的性质、相互转化规律、应用等等。化规律、应用等等。（3 3）要重视基本理论的学习，又要重视实验，要与元素化学）要重视基本理论的学习，又要重视实验，要与元素化学实验相结合。实验相结合。1 1、S S区元素包括第一主族和第二主族：区元素包括第一主族和第二主族：LiLi、NaNa、K K、RbRb、CsCs、FrFr Be Be、MgMg、CaCa、SrSr、BaBa、RaRa2 2、S S区区元素在自然界中的存在形式及丰度元素在自然界中的存在形式及丰度 1 1）多以卤化物、碳酸盐等矿物形式（）多以卤化物、碳酸盐等矿物形式（为什么？为什么？）；）；2 2）电解还原法制取（）电解还原法制取（为什么？为什么？）3 3、S S区元素单质及化合物性质变化的规律性区元素单质及化合物性质变化的规律性 单质：同一周期从上到下的物理性质与化学性质单质：同一周期从上到下的物理性质与化学性质的变化规律性；的变化规律性；同一类化合物性质变化的规律性。同一类化合物性质变化的规律性。8.1 8.1 S S区区元素概述元素概述LiNaKRbCs价电子层构型价电子层构型2s13s14s15s16s1金属半径金属半径/pm52186227248265沸点沸点/0C1341881.4759691668.2熔点熔点/0C180.5497.8263.3839.3128.44密度密度/(g.cm-3)0.5340.9680.891.5321.878电负性电负性0.980.930.820.820.79电离能电离能(I1)526.41502.04425.02409.22381.90电子亲合能电子亲合能-59.6-52.9-48.446.945电极电势电极电势-3.040-2.714-2.936-2.943-3.027氧化值氧化值+1+1+1+1+1晶体结构晶体结构碱金属的基本性质碱金属的基本性质碱土金属的基本性质碱土金属的基本性质BeMgCaSrBa价电子层构型价电子层构型2s23s24s25s26s2金属半径金属半径/pm111160197215217沸点沸点/0C24671100148413661845熔点熔点/0C1287651842757727密度密度/(g.cm-3)1.8471.7381.5512.643.51电负性电负性1.571.311.000.950.89电离能电离能(I1)905.63743.94596.1555.7508.9电子亲合能电子亲合能48.238.628.928.9电极电势电极电势-1.968-2.357-2.869-2.899-2.906氧化值氧化值+2+2+2+2+2晶体结构晶体结构1 1、物理性质、物理性质 1 1）固体密度小，多为极轻金属或轻金属）固体密度小，多为极轻金属或轻金属 例如：例如：LiLi的密度为的密度为0.53,0.53,K:0.86,K:0.86,BaBa的密度也只有的密度也只有3.51.3.51.2)2)熔点低：熔点低：CsCs的的m.p28.6m.p28.60 0C,C,RbRb:39.0:39.00 0C,Be:C,Be:128512850 0C C 3)3)硬度低硬度低 4 4）光电性）光电性 在光的照射下能产生光电子在光的照射下能产生光电子 原因呢？原因呢？8.2 8.2 S S区区元素的单质元素的单质（2 2）化学性质）化学性质 1 1）电子构型：）电子构型：nsns1 1 和和nsns2 2（次外层？）次外层？）2 2）极活泼的金属：电负性低、电极电势低，第一、或第一）极活泼的金属：电负性低、电极电势低，第一、或第一和第二电离能低。和第二电离能低。3 3）主要氧化态为主要氧化态为+1+1和和+2+2，离子状态为主，也有共价态的：，离子状态为主，也有共价态的：a.M Ma.M M2 2（LiLi2 2、NaNa2 2、K K2 2 ，T b.p)T b.p)b.b.有机化合物中：有机化合物中：C C6 6H H5 5LiLi c.c.无机化合物中：无机化合物中：MgOMgO d.d.配合物中配合物中 4 4）S S区元素的多数化合物多是离子型的，易溶于水，难形区元素的多数化合物多是离子型的，易溶于水，难形成配位化合物。成配位化合物。原因？原因？5 5）S S区元素的氧化物的水化物均有强碱性区元素的氧化物的水化物均有强碱性 6 6）易形成过氧化物。易形成过氧化物。7 7）S S区元素的化合物的性质变化规律性强。区元素的化合物的性质变化规律性强。8 8）较难形成配合物较难形成配合物碱金属、碱土金属的化学反应碱金属、碱土金属的化学反应 M+OM+O2 2 MOMOn n (n 1)(n 1)M+S M+S M Mn nS S(n 1)(n 1)M+H M+H2 2O M(OH)n(n 1)O M(OH)n(n 1)M+O M+O2 2 MO MOn n(n 1)(n 1)M+H M+H2 2 MHMHn n M+HM+H+M Mn n+H+H2 2 M+X M+X2 2 MXMXn n应注意的问题：应注意的问题：1 1、反应的条件、反应的条件 2 2、反应的激烈程度反应的激烈程度 在一些军事方面应用在一些军事方面应用在日常生活及医药方面的应用在日常生活及医药方面的应用（3 3）单质的应用）单质的应用 S S区元素单质的用途不广泛、价值不大（为什么？）主要用途：区元素单质的用途不广泛、价值不大（为什么？）主要用途：还原剂（冶金、有机合成）还原剂（冶金、有机合成）某些特殊用途：光电池、核反应冷却剂、特殊光源材料某些特殊用途：光电池、核反应冷却剂、特殊光源材料 制造合金（制造合金（NaNa、BeBe、MgMg）在一些军事方面应用：在一些军事方面应用：照明弹的组成：照明弹的组成：信号弹的组成信号弹的组成 NaNONaNO3 3 45%45%成分成分 红红 绿绿 黄黄 Mg 45%Mg 29 15 26Mg 45%Mg 29 15 26 聚氯乙烯聚氯乙烯 2%2%SrSr(NO(NO3 3)2 2 34 16 /34 16 /聚酯树脂聚酯树脂 8%8%CuO CuO /2 /2 /BaBa(NO(NO3 3)2 2 /45 29 /45 29 KClOKClO4 4 29 /23 29 /23 沥青沥青 2 2 22 2 2 草酸钠草酸钠 /13/13在日常生活及医药方面的应用在日常生活及医药方面的应用8.3 8.3 S S区区元素的化合物元素的化合物 氢化物氢化物 氧化物氧化物S S区元素的化合物区元素的化合物 水化物水化物 卤化物卤化物 盐的制取盐的制取 重要盐重要盐 硝酸盐硝酸盐 盐的物理性质盐的物理性质 硫酸盐硫酸盐 盐的化学性质盐的化学性质 碳酸盐碳酸盐 盐的应用盐的应用 1 1、氢化物、氢化物 （1 1）氢化物的制备：）氢化物的制备：M+HM+H2 2 MH MH （注意反应条件）注意反应条件）M+HM+H2 2 MH MH2 2 （注意反应条件）注意反应条件）（2 2）氢化物的性质：氢化物的性质：MH+HMH+H2 2O MOH+HO MOH+H2 2 MH MH2 2+2H+2H2 2O M(OH)O M(OH)2 2+2H+2H2 2 (3)(3)氢化物的应用：主要用作还原剂氢化物的应用：主要用作还原剂2 2、氧化物、氧化物 （1 1）氧化物种类及制备：）氧化物种类及制备：M+OM+O2 2 M Mn nO O（注意反应条件）注意反应条件）M=Li,Na,K n=1,2M=Li,Na,K n=1,2 正常氧化物、过氧化物、超氧化物，哪些元素易形成过氧化物和正常氧化物、过氧化物、超氧化物，哪些元素易形成过氧化物和超氧化物？为什么？超氧化物？为什么？（2 2）氧化物的性质：氧化物的性质：碱金属氧化物的物理性质碱金属氧化物的物理性质 性质性质 LiLi2 2O NaO Na2 2O O K K2 2O RbO Rb2 2O CsO Cs2 2O O 颜色颜色 白白 白白 淡黄淡黄 亮黄亮黄 橙红橙红 熔点熔点/0 0C 1700 1275 950(C 1700 1275 950(分解分解)400)400（分解）（分解）400400（分解）（分解）碱土金属氧化物的物理性质碱土金属氧化物的物理性质 性质性质 BeO MgO CaO SrO BaOBeO MgO CaO SrO BaO熔点熔点/0 0C 2530 2852 2614 C 2530 2852 2614 2430 19182430 1918 硬度硬度 9 5.5 4.5 3.5 3.39 5.5 4.5 3.5 3.3 化学性质：化学性质：M M2 2O+HO+H2 2O 2MOH MO 2MOH M2 2O O2 2+2H+2H2 2O 2MOH+HO 2MOH+H2 2O O2 2M M2 2O O2 2+2H+2H2 2SOSO4 4 M M2 2SOSO4 4+H+H2 2O O2 2 2M2M2 2O O2 2+2CO+2CO2 2 M M2 2COCO3 3+O+O2 2 (3)(3)氧化物的应用氧化物的应用 3 3 氢氧化物氢氧化物 1 1）氢氧化物的制备）氢氧化物的制备 2 2）氢氧化物的化学性质）氢氧化物的化学性质 3 3）氢氧化物碱性、水溶性的变化规律性（）氢氧化物碱性、水溶性的变化规律性（为什么？为什么？）3 3）氢氧化物的应用）氢氧化物的应用氢氧化合物酸碱性强弱的经验判据：氢氧化合物酸碱性强弱的经验判据：1 1、离子势概念（、离子势概念（CartledgeCartledge提出）提出）=Z/r=Z/r 2 2、判据判据 1/21/2 0.22 0.22 碱性碱性 0.22 0.22 1/21/2 0.32 0.32 碱性碱性 1/21/2 0.32 0.32 酸性酸性 3 3、优缺点、优缺点 该判据有很多的例外。为什么？该判据有很多的例外。为什么？碱土金属氢氧化物的酸碱性碱土金属氢氧化物的酸碱性 Be(OH)Be(OH)2 2 Mg(OH)Mg(OH)2 2 Ca(OH)Ca(OH)2 2 SrSr(OH)(OH)2 2 BaBa(OH)(OH)2 2R R+(pm)35 66 99 112 134(pm)35 66 99 112 1341/21/2 0.24 0.17 0.14 0.13 0.12 0.24 0.17 0.14 0.13 0.12酸碱性酸碱性 两性两性 碱碱 碱碱 碱碱 碱碱4 4、重要化合物、重要化合物 COCO2-2-3 3 M M2 2COCO3 3 COCO2-2-3 3 MCO MCO3 3 NO NO3 3-MNO MNO3 3 NONO3 3-M(NO M(NO3 3)2 2 M M+SO +SO4 42-2-M M2 2SOSO4 4 M M2+2+SO+SO4 42-2-MSO MSO4 4 X X-MX MX X X-MX MX2 2 要求掌握：要求掌握：（1 1）晶型）晶型 （2 2）晶体的颜色）晶体的颜色 （3 3）溶解性）溶解性 为什么？为什么？（4 4）热稳定性）热稳定性 （5 5）形成复盐的能力）形成复盐的能力 （6 6）应用）应用 例如钠盐：例如钠盐：mp s mp s 作用力作用力 SOSO4 42-2-Na Na2 2SOSO4 4 884 27.9 884 27.9 大大 COCO2-2-3 3 Na Na2 2COCO3 3 852 29.4 852 29.4 Na Na+X+X-NaX NaX 801 36801 36 NO NO3 3-Na Na2 2NONO3 3 307 91.6 307 91.6 小小 作用力大表示：化合物有较大的热稳定性，熔点高；作用力大表示：化合物有较大的热稳定性，熔点高；在水溶液中溶解度较小。在水溶液中溶解度较小。可以看出：可以看出：阳离子相同时，阴离子的作用力取决于：阳离子相同时，阴离子的作用力取决于：阴离子所带的电荷，电荷越高，作用力越大；阴离子所带的电荷，电荷越高，作用力越大；阴离子中心离子的电负性，电负性越大，作用力越大；阴离子中心离子的电负性，电负性越大，作用力越大；同样一个道理，考虑同一种阴离子，不同阳离子的状态：同样一个道理，考虑同一种阴离子，不同阳离子的状态：BeBe2+2+6161 BeBe2+2+1001000 0分解分解 MgMg2+2+9595 MgMg2+2+5005000 0分解分解 NONO3 3-+CaCa2+2+COCO3 32-2-+Ca Ca2 2+Sr Sr2+2+SrSr2 2+Ba Ba2+2+595595 BaBa2+2+14500分解分解 硝酸盐和碳酸盐的热稳定性、水溶性是不同的硝酸盐和碳酸盐的热稳定性、水溶性是不同的，变化是有规变化是有规律的。性质的不同取决于阳离子的有关性质：律的。性质的不同取决于阳离子的有关性质：1 1、所带电荷的多少、所带电荷的多少 2 2、r r的大小的大小 3 3、离子的外层电子构型、离子的外层电子构型 （1 1）碳酸盐）碳酸盐 1 1）水溶性）水溶性 碱金属的碳酸盐碱金属的碳酸盐 碱土金属的碳酸盐碱土金属的碳酸盐 2 2）热稳定性）热稳定性 碱金属的碳酸盐的热稳定性较好（为什么？）碱金属的碳酸盐的热稳定性较好（为什么？）碱土金属的碳酸盐比碱金属的碳酸盐要差一些（为什么？）碱土金属的碳酸盐比碱金属的碳酸盐要差一些（为什么？）碳酸盐中金属离子与碳酸根的作用关系可视为：碳酸盐中金属离子与碳酸根的作用关系可视为：O O M M O C O C O O M M是带是带正电荷的阳离子，正电荷的阳离子，COCO3 32-2-是是容易变形的原子团，容易变形的原子团，M M的的电荷、半径、电子层结构不同的时候，其作用力（极化力）不电荷、半径、电子层结构不同的时候，其作用力（极化力）不一样，使得一样，使得COCO3 32-2-离子的受极化作用的程度不一样（变形性不一离子的受极化作用的程度不一样（变形性不一样），样），MCOMCO3 3的的分解温度不一样。分解温度不一样。含氧酸盐热稳定性含氧酸盐热稳定性 NaNa2 2COCO3 3 CaCOCaCO3 3 ZnCOZnCO3 3 (NH(NH4 4)2 2COCO3 3分解温度分解温度/C 1800 C 1800 910 350 58 910 350 58 Na Na2 2SOSO4 4 CaSOCaSO4 4 ZnSOZnSO4 4 (NH(NH4 4)2 2SOSO4 4分解温度分解温度/C C 不分解不分解 1450 930 1001450 930 100 碳酸酸盐的分解碳酸酸盐的分解 MgMg2+2+CaCa2+2+SrSr2+2+BaBa2+2+FeFe2+2+CdCd2+2+PbPb2+2+r r+0.78 1.06 1.27 1.43 0.83 0.78 1.06 1.27 1.43 0.83 1.03 1.32 1.03 1.32离子电离子电子构型子构型 8 8e e 8e 8e 8e 8e 8e 14e 18e 18+2e8e 14e 18e 18+2e分解温度分解温度 600 910 1290 1360 280 360 300600 910 1290 1360 280 360 300 含氧酸盐热稳定性含氧酸盐热稳定性 分解温度分解温度/C C 酸酸 根根 金属离子金属离子 ClOClO-3 3 NONO-3 3 COCO2-2-3 3 SOSO4 42-2-POPO4 43-3-NaNa+300 380 1800 300 380 1800 不分解不分解 不分解不分解 CaCa2+2+100 561 910 100 561 910 不分解不分解 不分解不分解 (2)(2)硝酸盐硝酸盐 1 1）重要的硝酸盐）重要的硝酸盐 2 2）硝酸盐水溶性的规律）硝酸盐水溶性的规律 3 3）硝酸盐热稳定性）硝酸盐热稳定性（3 3）硫酸盐）硫酸盐 1 1）重要的硫酸盐）重要的硫酸盐 2 2）硫酸盐水溶性的规律）硫酸盐水溶性的规律 3 3）硫酸盐形成复盐的能力）硫酸盐形成复盐的能力5 5、S S区元素的检测区元素的检测 （1 1）焰色反应）焰色反应 （2 2）特征反应）特征反应6 6、锂、铍的特殊性及对角线规则、锂、铍的特殊性及对角线规则焰色反应：焰色反应：Li Na KLi Na K、RbRb、Cs Ca Cs Ca Sr Ba Sr Ba 红色红色 黄色黄色 紫色紫色 橙红色橙红色 洋红色洋红色 绿色绿色 NaNa+、K K+、MgMg2+2+、CaCa2+2+、BaBa2+2+离子的特征反应离子的特征反应离子离子 鉴定试剂鉴定试剂 鉴定反应鉴定反应NaNa+KH KH2 2SbOSbO4 4 Na Na+KH+KH2 2SbOSbO4 4 NaH NaH2 2SbOSbO4 4(白色）白色）中性或弱碱性中性或弱碱性K K+Na Na3 3Co(NOCo(NO2 2)6 6 2K 2K+Na+Na+Co(NO+Co(NO2 2)6 6 3+3+K K2 2NaCo(NONaCo(NO2 2)6 6 (亮黄色）亮黄色）中性或弱酸性中性或弱酸性MgMg2+2+镁试剂镁试剂 MgMg2+2+镁试剂镁试剂 天蓝色天蓝色 弱碱性弱碱性CaCa2+2+(NH (NH4 4)2 2C C2 2O O4 4 CaCa2+2+C+C2 2O O4 42-2-CaCCaC2 2O O4 4(白色）白色）BaBa2+2+K K2 2C Cr rO O4 4 BaBa2+2+C+Cr rO O4 42-2-BaCBaCr rO O4 4(黄色）黄色）难溶的难溶的NaNa盐盐还有：还有：NaAcNaAc.Zn(Ac)2.3UO.Zn(Ac)2.3UO2 2(Ac)(Ac)2 2.9H.9H2 2O O 醋酸双氧铀酰锌钠醋酸双氧铀酰锌钠K K盐：盐：KClOKClO4 4(白色）白色）KB(CKB(C6 6H H5 5)4 4(四苯硼酸钠）四苯硼酸钠）KHCKHC4 4H H4 4O O6 6(酒石酸氢钠）酒石酸氢钠）（白色）（白色）K K2 2PtClPtCl6 6 （淡黄色）（淡黄色）12.4.1 12.4.1 锂的特殊性锂的特殊性 *哪些性质特殊（反常）？化学性质、物理性质哪些性质特殊（反常）？化学性质、物理性质 *为什么？为什么？12.4.2 12.4.2 铍的特殊性铍的特殊性 *哪些性质特殊（反常）？化学性质、物理性质哪些性质特殊（反常）？化学性质、物理性质 *为什么？为什么？12.4.3 12.4.3 对角线规则对角线规则 *LiLi与与MgMg的相似性的相似性 *BeBe的的AlAl相似性相似性8.4 8.4 锂、铍的特殊性锂、铍的特殊性 对角线规则对角线规则预习：预习：P P区区B B族和族和C C族元素族元素作业：作业：p.436,p.436,思考题：思考题：T.1T.1，2 2（第一版）（第一版）习习 题：题：T.9T.9（第一版）（第一版）p.357,p.357,思考题：思考题：T.1T.1，2 2（第二版）（第二版）习习 题：题：T.11T.11（第二版）（第二版）