第十章 碱金属和碱土金属元素优秀课件.ppt

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1、第十章 碱金属和碱土金属元素第1页，本讲稿共19页一、一、碱金属、碱土金属的通性碱金属、碱土金属的通性 价层电子构型：价层电子构型：IAIA，nsns1 1 IIAIIA，nsns2 2 1 1、金属性和非金属性金属性和非金属性 均均为为金金属属元元素素（外外层层电电子子少少，原原子子半半径径大大，核核电电荷荷周周期期最最少少）。金金属属性性：IAIIAIAIIA。性性质质：金金属属键键不不牢牢固固，所所以以单单质质熔熔、沸点很低，硬度较小，其中沸点很低，硬度较小，其中IIAIAIIAIA。碱碱金金属属中中CsCs、RbRb金金属属性性质质最最强强，失失电电子子倾倾向向最最大大，所所以以可可作

2、作光光电电管管，如如CsCs光光电电管管制制成成的的自自动动报报警警器器可可报报告告远远处处火火警警；制制成成的的天天文仪器可以测定与地球距离。文仪器可以测定与地球距离。第2页，本讲稿共19页 2 2、氧化数：、氧化数：分别为分别为+1+1和和+2+2，一般无变价。，一般无变价。3 3、化化合合物物键键型型：以以离离子子键键为为主主，其其中中LiLi+、BeBe2+2+由由于于半半径径小小，其化合物有一定的共价性，如其化合物有一定的共价性，如BeClBeCl2 2等。等。4 4、特特性性：碱碱金金属属和和碱碱土土金金属属可可溶溶于于液液氨氨，形形成成深深蓝蓝色色溶液。溶液。IAIA：M(s)+

3、M(s)+（x+yx+y）NHNH3 3=M=M+(NH(NH3 3)x x+e+e-(NH(NH3 3)y y IIA:M(s)+(x+2y)NH IIA:M(s)+(x+2y)NH3 3=M=M2+2+(HN(HN3 3)x x+2e+2e-(NH(NH3 3)y y 所所以以，IAIA、IIAIIA的的氨氨溶溶液液具具有有较较高高的的导导电电性性和和与与金金属属相相同同的的还还原性。原性。第3页，本讲稿共19页二、氧化物二、氧化物 碱碱 金金属属和和碱碱土土金金属属能能形形成成多多种种类类型型的的氧氧化化物物：正正常常氧氧化化物物（含含）、过过氧氧化化物物（含含）、超超氧氧化化物物（含含

4、），臭臭氧氧化化物物（含含）及及低氧化物。低氧化物。（一）（一）正常氧化物正常氧化物 多多数数为为白白色色固固体体，K K2 2O O（淡淡黄黄）、RbRb2 2O O（亮亮黄黄）、CsCs2 2O(O(桔桔红红)；熔熔点点：IIAIAIIAIA；硬硬度度IIAIAIIAIA，所所以以BeOBeO、MgOMgO作作耐耐火火材材料料和和金金属属陶陶瓷瓷，BeOBeO还还有有反反射射放放射射线线的的能能力力，常常用用作作原原子子反反应堆外壁砖块材料。应堆外壁砖块材料。第4页，本讲稿共19页（二）过氧化物和超氧化物（二）过氧化物和超氧化物 除除BeBe外外IAIA、IIAIIA均能形成过氧化物（离子

5、型）均能形成过氧化物（离子型）除除LiLi、BeBe、MgMg外，外，IAIA、IIAIIA能形成超氧化物。能形成超氧化物。性质：性质：（1 1）室温下，均能与水和稀酸反应：）室温下，均能与水和稀酸反应：NaNa2 2O O2 2+2H+2H2 2O2NaOH+HO2NaOH+H2 2O O2 2 Na Na2 2O O2 2+H+H2 2SOSO4 4NaNa2 2SOSO4 4+H+H2 2O O2 2 2KO 2KO2 2+2H+2H2 2O2KOH+HO2KOH+H2 2O O2 2+O+O2 2 2KO 2KO2 2+2H+2H2 2SOSO4 42K2K2 2SOSO4 4+H+H

6、2 2O O2 2+O+O2 2 第5页，本讲稿共19页（2 2）与）与COCO2 2的反应：的反应：2Na2Na2 2O O2 2+2CO+2CO2 22NaCO2NaCO3 3+O+O2 2 4KO4KO2 2+2CO+2CO2 22K2K2 2COCO3 3+3O+3O2 2 因此，过氧化物和超氧化物常用作防毒面具、高因此，过氧化物和超氧化物常用作防毒面具、高空飞行、潜水的供氧剂。空飞行、潜水的供氧剂。NaNa2 2O O2 2为常用的过氧化物，纯为常用的过氧化物，纯的为白色，工业品带浅黄；在碱性介质中是强氧化剂，的为白色，工业品带浅黄；在碱性介质中是强氧化剂，常作矿熔剂。如：常作矿熔剂

7、。如：2Fe(CrO2Fe(CrO2 2)2 2+7Na+7Na2 2O O2 2 2Na2Na2 2CrOCrO4 4+Fe+Fe2 2O O3 3+3Na+3Na2 2O O 还可用于纺织、纸浆漂白。还可用于纺织、纸浆漂白。NaNa2 2O O2 2熔融分解，但遇到熔融分解，但遇到棉花、棉花、AlAl粉等还原性物质，会爆炸，故使用粉等还原性物质，会爆炸，故使用NaNa2 2O O2 2要小心。要小心。第6页，本讲稿共19页（三）臭氧化物和低氧化物（三）臭氧化物和低氧化物 低低温温下下，臭臭氧氧O O3 3和和粉粉末末状状无无水水碱碱金金属属（除除LiLi外外）氢氢氧氧化化物物反反应，用液氨

8、提取可得红色的应，用液氨提取可得红色的MOMO3 3固体：固体：3MOH(s)+2O3MOH(s)+2O3 3(g)2MO(g)2MO3 3(s)+MOH(s)+MOHH H2 2O(s)+1/2 OO(s)+1/2 O2 2(g)(g)室温下，臭氧化物会缓慢分解：室温下，臭氧化物会缓慢分解：MOMO3 3MOMO2 2+1/2 O+1/2 O2 2 遇水会发生反应：遇水会发生反应：4MO4MO3 3+2H+2H2 2O4MOH+5OO4MOH+5O2 2 此此外外，RbRb和和CsCs还还可可形形成成低低氧氧化化物物，如如低低温温下下，RbRb发发生生不不完完全氧化得到全氧化得到RbRb6

9、6O O，在在-7.3-7.3以上分解：以上分解：2Rb2Rb6 6O RbO Rb9 9O O2 2+3Rb+3Rb Cs Cs形成的低氧化物有形成的低氧化物有CsCs7 7O(O(青铜色青铜色)、CsCs4 4O(O(红色红色)、CsCs1111O O3 3（紫色），（紫色），CsCs（3+x3+x）O O等。等。第7页，本讲稿共19页三、氢氧化物三、氢氧化物 IAIA和和IIAIIA中中（除除BeOBeO、MgOMgO外外）直直接接与与水水形形成成对对应应氢氢氧氧化化物物。这这些些氧氧化物均为白色固体，易潮解，在空气中吸收氧氧化物均为白色固体，易潮解，在空气中吸收COCO2 2 或或碳碳

10、酸酸盐盐。碱碱金金属属氢氢氧氧化化物物对对纤纤维维、皮皮肤肤有有强强烈烈腐腐蚀蚀作作用用，故称荷性碱。故称荷性碱。1 1、碱性、碱性 LiOH NaOH KOH RbOH CsOH LiOH NaOH KOH RbOH CsOH 中强碱中强碱 强碱强碱 强碱强碱 强碱强碱 强碱强碱 Be(OH)Be(OH)2 2 Mg(OH)Mg(OH)2 2 Ca(OH)Ca(OH)2 2 Sr(OH)Sr(OH)2 2 Ba(OH)Ba(OH)2 2 两性两性 中强中强 强强 强强 强强 Be(OH)Be(OH)2 2+2H+2H+BeBe2+2+2H+2H2 2O O Be(OH)Be(OH)2 2+2

11、OH+2OH-Be(OH)Be(OH)4 4 2-2-第8页，本讲稿共19页 R-OHR-OH规则解释：规则解释：氧氧化化物物的的水水合合物物通通式式R(OH)R(OH)n n，R R为为成成酸酸或或成成碱碱元元素素，有有两两种解离可能：种解离可能：RORO-+H+H+R-O-H R R-O-H R+OH+OH-其其可可能能性性与与阳阳离离子子的的极极化化作作用用有有关关，科科学学家家卡卡特特里里奇奇以以“离离子势子势”来衡量阳离子极化作用的强弱。来衡量阳离子极化作用的强弱。在在R-OHR-OH中中，若若R R的的值值大大，其其极极化化作作用用强强，氧氧原原子子电电子子云云偏偏向向R R，使使

12、O-HO-H键键极极性性增增强强，则则呈呈现现酸酸式式解解离离；若若R R的的值值小小，R-OR-O键键极性强，则成碱式解离。极性强，则成碱式解离。当当 1/210时时R(OH)n显酸性显酸性当当10 1/27时时R(OH)n显两性显两性当当 1/27时时R(OH)n显碱性显碱性第9页，本讲稿共19页据此，有人提出用据此，有人提出用值作为判断值作为判断R-O-HR-O-H酸碱性的标度：酸碱性的标度：值：值：10R-O-H酸碱性：酸碱性：碱性碱性 两性两性 酸性酸性注意：这种判断是一个经验规则，有些物质不适用，注意：这种判断是一个经验规则，有些物质不适用，如如Zn(OH)Zn(OH)2 2，Zn

13、Zn的的=5.2=5.2，但它是两性氢氧化物。但它是两性氢氧化物。第10页，本讲稿共19页2 2、溶解性、溶解性 IA IA均溶于水，仅均溶于水，仅LiOHLiOH溶解度较小。溶解度较小。IIAIIA溶溶解解度度比比IAIA的的小小得得多多，且且从从上上到到下下溶溶解解度度增增大大，因因M M2+2+半半径增大，径增大，M M2+2+与与OHOH-吸引力减弱的原因造成。吸引力减弱的原因造成。IIAIA IIAIA的原因也是静电引力前者大，后者小的缘故。的原因也是静电引力前者大，后者小的缘故。第11页，本讲稿共19页四、盐类四、盐类（一）盐类的性质：（一）盐类的性质：盐盐类类很很多多（卤卤化化物

14、物，硫硫酸酸盐盐，硝硝酸酸盐盐，碳碳酸酸盐盐，磷磷酸酸盐盐等等等等），着重通性及，着重通性及LiLi盐、盐、BeBe盐的特殊性。盐的特殊性。1 1、晶型、晶型 绝绝大大多多数数为为离离子子晶晶体体，有有较较高高熔熔、沸沸点点，常常温温下下为为固固体体，熔化时能导电。熔化时能导电。但但BeBe2+2+的的半半径径小小，电电荷荷较较多多，极极化化力力较较强强，光光与与易易变变形形的的ClCl-、BrBr-、I I-结结合合则则形形成成共共价价化化合合物物。如如BeClBeCl2 2，熔熔点点低低，易易升升华华，能溶于有机溶剂，这些性质说明其共价化合物特性。能溶于有机溶剂，这些性质说明其共价化合物特

15、性。2 2、颜色、颜色 M M+、M M2+2+均无色，它们形成的盐类只要阴离子无色，其化合物均无色，它们形成的盐类只要阴离子无色，其化合物必为无色；若阴离子有色，则化合物有色。必为无色；若阴离子有色，则化合物有色。第12页，本讲稿共19页3 3、热稳定性、热稳定性 IAIA一一般般有有较较高高稳稳定定性性：卤卤化化物物高高温温挥挥发发而而不不分分解解；硫硫酸酸盐盐高高温温不不挥挥发发，难难分分解解；碳碳酸酸盐盐除除LiLi2 2COCO3 3在在10001000以以上上部部分分分分解解为为LiLi2 2O O和和COCO2 2外外，其其余余皆皆不不分分解解；仅仅硝硝酸酸盐盐差差，加加热热到到

16、一一定定温度分解：温度分解：4LiCO4LiCO3 3 2Li2Li2 2O+4NOO+4NO2 2+O+O2 2 2NaNO 2NaNO3 3 2NaNO2NaNO2 2+O+O2 2 2KNO 2KNO3 3 2KNO 2KNO2 2+O+O2 2 IIAIIA碳碳酸酸盐盐常常温温下下（除除BeCOBeCO3 3不不到到100100分分解解）稳稳定定，强强热热下分解。下分解。第13页，本讲稿共19页4 4、溶解度、溶解度IAIA一般易溶于水，仅两类型微溶于水一般易溶于水，仅两类型微溶于水:（1 1）若干）若干LiLi盐：盐：LiF LiF、LiLi2 2COCO3 3、LiLi3 3POP

17、O4 4等等（2 2）K K+、PbPb+、CsCs+(及及NH )NH )的大阴离子盐。的大阴离子盐。IIAIIA中中，BeBe盐盐多多数数易易溶溶，MgMg盐盐部部分分易易溶溶，CaCa、SrSr、BaBa盐盐则则多多为为难难溶溶，其其中中氟氟化化物物溶溶解解度度：CaFCaF2 2SrFSrF2 2BaFBaF2 2（增增强强）；CaSOCaSO4 4SrSOSrSO4 4BaSOBaSO4 4（减弱）；（减弱）；注意，注意，BeBe盐和可溶性钡盐有毒。盐和可溶性钡盐有毒。5 5、K K+、NaNa+、MgMg2+2+、CaCa2+2+、BaBa2+2+的鉴定。的鉴定。第14页，本讲稿共

18、19页（二）某些盐类的生产和应用（二）某些盐类的生产和应用1 1、碳酸钠（纯碱，苏打，碱面）、碳酸钠（纯碱，苏打，碱面）索索维维尔尔法法：饱饱和和食食盐盐水水吸吸收收NHNH3 3和和COCO2 2气气体体，制制得得溶溶解解度度较较小的小的NaHCONaHCO3 3，再焙烧：，再焙烧：NaCl+NHNaCl+NH3 3+CO+CO2 2+H+H2 2O NaHCOO NaHCO3 3+NH+NH4 4ClCl 2NaHCO 2NaHCO3 3 NaNa2 2COCO3 3+H+H2 2O+COO+CO2 2 析出析出NaHCONaHCO3 3后，母液中后，母液中NHNH4 4ClCl用消石灰来

19、回收，以循环使用：用消石灰来回收，以循环使用：2NH2NH4 4Cl+Ca(OH)Cl+Ca(OH)2 2 NHNH3 3+CaCl+CaCl2 2+2H+2H2 2O O 所需所需COCO2 2和石灰由石灰石煅烧得来。和石灰由石灰石煅烧得来。此此法法，技技术术成成熟熟，原原料料丰丰富富价价廉廉，但但食食盐盐利利用用率率低低，NHNH3 3损损失大，失大，CaClCaCl2 2废渣造成环境污染。废渣造成环境污染。第15页，本讲稿共19页侯侯德德榜榜法法：将将制制碱碱和和合合成成氨氨联联为为一一体体，称称侯侯氏氏联联合合制制碱碱法法，或氨碱法。或氨碱法。该该法法，先先用用水水煤煤气气转转化化的的

20、H H2 2和和N N2 2合合成成氨氨，同同时时有有COCO2 2放放出出；由此合成氨系统提供的由此合成氨系统提供的NHNH3 3和和COCO2 2来制碱，副产品来制碱，副产品NHNH4 4ClCl可作化肥。可作化肥。此法，此法，NaClNaCl利用率达利用率达96%96%以上，成本降低，可连续化生产，以上，成本降低，可连续化生产，对制碱上作出较大贡献。对制碱上作出较大贡献。第16页，本讲稿共19页 2 2、碳酸氢钠、碳酸氢钠（小苏打，重碳酸氢钠或焙碱）（小苏打，重碳酸氢钠或焙碱）制纯度高的可用制纯度高的可用NaNa2 2COCO3 3溶液中通溶液中通COCO2 2：NaNa2 2COCO3

21、 3+CO+CO2 2+H+H2 2O2NaHCOO2NaHCO3 3（溶解度小，析出）（溶解度小，析出）3 3、NaClNaCl4 4、CaSOCaSO4 4：CaSOCaSO4 42H2H2 2O O称称石石膏膏（生生石石膏膏），白白粉粉，微微溶溶于于水水。CaSOCaSO4 4 1/2H1/2H2 2O O为为熟熟石石膏膏，白白粉粉，吸吸潮潮（熟熟石石膏膏粉粉+水水）可可膨胀、硬化，用于制模、塑像、石膏绷带等。膨胀、硬化，用于制模、塑像、石膏绷带等。CaCl CaCl2 2+(NH+(NH4 4)2 2SOSO4 4+2H+2H2 2OCaSOOCaSO4 42H2H2 2O+2NHO+

22、2NH4 4ClCl CaSO CaSO4 42H2H2 2O O经煅烧脱水，得经煅烧脱水，得CaSOCaSO4 41/2H1/2H2 2O O第17页，本讲稿共19页五、配合物五、配合物 碱碱金金属属因因电电荷荷少少、半半径径大大，形形成成配配合合物物倾倾向向小小，但但可可形形成成螯合物和大环配合物，如与水杨醛反应。螯合物和大环配合物，如与水杨醛反应。碱碱土土金金属属中中CaCa2+2+、SrSr2+2+、BaBa2+2+可可与与多多齿齿配配体体（EDTAEDTA）形形成成螯螯合合物或冠醚配合物。物或冠醚配合物。第18页，本讲稿共19页基本要求：基本要求：1 1、掌握碱金属、碱土金属的过氧化物、超氧化物的、掌握碱金属、碱土金属的过氧化物、超氧化物的性质，氢氧化物的性质和盐类的共性。性质，氢氧化物的性质和盐类的共性。2 2、了解、了解碱金属、碱土金属单质的性质和一些典型碱金属、碱土金属单质的性质和一些典型盐的生产。盐的生产。第19页，本讲稿共19页