无机化学-13碱金属和碱土金属报告优秀PPT.ppt
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1、化学与环境工程系碱金属 碱土金属The Elements of the Alkali and the Alkaline Earth Metals学习重点学习重点:氧化物的化学性质氧化物的化学性质碱土金属氢氧化物的酸碱性变更规碱土金属氢氧化物的酸碱性变更规律律盐的热稳定性变更规律盐的热稳定性变更规律对角线规则对角线规则学习难点学习难点:盐的热稳定性变更规律盐的热稳定性变更规律对角线规则对角线规则化学与环境工程系第一节 碱金属和碱土金属的通性第IA族包括锂、钠、钾、铷、铯和钫六种元素,由于它们的氢氧化物都是易溶于水的强碱,所以称它们为碱金属元素。其中钫是放射性元素。第IIA族包括铍、镁、钙、锶、钡
2、和镭六种元素,由于钙、锶和钡的氧化物在性质上介于“碱性的”碱金属氧化物和“土性的”难熔的氧化物Al2O3之间,所以称它们为碱土金属。其中镭是放射性元素。AALiNaKRbCsFrBeMgCaSrBaRa化学与环境工程系 表13-1 碱金属元素的一些基本性质为何电离能渐渐降低?从上往下,活泼性渐渐上升还是渐渐降低?电极电势很小,具有强还原性化学与环境工程系 表13-2 碱土金属元素的一些基本性质问题:碱金属和碱土金属的氧化物谁的熔点更高,硬度更大Na2O和MgO均为离子晶体,后者中阳离子半径更小,电荷更高,因而离子键能更大,熔点高,硬度大。化学与环境工程系原子半径增大金属性、还原性增加电离能、电
3、负性减小Li BeNa MgK Ca Rb SrCs Ba原子半径减小金属性、还原性减弱电离能、电负性增大化学与环境工程系其次节 碱金属和碱土金属的单质 在自然界中的存在在自然界中的存在 海水(NaCl、MgCl2、KCl)光卤石(KClMgCl6H2O)。氯化物钠长石钠长石(NaAlSiNaAlSi3 3O O8 8)钾长石钾长石(KAlSiKAlSi3 3O O8 8)锂辉石锂辉石(LiLi2 2AlAl2 2O O3 34SiO4SiO2 2)硅酸盐矿明矾明矾(K K2 2SOSO4 4AlAl2 2(SO(SO4 4)3 324H24H2 2O O)石膏石膏(CaSOCaSO4 42H
4、2H2 2O O)重晶石重晶石(BaSOBaSO4 4)天青石天青石(SrSOSrSO4 4)硫酸盐矿硫酸盐矿大理石(大理石(CaCOCaCO3 3 )石灰石石灰石(CaCOCaCO3 3)菱镁矿菱镁矿(MgCOMgCO3 3)碳酸盐矿碳酸盐矿化学与环境工程系化学与环境工程系物理性质物理性质密度小,简洁反应。钾钠保存于煤油中,锂保存于蜡中。硬度小用小刀可以切割它们。熔沸点较低随原子量的增大而降低。导电性强 Cs、Rb用于作光电材料。碱金属单质熔点熔点化学与环境工程系密度较小,硬度大。如如镁和铍用于制轻质合金,如镁铝合金和电子合金,用于制造飞机部件,铍铜合金具有强度大,硬度高弹性好等优点。碱土金
5、属的导电性最好的是镁和钙,其它的导电能力较差碱土金属单质BeMgCaSrBa化学与环境工程系单质的化学性质A族是最活泼的金属元素,其次是A族,同族中单质的化学性质由上到下活泼性增加切割一小块钠放在水中,可视察到钠浮在水面上与水激烈反应而来回运动着:2Na+2H2O=2NaOH+H2钾可在水面上燃烧呈现紫红色火焰。1、Li反应时由于产物溶解度小而覆盖在金属表面上,使反应缓慢进行。2、Li熔点较高,升华热也大,难活化。假如将金属Li放于水中呢?更猛烈还是温顺?与水反应化学与环境工程系LiNaKCa与水作用2M+2H2O 2MOH+H2(g)思索:将Be、Mg放于水中会发生猛烈化学反应吗?化学与环境
6、工程系焰色反应化学与环境工程系4LiO22Li2O6LiN22Li3N4NaO22Na2ONa2OCO2Na2CO3碱金属在常温下可以与空气中的O2、CO2、水汽等反应碱土金属一般要加热才能进行反应。这是因为它的表面简洁生成氧化膜爱护层。3CaN2=Ca3N2 3MgN2=Mg3N2在空气在燃烧时,钠生成过氧化物,钾、铷、铯生成超氧化物与空气反应思索:活泼金属应当如何保存?要避开与空气接触。锂要保存于蜡中,钾、钠、钙等应保存于煤油中。常温下锂可与氮气反应化学与环境工程系Li2ONa2O2KO2镁带的燃烧(g)H2NH2M(l)2NH2M(s)223+-+与液氨作用化学与环境工程系想一想1、为什
7、么自然界没有游离态的碱金属和碱土金属?它们主要以哪些形式存在?2、碱金属有哪些特殊的物理性质?1、答:因为碱金属和碱土金属是最活泼的金属,它们与空气或水接触时会发生反应,因此它们总是以化合态存在于自然界,主要形式有卤化物,硅酸盐矿,硫酸盐矿和碳酸盐矿。2、碱金属的特殊物理性质:密度小、硬度小、导电性强、简洁形成液态合金。化学与环境工程系3、工业上常用电解方法制备的碱金属和碱土金属有哪些?为什么不用电解法制备金属钾。工业上常用电解的方法制备的碱金属是锂和钠,碱土金属是镁和钙。钾一般不用电解法制备,因为它熔点低,易挥发,生成的K易溶在熔融的KCl中,难于分别,且电解中产生的超氧化物与金属钾会发生爆
8、炸。4、钠不比钾活泼,但工业上可用钠与氯化钾高温反应制备钾,你知道其中缘由吗?低温时,反应:Na(l)+KCl(l)NaCl(l)+K(l),难进行。温度为900时,反应:Na(l)+KCl(l)NaCl(l)+K(g),钾成为气体挥发,使平衡向右移动,反应得以进行。化学与环境工程系氢氧化物氢氧化物碱金属的氢氧化物对皮肤和纤维有猛烈的腐蚀作用,所以又称为荷性碱。物理性质碱金属和碱土金属的氢氧化物均为白色固体,吸水简洁潮解,溶于水时放热。溶解性moll-1LiOH NaOH KOH RbOH CsOH 5.3 26.4 19.1 17.9 25.8Be(OH)2 Mg(OH)2 Ca(OH)2
9、Sr(OH)2 Ba(OH)2810-6 510-4 1.810-2 6.710-2 210-1 Be(OH)2+NaOH=NaBe(OH)4Be(OH)2+2HCl=2NaCl+2H2OBe(OH)2具有两性,而后者没有,利用此可区分问题:如何利用化学方法区分Be(OH)2与Mg(OH)2?(重要)溶解度增大化学与环境工程系氢氧化物酸碱性推断标准R吸电子实力与离子势有关:=Z/r(r以pm 为单位)LiOH Be(OH)2 NaOH Mg(OH)2 KOH Ca(OH)2 RbOH Sr(OH)2 CsOH Ba(OH)2ROHRO+H+=R+OH解离方式与R+的吸电子实力有关 0.22 碱
10、性 0.22 0.32 两性 0.32 酸性酸性增加碱性增强酸式离解碱式离解化学与环境工程系 LiOH NaOH KOH RbOH CsOH 中强 强 强 强 强 Be(OH)2 Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr(OH)2 Ba(OH)2 两性 中强 强 强 强你能用有关理论说明为何Be(OH)2具有两性吗?由此请你比较H2SO4、H4SiO4、H3PO4、HClO4的酸性强弱并说明其中的缘由(重要!)提示:依据中心原子或离子电荷数的凹凸来推断,待断裂键的数目来推断酸式离解程度?化学与环境工程系 s区元素的单质(除Be、Mg外)均能与氢形成离子型氢化物。LiH NaH KH RbH CsH
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