分析化学第20章碱金属和碱土金属.ppt

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1、第二十章 碱金属和碱土金属教学目的：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：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：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：

2、教学时数：4 学时 教学内容教学内容：讲授法 20.1 20.1 碱金属和碱土金属的通性碱金属和碱土金属的通性碱金属和碱土金属的通性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

3、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。20.220.2碱金属碱土金属的单质碱金属碱土金属的单质碱金属碱土金属的单质碱金属碱土金属的单质单质的物理性质、化学性质及用途单质的物理性质、化学性质及用途 物理性质物理性质 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，碱土金属的金一个价电子且原子

4、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。属键要强一些，熔沸点、密度和强度也高一些。化学性质化学性质除铍和镁外，其它单质易与水反应：除铍和镁外，其它单质易与水反应：2Na +2H2O =2NaOH +H2 Ca +2H2O =Ca(OH)2 +H2 制备方法简介制备方法简介（1）电解熔融的氯化钠）电解熔融的氯化钠 阳极：阳极：2Cl-=Cl2 +2e-阴极：阴极：2Na+2e-=2Na 总反应：总反应：2NaCl =2Na +Cl2（2）氧化镁的热还原法）氧化镁的热还原法 MgO(s)+C(s)=CO(g)+Mg(g)通电单质的制备 20.3 20.

5、3碱金属和碱土金属的化合物碱金属和碱土金属的化合物碱金属和碱土金属的化合物碱金属和碱土金属的化合物M+和和 M2+离子的特征离子的特征氧化物氧化物1氧化物氧化物 M2O Li Na K Rb Cs空气中燃烧空气中燃烧 Li2O Na2O2 KO2 RbO2 CsO22过氧化物过氧化物制备：制备：4Na +O2 =2Na2O 2Na2O +O2 =2Na2O2反应：反应：Na2O2 +2H2O =H2O2 +NaOH Na2O2 +H2SO4 =H2O2 +Na2SO4 Na2O2 +2CO2 =O2 +Na2CO3超氧化物超氧化物MO2 +2H2O =O2 +H2O2 +2MOH4MO2 +2

6、CO2 =M2CO3 +3O2 臭氧化物臭氧化物3KOH(s)+2O3(g)=2KO3(s)+KOH H2O(s)+1/2O2(g)20.3.2氢氧化物氢氧化物 2.2时：金属氢氧化物属碱性；2.2 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：附：氢氧化物性质和用途氢氧化物性质和用途在空气中在空气中易潮解易潮解，常作，常作干燥剂干燥剂。NaOH能溶解能溶解Al、Zn等两性金属及其氧化物，也能溶解许等两性金属及其氧化物，也能溶解许多非金属多非金属(Si、B等）及其氧化物。等）及其氧化物。2Al+2NaOH+6H2O=2NaA

7、l(OH)4+3H2Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2OSi+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O（能腐蚀玻璃）（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。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，熔融的氢氧化钠腐蚀性很强，工业上熔化氢氧化钠一般用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。铸铁容器，在实验室可用银或镍的器皿。熔融熔融氢化物氢化物氢化物氢化物碱金属和碱土金属中较活泼的碱金属和碱土金属中较活泼的C

8、a、Sr、Ba能与氢在高温能与氢在高温下直接化合，形成离子晶体，故称为下直接化合，形成离子晶体，故称为离子型氢化物离子型氢化物，又称为，又称为盐型氢化物。盐型氢化物。金属氢化物中的金属氢化物中的H-离子的半径介于离子的半径介于F-离子和离子和Cl-离子之间，离子之间，所以具有卤化物的一些性质。所以具有卤化物的一些性质。碱金属氢化物中以碱金属氢化物中以LiH最稳定最稳定，加热到，加热到(961K)也不分解。也不分解。但其它氢化物不稳定，加热易分解成金属和氢。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。所有碱金属氢化物都是强还原剂。673KTiCl4+4NaH=Ti+4

9、NaCl+2H2LiH+H2O=LiOH+H2CaH2+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。为野外产生氢气的材料。镁和镁系合金镁和镁系合金(如如Mg2Ni，Mg2Cu、镁、镁-稀土系合金稀土系合金)是一是一类贮氢合金。贮氢时，用合金与氢反应，生成类贮氢合金。贮氢时，用合金与氢反应，生成金属氢化物金属氢化物。用。用氢时，把金属氢化物加热，将氢放出来，以供使用。氢时，把金属氢化物加热，将氢放出来，以供使用。盐类盐类1、碱金属的盐类、碱金属的盐类大部分碱金属盐类是离子型晶体；M+是无

10、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、碱土金属的盐类多为无色的离子晶体；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）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；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，可制备各种钡的化氯化钡是最重要的可溶性钡盐，可制备各种钡的化合物。合物。习题习题习题习题：P 20-2,20-3,20-4,20-6,20-8,20-10,20-11,20-13