堿金屬和堿土金屬課件

1、第 12 章 堿金屬和堿土金屬Alkali Metal & Alkaline Earths Metal12.1 金屬單質(zhì)12.2 含氧化合物12.3 鹽類第12章 堿金屬和堿土金屬1第1頁(yè)，共30頁(yè)。價(jià)電子層結(jié)構(gòu)是ns1，ns2 ;堿金屬(Alkali Metal)元素主要表現(xiàn)1氧化態(tài)；堿土金屬(Alkali Soil Metal)元素主要表現(xiàn)2氧化態(tài)。結(jié)論第12章 堿金屬和堿土金屬概 述堿金屬 和堿土金屬元素的價(jià)電子層結(jié)構(gòu)和氧化態(tài)2第2頁(yè)，共30頁(yè)。 兩族元素的原子有較大的原子半徑，從上到下，原子半徑增大； 離子半徑小于原子半徑； 鋰和鈹在各相應(yīng)族中有特別小的原子半徑和離子半徑，故單質(zhì)最穩(wěn)定

2、，形成的化合物有較高的共價(jià)性及較高的水合能。結(jié)論第12章 堿金屬和堿土金屬概 述堿金屬和堿土金屬元素的原子半徑和離子半徑3第3頁(yè)，共30頁(yè)。12.1.1 物理性質(zhì)第12章 堿金屬和堿土金屬12.1 金屬單質(zhì)12.1 金屬單質(zhì) 密度小，硬度低，熔沸點(diǎn)低； 堿土金屬的熔沸點(diǎn)和硬度都比堿金屬的高。結(jié)論4第4頁(yè)，共30頁(yè)。1、固態(tài)第12章 堿金屬和堿土金屬12.1 金屬單質(zhì)12.1.2 化學(xué)性質(zhì)是化學(xué)活潑性很強(qiáng)的金屬元素；兩個(gè)族中從上到下，元素的第一電離能和電負(fù)性依次降低；最活潑的金屬是銫。結(jié)論5第5頁(yè)，共30頁(yè)。2、水溶液金屬LiNaKRbCsE /V-3.040-2.714-2.936-2.943

3、-3.027金屬BeMgCaSrBaE /V-1.968-2.357-2.869-2.899-2.906第12章 堿金屬和堿土金屬12.1 金屬單質(zhì)結(jié)論標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)值都很小，單質(zhì)金屬都是強(qiáng)的還原劑；從上到下， 減小，還原性強(qiáng)； 小，表現(xiàn)出反常性。6第6頁(yè)，共30頁(yè)。元素BeMgCaSrBa火焰顏色極明亮眩目的光焰橙紅深紅綠波長(zhǎng)/nm714.9687.8553.5元素LiNaKRbCs火焰顏色深紅黃紫紅紫藍(lán)波長(zhǎng)/nm670.8589.2766.5780.0455.5第12章 堿金屬和堿土金屬12.1 金屬單質(zhì)3、 焰色反應(yīng) (Flame Reaction)7第7頁(yè)，共30頁(yè)。12.2 含氧化合物

4、 通常條件下堿金屬堿土金屬氧的存在形式氧化物M2O (M=Li)MOO2-過(guò)氧化物M2O2 (M=Na)MO2(M=Ca Sr Ba)O22-超氧化物MO2 (M=K,Rb,Cs)MO4M=Ca Sr BaO2-臭氧化物MO3 (M=K,Rb,Cs）O3-堿金屬、堿土金屬的氧化物第12章 堿金屬和堿土金屬12.2 含氧化合物12.2.1 氧化物 8第8頁(yè)，共30頁(yè)。1. 普通氧化物 制備 堿金屬2Na+Na2O22Na2O10K+2KNO36K2O+N2間接方法制備2M+O2 2MOMCO3 MO+CO2堿土金屬2M(NO3)22MO+4NO2+O2第12章 堿金屬和堿土金屬12.2 含氧化合

5、物9第9頁(yè)，共30頁(yè)。化學(xué)性質(zhì)（與水反應(yīng)）M2O + H2O 2MOHMO + H2O M(OH)2（M=Ca、Sr、Ba）第12章 堿金屬和堿土金屬12.2 含氧化合物 經(jīng)過(guò)煅燒后的BeO、MgO不與水發(fā)生反應(yīng)。性質(zhì)10第10頁(yè)，共30頁(yè)。2. 過(guò)氧化物 (Peroxide) 2-結(jié)構(gòu)O的氧化數(shù)為-1第12章 堿金屬和堿土金屬12.2 含氧化合物2Na + O2 Na2O2 制備（Na2O2）11第11頁(yè)，共30頁(yè)。性質(zhì)一：堿性介質(zhì)中是強(qiáng)氧化劑。Na2O2常用作氧化分解礦石的溶劑第12章 堿金屬和堿土金屬12.2 含氧化合物 性質(zhì)12第12頁(yè)，共30頁(yè)。性質(zhì)二：氧氣發(fā)生劑。易吸潮，呈強(qiáng)堿性N

6、a2O2常用作漂白劑和氧氣發(fā)生劑第12章 堿金屬和堿土金屬12.2 含氧化合物13第13頁(yè)，共30頁(yè)。性質(zhì)三：二氧化碳吸收劑和氧氣發(fā)生劑。Na2O2廣泛用于防毒面具，高空飛行和潛水艇里，吸收人們放出的CO2，并供給O2性質(zhì)四：酸性介質(zhì)中遇強(qiáng)氧化劑時(shí)顯還原性。第12章 堿金屬和堿土金屬12.2 含氧化合物14第14頁(yè)，共30頁(yè)。性質(zhì)一：強(qiáng)氧化劑。(M=K,Rb,Cs)性質(zhì)二：CO2吸收劑和氧氣發(fā)生劑。 性質(zhì)第12章 堿金屬和堿土金屬12.2 含氧化合物3. 超氧化物 (Hyperoxide)15第15頁(yè)，共30頁(yè)。12.2.2 氫氧化物 (Hydroxide)1. 堿性遞變規(guī)律 （1）現(xiàn)象LiO

7、H中強(qiáng)堿Be(OH)2兩性NaOH強(qiáng)堿Mg(OH)2中強(qiáng)堿KOH強(qiáng)堿Ca(OH)2強(qiáng)堿RbOH強(qiáng)堿Sr(OH)2強(qiáng)堿CsOH強(qiáng)堿Ba(OH)2強(qiáng)堿堿性增強(qiáng)氫氧化物的堿性第12章 堿金屬和堿土金屬12.2 含氧化合物16第16頁(yè)，共30頁(yè)。（3）解釋 ROH理論R在水中有兩種解離方式ROH R+ + OH-堿式電離ROH RO- + H+酸式電離值大，有利于酸式電離；值小，有利于堿式電離。Z：離子電荷數(shù)R：離子半徑（pm）第12章 堿金屬和堿土金屬12.2 含氧化合物17第17頁(yè)，共30頁(yè)。2. 溶解度（1）現(xiàn)象堿金屬氫氧化物溶解度S/(molL-1)堿土金屬氫氧化物溶解度S/(molL-1)L

8、iOH13Be(OH)2810-6NaOH109Mg(OH)2510-4KOH112Ca(OH)21.810-2RbOH177Sr(OH)26.710-2CsOH330Ba(OH)2210-1S增大氫氧化物在水中的溶解度第12章 堿金屬和堿土金屬12.2 含氧化合物18第18頁(yè)，共30頁(yè)。陰、陽(yáng)離子半徑相差較大的離子型化合物在水中溶解度較大；陰、陽(yáng)離子半徑相近的離子化合物在水中溶解度較小。這種規(guī)律也可叫做相差溶解規(guī)律。（2）規(guī)律適用性很廣的一條溶解度規(guī)律是：第12章 堿金屬和堿土金屬12.2 含氧化合物19第19頁(yè)，共30頁(yè)。12.3 鹽類1. 現(xiàn)象大多數(shù)堿金屬鹽易溶于水，僅少數(shù)堿金屬鹽是難溶

9、于水的若干鋰鹽：LiF、Li2CO3、Li3PO4 K + 、Rb + 、Cs + 、NH4+同某些較大陰離子的鹽：KClO4、氯鉑酸鹽K2PtCl6第12章 堿金屬和堿土金屬12.3 鹽類12.3.1 鹽的溶解性20第20頁(yè)，共30頁(yè)。 大多數(shù)堿土金屬鹽難溶于水，僅少數(shù)易溶于水碳酸鹽、磷酸鹽、草酸鹽難溶于水氯化物、硝酸鹽易溶于水 第12章 堿金屬和堿土金屬12.3 鹽類21第21頁(yè)，共30頁(yè)。堿金屬氟化物、碘化物在水中的溶解度（molL-1)Li+Na+K+Rb+Cs+F-0.11.115.912.524.2I-12.211.88.67.22.8陽(yáng)離子陰離子第12章 堿金屬和堿土金屬12.3

10、 鹽類堿土金屬鹽在水中的溶解度(g/100gH2O)陽(yáng)離子陰離子Be2+Mg2+Ca2+Sr2+Ba2+SO42-易溶易溶0.2040.0150.00024CrO42-易溶易溶2.30.120.0003522第22頁(yè)，共30頁(yè)。2. 離子型鹽類溶解度的一般規(guī)律（2）負(fù)離子半徑較大時(shí)，鹽的溶解度常隨金屬的原子序數(shù)的增大而減小。例如 I-、CrO42- 、SO42- 半徑較大，它們的鹽的溶解度從鋰到銫、從鈹?shù)戒^的順序基本減小。（1）正離子為低電荷、大半徑的鹽往往是易溶的。第12章 堿金屬和堿土金屬12.3 鹽類23第23頁(yè)，共30頁(yè)。（3）相反，負(fù)離子半徑較小時(shí)，鹽的溶解度常隨金屬的原子序數(shù)的增大

11、而增大。例如F-、OH-的半徑較小，其鹽的溶解度按鋰到銫，鈹?shù)戒^的順序基本增大。（4）一般來(lái)講，鹽中正負(fù)離子半徑相差較大時(shí)，其鹽的溶解度較大。相反，鹽中正負(fù)離子半徑相近時(shí)，其溶解度較小。第12章 堿金屬和堿土金屬12.3 鹽類24第24頁(yè)，共30頁(yè)。 堿土金屬碳酸鹽的穩(wěn)定性隨金屬離子半徑 的增大而增強(qiáng)。 穩(wěn)定性 M2CO3 MCO32-M2+硝酸鹽熱穩(wěn)定性差。 BeCO3 MgCO3 CaCO3 SrCO3 BaCO3T分 / 100 540 900 1290 136012.3.2 含氧酸鹽的熱穩(wěn)定性第12章 堿金屬和堿土金屬12.3 鹽類25第25頁(yè)，共30頁(yè)。12.3.3 對(duì)角相關(guān)性（即對(duì)

12、角線規(guī)則，Diagonal Rule）三對(duì)元素在周期表中處對(duì)角線的位置，相應(yīng)的兩元素及化合物的性質(zhì)有許多近似之處，這種相似性稱對(duì)角相關(guān)性。（1）定義 IA IIA IIIA IVA i Be B C Na Mg Al Si第12章 堿金屬和堿土金屬12.3 鹽類26第26頁(yè)，共30頁(yè)。 鋰和鎂在過(guò)量氧中燃燒，不形成過(guò)氧 化物，只形成正常氧化物。（2）鋰和鎂對(duì)角相關(guān)性 鋰的沸點(diǎn)（1615K）靠近鎂（1363K） 而遠(yuǎn)離鈉（1156K）。第12章 堿金屬和堿土金屬12.3 鹽類 鋰和鎂的某些鹽類，如氟化物、碳酸 鹽、磷酸鹽及氫氧化物均難溶于水。鋰鹽鈉鹽鎂鹽氟化物0.34.00.009碳酸鹽1.33

13、 21.5 0.0094磷酸鹽0.03911 0.661某些鹽的sg/100g水27第27頁(yè)，共30頁(yè)。 （3）鈹和鋁對(duì)角相關(guān)性 無(wú)水氯化物BeCl2, AlCl3共價(jià)成份大, 可溶于 醇、醚、易升華, 其余IIA族的MCl2是離子 晶體； 第12章 堿金屬和堿土金屬12.3 鹽類氧化物和氫氧化物兩性, IIA族其余的氧化物 和氫氧化物顯堿性； Be, Al和冷濃HNO3接觸時(shí), 鈍化, 其余IIA族 金屬易于和HNO3反應(yīng)。 28第28頁(yè)，共30頁(yè)。 （4）硼與硅對(duì)角相關(guān)性 在自然界都以含氧化合物存在，B-O與Si-O 的穩(wěn)定性很高； B、Si鹵化物水解的相似性：SiCl4 + 4H2O - H4SiO4 + 4HClBCl3 + 2H2O - HBO2 + 3HCl3SiF4 + 4H2O - H4SiO4 + 2H2SiF6 氟硅酸4BF3 + 2H2O - HBO2 + HBF4 氟硼酸