堿金屬和堿土金屬課件

S區(qū)元素

堿金屬

IALi、Na、K、Rb、Cs、Fr

堿土金屬IIABe、Mg、Ca、Sr、Ba、Ra

§堿金屬和堿土金屬通性1-1價電子層結構。ⅠAns1、ⅡAns2。易失電子，化學性質(zhì)活撥。1-2成鍵特征：大多數(shù)金屬可形成離子型化合物

Li、Be、Mg可形成一些共價化合物1-3性質(zhì)

1.存在：化合態(tài)存在存在備光鹵石KCl·MgCl2·6H2O明礬KAl(SO4)2·12H2O石膏CaSO4·2H2O重晶石BaSO4綠柱石3BeO·Al2O3·6SiO2單質(zhì)制備方法礦石電解氯化物單質(zhì)

NaClNa陽極：2Cl-＝Cl2+2e

陰極：2Na++2e＝2Na

2NaCl2Na+Cl2電解a)電解熔融鹽的方法常用電解氯化鈉和氯化鈣的混合鹽，可降低電解質(zhì)的熔點，防止鈉的揮發(fā)，再則可減少金屬鈉的分散性，因熔融混合物的密度比金屬鈉大，鈉易浮在面上b)熱還原法：以碳或碳化物為還原劑真空如：K2CO3+2C2K+3CO

1473K2MgO+C2Mg+CO2高溫單質(zhì)制備方法

熱還原法c)金屬置換法(高溫鉀揮發(fā)性大)如：KCl+NaNaCl+K

973K單質(zhì)制備方法

金屬置換法2RbCl+Ca=CaCl2+2Rb鈉的沸點為1155.9K，鉀為1032.9K，鉀在高溫時揮發(fā)度大而從合金中分離出來。d)熱分解法IA族中

亞鐵氰化鉀氰化物疊氮化合(MN3)

分解IA金屬

N2+C+N2+CN2單質(zhì)制備方法

熱分解法

4KCN4K+4C+2N22MN32M+3N2(M=Na，K，Rb，Cs)如2RbN3==2Rb+3N2668K真空(2)

性質(zhì)a)

活潑金屬、強還原劑同族上至下：金屬活潑性增強同周期左至右：金屬活潑性降低單質(zhì)性質(zhì)

堿金屬和堿土金屬b)

與水反應單質(zhì)性質(zhì)IAIIA+H2O氫氧化物＋H2放熱，熔成小球與水反應同族激烈程度增加Li例外1)Li熔點高，反應時本身不熔化2)生成的LiOH溶解度小，有氧化膜覆蓋阻止繼續(xù)反應鈹要與水蒸氣反應，鎂與熱水反應c)與空氣中O2反應室溫IA

＋O2相應氧化物4Na+O2=2Na2O2Na+O2=Na2O2

K+O2=KO2

6Li+N2=2Li3N單質(zhì)性質(zhì)與氧氣反應加熱點燃IIA+O2高溫奪取氧化物中氧單質(zhì)性質(zhì)SiO2＋2MgSi+2MgO高溫緩慢反應,形成氧化膜加熱才劇烈反應，同時生成氮化物室溫室溫與氧氣反應Mg+O2==MgO3Mg+N2=Mg3N2點燃點燃TiCl4+4Na==Ti+4NaCl高溫與液氨的反應在堿金屬的稀氨溶液中堿金屬離解生成堿金屬正離子和溶劑合電子Na+NH3(l)=NaNH2+?H22.氧化物IA族LiNaKRbCs正常氧化物

M2OLi2O(白)Na2O(白)K2O(淡黃)Rb2O(亮黃)Cs2O(橙紅)

過氧化物

M2O2Li2O2

Na2O2(淡黃)K2O2Rb2O2Cs2O2

超氧化物

MO2/NaO2KO2(橙)RbO2(深棕)CsO2(深黃)臭氧化物

MO3//KO3(紅)RbO3CsO3氧化物堿金屬和堿土金屬IIA族

BeMgCaSrBa正常氧化物

MOBeO(白)MgO(白)CaO(白)SrO(灰白)BaO(白)

過氧化物

MO2//CaO2SrO2BaO2

超氧化物

MO4//CaO4SrO4BaO4

氧化物堿金屬和堿土金屬(1)普通氧化物IA族（自上至下）1)與H2O反應生成氫氧化物，反應激烈程度加強，水合熱增大顏色加深氧化物堿金屬和堿土金屬Li2O+H2O反應緩慢Rb2OCs2O+H2O燃燒并爆炸2)除Li外，其余單質(zhì)與O2反應生成過氧化物或超氧化物正常氧化物應用間接法制氧化物的制備

Na2O2+2Na2Na2OKNO3+10K6K2O+N2堿金屬和堿土金屬IIA族（自上至下）1)堿土金屬氧化物的制備BeO、MgO可作耐火材料氧化物堿金屬和堿土金屬熔沸點、硬度下降(2)過氧化物：[－O－O－]2-a)Na2O2

i)制備Na加熱至熔化

(鋁器中)通入無CO2空氣453-473K增加空氣流量573-673KNa2O

Na2O24Na+O2=2Na2O4Na2O+O2=2Na2O2過氧化物堿金屬和堿土金屬Na2O2O2

+2H2O+2H2O

H2O2+2NaOH+稀酸(H2SO4)H2O2+Na2SO4O2

+2H2O2CO2

2Na2CO3+O2

ii)性質(zhì)過氧化物堿金屬和堿土金屬堿性介質(zhì)是強氧化劑Na2O2+MnO2=Na2MnO43Na2O2+3CrO3=2Na2CrO4+Na2O本身具強堿性不能用瓷制或石英器皿熔融!!!過氧化物堿金屬和堿土金屬b)BaO2H2O2的制備i)制備ii)性質(zhì)BaO2+H2SO4(稀)＝BaSO4+H2O2O2

+2H2O2BaO+O22BaO2

773-793K過氧化物堿金屬和堿土金屬(3)超氧化物：...[O－O]-O2-....均為強氧化劑MO2+2H2OO2+H2O2+2MOH+2CO22MCO3+3O2超氧化物堿金屬和堿土金屬3.氫氧化物(1)制備M2OMO+H2O2MOHM(OH)2M2O2MO2+H2OH2O2+堿氫氧化物制備(2)性質(zhì)a)溶解性

S(g/100gH2O)

293K288K

LiOH 13 0.0002 Be(OH)2NaOH 109 0.0009 Mg(OH)2KOH 112 0.156 Ca(OH)2RbOH 180 0.81 Sr(OH)2

CsOH 395.5 3.84 Ba(OH)2SSS氫氧化物溶解性氫氧化物b)堿性IA

LiOH(中強) 4.08NaOH(強) 3.89KOH(強) 3.75RbOH(強) 2.59CsOH(強) 2.43IIA

Be(OH)2(兩性) 7.6Mg(OH)2(中強) 5.5Ca(OH)2(強) 4.5Sr(OH)2(強) 4.2Ba(OH)2(強) 3.9堿性增強堿性減弱性質(zhì)：堿性氫化物NaH+H2O=NaOH+H2↑CaH2+2H2O=Ca(OH)2+2H2↑4.鹽類(1)

溶解性IA族：一般易溶于水

大陰離子組成的鹽如KB(C6H5)4；KHC4H4O6)難溶IIA族：大多數(shù)難溶鹽類溶解性鹽類

MCO3 MC2O4 MSO4 MCrO4

Be

易溶 易溶 易溶 Mg 0.0094 0.03 易溶 易溶Ca 0.0013 0.0006 0.204 2.3Sr 0.0010 0.006 0.015 0.12Ba 0.0017 0.0009 0.00024 0.00035溶解性鹽類(2)焰色反應：揮發(fā)性鹽在無色火焰中灼燒呈特征色Mg2+Li+ Na+K+Rb+Cs+Ca+Sr2+Ba

焰色反應眩目光焰洋紅黃紫紫紅紫紅磚紅洋紅黃綠熱穩(wěn)定性2CaSO4·2H2O===2CaSO4·1/2H2O+3H2O393K候德榜制堿法見資料（利用溶解度大小來制取物質(zhì)的典型例子）5.對角線規(guī)則Li Be B C N O FNa Mg Al Si P S Cl可用離子極化的概念加以說明二、氫熱值很高無環(huán)境污染無毒便于運輸可儲存隨用隨取缺點：易爆炸(6.271.4%)氫氫作為新能源的幾個特征：作為熱源目前研究方向：1.氫氣的產(chǎn)生1)電解水法2)CH4(g)+H2O(g)＝CO2(g)+3H2(g)3)CaH2(s)+2H2O(l)＝Ca(OH)2(s)+2H2(g)4)活潑金屬＋稀酸:

Zn+2HCl＝ZnCl2+H2氫需消耗大量礦物原料新的生產(chǎn)方法：1)高溫電解水蒸氣制氫成本高

水蒸氣導電金屬膜多孔燒結ZrO2(摻入氧化釔)氫2)熱化學循環(huán)分解水制氫AB+H2O+熱AH2＋BO方法原理：AH2+熱A＋H22BO+熱2B＋O2A＋B+熱AB氫利用循環(huán)試劑的參與,降低分步反應的活化能，降低能耗金屬氧化物；SO2＋I2如：循環(huán)試劑；CuO，Mg(OH)2

熱源：太陽能最合理氫2CuOCu2O+1/2O2

Cu2O+I2+Mg(OH)22CuO+MgI2+H2O

MgI2+H2OMgO+2HI2HI

H2

+I2

MgO+H2OMg(OH)2

氫2.氫氣的儲存氫化物儲氫合金聚合型氫化物離子型氫化物共價型氫化物金屬型氫化物LaNaKRbCsFrBeMgCaSrBaRaScYLaTiZrHf

VNbTaCrMoWMnTcReFeRuOsCoRhIr

NiPdPtCuAgAuZnGdHgBAlGaInTlCSiGeSnPbNPAsSbBiOSSeTePoFClBrIAt氫化物氫化物的類型金屬型氫化物：氫化物1體積Pd可吸收700體積H21體積Lr可吸收2990體積H2減壓100℃H2貯氫合金：LaNi5可吸收985體積H2氫能源3.氫能源的利用：尚未達到實用目的，需人們作出更大的努力常規(guī)能源氫能源三、鋁1.性質(zhì)：(1)鋁有兩性單質(zhì)氧化物＋酸(或堿)

氫氧化物均能反應濃酸使鋁表面鈍化鋁性質(zhì)鋁2Al+6H+=2Al3++3H22Al+2OH-+6H2O=2Al(OH)4-+3H2Al2O3+6H+=2Al3++3H2OAl2O3+2OH-+3H2O=2Al(OH)4-Al(OH)3+6H+=Al3++3H2OAl(OH)3+OH-=Al(OH)4-

(AlO2-)性質(zhì)(2)可與O2反應：4Al+3O2=3Al2O3

放熱反應:3356KJ/mol(常溫空氣中)鋁性質(zhì)(3)與金屬氧化物反應：2Al+Cr2O3Al2O3+3Cr4Al+3MnO22Al2O3+3Mn8Al+3Fe3O4

4Al2O3+9Fe鋁熱劑(鋁熱還原法)鋁性質(zhì)(4)與氮、硫、鹵素反應2Al+N2

＝2AlN2Al(S)+3S(g)＝Al2S32Al(S)+3X2

＝2AlX3除I2外，其余常溫反應鋁性質(zhì)2.重要的鋁化合物(1)鹵化物：AlF3(S)：離子型化合物AlCl3(g)AlBr3(g)共價型化合物均為雙聚分子鹵化物鋁共用一邊的二個四面體橋式結構鹵橋鍵鹵化物鋁鹵化物鋁Al,sp3雜化制備AlCl3：

在密閉容器中將Cl2通入熔融金屬鋁中Al3++3Cl-+3H2OAl(OH)3

+3HCl

無水AlCl3能用AlCl36H2O加熱脫水方法制備嗎？鹵化物鋁鋁鹽(2)鋁鹽的存在方式(與pH值有關)Al3+Z，r易與水作用pH=4開始pH=7完全pH=10.6開始溶解

2468101214pH

S10-2[Al(H2O)6]3+Al(OH)3Al(OH)4－10-6(3)Al，Be相似性質(zhì)均呈兩性氧化物聚高熔點、高硬度濃硝酸中會鈍化共價型化合物鋁、鈹?shù)南嗨菩?.應用鋁高溫電纜焊接技術照明劑運輸工具艦艇制備金屬材料腐蝕性酸Al粉28％Ba(NO3)268%蟲膠4％不被海水侵蝕，無磁性應用:鋁(1)鋁(2)鋁合金a)堅鋁：Al中加少量Cu、Ag、Mn等堅硬、輕巧、耐用、不銹、美觀制造飛機材料(占總重量70％)導彈(占總重量1015％)軌道鋁應用：鋁合金b)鋁青銅：內(nèi)含Si、Mn、Fe、Ni、Zn(少)抗張強度好、抗腐蝕制汽車發(fā)動機軸、箱、連桿鋁應用：鋁合金c)磁性合金：

20％Al、20%Ni、10%Co、50％FeAl－Ni－Co是永磁性合金Al－Zn250℃塑性像口香糖Al－Sn20170℃可伸長至原來的4850倍鋁應用：鋁合金(3).鋁的新型材料剛玉:Al2O3耐火磚(18002000℃)Al(OH)3:凈水劑、媒染劑分子篩原料(硅鋁酸鈉)泡沫鋁合金：輕于木材鋁基纖維增強復合材料鋁應用：新材料(4)鋁的生理功能：鋁應用：生理功能人體必需微量元素之一但體內(nèi)的鋁>5倍正常量，便會破壞人體某些酶的活性，降低胃酸，消化功能紊亂，干擾磷的代謝，使骨骼缺鈣、軟化、疏松大腦中含鋁太多,易得老年癡呆癥鋁應用：生理功能1.不用硬器摩擦鋁制器鋁應用：生理功能防止：2.鋁制器具燒煮時間<4小時3.含氟高的水，不用鋁器燒4.鋁制器中不宜放鹽、醋、酒、茶、牛奶等牛奶鋁

應用：生理功能藥用價值：

Al(OH)3(胃舒平)胃病十二指潰瘍鋁應用：生理功能四、錫、鉛低熔點金屬50％Bi 25%Pb12.5%Sn 12.5%Cd71℃熔點50％Bi 27%Pb 13%Sn 10%Cd60℃含12%Sb的Pb合金，硬度大，可制槍彈錫、鉛

性質(zhì)1.單質(zhì)：與酸堿反應的特征2.氧化物和氫氧化物：

有+2、+4二種價態(tài)錫、鉛

氧化物(1)氧化物SnPb+O2SnO2(白)PbO(橙黃)

氧化劑PbO2(深褐)亞錫鹽(熱)＋Na2CO3SnO(黑)性質(zhì)：不溶于水,具有兩性，大多有色Pb3O4

鉛紅或鉛丹+K2CrO4+H+PbCrO4(黃)＋HCl(濃)Cl2錫、鉛氧化物

PbO+PbO22PbO?PbO2[Pb2PbO4]

正鉛酸的鉛酸鹽+2+4Pb3O4+4H+

＝PbO2+2Pb2+2H2O1/32/3干性油氧化觸媒工業(yè)原料錫、鉛氫氧化物(2)氫氧化物Sn2++2OH-＝Sn(OH)2Sn2++2H2O+2H+

+2OH-[Sn(OH)4]2-Pb2++2OH-＝Pb(OH)2

Pb2++2H2O+2H+

+2OH-[Pb(OH)3]-SnCl4+4NaOH＝Sn(OH)4+4NaCl4HClSnCl4+3H2OH2SnO3Na2SnO3+2H2ONaOH

過量氫氧化物均為白色沉淀,均具兩性錫、鉛氫氧化物Sn(OH)2Sn(OH)4堿性<Pb(OH)2Pb(OH)4低價堿性>高價堿性Pb(OH)2

有明顯堿性,而H2SnO3

有弱酸性錫、鉛氫氧化物錫、鉛的鹽類水解(1)易與水反應SnCl2+H2OSn(OH)Cl+HClPb2++H2OPb(OH)++H+SnCl4+H2OH2SnO3(膠狀)PbCl4

室溫不穩(wěn)定3.鹽類

錫、鉛的鹽類

硫化物Sn(II) Sn(IV)Pb(II)H2S SnSSnS2

PbS

HCl溶(6mol.L-1,熱)

溶(6mol.L-1,熱)

溶(濃)Na2S 不溶

溶

不溶(NH4)2S 不溶

溶

不溶

Na2S2

溶 不溶

NaOH 不溶

溶

不溶(2)硫化物的溶解特征：

錫、鉛的鹽類

硫化物Sn(II) Sn(IV)Pb(II)H2S SnSSnS2

PbS

HCl溶(6mol.L-1,熱)

溶(6mol.L-1,熱)

溶(濃)Na2S 不溶

溶

不溶(NH4)2S 不溶

溶

不溶

Na2S2

溶 不溶

NaOH 不溶

溶

不溶SnS+2H++4Cl-

SnCl42-+2H2SSnS2+4H++6Cl-

SnCl62-+2H2SSnS2+Na2SNa2SnS3

SnS+S22-

Na2SnS33SnS2+6NaOH2Na2SnS3+Na2SnO3+3H2O+HClSnS2+H2S

錫、鉛的鹽類

硫化物

ASn4+Sn2+Sn

PbO2

Pb2+Pb

PbSO41.685-0.3588BSn(OH)62-Sn(OH)42-SnPbO2PbOPb

錫、鉛的鹽類(3)氧化還原性氧化還原性0.15

-0.1361.46

-0.1263

-0.93-0.91

0.248-0.576Sn2+

SnO2Pb2+

PbO2降低增強

還原性

氧化性Sn2＋呈強還原性，PbO2呈強氧化性

Sn2＋不穩(wěn)定錫、鉛的鹽類氧化還原性2HgCl2+SnCl2

＝SnCl4+Hg2Cl2Hg2Cl2+SnCl2

＝SnCl4+2Hg(黑色)PbO2+4HCl＝PbCl2+Cl2+2H2O(實驗室制備Cl2)Pb2+、Sn2+

可以與Fe3+

反應嗎？錫、鉛的鹽類氧化還原性

[Sn(OH)4]2-[Sn(OH)6]2-[Pb(OH)3]-PbO2降低增強

還原性

氧化性Pb2＋

形式較穩(wěn)定，Sn4+形式較穩(wěn)定錫、鉛的鹽類氧化還原性錫、鉛的鹽類(4)重要鹽類注意：鉛鹽一般有毒、有色！PbCrO4PbI2PbCO3PbS五、砷、銻、鉍均為次外層18電子構型,性質(zhì)類似,規(guī)律性強1.氫化物：無色、極毒、特臭氣體，不無毒，易分解AsH3 SbH3 BiH3熔沸點上升rHm上升還原性上升，熱穩(wěn)定性下降AsH3制備AsH3:制備As2S3+O2

As2O3+6Zn

+6H2SO42AsH3+6ZnSO4+3H2ONa3As+3H2OAsH3+3NaOH砷鏡(亮黑色)玻管性質(zhì)：AsH3性質(zhì)

(1)2AsH32As+3H2573K

缺氧(2)2AsH3

＋3O2AS2O3(S)+3H2O自燃

砷、銻、鉍

氧化物2.氧化物(+3，+5)

氧化物 酸堿性 水溶性存在形式As2O3兩性偏酸(弱)微溶AS3+ AsO33-

Sb2O3

兩性偏堿(弱)難溶

Sb3+SbO33-

Bi2O3

堿性(弱)極難溶Bi3+

As2O5

酸性(中強)

Sb2O5酸性(弱)

Bi2O5酸性(弱)

H+介質(zhì)OH-介質(zhì)減弱

+3價的氧化物的水合物，在水中的平衡關系M3++3OH-M(OH)3H3MO33H++MO33-[H+]，pH[H+]，pH平衡As2O3(砒霜)，0.1g致死，微量有益砷、銻、鉍

氧化物+5氧化態(tài)的氧化物有酸性As2O5+6NaOH＝2Na3AsO4+3H2OSb2O5+2NaOH+5H2O＝2Na[Sb(OH)6]砷、銻、鉍

氧化物制備:(+3)Bi(NO3)3+3NaOH＝Bi(OH)3+3NaNO3SbCl3+3NaOH＝Sb(OH)3+3NaCl砷、銻、鉍

氫氧化物3.氫氧化物4.含氧酸及鹽AsO33-SbO33-Bi(OH)3兩性(偏酸)兩性(偏堿)弱堿

AsO43- SbO43- BiO3-

中強酸 弱酸 弱酸堿性，還原性酸性，氧化性氧化性酸性砷、銻、鉍含氧酸及鹽砷、銻、鉍含氧酸及鹽氧化還原性：堿性介質(zhì)：AsO33-為強還原劑AsO33-+2OH-+I2AsO43-+2I-+H2O標準態(tài)時，反應逆向進行；pH＝5-9時,反應正向進行pH太高時，反應正向進行是由于I2發(fā)生了歧化反應，生成了I-

=0.58v,=0.5355v

=-0.68v酸性介質(zhì)：BiO3-為強還原劑2Mn2++5BiO3-+14H+＝2MnO4-+5Bi3++7H2O砷、銻、鉍含氧酸及鹽砷、銻、鉍

硫化物硫化物不溶于水及稀酸

As2S3As2S5Sb2S3Sb2S5Bi2S3

顏色淡黃色淡黃色橙紅色橙紅色棕黑色酸堿性偏酸酸性兩性酸性堿性溶解度2.110-22

210-93110-97

5.硫化物熱濃硫酸不溶不溶溶溶溶NaOH