主族金屬元素堿金屬和堿土金屬課件

第八章主族金屬元素（一）堿金屬和堿土金屬第一節(jié)化學(xué)元素的自然資源第二節(jié)堿金屬第三節(jié)堿土金屬第八章主族金屬元素（一）堿金屬和堿土金1第一節(jié)化學(xué)元素的自然資源1-1地殼中元素的分布和存在類型(見P169表8-1）1-2元素資源的存在形式和提取、利用1化學(xué)礦物2天然含鹽水3大氣4農(nóng)副產(chǎn)品5工業(yè)廢料第一節(jié)化學(xué)元素的自然資源1-1地殼中元素的分布和存在2Gc2-704-18.8LiNaKRbCsBeMgCaSrBaGc2-704-18.8LiNaKRbCsBeMgCa3第二節(jié)堿金屬2-1堿金屬元素概述1、價(jià)電子構(gòu)型堿金屬(IA):

ns1

Li,Na,K,Rb,Cs,Fr第二節(jié)堿金屬2-1堿金屬元素概述1、價(jià)電子構(gòu)型Li42、單質(zhì)的物理性質(zhì):有金屬光澤密度小硬度小熔點(diǎn)低導(dǎo)電、導(dǎo)熱性好圖片Gc2-705-18.9s區(qū)單質(zhì)的熔點(diǎn)變化2、單質(zhì)的物理性質(zhì):有金屬光澤圖片Gc2-705-18.9s53、存在形式由于堿金屬和堿土金屬的化學(xué)性質(zhì)很活潑，所以它們只能以化合狀態(tài)存在于自然界中。主要礦物有：綠柱石:菱鎂礦:螢石：天青石:大理石:鈉長(zhǎng)石:鉀長(zhǎng)石:明礬石:鋰輝石:光鹵石:石膏:重晶石:3、存在形式綠柱石:菱鎂礦:螢石：天青石:大理石:鈉長(zhǎng)石:鉀62-2金屬鈉和鉀

鈉和鉀性質(zhì)相似，質(zhì)軟，均能與水劇烈作用生成對(duì)應(yīng)的堿和氫氣，易引起燃燒和爆炸，需貯存于煤油和石蠟油中。

鈉和鉀具有高的活潑性和強(qiáng)傳熱性，在冶金工業(yè)中是重要的還原劑。2-2金屬鈉和鉀鈉和鉀性質(zhì)相似，質(zhì)軟，均能與水劇烈作用7制備方法：1、電解熔融鹽如：2NaCl===2Na+Cl2電解2、熱還原法如：K2CO3+2C===2K+3CO3、金屬置換法(工業(yè)上制取鉀)如：KCl+Na==NaCl+K↑1473K真空制備方法：1、電解熔融鹽如：2NaCl===2N82-3堿金屬的氫化物

離子型氫化物

LiH NaHKH RbHCsH-90.4-57.3-57.7 -54.3-49.3

（1）均為白色晶體,熱穩(wěn)定性差2-3堿金屬的氫化物L(fēng)iH NaHKH 9（2)還原性強(qiáng)鈦的冶煉:劇烈水解:（2)還原性強(qiáng)鈦的冶煉:劇烈水解:10形成配位氫化物鋁氫化鋰受潮時(shí)強(qiáng)烈水解形成配位氫化物鋁氫化鋰受潮時(shí)強(qiáng)烈水解112-4堿金屬的氧化物和氫氧化物1、鈉、鉀的氧化物單質(zhì)在空氣中燃燒，形成相應(yīng)的氧化物：Li2ONa2O2

KO2 RbO2 CsO2(1)與H2O的作用:（LiCs劇烈程度）（BeO除外）2-4堿金屬的氧化物和氫氧化物1、鈉、鉀的氧化物單質(zhì)在空氣12(2)與CO2的作用：(2)與CO2的作用：13（3）與礦石一起熔融分解礦物

熔礦時(shí)要使用鐵或鎳制坩堝，陶瓷、石英和鉑制坩堝容易被腐蝕.熔融的Na2O2與棉花、硫粉、鋁粉等還原性物質(zhì)會(huì)爆炸,使用時(shí)要倍加小心。（3）與礦石一起熔融分解礦物熔礦時(shí)要使用鐵或鎳制坩142鈉和鉀的氫氧化物

LiOHNaOHKOHRbOHCsOH中強(qiáng)強(qiáng)強(qiáng)強(qiáng)強(qiáng)性質(zhì)：⑴易吸水溶解⑵溶解度與堿性(箭頭指向)溶解度增大,堿性增強(qiáng)2鈉和鉀的氫氧化物L(fēng)iOHN15NaOH、KOH的性質(zhì)堿金屬的氫氧化物對(duì)纖維和皮膚有強(qiáng)烈的腐蝕作用，所以稱它們?yōu)榭列詨A。氫氧化鈉和氫氧化鉀通常分別稱為苛性鈉(又名燒堿)和苛性鉀。它們都是白色晶狀固體，具有較低的熔點(diǎn)。除氫氧化鋰外，其余堿金屬的氫氧化物都易溶于水，并放出大量的熱。在空氣中容易吸濕潮解，所以固體NaOH是常用的干燥劑。它們還容易與空氣中的CO2反應(yīng)而生成碳酸鹽，所以要密封保存。NaOH、KOH的性質(zhì)堿金屬的氫氧化物對(duì)纖維和皮膚有強(qiáng)烈的162A1+2NaOH+6H2O＝2Na[Al(OH)4]+3H2↑A12O3+2NaOH

熔融2NaAlO2+H2OSi+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑SiO2+2NaOH＝Na2SiO3+H2O因?yàn)闅溲趸c、氫氧化鉀易于熔化，又具有溶解某些金屬氧化物、非金屬氧化物的能力，因此工業(yè)生產(chǎn)和分析工作中常用于分解礦石。溶融的氫氧化鈉腐蝕性更強(qiáng)，工業(yè)上熔化氫氧化鈉一般用鑄鐵容器，在實(shí)驗(yàn)室可用銀或鎳的器皿2A1+2NaOH+6H2O＝2Na[Al(OH)4]+3H172-5鈉鹽和鉀鹽

堿金屬鹽類的最大特征是易溶于水，并且在水中完全電離，所有堿金屬離子都是無色的。只有少數(shù)堿金屬鹽是難溶的。1、鈉鹽和鉀鹽性質(zhì)的差異

(1)溶解度鈉、鉀鹽的溶解度都比較大，相對(duì)說來，鈉鹽更大些。僅NaHCO3的溶解度不大，NaCl的溶解度隨溫度的變化不大，這是常見的鈉鹽中溶解性較特殊的。

2-5鈉鹽和鉀鹽堿金屬鹽類的最大特征是易溶于水18(2)吸濕性鈉鹽的吸濕性比相應(yīng)的鉀鹽強(qiáng)。因此，化學(xué)分析工作中常用的標(biāo)準(zhǔn)試劑許多是鉀鹽，如用鄰苯二甲酸氫鉀標(biāo)定堿液的濃度，用重鉻酸鉀標(biāo)定還原劑溶液的濃度。在配制炸藥時(shí)用KNO3或KClO3，而不用相應(yīng)的鈉鹽。

(3)結(jié)晶水含結(jié)晶水的鈉鹽比鉀鹽多。如Na2SO4·10H2O、K2SO4、Na2HPO4·10H2O等。(2)吸濕性鈉鹽的吸濕性比相應(yīng)的鉀鹽強(qiáng)。因此，化學(xué)分析19（1）氯化鈉

（2）碳酸鈉

（3）碳酸氫鈉

（4）碳酸鉀

2、幾種重要的鈉鹽和鉀鹽（1）氯化鈉

（2）碳酸鈉

（3）碳酸氫鈉

（4）碳酸鉀

220聯(lián)合制堿法利用NH4Cl在低溫時(shí)的溶解度比NaCl小的特性,在5—10度下向母液中加入NaCl粉末,可以得到NH4Cl做氮肥,同時(shí)可以利用合成廠的廢氣CO2,且不生成無用CaCl2聯(lián)合制堿法21蘇爾維法NH3+CO2+H2ONH4HCO3NH4HCO3+NaClNaHCO3+NH4Cl2NaHCO3Na2CO3+CO2+H2O2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3+2H2O優(yōu)缺點(diǎn):原料經(jīng)濟(jì),NaCl利用低,CaCl2廢液無法利用蘇爾維法NH3+CO2+H2O22第三節(jié)堿土金屬3-1堿土金屬元素概述1、價(jià)電子構(gòu)型堿土金屬(IIA):ns2Be,Mg,Ca,Sr,Ba,Ra都是活潑金屬，2、堿土金屬活潑型略低于堿金屬，同一主族從上至下活潑性遞增第三節(jié)堿土金屬3-1堿土金屬元素概述1、價(jià)電子構(gòu)型23LiNaKCaSrBa3、焰色反應(yīng)LiNaKCaSrBa3、焰色反應(yīng)24

堿金屬和鈣、鍶、鋇的揮發(fā)性鹽在無色火焰中灼燒時(shí)，能使火焰呈現(xiàn)出一定顏色。這叫“焰色反應(yīng)”。

堿金屬和鈣、鍶、鋇的鹽，在灼燒時(shí)為什么能產(chǎn)生不同的顏色呢？因?yàn)楫?dāng)金屬或其鹽在火焰上灼燒時(shí)，原子被激發(fā)，電子接受了能量從較低的能級(jí)跳到較高能級(jí)，但處在較高能級(jí)的電子是很不穩(wěn)定很快跳回到低能級(jí)，這時(shí)就將多余的能量以光的形式放出。原子的結(jié)構(gòu)不同，就發(fā)出不同波長(zhǎng)的光，所以光的顏色也不同。堿金屬和堿土金屬等能產(chǎn)生可見光譜，而且每一種金屬原子的光譜線比較簡(jiǎn)單，所以容易觀察識(shí)別。

堿金屬和鈣、鍶、鋇的揮發(fā)性鹽在無色火焰中灼燒時(shí)25對(duì)角線規(guī)則

LiBeBCNaMgAlSi4、鋰、鈹?shù)奶厥庑詫?duì)角線規(guī)則（1）內(nèi)容對(duì)角線規(guī)則Li26（2）鋰與鎂的相似性：?jiǎn)钨|(zhì)與氧作用生成正常氧化物氫氧化物均為中強(qiáng)堿，且水中溶解度不大氟化物、碳酸鹽、磷酸鹽均難溶氯化物均能溶于有機(jī)溶劑中碳酸鹽受熱分解，產(chǎn)物為相應(yīng)氧化物（2）鋰與鎂的相似性：273-2堿土金屬的氧化物和氫氧化物1.單質(zhì)在空氣中燃燒，形成相應(yīng)的氧化物：BeO MgO CaOSrOBa2O2

3-2堿土金屬的氧化物和氫氧化物1.單質(zhì)在空氣中燃燒，28

LiOHNaOHKOHRbOHCsOH中強(qiáng)強(qiáng)強(qiáng)強(qiáng)強(qiáng)Be(OH)2Mg(OH)2Ca(OH)2Sr(OH)2Ba(OH)2兩性中強(qiáng)強(qiáng)強(qiáng)強(qiáng)（除BeO外）性質(zhì)：⑴易吸水溶解⑵溶解度與堿性(箭頭指向)溶解度增大,堿性增強(qiáng)2氫氧化物L(fēng)iOHNaOHKOH29金屬氫氧化物MOH的離解M-O-HM++OH-M-O-HMO-+H+

?=z/r(z:M離子的電荷；r：離子半徑)

?

1/2＜0.22MOH顯堿性

?

1/2在0.22~0.32間MOH顯兩性

?

1/2＞0.32MOH顯酸性金屬氫氧化物MOH的離解M-O-H30溶解度MOH易溶于水，放熱堿土金屬溶解度（20℃）溶解度MOH易溶于水，放熱31重要鹽類：鹵化物、硝酸鹽、硫酸鹽、碳酸鹽3-3堿土金屬的鹽類（1)晶體類型：絕大多數(shù)是離子晶體但堿土金屬鹵化物有一定的共價(jià)性。Be2+極化力強(qiáng)

BeCl2MgCl2CaCl2SrCl2BaCl2熔點(diǎn)/℃405714782876962

離子性增強(qiáng)重要鹽類：鹵化物、硝酸鹽、硫酸鹽、碳酸鹽3-3堿土金屬的鹽32(2)一般無色或白色(3)溶解度：堿金屬鹽類一般易溶于水；