2022年元素周期律堿土金屬元素性質總結說課講解

1、元 素 周 期 律堿 土 金 屬元 素 性 質 總 結 2精品文檔I.元素周期律元素周期律 堿土金屬元素性質總結1.周期表位置 IIA 族（第 2 縱列），在 2、3、4、5、6、7 周期上均有分布。元素分別為鈹 (Be)-4，鎂 (Mg)-12 ，鈣 (Ca)-20，鍶 (Sr)-38，鋇(Ba)-56，鐳 (Ra)-88。2 堿土金屬的氫氧化物都是苛性較強的堿（除鈹外），多存在于難用化學方法分解的化合物 中，所以把它們被稱為為堿土金屬。3.堿土金屬在自然界均有存在且都以化合物的形式存在，前五種含量相對較多，鐳為放射性 元素，由居里夫婦在瀝青礦中發(fā)現(xiàn)。由于它們的性質很活潑，一般的只能用電解方

2、法制取。II. 物理性質 II.1 物理性質通性（相似性）1.堿土金屬單質皆為具金屬光澤的銀白色金屬(鈹為灰色 )，但暴露在空氣中會因氧氣的氧化作用生成氧化物膜使光澤度下降，呈現(xiàn)灰色。常溫下均為固態(tài)。2.堿金屬熔沸點均較低（但大于堿金屬）。硬度略大于堿金屬，莫氏硬度均小于 5，質軟（可用小刀切割，新切出的斷面有銀白色光澤，空氣中迅速變暗）。.導電、導熱性、延展 性都較好。3.堿金屬單質的密度?。ǖ笥趬A金屬），是輕金屬。II-2. 物理性質遞變性 隨著周期的遞增，鹵族元素單質的物理遞變性有：1.金屬光澤逐漸增強。 2.熔沸點逐漸降低。 3.密度逐漸增大。硬度逐漸減小。4.堿土金屬元素晶體結構隨

3、著原子序數(shù)的增大呈現(xiàn)出六方密堆積面心立方堆積體心立方 堆積的結構變化 II.3. 物理性質特性收集于網(wǎng)絡，如有侵權請聯(lián)系管理員刪除精品文檔1.鈹呈現(xiàn)灰色，屬于輕稀有金屬。II-4. 鹵族元素物理性質一覽表2.鈹和鎂沒有焰色反應。 3.堿土金屬熔沸點存在不規(guī)律性鈹(Be)-4 鎂(Mg)-鈣(Ca)-鍶(Sr)-38 鋇(Ba)-56 鐳(Ra)-12 20 88 常溫下灰色銀白色銀白色銀白色銀白色銀白色色態(tài)固體固體固體固體固體固體物態(tài)變化易液化易液化易液化易液化易液化易液化密度1.848 1.738 1.550 2.630 3.510 5.000 密度的遞變，密度逐漸變大反常變化密度的遞變，密

4、度逐漸變大熔點1278 650.0 839 769 729 700 熔點的遞變存在不規(guī)律性：總體上熔點逐漸減小沸點2469 1090 1484 1382 1897 1737 沸點遞變存在不規(guī)律性鈣密度不規(guī)律變化原因：與鉀密度不規(guī)律變化原因相同堿土金屬熔點不規(guī)律變化的原因：影響熔點的因素有：1.價電子 2.原子半徑 3.金屬晶格結構對堿土金屬來講，晶格結構不很規(guī)律，Be,Mg 為六方晶格（配位數(shù)為12），CaSr 為面心立方晶格 (配位數(shù) 12），Ba 體心立方晶格（配位數(shù) II.5 焰色反應8），因此變化存在不規(guī)律性1.堿土金屬離子及其揮發(fā)性化合物在無色火焰中燃燒時會顯現(xiàn)出獨特的顏色（除鈹、鎂

5、），這可以用來鑒定堿土金屬離子的存在。鈣、鍶、鋇可用焰色反應鑒別。2.電子躍遷可以解釋焰色反應，一些堿土金屬離子的吸收光譜落在可見光區(qū)，因而出現(xiàn)了標 志性顏色。3.除了鑒定外，焰色反應還可以用于制造焰火和信號彈。類別鈣鍶鋇鐳顏色磚紅洋紅黃綠緋紅III. 化學性質 III-1. 原子化學性質 III-1.1. 原子化學性質通性 1.最外層均有 2 個電子 2.單質均為單原子分子，化學性質活潑。收集于網(wǎng)絡，如有侵權請聯(lián)系管理員刪除精品文檔3.在化學反應中易失 2 個電子形成離子。4.與典型的非金屬形成離子化合物（除鈹外）。III-1.2. 原子化學性質遞變性 1.原子半徑逐漸增大，相對原子質量逐漸

6、增大。原子核對外層電子的引力逐漸減弱。2.電子層逐漸增多，原子序數(shù)（核電荷數(shù)、質子數(shù)、核外電子數(shù)）逐漸增大。3.金屬性性隨周期數(shù)遞增而增強。III-1.3 原子化學性質特性 1.鈹?shù)脑踊瘜W特性：(1)原子半徑和離子半徑特別小 (不僅小于同族的其它元素，還小于堿金屬元素 ) (2)電負性又相對較高 (不僅高于堿金屬元素，也高于同族其它各元素 ) 結論：鈹形成共價鍵的傾向比較顯著，不像同族其它元素主要形成離子型化合物。鈹常表現(xiàn) 出不同于同族其它元素的反常性質。鈹由于原子化學特性所形成的反常性質歸結于下：(1)鈹由于表面易形成致密的保護膜而不與水作用，而同族其它金屬鎂、鈣、鍶、鋇均易與 水反應。(

7、2)氫氧化鈹是兩性的，而同族其它元素的氫氧化物均是中強堿或強堿性的。(3)鈹鹽強烈地水解生成四面體型的離子 Be(H ? O)? ，Be-O 鍵很強，這就削弱了 O-H 鍵，因此水合鈹離子有失去質子的傾向：因此鈹鹽在純水中是酸性的。而同族其它元素 (鎂除外 ) 的鹽均沒有水解作用。2.鐳的所有同位素均具有放射性。III-1.4 鹵素原子化學性質一覽表電鈹(Be)-4 鎂 (Mg)-鈣(Ca)-20 鍶(Sr)-38 鋇(Ba)-56 鐳(Ra)-88 1s2 2s212 1s2 2s22p61s2 2s22p61s2 2s22p61s2 2s22p61s2 2s22p6子收集于網(wǎng)絡，如有侵權請

8、聯(lián)系管理員刪除精品文檔排9Bi 3s23s23p63d10 4s23s23p63d10 4s24p64d10 5s23s23p63d10 4s24p64d104f14 5s25p65d10 6s23s23p63d10 4s24p64d104f14 5s25p65d10 6s16p6 7s2布穩(wěn)定無放射性同2426Na 40Ca 48Ca 4244Ca46Ca 41Ca 45Ca 47Ca 84Sr 86Sr 88Sr 82Sr 89Sr 90Sr 130/132/134/138Ba 無位素穩(wěn)定有放射性同7Bi 10Bi 無128/133/135/140Ba 223226/228Ba 位素Ar9

9、.012 24.305 40.078 87.62 137.327 226 原 子 半0.112 0.145 0.194 0.219 0.253 0.215 徑III-2. 氧化還原性質1.單質都有還原性（相似性）原因：最外層都有2 個電子，決定了在化學反應中易失電子，從而表現(xiàn)出還原性，還原性自上而下增強，金屬性自上而下增強 力越來越小，所以越容易失電子。2.離子具有弱氧化性。原因： 堿土金屬位于第二主族，越往下走電子層數(shù)依次增加，原子核對最外層電子的束縛3. 與其他元素化合時，一般生成離子型的化合物。但 Be 和 Mg 離子具有較小的離子半徑，在一定程度上容易形成共價鍵的化合物。III.3 與

10、氧氣的反應普通氧化物堿土金屬在室溫或加熱時與氧化合，主要生成普通氧化物 MO: 反應通式： 2M+O2=2MO 但實際生產(chǎn)中常由它們的碳酸鹽、硝酸鹽或氫氧化物等加熱分解來制備。例如反應通式： MCO 3=MO+CO 2氧化物的性質：堿土金屬的氧化物均是難溶于水的白色粉末。除 BeO 為 ZnS 型晶體外，其余 MO 都是 NaCl 型晶體。由于陰、陽離子都是帶有兩個單位電荷，而且 M-O 核間距又較小，所以堿土金屬氧化物具有較大的晶格能，因此它們的熔點都很高、硬度也較大。收集于網(wǎng)絡，如有侵權請聯(lián)系管理員刪除精品文檔注意 1：在空氣中，鎂表面生成一薄層氧化膜，這層氧化物致密而堅硬，對內部的鎂有保

11、護 作用，所以有抗腐蝕性能，可以保存在干燥的空氣里。鈣、鍶、鋇等更易被氧化，生成的氧 化物疏松，內部的金屬會繼續(xù)被氧化，所以鈣、鍶、鋇等金屬要密封保存。注意2：鋇和氧氣加熱下反應除了得到氧化鋇，還能得到過氧化鋇 (過氧化鋇可以吸氧、放 氧，用來提取大氣中的氧氣）過氧化物 : 鈣、鍶、鋇的氧化物與過氧化氫作用，可得到相應的過氧化物 反應通式： MO+H 2O2+7H 2O=MO 28H 2O 鈣、鍶、鋇燃燒可生成過氧化物 反應通式： M+O 2=點燃 =MO 2 III.4 堿金屬與水反應 反應通式： M+2H 2O=M(OH) ? +H? 注意：鈹表面生成致密的氧化膜，與水不反應。鎂跟熱水反應

12、，鈣、鍶和鋇易與冷水反應。共同現(xiàn)象：放出熱量，生成可燃氣體（氫氣），反應后向水中滴加酚酞變紅。III.5 與鹵素反應 反應通式： M+X ? -MX ?堿土金屬可和鹵素（例如 :氯）反應，產(chǎn)生離子化合物。不過鈹?shù)柠u化物是共價化合物，不 是離子化合物。其中越重的元素就反應得越劇烈。III.6 與氮氣反應 反應通式： 3X+N 2= 點燃 X 3N2 鈹、鎂、鈣在常溫下不與氮反應，要到一定的溫度下，才和氮氣反應生成氮化物。而鍶、鋇、鐳遇到空氣，其表面就失去金屬光澤，不僅形成氧化物，也形成氮化物。氮化物含有氮 離子，游離態(tài)氮化物穩(wěn)定，但在水溶液中迅速水解生成氨氣和氫氧化物。收集于網(wǎng)絡，如有侵權請聯(lián)系

13、管理員刪除精品文檔III.7 與氫氣反應 反應通式： 2X+H 2= 高溫 2XH 鈣、鍶和鋇能與氫氣反應。1.堿土金屬的氫化物均為氣態(tài)，H 顯-1 價。2.堿土金屬氫化物與水劇烈反應放出氫氣 MH+H2O=MOH+H ?III.8 與酸反應 反應通式 :2H+M=M2+H? 置換反應 III.9 氫氧化物 1.堿土金屬的氧化物 (BeO 和 MgO 外)與水作用，即可得到相應的氫氧化物。堿土金屬的氫氧化物均為白色固體，易潮解，在空氣中吸收CO 2 生成碳酸鹽。2.堿土金屬氫氧化物的溶解度較低，其溶解度變化按壓 Be(OH) 2Ba(OH) 2 的順序依次遞 增，Be(OH)2和 Mg(OH)

14、2屬難溶氫氧化物。3.堿土金屬氫氧化物溶解度依次增大的原因是隨著金屬離子半徑的遞增，正、負離子之間的 作用力逐漸減小，易被水分子所解離的緣故。4.在堿土金屬的氫氧化物中，Be(OH)2呈兩性， Mg(OH)2為中強堿，其余都是強堿。III.10 鹽類 常見堿土金屬的鹽類有鹵化物、硝酸鹽、硫酸鹽、碳酸鹽、磷酸鹽等 1.晶體類型 絕大多數(shù)堿土金屬鹽類的晶體屬于離子型晶體，它們具有較高的熔點和沸點。常溫下是固體，熔化時能導電。堿土金屬氯化物的熔點從BeBa 依次增高， BeCl 2 熔點最低，易于升華，能溶于有機溶劑中，是共價化合物，MgCl 2有一定程度的共價性。2.顏色堿土金屬離子都是無色的，它

15、們鹽類的顏色一般取決于陰離子的顏色。無色陰離子與之形成的鹽一般是無色或白色的 ;有色明離子與之形成的鹽則具有陰離子的顏色。收集于網(wǎng)絡，如有侵權請聯(lián)系管理員刪除精品文檔 3.溶解性堿土金屬的鹽比相應的堿金屬鹽溶解度小，有不少是難溶解的，這是區(qū)別堿金屬的特點之一。堿土金屬的硝酸鹽、氯酸鹽、高氯酸鹽和醋酸鹽等易溶。鹵化物中除氟化物外，也是可溶的。但是碳酸鹽，磷酸鹽和草酸鹽等都難溶于水。對于硫酸鹽和鉻酸鹽來說，溶解度差別較大，例如： BeSO4、MgSO 4、BeCrO 4和 MgCrO 4易溶，其余全難溶 (CaSO4 微溶 )。尤其BaSO4和 BaCrO4是溶解度最小的難溶鹽之一。CaC2O4(

16、白色)、SrCrO4(白色 )和 BaCrO4(黃色)的溶解度也很小，反應又很靈敏，可用作 Ca、Sr 或 Ba 離子的鑒定。鈹鹽有許多是易溶 于水的，這與 Be 的半徑小，電荷較多，水合能大有關。4.存在形式 在自然界中，堿土金屬的礦石常以硫酸鹽、碳酸鹽的形式存在，例如白云石CaCO3MgCO3，方解石 (大理石 )CaCO3、天青石 SrSO4、重晶石 BaSO4等等。III.11 鋰-鎂對角線規(guī)則元素周期表中，堿金屬鋰與位于其對角線位置的堿土金屬鎂存在一定的相似性，這里體現(xiàn)了 元素周期表中局部存在的 對角線規(guī)則 。鋰與鎂的相似性表現(xiàn)在 : 1.單質與氧氣作用生成正常氧化物 2.單質可以與

17、氮氣直接化合 (和鋰同族的其它堿金屬單質無此性質 ) 3.氫氧化物為中強堿，溶解度小，加熱易分解 4.氟化物、碳酸鹽、磷酸鹽難溶于水 5.碳酸鹽受熱易分解 鋰-鎂對角線規(guī)則可以用周期表中離子半徑的變化來說明：同一周期從左到右，離子半徑因 有效電荷的增加而減少，同族元素自上而下離子半徑因電子層數(shù)的增加而增大，鋰與鎂因為收集于網(wǎng)絡，如有侵權請聯(lián)系管理員刪除精品文檔處于對角線處，鎂正好在鋰的 右下方 ，其離子半徑因周期的遞變規(guī)律而減小，又因族的遞 變規(guī)律而增大，二者抵消后就出現(xiàn)了相似性。III.12 熱穩(wěn)性堿土金屬鹽的熱穩(wěn)定性較堿金屬的差，但常溫下也都是穩(wěn)定的(除 BeCO3 外)。堿土金屬的碳酸鹽

18、在強熱的情況下，才能分解成相應的氧化物MO 和 CO 2，碳酸鹽的熱穩(wěn)定性依BeBa 的順序遞增，因為按此順序離子極化力減弱。III.13 制備方法鈹通常是用金屬鎂在大約1300下還原 BeF2 來制取的，也可以用電解熔融BeCl2(加入堿金屬氯化物作助熔劑 )的方法制得。鎂是所有這族金屬中生產(chǎn)規(guī)模最大的金屬，世界年產(chǎn)量在幾十萬噸以上。電解法和硅熱還原法是工業(yè)上生產(chǎn)鎂的主要方法。電解法是在750的溫度下，通過電解熔融的 MgCl2 而獲得鎂。硅熱還原法則是在減壓和 1150的溫度下，用硅鐵與煅燒過的白云石進行反應而制得鎂 : 2(MgO CaO)+FeSi=2Mg+Ca 2SiO4+Fe 鈣、

19、鍶、鋇都可以用其氯化物進行熔鹽電解制得，鍶和鋇還可以用金屬鋁在高溫和真空條件下還原其氧化物制得。一、金屬氫氧化物的酸堿性 1以 MOH M OH MO H為代表的氫氧化物，可以存在兩種離解方式：M+ + OH堿式離解MO + H+酸式離解 2MOH 酸堿性的判據(jù) (1) 以 Z / r 作為依據(jù) ,， Z 為離子電荷數(shù)，r 為離子半徑， Z / r 稱為離子勢， = Z / r。顯然 值越大，靜電引力越大，M 吸引氧原子的電子云能力越強，OH 被削弱，越易酸式電離；反之，越易堿式電離。 (2) 若 r 以11010m為單位，則2. 2時， MOH 為堿性；.223. 2時， MOH 為兩性；3 . 2時， MOH 為酸性。收集于網(wǎng)絡，如有侵