天津大學無機化學第十章堿金屬和堿土金屬課件

第一節(jié)s區(qū)元素概述第十章堿金屬和堿土金屬元素第一節(jié)s區(qū)元素概述無機化學多媒體電子教案

2/7/20231課件元素周期表ⅠA011HⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA2

He23Li4Be5

B6C7N8O9F10Ne311Na12MgⅢBⅣBⅤBⅥBⅦBⅧⅠBⅡB13Al14Si15P16S17Cl18Ar419K20Ca21Sc22Ti23V24Cr25Mn26Fe27Co28Ni29Cu30Zn31Ga32Ge33As34Se35Br36Kr537Rb38Sr39Y40Zr41Nb42Mo43Tc44Ru45Rh46Pd47Ag48Cd49In50Sn51Sb52Te53I54Xe655Cs56Ba57-71Lu72Hf73Ta74W75Re76Os77Ir78Pt79Au80Hg81Tl82Pb83Bi84Po85At

86Rn787Fr88Ra89-103Lr104Rf105Db106Sg107Bh108Hs109Mt110Uun111Uuu112UubLi、Rb、Cs、Be是輕稀有元素Fr、Ra是放射性元素ⅠA、ⅡA為s區(qū)元素10-1s區(qū)元素概述ⅠA中的鈉、鉀氫氧化物是典型堿”，故ⅠA族元素又稱為堿金屬ⅢA有時稱為“土金屬”ⅡA中的鈣、鍶、鋇氧化物性質介于“堿”與“土”族元素之間，所以把ⅡA又稱為堿土金屬2/7/20232課件ⅠALiNaKRbCsFr鋰鈉鉀銣銫鈁ⅡABeMgCaSrBaRa鈹鎂鈣鍶鋇鐳堿金屬和堿土金屬的存在主要礦物是鉀石礦(2KCl·MgCl2·6H2O)我國青海鉀鹽儲量占全國96.8%最重要的礦石是鋰輝石（LiAlSi2O6)主要以NaCl形式存在于海洋、鹽湖和巖石中2/7/20233課件結束第十章堿金屬和堿土金屬元素第一節(jié)結束無機化學多媒體電子教案

2/7/20235課件第二節(jié)s區(qū)元素概述第十章堿金屬和堿土金屬元素第二節(jié)堿金屬和堿土金屬的性質無機化學多媒體電子教案

2/7/20236課件ⅠA原子序數價電子構型金屬半徑pm熔點℃沸點℃硬度(金剛石=10)Li(鋰)32s1

152180.513420.6Na(鈉)11

3s1186

97.82

882.9

0.4K(鉀)194s1

22763.257600.5Rb(銣)375s124838.896860.3Cs(銫)556s1

26528.40669.30.2ⅡA原子序數價電子構型金屬半徑pm熔點℃沸點℃硬度(金剛石=10)Be(鈹)42s2

111127829704Mg(鎂)

12

3s2160

648.8

1107

2.0Ca(鈣)204s2

19783914841.5Sr(鍶)385s221576913841.8Ba(鋇)566s2

2177251640----10-2堿金屬和堿土金屬的性質因為原子的原子半徑較大、核電荷較少其金屬晶體中的金屬鍵很不牢固故單質的熔、沸點較低，硬度較小

熔點低于人的體溫,放在手心里即可熔化

堿金屬和Ca、Sr、Ba均可用刀切割Cs是最軟的金屬為具有銀白色(銫為灰色)光澤的金屬核電荷原子半徑熔、沸點硬度

∧∨∧∧核電荷原子半徑熔、沸點硬度2/7/20237課件電負性1.00.90.80.80.7電負性1.00.90.80.80.7

氧化數+1+1+1+1+1

氧化數+2+2+2+2+2

密度/(kg·cm-3)0.530.970.861.531.88密度/(kg·cm-3)1.851.741.542.63.51

ⅠALi(鋰)Na(鈉)K(鉀)Rb(銣)Cs(銫)

ⅡABe(鈹)Mg(鎂)Ca(鈣)Sr(鍶)Ba(鋇)10-2堿金屬和堿土金屬的性質E(M+/M)-3.04-2.713-2.924(-2.98)(-3.026)

V

E(M+/M)-1.99-2.356-2.84-2.89-2.92V

氧化數與族數一致，常見的化合物以離子型為主由于Li+、Be2+半徑小，其化合物具有一定共價性

E(Li+/Li)反常，是由于Li的半徑較小，易與水分子結合生成水合離子放出較多能量所致2/7/20239課件

堿金屬堿土金屬可溶于液氨，形成深藍色溶液

堿金屬

M(s)+(x+y)NH3M+(NH3)x+e-(NH3)y?

堿土金屬

M(s)+(x+2y)NH3M2+(NH3)x+2e-(NH3)y

?堿金屬和堿土金屬的氨溶液：1.具有較高的導電性2.化學性質與金屬本身相同3.稀堿金屬氨溶液是還原劑10-2堿金屬和堿土金屬的性質2/7/202310課件

堿金屬和堿土金屬化學性質活潑

且化學活潑性堿金屬>

堿土金屬10-2堿金屬和堿土金屬的性質2/7/202311課件金屬反應物質反應式堿金屬Mg、Ca、Sr、BaS2M+S→M2S

M+S→MSLiNaK、Rb、Cs堿金屬Ca、Sr、BaO24Li+O2

→2Li2O2Na+O2

→Na2O2M+O2

→MO22M+O2

→2MO

M+O2

→MO2堿金屬和堿土金屬的一些重要反應10-2堿金屬和堿土金屬的性質2/7/202313課件580℃下電解40%NaCl和60%CaCl2的混合物鈉450℃下電解55%LiCl和45%KCl的熔融混合物鋰850℃下，用金屬還原氯化鉀

鉀800℃左右、減壓下，用鈣還原氯化物

銣、銫一般采用電解熔融鹽的方法

堿金屬的制備2/7/202314課件一般采用電解熔融鹽的方法

堿土金屬的制備1.350~400℃下電解NaCl和BeCl2的熔融鹽2.用鎂還原氯化鈹鈹

1.先脫去水合氯化鎂所含的水，再電解2.硅熱還原2(MgO·CaO)+FeSi→

2Mg+Ca2SiO4+Fe

鎂

2/7/202315課件結束第十章堿金屬和堿土金屬元素第二節(jié)結束無機化學多媒體電子教案

2/7/202317課件M(s)+H+(aq)→M+(aq)+H2(g)12EEEE(Li+/Li)可用焓變粗略估計

rGm=-z’F=-z’F{(H+/H2)-(Li+/Li)}=z’F(Li+/Li)E對堿金屬若不考慮rSm

的影響可用rHm代替rGm

2/7/202318課件△rHm

的計算

M(s)+H+(aq)H2(g)+M+(aq)△rHm-Hh

(H+)H+(g)+e-H(g)-I1(H)

-D(H-H)

M(g)M+(g)+e-I1(M)1212

subHm

Hh

(M+)12

rHm

={subHm

+I1(M)+Hh

(M+)}+{-Hh

(H+)-D(H-H)-I1(H)}由上式可計算堿金屬在水溶液中轉變?yōu)樗想x子過程的△rHm

2/7/202319課件第三節(jié)氧化物第十章堿金屬和堿土金屬元素第三節(jié)氧化物無機化學多媒體電子教案

2/7/202321課件類型氧化數氧存在形式舉例過氧化物-1O2

Na2O2

CaO2超氧化物-1/2O2

KO2

臭氧化物-1/3O3

KO3低氧化物Cs7O正常氧化物-2O2-Na2O、CaO類型10-3氧化物2---2/7/202322課件類型在空氣中直接形成

間接形成正常氧化物

Li、Be、MgⅠA、ⅡA族Ca、Sr、Ba所有元素過氧化物Na除Be外的所有元素超氧化物

Na、K、Rb、Cs除Be、Mg、Li外所有元素10-3氧化物形成2/7/202323課件如Na2O2+2H2O→2NaOH+H2O2

Na2O2+H2SO4

→Na2SO4+H2O2

2KO2+2H2O→2KOH+H2O2+O2↑

2KO2+H2SO4

→K2SO4+H2O2+O2↑2H2O2

→2H2O+O2↑10-3-2過氧化物和超氧化物如2Fe(CrO2)2+7Na2O2

→

4Na2CrO4+Fe2O3+3Na2O在堿性介質中是強氧化劑,常用作熔礦劑室溫下，與水或稀酸反應生成H2O22/7/202325課件如2Na2O2+2CO2

→2Na2CO3+O2↑4KO2+2CO2

→2K2CO3+3O2↑10-3-2過氧化物和超氧化物與CO2反應放出O22/7/202326課件結束第十章堿金屬和堿土金屬元素第三節(jié)結束無機化學多媒體電子教案

2/7/202329課件第四節(jié)氫氧化物第十章堿金屬和堿土金屬元素第四節(jié)氫氧化物無機化學多媒體電子教案

2/7/202330課件堿金屬氫氧化物又稱為苛性堿因它對纖維、皮膚有強烈腐蝕作用10-4堿金屬和堿土金屬氫氧化物易潮解在空氣中吸收CO2生成碳酸鹽均為白色固體2/7/202331課件10-4-1堿金屬和堿土金屬氫氧化物的堿性*

LiOHNaOHKOHRbOHCsOH中強堿強堿強堿強堿強堿Be(OH)2Mg(OH)2Ca(OH)2Sr(OH)2Ba(OH)2兩性中強堿強堿強堿強堿與酸反應Be(OH)2+2H+

→Be2++2H2O與堿反應Be(OH)2+2OH-

→[Be(OH)4]2-2/7/202332課件10-4-2堿金屬和堿土金屬氫氧化物的溶解性原因是隨著陽離子半徑的增大,陽離子與陰離子之間的吸引力減小,易被水分子拆開堿金屬的氫氧化物易溶于水，唯LiOH溶解度較小

溶解度

堿土金屬的氫氧化物

<

堿金屬氫氧化物Be(OH)2Mg(OH)2Ca(OH)2Sr(OH)2Ba(OH)2

溶解度增大因為離子半徑M(Ⅱ)<M(Ⅰ)離子電荷M(Ⅱ)>M(Ⅰ)使陽離子與陰離子之間吸引力M(Ⅱ)>M(Ⅰ)2/7/202333課件結束第十章堿金屬和堿土金屬元素第四節(jié)結束無機化學多媒體電子教案

2/7/202334課件R的大，使O—H鍵極性增強，則為酸式解離

R的小，使R—O鍵極性增強，則為堿式解離RO-+H+

R–O–H

R++OH-酸式解離堿式解離

R–O–H在水中解離方式氧化物水合物通式

R(OH)nR–O–H解離方式取決于R+的極化作用陽離子電荷陽離子半徑離子勢()=

氫氧化物酸堿性遞變規(guī)律—R-O-H規(guī)律2/7/202335課件值<7

7-10

>10R-O-H酸堿性堿性

兩性

酸性例第三周期元素氧化物水合物的酸堿性最強酸16.10.027HClO4

Cl強酸14.40.029H2SO4

S中強酸11.50.038H3PO4

P弱酸100.040H2SiO3

Si兩性7.490.0535Al(OH)3

Al中強堿5.270.072Mg(OH)2

Mg強堿3.130.102NaOHNa酸堿性

值Rn+半徑/(nm)氧化物水合物

元素氫氧化物酸堿性遞變規(guī)律—R-O-H規(guī)律2/7/202336課件氫氧化物酸堿性遞變規(guī)律—R-O-H規(guī)律

值<7

7-10

>10R-O-H酸堿性堿性

兩性

酸性返回

強堿3.830.136Ba強堿4.120.118Sr強堿4.470.100Ca中強堿5.270.072Mg兩性6.670.045Be(OH)2Be酸堿性值Rn2+半徑氫氧化物元素例堿土金屬元素氫氧化物的酸堿性

Mg(OH)2

Ca(OH)2

Sr(OH)2

Ba(OH)2

2/7/202337課件請返回！2/7/202338課件第五節(jié)鹽類第十章堿金屬和堿土金屬元素第五節(jié)鹽類無機化學多媒體電子教案

2/7/202339課件10-5鹽類的性質

絕大多數堿金屬、堿土金屬鹽類的晶體屬于離子晶體，熔、沸點較高。常溫下是固體，熔化時能導電堿金屬、堿土金屬與無色陰離子形成的化合物是無色或白色

堿金屬、堿土金屬與有色陰離子形成的化合物常呈陰離子的顏色

如鹵化物、硝酸鹽、碳酸鹽、硫酸鹽等為無色

BaCrO4為黃色、KMnO4為紫色

鈹與易變形的陰離子的化合物為共價化合物因為Be2+半徑小，電荷較多，極化力較強如BeCl2是共價化合物

熔點低、易升華、能溶于有機溶劑中2/7/202340課件

一般來說，堿金屬和堿土金屬鹽具有

較高的熱穩(wěn)定性一般來說，堿金屬鹽易溶于水；

堿土金屬：鈹鹽大多數易溶，

鎂鹽部分易溶