無機化學第12章-堿金屬、堿土金屬課件

第12

章堿金屬和堿土金屬12－1

金屬單質12－1－1

物理性質

IALiNaKRbCsns1

＋1IIABeMgCaSrBans2＋2

這些金屬單質都具有銀白色的金屬光澤，具有良好的導電性和延展性。由于堿土金屬的金屬鍵比堿金屬的金屬鍵要強，所以堿土金屬的熔沸點、硬度、密度都比堿金屬高得多。

堿金屬和堿土金屬都是非?；顫姷慕饘僭?，同族從Li到Cs和從Be到Ba活潑性依次增強。堿金屬和堿土金屬都有很強的還原性，與許多非金屬單質直接反應生成離子型化合物。在絕大多數(shù)化合物中，它們以陽離子形式存在。12－1－2

化學性質1堿金屬、堿土金屬與水的作用2M＋2H2O2MOH＋H2(g)M1＋(x＋y)NH3M1(NH3)y＋

＋e(NH3)x－M2＋(2x＋y)NH3M2(NH3)y2＋

＋2e(NH3)x－

2

堿金屬、堿土金屬與液氨的作用

長期放置或有催化劑存在：

2Na＋2NH32NaNH2

＋H2氨合電子結構示意圖(1)

熔融鹽電解:

此法可制備Li、Na、Mg、Ca、Ba

問題：加入CaCl2有何作用?(2)

高溫還原:此法制備K、Rb、CsKCl＋NaNaCl＋K(g)2RbCl＋CaCaCl2

＋Rb(g)2CsCl＋CaCaCl2＋Cs(g)

問題:不活潑的金屬為何可置換活潑金屬?

12－1－3

金屬單質的制備

鉀的沸點(766oC)比鈉的(890oC)低，當反應體系的溫度控制在兩沸點之間，使金屬鉀變成氣態(tài)，金屬鈉和KCl、NaCl仍保持在液態(tài)，鉀由液態(tài)變成氣態(tài)，熵值大為增加，反應的TΔrSm項變大，有利于ΔrGm變成負值使反應向右進行。同時，鉀為蒸氣狀態(tài)，設法使其不斷離開反應體系，讓體系中其分壓始終保持在較小的數(shù)值，有利于反應向右進行。12－2

含氧化合物12－2－1

氧化物

堿金屬形成三類氧化物：

正常氧化物(O2－)

過氧化物(O22－)

超氧化物(O2－)

堿土金屬的氧化物可以通過其碳酸鹽、氫氧化物、硝酸鹽或硫酸鹽的熱分解來制備。氧化物熱穩(wěn)定性總的趨勢是，同族從上到下依次降低，熔點也按此順序降低。堿土金屬離子半徑較小，電荷高，其氧化物的晶格能大，因而其熔點比堿金屬氧化物的熔點高得多。

鋰以外的堿金屬氧化物的制備一般可以用堿金屬單質或疊氮化物還原其過氧化物、硝酸鹽或亞硝酸鹽制備。12－2－2

氫氧化物

1氫氧化物性質

堿金屬和堿土金屬的氫氧化物都是白色固體。

Be(OH)2為兩性氫氧化物，LiOH和Be(OH)2為中強堿，其余氫氧化物都是強堿。

堿金屬的氫氧化物都易溶于水，在空氣中很容易吸潮，它們溶解于水時放出大量的熱。除氫氧化鋰的溶解度稍小外，其余的堿金屬氫氧化物在常溫下可以形成很濃的溶液。

2

氫氧化物酸堿性判斷標準R拉電子能力與離子勢有關:ф＝Z/r(r以pm為單位)

解離方式與拉電子能力有關0.22

Ф0.32兩性Ф0.22堿性Ф0.32酸性R－O－HRO－＋H＋R＋＋OH－ффLiOH0.120.25Be(OH)2NaOH0.100.18Mg(OH)2KOH0.090.15Ca(OH)2RbOH0.080.13Sr(OH)2CsOH0.070.12Ba(OH)2

堿金屬氫氧化物均為堿性，Be(OH)2為兩性，其它堿土金屬氫氧化物為堿性。12－3

鹽類12－3－1

鹽類的共同特點重要鹽類：鹵化物、硝酸鹽、硫酸鹽、碳酸鹽(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性。(2

)

一般無色或白色。(3)

溶解度：堿金屬鹽類一般易溶于水；堿土金屬鹽除鹵化物、硝酸鹽外多數(shù)難溶。(4)

熱穩(wěn)定性：較高。12－3－2

鹽類的溶解性(1)IA鹽類易溶為主，難溶的有：K2[PtCl6]、

Na[Sb(OH)6]、KClO4、Li3PO4、K2Na[Co(NO2)3]

難溶鹽往往是在與大陰離子相配時出現(xiàn)。(2)

IIA鹽類難溶居多，常見鹽類除氯化物、硝酸鹽外，其他難溶，如MCO3、MC2O4、M3(PO4)2、

MSO4、MCrO4(3)

離子型鹽類溶解度的定性判斷標準

巴素洛規(guī)則：陰陽離子電荷絕對值相同,陰陽離子半徑較為接近則難溶，否則，易溶。比較一下兩組溶解度：LiFLiI<BaSO4BeSO4<

對于IIA族的化合物溶解度變化如下：其氟化物、氫氧化物溶解度增大從上到下其硫酸鹽、鉻酸鹽、碘化物溶解度減小從上到下

鋰和堿土金屬離子的極化能力較強，其硝酸鹽熱分解為：4LiNO32Li2O＋4NO2

＋O22Mg(NO3)22MgO＋4NO2

＋O2

其它堿金屬硝酸鹽受熱分解的產物為亞硝酸鹽O2：2NaNO32NaNO2

＋O2500℃12－3－3含氧酸鹽的熱穩(wěn)定性

4NaNO32Na2O＋N2＋5O2800℃

在更高的溫度分解則生成氧化物、氮氣和氧氣：1

硝酸鹽熱分解2

碳酸鹽熱分解

比較下列幾種物質的熱穩(wěn)定性：

OM2＋

[OC]2－

OCaCO3ZnCO3H2CO3NaHCO3><

△MCO3(s)MO(s)

＋CO2

碳酸鹽的熱穩(wěn)定性取決于M離子的反極化能力愈來愈難分解物質BeCO3MgCO3CaCO3SrCO3

BaCO3分解溫度/K29881311831563166312－4

鋰的特殊性及對角線規(guī)則

鋰與同族的元素不類似，而和鎂類似。12－4－1化合物的溶解性

鋰和鎂的氫氧化物LiOH和Mg(OH)2的溶解度都很小，而其它堿金屬氫氧化物都易溶于水。鋰與鎂的氟化物、碳酸鹽、磷酸鹽都是難溶鹽，而堿金屬的氟化物、碳酸鹽、磷酸鹽都易溶于水。例如，氟化鈉的溶解度約是氟化鋰的10倍，磷酸鈉的溶解度約是磷酸鋰的200倍。12－4－2Li、Mg的相似性一些反應

4Li＋

O22Li2O2Mg＋

O22MgO6Li＋

N22Li3N

3Mg＋

N2Mg3N2

2Mg(NO3)22MgO＋4NO2

＋O2

4LiNO32Li2O＋4NO2

＋O22NaNO32NaNO2

＋O2LiCl·H2OLiOH＋HClMgCl2·6H2OMg(OH)Cl＋HCl＋5H2O

Mg(OH)Cl

MgO＋HCl12－4－3對角線規(guī)則CSiLiNaBeMgBAl

以上三對處于對角線上的元素及其化合物的性質有許多相似之處，叫做對角線規(guī)則。

這是由于對角線位置上的鄰近兩個元素的電荷數(shù)和半徑對極化作用的影響恰好相反，使得它們離子極化力相近而引起的。12－4－4為什么E(Li＋/Li)特別負?E(Li＋/Li)

＝－3.05VE(Na＋/Na)＝－2.72VE(K＋/K)

＝－2.92V

△rH＝[△H升(M)

＋

I1(M)

＋

△Hh(M＋)

]－

[△Hh(H＋)

＋I1(H)

＋1/2D(H2)]I1(M)－I1(H)M(g)＋H＋(g)M＋(g)＋H(g)－△Hh△Hh－1/2D△H升

M(s)＋H＋(aq)M＋(aq)＋1/2H2△rH

Eθ(Li＋/Li)

特別負是主要是由于鋰離子半徑小，水合作用強，水合熱特別大的緣故。

性質△H升/kJ·mol－1I(M)/kJ·mol－1△Hh(M)/kJ·mol－1△H

(M)

/kJ·mol－1△H

(H)

/kJ·mol－1總焓變△Hm

/kJ·mol－1(計算值)(實驗值)Na109.5495.7－413.8197.3454.5－275.2－2.67－2.71Li150.5520.1－514.1163.1454.5－291.4－3.02－3.0401K91.5418.6－342.8175.1454.5－279.4－2.90－2.931Rb86.1402.9－321.9165.1454.5－289.4－3.00－2.98Cs79.9375.6－297.1158454.5－296.5－3.07－2.92EVθ/Vθ/E賣油翁下課了，回顧學習一個小故事吧！學習目標1、復述故事，深入理解文章內容，初步把握人物形象。2、學會利用文中關鍵詞句分析人物形象。3、體會文章所揭示的深刻道理。故事發(fā)生