堿金屬和堿土金屬教學(xué)

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1、12021-5-30 第 十 七 章 堿 金 屬 和 堿 土 金 屬一 、 堿 金 屬 和 堿 土 金 屬 的 通 性二 、 堿 金 屬 和 堿 土 金 屬 的 單 質(zhì)三 、 化 合 物四 、 離 子 晶 體 鹽 類 的 溶 解 性 22021-5-30 17-1 堿 金 屬 和 堿 土 金 屬 的 通 性 A： Li、 Na、 K、 Rb、 Cs、 (Fr) A: Be、 Mg、 Ca、 Sr、 Ba、 (Ra) 金 屬 活 性 堿 金 屬 堿 土 金 屬 化 合 物 以 離 子 型 為 主 , Li、 Be、 Mg部 分 化 合 物 有明 顯 的 共 價(jià) 性 。 俗 名 ：光 鹵 石 、

2、石 膏 、 菱 鎂 礦 、 方 解 石 、 重 晶 石 等 32021-5-30 堿 金 屬 和 堿 土 金 屬 元 素 的 基 本 性 質(zhì)元 素 符 號 Li Na K Rb CsI1 520 496 419 403 376電 負(fù) 性 0.98 0.93 0.82 0.82 0.79 /V -3.045 -2.714 -2.925 -2.925 -2.923元 素 符 號 Be Mg Ca Sr BaI1 900 738 590 550 503電 負(fù) 性 1.57 1.31 1.00 0.95 0.89 /V -1.85 -2.36 -2.87 -2.87 -2.91 42021-5-30

3、Li BeNa MgK CaRb CsCs Ba原子半徑增大金屬性、還原性增強(qiáng)電離能、電負(fù)性減小 原 子 半 徑 減 小金 屬 性 、 還 原 性 減 弱電 離 能 、 電 負(fù) 性 增 大 52021-5-30 17-2 堿 金 屬 和 堿 土 金 屬 的 單 質(zhì)一 、 物 理 性 質(zhì) 通 性 銀 白 色 光 澤 ,熔 沸 點(diǎn) 低 ， 硬 度 小 ， 密 度 小 ， 導(dǎo)電 性 好 ， 延 展 性 好 。 1.儲(chǔ) 存 ： Li( =0.534gcm-3)， 最 輕 的 金 屬 ， 浸在 液 體 石 蠟 或 封 存 在 固 體 石 蠟 中 ， 其 它 金 屬 一 般 放在 煤 油 中 。 2.切

4、割 ： 除 Be、 Mg外 ， 余 皆 可 用 刀 切 割 。 最 軟Cs（ 硬 度 0.2） . 62021-5-30 3.光 電 效 應(yīng) ： Cs（ 電 子 活 性 極 高 ）4.液 態(tài) 合 金 ： K-Na;Na-Hg二 、 化 學(xué) 性 質(zhì)1.與 水 反 應(yīng) （ A） 2M+2H2O=2MOH+H2 Li Na K Rb Cs 強(qiáng) 現(xiàn) 象 ： 難 熔 熔 球 H2燃 燒 爆 炸思 考 Li的 最 小 ， 但 與 水 的 反 應(yīng) 活 性 最 弱 Li熔 點(diǎn) 高 ， 生 成 的 LiOH難 熔 72021-5-30 Li Na K 82021-5-30 A M+2H2O=M(OH)2+H2

5、Be Mg Ca Sr Ba強(qiáng)與 水 蒸 氣 反 應(yīng) 與 熱 水 反 應(yīng) 冷 水 中 反 應(yīng)Ca與 水的 反 應(yīng) 92021-5-30 2.與 其 它 非 金 屬 反 應(yīng) ， 空 氣 中 易 氧 化3.顏 色 反 應(yīng) Ca、 Sr、 Ba及 堿 金 屬 的 揮 發(fā) 性 化 合 物 ， 在 無色 火 焰 中 灼 燒 時(shí) ， 能 使 火 焰 呈 現(xiàn) 出 一 定 顏 色 。 Li:紅 色 Na: 黃 色 102021-5-30K、 Rb、 Cs： 紫 色 （ 通 過 鈷 玻 璃 觀 察 ）Ca： 橙 紅 Sr： 洋 紅 Ba: 綠 112021-5-30 利 用 焰 色 反 應(yīng) 只 可 鑒 定 單

6、個(gè) 離 子4.與 液 氨 作 用 Ca、 Sr、 Ba及 堿 金 屬 等 與 液 氨 作 用 生 成蘭 色 溶 液 ,放 置 時(shí) 能 緩 慢 釋 放 H2. 2Na(s)+2NH3(l)=2Na+2NH2-+H2(g) 122021-5-30 三 、 制 備1.熔 鹽 電 解 法熔 鹽 :氯 化 物 (熔 點(diǎn) 低 ） +助 熔 劑助 熔 劑 CaCI2的 作 用 降 低 電 解 質(zhì) 的 熔 點(diǎn) ， 防 止 鈉 揮 發(fā) .（ 熔 點(diǎn) ： NaCI， 1073K; Na： 熔 點(diǎn) 371K； 沸點(diǎn) 1156K;混 合 鹽 ， 873K. ） 2NaCI 2Na+CI2電 解CaCI2 132021

7、-5-30 減 小 Na的 分 散 性 。(混 合 物 密 度 大 ， 液 Na可 浮 其 上 )此 法 不 適 合 制 K(Rb、 Cs)A： K易 溶 于 熔 融 KCI中B： 電 解 過 程 中 產(chǎn) 生 的 KO2和 K會(huì) 發(fā) 生 爆 炸 反 應(yīng)2.熱 還 原 法 （ 用 碳 或 碳 化 物 做 還 原 劑 ） MgO(s)+C(s)2100K Mg(g)+CO(g)2KF+CaC2 CaF2+2C+2K1273-1423K 142021-5-30 3.金 屬 置 換 法 主 制 K、 Rb、 Cs(高 溫 、 低 壓 ） K CI + N a= Na CI + K 2 R b CI +

8、 C a= Ca CI 2+ 2R b 2 Cs A I O 2+ M g = M g A I 2O 4+ 2 Cs 思 考 不 活 潑 金 屬 置 換 活 潑 金 屬 ， 是否 與 金 屬 活 潑 性 順 序 矛 盾 ？ 152021-5-30 17-3 化 合 物一 、 氧 化 物 普 通 氧 化 物 過 氧 化 物 超 氧 化 物 臭 氧 化 物 A Na2O Na2O2 NaO2 KO3 A CaO CaO2 CaO4普 通 氧 化 物 (O2-)過 氧 化 物 (O22-)超 氧 化 物 (O 2-) 622 p2s2s1 4242222222 )()()()()( p*pps*s

9、KK 3242222222 )()()()()( p*pps*s KK 162021-5-30 1.堿 金 屬 氧 化 物堿 金 屬 Li Na K Rb CsO2 Li2O Na2O2 MO2N2 Li3N - - 172021-5-30 普 通 氧 化 物制備 4Li+O2=2Li2ONa2O2+2Na=2Na2O2KNO3+10K=6K2O+N2性 質(zhì) ： Li2O Na2O K2O Rb2O Cs2O 顏 色 白 白 淡 黃 亮 黃 橙 紅穩(wěn) 定 性 較 穩(wěn) 定 熔 點(diǎn) 前 即 分 解 減 弱與 水 反 應(yīng) LiOH MOH 182021-5-30 過 氧 化 物Na2O2:2Na+O

10、2=Na2O2(淡 黃 粉 末 ） Na2O2+2H2O=2NaOH+H2O2( H2O+O2） Na2O2+H2SO4=Na2SO4+H2O2( H2O+O2） 2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2 Cr2O3+3Na2O2=2Na2CrO4+Na2O 2NaCrO2+3Na2O2+2H2O=2Na2CrO4+4NaOH MnO2+Na2O2=Na2MnO4 (熔 礦 劑 )堿 性 條 件 下 為 強(qiáng) 氧 化 劑 ， 遇 棉 花 、 木 炭 等 爆 炸 . 192021-5-30 超 氧 化 物K(Rb、 Cs)+O2 MO2（ 紅 色 ）2KO2+2H2O=2KOH+H2O2+O2

11、2KO2+H2SO4=K2SO4+H2O2+O24KO2+2CO2=2K2CO3+3O2 過 氧 化 物 、 超 氧 化 物 廣 泛 用 做 引 火 劑 、 供 氧 劑 、漂 白 劑 。 臭 氧 化 物 (KO3、 RbO3、 CsO3)3KOH(s)+2O 3(g)=2KO3(s)+KOHH2O(s)+1/2O2(g)RO3不 穩(wěn) 定 RO2+O2 4MO3+2H2O=4MOH+5O2 202021-5-30 2.堿 土 金 屬 氧 化 物 * 堿 土 金 屬 在 空 氣 中 充 分 燃 燒堿 土 金 屬 1 Be Mg Ca Sr BaO2 MO MO( MO2 MO4 )N2 M3N2M

12、3N2+6H2O=3M(OH)2+2NH3 MO均 白 色 固 體 ， 較 穩(wěn) 定 。 212021-5-30 鎂 帶 的 燃 燒 222021-5-30 二 、 氫 氧 化 物1.堿 金 屬 氫 氧 化 物 物 理 性 質(zhì) ： 白 色 固 體 ， 除 LiOH外 ， 均 易 溶 于水 并 放 出 大 量 熱 。 固 體 在 空 氣 中 易 吸 濕 潮 解 ，NaOH可 用 做 干 燥 劑 。 對 纖 維 、 皮 膚 及 其 它 有 機(jī) 物具 有 強(qiáng) 腐 蝕 性 -苛 性 堿 （ 熔 融 或 蒸 濃 NaOH時(shí) ， 可 用 Ag、Ni或 Fe制 容 器 ） 。 LiOH NaOH KOH Rb

13、OH CsOH堿 性 中 強(qiáng) 強(qiáng) 強(qiáng) 強(qiáng) 強(qiáng)水 溶 性 難 易 易 易 易 232021-5-30 化 學(xué) 性 質(zhì) ： 與 酸 、 酸 性 氧 化 物 及 鹽 等 反 應(yīng) 2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O 配 不 含 Na2CO3溶 液 ： 先 配 飽 和 液 ， 靜 置 ， Na2CO3 ， 清 液 用 煮 沸 冷 卻 的 蒸 餾 水 沖 稀 。 NaOH+NH4CI=NaCI+H2O+NH3 實(shí) 驗(yàn) 室 制 NH3 6NaOH+Fe2(SO4)3=2Fe(OH)3 +3Na2SO4 除 去 溶 液 中 的 雜 質(zhì) Fe 3+ 242021-5-30 與 兩 性 金 屬 （ Zn、

14、AI） 、 某 些 非 金 屬 （ B、Si） 及 其 氧 化 物 反 應(yīng) 2AI+2NaOH+6H2O=2NaAI(OH)4+3H2 AI2O3+2NaOH=2NaAIO2+H2O Si+2NaOH（ 濃 ） +H2O=Na2SiO3+2H2 SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O（ 玻 璃 瓶 用 橡 皮 塞 ） 252021-5-30 與 多 變 價(jià) 非 金 屬 （ CI2、 Br2、 I2、 P、 S)發(fā)生 歧 化 反 應(yīng)X2+6OH-=5X-+XO3-+3H2O 3S+6NaOH=2Na2S+Na2SO3+3H2OP4+3KOH+3H2O=3KH2PO2+PH3 262021-

15、5-30 2.堿 土 金 屬 氫 氧 化 物 Be(OH)2 Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr(OH)2 Ba(OH)2 兩 性 中 強(qiáng) 強(qiáng) 強(qiáng) 強(qiáng) 難 溶 難 溶 微 溶 易 溶 易 溶* Be(OH)2+2H+= Be2+2H2O Be(OH)2+2OH-= Be(OH)42-Ca(OH)2： 熟 石 灰 、 石 灰 水 、 消 石 灰 ； CaO： 生 石 灰 Ca(OH) 2+CO2= CaCO3+H2O CaCO3+CO2= Ca（ HCO3） 2 272021-5-30 判 斷 主 族 金 屬 氫 氧 化 物 的 經(jīng) 驗(yàn) 公 式RO-+H+ ROH R+OH-酸 性兩 性堿 性

16、2.3 2.32.2 2.2 m )10100.1:r(rZ 離 子 半 徑 ， 單 位 R的 值 越 大 ， 靜 電 引 力 越 強(qiáng) ， R吸 引 氧 原子 電 子 云 的 能 力 越 強(qiáng) ， ROH的 酸 性 越 強(qiáng) 。 282021-5-30 三 、 鹽 類1.晶 體 類 型 LiCI、 BeCI2、 MgCI2等 共 價(jià) ， 余 離 子 型 .2.顏 色 M+、 M2+無 論 晶 體 還 是 水 溶 液 均 無 色 .若 與 之 結(jié) 合的 陰 離 子 （ 不 包 括 X-） 無 色 ， 則 鹽 無 色 或 白 色 ;若 陰離 子 有 色 ， 則 化 合 物 一 般 顯 陰 離 子 的

17、顏 色 ， 如BaCrO 4(黃 色 ),K2Cr2O7(橙 紅 色 )， KMnO4(紫 紅 ） 。 292021-5-30 3. 溶 解 性堿金屬鹽 大 多 易 溶 ， 部 分 鋰 鹽 及 少 數(shù) 大 陰 離 子 組 成 的 鹽微 溶 或 難 溶Li:LiF 、 Li2CO3、 Li3PO4、 LiKFeIO6(高 碘 酸 鐵 鉀鋰 等 難 溶Na:NaSb(OH)6 、 NaZn(UO2)3(Ac)96H2O六 羥 基 合 銻 ( )酸 鈉 醋 酸 鈾 銑 鋅 鈉 K,Rb,Cs:M 3Co(NO2)6 、 MB(C6H5)4、 MCIO4、M2PtCI6等 難 溶 302021-5-3

18、0 堿 土 金 屬 鹽 :M(NO3)2、 M(CIO3)2、 M(CIO4)2、M(Ac)2、 MX2(X=CI,Br,I) 、 BeF2、 BeSO4、BeCrO4、 MgSO4、 MgCrO4易 溶 ,余 難 溶 . 溶 解 規(guī) 律1.Be鹽 多 數(shù) 易 溶 ,鎂 鹽 部 分 易 溶 ,Ca,Sr,Ba鹽 多數(shù) 難 溶 。2.Ca、 Sr、 Ba硫 酸 鹽 、 鉻 酸 鹽 的 溶 解 度 依 次 減小 ； 氟 化 物 溶 解 度 依 次 增 大 。 312021-5-30 碳 酸 鹽 易 溶 于 過 量 CO2溶 液 CaCO3+CO2=Ca(HCO3)2硫 酸 鹽 易 溶 于 濃 硫

19、酸 BaSO4+H2SO4=Ba(HSO4)23.草 酸 鈣 是 所 有 鈣 鹽 中 溶 解 度 最 小 的 .4.MCO3、 MC2O4、 MCrO4、 M3(PO4)2等 難 溶 于 水 ,易溶 于 強(qiáng) 酸 . CaC 2O4+H+=Ca2+HC2O4- 2BaCrO4+2H+=2Ba2+Cr2O72-+H2O 322021-5-30 4. 穩(wěn) 定 性堿 金屬 鹽 1.鹵 化 物 ： 高 溫 揮 發(fā) 不 分 解2.硫 酸 鹽 ： 不 揮 發(fā) ， 難 分 解3.碳 酸 鹽 ： Li2CO3在 1543K分 解 ， 余 難 分 解4.硝 酸 鹽 ： 4LiNO3=2Li2O+4NO2 +O2

20、2MNO3=2NaNO2+O2 (M=Na,K,Rb,Cs) 332021-5-30堿 土金 屬鹽 1.鹵 化 物 、 硫 酸 鹽 穩(wěn) 定2.碳 酸 鹽高 溫 分 解 BeCO3 CaCO3 BaCO3 373K 1173K 1633K3.硝 酸 鹽易 分 解 2M(NO3)2=2MO+4NO2 +O2 (M=Be,Mg)M(NO3)2=M(NO2)2+O2 (M=Ca,Sr,Ba)M(NO3)2=MO+ NO2 +NO (高 溫 ）4. 穩(wěn) 定 性 342021-5-30 5.形 成 結(jié) 晶 水 合 物 的 傾 向堿 金 屬 Li Na K Rb Cs 減 小 M+離 子 半 徑 越 小 ，

21、 作 用 于 水 分 子 的 電 場 越 強(qiáng) ， 水合 熱 越 大 ， 水 合 物 越 穩(wěn) 定 。 堿 土 金 屬 規(guī) 律 不 明 顯 。6.水 解 性堿 金 屬 弱 酸 鹽 均 水 解 -堿 性堿 土 金 屬 ： BeCI 24H2O=BeO+2HCI+3H2O MgCI26H2O Mg(OH)CI MgO 352021-5-30 7.形 成 復(fù) 鹽 的 能 力光 鹵 石 類 ： MCIMgCI26H2O M=K+、 Rb+、 Cs+礬 類 M2SO4 MSO46H2O M2SO4 M2(SO4)324H2OM( )=NH4+、 Na+、 K+、 Rb+、 Cs+M( )=Fe2+、 Co2

22、+、 Ni2+、 Zn2+、 Cu2+、 Hg2+M( )=Fe3+、 Cr3+、 AI3+ 362021-5-30 習(xí) 題 解 答 ：4： 3Na2O2+2NaCrO2+2H2O=2Na2CrO4+4NaOH 2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2 Na2O2+2H2O=2NaOH+H2O2 Na2O2+H2SO4=Na2SO4+H2O210:Be(OH)2與 Mg(OH)2 酸 堿 性 不 同 BeCO3與 MgCO3 熱 穩(wěn) 定 性 不 同 BeF 2與 MgF2 水 溶 性 不 同 372021-5-30 MgCO3 BaCO3 Na2CO3 CaCI2 Na2SO4H2OMgCO3 BaCO3 Na2CO3 CaCI2 Na2SO4H2SO4CO2( MgCO3 ) BaSO4 +CO2( BaCO3 ) BaCI2 BaCO3 BaSO4HCI CaCI2 （ Na 2SO4)CO2 （ Na2CO3)