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1、第17章 碱金属碱土金属第1页，共26页，编辑于2022年，星期日12 1 金属单质金属单质12 1 1 物理性质物理性质 IA Li Na K Rb Cs ns1 1IIA BeMgCa SrBans22 这这些些金金属属单单质质都都具具有有银银白白色色的的金金属属光光泽泽，具具有有良良好好的的导导电电性性和延展性。和延展性。由于碱土金属的金属键比碱金由于碱土金属的金属键比碱金属的金属键要强，所以碱土金属属的金属键要强，所以碱土金属的熔沸点、硬度、密度都比碱金的熔沸点、硬度、密度都比碱金属高得多。属高得多。第2页，共26页，编辑于2022年，星期日 碱碱金金属属和和碱碱土土金金属属都都是是非
2、非常常活活泼泼的的金金属属元元素素，同同族族从从 Li 到到 Cs 和从和从 Be 到到 Ba 活泼性依次增强。活泼性依次增强。碱碱金金属属和和碱碱土土金金属属都都有有很很强强的的还还原原性性，与与许许多多非非金金属属单单质质直直接接反反应应生生成成离离子子型型化化合合物物。在在绝绝大大多多数数化化合合物物中中，它它们们以阳离子形式存在。以阳离子形式存在。12 1 2 化学性质化学性质 1 碱金属、碱土金属与水的作用碱金属、碱土金属与水的作用2 M 2 H2O 2 MOH H2(g)第3页，共26页，编辑于2022年，星期日M1 (xy)NH3 M1(NH3)y e(NH3)xM2(2xy)N
3、H3 M2(NH3)y2 2 e(NH3)x 2 碱金属、碱土金属与液氨的作用碱金属、碱土金属与液氨的作用 长期放置或有催化剂存在：长期放置或有催化剂存在：2 Na 2 NH3 2 NaNH2 H2第4页，共26页，编辑于2022年，星期日氨合电子结构示意图氨合电子结构示意图第5页，共26页，编辑于2022年，星期日 (1)熔融盐电解熔融盐电解:此法可制备此法可制备 Li、Na、Mg、Ca、Ba 问题：加入问题：加入CaCl2有何作用有何作用?(p798)(2)高温还原高温还原:此法制备此法制备 K、Rb、Cs KCl Na NaCl K(g)2 RbCl Ca CaCl2 Rb(g)2 Cs
4、Cl Ca CaCl2 Cs(g)问题问题:不活泼的金属为何可置换活泼金属不活泼的金属为何可置换活泼金属?12 1 3 金属单质的制备金属单质的制备第6页，共26页，编辑于2022年，星期日 钾钾的的沸沸点点(766 C)比比钠钠的的(890 C)低低，当当反反应应体体系系的的温温度度控控制制在在两两沸沸点点之之间间，使使金金属属钾钾变变成成气气态态，金金属属钠钠和和KCl、NaCl 仍仍保保持持在在液液态态，钾钾由由液液态态变变成成气气态态，熵熵值值大大为为增增加加，反反应应的的 TrSm 项项变变大大，有利于有利于rGm变成负值使反应向右进行。变成负值使反应向右进行。同同时时，钾钾为为蒸蒸
5、气气状状态态，设设法法使使其其不不断断离离开开反反应应体体系系，让让体体系系中其分压始终保持在较小的数值，有利于反应向右进行。中其分压始终保持在较小的数值，有利于反应向右进行。第7页，共26页，编辑于2022年，星期日 12 2 含氧化合物含氧化合物12 2 1 氧化物氧化物 碱金属形成三类氧化物：碱金属形成三类氧化物：正常氧化物正常氧化物(O2)过氧化物过氧化物(O22)超氧化物超氧化物(O2)第8页，共26页，编辑于2022年，星期日 碱碱土土金金属属的的氧氧化化物物可可以以通通过过其其碳碳酸酸盐盐、氢氢氧氧化化物物、硝酸盐或硫酸盐的热分解来制备。硝酸盐或硫酸盐的热分解来制备。氧氧化化物物
6、热热稳稳定定性性总总的的趋趋势势是是，同同族族从从上上到到下下依依次次降降 低，熔点也按此顺序降低。低，熔点也按此顺序降低。(p800,mp:)碱碱土土金金属属离离子子半半径径较较小小，电电荷荷高高，其其氧氧化化物物的的晶晶格格能能大，因而其熔点比碱金属氧化物的熔点高得多。大，因而其熔点比碱金属氧化物的熔点高得多。锂锂以以外外的的碱碱金金属属氧氧化化物物的的制制备备一一般般可可以以用用碱碱金金属属单单质质或叠氮化物还原其过氧化物、硝酸盐或亚硝酸盐制备。或叠氮化物还原其过氧化物、硝酸盐或亚硝酸盐制备。第9页，共26页，编辑于2022年，星期日12 2 2 氢氧化物氢氧化物 1 氢氧化物性质氢氧化
7、物性质 碱金属和碱土金属的氢氧化物都是白色固体。碱金属和碱土金属的氢氧化物都是白色固体。Be(OH)2为为两两性性氢氢氧氧化化物物，LiOH和和Be(OH)2为为中中强强碱，其余氢氧化物都是碱，其余氢氧化物都是强碱强碱。碱碱金金属属的的氢氢氧氧化化物物都都易易溶溶于于水水，在在空空气气中中很很容容易易吸吸潮潮，它它们们溶溶解解于于水水时时放放出出大大量量的的热热。除除氢氢氧氧化化锂锂的的溶溶解解度度稍稍小小外外，其其余余的的碱碱金金属属氢氢氧氧化化物物在在常常温温下下可可以以形形成成很很浓浓的的溶液。溶液。第10页，共26页，编辑于2022年，星期日 2 氢氧化物酸碱性判断标准氢氧化物酸碱性判
8、断标准 R拉电子能力与离子势有关拉电子能力与离子势有关:Z/r(r以以pm为单位为单位)解离方式与解离方式与 拉电子能力有关拉电子能力有关 0.22 0.32 两性两性 0.22 碱性碱性 0.32 酸性酸性 ROHRO H R OH第11页，共26页，编辑于2022年，星期日 LiOH 0.12 0.25 Be(OH)2 NaOH 0.10 0.18 Mg(OH)2KOH 0.09 0.15 Ca(OH)2RbOH 0.08 0.13 Sr(OH)2CsOH 0.07 0.12 Ba(OH)2 碱金属氢氧化物均为碱性，碱金属氢氧化物均为碱性，Be(OH)2为两性，为两性，其它碱土金属氢氧化物
9、为碱性。其它碱土金属氢氧化物为碱性。第12页，共26页，编辑于2022年，星期日 12 3 盐类盐类12 3 1 盐类的共同特点盐类的共同特点重要盐类：卤化物、硝酸盐、硫酸盐、碳酸盐重要盐类：卤化物、硝酸盐、硫酸盐、碳酸盐(1)晶体类型：绝大多数是离子晶体，晶体类型：绝大多数是离子晶体，但碱土金属卤化物有一定的共价性。但碱土金属卤化物有一定的共价性。(2)一般无色或白色。一般无色或白色。(3)溶解度：碱金属盐类一般易溶于水；溶解度：碱金属盐类一般易溶于水；碱土金属盐除卤化物、硝酸盐外多数难溶。碱土金属盐除卤化物、硝酸盐外多数难溶。(4)热稳定性：较高热稳定性：较高。第13页，共26页，编辑于2
10、022年，星期日12 3 2 盐类的溶解性盐类的溶解性 (1)IA盐类易溶为主，难溶的有：盐类易溶为主，难溶的有：K2PtCl6、NaSb(OH)6、KClO4、Li3PO4、K2NaCo(NO2)3 难溶盐往往是在与大阴离子相配时出现。难溶盐往往是在与大阴离子相配时出现。(2)IIA盐类难溶居多，常见盐类除氯化物、硝酸盐类难溶居多，常见盐类除氯化物、硝酸 盐外，盐外，其他难溶，如其他难溶，如MCO3、MC2O4、M3(PO4)2、MSO4、MCrO4第14页，共26页，编辑于2022年，星期日 (3)离子型盐类溶解度的定性判断标准离子型盐类溶解度的定性判断标准 巴素洛规则：阴阳离子电荷绝对值
11、相同巴素洛规则：阴阳离子电荷绝对值相同,阴阳离子半径阴阳离子半径 较为接近则难溶，否则，易溶。较为接近则难溶，否则，易溶。比较一下两组溶解度：比较一下两组溶解度：LiF LiIBaSO4 BeSO4 MCO3(s)MO(s)CO2第18页，共26页，编辑于2022年，星期日 碳酸盐的热稳定性取决于碳酸盐的热稳定性取决于M离子的反极化能力离子的反极化能力愈愈来来愈愈难难分分解解物质物质BeCO3MgCO3CaCO3SrCO3 BaCO3分解温度分解温度/K298813118315631663第19页，共26页，编辑于2022年，星期日 12 4 锂的特殊性及对角线规则锂的特殊性及对角线规则 锂与
12、同族的元素不类似，而和镁类似。锂与同族的元素不类似，而和镁类似。第20页，共26页，编辑于2022年，星期日12 4 1 化合物的溶解性化合物的溶解性 锂锂和和镁镁的的氢氢氧氧化化物物LiOH和和Mg(OH)2的的溶溶解解度度都都很很小小，而其它碱金属氢氧化物都易溶于水。而其它碱金属氢氧化物都易溶于水。锂锂与与镁镁的的氟氟化化物物、碳碳酸酸盐盐、磷磷酸酸盐盐都都是是难难溶溶盐盐，而而碱碱金金属属的的氟氟化化物物、碳碳酸酸盐盐、磷磷酸酸盐盐都都易易溶溶于于水水。例例如如，氟氟化化钠钠的的溶溶解解度度约约是是氟氟化化锂锂的的10倍倍，磷磷酸酸钠钠的的溶溶解解度度约约是是磷磷酸酸锂的锂的200倍。倍
13、。第21页，共26页，编辑于2022年，星期日12 4 2 Li、Mg 的相似性一些反应的相似性一些反应 4 Li O2 2 Li2 O 2 Mg O2 2 MgO 6 Li N2 2 Li3N 3 Mg N2 Mg3N2 第22页，共26页，编辑于2022年，星期日 2 Mg(NO3)2 2 MgO 4 NO2 O2 4 LiNO3 2 Li2O 4 NO2 O2 2 NaNO3 2 NaNO2 O2 LiClH2O LiOH HCl MgCl26H2O Mg(OH)Cl HCl 5 H2O Mg(OH)Cl MgO HCl第23页，共26页，编辑于2022年，星期日12 4 3 对角线规则
14、对角线规则CSiLiNaBeMgBAl 以上三对处于对角线上的元素及其化合物的性质有许多以上三对处于对角线上的元素及其化合物的性质有许多相似之处，叫做对角线规则。相似之处，叫做对角线规则。这这是是由由于于对对角角线线位位置置上上的的邻邻近近两两个个元元素素的的电电荷荷数数和和半半径径对对极极化化作用的影响恰好相反，使得它们离子极化力相近而引起的。作用的影响恰好相反，使得它们离子极化力相近而引起的。第24页，共26页，编辑于2022年，星期日12 4 4 为什么为什么E (Li/Li)特别负特别负?E (Li/Li)3.05 V E (Na/Na)2.72 VE (K/K)2.92 V rH H
15、升升(M)I1(M)Hh(M)Hh(H)I1(H)1/2 D(H2)I1(M)I1(H)M(g)H(g)M(g)H(g)HhHh1/2DH升升 M(s)H(aq)M(aq)1/2 H2rH第25页，共26页，编辑于2022年，星期日 E(Li/Li)特别负是主要是由于锂离子半径小，水合特别负是主要是由于锂离子半径小，水合作用强，水合热特别大的缘故。作用强，水合热特别大的缘故。性性 质质H升升/kJmol1I(M)/kJmol1Hh(M)/kJmol1H (M)/kJmol1H (H)/kJmol1总总 焓焓 变变 Hm/kJmol1 (计算值计算值)(实验值实验值)Na109.5495.7413.8197.3 454.5275.22.672.71Li150.5520.1514.1163.1 454.5291.43.023.0401K91.5418.6342.8175.1 454.5279.42.902.931Rb86.1402.9321.9165.1 454.5289.43.002.98Cs79.9375.6297.1158 454.5296.53.072.92EV/V/E第26页，共26页，编辑于2022年，星期日