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1、第17章 碱金属碱土金属第1页，本讲稿共26页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 这些金属单质都具有银白色的金属光泽，具有良好的导电性和延展性。由于碱土金属的金属键比碱金属的金属键要强，所以碱土金属的熔沸点、硬度、密度都比碱金属高得多。第2页，本讲稿共26页 碱碱金金属属和和碱碱土土金金属属都都是是非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
2、，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，它它们们以以阳阳离离子子形形式式存在。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，本讲稿共26页M1 (xy)NH3 M1(NH3)y e(NH3)xM2(2xy)NH3 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：2 Na 2 NH3 2 NaNH2 H2第4页，本讲稿共26页氨合电子结构示意
3、图第5页，本讲稿共26页 (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 CsCl 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 金属单质的制备第6页，本讲稿共26页 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
4、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 项变大，有利于项变大，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，让让体体系系中中其分压始终保持在较小的数值，有利于反应向右进行。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，本讲稿共26页 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：正常氧化物(O2)过氧化物(O22)超氧化物(
5、O2)第8页，本讲稿共26页 碱土金属的氧化物可以通过其碳酸盐、氢氧化物、硝酸盐或硫酸盐的热分解来制备。氧化物热稳定性总的趋势是，同族从上到下依次降 低，熔点也按此顺序降低。(p800,mp:)碱土金属离子半径较小，电荷高，其氧化物的晶格能大，因而其熔点比碱金属氧化物的熔点高得多。锂以外的碱金属氧化物的制备一般可以用碱金属单质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，本讲稿共26页12 2 2 氢氧化物氢氧化物 1 氢氧化物性质氢氧化物性质 碱金属和碱土金属的氢氧化物都是白色固体。Be(OH)2为两性氢氧化物，LiOH和Be(OH)2为中强碱，其余氢氧化物都是强碱。碱金属的氢氧化
6、物都易溶于水，在空气中很容易吸潮，它们溶解于水时放出大量的热。除氢氧化锂的溶解度稍小外，其余的碱金属氢氧化物在常温下可以形成很浓的溶液。第10页，本讲稿共26页 2 氢氧化物酸碱性判断标准氢氧化物酸碱性判断标准 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，本讲稿共26页 LiOH 0.12 0.25 Be(OH)2 NaOH 0.10 0.18 Mg(OH)2KOH 0.09 0.15 Ca(OH)2Rb
7、OH 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为碱性。其它碱土金属氢氧化物为碱性。第12页，本讲稿共26页 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：
8、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，本讲稿共26页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
9、第14页，本讲稿共26页 (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，本讲稿共26页 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来愈难分解物质物质BeCO3MgCO3CaCO3SrCO3 BaCO3分解温度/K298813118315631663第19页，本讲稿共26
10、页 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，本讲稿共26页12 4 1 化合物的溶解性 锂和镁的氢氧化物LiOH和Mg(OH)2的溶解度都很小，而其它碱金属氢氧化物都易溶于水。锂与镁的氟化物、碳酸盐、磷酸盐都是难溶盐，而碱金属的氟化物、碳酸盐、磷酸盐都易溶于水。例如，氟化钠的溶解度约是氟化锂的10倍，磷酸钠的溶解度约是磷酸锂的200倍。第21页，本讲稿共26页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 Li
11、3N 3 Mg N2 Mg3N2 第22页，本讲稿共26页 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，本讲稿共26页12 4 3 对角线规则对角线规则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相似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。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
12、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。极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。第24页，本讲稿共26页12 4 4 为什么E (Li/Li)特别负?E (Li/Li)3.05 V E (Na/Na)2.72 VE (K/K)2.92 V rH H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，本讲稿共26页 E(Li/Li)特别负是主要是由于锂离子半径小，
13、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，本讲稿共26页