無機化學實驗——堿金屬元素實驗.doc

實實驗驗五五s區(qū)區(qū)元元素素一、實驗目的熟悉堿金屬和堿土金屬某些鹽類的溶解性S區(qū)元素的金屬活性、氧化物和氫氧化物的堿性學習并掌握焰色反應的操作方法；利用Na+、K+、NH4+、Ca2+、Ba2+等離子的特性，自行設計實驗方案對混合液中各離子進行分離和鑒定。1.S區(qū)元素的通性堿金屬族：最外層電子排列為ns1，包括鋰、鈉、鉀、銣、銫、鈁，都是活潑性很強的金屬元素。它們的次外層具有稀有氣體原子式的穩(wěn)定的電子層結構，對核電荷的屏蔽作用較大，所以堿金屬元素的I1在同一周期中為最低。表：堿金屬元素的基本性質堿土金屬：最外層電子排列為ns2，包括鈹、鎂、鈣、鍶、鋇、鐳。堿土金屬的原子半徑比同周期的堿金屬為小，原子核對最外層的s電子的作用力強于堿金屬，活潑性次于堿金屬.表2：堿土金屬元素的基本性質135113996531離子半徑/pm19819117413689原子半徑/pm6s25s24s23s22s2價電子構型BaSrCaMgBe元素0.790.820.820.930.98電負性376403419496520I1kJmol-11691481339560離子半徑/pm235216203154123原子半徑/pm6s15s14s13s12s1價電子構型CsRuKNaLi元素2.S區(qū)元素的單質堿金屬族和堿土金屬都為活潑金屬元素，它們能直接或間接與電負性較高的非活潑金屬元素如鹵素、硫、氧、磷、氮和氫等形成相應的相應的化合物。Na+O2=Na2O2除了鋰、鈹、鎂的一些化合物具有明顯的共價性外，其余都具有離子鍵的性質除鈹和鎂由于表面形成致密的保護膜因而對水穩(wěn)定外，其余都易于與水反應，并放出大量的熱：2Na+2H2O=2NaOH+H2rHm=-281.8kJmol-1Ca+2H2O=Ca(OH)2+H2rHm=-414.4kJmol-1堿金屬LiNaKRbCs空氣中燃燒Li2ONa2O2KO2RbO2CsO2顏色白色白色淡黃色亮黃色橙紅色3.S區(qū)元素的氫氧化物堿金屬和堿土金屬的氫氧化物的堿性隨離子半徑的增大而增強。LiOHNaOHKOHRbOHCsOHBe(OH)2Mg(OH)2Ca(OH)2Sr(OH)2Ba(OH)24.S區(qū)元素的鹽類（1）堿金屬的鹽類一般易溶與水，并與水形成水合離子；僅有少數(shù)鹽是難溶的。鈉的難溶鹽有：六氫氧銻()酸鈉NaSb(OH)6醋酸鈾酰鋅鈉NaZn(UO2)3(CH3COO)96H2O鉀、銣、銫的難溶鹽有：鈷亞硝酸鹽M3Co(NO2)6、四苯硼化物MB(C6H5)4,氯鉑酸鹽M2PtCl（2）堿土金屬的鹽類硝酸鹽、氯酸鹽、高氯酸鹽、醋酸鹽為易溶的；碳酸鹽、磷酸鹽和草酸鹽是難溶性的硫酸鹽和鉻酸鹽的溶解度則差別較大，如BaSO4，BaCrO4為難溶鹽，MgSO4和MgCrO4等則易溶。常利用其溶解度的不同進行沉淀分離和鑒定。如：Ba2+SO42-=BaSO4（白色）(SO42-離子的鑒定)Ca2+C2O42-=CaC2O4（白色）(Ca2+離子的鑒定)Ba2+Cr2O72-+H2O=BaCrO4（黃色）(Ba2+離子的鑒定)堿土金屬的碳酸鹽、磷酸鹽、草酸鹽和鉻酸鹽均能溶于稀的強酸中。因此，要使這些難溶鹽沉淀完全，應控制溶液為中性或微堿性。（3）焰色反應:焰色反應是某些金屬或它們的揮發(fā)性化合物在無色火焰中灼燒時使火焰呈現(xiàn)特征的顏色的反應。灼燒金屬或它們的揮發(fā)性化合物時，原子核外的電子吸收一定的能量，從基態(tài)躍遷到具有較高能量的激發(fā)態(tài)，激發(fā)態(tài)的電子回到基態(tài)時，會以一定波長的光譜線的形式釋放出多余的能量，從焰色反應的實驗里所看到的特殊焰色，就是光譜譜線的顏色。每種元素的光譜都有一些特征譜線，發(fā)出特征的顏色而使火焰著色，根據(jù)焰色可以判斷某種元素的存在。1.液滴體積的估計綠色洋紅色磚紅色紫黃紅火焰顏色Ba2+Sr2+Ca2+K+Na+Li+金屬離子取大、中、小不同口徑的滴管，向10ml量筒內滴水，記錄1ml水的滴數(shù)；再用三種滴管分別向試管中滴加液滴數(shù)為1ml的水，然后量出其體積，反復數(shù)次，將數(shù)據(jù)填入下表.操作注意：滴管的使用方法和注意事項；注意檢查乳膠頭，是否殘留有水，是否老化、有破洞；要逐滴滴，不要連續(xù)滴。2、鈉與空氣中氧氣的反應3、LiCl、NaCl、KCl的溶解性4、鉻酸鋇和草酸鈣的生成和性質5.焰色反應用洗凈的鎳鉻絲分別蘸上少量的氯化鋰、氯化鈉、氯化鉀、氯化鈣、氯化鍶和氯化鋇固體，在氧化焰中灼燒，觀察焰色有何不同？注意：火焰最好是無色的或淺色的（煤氣燈為好），以免干擾觀察離子的焰色。每次實驗前要將鉑絲在鹽酸中洗凈并在燈焰上灼燒至火焰無色（在酒精燈焰上燒至不改變焰色）。觀察K的焰色應透過藍色鈷玻璃片，以濾去對紫色光有遮蓋作用的黃光，避免雜質Na所造成的干擾。鑷子棉花酒精法：用鑷子取一小團脫脂棉吸少許95乙醇，把棉花上的酒精擠干，用該棉花沾一些氯化鈉粉末（研細），點燃。6.設計實驗水溶液中含有Na+、K+、NH4+、Mg2+、Ca2+和Ba2+的分離與檢出。五、操作注意：金屬鈉保存在煤油中放在陰涼處；用鑷子夾住，在煤油下用小刀切割，切勿與皮膚接觸；用濾紙吸干煤油，吸干后的濾紙不可亂丟，應及時燒掉；取用鈉粒為綠豆大小，不要過多，未用完的鈉屑不能亂丟，應及時燒掉；坩鍋中鈉剛剛開始燃燒時，即停止加熱；1ml水的滴數(shù)小中大滴管口徑如何檢驗生成的氣體？pH試紙的使用方法及注意事項。比較鉻酸鋇和鉻酸鈣在弱酸和強酸介質中溶解性的不同