大學(xué)精品課件：第12章S區(qū)元素

1、12.1 氫,12.5 鋰和鈹?shù)奶厥庑?對(duì)角線規(guī)則,12.4 堿金屬和堿土金屬的化合物,12.3 堿金屬和堿土金屬的單質(zhì),第十二章 s區(qū)元素,12.2 堿金屬和堿土金屬概述,12.1.2 氫氣的化學(xué)性質(zhì),12.1.6 氫能源,12.1.1 氫的存在和物理性質(zhì),12.1.3 氫氣的制備,12.1.4 氫化物,12.1.5 氫的用途,12.1 氫,12.1.1 氫的存在和物理性質(zhì),1. 氫的存在 氫在自然界主要以化合狀態(tài)存在水和碳?xì)浠衔镏小?氫是宇宙中最豐富的元素。 氫有三種同位素：氕，氘，氚,2. 氫的物理性質(zhì) 氫氣是無色、無味、無臭的易燃?xì)怏w，是所有氣體中最輕的,12.1.2 氫氣的化學(xué)性質(zhì)

2、,氫的成鍵特征： (1) 形成離子鍵； (2) 形成共價(jià)鍵； (3) 形成氫鍵； (4) 形成氫橋鍵,氫的重要化學(xué)性質(zhì)： (1) 氫氣與非金屬單質(zhì)反應(yīng)直接形成相應(yīng)的氫化物； (2) 氫氣在高溫下還原某些元素的鹵化物或氧化物，生成相應(yīng)的單質(zhì)； (3) 氫氣與活潑金屬在高溫下反應(yīng)生成離子型氫化物； (4) 氫氣可參與一些重要的有機(jī)反應(yīng),實(shí)驗(yàn)室制氫氣 用活潑金屬還原氫離子。 2. 工業(yè)制氫氣 (1)水煤氣法 C H2O CO H2 1000 CO H2O CO2 H2 400，F(xiàn)e2O3 (2)甲烷轉(zhuǎn)換法 CH4 H2O CO 3H2 700780， Ni,Co催化 (3)電解法,12.1.3 氫氣

3、的制備,1. 離子型氫化物 LiH，NaH，CaH2 2. 共價(jià)性氫化物 HF，H2O，NH3， SiH4 3. 金屬氫化物 VH1.8，TaH0.76，LaNiH5.7 氫化物的物理化學(xué)性質(zhì)，將在以后章節(jié)中分別講述,12.1.4 氫化物,1) 化工合成原料 合成氨 (2) 制取單質(zhì)的還原劑 例如：制取Si W (3) 有機(jī)化合物的合成和加工 有機(jī)化合物的加氫反應(yīng),12.1.6 氫能源,12.1.5 氫的用途,氫是21世紀(jì)一種頗具開發(fā)潛力的清潔能源,12.2 堿金屬和堿土金屬概述,堿金屬(IA )：ns1 Li, Na, K, Rb, Cs, Fr 堿土金屬(IIA )：ns2 Be, Mg,

4、 Ca, Sr, Ba, Ra 都是活潑金屬,易與H2直接化合成MH、MH2離子 型化合物； 2. 與O2形成正常氧化物、過氧化物、 超氧化物； 3. 與其他非金屬作用形成相應(yīng)的化合物； 4. 易與H2O反應(yīng)(除Be、Mg外,注：它們的活潑性有差異,通性,原子半徑增大 電離能、電負(fù)性減小 金屬性、還原性增強(qiáng),IA IIA Li Be Na Mg K Ca Rb Sr Cs Ba,原子半徑減小 電離能、電負(fù)性增大 金屬性、還原性減弱,12.3.1 單質(zhì)的性質(zhì),12.3 堿金屬和堿土金屬的單質(zhì),12.3.2 單質(zhì)的制備和用途,12.3.1 單質(zhì)的性質(zhì),Na,Li,K,1. 物理性質(zhì),Be,Mg,C

5、a,Sr,Ba,Rb,Cs,單質(zhì)的物理性質(zhì),有金屬光澤 密度小 硬度小 熔點(diǎn)低,堿金屬單質(zhì)的熔、沸點(diǎn)變化,導(dǎo)電、導(dǎo)熱性好,單質(zhì)在空氣中燃燒，形成相應(yīng)的氧化物,Li2O Na2O2 KO2 RbO2 CsO2 BeO MgO CaO SrO BaO2,與氧、硫、氮、鹵素反應(yīng)， 形成相應(yīng)的化合物,2. 化學(xué)性質(zhì),鎂帶的燃燒,與水作用,Ca,2M + 2H2O 2MOH + H2(g,與液氨的作用,焰色反應(yīng),均以礦物形式存在,鋰輝石,鈉長(zhǎng)石,鉀長(zhǎng)石,光鹵石,明礬石,12.3.2 單質(zhì)的制備和用途,綠柱石,菱鎂礦,螢石,天青石,大理石,石膏,重晶石,制備：電解熔融的鹽、高溫還原等方法。 用途：（略,1

6、2.4.1 氫化物,12.4 堿金屬和堿土金屬的化合物,12.4.4 重要鹽類及其性質(zhì),12.4.3 氫氧化物,12.4.2 氧化物,堿金屬和堿土金屬的單質(zhì)(除Be、Mg外)均能與氫形成離子型氫化物,LiH NaH KH RbH CsH NaCl -90.4 -57.3 -57.7-54.3 -49.3 -441,1.均為白色晶體， 熱穩(wěn)定性差,kJmol-1,12.4.1 氫化物,2.還原性強(qiáng),鈦的冶煉,劇烈水解,3.形成配位氫化物,鋁氫化鋰,受潮時(shí)強(qiáng)烈水解,形成三類氧化物,12.4.2 氧化物,正常氧化物(O2,過氧化物(O22,超氧化物(O2,1. 正常氧化物,制備,除BeO外，均能與水

7、化合生成相應(yīng)的堿,Li Cs劇烈程度,BeO除外,2. 過氧化物,3. 超氧化物,超氧化物(O2-)具有順磁性,12.4.3 氫氧化物,堿金屬和堿土金屬的氫氧化物都是白色固體,易吸水而潮解,MOH易溶于水，放熱。 堿土金屬溶解度（20,溶解度增大,LiOH NaOH KOH RbOH CsOH 中強(qiáng) 強(qiáng) 強(qiáng) 強(qiáng) 強(qiáng) 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),箭頭指向)堿性增強(qiáng)，溶解度增大,堿性,12.4.4 重要鹽類及其性質(zhì),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(jià)性,例如：Be2+極化力強(qiáng)， BeCl2已

8、過渡為共價(jià) 化合物,離子性增強(qiáng),重要鹽類： 鹵化物、硝酸鹽、硫酸鹽、碳酸鹽,BeCl2 MgCl2 CaCl2 SrCl2 BaCl2 熔點(diǎn)/ 415 714 775 874 962,2. 溶解度：堿金屬鹽類一般易溶于水； 堿土金屬鹽類除鹵化物、硝酸 鹽外多數(shù)溶解度較小。 3. 熱穩(wěn)定性：較高,硝酸鹽熱穩(wěn)定性差。 堿土金屬碳酸鹽的穩(wěn)定性隨金屬離子半徑 的增大而增強(qiáng)。 BeCO3 MgCO3 CaCO3 SrCO3 BaCO3 T分 / 100 540 900 1290 1360,穩(wěn)定性 M2CO3 MCO3,12.5 鋰和鈹?shù)奶厥庑?對(duì)角線規(guī)則,12.5.1 鋰和鈹?shù)奶厥庑?12.5.2 對(duì)角線規(guī)則,A 族的Li與A族的Mg， A族的Be與A族的Al， A 族的B與A族的Si，這三對(duì)元素在周期表中處于對(duì)角線位置,相應(yīng)的兩元素及其化