十七章堿金屬和堿土金屬ppt課件

1、第十七章第十七章 堿金屬和堿土金屬堿金屬和堿土金屬一、堿金屬和堿土金屬的通性一、堿金屬和堿土金屬的通性二、堿金屬和堿土金屬的單質(zhì)二、堿金屬和堿土金屬的單質(zhì)三、化合物三、化合物四、離子晶體鹽類的溶解性四、離子晶體鹽類的溶解性17-1 17-1 堿金屬和堿土金屬的通性堿金屬和堿土金屬的通性AA：LiLi、NaNa、K K、RbRb、CsCs、(Fr)(Fr)A: BeA: Be、MgMg、CaCa、SrSr、BaBa、(Ra)(Ra) 金屬活性金屬活性 堿金屬堿金屬 堿土金屬堿土金屬 化合物以離子型為主化合物以離子型為主, Li, Li、BeBe、MgMg部分化合物有部分化合物有明顯的共價(jià)性。明顯

2、的共價(jià)性。 俗名：俗名：光鹵石、石膏、菱鎂礦、方解石、重晶石等光鹵石、石膏、菱鎂礦、方解石、重晶石等堿金屬和堿土金屬元素的根本性質(zhì)堿金屬和堿土金屬元素的根本性質(zhì)元素符號(hào)元素符號(hào)LiLiNaNaK KRbRbCsCsI I1 1520520496496419419403403376376電負(fù)性電負(fù)性0.980.980.930.930.820.820.820.820.790.79/V/V-3.045-3.045-2.714-2.714-2.925-2.925-2.925-2.925-2.923-2.923元素符號(hào)元素符號(hào)BeBeMgMgCaCaSrSrBaBaI I1 19009007387385

3、90590550550503503電負(fù)性電負(fù)性1.571.571.311.311.001.000.950.950.890.89/V/V-1.85-1.85-2.36-2.36-2.87-2.87-2.87-2.87-2.91-2.91Li BeLi BeNa MgNa MgK CaK CaRb CsRb CsCs BaCs Ba原子半徑增大原子半徑增大金屬性、復(fù)原性加強(qiáng)金屬性、復(fù)原性加強(qiáng)電離能、電負(fù)性減小電離能、電負(fù)性減小原子半徑減小原子半徑減小金屬性、復(fù)原性減弱金屬性、復(fù)原性減弱電離能、電負(fù)性增大電離能、電負(fù)性增大17-2 堿金屬和堿土金屬的單質(zhì)堿金屬和堿土金屬的單質(zhì)一、物理性質(zhì)一、物理性質(zhì)

4、 通性通性 雪白色光澤雪白色光澤, ,熔沸點(diǎn)低，硬度小，密度熔沸點(diǎn)低，硬度小，密度小，導(dǎo)電性好，延展性好。小，導(dǎo)電性好，延展性好。 1. 1.儲(chǔ)存：儲(chǔ)存：Li(=0.534gcm-3)Li(=0.534gcm-3)，最輕的，最輕的金屬，浸在液體石蠟或封存在固體石蠟中，金屬，浸在液體石蠟或封存在固體石蠟中，其它金屬普通放在煤油中。其它金屬普通放在煤油中。 2. 2.切割：除切割：除BeBe、MgMg外，余皆可用刀切割。外，余皆可用刀切割。最軟最軟CsCs硬度硬度0.20.2. .3.3.光電效應(yīng)：光電效應(yīng)：CsCs電子活性極高電子活性極高4.4.液態(tài)合金：液態(tài)合金：K-Na;Na-HgK-Na;

5、Na-Hg二、化學(xué)性質(zhì)二、化學(xué)性質(zhì)1.1.與水反響與水反響 AA 2M+2H2O=2MOH+H2 2M+2H2O=2MOH+H2 Li Na K Rb Cs Li Na K Rb Cs強(qiáng)強(qiáng) 景象：難熔景象：難熔 熔球熔球 H2 H2熄滅熄滅 爆炸爆炸 思索思索 Li Li的的最小，但與水的反響活性最最小，但與水的反響活性最弱弱 Li Li熔點(diǎn)高，生成的熔點(diǎn)高，生成的LiOHLiOH難熔難熔 Li Na K Li Na KA M+2H2O=M(OH)2+H2 A M+2H2O=M(OH)2+H2 Be Mg Ca Sr Ba Be Mg Ca Sr Ba強(qiáng)強(qiáng)與水蒸氣反響與水蒸氣反響 與熱水反響與

6、熱水反響 冷水中反響冷水中反響CaCa與水與水的反響的反響2.2.與其它非金屬反響，空氣中易氧化與其它非金屬反響，空氣中易氧化3.3.顏色反響顏色反響 Ca Ca、SrSr、BaBa及堿金屬的揮發(fā)性化合物，在無(wú)及堿金屬的揮發(fā)性化合物，在無(wú)色火焰中灼燒時(shí)，能使火焰呈現(xiàn)出一定顏色。色火焰中灼燒時(shí)，能使火焰呈現(xiàn)出一定顏色。 Li: Li:紅色紅色Na: Na: 黃色黃色K K、RbRb、CsCs：紫色經(jīng)過(guò)鈷玻璃察看：紫色經(jīng)過(guò)鈷玻璃察看CaCa：橙紅：橙紅SrSr：洋紅：洋紅Ba: Ba: 綠綠利用焰色反響只可鑒定單個(gè)離子利用焰色反響只可鑒定單個(gè)離子4.4.與液氨作用與液氨作用 Ca Ca、SrSr、

7、BaBa及堿金屬等與液氨作用生成及堿金屬等與液氨作用生成蘭色溶液蘭色溶液, ,放置時(shí)能緩慢釋放放置時(shí)能緩慢釋放H2.H2. 2Na(s)+2NH3(l)=2Na+2NH2-+H2(g) 2Na(s)+2NH3(l)=2Na+2NH2-+H2(g)三、制備三、制備1.熔鹽電解法熔鹽電解法熔鹽熔鹽:氯化物氯化物(熔點(diǎn)低熔點(diǎn)低+助熔劑助熔劑助熔劑助熔劑CaCI2CaCI2的作用的作用 降低電解質(zhì)的熔點(diǎn)，防止鈉揮發(fā)降低電解質(zhì)的熔點(diǎn)，防止鈉揮發(fā). .熔點(diǎn)：熔點(diǎn)：NaCINaCI，1073K; Na1073K; Na：熔點(diǎn)：熔點(diǎn)371K371K；沸；沸點(diǎn)點(diǎn)1156K;1156K;混合鹽，混合鹽，873K.

8、 873K. 2 2N Na aC CI I2 2N Na a+ +C CI I2 2電電解解C Ca aC CI I2 2 減小減小NaNa的分散性。的分散性。( (混合物密度大，液混合物密度大，液NaNa可浮其上可浮其上) )此法不適宜制此法不適宜制K(RbK(Rb、Cs)Cs)A A：K K易溶于熔融易溶于熔融KCIKCI中中B B：電解過(guò)程中產(chǎn)生的：電解過(guò)程中產(chǎn)生的KO2KO2和和K K會(huì)發(fā)生爆炸反響會(huì)發(fā)生爆炸反響2.2.熱復(fù)原法用碳或碳化物做復(fù)原劑熱復(fù)原法用碳或碳化物做復(fù)原劑M Mg gO O( (s s) )+ +C C( (s s) ) 2 21 10 00 0K KM Mg g

9、( (g g) )+ +C CO O( (g g) )2 2K KF F+ +C Ca aC C2 2C Ca aF F2 2+ +2 2C C+ +2 2K K1 12 27 73 3- -1 14 42 23 3K K3.3.金屬置換法金屬置換法 主制主制K K、RbRb、Cs(Cs(高溫、低壓高溫、低壓 K K C C I I + + N N a a = = N N a a C C I I + + K K 2 2 R R b b C C I I + + C C a a = = C C a a C C I I2 2+ + 2 2 R R b b 2 2 C C s s A A I I O

10、O2 2+ + M M g g = = M M g g A A I I2 2O O4 4+ + 2 2 C C s s 思索思索 不活潑金屬置換活潑金屬，能不活潑金屬置換活潑金屬，能否與金屬活潑性順序矛盾？否與金屬活潑性順序矛盾？17-3 17-3 化合物化合物一、氧化物一、氧化物 普通氧化物普通氧化物 過(guò)氧化物過(guò)氧化物 超氧化物超氧化物 臭臭氧化物氧化物A Na2O Na2O2 NaO2 KO3A Na2O Na2O2 NaO2 KO3A CaO CaO2 CaO4A CaO CaO2 CaO4普通氧化物普通氧化物(O2-)(O2-)過(guò)氧化物過(guò)氧化物(O22-)(O22-)超氧化物超氧化物(

11、O2-)(O2-)622p2s2()()()()(p*pps*sKK3242222222)()()()()(p*pps*sKK1.1.堿金屬氧化物堿金屬氧化物* * 堿金屬在空氣中充分熄滅的產(chǎn)物堿金屬在空氣中充分熄滅的產(chǎn)物堿金屬堿金屬LiLiNaNaK Rb CsK Rb CsO O2 2LiLi2 2O ONaNa2 2O O2 2MOMO2 2N N2 2LiLi3 3N N- - 普通氧化物普通氧化物制制備備4Li+O2=2Li2O4Li+O2=2Li2ONa2O2+2Na=2Na2ONa2O2+2Na=2Na2O2KNO3+10K=6K2O+N22KNO3+1

12、0K=6K2O+N2性質(zhì)：性質(zhì)： Li2O Na2O K2O Rb2O Li2O Na2O K2O Rb2O Cs2OCs2O 顏色顏色 白白 白白 淡黃淡黃 亮黃亮黃 橙紅橙紅穩(wěn)定性穩(wěn)定性 較穩(wěn)定較穩(wěn)定 熔點(diǎn)前即分解熔點(diǎn)前即分解減弱減弱與水反響與水反響 LiOH MOH過(guò)氧化物過(guò)氧化物Na2O2:2Na+O2=Na2O2(淡黃粉末淡黃粉末 Na2O2+2H2O=2NaOH+H2O2(H2O+O2Na2O2+2H2O=2NaOH+H2O2(H2O+O2 Na2O2+H2SO4=Na2SO4+H2O2(H2O+ONa2O2+H2SO4=Na2SO4+H2O2(H2O+O2 2 2Na2O2+2C

13、O2=2Na2CO3+O2 2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2 Cr2O3+3Na2O2=2Na2CrO4+Na2O Cr2O3+3Na2O2=2Na2CrO4+Na2O 2NaCrO2+3Na2O2+2H2O=2Na2CrO4+4N2NaCrO2+3Na2O2+2H2O=2Na2CrO4+4NaOHaOH MnO2+Na2O2=Na2MnO4 ( MnO2+Na2O2=Na2MnO4 (熔礦劑熔礦劑) )堿性條件下為強(qiáng)氧化劑，遇棉花、木炭等爆炸堿性條件下為強(qiáng)氧化劑，遇棉花、木炭等爆炸. . 超氧化物超氧化物K(RbK(Rb、Cs)+O2MO2Cs)+O2MO2紅色紅色2KO2+2H

14、2O=2KOH+H2O2+O22KO2+2H2O=2KOH+H2O2+O22KO2+H2SO4=K2SO4+H2O2+O22KO2+H2SO4=K2SO4+H2O2+O24KO2+2CO2=2K2CO3+3O24KO2+2CO2=2K2CO3+3O2 過(guò)氧化物、超氧化物廣泛用做引火劑、供過(guò)氧化物、超氧化物廣泛用做引火劑、供氧劑、漂白劑。氧劑、漂白劑。 臭氧化物臭氧化物(KO3(KO3、RbO3RbO3、CsO3)CsO3)3KOH(s)+2O3(g)=2KO3(s)+KOHH2O(s)+1/2O3KOH(s)+2O3(g)=2KO3(s)+KOHH2O(s)+1/2O2(g)2(g)RO3RO

15、3不穩(wěn)定不穩(wěn)定RO2+O2 RO2+O2 4MO3+2H2O=4MOH+5O24MO3+2H2O=4MOH+5O22.2.堿土金屬氧化物堿土金屬氧化物 * * 堿土金屬在空氣中充分熄滅堿土金屬在空氣中充分熄滅堿土金屬堿土金屬1 1BeBeMgMgCa Sr BaCa Sr BaO O2 2MOMOMO( MOMO( MO2 2 MO MO4 4 ) )N N2 2M M3 3N N2 2MM3 3N N2 2+6H+6H2 2O=3M(OH)O=3M(OH)2 2+2NH+2NH3 3MOMO均白色固體，較穩(wěn)定。均白色固體，較穩(wěn)定。鎂帶的熄滅鎂帶的熄滅二、氫氧化物二、氫氧化物1.1.堿金屬氫氧

16、化物堿金屬氫氧化物 物理性質(zhì)：白色固體，除物理性質(zhì)：白色固體，除LiOHLiOH外，均易外，均易溶于水并放出大量熱。固體在空氣中易吸濕溶于水并放出大量熱。固體在空氣中易吸濕潮解，潮解，NaOHNaOH可用做枯燥劑。對(duì)纖維、皮膚及可用做枯燥劑。對(duì)纖維、皮膚及其它有機(jī)物具有強(qiáng)腐蝕性其它有機(jī)物具有強(qiáng)腐蝕性- -苛性堿熔融或蒸苛性堿熔融或蒸濃濃NaOHNaOH時(shí)，可用時(shí)，可用AgAg、NiNi或或FeFe制容器。制容器。 LiOH NaOH KOH RbOH CsOH LiOH NaOH KOH RbOH CsOH堿性堿性 中強(qiáng)中強(qiáng) 強(qiáng)強(qiáng) 強(qiáng)強(qiáng) 強(qiáng)強(qiáng) 強(qiáng)強(qiáng)水溶性水溶性 難難 易易 易易 易易 易易化學(xué)

17、性質(zhì)：化學(xué)性質(zhì)：與酸、酸性氧化物及鹽等反響與酸、酸性氧化物及鹽等反響 2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O 2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O 配不含配不含Na2CO3Na2CO3溶液：先配飽和液，靜置，溶液：先配飽和液，靜置， Na2CO3Na2CO3，清液用煮沸冷卻的蒸餾水沖稀。，清液用煮沸冷卻的蒸餾水沖稀。 NaOH+NH4CI=NaCI+H2O+NH3 NaOH+NH4CI=NaCI+H2O+NH3 實(shí)驗(yàn)室制實(shí)驗(yàn)室制NH3NH3 6NaOH+Fe2(SO4)3=2Fe(OH)3 +3Na2SO4 6NaOH+Fe2(SO4)3=2Fe(OH)3 +3Na2SO4 除去溶液中的

18、雜質(zhì)除去溶液中的雜質(zhì)Fe3+Fe3+與兩性金屬與兩性金屬ZnZn、AIAI、某些非金屬、某些非金屬B B、SiSi及其氧化物反響及其氧化物反響 2AI+2NaOH+6H2O=2NaAI(OH)4+3H2 2AI+2NaOH+6H2O=2NaAI(OH)4+3H2 AI2O3+2NaOH=2NaAIO2+H2O AI2O3+2NaOH=2NaAIO2+H2O Si+2NaOH Si+2NaOH濃濃+H2O=Na2SiO3+2H2 +H2O=Na2SiO3+2H2 SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O玻璃瓶用橡皮塞玻璃瓶用橡皮塞與多變價(jià)非金屬與

19、多變價(jià)非金屬CI2CI2、Br2Br2、I2I2、P P、S)S)發(fā)發(fā)生歧化反響生歧化反響X2+6OH-=5X-+XO3-+3H2O X2+6OH-=5X-+XO3-+3H2O 3S+6NaOH=2Na2S+Na2SO3+3H2O3S+6NaOH=2Na2S+Na2SO3+3H2OP4+3KOH+3H2O=3KH2PO2+PH3P4+3KOH+3H2O=3KH2PO2+PH32.2.堿土金屬氫氧化物堿土金屬氫氧化物 Be(OH)2 Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr(OH)2 Be(OH)2 Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr(OH)2 Ba(OH)2Ba(OH)2 兩性兩性 中強(qiáng)中強(qiáng) 強(qiáng)

20、強(qiáng) 強(qiáng)強(qiáng) 強(qiáng)強(qiáng) 難溶難溶 難溶難溶 微溶微溶 易溶易溶 易溶易溶* * Be(OH)2+2H+= Be2+2H2O Be(OH)2+2H+= Be2+2H2O Be(OH)2+2OH-= Be(OH)42- Be(OH)2+2OH-= Be(OH)42-Ca(OH)2Ca(OH)2：熟石灰、石灰水、消石灰；：熟石灰、石灰水、消石灰；CaOCaO：生：生石灰石灰 Ca(OH)2+CO2= CaCO3+H2O Ca(OH)2+CO2= CaCO3+H2O CaCO3+CO2= Ca CaCO3+CO2= CaHCO3HCO32 2判別主族金屬氫氧化物的閱歷公式判別主族金屬氫氧化物的閱歷公式RO-R

21、O-+H+ROHR+OH-+H+ROHR+OH-酸酸性性兩兩性性堿堿性性2.32.32.22.2 m)10100.1:r(rZ 離離子子半半徑徑，單單位位 R R的的值越大，靜電引力越強(qiáng)，值越大，靜電引力越強(qiáng)，R R吸引氧原吸引氧原子電子云的才干越強(qiáng)，子電子云的才干越強(qiáng)，ROHROH的酸性越強(qiáng)。的酸性越強(qiáng)。三、鹽類三、鹽類1.1.晶體類型晶體類型 LiCI LiCI、BeCI2BeCI2、MgCI2MgCI2等共價(jià)，余離子型等共價(jià)，余離子型. .2.2.顏色顏色 M+ M+、M2+M2+無(wú)論晶體還是水溶液均無(wú)色無(wú)論晶體還是水溶液均無(wú)色. .假設(shè)與之結(jié)假設(shè)與之結(jié)合的陰離子不包括合的陰離子不包括X

22、-X-無(wú)色，那么鹽無(wú)色或白色無(wú)色，那么鹽無(wú)色或白色; ;假設(shè)陰離子有色，那么化合物普通顯陰離子的顏色，假設(shè)陰離子有色，那么化合物普通顯陰離子的顏色，如如BaCrO4(BaCrO4(黃色黃色),K2Cr2O7(),K2Cr2O7(橙紅色橙紅色) )，KMnO4(KMnO4(紫紅。紫紅。3. 3. 溶解性溶解性堿堿金金屬屬鹽鹽 大多易溶，部分大多易溶，部分鋰鹽鋰鹽及少數(shù)及少數(shù)大陰離子大陰離子組成的鹽組成的鹽微溶或難溶微溶或難溶Li:Li:LiF LiF 、LiLi2 2COCO3 3、LiLi3 3POPO4 4、LiKFeIOLiKFeIO6 6( (高碘酸鐵鉀高碘酸鐵鉀鋰鋰 等難溶等難溶Na:

23、Na:NaSb(OH)NaSb(OH)6 6 、NaZn(UONaZn(UO2 2) )3 3(Ac)(Ac)9 96H6H2 2O O 六羥基合銻六羥基合銻()()酸鈉酸鈉 醋酸鈾銑鋅鈉醋酸鈾銑鋅鈉 K,Rb,Cs:K,Rb,Cs:M M3 3Co(NOCo(NO2 2) )6 6 、MB(CMB(C6 6H H5 5) )4 4、MCIOMCIO4 4、M M2 2PtCIPtCI6 6 等難溶等難溶堿土金屬鹽堿土金屬鹽:M(NO3)2:M(NO3)2、M(CIO3)2M(CIO3)2、M(CIO4)2M(CIO4)2、M(Ac)2M(Ac)2、MX2(X=CI,Br,I) MX2(X=C

24、I,Br,I) 、BeF2BeF2、BeSO4BeSO4、BeCrO4BeCrO4、MgSO4MgSO4、MgCrO4MgCrO4易溶易溶, ,余難溶余難溶. . 溶溶 解解 規(guī)規(guī) 律律1.Be1.Be鹽多數(shù)易溶鹽多數(shù)易溶, ,鎂鹽部分易溶鎂鹽部分易溶,Ca,Sr,Ba,Ca,Sr,Ba鹽多鹽多數(shù)難溶。數(shù)難溶。2.Ca2.Ca、SrSr、BaBa硫酸鹽、鉻酸鹽的溶解度依次減硫酸鹽、鉻酸鹽的溶解度依次減??；氟化物溶解度依次增大。??；氟化物溶解度依次增大。碳酸鹽易溶于過(guò)量碳酸鹽易溶于過(guò)量CO2CO2溶液溶液 CaCO3+CO2=Ca(HCO3)2 CaCO3+CO2=Ca(HCO3)2硫酸鹽易溶于

25、濃硫酸硫酸鹽易溶于濃硫酸 BaSO4+H2SO4=Ba(HSO4)2 BaSO4+H2SO4=Ba(HSO4)23.3.草酸鈣是一切鈣鹽中溶解度最小的草酸鈣是一切鈣鹽中溶解度最小的. .4.MCO34.MCO3、MC2O4MC2O4、MCrO4MCrO4、M3(PO4)2M3(PO4)2等難溶于水等難溶于水, ,易溶于強(qiáng)酸易溶于強(qiáng)酸. . CaC2O4+H+=Ca2+HC2O4- CaC2O4+H+=Ca2+HC2O4- 2BaCrO4+2H+=2Ba2+Cr2O72-+H2O 2BaCrO4+2H+=2Ba2+Cr2O72-+H2O4. 4. 穩(wěn)定性穩(wěn)定性堿金堿金屬鹽屬鹽1.1.鹵化物：高溫

26、揮發(fā)不分解鹵化物：高溫?fù)]發(fā)不分解2.2.硫酸鹽：不揮發(fā)，難分解硫酸鹽：不揮發(fā)，難分解3.3.碳酸鹽：碳酸鹽：LiLi2 2COCO3 3在在15431543K K分解，余難分解分解，余難分解4.4.硝酸鹽：硝酸鹽：4 4LiNOLiNO3 3=2Li=2Li2 2O+4NOO+4NO2 2+O+O2 2 2 2MNOMNO3 3=2NaNO=2NaNO2 2+O+O2 2(M=Na,K,Rb,Cs)(M=Na,K,Rb,Cs)堿土堿土金屬金屬鹽鹽1.1.鹵化物、硫酸鹽穩(wěn)定鹵化物、硫酸鹽穩(wěn)定2.2.碳酸鹽碳酸鹽高溫分解高溫分解 BeCO BeCO3 3 CaCO CaCO3 3 BaCO BaC

27、O3 3 373 373K 1173K 1633KK 1173K 1633K3.3.硝酸鹽硝酸鹽易分解易分解2M(NO2M(NO3 3) )2 2=2MO+4NO=2MO+4NO2 2+O+O2 2(M=Be,Mg)(M=Be,Mg)M(NOM(NO3 3) )2 2=M(NO=M(NO2 2) )2 2+O+O2 2(M=Ca,Sr,Ba)(M=Ca,Sr,Ba)M(NOM(NO3 3) )2 2=MO+ NO=MO+ NO2 2+NO(+NO(高溫）高溫）4. 4. 穩(wěn)定性穩(wěn)定性5.5.構(gòu)成結(jié)晶水合物的傾向構(gòu)成結(jié)晶水合物的傾向堿金屬堿金屬 Li Na K Rb Cs Li Na K Rb Cs減小減小 M+ M+離子半徑越小，作用于水分子的電場(chǎng)越離子半徑越小，作用于水分子的電場(chǎng)越強(qiáng)，水合熱越大，水合物越穩(wěn)定。強(qiáng)，水合熱越大，水合物越穩(wěn)定。 堿土金屬規(guī)律不明顯。堿土金屬規(guī)律不明顯。6.6.水解性水解性堿金屬弱酸鹽均水解堿金屬弱酸鹽均水解- -堿性堿性堿土金屬：堿土金屬：BeCI24H2O=BeO+2HCI+3H2OBeCI24H2O=BeO+2HCI+3H2O MgCI26H2OMg(OH)CIMgO MgCI