廈門大學(xué)無(wú)機(jī)化學(xué)第08章-s區(qū)元素(共21頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上第八章 s區(qū)元素8.1 S區(qū)元素概述8.1.1 堿金屬S區(qū)元素價(jià)電子構(gòu)性、氧化還原性及其變化規(guī)律 S區(qū)元素包括周期系中的A族堿金屬和A族堿土金屬。表8-1 A A金屬離子半徑增大電離能電負(fù)性減小鋰Li鈹Be鈉Na鎂Mg鉀K鈣Ca銣Rb鍶Sr銫Cs鋇Ba鈁Fr鐳Ra  A和A的特征氧化態(tài)為1和2，但還存在低氧化態(tài)，如等。 從標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)（E），均具有較大的負(fù)值。金屬單質(zhì)都是強(qiáng)的還原劑,如納、鉀、鈣等常用作化學(xué)反應(yīng)的還原劑。 表8-2 S區(qū)元素電極電勢(shì) 電對(duì)E（v）電對(duì)E（v）-3.03-1.85-2.71-2.37-2.93-2.87-2.93-2.

2、89-2.92-2.91由于它們都是活潑的金屬元素，只能以化合狀態(tài)存在于自然界。如鈉和鉀的主要來(lái)源分別為熔鹽NaCl、海水；天然氯化鉀、光鹵石KCl·MgCl2·6H2O等。鈣和鎂主要存在于白云石、方解石、菱鎂礦、石膏等礦物中，鍶和鋇的礦物有天青石和重晶石等。 巖鹽 白云石 菱鎂礦 重晶石8.1.2 堿土金屬2.堿土金屬 堿金屬和堿土金屬元素在化合時(shí)，多以形成離子鍵為主要特征。氫氧化物除具有兩性，為中強(qiáng)堿外，其他均是強(qiáng)堿。 【問(wèn)題1】鈹與鋰具有一定的共價(jià)性，為什么？ 由于鋰和鈹原子半徑和離子半徑小，且為2電子構(gòu)型，有效核電荷大，極化力強(qiáng)，因此它們的化合物，具有一定的共價(jià)性。

3、 堿金屬元素的原子也可以共價(jià)鍵結(jié)合成分子，如等堿金屬單質(zhì)的雙原子分子就是共價(jià)分子。 IA和IIA族金屬的一些基本性質(zhì)列于表中。 表8-3 堿金屬與堿土金屬的基本性質(zhì) 元素性質(zhì) Li Na K Rb Cs Be Mg Ca Sr Ba 密度/0.534 0.968 0.856 1.532 1.90 1.848 1.738 1.55 2.63 3.62 熔點(diǎn)/K 453.5 370.8 336.7 311.9 301.7 1557 922 1112 1042 993 沸點(diǎn)/K 1620 1165 1030 961 978 3243 1363 1757 1657 1913 硬度（金剛石 =10） 0

4、.6 0.4 0.5 0.3 0.2 4 2.0 1.5 1.8 -升華熱/ 161 109 90.0 85.8 78.8 320 150 192 164 175 Mn+(g)的水合熱/ -522 -406 -322 -297 -266 -2494 -1921 -1602 -1443 -1305 【問(wèn)題2】為什么A金屬的熔沸點(diǎn)升華熱高于IA？A離子水合放熱更多？ 因?yàn)锳金屬中有兩個(gè)電子參與形成金屬鍵，金屬鍵較強(qiáng)，所以熔沸點(diǎn)及升華熱均高于IA。A離子帶有兩個(gè)正電荷，更容易與水結(jié)合，會(huì)放出更多的熱量。8.2 S區(qū)元素的一些規(guī)則8.2.1 對(duì)角線規(guī)則（1）鋰和鎂的相似性S區(qū)元素的一些規(guī)律 1對(duì)角線規(guī)

5、則 第二周期元素Li、Be、B的性質(zhì)和第三周期處于對(duì)角位置的元素Mg、Al、Si一一對(duì)應(yīng)，它們的相似性稱為對(duì)角線規(guī)則。(1).鋰和鎂的相似性 a.鋰、鎂在氧氣中燃燒，均生成氧化物（和），不生成過(guò)氧化物。b.鋰、鎂在加熱時(shí)直接和氮反應(yīng)生成氮化物（和），而其它堿金屬不能和氮作用。c.鋰、鎂和氟化物（LiF、）、碳酸鹽（、）、磷酸鹽（、）均難（或微）溶于水，其他相應(yīng)化合物為易溶鹽。 d.水合鋰、鎂氯化物晶體受熱發(fā)生水解。 e.鋰和鎂、硝酸鹽分解產(chǎn)物相似。自測(cè)：寫出其他堿金屬硝酸鹽分解方程式？ f.IA中只有鋰能直接和碳生成，鎂和碳生成(C=C=C)4-) g.鋰、鎂的氯化物均溶于有機(jī)溶劑中表現(xiàn)出共價(jià)

6、特性。8.2.2 對(duì)角線規(guī)則（2）鈹和鋁、硼和硅的(2).鈹和鋁的相似性 a鈹和鋁均為兩性金屬，其氧化物和氫氧化物均為兩性。 b無(wú)水氯化物為共價(jià)化合物，易生成雙聚體（氣態(tài)下）、易升華、溶于乙醇、乙醚等有機(jī)溶劑中。IIA族其他元素的為離子型化合物、熔融態(tài)能導(dǎo)電。c鈹、鋁和冷硝酸接觸表面易鈍化，其他IIA族金屬易和硝酸反應(yīng)。 d氧化鈹和氧化鋁都具有高硬度和高熔點(diǎn)。 (3).硼和硅的相似性 aB、Si 均能從NaOH 中置換出氧氣。 b其單質(zhì)為原子型晶體 cB-O、Si-O十分穩(wěn)定。 問(wèn)題1：為什么會(huì)出現(xiàn)對(duì)角相似？ 因?yàn)殇嚭玩V，鈹和鋁，硼和硅Z/r比較相似，極化能力相近，因此出現(xiàn)性質(zhì)上的某種相似。8

7、.2.3 ROH規(guī)則2R-OH規(guī)則 氫氧化物的強(qiáng)弱通常用的離子勢(shì)=Z/r（Z為電荷數(shù)，r為離子半徑）判斷，簡(jiǎn)稱 ROH 規(guī)則。我們把任何堿和含氧酸都統(tǒng)一表示為ROH的結(jié)構(gòu)（R代表）。 以為例，在水溶液中存在兩種解離方式： (1).酸式電離 值越大，的靜電場(chǎng)越強(qiáng)，對(duì)氧原子上的電子云的吸引力就越強(qiáng)（MOH），MO之間呈現(xiàn)顯著的共價(jià)性，而OH鍵受的強(qiáng)烈影響，其共用電子對(duì)強(qiáng)烈地偏向氧原子，以致OH鍵呈現(xiàn)顯著的極性，即隨MO鍵的增強(qiáng)，按酸式電離的趨勢(shì)就越大。8.2.4 離子性鹽類溶解性的判斷方法3. 離子性鹽類溶解性的判斷方法 物質(zhì)在溶劑中的溶解是較為復(fù)雜的過(guò)程。根據(jù)相似相容原理，離子化合物易溶于極性溶

8、劑中。在此，我們討論具有8電子構(gòu)性的金屬離子所形成的鹽的溶解度。 (1).水合能、晶格能與溶解度 以IA族無(wú)水鹵化物溶解為例，設(shè)計(jì)下列熱化學(xué)循環(huán)：為離子型鹽溶解過(guò)程的標(biāo)準(zhǔn)自由能變 (為什么？<<<) 在常溫下，熵效應(yīng)對(duì)貢獻(xiàn)較小，可忽略。 從上述循環(huán)和晶格能、水和熱的定義，我們能看出： 也就是說(shuō)鹽類在水中溶解的難易程度粗略地用晶格能和水合能（總的）的相對(duì)大小來(lái)判斷。若水合能大于晶格能其鹽類可以溶解或溶解度較大，反之則難溶。表8-3中列出堿金屬氟化物和碳酸鹽（鈉）在水中溶解的熱力學(xué)參數(shù)。 表8-3 堿金屬氟化物和碳酸鹽（鈉）在水中溶解度的熱力學(xué)參數(shù) 物質(zhì)總水合能晶格能 溶解度 L

9、iF-103410390.1NaF-9219191.1KF-83781715.9RbF-80877912.5CsF-77973024.2Na2CO3-2056203029.4NaHCO3-7928110.3【問(wèn)題1】此方法有什么優(yōu)缺點(diǎn)？ 此方法數(shù)據(jù)易得，簡(jiǎn)單方便，適用于大多數(shù)溶解過(guò)程。但該方法忽略了熵對(duì)離子型鹽的溶解性的影響，有些溶解過(guò)程熵的變化較大，則判斷就會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤。8.2.5 巴索洛經(jīng)驗(yàn)規(guī)則（2）巴索洛經(jīng)驗(yàn)規(guī)則 陰陽(yáng)離子之間有一定的匹配關(guān)系，在缺乏有關(guān)數(shù)據(jù)的前提下，可以作為判斷鹽類溶解性的一種定性方法。 巴索洛經(jīng)驗(yàn)規(guī)則： 當(dāng)陰陽(yáng)離子電荷的絕對(duì)值相同而它們的半徑相近時(shí)，生成的鹽類一般難溶于

10、水。【問(wèn)題1】比較 LiF、CsF； LiI、CsI溶解度大小? LiF是小與小配，CsI是大與大配，難溶于水。CsF、 LiI陰陽(yáng)離子半徑相差甚遠(yuǎn)，大小嚴(yán)重不匹配，易溶于水。【問(wèn)題2】要使堿金屬離子生成沉淀，需要那些的陰離子？ 從巴索洛經(jīng)驗(yàn)規(guī)則可聯(lián)想起要使堿金屬這類大陽(yáng)離子生成沉淀，必須找大陰離子作為沉淀劑，如等大陰離子與、等形成的化合物均難溶于水?！締?wèn)題3】據(jù)巴索洛經(jīng)驗(yàn)規(guī)則分析堿土金屬鹽類溶解度大致規(guī)律? 、為半徑較小的陰離子,從陰離子半徑增大,越來(lái)越不匹配,所以溶解度越來(lái)越大.而，則為半徑較大的陰離子,從陰離子半徑增大,越來(lái)越不匹配,因此與A離子形成鹽的溶解度從上到下越來(lái)越小。對(duì)其他族的

11、陽(yáng)離子和陰離子也可根據(jù)巴索洛經(jīng)驗(yàn)規(guī)律加以預(yù)測(cè)。如下列的陽(yáng)離子與陰離子可組成穩(wěn)定的化合物（符合電荷絕對(duì)值相等，半徑相近原則）。 陽(yáng)離子 陰離子8.2.6 鹽的穩(wěn)定性4.鹽的熱穩(wěn)定性 (1).碳酸鹽的熱穩(wěn)定性 一般堿金屬鹽具有較高的熱穩(wěn)定性，除了在高溫下部分分解外，其余堿金屬碳酸鹽難分解。堿土金屬碳酸鹽不穩(wěn)定，按下式分解： 碳酸鹽的熱穩(wěn)定性也可用離子極化觀點(diǎn)來(lái)說(shuō)明： 在中，既存在中心C原子對(duì)周圍的作用，也存在對(duì)的作用。陽(yáng)離子電荷愈高半徑愈小，極化力愈強(qiáng)，愈容易從中奪?。怀蔀镸O。同時(shí)放出，表現(xiàn)為的熱穩(wěn)定性愈低，最易發(fā)生分解。【問(wèn)題1】解釋堿土金屬碳酸鹽的分解規(guī)律。 在堿土金屬碳酸鹽中，陽(yáng)離子半徑從

12、至增加，極化力隨之降低（Z/r下降），即對(duì)的作用力隨到減弱，熱穩(wěn)定性隨之增加。的熱分解溫度由族往下逐漸升高，這與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相一致，見下表。 碳酸鹽分解溫度/K<373813117315631663【問(wèn)題】為什么碳酸氫鹽十分不穩(wěn)定？ 因?yàn)槠渲邪霃捷^小，極化能力特別強(qiáng)，所以碳酸氫鹽不穩(wěn)定。碳酸氫鹽都不及碳酸鹽穩(wěn)定，堿金屬的碳酸氫鹽受熱時(shí)即分解為碳酸鹽：(2).硝酸鹽熱穩(wěn)定性 堿金屬硝酸鹽熱穩(wěn)定性低，在一定溫度下就會(huì)分解。 8.3 重要單質(zhì)與化合物8.3.1 單質(zhì)的性質(zhì)重要單質(zhì)與化合物 1.單質(zhì)的性質(zhì) (1).物理性質(zhì)堿金屬和堿土金屬都是低熔點(diǎn)、低硬度的輕金屬。除鈹、鎂較硬外，其他金屬均較軟，能

13、用刀切割。它們均具有金屬的外觀及良好的導(dǎo)電性。 (2).單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)IA、IIA族金屬有很強(qiáng)的活潑性，都能同鹵素、氧及活潑非金屬發(fā)生反應(yīng)，大多數(shù)能與氫、水作用，生成的相應(yīng)化合物（除鋰、鈹?shù)哪承┗衔锿猓┮话闶且噪x子鍵相結(jié)合。如NaH、等為離子型氫化物，而和為過(guò)渡型氫化物。與水之間的反應(yīng)在實(shí)驗(yàn)室用來(lái)除去溶劑或惰性氣體（如、Ar）中的痕量水： 【問(wèn)題1】可用此脫去大量的水嗎？ 不適合于脫除大量水，由于該反應(yīng)為劇烈的放熱反應(yīng)，產(chǎn)生可燃性氫氣是相當(dāng)危險(xiǎn)的。 鋰、鈉、鉀分別投入水中，除鋰外，反應(yīng)非常激烈，同時(shí)放出大量的熱。 堿金屬和堿土金屬（鈹和鎂除外）均溶于液氨，形成具有導(dǎo)電性的藍(lán)色溶液：藍(lán)色是由溶

14、劑合電子躍進(jìn)引起的。堿金屬的液氨溶液可以采用蒸發(fā)方法回收金屬。金屬的氨溶液是一種能夠在低溫下使用的非常強(qiáng)的還原劑。 【問(wèn)題2】此藍(lán)色溶液的磁性如何？ 此藍(lán)色溶液（稀溶液）具有順磁性，并隨堿金屬濃度的增加，順磁性降低。隨金屬溶解量的增加，溶劑和電子配對(duì)作用加強(qiáng)，順磁性降低。 液氨中堿金屬同氨也有生成氨基化物的慢反應(yīng)： 式中M=Na、K、Rb、Cs。如果在體系中有催化劑（如過(guò)渡金屬氧化物、鐵鹽）存在時(shí)，反應(yīng)會(huì)十分快速地進(jìn)行。堿金屬有很高的反應(yīng)性，在空氣中極易形成的覆蓋層。（） 要將它們保存在無(wú)水煤油中，鋰保存在液體石臘中。（密度小，能浮在煤油上） 堿土金屬的活潑性不如堿金屬，鈹和鎂表面形成致密的氧

15、化物保護(hù)膜。 8.3.2 氧化物和過(guò)氧化物2氧化物、過(guò)氧化物、超氧化物、臭氧化物 IA、IIA族金屬能形成各種類型的氧化物：正常氧化物、過(guò)氧化物、超氧化物、臭氧化物，它們均為離子型化合物。 (1).氧化物 Li和IIA族金屬在氧氣中燃燒生成氧化物。鈉、鉀在空氣中燃燒得到過(guò)氧化物。因此它們的氧化物需用其它方法制備。如Na還原，K等還原等得相應(yīng)的氧化物。堿土金屬的氧化物可以通過(guò)其碳酸鹽或硝酸鹽等的熱分解來(lái)制備：除BeO為兩性外，其它堿金屬堿土金屬氧化物均顯堿性。經(jīng)過(guò)煅燒的BeO和MgO極難與水反應(yīng)，它們的熔點(diǎn)很高，都是很好的耐火材料。氧化鎂晶須（極細(xì)的纖維狀單結(jié)晶）有良好的耐熱性、絕緣性、熱傳導(dǎo)性

16、、耐堿性、穩(wěn)定性和補(bǔ)強(qiáng)特性。用作各種復(fù)合材料的補(bǔ)強(qiáng)材料。超細(xì)氧化鎂的活性高，燒結(jié)效率高，常用作燒結(jié)精細(xì)陶瓷，各種陶瓷的燒結(jié)助劑、穩(wěn)定劑和各種電子材料用的輔助材料，也可作為橡膠、塑料等材料的特殊添加劑。 (2).過(guò)氧化物 IA、IIA族金屬（除Be外）都能生成離子型過(guò)氧化物，但其制備方法各異。 的工業(yè)制法是將除去的干燥空氣通入熔融鈉中，控制空氣流量和溫度即可得到（純的 為白色，因其中常含有而呈淡黃色）。 與水或稀酸反應(yīng)產(chǎn)生，隨即分解放出。 自測(cè)：寫出上述反應(yīng)的方程式? 所以可用作氧化劑、漂白劑和氧氣發(fā)生劑。與反應(yīng)能放出，故在防毒面具、高空飛行和潛艇中作的吸收劑和供氧劑。無(wú)水只能在液氨溶液中獲得，

17、不能通過(guò)直接氧化制得?？梢酝ㄟ^(guò)的脫水得到（制備的原料為、 ）。SrO、BaO和在一定條件下反應(yīng)生成和。 也可作供氧劑、引火劑。 【問(wèn)題1】問(wèn)什么Li在空氣中與氧反應(yīng)，生成正常氧化物而不生成過(guò)氧化物和超氧化物？ 半徑較小，與、半徑不匹配；極化能力強(qiáng)，對(duì)、極化能力強(qiáng)，易生成正常氧化物。8.3.3 超氧化物和臭氧化物(3).超氧化物 超氧化物可通過(guò)下列反應(yīng)得到： 堿金屬超氧化物和、反應(yīng)放出，被用作供氧劑。 【自測(cè)】請(qǐng)寫出方程式? 【問(wèn)題1】 由于、 反鍵軌道上的電子比多，所以、的鍵能小于（、的鍵能分別為142、298及498），因此8.3.4 氫氧化物3. 氫氧化物 IA和IIA族中除Be(OH)2

18、為兩性，LiOH、Mg(OH)2為中強(qiáng)堿外，其余MOH、M(OH)2均為強(qiáng)堿性。（ROH 規(guī)則>>> ） 一般說(shuō)來(lái)，M(OH)2的溶解度較低。MOH、M(OH)2的溶解度變化是從Li Cs；Be Ba順序依次遞增，Be(OH)2和Mg(OH)2是難溶氫氧化物。（巴索洛規(guī)則>>>） 電解堿金屬氯化物水溶液可得到氫氧化物，工業(yè)上電解NaCl溶液得NaOH。根據(jù)電解槽的形式及電極材料不同，有隔膜法、汞陰極法和離子膜法。 作為強(qiáng)堿的堿金屬和堿土金屬的氫氧化物,有一系列的堿性反應(yīng),現(xiàn)以NaOH為例扼要予以說(shuō)明： (1).同兩性金屬反應(yīng)： (2).同

19、非金屬硼、硅等反應(yīng)： (3).同鹵素等非金屬作用時(shí),非金屬發(fā)生歧化： 氫氧化鈉能與酸進(jìn)行中和反應(yīng),生成鹽和水。 【問(wèn)題1】如何保存NaOH？ 存放NaOH時(shí)必須注意密封，以免吸收空氣中的及水分。方程式如下： 【問(wèn)題2】如何配置不含的NaOH溶液？ 可先配置很濃的NaOH溶液,在這種溶液中,經(jīng)靜置后即可沉淀出,而上面的清夜就是純NaOH溶液?！締?wèn)題3】為什么盛放NaOH溶液的瓶子要用橡皮塞子而不要用玻璃塞子? NaOH與二氧化硅發(fā)生緩慢的反應(yīng),生成硅酸鹽會(huì)使瓶口粘塞。方程式如下： 8.3.5 鹽類化合物堿金屬鹽類的特點(diǎn)4. 鹽類化合物 (1).堿金屬鹽類的特點(diǎn): a溶解性：絕大多數(shù)堿金屬鹽類易溶

20、于水。少數(shù)難溶于水的有離子半徑小的鋰鹽，及由大陰離子和較大陽(yáng)離子組成的鹽,這些難溶鹽可用于鑒定反應(yīng)中。 【問(wèn)題】請(qǐng)舉出幾個(gè)例子? 、（六羥基銻酸鈉）、（高氯酸鉀）、（六氯合鉑酸鉀）、（四苯硼酸鉀）、（六亞硝基合鈷酸鈉鉀）。 b.水合鹽：相當(dāng)數(shù)量的堿金屬能以水合鹽形成存在，依Li+、Na+、K+、Rb+、Cs+離子半徑的逐漸增大，形成水合鹽的傾向遞減。Li+鹽有75%是水合的，K+鹽只有25%是水合的，水合Na+鹽比水合K+鹽數(shù)量多，Rb+和Cs+的水合鹽極少。() 這是由于Li+半徑最小，水合作用特別強(qiáng)之故。c.晶體類型：絕大多數(shù)為離子晶體，只有半徑特別小的的某些鹽（如鹵化物）具有不同程度的共

21、價(jià)性。 d.易形成復(fù)鹽： 由于Li+半徑特別小，難以形成復(fù)鹽。 e.顏色：所有堿金屬鹽，除了與有色陰離子形成有色鹽外（如KMnO4），其余都為無(wú)色鹽。 f.熱穩(wěn)定性：堿金屬鹽一般具有較高的熱穩(wěn)定性。結(jié)晶鹵化物：在高溫時(shí)揮發(fā)而不分解硫酸鹽：高溫時(shí)既不揮發(fā)也難分解碳酸鹽：除Li2CO3部分（1000k部分分解）外，其余部分均難分解硝酸鹽：熱穩(wěn)定性低，在一定溫度下就會(huì)分解相關(guān)方程式：g.水解性：除外，其他堿金屬陽(yáng)離子均難以水解。當(dāng)晶體受熱發(fā)生水解，產(chǎn)物為L(zhǎng)iOH和HCl。8.3.6 鹽類化合物堿土金屬鹽類的特點(diǎn)(2).堿土金屬鹽類的特點(diǎn) 常見的堿土金屬鹽類有鹵化物、硫酸鹽、碳酸鹽、磷酸鹽等。由于堿土

22、金屬與堿金屬相比離子電荷增加、半徑變小。故其離子勢(shì)增大，極化能力增強(qiáng)，因經(jīng)它們的鹽類具有某些特殊性，Be2+、Mg2+更為突出。 a.溶解性： 堿土金屬的鹽比相應(yīng)的堿金屬鹽溶解度小，而且不少是難溶的。常常利用化合物溶解度的差別進(jìn)行分離提純。硫酸鹽、鉻酸鹽的溶解度差別較大。例如是易溶的，而都是難溶的。 b.鍵型： 堿土金屬在化合時(shí)，多以形成離子鍵化合物為主要特征。鈹由于離子半徑小，與IA相比電荷增大，且為2電子構(gòu)型，極化能力增強(qiáng)，化學(xué)鍵中共價(jià)成分顯著增加。鈹常表現(xiàn)出與同族元素不同化學(xué)性質(zhì)。BeCl2是共價(jià)型化合物，在氣態(tài)為雙聚分子；固體BeCl2具有無(wú)限長(zhǎng)鏈結(jié)構(gòu)。BeCl2可溶于有機(jī)溶劑中。和在

23、加熱條件下按下式水解，說(shuō)明它們的氯化物具有一定程度的共價(jià)性。 c.熱穩(wěn)定性： 由于M2+的極化力較強(qiáng)，IIA族鹽的熱穩(wěn)定性較IA族的低，如碳酸鹽的熱穩(wěn)定性較堿金屬碳酸鹽要低。熱分解溫度BeCO3<373K，而Li2CO3>1273K才發(fā)生分解。 d.顏色： M2+在晶體和水溶液中均是無(wú)色的。它們的有色鹽是由帶色的陰離子所引起的。如K2CrO4中的為橙色。8.3.7 鋰電池和鋰離子電池5鋰電池和鋰離子電池 (1).鋰電池鋰是高能電池理想的負(fù)極活性物質(zhì). 因它具有最負(fù)的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)。 鋰電池具有電壓高、比能量高、比功率大、壽命長(zhǎng)、輕（周期表中第三號(hào)元素）的特點(diǎn)，應(yīng)用于飛機(jī)、導(dǎo)彈點(diǎn)火系統(tǒng)

24、、魚雷、電子手表、計(jì)算器、錄音機(jī)、心臟起搏器等方面。 用于手機(jī)的鋰電池 各種鋰電池負(fù)極大致相同，把鋰片壓在焊有導(dǎo)電引線的鎳網(wǎng)或其他金屬網(wǎng)上。正極活性物質(zhì)有SO2、SOCl2、SO2Cl2、V2O5、CrO3、Ag2CrO4、MnO2、TiS2、FeS2、Ag2S、MoS2、 VS2、CuS、FeS、CaO、 Bi2O3等。 鋰十分活潑，不能用水作溶劑。 非水電池采用有機(jī)溶劑或非水無(wú)機(jī)溶劑電解液，鋰熔融電池用固體電解質(zhì)。常用的有機(jī)溶劑有乙腈、二甲基甲酰胺等（LiClO4、LiAlCl4、LiBF4、LiBr、LiAsF6等做支持電解質(zhì),非水無(wú)機(jī)溶劑有SOCl2、SO2Cl2、POCl3等可兼作正

25、極活性物質(zhì)）。 以下將鋰電池與其他電池的性能作一比較（表8-4）。 表8-4 鋰電池與其他電池的性能比較 電池比能量 比功率 開路電壓 /V工作溫度 / 貯存壽命 /年(20) Li/SO23301102.9Li/SOCl25505503.7Zn/MnO266551.51Zn/HgO99111.3572(2).鋰離子電池 鋰離子電池由日本索尼公司于1990年最先開發(fā)成功，它是把鋰離子嵌入碳（石油焦炭和石墨）中形成負(fù)極（傳統(tǒng)鋰電離用鋰或鋰合金作負(fù)極）。正極材料常用，也用和，電解液用 + 二乙烯碳酸酯（EC）+二甲基碳酸酯（DMC）。鋰離子電池石油焦炭和石墨作負(fù)極材料無(wú)毒，且資源充足，鋰離子嵌入碳

26、中，克服了鋰的高活性，解決了傳統(tǒng)鋰電池存在的安全問(wèn)題，正極在充放電性能和壽命上均能達(dá)到較高水平，使成本降低，總之鋰離子電池的綜合性能提高了。預(yù)計(jì)21世紀(jì)鋰離子電池將會(huì)占有很大的市場(chǎng)。鋰離子二次電池充放電時(shí)的反應(yīng)式為： 8.4 制備8.4.1 單質(zhì)制備制備 1.單質(zhì)制備 A、A金屬比較活潑,所以常采用兩種方法:熔鹽電解法和熱還原法。 （1）電解熔融鹽 如電解熔融NaCl制備金屬Na。 電解用的原料是氯化鈉和氯化鈣（或氯化鍶、氯化鉀、氟化鈉）的混合鹽。 【問(wèn)題1】為什么要加入CaCl2？ 若直接電解氯化鈉，則不僅需要很高溫度，浪費(fèi)能源，而且電解析出的液態(tài)鈉既易揮發(fā)，又易分散于熔鹽中不好分離。但加入

27、氯化鈣后，電解質(zhì)的熔點(diǎn)明顯降低（氯化鈉的熔點(diǎn)為1074K，混合鹽的熔點(diǎn)約為873K），防止了鈉的揮發(fā)，并可減小金屬的分散性，因?yàn)槿廴诘幕旌消}密度比金屬鈉大，液鈉可以浮在上面。 此方法可以制備Li、Mg、Na、Ca、Be。 （2）高溫還原 K、Rb、Cs常采用強(qiáng)還原劑還原。如： 【問(wèn)題1】為什么相對(duì)不活潑金屬可以把活潑金屬置換出來(lái)？ 鈉的沸點(diǎn)1155.9K，鉀為1032.9K，反應(yīng)先生成鈉鉀合金，在分餾塔中加熱鈉鉀合金，鉀沸點(diǎn)低，首先成為氣體從反應(yīng)體系中分離出來(lái)。 【問(wèn)題2】為什么一般不用熔融鹽電解制取K？ 鉀沸點(diǎn)低易揮發(fā)，又易熔于KCl中難分離，而且在電解過(guò)程中產(chǎn)生的KO2與K會(huì)發(fā)生爆炸反應(yīng)。8.4.2 重晶石制備其它鋇鹽2.重晶石制備其它鋇鹽 重晶石主要成份是BaSO4，是制備其它各類鋇鹽的原料?！締?wèn)題3】直接用BaSHNO3制備Ba(NO3)2好嗎？ 不好！因?yàn)檫€會(huì)發(fā)生HNO3氧化BaS中的S2-，造成原料浪費(fèi)和環(huán)境污染，正確方法是向BaCO3中加入稀HNO3制備Ba(NO3)2。8.5 S區(qū)元素的生物作用S區(qū)元素的生物作用 在所有堿金屬與堿土金屬中，許多元素與生命過(guò)程密切相關(guān)。鋰、鈉、鉀、鎂、鈣均是生物體必需的常量元素,在生物體內(nèi)發(fā)揮重要作用。 1.鋰 鋰在大多數(shù)生物有機(jī)體中含量比鈉、鉀低，一些植物（如煙草）沒(méi)