第十七章堿金屬和堿土金屬

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 本章主要講述了本章主要講述了A、A族元素單質(zhì)、族元素單質(zhì)、氧化物、氫氧化物的性質(zhì)、制備、用途及氧化物、氫氧化物的性質(zhì)、制備、用途及性質(zhì)變化的規(guī)律性；水溶液中第四、第五性質(zhì)變化的規(guī)律性；水溶液中第四、第五組陽離子的分離與鑒定以及鋰與鎂的相似組陽離子的分離與鑒定以及鋰與鎂的相似性。性。A、A族金屬鹽類的溶解性和熱族金屬鹽類的溶解性和熱穩(wěn)定性，并從熱力學(xué)的角度對離子晶體鹽穩(wěn)定性，并從熱力學(xué)的角度對離子晶體鹽類的溶解性進(jìn)行了解釋。類的溶解性進(jìn)行了解釋。一、教學(xué)要求：一、教學(xué)要求：1、掌握掌握A、A族元素的單質(zhì)、氧化物、氫氧化物的族元素的單質(zhì)、氧化物、

2、氫氧化物的 性質(zhì)、制備、用途和性質(zhì)遞變規(guī)律；性質(zhì)、制備、用途和性質(zhì)遞變規(guī)律；2、掌握掌握A、A族金屬鹽類的溶解性和熱穩(wěn)定性規(guī)律；族金屬鹽類的溶解性和熱穩(wěn)定性規(guī)律；3、通過比較鋰與鎂的相似性，鞏固對角線規(guī)則；、通過比較鋰與鎂的相似性，鞏固對角線規(guī)則；4、掌握水溶液中第四、第五組陽離子的分離與鑒定；、掌握水溶液中第四、第五組陽離子的分離與鑒定；4、初步探討、初步探討“影響離子晶體鹽類的溶解性影響離子晶體鹽類的溶解性”的因素。的因素。二、教學(xué)時(shí)數(shù)：二、教學(xué)時(shí)數(shù)： 2學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)三、典型習(xí)題：三、典型習(xí)題： P816-817 ： 2、4、 6 、8、9、10 、11、12第十七章第十七章 堿金屬和堿土金屬

3、堿金屬和堿土金屬NaLiKRbCsFrAABeMgCaSrBaRa 因其氫氧化物因其氫氧化物均為易溶于水的均為易溶于水的強(qiáng)堿，故稱為堿強(qiáng)堿，故稱為堿金屬。金屬。 因其氧化物的性因其氧化物的性質(zhì)介于堿性氧化物質(zhì)介于堿性氧化物(Na2O、 K2O)與土性氧化物與土性氧化物(Al2O3、SiO2)之間，故稱為堿土之間，故稱為堿土金屬。金屬。 Fr、Ra是放射是放射性元素；性元素；Li、Rb、Cs、Be為稀有金屬。為稀有金屬。本章對它們討論本章對它們討論甚少。甚少。因其價(jià)層結(jié)構(gòu)為因其價(jià)層結(jié)構(gòu)為 Ns12，故屬故屬 s區(qū)區(qū)元素。元素。問：問：s區(qū)區(qū)元素還有哪些？元素還有哪些？0.20.30.50.40.

4、6莫氏硬度莫氏硬度951.5961104711561620沸點(diǎn)沸點(diǎn)/ /K301.6312.0336.8371453.7熔點(diǎn)熔點(diǎn)/ / K1.8731.5320.860.9710.534密度密度/ /gcm-3-264-293-322-406-519M+(g)水合熱水合熱/ /kJmol-1-2.923-2.925-2.925-2.714-3.045 A / / V0.790.820.820.930.98 xp22302633305145627298I2 / / kJmol-1376403419496520I1 / / kJmol-1+1+1+1+1+1氧化數(shù)氧化數(shù)6s15s14s13s12s

5、1價(jià)層結(jié)構(gòu)價(jià)層結(jié)構(gòu)CsRbKNaLi 元元 素素 性性 質(zhì)質(zhì) 堿金屬元素的基本性質(zhì)堿金屬元素的基本性質(zhì) 19131657175713633243沸點(diǎn)沸點(diǎn)/ /K1.81.52.0莫氏硬度莫氏硬度993104211129221551熔點(diǎn)熔點(diǎn)/ / K3.52.541.551.741.85密度密度/ /gcm-3-1305-1443-1577-1921-2494M2+(g)水合熱水合熱/ /kJmol-1-2.91-2.89-2.87-2.36-1.85 A / / V0.890.951.001.311.57xp42104912773314849I3 / / kJmol-1965106411451

6、4511757I2 / / kJmol-1503550590738900I1 / / kJmol-1+2+2+2+2+2氧化數(shù)氧化數(shù)6s25s24s23s22s2價(jià)層結(jié)構(gòu)價(jià)層結(jié)構(gòu)BaSrCaMgBe 元元 素素 性性 質(zhì)質(zhì) 堿土金屬元素的基本性質(zhì)堿土金屬元素的基本性質(zhì)17-1 堿金屬和堿土金屬的通性堿金屬和堿土金屬的通性(1) 價(jià)層結(jié)構(gòu)價(jià)層結(jié)構(gòu) ns1、 ns2 堿金屬和堿土金屬元素堿金屬和堿土金屬元素都是活潑金屬都是活潑金屬。 在同周期元素中，它們的原子半徑最大，電離能最小。在同周期元素中，它們的原子半徑最大，電離能最小。問題：問題：如何解釋如何解釋在在同周期元素中，同周期元素中，堿金屬和堿

7、土金屬元素堿金屬和堿土金屬元素的原子半徑最大、電離能最??？的原子半徑最大、電離能最??？ 從從 Z *、 說明說明(2) 氧化態(tài)氧化態(tài) 均無均無可變氧化數(shù)可變氧化數(shù) 堿金屬的堿金屬的氧化數(shù)氧化數(shù) +1 堿土金屬的堿土金屬的氧化數(shù)氧化數(shù) +2問題：問題：為何為何堿金屬、堿土金屬的堿金屬、堿土金屬的氧化數(shù)氧化數(shù)主要為主要為+1 、 +2 ？ 從從價(jià)層結(jié)構(gòu)價(jià)層結(jié)構(gòu)和和 I電離能電離能的突變的突變說明說明(3) 金屬活潑性：金屬活潑性： 從上從上下，金屬性增強(qiáng)，且下，金屬性增強(qiáng)，且堿金屬比堿土金屬活潑。堿金屬比堿土金屬活潑。 金屬的活潑性金屬的活潑性可從可從 I電離能電離能、 A 說明。說明。 注：注：

8、 A (Li+/Li)= -3.045V，主要是，主要是Li+半徑特小，半徑特小， 水合熱大的原因。水合熱大的原因。 (4) 化合態(tài)存在化合態(tài)存在 堿金屬和堿土金屬堿金屬和堿土金屬主要形成離子化合物。僅主要形成離子化合物。僅Li+、Be2+、Mg2+ 的的鹵化物、氫化物鹵化物、氫化物表現(xiàn)出部分共價(jià)性。表現(xiàn)出部分共價(jià)性。礦物：礦物：Na+、K+、Ca2+、Mg2+的豐度較大，居前的豐度較大，居前10 位。位。 Na+、K+及及Mg2+ 可溶性礦較多；可溶性礦較多； 而而 Ca2+、Sr2+ 、Ba2+ 主要為難溶性礦。主要為難溶性礦。(見下頁見下頁)問題：用問題：用 I電離能電離能、 A 說明金

9、屬說明金屬活潑性時(shí)，活潑性時(shí)， 金屬金屬處于什么狀態(tài)？處于什么狀態(tài)？氯化物氯化物海水及鹽礦中海水及鹽礦中 NaCl、MgCl2 、KCl光鹵石光鹵石 KClMgCl6H2O，螢石螢石 CaF2硅酸鹽礦硅酸鹽礦鈉長石鈉長石 NaAlSi3O8鉀長石鉀長石 KAlSi3O8鋰輝石鋰輝石 Li2Al2O34SiO2硫酸鹽礦硫酸鹽礦明礬明礬 K2SO4Al2(SO4)324H2O石膏石膏 CaSO42H2O重晶石重晶石 BaSO4天青石天青石 SrSO4碳酸鹽礦碳酸鹽礦大理石大理石 CaCO3 石灰石石灰石 CaCO3菱鎂礦菱鎂礦 MgCO3螢石礦螢石礦17-2 堿金屬和堿土金屬的單質(zhì)堿金屬和堿土金屬

10、的單質(zhì) 2-1 物理、化學(xué)性質(zhì)及用途：物理、化學(xué)性質(zhì)及用途：(1) 輕金屬，密度、硬度小，熔點(diǎn)、沸點(diǎn)低。輕金屬，密度、硬度小，熔點(diǎn)、沸點(diǎn)低。 原因是原子體積大，金屬鍵弱。原因是原子體積大，金屬鍵弱。如：如： Li 、Na 、K 密度小于密度小于1。 Na 、K 、Rb 的熔點(diǎn)低于的熔點(diǎn)低于100。 除除 Be、 Mg 較硬外，大多可用小刀切割。較硬外，大多可用小刀切割。( Be 、Mg用于制高強(qiáng)度的合金用于制高強(qiáng)度的合金鎂鋁合金、鈹銅合金。鎂鋁合金、鈹銅合金。)(2) 導(dǎo)電、導(dǎo)熱性好，電子易激發(fā)，大多有特征導(dǎo)電、導(dǎo)熱性好，電子易激發(fā)，大多有特征 光譜、焰色。光譜、焰色。如如 Rb 、Cs是光電

11、管材料。是光電管材料。 但但 Be、Sr、 Ba 的導(dǎo)電性差。的導(dǎo)電性差。 (3) 能形成液態(tài)合金能形成液態(tài)合金 堿金屬在常溫下能形成液態(tài)合金。堿金屬在常溫下能形成液態(tài)合金。K-Na合金合金：(K: 77.2 % Na: 22.8 % m.p. = 260.7 K) 具有較高的比熱和較寬的液態(tài)范圍，具有較高的比熱和較寬的液態(tài)范圍， 在核反應(yīng)堆中用作冷卻劑。在核反應(yīng)堆中用作冷卻劑。Na-Hg合金：合金：( 稱鈉汞齊稱鈉汞齊 m.p. = 236.2 K ) 用于有機(jī)合成中作還原劑。用于有機(jī)合成中作還原劑。 (4) 活潑金屬，強(qiáng)還原劑：活潑金屬，強(qiáng)還原劑： A A 負(fù)值均較大負(fù)值均較大(見見 P7

12、94表表17-1)， 能與能與水、液氨、非金屬單質(zhì)水、液氨、非金屬單質(zhì)直接反應(yīng)：直接反應(yīng)： 2K + 2H2O = 2KOH + H2 Ca + H2 = CaH2單質(zhì)與水反應(yīng)的劇烈單質(zhì)與水反應(yīng)的劇烈程度受程度受單質(zhì)的熔點(diǎn)高單質(zhì)的熔點(diǎn)高低低及及產(chǎn)物氫氧化物溶產(chǎn)物氫氧化物溶解度大小解度大小的影響。的影響。 Li、Be、Mg反應(yīng)反應(yīng)較慢。較慢。3FeCl3( )222Na+2NH2NaNH +H l M(s) + (x+y)NH3(l) = M(NH3)x+ + e(NH3)y-金屬的氨溶液金屬的氨溶液呈藍(lán)色呈藍(lán)色，若揮發(fā)掉溶劑，又可得到金屬。，若揮發(fā)掉溶劑，又可得到金屬。金屬氨溶液金屬氨溶液具有

13、具有高導(dǎo)電性、順磁性和強(qiáng)還原性高導(dǎo)電性、順磁性和強(qiáng)還原性，其強(qiáng)還，其強(qiáng)還原性原性(氨合電子、氨基鈉氨合電子、氨基鈉)常用于有機(jī)制備反應(yīng)。常用于有機(jī)制備反應(yīng)。 痕量的雜質(zhì)痕量的雜質(zhì)(如過渡金屬的鹽類、氧化物和氫氧化物如過渡金屬的鹽類、氧化物和氫氧化物)及及光化作用光化作用都能促進(jìn)溶液中的堿金屬和液氨之間發(fā)生氧化都能促進(jìn)溶液中的堿金屬和液氨之間發(fā)生氧化還原反應(yīng)還原反應(yīng)(如上如上)。 Na用于除去有機(jī)物中痕量的水，并在乙醇溶劑中用作用于除去有機(jī)物中痕量的水，并在乙醇溶劑中用作還原劑。還原劑。問題：問題：有機(jī)物中痕量的水如何方便的檢出？有機(jī)物中痕量的水如何方便的檢出？222322222324Li+O

14、=2Li O6Li+N2Li N4Na+O =2Na O (Na O )3Ca+NCa N Na 、K 保存在煤油中；保存在煤油中；Li (0.534 gcm-3)應(yīng)封存應(yīng)封存在固體石蠟中在固體石蠟中。Li、Ca、Ba用作除氣劑：用作除氣劑：Li、Ca用于金屬熔煉中除用于金屬熔煉中除O2、N2；Ba用于除去真空管中用于除去真空管中 O2、N2。(5) 親氧、親鹵元素親氧、親鹵元素 堿金屬鹵化物、堿土金屬氧化物的晶格能大。堿金屬鹵化物、堿土金屬氧化物的晶格能大。2242Mg +SiOSi + 2MgO2Mg +CO2MgO +C2Na + TiClTi + 4NaCl 點(diǎn)點(diǎn)燃燃高高溫溫高溫下用作

15、還原劑高溫下用作還原劑(6) 離子無色，但有不同的味道特征：離子無色，但有不同的味道特征： Li+ 味甜；味甜； Na+、K+ 味咸；味咸； Mg2+、Ba2+ 味苦；味苦；(注意：注意： Ba2+劇毒劇毒) Ca2+ 味澀。味澀。 若陰離子無色，它們的鹽通常是無色晶體。若陰離子無色，它們的鹽通常是無色晶體。(7) 焰色反應(yīng)焰色反應(yīng)鈣、鍶、鋇鈣、鍶、鋇及及堿金屬堿金屬的的揮發(fā)性化合物揮發(fā)性化合物在高溫的火焰中，電子易被激發(fā)，在高溫的火焰中，電子易被激發(fā)，使使火焰呈現(xiàn)特征的顏色火焰呈現(xiàn)特征的顏色。 Li Na K Ca Ba 在噴燈的在噴燈的氧化焰中灼燒氧化焰中灼燒離子：離子： Li+ Na+

16、K+ Rb+ Cs+ Ca2+ Sr2+ Ba2+顏色：顏色： 紅紅 黃黃 紫紫 紫紅紫紅 紫紅紫紅 橙紅橙紅 洋紅洋紅 黃綠黃綠波長：波長：670.8 589.0 404.4 420.2 455.5 612.2 687.8 553.6(nm) 2-2 堿金屬和堿土金屬的制備方法堿金屬和堿土金屬的制備方法戴維戴維(H. Davy 17781829)電解離析出金屬電解離析出金屬 鉀、鈉、鈣、鎂、鍶、鋇鉀、鈉、鈣、鎂、鍶、鋇簡介：簡介： 英國的尼科爾遜和卡里斯?fàn)栐谟哪峥茽栠d和卡里斯?fàn)栐?800年采用伏打電池年采用伏打電池電解水獲得成功。電解水獲得成功。戴維戴維受其啟發(fā)，準(zhǔn)備試驗(yàn)受其啟發(fā)，準(zhǔn)備試

17、驗(yàn)電電對鹽溶液對鹽溶液及固體化合物的作用？及固體化合物的作用？ 1807年戴維用年戴維用250對鋅片和銅片對鋅片和銅片組成的電堆組成的電堆(自制電池自制電池)首先分解蘇打、木灰的飽和溶液，結(jié)果在電池兩極分別首先分解蘇打、木灰的飽和溶液，結(jié)果在電池兩極分別得到的是氧和氫，加大電流強(qiáng)度仍然沒有其它收獲。得到的是氧和氫，加大電流強(qiáng)度仍然沒有其它收獲。 仔細(xì)分析原因后，他認(rèn)為是水從中作祟，隨后改用仔細(xì)分析原因后，他認(rèn)為是水從中作祟，隨后改用熔融的苛性鉀進(jìn)行電解。熔融的苛性鉀進(jìn)行電解。(1)電電解解法法 在電流作用下，熔融的苛性鉀發(fā)生明顯變化，在電流作用下，熔融的苛性鉀發(fā)生明顯變化，在陰極在陰極不停地出

18、現(xiàn)紫色火焰不停地出現(xiàn)紫色火焰。這種產(chǎn)生紫色火焰的未知物質(zhì)因。這種產(chǎn)生紫色火焰的未知物質(zhì)因溫度太高而無法收集。再次總結(jié)經(jīng)驗(yàn)后，戴維終于成功溫度太高而無法收集。再次總結(jié)經(jīng)驗(yàn)后，戴維終于成功地制取了金屬地制取了金屬鉀、鈉鉀、鈉。 1807年年1111月月1919日，日，戴維在英國皇家學(xué)會的學(xué)術(shù)報(bào)告會戴維在英國皇家學(xué)會的學(xué)術(shù)報(bào)告會上介紹了發(fā)現(xiàn)鉀、鈉兩元素的經(jīng)過：上介紹了發(fā)現(xiàn)鉀、鈉兩元素的經(jīng)過： 將一塊純凈的苛性鉀先露置于空氣中數(shù)分鐘，然后放將一塊純凈的苛性鉀先露置于空氣中數(shù)分鐘，然后放在一特制的白金盤上，盤上連接電池的負(fù)極。電池正極在一特制的白金盤上，盤上連接電池的負(fù)極。電池正極由一根白金絲與苛性鉀相

19、接觸。通電后，看到苛性鉀慢由一根白金絲與苛性鉀相接觸。通電后，看到苛性鉀慢慢熔解，隨后看到正極相連的部位沸騰不止，有許多氣慢熔解，隨后看到正極相連的部位沸騰不止，有許多氣泡產(chǎn)生；泡產(chǎn)生；負(fù)極接觸處，只見有形似小球、帶金屬光澤、負(fù)極接觸處，只見有形似小球、帶金屬光澤、非常象水銀的物質(zhì)產(chǎn)生非常象水銀的物質(zhì)產(chǎn)生。這種小球的一部分一經(jīng)生成就。這種小球的一部分一經(jīng)生成就燃燒起來，并伴有爆鳴聲和紫色火焰，剩下來的那部分燃燒起來，并伴有爆鳴聲和紫色火焰，剩下來的那部分的表面慢慢變得暗淡無光，隨后被白色的薄膜所包裹。的表面慢慢變得暗淡無光，隨后被白色的薄膜所包裹。這小球狀的物質(zhì)經(jīng)過檢驗(yàn)，知道它就是我所要尋找的

20、物這小球狀的物質(zhì)經(jīng)過檢驗(yàn)，知道它就是我所要尋找的物質(zhì)。若將這種物質(zhì)投入水中，沉不下來，而是在水面上質(zhì)。若將這種物質(zhì)投入水中，沉不下來，而是在水面上急速奔躍，并發(fā)出咝咝響聲，隨后就有紫色火花出現(xiàn)。急速奔躍，并發(fā)出咝咝響聲，隨后就有紫色火花出現(xiàn)。 這些奇異的現(xiàn)象能斷定這是一種未被發(fā)現(xiàn)的新元素。這些奇異的現(xiàn)象能斷定這是一種未被發(fā)現(xiàn)的新元素。它比水輕，并使水分解而釋放出氫氣，紫色火焰就是它比水輕，并使水分解而釋放出氫氣，紫色火焰就是氫氣在燃燒。因?yàn)樗菑哪净抑刑崛〉?，故命名為氫氣在燃燒。因?yàn)樗菑哪净抑刑崛〉模拭麨殁涒洝?同樣，從同樣，從蘇打蘇打或苛性鈉中可制出金屬或苛性鈉中可制出金屬鈉鈉。 從從

21、1808年年3月起，戴維進(jìn)而對石灰、苦土月起，戴維進(jìn)而對石灰、苦土(氧化鎂氧化鎂)等等進(jìn)行電解。開始時(shí)他仍采用電解蘇打的同樣方進(jìn)行電解。開始時(shí)他仍采用電解蘇打的同樣方 法，但是法，但是毫不見效。又采用了其它幾種方法，仍未獲得成功。毫不見效。又采用了其它幾種方法，仍未獲得成功。(注：從今天看，是這些物質(zhì)的熔點(diǎn)太高。注：從今天看，是這些物質(zhì)的熔點(diǎn)太高。) 瑞典化學(xué)家貝采里烏斯來信告訴戴維，他和篷丁曾對瑞典化學(xué)家貝采里烏斯來信告訴戴維，他和篷丁曾對石灰和水銀混和物進(jìn)行電解，成功地分解了石灰。根據(jù)石灰和水銀混和物進(jìn)行電解，成功地分解了石灰。根據(jù)這一提示，戴維將石灰和氧化汞按一定比例混和電解，這一提示，

22、戴維將石灰和氧化汞按一定比例混和電解，成功地制取了成功地制取了鈣汞齊鈣汞齊，然后加熱蒸發(fā)掉汞，得到了銀白，然后加熱蒸發(fā)掉汞，得到了銀白色的金屬色的金屬鈣鈣。緊接著又制取了金屬。緊接著又制取了金屬鎂、鍶和鋇鎂、鍶和鋇。 電化學(xué)實(shí)驗(yàn)之花在戴維手中結(jié)出了豐碩的果實(shí)。電化學(xué)實(shí)驗(yàn)之花在戴維手中結(jié)出了豐碩的果實(shí)。戴維用電解的方法共制備出六種金屬戴維用電解的方法共制備出六種金屬 鉀、鈉、鈣、鎂、鍶、鋇。鉀、鈉、鈣、鎂、鍶、鋇。戴維用電分解苛性堿的成功否定了氫氧化鈉是一種元素戴維用電分解苛性堿的成功否定了氫氧化鈉是一種元素的觀點(diǎn)；的觀點(diǎn)；戴維戴維20歲就發(fā)現(xiàn)了笑氣歲就發(fā)現(xiàn)了笑氣(N2O)的麻醉作用；的麻醉作用

23、；戴維還發(fā)現(xiàn)、并制取了戴維還發(fā)現(xiàn)、并制取了元素硼元素硼；等等。；等等。有人問戴維，你最大的發(fā)現(xiàn)是什么？有人問戴維，你最大的發(fā)現(xiàn)是什么？戴維說：戴維說： “ “我最大的發(fā)現(xiàn)是發(fā)現(xiàn)了法拉第我最大的發(fā)現(xiàn)是發(fā)現(xiàn)了法拉第”。 戴維：戴維： 1803年被選為英國皇家學(xué)會會員；年被選為英國皇家學(xué)會會員； 1807年出任皇家學(xué)會秘書；年出任皇家學(xué)會秘書； 1820年被選為皇家學(xué)會會長。年被選為皇家學(xué)會會長。 1826年積勞成疾而病倒，年積勞成疾而病倒， 1829年死于日內(nèi)瓦，終年年死于日內(nèi)瓦，終年51歲。歲。今天，工業(yè)上今天，工業(yè)上Li、Na、Mg、Ca等金屬是用電解揮發(fā)性等金屬是用電解揮發(fā)性金屬氯化物的方法

24、制備的。如電解熔融的金屬氯化物的方法制備的。如電解熔融的NaCl與與CaCl2的混合物，可制取金屬的混合物，可制取金屬Na：22NaCl2NaCl 通通電電 ( (陰陰極極) ) ( ( 陽陽極極) )(注：注： CaCl2的加入可降低的加入可降低NaCl的熔化溫度；的熔化溫度； NaCl的的熔點(diǎn)熔點(diǎn)1074K ，混鹽的熔化溫度為，混鹽的熔化溫度為 873K ；這樣可防；這樣可防止止 產(chǎn)物產(chǎn)物Na揮發(fā)，便于收集；揮發(fā)，便于收集； Na的沸點(diǎn)為的沸點(diǎn)為1157K 。)金屬金屬K、Rb、Cs能否采用類似制鈉的方法制備呢？能否采用類似制鈉的方法制備呢？結(jié)論是不能采用同類方法。其原因是：結(jié)論是不能采用

25、同類方法。其原因是： 金屬金屬 K與與C電極反應(yīng)；金屬電極反應(yīng)；金屬 K 易溶在熔鹽中，難于易溶在熔鹽中，難于分離；金屬分離；金屬 K 蒸氣易從電解槽逸出造成易燃爆環(huán)境。蒸氣易從電解槽逸出造成易燃爆環(huán)境。 (2) 熱還原法熱還原法 制制沸點(diǎn)較低、易揮發(fā)的沸點(diǎn)較低、易揮發(fā)的K、Rb、Cs熱熱(1620F)熱熱熱熱N2K合金合金 (或或K)N2N2K合金合金 (或或K)蒸氣蒸氣排泄阱排泄阱NaCl 渣和渣和 N2NaNaCl 渣渣KCl(1550F)熔融熔融不銹鋼環(huán)不銹鋼環(huán)NaCl 渣渣Na 蒸氣蒸氣N2N2Na熱熱熱熱用活潑金屬用活潑金屬Na、Ca、Mg、Ba、Al等作還原劑可等作還原劑可制備金

26、屬制備金屬 K、Rb、Cs 等。等。21473K23KClNaNaCl2RbClCa2CaCl23CaO2AlKRbCa3Al O ，真真空空熵增反應(yīng)熵增反應(yīng)也可用碳或碳化物作還原劑，也可用碳或碳化物作還原劑，如：如：1473K231273 1473K22K CO2C23CO2KFCaCCaF22CMgO+C+CMgOKK ，真真空空 一些不穩(wěn)定的鹽一些不穩(wěn)定的鹽(如氰化物、疊氮化物如氰化物、疊氮化物)的熱分解的熱分解可制備某些堿金屬?？芍苽淠承A金屬。 因堿金屬的疊氮化物容易純化，加熱分解不爆炸，因堿金屬的疊氮化物容易純化，加熱分解不爆炸，所以，熱分解是制備它們的好方法。所以，熱分解是制備它

27、們的好方法。232663K32MNaK4KCN4K4C2N2MN2M3N()2RRbN2Rb3NbCs 、 、，真真空空 (3) 熱分解法熱分解法17-3 化合物化合物 3-1 氧化物氧化物(1) 分類分類普通氧化物普通氧化物M2O、MO過氧化物過氧化物Na2O2、BaO2超氧化物超氧化物KO2、RbO2臭氧化物臭氧化物KO3、RbO3(2) 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 抗磁性抗磁性 O 2- 抗磁性抗磁性 O O 2- 順磁性順磁性 O O OOO53 順磁性順磁性(3) 性質(zhì)和用途性質(zhì)和用途 堿金屬氧化物并無直接用途堿金屬氧化物并無直接用途，但但 Na2O2、 KO2、BaO2等重要。在等重要。在H+介質(zhì)中

28、它們均能產(chǎn)生介質(zhì)中它們均能產(chǎn)生H2O2，表現(xiàn)出強(qiáng)氧，表現(xiàn)出強(qiáng)氧化性；還用于吸收化性；還用于吸收CO2、產(chǎn)生、產(chǎn)生 O2，用于潛水、防毒面具、用于潛水、防毒面具、急救器中等。急救器中等。堿土金屬氧化物以堿土金屬氧化物以MgO、CaO為重要。為重要。 重質(zhì)重質(zhì)MgO為耐火材料，輕質(zhì)為耐火材料，輕質(zhì)MgO為填料；為填料； CaO用于中和廢酸、沉淀重金屬離子等用于中和廢酸、沉淀重金屬離子等;冶金工業(yè)中冶金工業(yè)中用于除取鋼水中的用于除取鋼水中的 Si、P 等雜質(zhì)等雜質(zhì) 形成形成CaSiO3、Ca3(PO4)2礦渣。礦渣。 3-2 氫氧化物氫氧化物 MOH、M(OH)2(1) 溶解性溶解性298K時(shí)的溶解

29、度時(shí)的溶解度(molL-1)：Be(OH)2 8 10-6Mg(OH)2 5 10-4Ca(OH)2 1.8 10-2Sr(OH)2 6.7 10-2Ba(OH)2 2 10-1LiOH 5.3NaOH 26.4KOH 19.1RbOH 17.9CsOH 25.8溶解度增大溶解度增大溶溶 解解 度度 增增 大大Mn+ 的半徑越大、電荷越低，氫氧化物的溶解度越大；的半徑越大、電荷越低，氫氧化物的溶解度越大；堿金屬比堿土金屬氫氧化物的溶解度大得多。堿金屬比堿土金屬氫氧化物的溶解度大得多。(2) 堿強(qiáng)度堿強(qiáng)度氫氧化物在水溶液中有兩種電離方式：氫氧化物在水溶液中有兩種電離方式： R(OH)m Rn+

30、+ mOH- 堿式電離堿式電離 R(OH)m ROmn- + mH+ 酸式電離酸式電離r=z R O H R 離子勢離子勢( 值值)越小，越小， Rn+ 吸引氧原子電子云的吸引氧原子電子云的能力越弱，能力越弱，則以堿式電離為主；則以堿式電離為主； 反之反之，ROH以酸式電離為主。以酸式電離為主。究竟以何種電離為主？由究竟以何種電離為主？由R的離子勢的離子勢( )決定。決定。離子半徑離子半徑 r 若以若以1.010-10 m 為單位時(shí)，則：為單位時(shí)，則：2.22.23.23.2 時(shí)時(shí)： 金金屬屬氫氫氧氧化化物物呈呈堿堿性性；時(shí)時(shí)：金金屬屬氫氫氧氧化化物物呈呈兩兩性性；時(shí)時(shí)： 金金屬屬氫氫氧氧化化

31、物物呈呈酸酸性性。 Be(OH)2 2.54Mg(OH)2 1.76Ca(OH)2 1.42Sr(OH)2 1.33Ba(OH)2 1.22 值值LiOH 1.2NaOH 1.0KOH 0.87RbOH 0.82CsOH 0.77 值值堿性增強(qiáng)堿性增強(qiáng)堿堿 性性 增增 強(qiáng)強(qiáng) z=r(3) 重要強(qiáng)堿重要強(qiáng)堿 NaOH 可溶解可溶解 Be、Al、Zn、Si、B 等單質(zhì)，產(chǎn)生等單質(zhì)，產(chǎn)生 H2 如：如： 2Al + 2NaOH + 6H2O = 2NaAl(OH)4 + 3H2 吸收大氣中的吸收大氣中的 CO2 和水份和水份問題問題：(a) NaOH 能否準(zhǔn)確稱量？能否直接配制出準(zhǔn)確濃度？能否準(zhǔn)確稱

32、量？能否直接配制出準(zhǔn)確濃度？(b) 不含不含Na2CO3的的NaOH溶液如何配制？溶液如何配制？(P806)(c) NaOH的濃度如何標(biāo)定？的濃度如何標(biāo)定？(d) 如何檢驗(yàn)如何檢驗(yàn)NaOH中的中的 CO32-？ 能與能與SiO2反應(yīng)反應(yīng) SiO2 + 2NaOH Na2SiO3 + H2O問題：問題：盛裝盛裝 NaOH溶液的試劑瓶應(yīng)選用何種塞子？溶液的試劑瓶應(yīng)選用何種塞子？如何防止瓶蓋、滴管與試劑瓶的粘結(jié)？如何防止瓶蓋、滴管與試劑瓶的粘結(jié)？如何打開？如何打開？ 強(qiáng)腐蝕性強(qiáng)腐蝕性 NaOH 對棉織纖維、皮膚、玻璃、陶器、金對棉織纖維、皮膚、玻璃、陶器、金屬材料等均有腐蝕。屬材料等均有腐蝕。 (F

33、e、Ni、Ag 等抗等抗 NaOH 的腐蝕性較好的腐蝕性較好)常見強(qiáng)堿的用途常見強(qiáng)堿的用途 NaOH作普通強(qiáng)堿使用，應(yīng)用范圍極廣；作普通強(qiáng)堿使用，應(yīng)用范圍極廣；(通過電解飽和的食鹽水制備通過電解飽和的食鹽水制備NaOH 。) KOH用于科研；用于科研； Ca(OH)2是廉價(jià)強(qiáng)堿，用于沉淀重金屬離子，是廉價(jià)強(qiáng)堿，用于沉淀重金屬離子，處理廢酸，制漂白粉等。處理廢酸，制漂白粉等。 3-3 鹽類鹽類(1) 氫化物氫化物22222LiH2LiH2NaH2NaHCaHCaH 氫化物中：氫化物中：BeH2、MgH2 是共價(jià)化合物。是共價(jià)化合物。晶體晶體BeH2中，中，Be 是是sp3 雜化，雜化，有有3c-

34、2e鍵，為四面體的鏈狀結(jié)構(gòu)：鍵，為四面體的鏈狀結(jié)構(gòu)：離子型氫化物中，離子型氫化物中，H-是強(qiáng)還原劑，是強(qiáng)還原劑， A0 (H2/H- )= -2.25V。 CaH2 + H2O Ca(OH)2 + H2 用于野外產(chǎn)生用于野外產(chǎn)生 H2，充氣球。，充氣球。 (2) 鹵化物鹵化物 LiCl、BeCl2、MgCl2共價(jià)性較強(qiáng)，共價(jià)性較強(qiáng)，且是且是Lewis酸，酸，表現(xiàn)出缺電子性。表現(xiàn)出缺電子性。 BeCl2、BeF2為共價(jià)型多聚物，晶體結(jié)構(gòu)為變形四面體為共價(jià)型多聚物，晶體結(jié)構(gòu)為變形四面體的鏈狀物，有的鏈狀物，有“氯橋氯橋”鍵：鍵： BeF2與與MgF2的差異性表現(xiàn)在：的差異性表現(xiàn)在： BeF2 類類

35、 AlF3 ，可溶于水，且高度水解，產(chǎn)物有，可溶于水，且高度水解，產(chǎn)物有Be(OH)2白色沉淀，且白色沉淀，且Be(OH)2呈兩性、可溶于呈兩性、可溶于NaOH。而而MgF2是離子晶體，類是離子晶體，類 LiF，因晶格能大，難溶于水。，因晶格能大，難溶于水。 無水無水 MgCl2 可用下列方法制得：可用下列方法制得： 鎂水門汀鎂水門汀 Mg(OH)Cl 在在MgCl2溶液中加入溶液中加入 MgO可得固體材料可得固體材料“鎂水門汀鎂水門汀”。Mg + HgCl2 MgCl2(溶劑合物溶劑合物) + Hg 沸騰醚中沸騰醚中蒸去醚蒸去醚 MgCl2 MgO + C + Cl2 MgCl2 + CO

36、高溫高溫MgCl26H2O MgCl2 + 6H2O 773K，HCl 氣流氣流中中 CaCl26H2O 試劑、防凍鹽試劑、防凍鹽(可制低溫鹽溶液可制低溫鹽溶液)、 干燥劑干燥劑(不能干燥氨氣不能干燥氨氣CaCl28NH3)。 BaCl22H2O 常用可溶性鋇鹽試劑常用可溶性鋇鹽試劑（劇毒）（劇毒）。(3) 碳酸鹽碳酸鹽Na2CO3NaHCO3可溶性碳酸鹽可溶性碳酸鹽不溶性碳酸鹽不溶性碳酸鹽 CaCO3、SrCO3、BaCO3 1862年，比利時(shí)人年，比利時(shí)人Solvay 氨氨堿法生產(chǎn)純堿堿法生產(chǎn)純堿 NH4HCO3 + NaCl NaHCO3 + NH4Cl600K323222NaHCONa CO +H O+CO 1942年，侯德榜將這一方法改為一步工藝年，侯德榜將這一方法改為一步工藝 稱聯(lián)合制堿稱聯(lián)合制堿 NH3(g) + NaCl + H2O + CO2(g) NaHCO3 + NH4Cl473K2443KNH (aq)+ NO (aq)N O(g)+ 2H O(g)NH (aq)+ NO