化學(xué)競賽無機(jī)化學(xué)絕密課件 堿金屬和堿土金屬

鋰Li鋰在地殼中的質(zhì)量(zhìliàng)含量為2.010－3%第十一章堿金屬和堿土金屬(jiǎntǔjīnshǔ)

鋰輝石LiAlSiO3

2

（）精品資料鈉

Na鈉在地殼(dìqiào)中的質(zhì)量含量為2.3%列第6位鈉長石NaAlSi3O8芒硝(mángxiāo)Na2SO4?10H2O海水中的NaCl精品資料鉀

K鉀在地殼(dìqiào)中的質(zhì)量含量為2.1%列第8位鉀長石KAlSi3O8海水中的鉀離子(lízǐ)精品資料銣Rb與鉀共生(gòngshēng)銣在地殼(dìqiào)中的質(zhì)量含量為9.010－3%精品資料銫Cs與鉀共生(gòngshēng)銫在地殼中的質(zhì)量(zhìliàng)含量為3.010－4%精品資料鈹Be鈹在地殼中的質(zhì)量(zhìliàng)含量為2.610－4%綠柱石3BeO?Al2O3?6SiO2精品資料鎂

Mg鎂在地殼(dìqiào)中的質(zhì)量含量為2.3%列第7位光鹵石KMgCl3?6H2O白云石CaMgCO3

2

菱鎂礦MgCO3

海水中的鎂離子（

）精品資料鈣Ca鈣在地殼中的質(zhì)量(zhìliàng)含量為4.1%列第5位。碳酸鹽及硫酸鹽礦物(kuàngwù)精品資料鍶Sr鍶在地殼中的質(zhì)量(zhìliàng)含量為0.037%列第16位。碳酸鹽及硫酸鹽礦物(kuàngwù)精品資料鋇Ba鋇在地殼中的質(zhì)量(zhìliàng)含量為0.050%列第14位。碳酸鹽及硫酸鹽礦物(kuàngwù)精品資料地殼中質(zhì)量百分(bǎifēn)含量居前20位的元素是1氧（47.4%）2硅（27.7%）7鎂（2.3%）8鉀（2.1%）9鈦（0.56%）10氫（0.152%）3鋁（8.2%）4鐵（4.1%）5鈣（4.1%）6鈉（2.3%）精品資料15碳（0.048%）16

鍶（0.037%）17硫（0.026%）18

鋯（0.019%）19釩（0.016%）20氯（0.013%）11磷（0.1%）12

錳（0.095%）13氟（0.095%）14

鋇（0.05%）

精品資料11.1金屬單質(zhì)(dānzhì)的性質(zhì)堿金屬和堿土金屬的單質(zhì)均具有(jùyǒu)銀白色的金屬光澤、良好的導(dǎo)電性和延展性。精品資料堿金屬的熔點(diǎn)較低，最高的鋰為180.5℃，其余(qíyú)均在100℃以下。最低的銫為28.5℃，在手中即可熔化(rónghuà)。精品資料質(zhì)量(zhìliàng)分?jǐn)?shù)77.2%的鉀和22.8%的鈉可形成常溫下的液體合金。這種合金(héjīn)的熔點(diǎn)約為–12℃。精品資料堿土金屬的熔點(diǎn)(róngdiǎn)明顯高于堿金屬。最低的鎂為650℃。最高的鈹為1287℃。精品資料堿金屬質(zhì)地(zhìdì)較軟，可以用刀子切割。堿金屬的密度(mìdù)都較小，屬于輕金屬，其中鋰、鈉、鉀的密度(mìdù)比水還小。精品資料鋰是最輕的金屬，其密度大約(dàyuē)是水的一半。堿土金屬的密度也不大，其中(qízhōng)密度最大的是鋇，也只有3.62。精品資料堿金屬和堿土金屬，具有(jùyǒu)金屬單質(zhì)的各種化學(xué)性質(zhì)和活潑金屬的特殊性質(zhì)。精品資料堿金屬和堿土金屬，可以和氧氣(yǎngqì)反應(yīng)生成含氧的二元化合物。高溫(gāowēn)下IIA族的Mg，Ca，Sr，Ba可以和N2直接化合3Ca+N2———Ca3N2

，例如410℃精品資料IA族的Li在加熱(jiārè)條件下可以和N2直接化合。6Li+N2——2Li3N精品資料除Be，Mg之外，均與水劇烈反應(yīng)(fǎnyìng)。例如金屬Na

2Na

+2H2O——2NaOH+H2

精品資料Ca+2H2O——

CaOH2+H2

（）Ca與水的反應(yīng)(fǎnyìng)要比Na和K平和得多Na和K等金屬(jīnshǔ)還原性強(qiáng)，與水反應(yīng)猛烈。精品資料鈉、鉀等金屬(jīnshǔ)可以溶于汞中，得到合金，即汞齊。汞齊是平和的還原劑，與水反應(yīng)不劇烈(jùliè)，可以控制。精品資料

2Na?nHg+2H2O——2NaOH+H2+2nHg（）例如(lìrú)鈉汞齊Na?nHg與水反應(yīng)的方程式可以寫成精品資料Mg可以與熱水發(fā)生反應(yīng)(fǎnyìng)，也可以與NH4Cl的水溶液發(fā)生反應(yīng)(fǎnyìng)，放出H2。Mg與冷水反應(yīng)極慢，生成的MgOH2

膜阻礙了反應(yīng)的進(jìn)行。（）精品資料因?yàn)镸gOH2

是一種堿性物質(zhì)，

Ksp=5.6110－12，屬于溶解度較大的難溶物。（

）故NH4Cl水解(shuǐjiě)產(chǎn)生的酸足以將其膜溶解掉。精品資料堿金屬和堿土金屬等活潑(huópo)金屬可用來置換稀有金屬ZrO2+2Ca———Zr+2CaO加熱精品資料除Be與H2直接化合(huàhé)的工作未見報(bào)道，以及Mg需要在特定的條件下才可以與H2反應(yīng)之外，其余(qíyú)堿金屬和堿土金屬均可以在300700℃下與H2反應(yīng)。精品資料例如(lìrú)NaH為白色離子晶體(jīngtǐ)，其中H的氧化數(shù)為－1，Na為+1。

2Na+H2———2NaH加熱精品資料NaH是強(qiáng)還原劑。LiH，NaH，KH，RbH中，LiH最穩(wěn)定(wěndìng)。KH+H2O——KOH+H2TiCl4+4NaH———Ti+2H2+4NaCl加熱精品資料11.2堿金屬和堿土金屬(jiǎntǔjīnshǔ)的化合物11.2.1含氧二元化合物堿金屬、堿土金屬在氧氣中燃燒，得到不同(bùtónɡ)的主產(chǎn)物。精品資料堿土金屬(jiǎntǔjīnshǔ)將生成正常氧化物MO，堿金屬中只有鋰生成正常氧化物L(fēng)i2O。其他堿金屬分別生成過氧化物(ɡuòyǎnɡhuàwù)Na2O2，超氧化物KO2，RbO2和CsO2。精品資料鈉、鉀的正常氧化物可以(kěyǐ)通過金屬或其疊氮化物還原過氧化物、硝酸鹽、亞硝酸鹽得到。2Na+2NaOH———2Na2O+H2↑

例如加熱精品資料在真空(zhēnkōng)中，使疊氮化鈉與亞硝酸鈉反應(yīng)，可以制備Na2O3NaN3+NaNO2———2Na2O+5N2↑加熱精品資料在隔絕空氣(kōngqì)的條件下，將金屬鉀與硝酸鉀一同加熱，可以制備K2O10K+2KNO3———6K2O+N2↑加熱精品資料

2BaO+O2———2BaO2>500℃過氧化鋇的生成可以(kěyǐ)通過下面反應(yīng)實(shí)現(xiàn)過氧化鍶的制取與過氧化鋇相似(xiānɡsì)，但除加熱之外還要加高壓。精品資料CaO2可以(kěyǐ)由硝酸鈣在堿性條件下與H2O2反應(yīng)制得。但完全(wánquán)無水的MgO2尚未制得。水合的CaO2和MgO2可以用強(qiáng)干燥劑脫水，但很難將水脫凈。精品資料Be沒有(méiyǒu)超氧化物。

其余超氧化物，可采用使高壓氧氣通過加熱的過氧化物的方法制得，如超氧化鋇Ba

2。（O2）精品資料金屬(jīnshǔ)的臭氧化物，也屬于含氧二元化合物。K，Rb，Cs有臭氧化物。精品資料臭氧化物可以通過(tōngguò)下面反應(yīng)制取，如臭氧化鉀4KOH（s）+4O3（g）——4KO3（s）+2H2O（s）+O2（g）精品資料臭氧化物不穩(wěn)定(wěndìng)，橘紅色的KO3易分解2KO3——2KO2+O2↑臭氧化物與H2O反應(yīng)(fǎnyìng)，例如

4KO3+2H2O——4KOH+5O2↑精品資料其余(qíyú)氧化物均與H2O劇烈反應(yīng)。煅燒(duànshāo)過的BeO，MgO難溶于水。而且BeO，MgO的熔點(diǎn)高，可做耐火材料。精品資料11.2.2氫氧化物(qīnɡyǎnɡhuàwù)其余堿金屬和堿土金屬(jiǎntǔjīnshǔ)的氫氧化物均為堿性。堿金屬和堿土金屬的氫氧化物中只有Be2顯兩性。（OH）精品資料Be

2與酸反應(yīng)（OH）（

）BeOH2+2H+——Be2+

+2H2O（

）（

）BeOH2+2OH－——Be

[OH4]2－Be

2與堿反應(yīng)（OH）（

）BeOH2+2OH－——BeO22－+2H2O或?qū)懗删焚Y料氧化物的水化物一般(yībān)鍵聯(lián)形式是究竟是酸式解離，還是(háishi)堿式解離，取決于M的電場。MOH精品資料若M的電場強(qiáng)，氧的電子云偏向M和O之間，從而(cóngér)加強(qiáng)M－O鍵；同時(tóngshí)氧的電子云在O和H之間密度降低，故削弱了O－H鍵。MOH精品資料這時氫氧化物則傾向(qīngxiàng)于酸式解離總之，電場強(qiáng)酸(qiánɡsuān)式解離。MOH精品資料若M的電場弱，吸引(xīyǐn)氧的電子云的能力差，而O對H的吸引(xīyǐn)增強(qiáng)。

結(jié)果是易于堿式解離MOHMOH精品資料M電場的強(qiáng)弱，可用離子(lízǐ)勢來衡量式中Z是離子(lízǐ)電荷數(shù)r是以pm為單位的離子半徑的數(shù)值=Zr精品資料顯然Z值越大，r值越小時(xiǎoshí)，離子勢值越大。=Zr精品資料經(jīng)驗(yàn)(jīngyàn)表明酸式解離(jiělí)兩性0.22<<0.32堿式解離0.22>>0.32精品資料Li+Na+K+Rb+Cs+

Z11111r/pm591021381521670.130.100.0850.0810.077對于(duìyú)堿金屬和堿土金屬的計(jì)算結(jié)果如下精品資料Be2+Mg2+Ca2+Sr2+Ba2+

Z22222r/pm27721001181350.270.170.140.130.12精品資料Na+K+Rb+Cs+

0.100.0850.0810.077Na+，K+，Rb+，Cs+的

≤0.1，故MOH均為堿性堿式解離0.22>精品資料Li+

Be2+Mg2+Ca2+Sr2+Ba2+

0.13

0.270.170.140.130.12堿式解離0.22>Li+，Mg2+，Ca2+，Sr2+，Ba2+

<0.2，故LiOH及MOH2亦均為堿性。（

）精品資料Li+Be2+Mg2+Ca2+Sr2+Ba2+

0.130.270.170.140.130.12Be2+

=0.27，故BeOH2顯兩性。（

）兩性0.22<<0.32精品資料作為(zuòwéi)一種經(jīng)驗(yàn)規(guī)律，使用時要合理掌握。需要注意的是，使用的大小所進(jìn)行的上述判斷，既有它的合理性，又有它不嚴(yán)格、不確切的一面。精品資料11.2.3鹽類堿土金屬(jiǎntǔjīnshǔ)的硫酸鹽、碳酸鹽、磷酸鹽、草酸鹽以及除BeF2之外的氟化物均難溶。1.難溶鹽精品資料上述難溶鹽中除硫酸鹽外，其余(qíyú)鹽均溶于鹽酸。還有黃色(huángsè)的SrCrO4，黃色(huángsè)的BaCrO4，也是難溶鹽。精品資料

堿金屬難溶鹽和微溶鹽較少，列舉如下：Ksp氟化鋰LiF1.8410－3碳酸鋰Li2CO32.510－2磷酸(línsuān)鋰Li3PO42.3710－11精品資料砷酸鈾酰鋰LiUO2AsO4Ksp=1.510－19

?UO2鈾?；渲?qízhōng)U（VI）AsO43?砷酸根(suāngēn)其中As（V）精品資料

銻酸鈉Na

[

SbOH

6]

Ksp=410－8

（）砷酸鈾酰鈉NaUO2AsO4Ksp=1.3710－22

六硝基合鈷（III）酸銨鈉Na2

[

Co6]（NH4）

（NO2）

Ksp=2.210－11

精品資料高碘酸鉀KIO4

Ksp=3.7410－4

高氯酸鉀KClO4

Ksp=1.0510－2

精品資料六氯合鉑（IV）酸鉀K2[

PtCl6]Ksp=6.010－6

六氟合鉑（IV）酸鉀K2[

PtF6]Ksp=2.910－5

六氟合硅（IV）酸鉀K2[

SiF6]Ksp=8.710－7

精品資料高碘酸銣RbIO4

Ksp=5.510－4

高氯酸銣RbClO4

Ksp=3.010－3

精品資料六氯合鉑（IV）酸銣Rb2[

PtCl6]Ksp=6.310－8

六氟合鉑（IV）酸銣Rb2[

PtF6

]Ksp=7.710－7

精品資料六氟合硅（IV）酸銣Rb2[

SiF6]Ksp=510－7

六硝基合鈷（III）酸銣Rb3

[

Co6]（NO2）

Ksp=1.510－15

精品資料Ksp=5.1610－6

高碘酸銫CsIO4高錳酸銫CsMnO4

Ksp=8.210－5

高氯酸銫CsClO4Ksp=3.9510－3

精品資料六氯合鉑（IV）酸銫Cs2[

PtCl6]Ksp=3.210－8

六氟合鉑（IV）酸銫Cs2[

PtF6]Ksp=2.410－6

六氟合硅（IV）酸色Cs2[

SiF6]Ksp=1.310－5

精品資料六硝基合鈷（III）酸銫Cs3

[

Co6]（NO2）

Ksp=5.710－16

氟硼酸銫CsBF4

Ksp=510－5

精品資料酒石酸氫鉀KHC4H4O6也是一種(yīzhǒnɡ)難溶性鉀鹽酒石酸是一種(yīzhǒnɡ)二元有機(jī)酸——二羥基丁二酸精品資料分析化學(xué)中，使用醋酸鈾酰鋅與Na+反應(yīng)生成(shēnɡchénɡ)淡黃色結(jié)晶狀的醋酸鈾酰鋅鈉沉淀，以鑒定鈉的存在。Na++Zn2++3UO22++9Ac―+9H2ONaZn

UO23Ac

9?9H2O↓（

）（

）精品資料分析化學(xué)(fēnxīhuàxué)中，使用六硝基合鈷（III）酸鈉與K+反應(yīng)生成黃色六硝基合鈷（III）酸鈉鉀沉淀以鑒定(jiàndìng)鉀的存在。2K++Na++[

Co6]

3―

（NO2）K2Na[

CoNO26

]↓（）精品資料2.結(jié)晶水合鹽類陽離子半徑(bànjìng)越小，電荷越高，對水分子的引力越大，形成結(jié)晶水合鹽類的傾向越大。精品資料事實(shí)上堿金屬鹽類中，鋰鹽幾乎全部形成(xíngchéng)水合鹽類。大多數(shù)鈉鹽帶有結(jié)晶水。大多數(shù)鉀鹽不帶結(jié)晶水。銣鹽和銫鹽很少帶有結(jié)晶水。精品資料配制炸藥(zhàyào)使用KNO3和KClO3而不用NaNO3和NaClO3。其原因與鉀鹽不易吸水潮解(cháojiě)有關(guān)。精品資料Na2SO4·10H2O溶解(róngjiě)時的熱效應(yīng)很顯著。溶于其結(jié)晶(jiéjīng)水中時吸收大量的熱；冷卻結(jié)晶(jiéjīng)時放出較多熱量。因此，Na2SO4

·

10

H2O

是一種很好的儲熱材料。精品資料堿土金屬(jiǎntǔjīnshǔ)鹽類帶結(jié)晶水的趨勢更大，例如(lìrú)MgCl2?6H2O，CaCl2?6H2O，MgSO4?7H2O，CaSO4?2H2O，BaCl2?2H2O。食鹽吸水潮解的主要原因是其中含有MgCl2雜質(zhì)。精品資料堿土金屬(jiǎntǔjīnshǔ)的無水鹽有很強(qiáng)的吸潮性，無水CaCl2是重要的干燥劑。但是(dànshì)由于CaCl2可以與NH3形成加合物，不能用來干燥氨氣。精品資料若結(jié)晶水合鹽的陽離子易水解(shuǐjiě)，同時陰離子又與氫離子結(jié)合成揮發(fā)性酸時，加熱(jiārè)脫水得不到無水鹽，而因水解得堿式鹽。精品資料用HCl氣氛保護(hù)時，原則上可以抑制脫水(tuōshuǐ)時的水解HClMgCl2?6H2O————MgCl2+6H2OΔMgCl2?6H2O————MgOHCl+HCl↑+5H2O（

）Δ精品資料若生成難揮發(fā)性酸時，加熱脫水(tuōshuǐ)可以能得無水鹽。如CuSO4?5H2O———CuSO4+5H2OΔ精品資料金屬陽離子半徑(bànjìng)較大時，水解傾向較弱。Δ例如，將CaCl2?6H2O加熱(jiārè)脫水，即可得到無水氯化鈣CaCl2?6H2O———CaCl2+6H2OΔ精品資料CaCl2?6H2O———CaCl2+6H2OΔ但因脫水過程中有部分發(fā)生(fāshēng)水解反應(yīng)，所以脫水產(chǎn)物中常含有少量的CaO雜質(zhì)。精品資料若陰離子與氫離子結(jié)合生成(shēnɡchénɡ)非揮發(fā)性酸時，加熱脫水可以得到無水鹽。例如CaSO4?2H2O二水合(shuǐhé)硫酸鈣受熱到500℃時將脫水得到無水硫酸鈣。精品資料二水合(shuǐhé)硫酸鈣CaSO4?2H2O俗稱生石膏。熟石膏也稱為(chēnɡwéi)半水石膏。將其加熱到

120℃

部分脫水轉(zhuǎn)化為熟石膏CaSO4?H2O12精品資料粉末狀熟石膏與適量水混合后將生成生石膏并逐漸變硬，熟石膏可以用來制作塑像(sùxiàng)、模型。精品資料除鋰外，堿金屬和堿土金屬之間能形成一系列復(fù)鹽，其主要(zhǔyào)類型有①M(fèi)Cl?MgCl2?6

H2O型②M2SO4?MgCl2?6

H2O型精品資料其中(qízhōng)M可以是K，Rb，Cs，如光鹵石KCl?MgCl2?6H2O①M(fèi)Cl?MgCl2?6

H2O型精品資料其中(qízhōng)M可以是K，Rb，Cs，如軟鉀鎂礬K2SO4?MgCl2?6H2O。②M2SO4?MgCl2?6

H2O型精品資料1.鋰和鈉的活性比較(bǐjiào)

電對Na+/NaK+/KRb+/RbCs+/Cs

E?/V－2.71－2.931－2.98－3.02611.2.4鋰的性質(zhì)(xìngzhì)與制備精品資料IA族元素（M+/M）的電極電勢E?，從Na的－2.71V到Cs的－3.026V依次(yīcì)減小，呈現(xiàn)很強(qiáng)的規(guī)律性。精品資料

電對Li+/LiNa+/NaK+/KRb+/RbCs+/Cs

E?/V－3.0401－2.71－2.931－2.98－3.026但是鋰嚴(yán)重地打破(dǎpò)了這一規(guī)律精品資料M

M+（aq）即上述過程的熱效應(yīng)越有利，吸熱越少，或者說放熱越多。金屬的E?（M+/M）越小，說明(shuōmíng)金屬在熱力學(xué)上越活潑。精品資料整個過程M

M+（aq）的熱效應(yīng)rHm，等于金屬的原子化熱

A，第一電離能

I1，離子的水合熱H

之和。精品資料M（g）

I1

AH于是整個(zhěnggè)過程是可以分解為M（s）M+（aq）rHmM+（g）精品資料M（g）

I1

AHM（s）M+（aq）

rHmM+（g）Li的原子化熱A大，第一(dìyī)電離能I1也大，吸熱比Na多。精品資料關(guān)鍵是Li+的水合(shuǐhé)熱H<<0，水合(shuǐhé)過程遠(yuǎn)比Na+放熱多。M（g）

I1

AHM（s）M+（aq）

rHmM+（g）精品資料Li+的水合熱的有利克服了原子化熱和第一電離能對Li的不利(bùlì)，導(dǎo)致總的熱效應(yīng)rHm對Li比Na有利。故

E

?（Li+/Li）

=－3.0401V

E

?（Na+/Na）=－2.71

V精品資料盡管在熱力學(xué)上E?（Li+/Li）小于E?（Na+/Na），但實(shí)際反應(yīng)中鋰反應(yīng)活性不如(bùrú)鈉，反應(yīng)速率較低。精品資料例如(lìrú)鋰與水的反應(yīng)不如鈉劇烈。其原因(yuányīn)是鋰的原子化過程的活化能大所導(dǎo)致的。另外產(chǎn)物L(fēng)iOH的溶解度較小，覆蓋在鋰的表面，也導(dǎo)致反應(yīng)速率變慢。精品資料IA族中，鋰的半徑(bànjìng)最小，極化能力強(qiáng)，水合過程放熱多。表現(xiàn)出與Na和K等的不同性質(zhì)。2.鋰和鎂的相似性精品資料鋰與IIA族的Mg相似(xiānɡsì)。①LiOH，Li2CO3，LiNO3都不穩(wěn)定，原因是鋰的反極化(jíhuà)作用強(qiáng)。

而LiHCO3更難于存在。精品資料硝酸鋰的分解方式類似(lèisì)于硝酸鎂，產(chǎn)物為氧化物。4LiNO3———2Li2O+4NO2+O2↑

773K精品資料4LiNO3———2Li2O+4NO2+O2↑

773K硝酸鈉和鉀分解成亞硝酸鹽。硝酸鋰的分解(fēnjiě)產(chǎn)物不是亞硝酸鋰。因?yàn)閬喯跛徜嚥环€(wěn)定。精品資料②金屬鋰在氧氣中燃燒(ránshāo)，生成Li2O，而不生成過氧化物或超氧化物，和Mg相似。精品資料③Li可以(kěyǐ)與N2直接化合，其余堿金屬不能。Li和Mg相似。精品資料④Li的氟化物、碳酸鹽、磷酸鹽難溶，和Mg相似(xiānɡsì)。而其他(qítā)堿金屬無此性質(zhì)。精品資料鋰離子可以通過生成黃色(huángsè)的沉淀KLi[FeIO6]加以鑒定。3.鋰的鑒定(jiàndìng)與提純精品資料首先將氫氧化鐵沉淀溶解在高碘酸鉀溶液(róngyè)中，得到高碘酸絡(luò)鉄離子[FeIO6]2－。[FeIO6]2－可以(kěyǐ)與鉀離子生成鉀鹽K2[FeIO6]。精品資料K2[

FeIO6]+Li+——KLi[

FeIO6

]+K+K2[FeIO6]與鋰鹽作用(zuòyòng)時即形成黃色的沉淀KLi[FeIO6]這一反應(yīng)很靈敏，可以排除大量鉀、銣、銫以及(yǐjí)少量鈉的干擾。精品資料金屬鋰的提純(tíchún)關(guān)鍵在于除去其中的鈉和鉀，提純(tíchún)過程是在形成氫化物的基礎(chǔ)上完成的。精品資料氫化鉀和氫化鈉在500℃以下即可分解(fēnjiě)，氫化鋰在689℃時熔融而不分解(fēnjiě)。精品資料于是(yúshì)在700800℃下用H2將金屬鋰氫化成為液態(tài)的LiH。這種溫度已達(dá)到(dádào)金屬鉀的沸點(diǎn)并接近金屬鈉的沸點(diǎn)。精品資料鉀和鈉汽化(qìhuà)后，再將純的LiH在真空中加熱到1000℃，分解得到純的金屬鋰。精品資料IIA族的Be也很特殊，其性質(zhì)和IIIA族的Al有些(yǒuxiē)相近。11.2.5鈹和鋁的相似性精品資料①鈹?shù)难趸锖蜌溲趸镲@兩性，IIA族其余(qíyú)元素的氧化物和氫氧化物顯堿性。精品資料②無水氯化物BeCl2，AlCl3共價成份(chéngfèn)大，可溶于醇、醚；且易升華。其余(qíyú)IIA族的MCl2為離子晶體。精品資料③Be，Al與冷濃HNO3接觸(jiēchù)時鈍化。其余(qíyú)IIA族金屬易于與HNO3反應(yīng)。精品資料Be和Al的性質(zhì)有許多(xǔduō)相似之處。也剛剛總結(jié)過Li和Mg性質(zhì)的相似性，在后面的第十二、第十三章還要介紹B和Si的相似性。精品資料這些相似性體現(xiàn)了元素(yuánsù)周期表的對角線規(guī)則。如下圖所示LiBeBCNOFNaMgAlSiPSCl精品資料LiBeBCNOFNaMgAlSiPSCl周期表中第二(dìèr)、第三兩個短周期的元素，對角線左上和右下，元素的性質(zhì)相似。精品資料LiBeBCNOFNaMgAlSiPSCl周期表中從上到下元素(yuánsù)的金屬性增強(qiáng)，從左向右非金屬性增強(qiáng)。因此(yīncǐ)若同時向右且向下，元素的性質(zhì)應(yīng)該相近。精品資料對角線規(guī)則(guīzé)的實(shí)質(zhì)，是原子或離子的電場對外層電子的約束力相近。LiBeBCNOFNaMgAlSiPSCl精品資料盡管Be和Al的性質(zhì)(xìngzhì)有著諸多的相似，但兩者還是可以由下面的方法進(jìn)行鑒別和分離。精品資料向Be2+溶液中滴加NaOH溶液，生成的Be2沉淀可以溶于過量的沉淀劑得到Na2[

Be4]

溶液。（OH）（OH）精品資料（OH）而對于

Al3+進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)，則Al

3沉淀不能重新生成（OH）將

Na2[

Be4]

溶液稀釋后煮沸，則Be

2沉淀重新生成。（OH）這種沉淀(chéndiàn)是聚合度高而電荷數(shù)相對較低的鈹酸鹽聚沉形成的。精品資料Al（III）在醋酸?醋酸鈉緩沖溶液中完全沉淀為Al

3。（OH）Be（II）在堿性介質(zhì)中可以(kěyǐ)被8?羥基喹啉沉淀。利用這一性質(zhì)(xìngzhì)可以將鈹和鋁分離。精品資料堿金屬和堿土金屬等活潑金屬經(jīng)常采用電解(diànjiě)方法生產(chǎn)。11.3金屬的提取和自然資源(zìránzīyuán)的利用精品資料即使(jíshǐ)采用熱還原法，也要使用更合適的還原劑，而不能用碳作還原劑。精品資料金屬鈉的生產(chǎn)采用以石墨(shímò)為陽極，以鐵為陰極，電解NaCl熔鹽的方式進(jìn)行11.3.1電解法陽極(yángjí)2Cl－=Cl2+2e?陰極2Na++2e?=2Na精品資料Na的沸點(diǎn)為883℃，與NaCl的熔點(diǎn)801℃相近，所以生成(shēnɡchénɡ)的金屬鈉易揮發(fā)損失掉。為此要加助熔劑，如CaCl2。這樣(zhèyàng)，在比Na的沸點(diǎn)低得多的溫度下NaCl即可熔化。精品資料液態(tài)Na的密度小，浮在熔鹽上面，易于(yìyú)收集。加助熔劑(róngjì)不利的影響是，產(chǎn)物中總有少許Ca。精品資料海水中鎂的質(zhì)量(zhìliàng)分?jǐn)?shù)約為0.12%，是鈉的十分之一。自然界中鎂資源(zīyuán)極其豐富。精品資料用煅燒石灰石所得的CaO將海水中的Mg沉淀為MgOH2

（）Mg2++CaO+H2O

——

MgOH2+Ca2+（）精品資料Mg

OH2與鹽酸作用后結(jié)晶先得到

MgCl2?6

H2O：（

）Mg

2+2HCl+4H2O———MgCl2?6H2O（OH）

精品資料加熱濃縮(nónɡsuō)得到部分脫水的氯化鎂，產(chǎn)物主要是MgCl2?2H2O。之后在氯化氫氣氛(qìfēn)下加熱得到MgCl2?1.5H2O。精品資料最后(zuìhòu)將MgCl2?1.5H2O置于熔融的NaCl和CaCl2的槽中蒸掉余下的水分并經(jīng)電解(diànjiě)得到金屬鎂和氯氣。MgCl2———2Mg+Cl2

通電反應(yīng)方程式為精品資料生成(shēnɡchénɡ)的Cl2在水蒸氣和天然氣中燃燒，轉(zhuǎn)化成HCl，再用于Mg

2的處理。（OH）精品資料使MgO與焦炭混合，高溫(gāowēn)下通入Cl2氯化，可以得到熔融的無水氯化鎂：將Mg2沉淀煅燒，脫水變成MgO。（OH）2MgO+2Cl2+C———2MgCl2+CO2

高溫精品資料將無水氯化鎂電解(diànjiě)可得金屬單質(zhì)鎂和Cl2。Cl2循環(huán)(xúnhuán)使用再參與氧化鎂向氯化鎂的轉(zhuǎn)化。精品資料與此相類似，電解(diànjiě)CaCl2熔鹽，可得金屬單質(zhì)鈣。精品資料金屬鉀一般(yībān)不采用電解熔融氯化物的方法生產(chǎn)，其原因是鉀極易溶解在其氯化物中造成分離困難。精品資料另外電解槽中也會產(chǎn)生(chǎnshēng)超氧化鉀。鉀蒸氣可能(kěnéng)從電解槽中逸出，造成不安全因素。精品資料大規(guī)模生產(chǎn)(shēngchǎn)鎂經(jīng)常以白云石為原料。11.3.2化學(xué)(huàxué)還原法在1150℃下減壓煅燒白云石和硅鐵合金白云石CaMgCO3

2

（

）精品資料CaMgCO3

2————MgO+CaO+2CO2↑（）1150℃2MgO+CaO+FeSi———2Mg+CaSiO3+Fe高溫精品資料隨著生產(chǎn)規(guī)模(guīmó)的擴(kuò)大，鎂的用途不斷被發(fā)現(xiàn)。鎂鋁合金因其密度小，在飛行器的制造(zhìzào)中得到廣泛的應(yīng)用。鎂的存在提高了鎂鋁合金的機(jī)械強(qiáng)度、抗腐蝕性和加工性能。精品資料鈉本不比鉀活潑(huópo)，鈣亦不比銣活潑(huópo)?？梢园l(fā)生置換(zhìhuàn)反應(yīng)的原因是？再看兩個化學(xué)還原法制備反應(yīng)2RbCl（l）+Ca———CaCl2+2Rb（g）ΔKCl（l）+Na———NaCl+K（g）Δ精品資料鉀和銣的沸點(diǎn)低，KCl，RbCl熔融溫度下，鉀和銣已汽化，脫離(tuōlí)反應(yīng)體系，使平衡右移。2RbCl（l）+Ca———CaCl2+2Rb（g）ΔKCl（l）+Na———NaCl+K（g）