普通化學(xué)S區(qū)元素

S區(qū)元素

S–BlockElementsS區(qū)元素概述S區(qū)元素概述堿金屬(alkalinmetals)(ⅠA):ns1鋰lithium鈉sodium鉀potassium銣rubidium銫caesium鈁francium堿土金屬(alkalinearthmetals)(ⅡA):ns2鈹beryllium鎂magnesium鈣calcium鍶strontium鋇barium鐳radium原子半徑增大金屬性、還原性增強(qiáng)電離能、電負(fù)性減小原子半徑減小金屬性、還原性減弱電離能、電負(fù)性增大S區(qū)元素概述有金屬光澤，密度小，硬度小，熔點(diǎn)低、導(dǎo)電、導(dǎo)熱性好的特點(diǎn)1.單質(zhì)的物理性質(zhì)S區(qū)元素概述單質(zhì)在空氣中燃燒，形成相應(yīng)的氧化物：Li2ONa2O2

KO2 RbO2 CsO2BeO MgO CaOSrO Ba O2(1)

與氧、硫、氮、鹵素反應(yīng)，形成相應(yīng)的化合物

2.單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)鉀（橙黃）、銣（深棕）、銫（深黃）易生成超氧化物為何空氣中燃燒堿金屬所得產(chǎn)物不同？Question

1Solution哪一個燃燒反應(yīng)的負(fù)值最大，產(chǎn)物就是哪一個。Na生成Na2O、Na2O2和NaO2的分別是―376kJ·mol-1,―430kJ·mol-1和―

389.2kJ·mol-1,因此燃燒產(chǎn)物就是Na2O2。

S區(qū)元素概述S區(qū)元素概述(2)與水作用●堿金屬被水氧化的反應(yīng)為:2M(s)+2H2O(l)→2M+(aq)

+2OH-(aq)+H2(g)●堿土金屬被水氧化的反應(yīng)為:M(s)+2H2O(l)→M+(aq)

+2OH-(aq)+H2(g)遠(yuǎn)不如相鄰堿金屬那樣劇烈，鎂和鈹在水和空氣中因生成致密的氧化物保護(hù)膜而顯得十分穩(wěn)定。LiNaKS區(qū)元素概述鋰的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢比鈉或鉀的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢小，為什么Li與水反應(yīng)沒有其他金屬與水的反應(yīng)激烈？

電極電勢屬于熱力學(xué)范疇，而反應(yīng)劇烈程度屬于動力學(xué)范疇，兩者之間并無直接的聯(lián)系。Li與水反應(yīng)不激烈，主要原因（1）鋰的熔點(diǎn)較高，與水反應(yīng)產(chǎn)生的熱量不足以使其熔化;(2)與水反應(yīng)的產(chǎn)物溶解度較小，易覆蓋在金屬鋰的上面，阻礙反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行。

5.326.419.117.925.8性質(zhì)LiNaKRbCsm.p./K453.69370.96336.8312.04301.55MOH在水中的溶解度/(mol·L-1)Question

2SolutionS區(qū)元素概述

(3)焰色反應(yīng)(flamereaction)元素LiNaKRbCsCaSrBa

顏色深紅黃紫紅紫藍(lán)橙紅深紅綠波長/nm670.8589.2766.5780.0455.5714.9687.8553.5

堿金屬和堿土金屬的化合物在無色火焰中燃燒時，會呈現(xiàn)出一定的顏色，稱為焰色反應(yīng)(flamereaction)。可以用來鑒定化合物中某元素的存在，特別是在野外。S區(qū)元素概述圖Cpp-262LiNaKCaSrBa著名的煉丹家和醫(yī)藥大師陶弘景(456—563)在他的《本草經(jīng)集注》中就有這樣的記載“以火燒之，紫青煙起，云是真硝石(硝酸鉀)也”。說明我國人民很早就知道用焰色反應(yīng)鑒別硝酸鉀。由于當(dāng)時及以后的許多年里，生產(chǎn)力水平不高，這種方法一直沒有得到廣泛的應(yīng)用及發(fā)展。

M3PM3N(M=Li)MHMNH2+H2MOH+H2汞齊MX（X=鹵素）M2O（M=Li,Na）M2CO3M+(am)+e-(am)M2SM2O2（M=Na,K,Rb,Cs）MO2（M=K,Rb,Cs）堿金屬單質(zhì)的某些典型反應(yīng)PN2MH3(溶液或氣態(tài))H2OMX2S液NH3有Fe存在HgO2O2+CO2氮化鋰是堿金屬氮化物中熱穩(wěn)定性最高的化合物，也是當(dāng)中唯一一個可以在室溫下制備的化合物。氮化物熔點(diǎn)很高，常溫下為紫色或紅色的晶狀固體。細(xì)粉狀的氮化鋰可在空氣中起火燃燒，因此氮化鋰必須在惰性氣氛中儲存和處理。氮化鋰是超強(qiáng)堿，其堿性比負(fù)氫離子還要強(qiáng)，因此可以將氫去質(zhì)子化：Li3N(s)+2H2(g)→LiNH2(s)+2LiH(s)氮化鋰在氫氣中加熱時可相繼得到氨基鋰（LiNH2）、亞氨基鋰（Li2NH），最終轉(zhuǎn)化為氫化鋰，并放出氨。s區(qū)元素的單質(zhì)(除Be、Mg外)均能與氫形成離子型氫化物。LiH NaHKH RbHCsHNaCl-90.4-57.3-57.7 -54.3-49.3-4411.均為白色晶體，熱穩(wěn)定性差/kJ·mol-112.3.1氫化物2.還原性強(qiáng)鈦的冶煉：劇烈水解：V)23.2)/H(H(2-=-E3.形成配位氫化物鋁氫化鋰受潮時強(qiáng)烈水解1.形成三類氧化物穩(wěn)定性: O2->O2->O22-正常氧化物(O2-)：過氧化物(O22-)：超氧化物(O2-)12.3.2氧化物2.制備：直接：間接：3.化學(xué)性質(zhì)與H2O的作用：（LiCs劇烈程度）（BeO除外）與CO2的作用：堿土金屬單質(zhì)的某些典型反應(yīng)M3N2(M=Mg)MO+H2(M=Be,Mg)MO2(M=Ba),MOM(OH)2+H2(M=Ca,Sr,Ba)MH2(M=Ca,Sr,Ba)M(NH2)2+H2HMO2-+H2(M=Be)N2H2O水蒸氣MO2NH3MX2NaOHS區(qū)元素單質(zhì)制備化學(xué)元素在地殼中存在的多寡，稱為豐度。由于它是一種相對比較的數(shù)值，習(xí)慣上稱為相對豐度。就地殼中化學(xué)元素的分布情況來看。氧是豐度占第一位的元素，它幾乎占了地殼中元素總量的一半。豐度占第二位的是硅，它約占元素總量的1/4。硅是粘土的主要成分，也是某些礦物和巖石的組分。豐度為第三位和第四位的元素是最常見和最有用的金屬——鋁和鐵。在地殼中含量最豐富的12種元素是氧、硅、鋁、鐵、鈣、鈉、鉀、鎂、氫、鈦、碳、氯、磷，它們占地殼總量的99.50%。S區(qū)元素單質(zhì)制備鋰輝石:鈉長石:鉀長石:光鹵石:明礬石:綠柱石:菱鎂礦:石膏:大理石:螢石:天青石:重晶石:本區(qū)元素均以礦物形式存在S區(qū)元素單質(zhì)制備綠柱石（Beryl）——鈹鋁硅酸鹽礦物含鉻綠柱石稱為：祖母綠（Emerald），它和鉆石、紅寶石、藍(lán)寶石、金綠寶石一起被譽(yù)為世界五大名貴寶石，在國際市場上，優(yōu)質(zhì)祖母綠的價格比鉆石還貴。五月的生辰石。含致色離子鐵者呈天藍(lán)色或海藍(lán)色，這就是海藍(lán)寶石（Aquamarine）。

S區(qū)元素單質(zhì)制備s區(qū)金屬單質(zhì)的制備方法KCaRbSrCsBaLiBeNaMg金屬熱還原法

可利用Ellingham圖進(jìn)行判斷電解含58％~59％(CaCl2)的熔融NaCl:2Cl-Cl2+2e-2Na++2e-2Na2NaCl(l)

2Na(l)+Cl2(g)(陰極)(陽極)熔鹽電解法S區(qū)元素用途兩族元素金屬和化合物的重要性可排出如下順序：

順序大體是按世界年產(chǎn)量大小排列的，表示不出排序較后元素在某些特定應(yīng)用領(lǐng)域的重要意義。金屬:Na>>Li＞K＞Cs＞RbMg>>Ca＞Be＞Ba＞Sr化合物:Na＞K>>Li>>Cs＞RbCa>>Mg>>Ba>>Sr＞Be金屬鋰制造氫化鋰、氨化鋰和合成有機(jī)鋰化合物，后者用做有機(jī)化學(xué)中的還原劑和催化劑；制造合金Al-Li(含鋰3%),因質(zhì)量輕和強(qiáng)度大而用于空間飛行器；制造高功率長效電池（用于手表、計算機(jī)、心臟起搏器等）；同位素(在天然鋰中約占７.５%)受中子轟擊產(chǎn)生熱核武器的主要原料氚：S區(qū)元素用途在此裂變中，1kg鋰具有的能量大約相當(dāng)于兩萬噸優(yōu)質(zhì)煤炭,比U-235裂變產(chǎn)生的能量還要大8倍。1kg鋰至少可以發(fā)出340千瓦的電力。一座100千瓦的電廠一年消耗5噸鋰。（扎布耶湖）金屬鋰未來的新能源鋰礦石冶煉鋰鹽同位素分離鋰-6重水生產(chǎn)氘氘化鋰-6氫彈氚鋰–6元件(鋰-鋁合金)反應(yīng)堆輻照分離純化S區(qū)元素用途

金屬鈉1.作為還原劑制造某些難熔的金屬如鈾、釷、鋯等，特別是還原制備鈦：TiCl4+4NaTi+4NaCl2.因具有高的導(dǎo)熱性和低的中子吸收能力，被用做快速增殖反應(yīng)堆的致冷劑。3.制作鈉電纜、鈉基電池和鈉硫電池等。4.制作鈉燈。加熱S區(qū)元素用途S區(qū)元素用途

金屬鉀

工業(yè)用途小，世界年產(chǎn)量只及鈉的0.1%！主要用于制造（生氧劑）和低熔點(diǎn)鈉鉀合金（用做干燥劑和還原劑），也用做核反應(yīng)堆的冷卻劑。另外，在制造電子管時，也用它來吸收真實(shí)管內(nèi)剩余的氧氣與水汽。金屬鉀與金屬鈉的合金，熔點(diǎn)很低，在常溫下是液體，可以用來代替水銀制造溫度計。鉀的最主要用途是制造鉀肥。莊稼是非常需要鉀的。莊稼缺乏鉀，莖稈便不會硬挺直立，易倒伏，對外界的抵抗力也大大減強(qiáng)。平均起來，每收獲一噸小麥或一噸馬鈴薯，就等于從土壤中取走五公斤鉀；收獲一噸甜蘿卜，相當(dāng)于取走二公斤鉀。全世界平均每年要從土壤中取走2,500萬噸鉀！有入才有出，這也就是說，全世界每年必須至少要往土壤中施加合鉀2,500萬噸的鉀肥！

含鉀的化學(xué)肥料，主要有硝酸鉀、氯化鉀、硫酸鉀、碳酸鉀。人們是從鉀長石(花崗巖)、海水等中提取鉀的化合物。特別是海水，含有不少氯化鉀。在農(nóng)家肥料中，以草木灰，特別是向日葵灰，含鉀最多，這是因?yàn)橹参锉緛砭蛷耐寥乐形樟蒜?，那么，把它燒成灰后，灰中?dāng)然也就含有鉀了。在每噸糞便中，大約含有六公斤鉀。

在動物與人體內(nèi)也含有鉀，特別是在肝臟、脾臟里含鉀最多。整個說來，成年人的器官(不包括血液、汗、尿等，僅是指器官而言)，鉀多于鈉。有趣的是，在嬰兒的器官中，鈉卻多于鉀。有些科學(xué)家就把這一點(diǎn)引來證明：陸上動物是起源于海中的有機(jī)體，因?yàn)樵诤Ｋ。c多于鉀。S區(qū)元素用途

金屬銫和銣制造光電池的良好材料。133Cs厘米波的振動頻率(9192631770s-1)在長時間內(nèi)保持穩(wěn)定,因而將振動這次所需要的時間規(guī)定為SI制的時間單位s。利用此特性制作的銫原子鐘(測準(zhǔn)至1.0×10-9s

)在空間科學(xué)的研究中用于高精度計時。1999年花費(fèi)65萬美元,安放在美國國家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)研究所.2000萬年內(nèi)誤差不超過1s最近由中科院研制的銫原子鐘,200萬年內(nèi)誤差不超過1s香港市民在對時.100萬年內(nèi)誤差不超過1s

金屬鈹

“輕金屬”，70%～80%用來制造鈹銅合金。金屬鈹和鈹基合金的彈性-質(zhì)量比、拉伸應(yīng)力和導(dǎo)熱性都較高，因而用于各種空間飛行器。還用于制造氧化物陶瓷、原子能反應(yīng)堆中的中子減速劑。

金屬鎂最輕的一種結(jié)構(gòu)金屬，也是用途最大的堿土金屬。耗量的70%用來制造合金。廣泛用于航空航天事業(yè)，也用于某些金屬冶煉還原劑。S區(qū)元素用途S區(qū)元素用途

金屬鈣在工業(yè)上，金屬鈣的用途很有限，如作為還原劑，用來制備其他金屬；用作脫水劑，制造無水酒精；在石油工業(yè)上，用作脫硫劑，在冶金工業(yè)上，用它去氧或去硫。然而，鈣的化合物，卻有著極為廣泛的用途，特別是在建筑工業(yè)上。金屬鍶在工業(yè)上用途較少。氫氧化鍶用于精制甜菜糖。硝酸鍶大量用于制造紅色焰火和信號彈。碳酸鍶可