堿金屬和堿土金屬

堿金屬和堿土金屬的用途1、金屬鋰

制造Al-Li合金,質(zhì)量輕且強度大,用于空間飛行器制造高功率長效電池用于手表,計算機,心臟起博同位素63Li用中子轟擊產(chǎn)生熱核武器的原料“氚”制造氫化鋰等,用作催化劑2、金屬鈉多年來它的最大用途是由鉛鈉合金與烷基氯生產(chǎn)汽油抗震劑，四乙基鉛（現(xiàn)己被禁用）4PbNa+4C2H5Cl=（C2H5）4Pb+Pb+4NaCl鈉的新用途正在被開發(fā)，鈉的導電率超過銅和鋁，現(xiàn)已制成地下輔設的鈉電纜，鈉基電池像鋰電池一樣，是一種高能電池，鈉硫電池可在300度條件下工作。3、銫銫（銣鉀）在光照下逸出電子，因而是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，利用此特性制作的銫原子鐘測準至1X10-9s，300年內(nèi)誤差不超過1s。4、鈹鈹與鎂和鋁是所謂的輕金屬。70~80%用于制合金，因其彈性-質(zhì)量比、拉伸應力和導熱性高，用于各種飛行器。目前發(fā)射到空間軌道上的飛行器中鎂比其他任何金屬都要多。另，用氧化鈹制特種陶瓷。第十七章堿金屬和堿土金屬§17-1通性［問題１］堿金屬元素有哪些基本共性？答：①與同周期元素相比，堿金屬元素的原子半徑和離子半徑均最大，在同族中，半徑隨原子序數(shù)增大而增大；②價電子層結構為ｎＳ１，第一電離能與電負性較小，且隨原子序數(shù)增大而減??；③與同周期元素相比，堿金屬元素具有較低的標準電極電勢。在同族中（除鋰之外，最低），隨原子序數(shù)增大依次降低；④低密度，低硬度，低熔沸點及高的化學活性。［問題２］鋰表現(xiàn)出的性質(zhì)與本族其它元素相比有很大的差異，其產(chǎn)生的原因是什么？

除硝酸鋰外，大多數(shù)鋰鹽都難溶于水。

硝酸鋰的分解產(chǎn)物是氧化鋰、NO2和O2。

答：鋰的原子半徑和離子半徑很小，其離子的極化力是堿金屬中最強的，它的溶劑化作用和形成共價鍵的趨勢異常大，Ｌｉ＋離子外層電子構型也不同與其它堿金屬的８電子外殼。

表2堿土金屬的熔沸點(K)

鈹鎂鈣鍶鋇熔點155192111121042998沸點30431363175716571413表１堿金屬的熔沸點（K）鋰鈉鉀銣銫熔點453370336311301沸點161511561032959942

由此可見，堿金屬的熔沸點較低，而堿土金屬的較高。

為什么？堿土金屬有兩個價電子用于形成金屬鍵，半徑也比堿金屬小?！?7-2堿金屬和堿土金屬的單質(zhì)2-1存在和制備一、存在

鋰輝石Li2O?Al2O3?4SiO2，鈉長石Na[AlSi3O8]，鉀長石K[AlSi3O8]，綠柱石3BeO?Al2O3?6SiO2

白云石CaCO3?MgCO3菱美礦MgCO3

光鹵石KCl?MgCl2?6H2O，方解石CaCO3石膏CaSO4?2H2O明礬石K2SO4?Al2(SO4)3?24H2O，天青石SrSO4重晶石BaSO4二、制備1、電解法[思考]

電解氯化鈉水溶液的產(chǎn)物是什么？氟是如何制取的？鈉的制取電解2NaCl（熔融）===2Na+Cl2

壓實的無定形C作陽極，銅制電解槽為陰極，電解兩份HF與三份KHF2的熔融液制備F2[問題3]KHF2的作用是什么？CaCl2的作用是什么？答：①降低電解質(zhì)的熔點，防止鈉的揮發(fā)。NaCl的熔點是1073K，Na的沸點是1156K，混合鹽的熔點是873K

②減小金屬鈉的分散性。

因為鈉容易分散在熔融鹽中，難于分離出來，而鈉的密度比熔融混合物的密度小，鈉易浮在上面。[問題4]為什么不用電解法制鉀？RbCl+Ca==CaCl2+2Rb↑2CsAlO2+Mg==MgAlO2+2Cs↑[問題5]上述反應與根據(jù)標準電極電勢排列的金屬活動順序是否矛盾，為什么？答：否。因為標準電極電勢是金屬在水溶液中表現(xiàn)出的性質(zhì)。而上述反應是在熔融態(tài)下進行的。因為金屬K熔于氯化鉀而難以分離。2、金屬置換法

KCl+Na高溫低壓

NaCl+K↑2-3單質(zhì)的化學性質(zhì)LiNaKRbCsBeMgCaSrBa活潑性增強金屬活潑性增強一、與水的反應[問題6]

根據(jù)標準電極電勢，鋰與水的反應活潑性比銫還強，然而實際上鋰還不如鈉活潑。這是為什么？答：①鋰的熔點較高，反應放出的熱量不足以使它熔化，鈉在反應時則被熔化，因而固體鋰與水接觸的表面積不如液體鈉大；②反應產(chǎn)物LiOH的溶解度小，它覆蓋在鋰的表面，阻礙反應的進一步進行。二、與O2的反應Li+NaK,Rb,CsO2Li2O(普通氧化物）Na2O2

（過氧化物）KO2

，RbO2，CsO2

（超氧化物）三、與氧化物的反應Mg+SiO2→Si+MgOMg+CO2→？Mg+H2O（g）→？（MgO+C）（MgO+H2↑）M（s）+（x+y）NH3→M（NH3）+x+e（NH3）-y鈉溶于某些干燥的有機溶劑如醚也會產(chǎn)生溶劑合電子的顏色。[問題7]鈉的這種性質(zhì)有什么用途？[問題8]堿金屬單質(zhì)如何保存？§17-3堿金屬和堿土金屬的化合物3-1氧化物一、普通氧化物1．堿金屬普通氧化物的制取[問題9]Li2O和Na2O分別用什么方法制取？答：Li2O（白）：鋰在純氧中燃燒。在空氣中會生成Li3N。

Na2O（白）：2Na+O2=Na2O2

Na2O2+2Na=2Na2OK2O（淡黃）：2KNO3+10K=6K2O+N2Rb2O（亮黃）：與氧化鉀類似

Cs2O（橙黃）：與氧化鉀類似2．堿土金屬普通氧化物的制取方法有三：①M+O2→MO（白色固體）②MCO3

△MO+CO2③M（NO3）2

△MO+NO2↑+O2↑[問題10]BeO與同族其它元素氧化物的不同之處是什么？答：BeO屬ZnS型離子晶體（配位數(shù)是4：4)

而其它堿土金屬普通氧化物是NaCl型離子晶體。二、過氧化物O2的分子軌道

[KK（σ2s）2（σ2s*）2（σ2p）2

（π2p）4π2*py）1（π2p*z）1]過氧離子O2-2的分子軌道[KK（σ2s）2（σ2s*）2（σ2p）2

（π2p）4（π2*py）2（π2p*z）2][問題11]Na2O2有哪些典型的化學性質(zhì)？答：①與水反應：

Na2O2+2H2O（冷）=H2O2+2NaOH②與酸反應：

Na2O2+H2SO4

（?。?H2O2+Na2SO42H2O2=2H2O+O2

③與CO2反應：

2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2↑④強氧化性：在堿性介質(zhì)中是強氧化劑3Na2O2+Cr2O3=2Na2CrO4+Na2ONa2O2+MnO2=Na2MnO4三、超氧化物超氧離子O2-的分子軌道：[KK（σ2s）2（σ2s*）2（σ2p）2

（π2p）4（π2*py）2（π2p*z）1][問題12]超氧化物與過氧化物的性質(zhì)有哪些相似之處？

答：2KO2+2H2O=H2O2+2KOH+O2↑4KO2+2CO2=2K2CO3+3O2↑[思考1]至今沒發(fā)現(xiàn)過氧化物的是：———

（A）Be（B）K，Rb，Cs（C）Li（D）ⅡA[思考2]防毒面具中可用

作二氧化碳的吸收劑和供氧劑，除此之外防毒面具還有什么物質(zhì)

。[思考3]熔化Na2O2時選用

。

A、瓷制容器B、石英容器

C、鑄鐵容器D、鎳制容器[思考4]鈣在空氣中的燃燒產(chǎn)物是。（1）CaO（2）CaO2

（3）CaO+CaO2

（4）CaO+Ca3N2[練習1]寫出室溫下鋰在空氣中的所有反應。答Li+O2→Li2OLi+N2→Li3NLi+H2O→LiOH+H2Li2O+H2O→LiOHLi2O+CO2→Li2CO3LiOH+CO2→Li2CO3+H2O[練習2]寫出Na2O2分別與CO2、SiO2、Al2O3、

SO2、Fe（CrO2）2的反應方程式。答：2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O22Na2O2+2SiO2=Na2SiO3+O2Na2O2+Al2O3=2NaAlO2+1/2O2Na2O2+SO2=Na2SO4Fe(CrO2)+Na2O2→Na2CrO4+Fe2O3+Na2O3-2氫氧化物一、溶解性[問題13]堿金屬和堿土金屬的氫氧化物哪一類的溶解度大？[問題14]同一族中，如堿金屬，隨堿金屬的原子序數(shù)的增大，氫氧化物的溶解度如何變化？NaOH＞KOH＞RbOHNa2CO3＞K2CO3，NaClO4＞KClO4

二、堿性[問題15]酸堿強度與φ-2值存在怎樣的關系？[思考]從φ-2=4.5數(shù)值看，Ca（OH）2是強堿，但實際上它是中等強度的堿。這是為什么？3-3氫化物如LiH，CaH2φθ（H2/H-）=--2.25VCaH2+2H2O=Ca（OH）2+H2

LiH+H2O=LiOH+H2[問題16]推測LiAlH4與水的反應產(chǎn)物是什么？答：LiAlH4+4H2O=LiOH+Al（OH）3+4H2↑LiAlO2+2H2O3-4鹽類一、溶解性1、堿金屬的鹽醋酸雙氧鈾酰鋅鈉

NaAc·Zn(Ac)2·3UO2(Ac)29H2O黃綠色晶體鈷亞硝酸鈉鉀

K2Na[Co(NO2)6]

亮黃色四苯硼酸鉀

K[B(C6H5)4]白色2、堿土金屬的鹽鉻酸鹽和硫酸鹽CaSrBa溶解度下降草酸鹽溶解度上升二、鈉鹽和鉀鹽性質(zhì)的差異1、溶解性K2CO3<Na2CO3KClO3<NaClO3NH3+NaCl+CO2+H2ONaHCO3↓+NH4Cl2、吸濕性3、結