第12章 S区元素(第一套)
第十二章 s区元素
5、举例说明铍与铝的相似性。 、举例说明铍与铝的相似性。
答：Be 和Al 单质及化合物性质有许多相似之处，可以从以下 几个方面来理解： (1) Be 和Al 都是两性金属，不仅能溶于酸也都溶于强碱，放 出氢气； (2) Be 和Al 的氢氧化物都是两性化合物，易溶于强碱； (3) Be 和Al 都是共价化合物，易升华，聚合，易溶于有机溶 剂； (4) Be 和Al 常温下不与水作用，与冷的浓硝酸接触时都发生 钝化现象； (5) Be 和Al 的盐都易水解。
12、关于s 区元素的性质下列叙述中不正确的是 A、 由于s 区元素的电负性小，所以都形成典型的离子型化 、 由于 区元素的电负性小， 合物 B、 在s 区元素中，Be、 Mg 因表面形成致密的氧化物保护 膜而对水较稳定 C、 s 区元素的单质都有很强的还原性 D、 除Be、 Mg 外，其他s 区元素的硝酸盐或氯酸盐都可做 焰火材料 13、关于Mg , Ca , Sr , Ba 及其化合物的性质下列叙述中不正确 的是 A、 单质都可以在氮气中燃烧生成氮化物M3N2 B、 单质都易与水、水蒸气反应得到氢气 、 单质都易与水、水蒸气反应得到氢气(p378) C、M(HCO3)2 在水中的溶解度大于MCO3 的溶解度 (p392) D、这些元素几乎总是生成+2 价离子
碳酸盐受热分解的难易程度与阳离子的极化作用 有关。阳离子对CO32-离子的极化作用，使CO32-不稳定 离子的极化作用， 有关。阳离子对 以致分解，极化作用越大越易分解。 质子） 以致分解，极化作用越大越易分解。H+（质子）的极 化作用超过一般金属离子，所以有下列热稳定性顺序： 化作用超过一般金属离子，所以有下列热稳定性顺序： M2CO3>MHCO3>H2CO3 p430另外一种解释 另外一种解释
s区,p区元素
Na 黄 589.2
K 紫 766.5
Ca 橙红 714.9
Sr 深红 687.8
Ba 黄绿 553.5
波 长 / nm
热稳定性
碱金属的卤化物在高温时挥发而难分解；
碱金属的硫酸盐在高温下既难挥发，又难分解
碱金属的硝酸盐热稳定性较低，在一定温度可分解 碱土金属的卤化物、硫酸盐对热也较稳定 碱土金属的碳酸盐热稳定性较碱金属碳酸盐要低
增强
判断碱性强弱的半定量公式
f
离子势 f1/2>0.33，金属氢氧化物显酸性
=
阳离子电荷
= 阳离子半径
Z r
0.33>f1/2>0.22，金属氢氧化物显两性
f1/2<0.22，金属氢氧化物显碱性
8.1.5 盐类
重要盐类：卤化物、硝酸盐、硫酸盐、碳酸盐 晶型
绝大多数是离子型晶体，但锂和铍的某些盐有一定的共价性。
溶解度的变化
LiOH Be(OH)2 Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr(OH)2 Ba(OH)2
增 大
NaOH KOH RbOH CsOH
增
大
减小
碱性的变化
LiOH Be(OH)2 Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr(OH)2 Ba(OH)2
增 强
NaOH KOH RbOH CsOH
盐类的应用
硝酸钾：在空气中不吸潮,在加热时有强氧化性,用来制
造黑火药。硝酸钾还是含氮、钾的优质化肥。
氯化镁：通常以MgCl2· 6H2O形式存在，它能水解为
Mg(OH)Cl，氯化镁易潮解，普通食盐的潮解 就是其中含有氯化镁之故。纺织工业中用氯化 镁保持棉纱的湿度而使其柔软。
s区元素
熔点低 导电、导热性好
s区单质的熔、沸点变化
2.化学性质 •与氧、硫、氮、卤素反应 单质在空气中燃烧，形成相应的氧化 物：锂和碱土金属还能生成氮化物。 Li2O Na2O2 KO2 RbO2 CsO2 BeO MgO CaO SrO BaO2 Na2O2
通性：
1.s区元素是最活泼的金属元素，只有一种 氧化态； 2.s区元素所形成的化合物大多数是离子型 的（铍、多数锂、少数镁的化合物是共 价型的）； 3.s区元素性质变化规律
IA
金 属 性 、 还 原 性 增 强
IIA
Be Mg Ca Sr Ba
电 离 能 、 电 负 性 减 小
原 子 半 径 增 大
4LiH+ AlCl3 Li[AlH4 ] + 3LiCl 铝氢化锂
（无水）乙醚
Li[AlH4 ] 受潮时强烈水解
LiAlH4 + 4H2 O LiOH + Al(OH)3 + 4H2
Li[AlH4 ] 具有很强的还原性，可将醛、酮、 羧酸还原为醇，将硝基还原为氨基等。
12.3.2 氧化物
１．锂的熔点较高；
２．氢氧化锂的溶解度较小。
§12.2 s区元素的单质
12.2.1 单质的物理性质和化学性质 12.2.2 s区元素的存在和单质的制备
12.2.1 单质的物理性质和化学性质
1.物理性质
Li
Na
K
Rb
Cs
Be
Mg
Ca
Sr
Ba
单质的物理性质： 有金属光泽 密度小（ Li, Na, K,
它 碱土金属的氯化物基本上都是离子型的。 ★铍的化合物热稳定性较差，易水解。 ★铍的氢氧化物Be(OH)2呈两性。 Be(OH)2 + 2H+ + 2H2O → [Be(H2O)4]2+ Be(OH)2 + 2OH- → [Be(OH)4]2-
第十二章 S 区元素
第十二章S 区元素·教学基本要求·⑴熟悉碱金属和碱土金属的通性。
⑵掌握碱金属和碱土金属的氢化物、氧化物、过氧化物、超氧化物的生成和基本性质； 熟悉碱金属和碱土金属氢氧化物碱性强弱的变化规律、重要盐类的溶解性和热稳定性。
⑶了解锂、铍的特殊性和对角线规则。
·重点内容摘要·⒈ s 区元素的通性S 区元素包括ⅠA 族和ⅡA 族元素，即碱金属和碱土金属。
碱金属和碱土金属原子的价层电子构型分别为 1ns 和 2ns ，它们很容易失去 ns 电子。
碱 金属和碱土金属的常见氧化值分别为+1和+2。
S 区元素的化合物大多是离子型化合物。
碱金属和碱土金属都是轻金属，密度小，硬度小，熔点和沸点较低，导电性和导热性好。
碱金属和碱土金属都是活泼金属，具有强还原性。
S 区元素基本性质的递变规律归纳如下：⒉ s 区元素的氢化物金属性还原增强电离能、电负性减小原子半径增大原子半径减小，电离能、电负性增大金属性、还原性减弱I ALi Na K Rb Cs ⅡA Be Mg Ca Sr Ba⑴氢化物碱金属和碱土金属中的镁、钙、锶、钡可以分别形成离子型氢氧化物。
离子型氢氧化物具有强还原性，它们与水反应生成相应的氢氧化物和氢气。
⑵氧化物碱金属和碱土金属在空气中燃烧的主要产物如下：Li 2O (Li 3N) Na 2O 2 KO 2 RbO 2 CsO 2BeOMgO (Mg 3N 2)CaO (Ca 3N 2)SrO BaO (BaO 2)S 区元素的正常氧化物与水反应生成相应的氢氧化物；过氧化物与水反应生成氢氧化物 和 H 2O 2，例如：Na 2O 2 + 2H 2O ® 2NaOH + H 2O 2超氧化物与水反应生成氢氧化物、H 2O 2 和 O 2，例如：2KO 2 + 2H 2O ® 2KOH + H 2O 2 + O 2⑶氢氧化物碱金属和碱土金属氢氧化物的溶解度大小和碱性强弱的次序如下：⑷重要盐类性质的递变规律碱金属的盐大多是离子型化合物，它们的熔点、沸点较高。
第十二章-补充 氢元素
南
要反应得以进行，则需供给热量：
θ CH4 + 2 O2 CO2 + 2 H2O, = – 803.3 kJ•mol–1 ΔH m 这样靠“内部燃烧”放热，供焦炭或天然气与水作 用所需热量，无须从外部供给热量。
京
θ ΔH m = 206.0 kJ•mol–1 H2(g) + CO(g), θ = 131.3 kJ•mol–1 ΔH m
化 学H− 的反应性
(1) 化合
2E + H2 (g) → 2 EH
2Li (l) + H2 (g) → 2LiH (s)
20
14
例如：LiAlH4 + SiCl4 → LiAlCl4 + SiH4
/7
/3
E’H + EX → E’X + EH
0
(3) 复分解
20
14
移到半导体与电解质间的表面，来自 Fe2+ 的电子填充空穴。
/7
/3
0
南
京
大
学
p 从海水中制氢
20 14 /7 /3 0 南 京 大 学
化 学 原 理 课 件
氢能源—21世纪的清洁能源
20 14 /7 /3 0 南 京 大 学
化 学 原 理 课 件
20 14 /7 /3 0 南 京 大 学
1273 K 1273 K
/3
为 了制氢， 必须 分 离 出 CO 。 可 将水 煤 气 连 同 水 蒸 气一起通过红热的氧化铁催化剂，CO 变成 CO2 ，然后 在 2×106 下用水洗涤 CO2 和 H2 的混合气体，使 CO2 溶 于水而分离出 H2 。
0
南
京
新312第12章s区元素
Chloride, silicate, phosphate, sulfide, oxide, free element, sulfate, carbonate
氯化物，硅酸盐，磷酸盐， 硫化物， 氧化物， 单质， 硫酸盐，碳酸盐
Occurrences of metals 存在方式
• free elements单质— Au、Ag、Pt、Cu； • binary compounds 二元化合物 — oxides 氧化物、 — sulfides 硫化物、 — halides 卤化物… • oxo-acids 含氧酸盐 — carbonates 碳酸盐、 — silicates 硅酸盐、 — sulfates 硫酸盐…
Cs Ba Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
In engineering, metals can be classified as 按工程技术分
• ferrous metals 黑色金属: 如Fe、Mn、Cr • non-ferrous metals有色金属: • and the non-ferrous metals can be divided as the heavy, light, noble, rare, and radioactive.又分重、轻、贵、稀有、 放射性
The properties of metals性质(1)
Physical properties
• luster光泽: most metal are silvery.金属大多呈银 白色, Au—golden金黄色，Bi—pale red淡红， Cu—紫红色；
• density密度: light metals with the density less than 5gcm3; 按5g.cm3为标准,分为轻金属, 否则 为重金属； • melting point 熔点: the melting points between metals show great difference. 金属熔点差别很 大。 如：Hg (liquid)、W (3380℃)；
s区、d区、ds区重要元素及其化合物
s区、d区、ds区重要元素及其化合物(s Block, ds Block, d Block Elements and Compounds)9.1 s区元素s区元素中锂(Lithium)、钠(Sodium)、钾(Potassium)、铷(Rubidium)、铯(Cesium)、钫(Francium)六种元素被称为碱金属(alkali Metals)元素。
铍（Beryllium）、镁(Magnesium)、钙(Calcium)、锶(Strontium)、钡(Barium)、镭(Radium)六种元素被称为碱土金属(alkaline earth metals)元素。
锂、铷、铯、铍是稀有金属元素，钫和镭是放射性元素。
碱金属和碱土金属原子的价层电子构型分别为ns1和ns2，它们的原子最外层有1～2个电子，是最活泼的金属元素。
9.1.1 通性碱金属和碱土金属的基本性质分别列于表9-1和表9-2中。
表9-1碱金属的性质碱金属原子最外层只有1个ns电子，而次外层是8电子结构(Li的次外层是2个电子)，它们的原子半径在同周期元素中(稀有气体除外)是最大的，而核电荷在同周期元素中是最小的，由于内层电子的屏蔽作用较显著，故这些元素很容易失去最外层的1个s电子，从而使碱金属的第一电离能在同周期元素中最低。
因此，碱金属是同周期元素中金属性最强的元素。
碱土金属的核电荷比碱金属大，原子半径比碱金属小，金属性比碱金属略差一些。
s区同族元素自上而下随着核电荷的增加，无论是原子半径、离子半径，还是电离能、电负性以及还原性等性质的变化总体来说是有规律的，但第二周期的元素表现出一定的特殊性。
例如锂的EΘ(Li+/Li)反常地小。
表9-2碱土金属的性质s区元素的一个重要特点是各族元素通常只有一种稳定的氧化态。
碱金属的第一电离能较小，很容易失去一个电子，故氧化数为＋1。
碱土金属的第一、第二电离能较小，容易失去2个电子，因此氧化数为＋2。
在物理性质方面，s区元素单质的主要特点是：轻、软、低熔点。
大学无机化学(吉林大学、武汉大学、南开大学版) 第12章 碱金属和碱土金属—— 内蒙古民族大学
钾比钠活泼，为什么能通过如下反应制备金属钾？ KCl + Na NaCl + K 钾 的 第 一 电 离 能 (418.9 kJ· mol-1 ) 比 钠 的 (495.8 kJ· mol-1)小,但通过计算可知固相反应的ΔrHm是个不大 的正值。钾的沸点(766 º C)比钠的(890 º C )低,当反应 体系的温度控制在两沸点之间 , 使金属钾变成气态 , 金 属钠和KCl、NaCl 仍保持在液态,钾由液态变成气态 , 熵值大为增加,反应的TΔrSm项变大,有利于ΔrGm变成负 值使反应向右进行。同时 , 钾变成蒸气 , 设法使其不断 离开反应体系,让体系中其分压始终保持在较小的数值 。不难预料随 Pk变小 ,ΔrGm向负值的方向变动 ,有利于 反应向右进行。
(阴极)
(阳极)
在电解中，必要时要混入适当的助熔剂，如在氯 化钠的电解中，是加入CaCl2为助熔剂，其作用是： 1. 降低熔点（钠熔点=1073K，混合盐熔点=873K） 2. 防止钠的挥发 3. 减小钠的分散性（熔盐密度大，钠密度小，易浮于 熔盐上面进行分离）
热还原法 热还原法中常用碳或碳化物作还原剂，从金属氧 化物或碳酸盐中还原出金属。 K2CO3＋2C 1473K 真空 2K＋3CO 2KF＋CaC2 1273 - 1473 K CaF2＋2K＋2C MgO + C CO + Mg MgO + CaC2 Mg + CaO + 2C 金属置换法:用活泼金属作还原剂的热还原法称金属置 换法，常用还原剂金属有：Na、Ca、Mg、Ba、Al等。 KCl + Na ==== NaCl + K RbCl + Ca == CaCl2 + 2Rb
C-208 TUPIAN
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第12章 S区元素（第一套）
一、单选题
1. 重晶石的化学式是
(A) BaCO3 , (B) BaSO4 , (C) Na2SO4 ,
(D) Na2CO3
2. 下列碳酸盐，溶解度最小的是
(A) NaHCO3 , (B) Na2CO3 , (C) Li2CO3 , (D) K2CO3
3. NaNO3受热分解的产物是
(A)Na2O，NO2，O2；(B)NaNO2，O2；
(C)NaNO2，NO2，O2；(D)Na2O，NO，O2。
4. 下列哪对元素的化学性质最相似
(A) Be 和Mg (B) Mg 和Al (C) Li 和Be (D) Be 和Al
5. 下列元素中第一电离能最小的是
(A) Li (B) Be (C) Na (D) Mg
6. 下列最稳定的氮化物是
(A) Li3N (B) Na3N (C) K3N (D) Ba3N2
7. 下列水合离子生成时放出热量最少的是
(A) Li+ (B) Na+ (C) K+ (D) Mg2+
8. 下列最稳定的过氧化物是
(A) Li2O2 (B) Na2O2 (C) K2O2 (D) Rb2O2
9. 下列化合物中键的离子性最小的是
(A) LiCl (B) NaCl (C) KCl (D) BaCl2
10. 下列碳酸盐中热稳定性最差的是
(A) BaCO3 (B) CaCO3 (C) K2CO3 (D) Na2CO3
11. 下列化合物中具有磁性的是
(A) Na2O2 (B) SrO (C) KO2 (D) BaO2
12. 关于s 区元素的性质下列叙述中不正确的是
(A) 由于s 区元素的电负性小,所以都形成典型的离子型化合物
(B) 在s 区元素中,Be、 Mg 因表面形成致密的氧化物保护膜而对水较稳定
(C) s 区元素的单质都有很强的还原性
(D) 除Be、 Mg 外,其他s 区元素的硝酸盐或氯酸盐都可做焰火材料
13. 关于Mg , Ca , Sr , Ba 及其化合物的性质下列叙述中不正确的是
(A) 单质都可以在氮气中燃烧生成氮化物M3N2
(B) 单质都易与水水蒸气反应得到氢气
(C) M(HCO3)2在水中的溶解度大MCO3的溶解度
(D) 这些元素几乎总是生成+2 价离子
二、是非题(判断下列各项叙述是否正确,对的在括号中填“√”错的填“×”)
1. 因为氢可以形成H+,所以可以把它划分为碱金属
2. 铍和其同组元素相比离子半径小极化作用强所以形成键具有较多共价性
3. 在周期表中，处于对角线位置的元素性质相似，这称为对角线规则。
4. 碱金属是很强的还原剂所以碱金属的水溶液也是很强的还原剂
5. 碱金属的氢氧化物都是强碱性的
6. 氧化数为+2的碱土金属离子在过量碱性溶液中都是以氢氧化物的形式存在
7. 碱金属和碱土金属很活泼,因此在自然界中没有它们的游离状态
8. CaH2便于携带,与水分解放出H2, 故野外常用它来制取氢气
9. 碱金属的熔点沸点随原子序数增加而降低可见碱土金属的熔点沸点也具有这变
化规律
10.由Li至Cs的原子半径逐渐增大所以其第一电离能也逐渐增大
11.碳酸及碳酸盐的热稳定性次序是NaHCO3>Na2CO3>H2CO3。
三、填空题
1. 金属锂应保存在中,金属钠和钾应保存在中。
2. 在s 区金属中熔点最高的是，熔点最低的是，
密度最小的是，硬度最小的是。
3. 周期表中处于斜线位置的B 与Si、、
性质十分相似，人们习惯上把这种现象称之为斜线规则或对角线规则
4. 给出下列物质的化学式
(1) 萤石；(2) 生石
膏；
(3) 天青石；(4) 方解
石；
(5) 光卤石；(6) 智利硝
石；
(7) 芒硝；(8 纯
碱；
5. Be(OH)2 与Mg(OH)2 性质的最大差异
是 .
6. 电解熔盐法制得的金属钠中一般含有少量的 ,其原因是 .
7. 熔盐电解法生产金属铍时加入NaCl 的作用
是 .
8. 盛Ba(OH)2 的试剂瓶在空气中放置一段时间后, 瓶内出现一层白膜是 .
9. ⅡA 族元素中性质表现特殊的元素是 ,他与p 区元素中的性质极相似,
如两者的氯化物都是化合物在有机溶剂中溶解度较大
10. 碱土金属的氧化物从上至下晶格能依次 ,硬度逐渐 ,熔点依次 .
四、完成并配平下列反应方程式
1. 在过氧化钠固体上滴加热水
2. 将二氧化碳通入过氧化钠
3. 将氮化镁投入水中
4. 向氯化锂溶液中滴加磷酸氢二钠溶液
5. 六水合氯化镁受热分解
6. 金属钠和氯化钾共热
7. 金属铍溶于氢氧化钠溶液中
8. 用NaH 还原四氯化钛
9. 将臭氧化钾投入水中
10. 将氢化钠投入水中
五、简答题
1．为什么把CO2通人Ba(OH)2溶液时有白色沉淀，而把CO2
通人BaCl2溶液时没有沉淀产生?
2．商品NaOH中常含有Na2CO3，怎样用简单的方法加以检验? 3．Ba(OH)2、Mg(OH)2、MgCO3都是白色粉末，如何用简单的实验区别之。
4. 钾要比钠活泼,但可以通过下述反应制备金属钾.请解释原因并分析由此制备金属
钾是否切实可行 Na + KCl = NaCl + K
5. 举例说明铍与锂的相似性
6. 一固体混合物可能含有MgCO3、Na2CO3、Ba (NO3)2、 AgNO3和CuSO4混合物.投
入水中得到无色溶液和白色沉淀;将溶液进行焰色试验,火焰呈黄色;沉淀可溶于
稀盐酸并放出气体.试判断那些物质肯定存在,哪些物质肯定不存在,并分析原因.
无机化学习题库参考答案:
第十二章 S区元素
一、单选题
二、判断题
三、填空题
1. 液态石蜡;煤油
2. Be; Cs; Li; Cs.
3. Be 与Al, Li 与Mg.
4. (1) CaF2, (2) CaSO4·2H2O, (3) BaSO4, (3) SrSO4, (4) CaCO3,
(5) KCl·MgCl2·6 H2O, (6) NaNO3, (7) Na2SO4·10H2O, (8) Na2CO3.
5. Be(OH)2具有两性,既溶于酸又溶于强碱；Mg(OH)2为碱性，只溶于酸。
6. 金属钙,电解时加入CaCl2 助溶剂而有少量的钙电解时析出.
7. 增加熔盐的导电性.
8. BaCO3
9. Be, Al, 共价
10. 减小,减小,降低
四、完成并配平下列反应方程式
1. 2Na2O2 + 2H2O(热) = 4Na + O2
2. 2Na2O2 + 2CO2 = 2Na2CO3 + O2
3. Mg3N2 + 6H2O = Mg(OH)2 + 2NH3
4. 3Li+ + HPO 42-
= Li 3PO 4 + H+
5. MgCl 2•6H 2O = Mg(OH)Cl + HCl + 5H 2O
6. Na(s) + K = NaCl + K(g)
7. Be + 2NaOH + 2H 2O = Na 2[Be(OH)4] + H 2
8. TiCl 4 + 4NaH = Ti + 2H 2 + NaCl
9. 4KO 3 + 2H 2O = O 2 + 4KOH
10. 2NaH + 2H 2O = 2NaOH + H 2
五、简答题
1. CO 2通入水中生成H 2CO 3或-3HCO ，它们在溶液中存在着解离平衡：-3HCO H ++-23CO ,当遇到Ba(OH)2解离出的-OH 时，
H + 和-OH 反应，使平衡向解离方向移动，从而使溶液中-23CO 的浓度增大，生成BaCO 3沉淀。
而在BaCl 2溶液中，无法生成大量的-23CO ，故不能生成BaCO 3沉淀。
2. 先将样品溶于水，再往溶液中加入BaCl 2溶液，若有白色
沉淀（BaCO 3）生成，则表明商品NaOH 中有Na 2CO 3；否则表明NaOH 中无Na 2CO 3。
3.（1）将三种物质分别加水溶解，能溶于水的是Ba(OH)2。
（2）往不溶于水的两种物质中分别加入HCl ，有气体产生的是MgCO 3，无气体产生的是Mg(OH)2。
4. 钾的沸点为774℃, 钠的沸点为883℃, 钾的沸点比钠的沸点低109℃. 控制温度在
钠和钾沸点之间,则生成的钾从反应体系中挥发出来,有利于平衡向生成钾的方向
移动.由于反应是一个平衡过程,反应不够彻底.同时钾易溶于熔融的氯化物中,
或生成超氧化物等因素,此方法并不切实可行.
5. Be 和Al 单质及化合物性质有许多相似之处.可以从以下几个方面来理解
(1) Be 和Al 都是两性金属,不仅能溶于酸也都溶于强碱,放出氢气
(2) Be 和Al 的氢氧化物都是两性化合物,易溶于强碱
(3) Be 和Al 都是共价化合物,易升华,聚合,易溶于有机溶剂
(4) Be 和Al 的盐都易水解
6. 肯定存在:MgCO3、Na2SO4.
肯定不存在:Ba(NO3)2、AgNO3、CuSO4.
混合物投入水中得无色溶液和白色沉淀,则CuSO4肯定不存在.溶液在焰色反
应时火焰呈黄色,则Na2SO4肯定存在.溶液中不存在
Ba(NO3)2. 沉淀可溶于稀
盐酸并放出气体,则肯定存在MgCO3. 而Ba(NO3)2 肯定不存在, AgNO3也肯定
不存在.因为AgNO3遇Na2SO4将有些Ag2SO4白色沉淀生成.沉淀中MgCO3在稀盐酸中溶解而Ag2SO4不溶.。