无机化学_13碱金属和碱土金属报告
《无机化学》第3版 宋天佑 12 碱金属和碱土金属
利用碱金属和碱土金属单质的强还 原性，可以在非水溶液或熔融条件下制 备稀有金属或贵金属，例如：
NbCl5 + 2 Na —— Nb + 5 NaCl ZrO2 + 2 Ca —— Zr + 2 CaO TiCl4 + 2 Mg —— Ti + 2 MgCl2
碱金属、碱土金属及其化合物置于 高温火焰中，可以使火焰呈现出特征的 颜色，这种现象称为焰色反应。
逐渐增大
碱土金属的氢氧化物在水中要小很 多，溶解度在同族中按从上到下的顺序 增大。
B（e OH）2和 Mg（OH）2 难溶于水， 其余碱土金属氢氧化物的溶解度也较小。
碱土金属的氢氧化物在水中的溶解度 （298 K/mol·dm－3）
B（e OH）2 M（g OH）2 C（a OH）2 S（r OH）2 B（a OH）2
铯在地壳中的质量分数 为 10－4 %
铍 Be
绿柱石 3 BeO•Al2O3•6 SiO2 铍在地壳中的质量分数 为 10－4 %
镁 Mg
光卤石 白云石 菱镁矿 泻盐
KMgCl3•6 H2O CaMg（CO3）2 MgCO3 MgSO4 •7 H2O
镁在地壳中的质量分数
为 % 列第 7 位
钙 Ca 碳酸盐及硫酸盐矿物 钙在地壳中的质量分数 为 % 列第 5 位。
碱金属的氢氧化物都易溶于水， 在空气中很容易吸潮，它们溶解于 水时放出大量的热。
除氢氧化锂的溶解度稍小外，其 余的碱金属氢氧化物在常温下可以形 成很浓的溶液。
碱金属的氢氧化物在水中的溶解度 （288 K/ mol·dm－3）
LiOH NaOH KOH RbOH CsOH 5.3 26.4 19.1 17.9 25.8
碱金属和碱土金属实验报告
碱金属和碱土金属实验报告本次实验是针对碱金属和碱土金属进行的，在实验中大家通过与这些金属进行反应来了解它们的性质和特点。
本文将从实验前后的准备工作、实验过程、实验结果以及结论四个方面为大家详细介绍这次实验。
实验前准备工作在进行实验前，我们需要对相关知识进行学习，并仔细阅读实验指导书，了解实验原理和步骤，同时进行必要的安全措施，如佩戴手套、护目镜等。
此外，我们还需要准备实验所需的实验器材和试剂，以便进行实验。
实验过程在实验过程中，我们首先进行了碱金属的实验。
我们在实验室里将钾直接投入水中，因为钾与水中的氧气发生反应，会爆炸，所以我们必须将其一个一个的丢入水中，以降低反应的速率，避免产生危险。
在实验中，我们发现钾与水剧烈反应，放出大量氢气，同时燃烧剧烈，并形成碱性溶液。
这充分说明了钾金属的强还原性和活泼性。
接着，我们进行了碱土金属的实验，实验中我们选取了镁、钙、锶、钡等金属作为实验对象。
首先，我们将相应的金属样品分别夹在钳子里，然后点燃它们，这时候，这些金属都会剧烈燃烧，放出许多亮光和热。
这是因为当金属燃烧时，会与空气中的氧气发生化学反应，形成金属氧化物。
此外，镁和钙的燃烧反应十分强烈，而锶和钡的燃烧反应却较为温和，这与其化学性质有关。
实验结果通过实验，我们获得了相关数据和结果。
我们发现钾与水反应时会产生大量的氢气，同时产物为钾氢氧化物、氢氧化钾等。
碱土金属的燃烧反应产生的产物为金属氧化物和氧气。
此外，我们还在实验中观察到了不同金属产生的火焰颜色不同，这是由于各种元素所产生的光谱线的不同。
结论通过这次实验，我们可以得出如下结论。
首先，碱金属具有强还原性和活泼性，能够与水反应并放出大量的氢气；碱土金属一般情况下较为稳定，但在受到热或溶液作用的情况下会燃烧产生光和热；不同金属的燃烧反应产生的产物也不尽相同。
此外，我们还发现不同金属在燃烧反应中所产生的火焰颜色不同，可以用来识别其元素种类。
总之，这次实验对我们了解碱金属和碱土金属的性质和特点有了更加深入和全面的认识，同时也加强了我们对实验安全和操作规范方面的意识。
碱金属与碱土金属实验报告
碱金属与碱土金属实验报告无机化学实验二十二_碱金属和碱土金属实验二十二碱金属和碱土金属[实验目的]比较碱金属、碱土金属的活泼性。
试验并比较碱土金属氢氧化物和盐类的溶解性。
练习焰色反应并熟悉使用金属钾、钠的安全措施。
[实验用品]仪器:烧杯、试管、小刀、镊子、坩埚、坩埚钳、离心机固体药品:钠、钾、镁条、醋酸钠液体药品:汞、NaCl(1mol?L-1)、KCl(lmol?L-1)、MgC12(0.5mol?L-1)、CaC12(0.5mol?L-1)、BaC12(0.5mol?L-1)、新配制的NaOH(2mol?L-1)、氨水(6mol?L-1)、NH4Cl(饱和)、Na2CO3(0.5mol?L-1、饱和)、HCl(2mol?L-1)、HAc(2mol?L-1、6mol?L-1)、HNO3(浓)、Na2SO4(0.5mol?L-1)、CaSO4(饱和)、K2CrO4(0.5mol?L-1)、KSb(OH)6(饱和)、(NH4)2C2O4(饱和)、NaHC4H4O6(饱和)、AlCl3(0.5mol?L-1)材料:铂丝(或镍铬丝)、pH试纸、钴玻璃、滤纸[实验内容]一、钠、钾、镁的性质1(钠与空气中氧的作用用镊子取一小块金属钠(绿豆大)，用滤纸吸干其表面的煤油，切去表面的氧化膜，立即置于坩埚中加热。
当钠开始燃烧时，停止加热。
观察反应情况和产物的颜色、状态。
冷却后，往坩埚中加入2ml蒸馏水使产物溶解，然后把溶液转移到一支试管中，用pH试纸测定溶液的酸碱性。
再用2mol?L-1H2SO4酸化，滴加1,,滴0.01mol?L-1KMnO4溶液。
观察紫色是否褪去。
由此说明水溶液是有H2O2，从而推知钠在空气中燃烧是否有Na2O2生成。
写出以上有关反应方程式。
现象和解释2Na + O2 Na2O2黄色粉末Na2O2 + 2H2O == H2O2++ 2NaOH5H2O2 + 2MnO4- + 6H+ == 2Mn2+ + 8H2O + 5O22、钠、钾、镁与水的作用用镊子取一小块金属钾和金属钠，用滤纸吸干其表面的煤油，切去表面的氧化膜，立即将它们分别放入盛水的烧杯中。
实验三碱金属和碱土金属
溶解度MgCrO4可溶,微溶难溶盐中CaCrO4 > Sr CrO4 > BaCrO4
BaCrO4 Ksp =×10－10、SrCrO4 Ksp =×10－5、CaCrO4 Ksp =×10－4
3.在－1Ca、Ba可溶盐溶液中逐滴加入－1Na2C2O4观察反应现象及产物状态;
Sr—洋红色, Ba—绿色,
㈥Mg、Ca、Sr、Ba难溶盐
1.在－1Ca、Ba可溶盐溶液中逐滴加入H2SO4观察反应现象及产物状态;
Ba2+ + SO42－== BaSO4白色↓
不混浊Ca盐滴加2－1 Na2SO4用玻璃棒摩擦试管壁也生成白色↓
Ca2+ + SO42－== CaSO4白色↓
溶解度：MgSO4可溶,微溶难溶盐中CaSO4 > SrSO4 > BaSO4
2.在装有LiCl溶液试管中逐滴加入Na3PO4饱和
3Li++ PO43－== Li3PO4↓生成白色↓
㈣Mg、Ca、Ba氢氧化物的性质
1.在相同浓度－1Mg、Ca、Ba可溶盐溶液中逐滴加入饱和BaOH2,
观察反应现象及产物状态;
Mg2++ 2OH－=== MgOH2立刻生成白色↓
Ca2++ 2OH－=== CaOH2用玻璃棒摩擦试管壁也生成白色↓
2. K+鉴定
在试管中,加入饱和酒石酸氢钠2,3-二羟基丁二酸氢钠,如无沉淀,用玻棒摩擦试管内壁,放置片刻,视有白色沉淀;
K+ + HC4H4O6－=== KHC4H4O6↓
㈢Li、Na盐类溶解性对比略
1.在装有LiCl溶液试管中逐滴加入Na2CO3饱和
碱金属和碱土金属实验报告(一)
碱金属和碱土金属实验报告(一)碱金属和碱土金属实验报告实验目的了解碱金属和碱土金属的性质，并研究它们的物理化学特性。
实验器材•碱金属：钠、钾、锂•碱土金属：镁、钙、锶、钡•水槽•火柴•盖玻片•磁力搅拌器实验步骤1.将每种金属放入盖玻片中，标记好。
2.分别在水槽中将金属放入水中，观察它们的反应现象。
3.在碱金属中选取一种，将其加入盛有酒精的烧杯中，点燃观察其反应。
4.在碱土金属中选取一种，将其加入盛有盐酸的烧杯中，加热观察其反应。
5.在碱土金属中选取一种，将其加入热水中，搅拌观察其反应。
实验结果1.碱金属在水中反应，放出氢气和放热现象；碱土金属在水中不易反应。
2.碱金属燃烧时产生黄色火苗，放出氧化物和放热现象。
3.碱土金属和酸反应，放出氢气和放热现象。
4.碱土金属与热水反应，放出氢气。
实验分析1.碱金属和碱土金属的化学性质不同，碱金属更易于反应，碱土金属更稳定；2.碱金属在空气中极易氧化，因此应保管在密闭条件下；3.碱金属和碱土金属与水反应后生成的氢气常常是很剧烈的，因此应该小心操作，以免引起安全事故。
实验结论通过对碱金属和碱土金属的实验观察和分析，得到以下结论： 1. 碱金属和碱土金属的物理性质和化学性质都有明显的差异； 2. 碱金属的反应性更强，碱土金属的稳定性更好； 3. 人们在使用这些金属时应该小心谨慎，遵循操作规程，以免引发安全事故。
实验思考1.在实验中，为什么不能直接将碱金属和碱土金属放入水中？答：因为碱金属和碱土金属与水反应剧烈，易产生爆炸，导致安全事故，所以实验中需要小心操作，将碱金属和碱土金属分别放入盖玻片中，再将盖玻片放入水中。
2.为什么要将碱金属与酒精反应，而不是直接将其点燃？答：因为碱金属可与空气中的氧气反应生成氧化物，极易燃烧，若将其直接点燃，可能引起不可承受之高温，甚至是爆炸。
所以为了安全起见，要将碱金属先与酒精反应，然后再点燃酒精，观察其反应。
3.为什么碱土金属与热水反应，放出氢气？答：碱土金属与热水反应，会发生置换反应，金属中的离子会与水中的氢氧根离子发生反应，放出氢气，同时生成金属氢氧化物。
大学无机化学——碱金属和碱土金属
2 Na2O2 2CO2 2 Na2CO3 O2
Fe2O3 3 Na2O2 2 Na2 FeO4 Na2O Cr2O3 3 Na2O2 2 Na2CrO4 Na2O
还原性
5 Na2O2 2 MnO4 16 H 5O2 2 Mn2 10 Na 8 H 2O BaO2 H 2 SO4 H 2O2 BaSO4
性质 颜色 溶解度 酸碱性 碱金属 均为白色 很大(LiOH除外) 均为碱性 碱土金属 均为白色 较小(Mg(OH)2、 Be(OH)2难溶) 碱性（Be(OH)2除 外）
碱金属的其他性质：白色固体、易吸潮、溶于水放出大量的热
2）原因
溶解度规律： 阴、阳离子半径相差较大的离子型化合物在水中溶解
度较大，相近的溶解度较小，即 “相差溶解” 规律。
金属的氨溶液中含有金属离子和溶剂化自由电子， 这种溶剂化自由电子非常活泼，具有极强的还原能力， 金属的氨溶液：强还原性（低温）、导电性、顺磁性
氨合电子结构示意图
• 由于氨合电子存在, 溶液有导电性和顺磁 性, e(NH3)y- 是很强的还原剂, 用于无机和 有机合成. • 痕量杂质如过渡金属盐,氧化物,氢氧化物 存在或光化作用,能促进碱金属与氨的反应
第12章 碱金属和碱土金属
12-1 金属单质
12-2 含氧化合物
12-3 盐类
Li
Na
K
Rb Cs
Be
Mg
Ca
Sr
Ba
碱金属：IA族的金属单质。 锂、钠、钾、铷、铯、钫
碱土金属：IA族的金属单质。 铍、镁、钙、锶、钡、镭
由于IA族金属的氢氧化物都是强碱， 故称该族元素为碱金属
钙锶钡碱性“ 碱金属氧化物”和土性的 “氧化铝”之间，故称该族元素为碱土金 属
无机化学：碱金属与碱土金属
2 Mg(NO3)2 = 2 MgO ＋ 4 NO2 ＋ O2 4 LiNO3 = 2 Li2O ＋ 4 NO2 ＋ O2 2 NaNO3 = 2 NaNO2 ＋ O2
LiCl·H2O = LiOH ＋ HCl MgCl2·6H2O = Mg(OH)Cl ＋ HCl ＋ 5 H2O Mg(OH)Cl = MgO ＋ HCl
性质 （1）室温下，均能与水和稀酸反应：
Na2O2+2H2O→2NaOH+H2O2 Na2O2+H2SO4→Na2SO4+H2O2 2KO2+2H2O→2KOH+H2O2+O2↑ 2KO2+2H2SO4→2K2SO4+H2O2+O2↑
（2）与CO2的反应：
2Na2O2+2CO2→2NaCO3+O2 ↑
552 1070 4351
564 971 3575
电负性
1.57 1.31 1.00 0.95 0.89
标准电极电势(酸)
-1.85 -2.375 -2.76 -2.89 -2.90
标准电极电势(碱)
-2.28 -2.69 -3.02 -2.99 -2.97
M2+(g)水合热/kJ·mol-1 2494 1921 1577 1443 1305
碱金属与碱土金属
第1节 一般性质 一、所形成的化合物多为离子型化合物（除Li,Be外） 以Be为例： 1、共价性强，BeF2 带有共价 性； 2、水解性，Be2+离子只能在 酸性溶液中存在，否则水解； 3、配合性质，形成的配合物 的数目比其他的元素多； 4、聚合性质，4BeAc2 + H2O = Be4OAc6 + 2HAc
主族金属碱金属,碱土金属实验报告
主族金属碱金属,碱土金属实验报告实验目的：1. 了解主族金属、碱金属和碱土金属的化学性质。
2. 熟悉实验操作过程。
3. 掌握安全实验技能。
实验原理：主族金属：主族金属是指在元素周期表周期表中，第1A-8A族的元素，这些元素通常具有很快的反应性和良好的导电性。
它们通常是纯净金属，在大气中易被氧化，因此实验中一般用封闭容器。
碱金属：碱金属是元素周期表第一列Ia族元素，包括锂（Li）、钠（Na）、钾（K）、铷（Rb）、铯（Cs）和钫（Fr）。
碱金属具有低密度、柔软、良好的导电性等通用特性。
极易与其他元素化合形成盐和碱性氧化物。
碱金属还有着很强的还原性和活泼性。
碱土金属：碱土金属是元素周期表第二列ⅡA族元素，包括铍（Be）、镁（Mg）、钙（Ca）、锶（Sr）、钡（Ba）和镭（Ra）。
碱土金属的物理和化学性质与碱金属非常相似。
与碱金属相比，碱土金属更多地呈现出“电子Z的增大而大幅度降低成键能力，共价半径迅速增大，以及更高电离能”。
实验步骤：1. 确认实验器具是否齐备完整。
2. 用溴酸钾的火焰颜色实验手册作为比较标准，进行钠、钾、锶、钙、镁、铝金属燃烧实验。
记录每个实验结果。
3. 测定钙、银反应生成的沉淀。
4. 确认锌含量测量样品。
5. 测定钾或锂的电气化学性质。
实验结果：1. 钠、钾、锶、钙和镁金属进行燃烧实验，分别观察到明亮的黄色、紫色、红色、橙色和白色火花。
2. 测定了钙和银反应生成的沉淀，结果显示产生了白色、坚硬的沉淀物。
3. 测定结果表明，盐酸和氧化锌反应，二氧化碳气体被释放并导致溶液呈现棕色或红色。
4. 测定结果显示，由铜氯盐处理的锌棒，一引入棕色气体就失去了它的重量。
5. 测定了钾和锂的电气化学性质，测定结果显示它们都完全被氧化，而且反应速度很快。
通过本实验，我们进一步掌握了主族金属、碱金属和碱土金属的化学性质，熟悉了实验操作过程，并掌握了安全实验技能。
此次实验也使我们了解到了这些元素的广泛应用和重要性。
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1、Li反应时由于产物溶解度小而覆盖在 金属表面上，使反应缓慢进行。 2、Li熔点较高，升华热也大，难活化。
如果将金属Li 放于水中呢？ 更剧烈还是温和？
化学与环境工程系
•与水作用 2M + 2H2O → 2MOH + H2(g)
Li
Na
K
Ca
思考：将Be、Mg
放于水中会发生
剧烈化学反应吗？
化学与环境工程系
焰 色 反 应
化学与环境工程系
与空气反应
碱金属在常温下可 以与空气中的O2、 CO2、水汽等反应
碱土金属一般要加热
4Li＋O2＝2Li2O 6Li＋N2＝2Li3N 4Na＋O2＝2Na2O Na2O＋CO2＝Na2CO3
常温下锂可 与氮气反应
在空气在燃烧时，钠生成过氧化 物，钾、铷、铯生成超氧化物
化学与环境工程系
碱金属 碱土金属
The Elements of the Alkali and the Alkaline Earth Metals
学习重点:
❖ 氧化物的化学性质 ❖ 碱土金属氢氧化物的酸碱性变化规律 ❖ 盐的热稳定性变化规律 ❖ 对角线规则
学习难点:
❖ 盐的热稳定性变化规律 ❖ 对角线规则
化学与环境工程系
第一节 碱金属和碱土金属的通性
第IA族包括锂、 钠、钾、铷、铯 和钫六种元素， 由于它们的氢氧 化物都是易溶于 水的强碱，所以 称它们为碱金属 元素。其中钫是 放射性元素。
ⅠA ⅡA
Li Be Na Mg K Ca Rb Sr Cs Ba Fr Ra
第IIA族包括铍、镁、 钙、锶、钡和镭六种 元素，由于钙、锶和 钡的氧化物在性质上 介于“碱性的”碱金 属氧化物和“土性的” 难熔的氧化物Al2O3之 间，所以称它们为碱 土金属。其中镭是放 射性元素。
问题：碱金属和碱土金属的氧化物谁的熔点更高，硬度更大
化学与环境工程系
电金原 离属子 能性半 、、径
电还增 负原大 性性 减增
小强
Li
Be
Na
Mg
K
Ca
Rb
Sr
Cs
Ba
原子半径减小 金属性、还原性减弱 电离能、电负性增大
化学与环境工程系
第二节 碱金属和碱土金属的单质
在自然界中的存在
氯化物
海水（NaCl、MgCl2 、KCl） 光卤石(KCl·MgCl·6H2O)。
化学与环境工程系
表13-1 碱金属元素的一些基本性质
元素
从上往下，活泼 性质
Li
Na
K
Rb
Cs
性逐渐升高还是 价电子构型
2S1
3S1
4S1
5S1
6S1
逐渐降低?
主要氧化数
+1
为何电离能 逐渐降低?
第一电离势
(kJ.mol1-)
521 499 421 405 371
电负性
0.98 0.93 0.82 0.82 0.79
电极电势很小， 具有强还原性
E0(M+/M)(V)
M+ 水合热 (kJ.mol-1)
-3.045 -2.7109 -2.923 -2.925 519 406 322 293
-2.93 254
化学与环境工程系
表13-2 碱土金属元素的一些基本性质
Na2O和MgO均 为离子晶体， 后者中阳离子 半径更小，电 荷更高，因而 离子键能更大， 熔点高，硬度 大。
元素 性质
价电子构型
主要氧化数
第一电离势 (kJ.mol-1)
E0(M2+/M)(V)
M2+ 水合热 (kJ.mol-1)
Be Mg Ca
2S2
3S2
4S2
+2
905 742 593
-1.85 -2.375 -2.76
2494 1921 1577
Sr 5S2
552 -2.89 1443
Ba 6S2
564 -2.90 1305
碱土金属的导电性最好的是镁和钙，其它
的导电能力较差
Be
Mg Ca Sr
Ba
化学与环境工程系
单质的 化学性质
与水反应
ⅠA族是最活泼的金属元素，其次是ⅡA 族，同族中单质的化学性质由上到下活 泼性增强
切割一小块钠放在水中，可观察 到钠浮在水面上与水激烈反应而 来回运动着：
2Na+2H2O==2NaOH+H2↑
2、碱金属的特殊物பைடு நூலகம்性质：密度小、硬度小、 导电性强、容易形成液态合金。
化学与环境工程系
3、工业上常用电解方法制备的碱金属和碱土金属有哪些？为 什么不用电解法制备金属钾。
工业上常用电解的方法制备的碱金属是锂和钠，碱土金属是镁 和钙。钾一般不用电解法制备，因为它熔点低，易挥发，生成 的K易溶在熔融的KCl中，难于分离，且电解中产生的超氧化物 与金属钾会发生爆炸。
与 液 氨 作 用
化学与环境工程系
1、为什么自然界没有游离态的碱金属和 碱土金属？它们主要以哪些形式存在？
2、碱金属有哪些特殊的物理性质？
想一想
1、答：因为碱金属和碱土金属是最活泼的 金属，它们与空气或水接触时会发生反应， 因此它们总是以化合态存在于自然界，主要 形式有卤化物，硅酸盐矿，硫酸盐矿和碳酸 盐矿。
化学与环境工程系
化学与环境工程系
物理性质
碱金属单质
密度小，容易反应。 ——钾钠保存于煤油中，锂保存于蜡中。 硬度小——用小刀可以切割它们。 熔沸点较低——随原子量的增大而降低。
导电性强 Cs、Rb用于作光电材料。
熔点
化学与环境工程系
碱土金属单质
密度较小，硬度大。 如镁和铍用于制轻质合金，如镁铝合金和 电子合金，用于制造飞机部件，铍铜合金 具有强度大，硬度高弹性好等优点。
钠长石(Na[AlSi3O8]) 硅酸盐矿 钾长石(K[AlSi3O8])
锂辉石(Li2·Al2O3·4SiO2)
明矾(K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O)
石膏(CaSO4·2H2O) 重晶石(BaSO4) 硫酸盐矿 天青石(SrSO4)
大理石（ CaCO3 ） 石灰石(CaCO3) 碳酸盐矿 菱镁矿(MgCO3)
4、钠不比钾活泼，但工业上可用钠与氯化钾高温反应制备钾， 你知道其中原因吗？
低温时，反应：Na(l)+KCl(l)——NaCl(l)+K(l)，难进行。 温度为900℃时，反应：Na(l)+KCl(l)——NaCl(l)+K(g)，钾成 为气体挥发，使平衡向右移动，反应得以进行。
才能进行反应。这是 因为它的表面容易生 成氧化膜保护层。
△
3Ca＋N2====Ca3N2
△
3Mg＋N2===Mg3N2
思考：活泼金属 应当如何保存？
要避免与空气接触。锂要保存于蜡中，钾、 钠、钙等应保存于煤油中。
化学与环境工程系
Li2O
Na2O2
镁 带 的
燃
KO2
烧
2M(s)+ 2NH3 (l) →2M+ + 2NH-2 + H2 (g)