第八章 碱金属和碱土金属

3、存在形式
由于碱金属和碱土金属的化学性质很活泼，所以它们只能以化 合状态存在于自然界中 。主要矿物有： 钠长石: Na [AlSi 3 O 8 ] 钾长石: K [AlSi 3 O 8 ] 光卤石: 明矾石: 绿柱石: Be Al (SiO ) 3 2 3 6 菱镁矿: 石 膏: 大理石: 萤石： 天青石: 重晶石:
Gc2-704-18.8
Li
Na
K Rb Cs
Be
Mg
Ca
Sr
Ba
第二节 碱金属
2-1 碱金属元素概述
1、 价电子构型 碱金属(IA ): ns1 Li, Na, K, Rb, Cs, Fr
2、单质的物理性质: 有金属光泽 密度小 硬度小
图片 Gc2-705-18.9
熔点低 导电、导热性好 s区单质的熔点变化
4 、 锂 、铍的特殊性 对角线规则
对角线规则 （1 ） 内容 Li Na Be Mg B Al C Si
（2） 锂与镁的相似性： ） 锂与镁的相似性： 单质与氧作用生成正常氧化物 氢氧化物均为中强碱， 氢氧化物均为中强碱，且水中溶解度不大 氟化物、碳酸盐、磷酸盐均难溶 氟化物、碳酸盐、 氯化物均能溶于有机溶剂中 碳酸盐受热分解， 碳酸盐受热分解，产物为相应氧化物
2-3 碱金属的氢化物 离子型氢化物
（1） 均为白色晶体 热稳定性差 ） 均为白色晶体,
LiH
ΔH f r kJ ⋅ mol−1
NaH
KH -57.7
RbH
CsH
-90.4 -57.3
-54.3 -49.3
（2 ) 还原性强
( E (H 2 /H ) = −2.23V)

−
钛的冶炼:
2LiH + TiO 2 Ti + 2LiOH →
3-2 碱土金属的氧化物和氢氧化物
1. 单质在空气中燃烧，形成相应的氧化物： 单质在空气中燃烧，形成相应的氧化物：
BeO
MgO
CaO
SrO
Ba2O2
2 氢氧化物
MO + H2O M(OH)2
（除BeO外）
性质： 性质：⑴ 易吸水溶解 ⑵ 溶解度与碱性
LiOH 中强 Be(OH)2 两性 NaOH KOH 强 强 Mg(OH)2 Ca(OH)2 强 中强 RbOH CsOH 强 强 Sr(OH)2 Ba(OH)2 强 强
(箭头指向) 溶解度增大, 碱性增强
Байду номын сангаас
金属氢氧化物MOH的离解 的离解 金属氢氧化物
M- O- H M+ + OHM- O- H MO- + H+ 离子的电荷； Փ= z/r (z: M离子的电荷；r：离子半径 离子的电荷 ：离子半径) MOH显碱性 Փ 1/2 ＜ 0.22 显碱性 间 显两性 Փ 1/2 在 0.22~0.32间 MOH显两性 MOH显酸性 Փ 1/2 ＞ 0.32 显酸性
钠和钾具有高的活泼性和强传热性，在冶金工业中是 钠和钾具有高的活泼性和强传热性， 重要的还原剂。 重要的还原剂。
制备方法： 制备方法：
1、电解熔融盐 、 如：2NaCl === 2Na + Cl2 2、热还原法 如：K2CO3 +2C===2K + 3CO
真空
1473K
电解
3、金属置换法(工业上制取钾) 金属置换法(工业上制取钾) 如：KCl +Na == NaCl + K↑
第三节 碱土金属
3-1 碱土金属元素概述 1、价电子构型 、 碱土金属(IIA ): ns2 碱土金属 Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra 都是活泼金属， 都是活泼金属， 2、碱土金属活泼型略低于碱金属，同一主族从 、碱土金属活泼型略低于碱金属， 上至下活泼性递增
3、焰色反应
Li
Na
K
2 钠和钾的氢氧化物
M 2O
+ H2 O
MOH
性质：⑴ 易吸水溶解 ⑵ 溶解度与碱性
LiOH 中强 NaOH 强 KOH 强 RbOH 强 CsOH 强
(箭头指向)
溶解度增大, 碱性增强
NaOH、 KOH的性质 、 的性质 碱金属的氢氧化物对纤维和皮肤有强烈的腐蚀作用， 碱金属的氢氧化物对纤维和皮肤有强烈的腐蚀作用，所以 称它们为苛性碱。 称它们为苛性碱。氢氧化钠和氢氧化钾通常分别称为苛性 又名烧碱)和苛性钾 钠(又名烧碱 和苛性钾。它们都是白色晶状固体，具有较低 又名烧碱 和苛性钾。它们都是白色晶状固体， 的熔点。除氢氧化锂外， 的熔点。除氢氧化锂外，其余碱金属的氢氧化物都易溶于 水，并放出大量的热。在空气中容易吸湿潮解，所以固体 并放出大量的热。在空气中容易吸湿潮解， NaOH是常用的干燥剂。它们还容易与空气中的CO2反应而 是常用的干燥剂。它们还容易与空气中的 是常用的干燥剂 生成碳酸盐，所以要密封保存。 生成碳酸盐，所以要密封保存。
(2) 吸湿性 钠盐的吸湿性比相应的钾盐强。因此，化学分析 钠盐的吸湿性比相应的钾盐强。因此， 工作中常用的标准试剂许多是钾盐，如用邻苯二甲酸氢钾标 工作中常用的标准试剂许多是钾盐， 定碱液的浓度，用重铬酸钾标定还原剂溶液的浓度。 定碱液的浓度，用重铬酸钾标定还原剂溶液的浓度。在配制 炸药时用KNO3或KClO3，而不用相应的钠盐。 而不用相应的钠盐。 炸药时用 (3) 结晶水 含结晶水的钠盐比钾盐多。如Na2SO4·10H2O、 含结晶水的钠盐比钾盐多。 、 K2SO4、Na2HPO4·10H2O等。 等
4NaH + TiCl 4 Ti + 4NaCl + 2H 2 →
剧烈水解:
MH + H 2 O MOH + H 2 (g) →
形成配位氢化物
（无水）乙醚 4LiH + AlCl3 → Li[AlH4 ] + 3LiCl
铝氢化锂
Li[AlH4 ] 受潮时强烈水解
LiAlH4 + 4H2 O LiOH + Al(OH)3 + 4H2 →
主族金属元素（ 第八章 主族金属元素（一） 碱 金属和碱土金属
第一节 化学元素的自然资源 第二节 碱金属 第三节 碱土金属
第一节 化学元素的自然资源
1-1 地壳中元素的分布和存在类型 见P169表8-1） 地壳中元素的分布和存在类型(见 表 ） 1-2 元素资源的存在形式和提取、利用 元素资源的存在形式和提取、 1 化学矿物 2天然含盐水 3 大气 4 农副产品 5 工业废料
2-4 碱金属的氧化物和氢氧化物
1、钠、钾的氧化物 、 单质在空气中燃烧，形成相应的氧化物： Li2O Na2O2 KO2 RbO2 CsO2
(1) 与H2O的作用 的作用: 的作用
Ι M 2 O + H 2 O 2MOH （Li → Cs剧烈程度↑） →
M II O + H 2 O M(OH) 2 （BeO除外） → Na 2 O 2 + 2H 2 O 2NaOH + H 2 O 2 → 2KO 2 + 2H 2 O 2KOH + H 2 O 2 + O 2 →
(2) 与CO2的作用 的作用：
Li 2 O + CO 2 Li 2 CO 3 → 2Na 2 O 2 + 2CO 2 2Na 2 CO 3 + O 2 ( g ) → 4KO 2 + 2CO 2 2K 2 CO 3 + 3O 2 (g ) →
（3）与矿石一起熔融分解矿物
2(FeO ⋅ Cr2 O 3 ) + 7 Na 2 O 2 熔融→ Fe 2 O 3 + 4 Na 2 CrO 4 + 3H 2 O （不溶于水） （可溶于水）
2、几种重要的钠盐和钾盐
（1）氯化钠 ）
（2）碳酸钠 ） （3）碳酸氢钠 ） （4）碳酸钾 ）
联合制碱法 利用NH4Cl在低温时的溶解度比 在低温时的溶解度比NaCl小的特性 在5— 小的特性,在 利用 在低温时的溶解度比 小的特性 10度下向母液中加入 度下向母液中加入NaCl粉末 可以得到 粉末,可以得到 做氮肥, 度下向母液中加入 粉末 可以得到NH4Cl做氮肥 做氮肥 同时可以利用合成厂的废气CO2,且不生成无用 且不生成无用CaCl2 同时可以利用合成厂的废气 且不生成无用
2-5 钠盐和钾盐 碱金属盐类的最大特征是易溶于水，并且在水中完全 碱金属盐类的最大特征是易溶于水， 电离，所有碱金属离子都是无色的。 电离，所有碱金属离子都是无色的。只有少数碱金属盐是 难溶的。 难溶的。 1、钠盐和钾盐性质的差异 、 (1) 溶解度 钠、钾盐的溶解度都比较大，相对说来，钠盐更 钾盐的溶解度都比较大，相对说来， 大些。 的溶解度不大， 大些。仅NaHCO3的溶解度不大，NaCl的溶解度随温度的变化 的溶解度随温度的变化 不大，这是常见的钠盐中溶解性较特殊的 不大，这是常见的钠盐中溶解性较特殊的。
2A1+2NaOH+6H2O＝2Na[Al(OH)4]+3H2↑ ＝ A12O3+2NaOH 熔融 2NaAlO2+H2O Si + 2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑ SiO2+2NaOH＝Na2SiO3+H2O ＝ 因为氢氧化钠、氢氧化钾易于熔化， 因为氢氧化钠、氢氧化钾易于熔化，又具有溶解某些金属氧 化物、非金属氧化物的能力，因此工业生产和分析工作中常 化物、非金属氧化物的能力， 用于分解矿石。溶融的氢氧化钠腐蚀性更强， 用于分解矿石。溶融的氢氧化钠腐蚀性更强，工业上熔化氢 氧化钠一般用铸铁容器， 氧化钠一般用铸铁容器，在实验室可用银或镍的器皿
苏尔维法
NH3 + CO2 + H2O NH4HCO3 NH4HCO3 + NaCl NaHCO3 + NH4Cl 2NaHCO3 Na2CO3+ CO2 + H2O 2NH4Cl + Ca(OH) 2 CaCl2 + 2 NH3 + 2H2O 优缺点: 原料经济, NaCl利用低 , CaCl2废液无法利用