第八章 主族金属元素(一)
元素周期表的主族元素
元素周期表的主族元素在化学的世界里，元素周期表就如同一张神秘的藏宝图，指引着我们探索物质的构成和性质。
而主族元素，作为这张藏宝图上的重要部分，更是具有举足轻重的地位。
主族元素，是指元素周期表中 s 区和 p 区的元素。
它们的化学性质相对较为典型和规律，对于我们理解化学的基本原理和反应起着关键作用。
先来说说第ⅠA 族元素，也就是碱金属元素。
这一族包括锂（Li）、钠（Na）、钾（K）、铷（Rb）、铯（Cs）等。
碱金属元素的最外层电子数都是1 个，这使得它们具有很强的金属性，化学性质非常活泼。
比如钠，我们在日常生活中常见的食盐——氯化钠（NaCl）就有它的身影。
钠在空气中极易被氧化，迅速从银白色变成灰暗色。
把钠投入水中，会发生剧烈的反应，浮在水面上迅速游动，发出“嘶嘶”的声响，甚至还会燃烧起来。
第ⅡA 族元素被称为碱土金属元素，包括铍（Be）、镁（Mg）、钙（Ca）、锶（Sr）、钡（Ba）等。
与碱金属元素相比，碱土金属元素的金属性稍弱一些，但依然具有较强的还原性。
钙是我们身体中不可或缺的元素，对于维持骨骼的健康起着重要作用。
第ⅢA 族元素包含硼（B）、铝（Al）、镓（Ga）、铟（In）、铊（Tl）。
硼是一种半金属元素，具有一些独特的性质。
而铝，在我们的生活中可谓无处不在，从铝制的易拉罐到飞机的零部件，都有它的身影。
第ⅣA 族元素有碳（C）、硅（Si）、锗（Ge）、锡（Sn）、铅（Pb）。
碳是生命的基础元素，有机化合物的骨架就是由碳元素构成的。
硅则是半导体材料的重要组成部分，在现代电子工业中发挥着关键作用。
第ⅤA 族元素包括氮（N）、磷（P）、砷（As）、锑（Sb）、铋（Bi）。
氮是空气中含量最多的气体，氮气的化学性质相对稳定，但在一定条件下也能发生反应。
磷有白磷和红磷等多种同素异形体，在农业生产中，磷肥是重要的肥料。
第ⅥA 族元素包含氧（O）、硫（S）、硒（Se）、碲（Te）、钋（Po）。
氧是维持生命活动必不可少的气体，氧气支持着燃烧和呼吸过程。
元素周期表中的主族元素与过渡元素
元素周期表中的主族元素与过渡元素元素周期表是化学中重要的基础知识，它将元素按照一定的规律进行分类和排列。
元素周期表中的元素可以分为主族元素和过渡元素两大类。
本文将针对这两类元素作出详细介绍。
一、主族元素主族元素又称为A类元素，它们主要位于元素周期表的左侧和右侧，包括1A、2A、13A、14A、15A、16A和17A族元素。
主族元素的特点是它们的化合价电子数与主族元素组号一致。
下面我将逐一介绍主族元素的特点和应用。
1. 1A族元素：氢(H) 和碱金属元素（Li、Na、K、Rb、Cs、Fr）碱金属元素的特点是：具有非常低的电离能和较大的原子半径，因此它们容易失去价层电子，生成正离子。
碱金属元素在反应中常显示出活泼的性质。
碱金属元素的应用十分广泛。
例如，钾和铷被广泛用于农业领域，作为植物的营养元素；锂在电池领域有重要的应用；氢气在工业和能源中是一种重要的原料。
2. 2A族元素：碱土金属元素（Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Ra）碱土金属元素具有较高的电离能和较小的原子半径，因此它们在化学反应中容易失去两个价层电子，生成+2价阳离子。
与碱金属元素相比，碱土金属元素更加不活泼。
碱土金属元素在实际生活中有诸多应用。
例如，钙是人体骨骼和牙齿的重要组成部分；镁在冶金业中广泛用作合金的添加剂；镁合金在航空航天领域有广泛的应用。
3. 13A族元素：硼(B)、铝(Al)、镓(Ga)、铟(In) 和铊(Tl)13A族元素具有不规则的电子排布，因此它们的化学性质多样。
其中硼是一种非金属元素，常形成共价化合物。
铝是一种具有广泛应用前景的轻金属，被广泛用作构造材料。
4. 14A族元素：碳(C)、硅(Si)、锗(Ge)、锡(Sn)和铅(Pb)14A族元素的共同特点是它们的电子排布规则，并且它们能带有多种化合价态。
碳具有广泛的化合价态，如+4价的二氧化碳和-4价的甲烷。
硅和锗是半导体材料，被广泛用于电子工业。
5. 15A族元素：氮(N)、磷(P)、砷(As)、锑(Sb)和铋(Bi)15A族元素以氮在空气中的含量最为丰富。
主族金属.ppt
• 包括：IA:Li, Na, K, Rb, Cs,Fr • IIA:Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra • IIIA:Al, Ga, In, Tl • IVA: Ge, Sn, Pb • VA: Sb, Bi • VIA: Po
• -Al2O3：活性氧化铝 • -Al2O3：固体电解质， Al2O3·Na2O的复杂氧
化物
4 铝盐与铝酸盐
Al(NO3)3, K[Al(OH)4] [Al(H2O)6]3+ + H2O = [Al(H2O)5(OH)]2+ + H3O+ [Al(OH)4] - =Al(OH)3+OH铝的弱酸盐完全水解，水溶液中无法制备：
• •
(M4g)CMlg2 C•l62H的2O强水解性：408K Mg(OH)Cl
+
HCl
+
5
H2O
• Mg(OH)Cl ~770K MgO + HCl
• CaCl2干燥剂,脱水后有少量水解
• CaCl2•6H2O 473K CaCl2 •2H2O 533K CaCl2
• (5)复盐
• 光卤石类：MCl•MgCl2•6H2O • 矾类：M2SO4•MgSO4•6H2O;Kal(SO4)2•12H2O • (6)常见盐的俗名：光卤
• 金属Sn镀层,不与空气和水反应； Pb与空气 和水反应，但是生成难溶物，钝化。
• 缓慢地与强碱反应：
• M + OH- + 2H2O = M(OH)3- + H2 • M: Sn, Pb. • 与非氧化性酸反应：
《大学化学主族元素》课件
主族元素的化学性质表现出明显的周期性变化。碱金属的 还原性强，容易失去电子成为正离子，而碱土金属的氧化 性强，容易得到电子成为负离子。
主族元素在自然界中的存在形式
01
自然存在
主族元素在自然界中广泛存在，如锂、钠、钾等存在于地壳中，而铍、
镁、钙等存在于地幔和地核中。
02 03
化合态
主族元素在自然界中主要以化合态的形式存在，如钠主要以钠盐的形式 存在，如食盐（NaCl）等；钙主要以碳酸盐的形式存在，如石灰石（ CaCO3）等。
生物作用
主族元素在生物体中具有重要的生理作用。例如，钠是维持细胞内外渗 透压平衡的重要元素，而钙是构成骨骼和牙齿的主要成分之一。
Part
02
主族元素的化学性质
碱金属的化学性质
01
碱金属原子具有一个价电子，容易失去这个价电子形成正离子 ，表现出强还原性。
02
碱金属元素在化合物中通常显+1价，其离子半径较大，具有较
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稀有气体的应用与前景
总结词
稀有气体在电子、工业、科研等领域具有广泛的应用 前景。
详细描述
稀有气体包括氦、氖、氩、氪、氙和氡，它们具有稳定 的化学性质和特殊的物理性质，是现代工业和科研的重 要原料。在电子领域，稀有气体可以用于制造电子器件 和发光材料，如LED灯等。在工业领域，稀有气体可以 用于焊接和切割工艺，同时也可以用于制造特殊合金和 玻璃等。在科研方面，稀有气体可以用于研究气体放电 和原子光谱等物理现象。
总结词
碱金属在工业、科研、医疗等领域具有广泛的应用前 景。
详细描述
碱金属包括锂、钠、钾、铷、铯和钫，它们具有活泼 的化学性质，是化学反应的重要参与者。在工业上， 碱金属可以用于制造合金、催化剂、润滑剂等，同时 也可以用于核能、电池等新能源领域。在科研方面， 碱金属可以用于合成新的化合物和材料，如新型催化 剂、高分子材料等。在医疗方面，碱金属可以用于放 射性治疗和诊断，如放射性核素和放射性药物等。
元素周期表中的主族元素
元素周期表中的主族元素元素周期表是化学中的重要工具，它将元素按照一定规律排列。
其中，主族元素是指周期表中第1A到第8A族元素，也就是代表性元素。
这些元素具有共性，其化学性质也有规律可循。
本文将介绍元素周期表中的主族元素，以及它们在日常生活中的应用。
一、第1A族元素 - 碱金属碱金属是元素周期表中的第1A族元素。
它们包括锂（Li）、钠（Na）、钾（K）、铷（Rb）、铯（Cs）和钫（Fr）。
这些元素具有低密度、低熔点和非常活泼的化学性质。
碱金属在自然界中以化合物的形式存在，比如氯化钠（NaCl），它是我们常见的食盐。
此外，钾和铷还用于冶金工业中的合金制备。
二、第2A族元素 - 碱土金属碱土金属是元素周期表中的第2A族元素。
它们包括铍（Be）、镁（Mg）、钙（Ca）、锶（Sr）、钡（Ba）和镭（Ra）。
与碱金属相比，碱土金属的化学性质更为稳定。
它们在自然界中以氧化物和硫化物的形式广泛存在。
钙是人体骨骼、牙齿的重要组成元素，被广泛应用于医药和建筑材料制造。
镁用于制备轻便合金，广泛应用于航空航天领域。
三、第3A族元素 - 硼族元素硼族元素是元素周期表中的第3A族元素。
它们包括硼（B）、铝（Al）、镓（Ga）、铟（In）、铊（Tl）和镓（Uut）。
这些元素的数量较少，化学性质各异。
铝是最常见的硼族元素，具有良好的导电性和导热性，广泛应用于建筑、汽车和航空领域。
四、第4A族元素 - 碳族元素碳族元素是元素周期表中的第4A族元素。
它们包括碳（C）、硅（Si）、锗（Ge）、锡（Sn）、铅（Pb）和镤（Fl）。
碳是生命的基础，几乎所有有机物都含有碳元素。
硅在电子工业中应用广泛，是半导体材料的重要组成部分。
锡和铅常用于合金制备，具有良好的焊接性能。
五、第5A族元素 - 氮族元素氮族元素是元素周期表中的第5A族元素。
它们包括氮（N）、磷（P）、砷（As）、锑（Sb）、铋（Bi）和镤（Mc）。
氮是地球大气中的主要成分，也是生物体内常见的元素。
第八章_主族金属元素(二)铝_锡_铅_砷_锑_铋
2. 氢氧化铝
c(Al3+)/mol.L-1 pH - )/mol c(Al(OH)4 pH 10-1 3.4 10-1 12.9 10-2 3.7 10-2 11.9
-
无机化学 jycjgb@
表8-6 与Al(OH)3平衡的Al3+、Al(OH)4-浓度和pH的关系
10-3 4.0 10-3 10.9 10-4 4.4 10-4 9.9 10-5 4.7 10-5 8.9
57 La 58 Ce 59
61Pm 62 Sm 63 Eu 64 Gd 65 Tb 66 Dy 67 Ho 68
无机化学 jycjgb@
1.p区元素共31种，其中有10种金属。金
属的熔点都比较低。
2.价电子构型：ns2np1-6
3. 同一族自上而下，原子半径逐渐增大，
金属性逐渐增强，非金属减弱。
（2）γ-Al2O3
无机化学 jycjgb@
γ-Al2O3：是在450℃左右加热Al(OH)3分解或 (NH4)2SO4· Al2(SO4)3· 24H2O （铝铵矾）制得， 又称活性氧化铝，具有酸碱两性。 它虽不溶于水，但能溶于酸或碱中。 它是一种多孔性物质，具有很大的表面积 ，1g的γ-Al2O3的表面积可达 200-600 m2。因 此，可用作吸附剂或催化剂载体。
1. 铝的性质
③ 两性
无机化学 jycjgb@
两性： Al是典型的两性金属，既能溶于强酸，也 能溶于强碱，并放出H2气。其氧化物及氢氧化物 都具有两性。 2Al + 6H+ → 2Al3+ + 3H2↑ 2Al+2OH-+6H2O → 2[Al(OH)4]- + 3H2↑
2．铝的冶炼
《主族金属化学》课件
氢气的制备和性质
1
性质
2
氢气是一种无色、无味、可燃的气体，
广泛应用于氢能源和化工领域。
3
制备
氢气可以通过水电解和金属与酸反应等 方法制备。
应用
氢气可用作燃料、还原剂、合成氨和合 成氢氟酸等。
硼元素的特性和应用
特性
硼是一种金属loid元素，具有低密度、高熔点和良 好的热导性能。
氧元素的结液态存在，具有双键结构。
2 性质
氧是支持燃烧的气体，对许多物质具有强氧化性。
氟元素的化学性质和应用
性质
氟元素是周期表中最活泼的元素，具有强烈的氧化性。
应用
氟化物广泛应用于防蛀剂、药物和冷却剂等领域。
硅元素的结构和特性
结构
硅元素以晶体形式存在，具有高硬度和热稳定性。
应用
硼广泛应用于玻璃制造、化学工业和核能研究等领 域。
碳元素的结构和化学性质
结构
碳元素以形式多样的晶体存在，如金刚石和石墨。
化学性质
碳元素具有四个价电子，与其他元素形成多种化 合物。
氮元素的化学性质和用途
化学性质 用途
氮元素与氧、氢等元素形成多种化合物，广泛参 与化学反应。
氮气广泛用于保护食品和制造化学品，氨气用于 合成化肥和农药。
硒元素的结构和特性
1 结构
硒元素以固体和液态存在，具有类似硫的斑 纹结构。
2 特性
硒是一种重要的半导体材料，具有光敏性和 热敏性。
性质
硫是一种具有强烈气味的黄色固体，具有较高的熔 点和沸点。
氯元素的化学反应和应用
化学反应
氯元素与其他元素形成多种化合物，参与许多重要 的化学反应。
第八章 主族金属元素
氧化物的稳定性顺序： Li2O＞Na2O ＞K2O＞Rb2O＞ Cs2O Li2O2＜Na2O2 ＜K2O2＜Rb2O2＜ Cs2O2 NaO2 ＜KO2＜RbO2＜ CsO2
热力学观点讨论：
Li
2M2O+O2 →2M2O2
Na
K
Rb
Cs
△rHmo/kJ.mol-1
3.2、过氧化物
Na2O2
MgO2
K2O2
CaO2
Rb2O2
SrO2
Cs2O2
BaO2
2Na(l) + O2(无CO2) = Na2O2(淡黄)
2BaO + O2 = 2BaO2
1、过氧离子(O2 2- )结构：
KK(σ2s)2(σ2s*)2(σ2px)2(π2py)2(π2pz)2(π2py*)2(π2pz*)2
2、Na2O2:
(1)工业上制Na2O2
4Na(l)+ O2
453-473K
2Na2O
2Na2O +O2 573-673K 2Na2O2
(2) 性质 a. Na2O2淡黄色粉末，易吸潮 ； b.与水或稀酸作用，生成H2O2： Na2O2+2H2O = H2O2+2NaOH Na2O2+H2SO4= H2O2+ Na2SO4 c. 吸收CO2并放出O2: 2Na2O2+ 2CO2 = Na2CO3+ O2 因此可用作高空飞行或潜水时的供氧剂。
b.减小金属Na的分散性(混盐密度>金属钠，钠浮在上 层 )。
2. 热还原法：一般采用焦炭或碳化物为还原剂
MgO(s) + C(s) = CO(g) + Mg(g)
K2CO3 + 2C = 2K + 3CO
第八章主族金属元素(一) 碱金属和碱土金属
1、碱性规律： LiOH NaOH KOH RbOH CsOH 中强碱 强碱 强碱 强碱 强碱 2、代表物质NaOH：又称烧碱、火碱、苛性碱 具有强碱性，除了与非金属及其氧化物作 用外，还 与一些两性金属及其氧化物作用，生成钠盐。
Si+2NaOH+H2O ─→2Na2SiO3+2H2 SiO2+2NaOH ─→Na2SiO3+H2O 2Al+2NaOH+2H2O ─→2NaAlO2+3H2 AL2O3+2NaOH ─→2NaAlO2+H2O
第二节 碱 金 属
Li Na K Rb Cs
一、碱金属元素概述： 1、碱金属是IA族S区元素，包括锂、钠、钾、铷、铯和 钫 2、价电子结构：ns1 3、金属性：同周期元素中，原子半径最大，易失1个电 子，表现出强烈的金属性。本族自上而下原子半径和离 子半径依次增大，其活泼性有规律地增强。
碱金属的基本性质
量以光的形式放出。原子的结构不同，就发出不同波长的光
，所以光的颜色也不同。碱金属和碱土金属等能产生可见光 谱，而且每一种金属原子的光谱线比较简单，所以容易观察 识别。
5、碱金属元素的化合物多为离子型化合物 6、对角线规则：在周期表中某一元素的性质和它右下方的 另一元素相似的现象。 Li Be B C ╲ ╲ ╲ Na Mg Al Si 氢氧化物：锂、镁为中强碱，水溶性小，受热易分 解为氧化物；锂和镁的氟化物、碳酸盐、磷酸盐等都难溶 于水。 Be和Al 的单质及化合物都具有两性特点。
2LiH
500℃-600℃ 2Na + H2 2NaH 2、化性：主要有LiH和NaH，皆为白色粉末，是离子型 化合物，是很强的还原剂： NaH + H2O ─→ NaOH + H2↑ 剧烈反应 4NaH + TiCl4 ─→ Ti + 4NaCl + 2H2 强还原性 4LiH + AlCl3 ─→ Li[AlH4] + 3LiCl 四氢铝锂是白色多孔的轻质粉末状复合氢化物，用于制 备有机试剂、药物、香料。
化学元素周期表中的主族元素性质研究
化学元素周期表中的主族元素性质研究化学元素周期表中，主族元素是指周期表上第1A-8A族元素，也称为离子化合价各自相同的元素。
主族元素的电子结构决定了它们的化学性质，这些元素与其他元素形成化合物的方式和性质也不同。
本文将探讨主族元素的性质及其应用。
第1A族元素——碱金属第1A族元素包括锂(Li)、钠(Na)、钾(K)、铷(Rb)、铯(Cs)和钫(Fr)，它们都是剧毒的金属。
这些元素都具有单价阳离子，即离子化合价为+1。
它们的反应活泼，通常通过与水反应产生氢氧化物和氢气的方式来获得单质状的碱金属。
碱金属在室温下具有非常柔软的性质，可以被轻易地切成薄片，但它们不能在水中长时间保存，因为它们会反应生成碱性氢氧化物导致溶液变色。
碱金属的化合物通常是白色的粉末，例如氯化钾(KCl)和硝酸钾(KNO3)。
碱金属的应用非常广泛，它们的化合物被广泛用于医学、化学、农业和烟火制造等领域。
此外，钠和钾是人体必需的元素；钠在水的平衡、心脏和神经系统的正常功能中具有重要作用，而钾对肌肉和神经系统的正常功能至关重要。
第2A族元素——碱土金属第2A族元素包括铍(Be)、镁(Mg)、钙(Ca)、锶(Sr)、钡(Ba)和镭(Ra)，它们的离子化合价均为+2。
这些元素通常形成硬度较大的晶体，并具有较高的熔点和沸点。
碱土金属的应用非常广泛，尤其是铜、铝等轻金属的生产中，其中镁是最常用的碱土金属之一。
由于它的轻质、强度高、防腐性好、导热性能强等特性，因此被广泛应用于机器制造、航空航天等领域。
此外，钙是维持骨骼、牙齿、神经和肌肉的健康的重要元素。
第3A族元素——硼族元素第3A族元素包括硼(B)、铝(Al)、镓(Ga)、铟(In)和铊(Tl)，它们具有单价正离子(B、Al、Ga)、三价正离子(In、Tl)、共价键和离子键。
硼是硼族元素中最小的元素，并形成具有共价结合的分子。
它的化学性质通常与碳相似，因此称为“碳的表亲”。
铝是硼族元素中最重要的金属，广泛用于制造航空、航天、汽车、建筑、电子等领域的材料和合金。
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第五章原子结构与元素周期律（习题）
一.选择题
1. 3s1表示（Ｄ）的一个电子。
(A) n = 3; (B) n = 3, l = 0; (C) n = 3, l = 0, m = 0;
(D)n = 3, l = 0, m = 0, m s = +1/2或m s= -1/2
2. 下列有关氧化值的叙述中，正确的是（Ａ）
（A）主族元素的最高氧化值一般等于其所在的族数
（B）副族元素的最高氧化值总等于其所在的族数
（C）副族元素的最高氧化值一定不会超过其所在的族数
（D）元素的最低氧化值一定是负数
3. 比较O,S,As 三种元素的电负性和原子半径大小的顺序，正确的式（Ａ）（A）电负性：O > S >As原子半径：O< S <As
(B) 电负性：O< S <As 原子半径：O< S <As
(C)电负性：O< S <As 原子半径：O > S >As
(D) 电负性：O > S >As原子半径：O > S >As
４．决定多电子原子核外电子运动能量的两个主要因素是（Ｃ）
（A）电子层和电子的自旋状态
（B）电子云的形状和伸展方向
（C）电子层和电子亚层
（D）电子云的形状和电子的自旋状态
５．每个电子层的轨道数与电子层序数ｎ之间的关系是（Ｄ）
（A）２ｎ(B)ｎ２(C)ｎ(D)２ｎ２
６．下列元素基态原子的电子排布式正确的是（Ｄ）
（A）５B１ｓ２２ｓ３(B)１１Ｎａ１ｓ２２ｓ２２ｐ７
(C) ２４Ｃｒ１ｓ２２ｓ２２ｐ６３ｓ２３ｐ６３ｄ６
(D)２４Ｃｒ１ｓ２２ｓ２２ｐ６３ｓ２３ｐ６３ｄ５４ｓ１
７．某元素的价电子结构为３ｄ２４ｓ２，则该元素位于周期表中（Ｃ）
（A）四周期，ⅥＡ，ｓ区(B)四周期，ⅥＢ，ｓ区
(C) 四周期，ⅣＢ，ｄ区(D)四周期，ⅣＢ，ｄ区
８．某元素位于周期表中ⅠＢ，ｄｓ区，则其基态原子的价电子构型为（Ｂ）（A）ｎｄ１０ｎｓ１(B)（ｎ－１）ｄ１０ｎｓ１
(C) ｎｄ１０（ｎ－１）ｓ１(D)ｎｓ１ｎｐ６
二．简答题
９．试用s，p，d，f符号来表示下列各元素原子的电子结构：
（1）18Ar （2）26Fe （3）53I （4）47Ag并指出它们各属于第几周期？第几族？
答：
１０．已知四种元素的原子的外层电子层结构分别为：
（1）4s2（2）3s23p5（3）3d24s2（4）5d106s2试指出它们在周期系中各处于哪一周期？哪一族？哪一区？
答：
１１．写出下列元素的名称、元素符号和核外电子排布式，并指出它们在周期表中的位置：
（１）第一种副族元素
（２）第一种ｐ区元素
（３）第一种ｄｓ区元素
（４）第四周期的第六种元素（５）电负性最大的元素（６）原子半径最大的元素。