主族元素选论(s区-p区)PPT
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第09章s区元素ppt课件
注意氢氧化物的碱性变化规律； 4．了解 s 区元素的重要盐类化合物，特别注意盐类溶解性
的热力学解释； 5．会用离子极化理论解释碳酸盐分解规律； 6．了解对角线规则和锂、铍的特殊性.
9.1 概述
generalization
9.2 单质
simple substance
9.3 化合物 compound
9.4 锂 、铍 special characteristic
● 金属 K 易溶在熔盐中，难于分离
● 金属 K 蒸气
易从电解槽 逸出造成易 燃爆环境
Na N2
排泄阱 NaCl 渣 热
热
不锈钢环
熔融 KCl(1550F)
N2 Na 蒸气
Na NaCl 渣
热 热(1620F)
N2K合金 (或K)蒸气
N2 N2K合金 (或K)
热
NaCl 渣和 N2
工业上钾的提取
Question 6
E(Be2+/Be) 明显低于同族其余电对，与其高电离能有关.无 法被水合焓补偿： I1 (Be) + I2 (Be) = 2 656 kJ·mol-1.
右图以自由能变给出了锂 和铯的热化学循环，该循环表 示了相关能量的补偿关系.根据 循环算得的标准电极电势与下 表中的数据十分接近.在计算时 要用到下面的公式：
(2) 与水作用 ●碱金属被水氧化的反应为:
2 M(s) + 2 H2O (l) → 2 M+(aq) + 2 OH-(aq) + H2(g) 钠和钠下方的同族元素与水反应十分激烈，过程中生成的氢气能自燃. 金属钠与水的反应在实验室用于干燥有机溶剂，但不能用于干燥醇！
Li
Na
K
的热力学解释； 5．会用离子极化理论解释碳酸盐分解规律； 6．了解对角线规则和锂、铍的特殊性.
9.1 概述
generalization
9.2 单质
simple substance
9.3 化合物 compound
9.4 锂 、铍 special characteristic
● 金属 K 易溶在熔盐中，难于分离
● 金属 K 蒸气
易从电解槽 逸出造成易 燃爆环境
Na N2
排泄阱 NaCl 渣 热
热
不锈钢环
熔融 KCl(1550F)
N2 Na 蒸气
Na NaCl 渣
热 热(1620F)
N2K合金 (或K)蒸气
N2 N2K合金 (或K)
热
NaCl 渣和 N2
工业上钾的提取
Question 6
E(Be2+/Be) 明显低于同族其余电对，与其高电离能有关.无 法被水合焓补偿： I1 (Be) + I2 (Be) = 2 656 kJ·mol-1.
右图以自由能变给出了锂 和铯的热化学循环，该循环表 示了相关能量的补偿关系.根据 循环算得的标准电极电势与下 表中的数据十分接近.在计算时 要用到下面的公式：
(2) 与水作用 ●碱金属被水氧化的反应为:
2 M(s) + 2 H2O (l) → 2 M+(aq) + 2 OH-(aq) + H2(g) 钠和钠下方的同族元素与水反应十分激烈，过程中生成的氢气能自燃. 金属钠与水的反应在实验室用于干燥有机溶剂，但不能用于干燥醇！
Li
Na
K
《无机化学》课件第八章
第一节 元 素 简 介
一、 元素的发现与分类
元素的发现与人类文明进步有着密切的关系。18世纪 的工业革命促进了化学的变革，使化学从愚昧中解放出来， 进入实验科学阶段，所以在这一百年间发现了19种元素， 而在此前的千年内只发现了13种元素。19世纪科学技术迅 速进步，使元素的发现不再受天然存在的局限。那些因半 衰期短、在自然界无法长期存在的放射性元素也可以通过 人工核反应制造。元素按其主要性质可分为金属、非金属、 准金属和稀有气体四类。
无机化学
第八章 s区和p区元素
元素简介 s区元素 卤素及其化合物 氧族元素及其化合物
第八章 s区和p区元素
氮族元素及其化合物 碳族元素及其化合物 硼族元素及其化合物 稀有气体 常见阴离子的鉴定
第八章 s区和p区元素
人类对化学元素的发现、认识和利用经历了漫长而曲 折的过程。迄今为止，人类已发现和合成了一百多种元素， 其中地球上天然存在的元素有90余种。这些元素所组成的 单质和化合物的制备、性质及其变化规律是无机化学的主 要研究内容。本章重点介绍s区和p区元素所组成的单质和 化合物的制备、结构、性质及其变化规律，各区元素的划 分可参见书后的元素周期表。
第二节 s 区 元 素
第二节 s 区 元 素
成碱金属能与水迅速反应放出氢气，所以不能在水溶 液中用于还原任何物质，但可成为非水介质中有机化学反 应的重要还原剂。同时也是高温条件下从氧化物或氯化物 中制备稀有金属的重要还原剂。当然，这些反应必须在真 空或稀有气体保护下进行。
对比锂和镁的性质，不难发现在它们之间有许多相似 之处，如它们都能与氧或者氮直接化合生成氧化物、氮化 物，它们的氢氧化物、碳酸盐、磷酸盐等都难溶于水。
第一节 元 素 简 介
第二节 s 区 元 素
第十一章-S区元素ppt课件
图片
Be Mg Ca Sr
Ba
Chapter Eleven
5
单质的物理性质:
有金属光泽 密度小 硬度小 熔点低 导电、导热性好
Gc2-705-18.9 图片
s区单质的熔点变化
Chapter Eleven
6
Chapter Eleven
Chapter Eleven
11.2 单质的化学性质
一、与氧、硫、氮、卤素反应
钠长石: NaAlSi3O8
菱镁矿: MgCO3
钾长石: KAlSi3O8
石膏: CaSO4 2H 2O
光卤石:
KCl MgCl2 6H 2O
大理石: CaCO3 萤石 CaF2
明矾石:
天青石: SrSO4
K(AlO)3 (SO4 )2 3H 2O
锂辉石:LiAl(SiO3 )2
重晶石: BaSO4
25
2 锂与镁的相似性： ⑴ 单质与氧作用生成正常氧化物 ⑵ 氢氧化物均为中强碱，且水中溶解度不大 ⑶ 氟化物、碳酸盐、磷酸盐均难溶 ⑷ 氯化物均能溶于有机溶剂中 ⑸ 碳酸盐受热分解，产物为相应氧化物
Chapter Eleven
26
六、S区元素的存在
均以矿物形式存在:
绿柱石:Be3Al2 (SiO3 )6
小阳离子和小阴离子或者大阳离子和大阴离子形 成的化合物的溶解度小，
小阳离子与大阴离子或大阳离子与小阴离子形成 化合物溶解度大。
Chapter Eleven
23
四、含氧酸盐的热稳定性
1. 硝酸盐热稳定性差
2. 碳酸盐
BeCO3 MgCO3 CaCO3 SrCO3 BaCO3
T分 /℃ ＜100 540
《S区元素》PPT课件 (2)
钴亚硝酸钠
亮黄色沉淀
整理ppt
33
• Ca2+：
C a 2 C 2 O 4 2 C a C 2 O 4
白色沉淀
• Ba2+：
B a 2 C rO 4 2 B a C rO 4 黄色沉淀
B a2S O 42 B a S O 4
白色沉淀
整理ppt
34
硬水及其软化
Ca(3)H 2 C C Oa3 C H 2O C O 2
生成配位氢化物
强还原
4L A iH 3 l C 乙 醚 lLi[4]A 3lL HiCl性于，有用机
Li4 A 4l2 O H Li整 O 理A ppt H l(3 O 42 H H)
合成
24
13.3.2 氧化物
形成三类氧化物 正常氧化物(O2-) 1s22s22p8
σ σ σ π 过氧化物(O22-) K (2 K s)2 (* 2 s)2 (2 p )2 (2 p )4 (* 2 p )4
• 碱金属多以卤化物和硅铝盐形式存在。 明矾石:
K(A 3(整S 理lp4 pt)O O 23)2 H O
11
橄榄石：Mg2SiO4
硬玉：NaAl(SiO3)2
钾长石: K Al3S O8i 钠长石: NA a l3O S8i
整理ppt
12
光卤石:
KC Ml2 g6 C 2 H O l 锂辉石: LiAl(SiO3)2
整理ppt
39
13.4.2 铍的特殊性
铍及其化合物的性质和ⅡA族其它元素及其化合物 也有明显的差异。
★ 铍的熔点、沸点比其它碱土金属高，硬度也其它 碱土金属中最高的，但却有脆性。
★ 铍的电负性较大，有较强的形成共价键的倾向。
主族金属元素二PPT演示文稿
钾钙 钪钛 钒 铬锰铁钴镍 铜 锌镓锗砷硒 溴氪
5 37 Rb 38 Sr 39 Y 40 Zr 41 Nb 42 Mo 43 Tc 44 Ru 45 Rh 46 Pd 47 Ag 48 Cd 49 In 50 Sn 51 Sb 52 Te 53 I 54 Xe
铷锶 钇 锆铌 钼 锝 钌 铑钯银 镉 铟 锡 锑 碲 碘 氙
得 pH =3 1lgK ӨS P -lgc(A l3+ )/c -lgK W Ө 也即， Al(OH)3在不同的酸性溶液中的溶解度是不同的，共溶 解状态为Al3+ ，溶解度即c(Al3+)。
2[Al(OH)4]- + 3H2↑
2. 铝的冶炼
① 从铝钒土中提取Al2O3
Al2O3+ 2NaOH + 3H2O
2Na[Al(OH)4](NaAlO3)
2Na[Al(OH)4] + CO2
Al(OH)3↓+ Na2CO3 + H2O
Al(OH)3 △ Al2O3 + H2O
②电解Al2O3
2Al2O3 1电000解。C 4Al + 3O2↑
温度下能与O2、Cl2、Br2、I2、N2、P等非金属直接化合。铝的 典型化学性质是：
①缺电子性: 由于铝的价电子数少于价轨道数，所以Al(Ⅲ)的化合物为 缺电子化合物，这种化合物有很强的接受电子对的能力。如：
AlF3 + HF H[AlF4]
5
②亲氧性： ·铝与空气接触很快失去光泽，表面生成氧化铝薄膜。 ·铝遇发烟硝酸，被氧化成“钝态”。因此工业上常用铝罐储 运发烟硝酸。 ·铝能从许多金属氧化物中夺取氧，在冶金工业上常用作还原 剂(称为铝热冶金法)。
氧化铝。
5 37 Rb 38 Sr 39 Y 40 Zr 41 Nb 42 Mo 43 Tc 44 Ru 45 Rh 46 Pd 47 Ag 48 Cd 49 In 50 Sn 51 Sb 52 Te 53 I 54 Xe
铷锶 钇 锆铌 钼 锝 钌 铑钯银 镉 铟 锡 锑 碲 碘 氙
得 pH =3 1lgK ӨS P -lgc(A l3+ )/c -lgK W Ө 也即， Al(OH)3在不同的酸性溶液中的溶解度是不同的，共溶 解状态为Al3+ ，溶解度即c(Al3+)。
2[Al(OH)4]- + 3H2↑
2. 铝的冶炼
① 从铝钒土中提取Al2O3
Al2O3+ 2NaOH + 3H2O
2Na[Al(OH)4](NaAlO3)
2Na[Al(OH)4] + CO2
Al(OH)3↓+ Na2CO3 + H2O
Al(OH)3 △ Al2O3 + H2O
②电解Al2O3
2Al2O3 1电000解。C 4Al + 3O2↑
温度下能与O2、Cl2、Br2、I2、N2、P等非金属直接化合。铝的 典型化学性质是：
①缺电子性: 由于铝的价电子数少于价轨道数，所以Al(Ⅲ)的化合物为 缺电子化合物，这种化合物有很强的接受电子对的能力。如：
AlF3 + HF H[AlF4]
5
②亲氧性： ·铝与空气接触很快失去光泽，表面生成氧化铝薄膜。 ·铝遇发烟硝酸，被氧化成“钝态”。因此工业上常用铝罐储 运发烟硝酸。 ·铝能从许多金属氧化物中夺取氧，在冶金工业上常用作还原 剂(称为铝热冶金法)。
氧化铝。
sp区主族元素
NaI + H3PO4 (浓) = NaH2PO4 + HI↑
生成卤化氢的相关反应
水解: PBr3+3H2O=H3PO3+3HBr
PI3+3H2O=H3PO3+3HI
或 2P+6H2O+3Br2=2H3PO3+6HBr↑ 2P+6H2O+3I2=2H3PO3+6HI↑
烃的卤化 : C2H6(g)+Cl2(g)=C2H5Cl(l)+HCl(g)
1.卤族元素(电子构型：ns2np5) (1).卤素单质 物理性质
存在:卤素因其活泼性，不以单质存在 F：CaF2（莹石） Na3AlF6 （冰晶石） Ca5F(PO4)3 氟磷灰石 （磷灰石） Cl： NaCl (海水，岩盐、井盐、盐湖) Br：矿水 I：海带，海藻类，智利硝石其主要为 NaNO3 (NaIO3)
Br2、I2 的实验室制备 2NaBr+3H2SO4+ MnO2 = 2NaHSO4+MnSO4+2H2O+Br2 2NaI+3H2SO4+ MnO2 = 2NaHSO4+MnSO4+2H2O+I2 从海藻(含 NaI)中提取 I2: 2NaI+3H2SO4+ MnO2 = 2NaHSO4+MnSO4+2H2O+I2 工业上从 NaIO3 提取 I2
料卤
离子交换薄膜
工业上利用离子交换膜法电解 NaCl 水溶液生产 Cl2
Br2、I2 的工业制备 化学法氧化海水中的 Br- 和 I- 可以制得 Br2 和 I2
废卤
稀 阳极（+） 阴极（―）
s区和p区元素
2 卤化物和多卤化物
(1) 卤化物 离子型卤化物 共价型卤化物 如：KCl、CaCl2、FeCl2 如：AlCl3、CCl4、FeCl3
a 不同氧化值的同一金属卤化物，低氧化值比高氧化 值卤化物有较多离子性。如：离子性: FeCl2 >FeCl3。 b 卤素离子的大小和变形性对金属卤化物的性质影响 较大。如：共价程度：AgI>AgBr>AgCl>AgF (2) 多卤化物：由金属卤化物与卤素单质加合而成，如:KI3。 KI + I2 KI3 3 卤素含氧酸及其盐
(2) 硫酸盐
Na2SO4.10H2O: 俗称芒硝，易风化脱水，可作为缓泻剂。 Na2SO4：中药上称玄明粉，易潮解，可作为干燥剂、缓泻剂。
CaSO4.2H2O: 俗称生石膏，内服有清热泻火的功效。
CaSO4. 1H2O: 俗称烧石膏、煅石膏、熟石膏，具有解热
2
消炎的作用。 2CaSO4
.2H . 1H O + 3H O O = CaSO 2 4 2 2 △
2M + H2 = 2MH (M=碱金属) M + H2 = MH2 (M=Ca、Sr、Ba) 氢化物均为白色盐状的离子晶体，其中含有的离子为 H-离子。它们都是强还原剂和优良的氢气发生剂。 NaH + H2O = NaOH + H2 CaH2 + 2H2O = Ca(OH)2 +2H2
2、氧化物 (1) 普通氧化物 a 制备 碱金属：Na2O2 + 2Na = 2Na2O 2KNO3 + 10K = 6K2O + N2
(2) 过氧化物
过氧离子：O22- [—O—O—]2a Na2O2 + 2H2O = H2O2 + 2NaOH Na2O2 + H2SO4 = H2O2 + Na2SO4 2H2O2 = 2H2O +O2 2Na2O2 +CO2 = Na2CO3+O2 b BaO2 + H2SO4 = H2O2+BaSO4 3 氢氧化物 a b s，sp区金属氢氧化物在空气中与CO2反应生成碳酸盐。 同族，这些氢氧化物碱性自上而下递增。 如：LiOH<NaOH<KOH<RbOH<CsOH
第十二章s区元素ppt课件
(ⅡA): ns2
减 电 加 金锂 原 lithium
小离 强属 子
能 性钠 半 sodium
、 电
、复钾
径 增potassium
负 性
原性铷 大rubidium
铯 caesium
铍 beryllium
镁 magnesium
钙
calcium
锶
s钡trontiumbarium
钫 francium
镭
radium
Gc2-704-18.8
Li
Na
K
Rb Cs
Gc2-711-18.14
图片
Be Mg Ca Sr
Ba
单质的物理性质: 有金属光泽 密度小 硬度小 熔点低 导电、导热性好
Gc2-705-18.9 图片
s区单质的熔点变化
单质的化学性质 1 与氧、硫、氮、卤素反响，构成相应的化合物
单质在空气中熄灭，构成相应的氧化物：
原子半径减小 金属性、复原性减弱 电离能、电负性增大
为什么会有以下这些通性？
● 都是最活泼的金属 ● 同一族自上而下性质的变化有规律 ● 通常只需一种稳定的氧化态 ● 构成的化合物大多是离子型的
锂的特殊性
Θ
E Li+/Li特别负，为什么?
Θ
E Li+/Li = －3.05v E Na+/Na= －2.72v
顺序大体是按世界年产量大小陈列的，表示不出 排序较后元素在某些特定运用领域的重要意义。
金属锂
1. 制造氢化锂、氨化锂和合成有机锂化合物，后者用做 2. 有机化学中的复原剂和催化剂；
2. 制造合金Al-Li(含锂3 % ),因质量轻和强度大而用于空 3. 间飞行器； 4. 制造高功率长效电池〔用于手表、计算机、心脏起搏 5. 器等〕； 6. 同位素(在天然锂中约占７.５%)受中子轰击产生热核 7. 武器的主要原料氚：
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LiOH 中强
Be(OH)2 两性
NaOH 强
KOH 强
Mg(OH)2 Ca(OH)2
中强
强
RbOH CsOH
强
强
Sr(OH)2 Ba(OH)2
强
强
2020/5/14
23
(2) 溶解度
碱金属氢氧化物易溶于水； 碱土金属氢氧化物的溶解度从上到下依次增大。
2020/5/14
24
(3) R-OH理论
R ＝ [Men+ ]， 即 R 为 n 价中心离子。 R-OH可以是 NaOH ,Mg(OH)2 ,HClO4 ,H2SO4 等。 上述各分子中都含有R-O-H形式的基团。
2020/5/14
15
(3) 形成配位氢化物
4L A iH 3 l C （ 无 l 水 L） i[4 乙 ]A 3 醚 lL HiCl
铝氢化锂
Li(AlH4)遇水或受潮时强烈水解: Li(AlH4)＋4H2O＝LiOH＋Al(OH)3＋4H2
2020/5/14
16
2、氧化物
正常氧化物 (O2-) 过氧化物 (O2- ) 超氧化物 (O22- )
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14
(2) 强还原性
oH2/H 2.2V 3 ，氢化物都是很好的还原剂
钛的冶炼:
2L iT Hi2O Ti2LiOH
4N T a4 iH C T l 4 i N 2 a2H Cl
剧烈水解:
M H H 2O M O H 2(H g) C2 a 2 H H 2 O Ca2( 2 O H 2(H g))
碱土金属(IIA ): ns2 Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra
都是活泼金属元素
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4
p366 表10.1； p367 表10.2
性电 性金 原
减离 增属 子
IA
IIA
小能 强性 半
Li
Be
、 、径 电 还增 负 原大
Na K
Mg Ca
Rb
Sr
Cs
Ba
2020/5/14
原子半径减小 金属性、还原性减弱 电离能、电负性增大
过氧化物可以用来制备氧气 如： Na2O2＋2CO2＝2Na2CO3＋O2 (制备氧气)
2020/5/14
19
(3) 超氧化物(O2-)
碱金属中K,Rb,Cs在空气中燃烧即可形成超氧化物。 超氧化物中有一个超氧离子，其结构为：
超氧离子中有一个σ键和一个三电子π键。
2020/5/14
20
超氧化物均为强氧化剂
5
二、 单质的物理性质和化学性质
Li
Na
K Rb Cs
Be Mg Ca
Sr
2020/5/14
Ba 6
1、 元素的存在形式
均以矿物形式存在:
锂辉石:LiAl(SiO3)2 ；钠长石:Na(AlSi3O8) 钾长石:K(AlSi3O8)；绿柱石:Be3Al2(SiO3)6 菱镁矿:MgCO3；石膏：CaSO4·2H2O 萤石:CaF2；大理石:CaCO3 天青石：SrSO4；重晶石:BaSO4 明矾石：K(AlO)3(SO4)2 ·3H2O 光卤石：KCl ·MgCl2 ·6H2O
10
单质在空气中燃烧，形成相应的 正常氧化物、过氧化物或超氧化物
Li2O Na2O2 KO2
RbO2
BeO MgO CaO SrO
CsO2 Ba2O2
Li2O
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Na2O2
镁 带 的 燃 烧
KO2
MgO
11
与水反应 2M + 2H2O → 2MOH + H2（g）
Li
Na
K
2020/5/14
R-O-H 基团在断键时可以有两种情况，即：
2020/5/14
25
假如R正电荷高，半径小，即Z/R值大，则进行酸式 离解；如 H2SO4 。
假如R正电荷低，半径大，即Z/R值小，则进行碱式 离解 。如 NaOH 。
一般：
2020/5/14
可与水反应生成氧气和过氧化氢:
2KO2 ＋ 2H20 ＝2KOH ＋H2O2 ＋O2
也可以与 CO2 等反应，产生氧气: 4KO2＋2CO2＝2K2CO3＋O2 (急救器中制备氧气)
2020/5/14
21
小结：氧化物的化学性质
(1) 与H2O的作用:
M2Ι OH2O 2MOH MIIOH2O M(OH 2 ) Na2O2 2H2O 2NaOHH2O2 2KO 2 2H2O 2KOHH2O2 O2
2020/5/14
7
3、单质的物理性质:
有金属光泽 密度小 硬度小 熔点低 导电、导热性好
2020/5/14
9
4、单质的化学性质
活泼金属元素
与H2化合
与电负性较大 的元素化合
与O2反应 与H2O反应
离子型化合物 离子型
(除Be、Mg)
化合物
2020/5/14
正常氧化物 过氧化物 超氧化物
氢氧化物 +H2 (Be、Mg)
稳定性: O2- > O2- > O22-
2020/5/14
17
(1) 正常氧化物(O2-)
氧化物溶于水(与水反应)生成氢氧化物，是强碱。
M2ΙOH2O 2MOH MIIOH2O M(OH 2 )
2020/5/14
18
(2) 过氧化物(O22-)
除Be,Mg外，S 区元素均可以形成过氧化物。
过氧化物一般都是强氧化剂 如： Na2O2 + 2H2O == 2NaOH + H2O2 3 H2O2＋2 Cr3+＋10 OH-＝2CrO42-＋8H20
(2)与CO2的作用： L2iOCO 2 L2iCO 3 2N2O a22C2O 2N2C a O 3O2(g) 4K2O 2C2O 2K 2CO 33O 2(g )
2020/5/14
22
3、氢氧化物
M 2OM , O H 2O MO MH (2 O , （H 除Be)O） (1)酸碱性
12
三、化合物
1、氢化物
除Be,Mg以外，S区元素的单质可与氢气直接化 合，均生成离子型化合物MH或者MH2(其中H - )
S区元素氢化物有3个特点：不稳定性 强还原性 形成配位氢化物
2020/5/14
13
(1)不稳定性
除了LiH以外，其余的均不到熔点都已分解。 LiH可加热到熔点（688℃）也不分解。
第10章 主族元素选论
2020/5/14
1
主族元素
10-1 S 区元素 10-2 p 区元素
2020/5/14
2
10-1 S 区元素
一、 概述 二、 单质的物理性质和化学性质 三、 化合物 四、 锂铍的特殊性与 对角线规则
2020/5/14
3
一、概述
碱金属(IA ): ns1 Li, Na, K, Rb, Cs, Fr