无机化学 第一章碱金属
合集下载
无机化学-碱金属与碱土金属元素单质的制备与性质
（蓝色）
Fe盐的催化剂
2M(s) 2NH3(l) 2M 2NH2 H2 (g)
溶剂合电子
18
M- : alkalide; Na- : sodide
钠阴离子
en = ethylenediamine 2 Na (s) ＋ en Na+(en) ＋ Na-(en) NaK(l) + en K+(en) ＋ Na-(en)
10
1. 与水的反应
Akali metal: 2 M(s) + 2 H2O (l) = 2 M+(aq) + 2OH-(aq) + H2(g) Akaline earth metal: M(s) + 2H2O (l) = M2+(aq) + 2OH-(aq) + H2(g)
Li
Na
K
应用：金属钠与
16
碱土金属的反应性
碱土金属活泼性略差，室温下这些金属
镁
表面缓慢生成氧化膜。它们在空气中
与
加热发生反应，生成氧化物和少量氮
二
化物(如：Ca3N2、Mg3N2)。
氧 化
因此在金属熔炼中常用Li、Ca等除去
碳
溶解在熔融金属中的氮气和氧气,在电
反
子工业中常用Ba除去真空管中痕量氮
应
气和氧气,在高温时碱金属和碱土金属
2. DG 的大小则由 D r Gm= D r Hm-T D r Sm 决定. 其中熵变 一般对DG的贡献比较小， DG的大小主要由D r Hm来决 定. D r Hm则要由设计的 Born-Haber 循环来决定. 而循环 中的晶格能值的大小对整个反应能否进行及产物稳定性 关系重大.
3. 晶格能又正比于阴、阳离子电荷的乘积，反比于阴、阳 离子的距离. 这样就要求阴、阳离子具备一定的 “匹配 ” 条件，产生最好的能量效应. 此即所谓的“大-大，小小”规则.
Fe盐的催化剂
2M(s) 2NH3(l) 2M 2NH2 H2 (g)
溶剂合电子
18
M- : alkalide; Na- : sodide
钠阴离子
en = ethylenediamine 2 Na (s) ＋ en Na+(en) ＋ Na-(en) NaK(l) + en K+(en) ＋ Na-(en)
10
1. 与水的反应
Akali metal: 2 M(s) + 2 H2O (l) = 2 M+(aq) + 2OH-(aq) + H2(g) Akaline earth metal: M(s) + 2H2O (l) = M2+(aq) + 2OH-(aq) + H2(g)
Li
Na
K
应用：金属钠与
16
碱土金属的反应性
碱土金属活泼性略差，室温下这些金属
镁
表面缓慢生成氧化膜。它们在空气中
与
加热发生反应，生成氧化物和少量氮
二
化物(如：Ca3N2、Mg3N2)。
氧 化
因此在金属熔炼中常用Li、Ca等除去
碳
溶解在熔融金属中的氮气和氧气,在电
反
子工业中常用Ba除去真空管中痕量氮
应
气和氧气,在高温时碱金属和碱土金属
2. DG 的大小则由 D r Gm= D r Hm-T D r Sm 决定. 其中熵变 一般对DG的贡献比较小， DG的大小主要由D r Hm来决 定. D r Hm则要由设计的 Born-Haber 循环来决定. 而循环 中的晶格能值的大小对整个反应能否进行及产物稳定性 关系重大.
3. 晶格能又正比于阴、阳离子电荷的乘积，反比于阴、阳 离子的距离. 这样就要求阴、阳离子具备一定的 “匹配 ” 条件，产生最好的能量效应. 此即所谓的“大-大，小小”规则.
无机化学(5)碱金属
室温下，过氧化物、 室温下，过氧化物、超氧化物与水或稀酸反应生成过 氧化氢，过氧化氢又分解而放出氧气： 氧化氢，过氧化氢又分解而放出氧气： Na2O2 + 2H2O ─→ 2NaOH + H2O2 Na2O2 + H2SO4 ─→ Na2SO4 + H2O2 2KO2 + 2H2O ─→ 2KOH + H2O2 + O2 ↑ 2KO2 + H2SO4 ─→ K2SO4 + H2O2 + O2 ↑ 2H2O2 ─→ H2O + O2 ↑ 过氧化物和超氧化物与二氧化碳反应放出氧气： 过氧化物和超氧化物与二氧化碳反应放出氧气： Na2O2 + 2CO2 ─→ Na2CO3 + O2 ↑ KO2 + 2CO2 ─→ 2K2CO3 + 3O2 ↑
IA和IIA族元素的原子最外层分别只有 ～2个s电子， 和 族元素的原子最外层分别只有1～ 个 电子 电子， 族元素的原子最外层分别只有 在同一周期中这些原子具有较大的原子半径和较少的 核电荷， 族金属晶体中的金属键很不牢固， 核电荷，故IA、IIA族金属晶体中的金属键很不牢固， 、 族金属晶体中的金属键很不牢固 单质的熔、沸点较低，硬度较小。 单质的熔、沸点较低，硬度较小。 碱金属和碱土金属表面都具有银白色光泽， 碱金属和碱土金属表面都具有银白色光泽，在同 周期中碱金属是金属性最强的元素， 周期中碱金属是金属性最强的元素，碱土金属逊于碱 金属， 同族元素中随原子序数增加， 金属，在同族元素中随原子序数增加，元素的金属性 依次递增。 依次递增。
第十七章
内容提要
碱金属、 碱金属、碱土金属
在系统学习非金属元素单质及其化合物知识 的基础上，从本章开始将逐章研究金属元素的单质 的基础上， 及其化合物。 及其化合物。 碱金属、 碱金属、碱土金属是金属活泼性最强的两族 元素，位于元素周期表的 区 元素，位于元素周期表的s区，本章将系统学习它们 的单质及重要化合物。 的单质及重要化合物。
无机化学实验报告：碱金属碱土金属铝锡铅锑铋
操作：浸铂丝于纯 6 mol·L-1HCl中（ ）→取出在氧化焰灼烧→浸入酸→再灼烧→重复二、三次→至火焰
不再呈现任何离子的特征颜色。 2、用洁净的铂丝蘸取 1 mol·L-1 LiCl、NaCl、KCl、CaCl2、SrCl2、BaCl2 在氧化焰灼烧。
现象：
注意：由于K盐中往往会含有少量的钠盐，实验表明，当K盐中含有 1/105的钠盐时，就会在焰色中只看 到钠的黄色，为了消除钠焰色的干扰，要用一块蓝色钴玻璃片滤去钠黄色光进行观察。
2×10－27
实验指导
◆ 在做沉淀溶解性实验时，可用离酸性溶液中可以代替 H2S，在碱性溶液中可代替 Na2S [(NH4)2S]。
◆
［问题讨论］ 1、如何配制 SnCl2 溶液。
2、 PbO2 与浓 HCl 如何反应的？ PbO2 具有强氧化性，能氧化 HCl 生成 Cl2，同时 PbCl2 PbO2 + 4HCl ＝ PbCl2↓ + Cl2↑+2H2O (与 MnO2+ 4HCl ＝MnCl2 + Cl2↑+2H2O△)
实验八 碱金属、碱土金属、铝、锡、铅、锑、铋
【学习目标】 认知目标：比较碱金属和碱土金属的活泼性； 碱金属、碱土金属、铝、锡、铅、锑、铋氢氧化物和盐类的溶解性。 技能目标：掌握焰色反应的正确操作技术，熟悉并使用钾、钠的安全措施。
思想目标：培养学生观察现象、思考问题的能力。
【教学安排】
一 课时安排：3 课时 二 实验要点：1、钾、钠、镁、铝的性质；
橙黄
热水 (浓 NaAc \ KI \ Na2S2O3 )
7.1×10－9
PbCrO4 黄色
HNO3、NaOH、
2.8×10－13
PbSO4 白色
不再呈现任何离子的特征颜色。 2、用洁净的铂丝蘸取 1 mol·L-1 LiCl、NaCl、KCl、CaCl2、SrCl2、BaCl2 在氧化焰灼烧。
现象：
注意：由于K盐中往往会含有少量的钠盐，实验表明，当K盐中含有 1/105的钠盐时，就会在焰色中只看 到钠的黄色，为了消除钠焰色的干扰，要用一块蓝色钴玻璃片滤去钠黄色光进行观察。
2×10－27
实验指导
◆ 在做沉淀溶解性实验时，可用离酸性溶液中可以代替 H2S，在碱性溶液中可代替 Na2S [(NH4)2S]。
◆
［问题讨论］ 1、如何配制 SnCl2 溶液。
2、 PbO2 与浓 HCl 如何反应的？ PbO2 具有强氧化性，能氧化 HCl 生成 Cl2，同时 PbCl2 PbO2 + 4HCl ＝ PbCl2↓ + Cl2↑+2H2O (与 MnO2+ 4HCl ＝MnCl2 + Cl2↑+2H2O△)
实验八 碱金属、碱土金属、铝、锡、铅、锑、铋
【学习目标】 认知目标：比较碱金属和碱土金属的活泼性； 碱金属、碱土金属、铝、锡、铅、锑、铋氢氧化物和盐类的溶解性。 技能目标：掌握焰色反应的正确操作技术，熟悉并使用钾、钠的安全措施。
思想目标：培养学生观察现象、思考问题的能力。
【教学安排】
一 课时安排：3 课时 二 实验要点：1、钾、钠、镁、铝的性质；
橙黄
热水 (浓 NaAc \ KI \ Na2S2O3 )
7.1×10－9
PbCrO4 黄色
HNO3、NaOH、
2.8×10－13
PbSO4 白色
无机化学总结笔记[整理版]
![无机化学总结笔记[整理版]](https://img.taocdn.com/s3/m/fa8a1b01524de518974b7d36.png)
无机化学总结笔记[整理版]《无机化学》各章小结第一章绪论平衡理论 :四大平衡理论部分原子结构1(无机化学结构理论:，分子结构，晶体结构元素化合物2(基本概念:体系，环境，焓变，热化学方程式，标准态古代化学3(化学发展史: 近代化学现代化学第二章化学反应速率和化学平衡1( 化学反应速率Δc(A)υ=Δt2( 质量作用定律元反应 aA + Bb Yy + Zzabυ = k c (A) c (B)3. 影响化学反应速率的因素: 温度, 浓度, 催化剂, 其它.温度是影响反应速率的重要因素之一。
温度升高会加速反应的进行;温度降低又会减慢反应的进行。
浓度对反应速率的影响是增加反应物浓度或减少生成物浓度，都会影响反应速率。
催化剂可以改变反应速率。
其他因素，如相接触面等。
在非均匀系统中进行的反应，如固体和液体，固体和气体或液体和气体的反应等，除了上述的几种因素外，还与反应物的接触面的大小和接触机会有关。
超声波、紫外线、激光和高能射线等会对某些反应的速率产生影响4. 化学反应理论: 碰撞理论, 过渡态理论碰撞理论有两个要点:恰当取向，足够的能量。
过渡态理论主要应用于有机化学。
5. 化学平衡: 标准平衡常数, 多重平衡规则, 化学平衡移动及其影响因素(1)平衡常数为一可逆反应的特征常数，是一定条件下可逆反应进行程度的标度。
对同类反应而言，K值越大，反应朝正向进行的程度越大，反应进行的越完全(2)书写和应用平衡常数须注意以下几点a. 写入平衡常数表达式中各物质的浓度或分压，必须是在系统达到平衡状态时相应的值。
生成物为分子项，反应物为分母项，式中各物质浓度或分压的指数，就是反应方程式中相应的化学计量数。
气体只可以用分压表示，而不能用浓度表示，这与气体规定的标准状态有关。
b.平衡常数表达式必须与计量方程式相对应，同一化学反应以不同计量方程式表示时，平衡常数表达式不同，其数值也不同。
c.反应式中若有纯故态、纯液态，他们的浓度在平衡常数表达式中不必列出。
无机化学化学方程式
无机化学化学方程式包括碱金属、卤族元素、硫和硫的化合物、碳族元素、氮族元素。
一、碱金属：1.新切的钠有银白色光泽，但很快发暗；方程式：4Na+O2=2Na2O；该产物不稳定。
钠在空气中燃烧时，发出黄色的火焰；同时生成淡黄色的固体，方程式：2Na+O2点燃==Na2O2。
锂燃烧方程式：4Li+O2点燃==2Li2O；钾燃烧方程式：K+O2点燃==KO2。
2.钠与氧气在不点火时平稳反应，硫的化学性质不如氧气活泼，将钠粒与硫粉混合时爆炸，方程式：2Na+S=Na2S 3.钠与水剧烈反应后滴有酚酞的水变成红色，方程式：2Na+2H2O=2NaOH+H2↑；钾与水反应更剧烈，甚至爆炸，为了安全，常在小烧杯上盖一块小玻璃片。
4.过氧化钠粉末用脱脂棉包住，①滴几滴水，脱脂棉燃烧；方程式：2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑；②用玻璃管吹气，脱脂棉也燃烧；有关的方程式：2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2↑；这两个反应都是放热反应，使脱脂棉达到着火点。
在过氧化钠与水或CO2反应生成O2的两个反应中，为生成1mol O2，需要的Na2O2的物质的量都为2mol，同时需要的H2O或CO2的物质的量都为2mol。
5.纯碱的化学式是Na2CO3，它不带结晶水，又俗名苏打。
碳酸钠晶体化学式是Na2CO3?10H2O，在空气中不稳定，容易失去结晶水，风化，最后的产物是粉末状，叫无水碳酸钠。
钠、氧化钠、过氧化钠、氢氧化钠等在空气中露置的最后产物都是无水碳酸钠。
6.碳酸钠和碳酸氢钠两种固体物质都可以与盐酸反应放出气体，有关离子方程式分别为：CO32-+2H+=H2O+CO2↑；HCO3-+H+=H2O+CO2↑；其中，以碳酸氢钠与盐酸的反应速度更快；如果碳酸钠和碳酸氢钠的质量相同，当它们完全反应时消耗的盐酸以碳酸钠为多。
7.碳酸钠和碳酸氢钠的热稳定性较差的是碳酸氢钠，其加热时发生分解，方程式是：2NaHCO3=Na2CO3+H2O+CO2↑。
大学无机化学——碱金属和碱土金属
850CK溢出 反应向右进行 K冷凝 分离提纯
钾比钠活泼，为什么能通过如下反应制备金属钾？
N (l) a K(l) C N l(a l) K C (g （ )8 l C 5 )0
rGm r H m TS I 1 ( K ) 4 18.9 kJ • mol -1 I 1 ( Na ) 495.8 kJ • mol -1 沸点 : K : 759 C
12—1—2 化学性质
碱金属和碱土金属都很活泼，有很强的还原 性
在自然界中大都以离子型化合物存在，在绝 大多数化合物中，它们以正离子形式存在
钠长石: NA a l3O S8 i
绿柱石: Be3A2l(Si3O)6
钾长石: KAl3O S8i
菱镁矿: MgCO3
光卤石: 明矾石:
石 膏:
KC Ml g 26C2 H O l
2、热还原法 ——K、Rb、Cs、Be
1、熔融电解法 ——将金属的氯化物熔融电解
1）Na的制备
CaC2l的作用
1、助熔剂、降低耗能 2、减少钠的挥发 3、降低钠的溶解度，利于 产品分离
2)其他金属单质的制备
a、Be的制备 由于 BeC2l 的共价性较强，生产过程中需要加入
CaC 2或 l 其他金属氯加 化熔 物盐 以的 增导电性
M—O—H → M+ + OH- 碱式电离 究竟以何种方式电离，或两者兼有： 这与M的电荷数 Z（指离子的电荷数）与 M的离子半 径比值有关。
离子势:φ = z/r
φ = z/r：离子势
显然φ越大，离子静电引力强，则M吸引氧原子上的电 子云能力强. 结果 ：O—H键被削弱，易断裂，以酸式电离为主
φ越小，则R—O键强度越弱，所以以碱式电离为主
钾比钠活泼，为什么能通过如下反应制备金属钾？
N (l) a K(l) C N l(a l) K C (g （ )8 l C 5 )0
rGm r H m TS I 1 ( K ) 4 18.9 kJ • mol -1 I 1 ( Na ) 495.8 kJ • mol -1 沸点 : K : 759 C
12—1—2 化学性质
碱金属和碱土金属都很活泼，有很强的还原 性
在自然界中大都以离子型化合物存在，在绝 大多数化合物中，它们以正离子形式存在
钠长石: NA a l3O S8 i
绿柱石: Be3A2l(Si3O)6
钾长石: KAl3O S8i
菱镁矿: MgCO3
光卤石: 明矾石:
石 膏:
KC Ml g 26C2 H O l
2、热还原法 ——K、Rb、Cs、Be
1、熔融电解法 ——将金属的氯化物熔融电解
1）Na的制备
CaC2l的作用
1、助熔剂、降低耗能 2、减少钠的挥发 3、降低钠的溶解度，利于 产品分离
2)其他金属单质的制备
a、Be的制备 由于 BeC2l 的共价性较强，生产过程中需要加入
CaC 2或 l 其他金属氯加 化熔 物盐 以的 增导电性
M—O—H → M+ + OH- 碱式电离 究竟以何种方式电离，或两者兼有： 这与M的电荷数 Z（指离子的电荷数）与 M的离子半 径比值有关。
离子势:φ = z/r
φ = z/r：离子势
显然φ越大，离子静电引力强，则M吸引氧原子上的电 子云能力强. 结果 ：O—H键被削弱，易断裂，以酸式电离为主
φ越小，则R—O键强度越弱，所以以碱式电离为主
无机化学-碱金属与碱土金属元素氧化物
MO2 + H2O2 M(O2)2 (M= Ca, Sr, Ba)
6. 臭氧化物的制备
MOH + 2O3 MO3 + MOH H2O + ½ O2 (M = K, Rb, Cs)
M + O3 MO3 in Liquid N2 (M = K, Rb, Cs )
6
2.6.3 氧化物的化学性质
1. 与 H2O 的作用 (生成对应的碱):
稳定性: O2 O2 O22
臭氧化合物 (O3-)
1
碱金属的超氧化物
Rb9O2的结构
2
2.6.2 氧化物的制备
1. 碱金属在空气中燃烧时，只有锂生成普通氧化 物Li2O，钠生成过氧化物Na2O2，钾、铷、铯则 生成超氧化物MO2(M=K，Rb，Cs)。
2Na O2 Na 2O2 K O2 KO 2
熔矿时要使用铁或镍制坩埚，陶瓷、石英坩埚容易被腐蚀 熔融的Na2O2 与棉花、硫粉、铝粉等还原性物质反应爆炸
9
5. 过氧、超氧化物的热不稳定性
MO2 M2O2 + O2 M2O + O2
M2O2 M2O + O2
Li2O2 Li2O + O2
4 MO2 2 M2O + 3 O2
4 NaO2 2 Na2O + 3 O2
M(I)2O + H2O 2MOH2O M(OH)2 (BeO除外)
Na2O2 + 2H2O 2 NaOH + H2O2 BaO2 + 2H2O Ba(OH)2 + H2O2
用作氧化剂、 O2 漂白剂、氧气
发生剂
2KO2 + 2H2O 2 KOH + H2O2 + O2
6. 臭氧化物的制备
MOH + 2O3 MO3 + MOH H2O + ½ O2 (M = K, Rb, Cs)
M + O3 MO3 in Liquid N2 (M = K, Rb, Cs )
6
2.6.3 氧化物的化学性质
1. 与 H2O 的作用 (生成对应的碱):
稳定性: O2 O2 O22
臭氧化合物 (O3-)
1
碱金属的超氧化物
Rb9O2的结构
2
2.6.2 氧化物的制备
1. 碱金属在空气中燃烧时，只有锂生成普通氧化 物Li2O，钠生成过氧化物Na2O2，钾、铷、铯则 生成超氧化物MO2(M=K，Rb，Cs)。
2Na O2 Na 2O2 K O2 KO 2
熔矿时要使用铁或镍制坩埚，陶瓷、石英坩埚容易被腐蚀 熔融的Na2O2 与棉花、硫粉、铝粉等还原性物质反应爆炸
9
5. 过氧、超氧化物的热不稳定性
MO2 M2O2 + O2 M2O + O2
M2O2 M2O + O2
Li2O2 Li2O + O2
4 MO2 2 M2O + 3 O2
4 NaO2 2 Na2O + 3 O2
M(I)2O + H2O 2MOH2O M(OH)2 (BeO除外)
Na2O2 + 2H2O 2 NaOH + H2O2 BaO2 + 2H2O Ba(OH)2 + H2O2
用作氧化剂、 O2 漂白剂、氧气
发生剂
2KO2 + 2H2O 2 KOH + H2O2 + O2
无机化学-第一章碱金属
如Na-Hg齐合金：一种温和的还原剂； Na-K合金，比热高，被用于核反应堆的冷却剂。
单质的外观特征：
Gc2-704-18.8
Li
Na
K
Rb Cs
Gc2-711-18.14
图片
Be Mg Ca Sr
Ba
男 人 哭 吧 哭吧 不是罪 ，就怕 男人孤 独还要 哭！美 文网小 编为大 家收集 整理了 相 关 qq伤 感 男 生说 说，供 大家欣 赏借鉴 ！ qq伤 感 男 生 说 说精选 1.再 深 的 回 忆 也 敌 不 过一世 的时间 ，再长 的时间 也敌不 过错过 的遗憾 。 2.我 一 直 在 寻 找 忘 掉 你 的 药，后 来才发 现，最 好的药 已被你 喝掉。 3.人 生 就 是 个杯 具，从 奶 瓶 到 可 乐 瓶，然 后到酒 瓶再到 茶壶， 最后到 输液瓶 ~ 4.其 实 爱 情 就像 食物链 ， 试 着 往 后 面爱一 下，那 将会成 全更多 情侣。 5.在 我 转 身 之后 ，你却 又抱着 我 .在 放 手 之 后，不 在拥有 彼此的 温柔 6.如 今 ， 听 到当年 感到悲 伤的歌 ，都会 想 起 那 段 时 间的痛 苦回忆 。 7.很 多 人 闯 进 你的生 活。只 是为了 给你上 一课。 然 后 转 身 离 开。 8.在 我 心 中 你是太 阳ゞ曾 温暖过 我的心 的太阳 、可惜 太阳不 属 于 我 。 9.爱 下 雨 天 ，那样 就算在 你面前 哭，你 也看不 见我的 眼泪是 为你流 。 10.心 里 有 个 人放在 那里， 是件收 藏，如 此才填 充了生 命的空 白 qq伤 感 男 生 说 说 大 全 1.我 总 可 以 把 自己的 故事(无 论悲喜 )说成一 个笑话因为我本身就 是 个 笑 话 。 2.为 什 么 ， 为什 么所有 的人都 把一切 不愉快 的事撒 在我身 上，
单质的外观特征：
Gc2-704-18.8
Li
Na
K
Rb Cs
Gc2-711-18.14
图片
Be Mg Ca Sr
Ba
男 人 哭 吧 哭吧 不是罪 ，就怕 男人孤 独还要 哭！美 文网小 编为大 家收集 整理了 相 关 qq伤 感 男 生说 说，供 大家欣 赏借鉴 ！ qq伤 感 男 生 说 说精选 1.再 深 的 回 忆 也 敌 不 过一世 的时间 ，再长 的时间 也敌不 过错过 的遗憾 。 2.我 一 直 在 寻 找 忘 掉 你 的 药，后 来才发 现，最 好的药 已被你 喝掉。 3.人 生 就 是 个杯 具，从 奶 瓶 到 可 乐 瓶，然 后到酒 瓶再到 茶壶， 最后到 输液瓶 ~ 4.其 实 爱 情 就像 食物链 ， 试 着 往 后 面爱一 下，那 将会成 全更多 情侣。 5.在 我 转 身 之后 ，你却 又抱着 我 .在 放 手 之 后，不 在拥有 彼此的 温柔 6.如 今 ， 听 到当年 感到悲 伤的歌 ，都会 想 起 那 段 时 间的痛 苦回忆 。 7.很 多 人 闯 进 你的生 活。只 是为了 给你上 一课。 然 后 转 身 离 开。 8.在 我 心 中 你是太 阳ゞ曾 温暖过 我的心 的太阳 、可惜 太阳不 属 于 我 。 9.爱 下 雨 天 ，那样 就算在 你面前 哭，你 也看不 见我的 眼泪是 为你流 。 10.心 里 有 个 人放在 那里， 是件收 藏，如 此才填 充了生 命的空 白 qq伤 感 男 生 说 说 大 全 1.我 总 可 以 把 自己的 故事(无 论悲喜 )说成一 个笑话因为我本身就 是 个 笑 话 。 2.为 什 么 ， 为什 么所有 的人都 把一切 不愉快 的事撒 在我身 上，
无机化学_13碱金属和碱土金属
化学与环境工程系
•与水作用
2M + 2H2O → 2MOH + H2(g)
Li
思考：将Be、Mg 放于水中会发生 剧烈化学反应吗？
Na
K
Ca
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 才能进行反应。这是 因为它的表面容易生 成氧化膜保护层。 思考：活泼金属 应当如何保存？
化学与环境工程系
•与CO2的作用：
Li2O + CO2 Li2CO3
2Na2 O2 + 2CO2 2Na2 CO3 + O2 (g)
4KO2 + 2CO2 2K2CO3 + 3O2 (g)
化学与环境工程系
重要盐类：卤化物、硝酸盐、硫酸盐、碳酸盐
1.晶体类型：
绝大多数是离子晶体，熔沸点较高 BeCl2 MgCl2 CaCl2 SrCl2 BaCl2
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。
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)
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 离 能 、 电 负 性 减 小 金 属 性 、 还 原 性 增 强
521 0.98 -3.045 519
499 0.93
421 0.82
405 0.82 -2.925 293
371 0.79 -2.93 254
-2.7109 -2.923 406 322
无机化学-碱金属与碱土金属元素-盐类化合物
△Gøs< 22.8kJmol-1 属易溶，△Gøs > 22.8kJmol-1 属难溶盐
Байду номын сангаас
1-1或2-2型 1-2或2-1型 1-3或3-1型 2-3或3-2型
△Gøs界线kJ•mol-1 22.8
30.8
38.5
45.6
3
（2） 半定量规则：
晶格能
△sG
MX(s) M+(aq) + X- (aq)
2.7 盐类
1. 共同特点
1）基本上是离子型化合物。 只有半径特别小的Li+的某些盐(如卤化物)具不同程度的共价性
2）阳离子基本无色，盐的颜色取决于阴离子的颜色。
2. 溶解性
IA盐类易溶； IIA盐类难溶，一般与大尺寸阴离子相配时易形成难溶的ⅡA盐
IA易溶为主
难溶: K2[PtCl6]、 Na[Sb(OH)6]、
2
离子晶体盐类溶解性的判断标准
（1） 溶解自由能变： MX(s) = M+(aq) + X- (aq) △sG
以溶解度0.01 mol L-1作为易溶和难溶的“界线”
MX(s) = Mn＋(aq) ＋ Xn-(aq) (n=1或2) KSP= [Mn＋][Xn-] = (0.01)2 = 1×10－4 则：△Gøs = -RTlnKSP= 22.8 kJ mol-1
法。其基本原理: 先用NH3将食盐水饱和, 然后通入CO2，溶解
度较小的NaHCO3析出：
< 15 oC, 析出
NH3 + NaCl + H2O + CO2 NaHCO3 + NH4Cl
CaCO3 CaO + CO2 NH4Cl + CaO CaCl2 + NH3 + H2O
Байду номын сангаас
1-1或2-2型 1-2或2-1型 1-3或3-1型 2-3或3-2型
△Gøs界线kJ•mol-1 22.8
30.8
38.5
45.6
3
（2） 半定量规则：
晶格能
△sG
MX(s) M+(aq) + X- (aq)
2.7 盐类
1. 共同特点
1）基本上是离子型化合物。 只有半径特别小的Li+的某些盐(如卤化物)具不同程度的共价性
2）阳离子基本无色，盐的颜色取决于阴离子的颜色。
2. 溶解性
IA盐类易溶； IIA盐类难溶，一般与大尺寸阴离子相配时易形成难溶的ⅡA盐
IA易溶为主
难溶: K2[PtCl6]、 Na[Sb(OH)6]、
2
离子晶体盐类溶解性的判断标准
（1） 溶解自由能变： MX(s) = M+(aq) + X- (aq) △sG
以溶解度0.01 mol L-1作为易溶和难溶的“界线”
MX(s) = Mn＋(aq) ＋ Xn-(aq) (n=1或2) KSP= [Mn＋][Xn-] = (0.01)2 = 1×10－4 则：△Gøs = -RTlnKSP= 22.8 kJ mol-1
法。其基本原理: 先用NH3将食盐水饱和, 然后通入CO2，溶解
度较小的NaHCO3析出：
< 15 oC, 析出
NH3 + NaCl + H2O + CO2 NaHCO3 + NH4Cl
CaCO3 CaO + CO2 NH4Cl + CaO CaCl2 + NH3 + H2O
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
4 NaO3（S）+2H2O === 4NaOH + 5O2 CaO (SrO,BaO) + H2O=Ca（OH）2（S） ; 煅烧过的BeO, MgO难溶于水，且熔点高？， 用于制作耐火材料。
b.与CO2的作用：
Li2 O CO 2 Li2 CO 3 2Na2 O 2 2CO2 2Na2 CO 3 O 2 (g) 4KO2 2CO2 2K 2 CO 3 3O2 (g)
4、熔融态行为： IA族盐:熔点高，熔化可导电，热稳定性高，只有 硝酸盐稍差： 4LiNO3＝2Li2O+4NO2+O2;
2NaNO3＝2NaNO2+O2; 2KNO3＝2KNO2+O2
5、形成复盐的能力： IA族，硫酸盐和卤化物易形成复盐。
光卤石类：MCl· MgCl2· 6H2O M=K+,Rb+,Cs+ 矾类：M2SO4· MgSO4· 6H2O M=K+,Rb+,Cs+ MM（III）（SO4）2· 12H2O M=K+,Rb+,Cs+ , M（III）=Al3+,Cr3+,Fe3+
§1-3 化合物
1氧化物
2氢氧化物
3重要盐类及其性质 4.氢化物
一、氧化物
（1）形成四类氧化物
正常氧化物(O2-)
过氧化物(O2
2-)
1s 2s 2 p
2 *
2
2
8
KK (σ2s ) (σ
2s
) (σ2 p ) ( 2 p ) (π
2 2 4
*
2p
)
4
超氧化物(O2-) KK (σ2s ) 2 (σ* 2s ) 2 (σ2 p ) 2 ( 2 p ) 4 (π* 2 p )3 稳定性: 臭氧化物(O3-) O2- > O2- > O22-
第一章：S区元素：碱金属和碱土金属
碱金属和碱土金属的通性 碱金属和碱土金属单质 化合物
离子晶体盐类的溶解性
§1－1碱金属和碱土金属的通性：
Li, Na, K, Rb, Cs, Fr
氢氧化物为强碱
Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra
Ca,Sr,Ba氧化物性质介于碱金 属和“土性的”难溶氧化物Al2O3间 价电子构型为ns1、ns2，具有不变氧化态 性质上相同点：熔点低的轻金属、硬度小、导电（热）好 氢氧化物 一般为强碱 碱和盐大多为离子型化合物（Li 、Be的化合物有
图
Na
Cpp-262
K
Ca
Sr
Ba
三、制备简介： 因为具有强还原性：熔盐电解法；热还原法。 熔盐电解法： 以氯化物（NaCl）为原料，加入助熔剂（CaCl2）， 降低熔点、增加液体密度，易于分离。 电 解 石墨阳极（+）2Cl－=Cl2+2e 铁环阴极（－）2Na++2e=2Na 总反应：2 NaCl＝2Na+ Cl2
Na2O2 （高空飞行和潜水供氧剂）
二、氢氧化物
(1)性质：a. 白色固体，易吸水溶解. b.Be（OH）、Mg（OH）2难溶于水，其它 在水中溶解度较大。尤其MOH易溶于水和醇中。 c.Be（OH）2两性，其余为强碱，中强碱 LiOH NaOH KOH RbOH CsOH 中强 强 强 强 强 Be(OH)2 Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr(OH)2 Ba(OH)2 两性 中强 强 强 强
5.焰色反应： Ca、Sr、Ba及IA族金属的挥发性化合物在 高温火焰中电子易被激发，当电子从较高能级 到较低能级时，便以光形式释放能量，使火焰 具有特征颜色。 Li+ 深红色 Ca2+ 橙红色 Na+ 黄色 Sr2+ 洋红色 K+ 紫色 Ba2+ 绿色 Rb+、 Cs+ 紫红色
焰色反应
Li
较大的共价性）
单质都有较强还原性 主要差异：碱和盐的溶解性
电 离 能 、 电 负 性 减 小
金 属 性 、 还 原 性 增 强
原 子 半 径 增 大
IA Li Na K Rb
IIA Be Mg Ca 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
存在： 由于IA，IIA元素化学活泼性强，所以不能以 单质存在。均以矿物形式存在: 钠长石:
碳酸锶矿：SrCO3
§1—2 碱金属和碱土金属单质 一、 单质的物理性质
都为较金属（ Li, 石蜡中； Na、K煤油中） 硬度小（除Be、Mg外都可用刀切）
熔点低：Cs 301.4K, Ga303K, 都可放手上溶化 IA金属能形成液态合金： 如Na-Hg齐合金：一种温和的还原剂； Na-K合金，比热高，被用于核反应堆的冷却剂。
离子晶体盐类的溶解性大小的定性判据 分析离子晶体的半径与溶解度关系，你能得 出哪些经验规律，
Ca(OH)2
小
CaSO4
CaF2 小
小
CaCrO4
Sr(OH)2
Ba(OH)2
SrSO4
BaSO4
SrF2
BaF2
SrCrO4
BaCrO4
小
经验规律： 1 、阴离子半径小时，盐的溶解度随金属原子序 数增大而增大。 2 、阴离子半径大时，盐的溶解度随金属原子序 数增大而减小。 即：盐中正负离子半径差较大时，其溶解度较大。 盐中正负离子半径差较小时，其溶解度较小。
NaAlSi 3O8
钾长石:
光卤石:
KAlSi 3 O8
KCl MgCl 2 6H2 O
锂辉石:
Al2O3· 6SiO2 绿柱石:3BeO· 菱镁矿: MgCO3 石 膏: CaSO 4 2H2 O 大理石: CaCO3
LiAl(SiO3 ) 2
萤 石 : CaF2 天青石: SrSO 4 重晶石: BaSO 4
（2） 制备: 2Na O 2 Na 2 O 2 直接: K O2 KO2
2M+ O2——2MO 正常氧化物
间接:
Na 2 O 2 2Na 2Na2 O
2KNO3 10K 6K2 O N 2
MCO3 MO CO 2 (g)
3KOH（S）+3 O3（g）——2KO3（S）+KOH· H2O（S）+1/2 O2 KO3 桔红色，不稳定易分解：KO2+O2
IA中，MOH碱性： 由NaOH到CsOH增强。因为z相同，r增大， 所以 减小，所以碱性增强。
IIA中，Be（OH）2：
2.54
两性。
用以上公式判断ROH的碱性强弱，简明易行。但 氢氧化物在水中的碱性除同R的电荷、半径有关， 还与电子结构及其它一些因素有关，因此这只是 一种粗略的经验方法。
3.强还原性： TiCl4 + 4Na ＝ Ti + 4NaCl 从氯化物中还原金属。 ZrO2 + Ca ＝ Zr + 2CaO 从氧化物中还原金属。
4、与液氨的作用
2M(s) 2NH3 (l) 2M 2NH2 H2 (g)
蓝色溶液：氨合电子－作还原剂
Na →Na+ + e , e + yNH3→(NH3)y- ,蓝色
Cl
Al
Cl Cl
碱金属液氨溶液为何具有导向性和顺磁性？
M +（x+y ) NH3→M (NH3 ) + X + e (NH3) -y ,蓝色 蓝色是氨合电子跃迁所致； 氨合电子具有顺磁性，但随金属溶解量的增加，氨合 电子配对作用加强，顺磁性降低。
§1－4 周期表中的对角线规则
对角线规则—周期表中某一元素的性质与它左 上方或右下方元素性质的相似性。
Li Na
Be Mg
B Al
C Si
例锂与镁的相似性：
⑴ 单质与氧作用生成正常氧化物 ⑵ Li（OH），Mg（OH）2受热分解为Li2O， MgO，而其他IA族受热升华而不分解。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，因为晶格能 大。而NaF易溶。 ⑷ 碳酸盐受热分解，产物为相应氧化物 （5）Li3N，Mg3N2稳定，而N，与水反应，与酸性氧化物反应 (1) 与H2O的作用:
M 2 O H 2O 2MOH （Li M II O H 2 O M(OH)2
Ι
Cs剧烈程度）
（BeO除外）
Na 2 O 2 2H2 O 2NaOH H 2 O 2 2KO2 2H2 O 2KOH H 2 O 2 O 2
三、 重要的盐类及其性 质 1.晶体类型：绝大多数是离子晶体,
但Li、Be的卤化物，有一定程度的共价性 2.颜色：多数为无色的离子晶体（除阴离子有色的 盐）
3、溶解度（差异）：是ⅠA与ⅡA性质上的最大 差异！！！ 碱金属盐除LiF,Li2CO3,Li3PO4外，大多易溶，但 与大半径阴离子组成的盐难溶，如： Na[Sb(OH)6], NaZn(UO2)3(Ac)9· 6H2O(醋酸双氧铀酰锌钠） KClO4 、K2PtCl6 (K,Rb,Cs)难溶盐：M3[Co(NO2)6]
碱土金属盐类： 正盐中，除NO3-,ClO3-,ClO4-,Ac-,卤化物（除氟化 物）及MgSO4,MgClO4外，都难溶。 MF2 MCO3 M3(PO4)2 MSO4, MC2O4 MCrO4
BaSO4(白) CaC2O4 (白) BaCrO4 (黄)
难溶盐多用于离子的鉴定： Ba2++SO42-=BaSO4↓白色沉淀 （用来定性鉴定Ba2+或SO42-离子） Ca2++C2O42-=CaC2O4↓ 白色沉淀（用来鉴定Ca2+） 2Ba2++Cr2O72-+H+=2BaCrO4↓+H2O 黄色沉淀（用来鉴定Ba2+）
b.与CO2的作用：
Li2 O CO 2 Li2 CO 3 2Na2 O 2 2CO2 2Na2 CO 3 O 2 (g) 4KO2 2CO2 2K 2 CO 3 3O2 (g)
4、熔融态行为： IA族盐:熔点高，熔化可导电，热稳定性高，只有 硝酸盐稍差： 4LiNO3＝2Li2O+4NO2+O2;
2NaNO3＝2NaNO2+O2; 2KNO3＝2KNO2+O2
5、形成复盐的能力： IA族，硫酸盐和卤化物易形成复盐。
光卤石类：MCl· MgCl2· 6H2O M=K+,Rb+,Cs+ 矾类：M2SO4· MgSO4· 6H2O M=K+,Rb+,Cs+ MM（III）（SO4）2· 12H2O M=K+,Rb+,Cs+ , M（III）=Al3+,Cr3+,Fe3+
§1-3 化合物
1氧化物
2氢氧化物
3重要盐类及其性质 4.氢化物
一、氧化物
（1）形成四类氧化物
正常氧化物(O2-)
过氧化物(O2
2-)
1s 2s 2 p
2 *
2
2
8
KK (σ2s ) (σ
2s
) (σ2 p ) ( 2 p ) (π
2 2 4
*
2p
)
4
超氧化物(O2-) KK (σ2s ) 2 (σ* 2s ) 2 (σ2 p ) 2 ( 2 p ) 4 (π* 2 p )3 稳定性: 臭氧化物(O3-) O2- > O2- > O22-
第一章：S区元素：碱金属和碱土金属
碱金属和碱土金属的通性 碱金属和碱土金属单质 化合物
离子晶体盐类的溶解性
§1－1碱金属和碱土金属的通性：
Li, Na, K, Rb, Cs, Fr
氢氧化物为强碱
Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra
Ca,Sr,Ba氧化物性质介于碱金 属和“土性的”难溶氧化物Al2O3间 价电子构型为ns1、ns2，具有不变氧化态 性质上相同点：熔点低的轻金属、硬度小、导电（热）好 氢氧化物 一般为强碱 碱和盐大多为离子型化合物（Li 、Be的化合物有
图
Na
Cpp-262
K
Ca
Sr
Ba
三、制备简介： 因为具有强还原性：熔盐电解法；热还原法。 熔盐电解法： 以氯化物（NaCl）为原料，加入助熔剂（CaCl2）， 降低熔点、增加液体密度，易于分离。 电 解 石墨阳极（+）2Cl－=Cl2+2e 铁环阴极（－）2Na++2e=2Na 总反应：2 NaCl＝2Na+ Cl2
Na2O2 （高空飞行和潜水供氧剂）
二、氢氧化物
(1)性质：a. 白色固体，易吸水溶解. b.Be（OH）、Mg（OH）2难溶于水，其它 在水中溶解度较大。尤其MOH易溶于水和醇中。 c.Be（OH）2两性，其余为强碱，中强碱 LiOH NaOH KOH RbOH CsOH 中强 强 强 强 强 Be(OH)2 Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr(OH)2 Ba(OH)2 两性 中强 强 强 强
5.焰色反应： Ca、Sr、Ba及IA族金属的挥发性化合物在 高温火焰中电子易被激发，当电子从较高能级 到较低能级时，便以光形式释放能量，使火焰 具有特征颜色。 Li+ 深红色 Ca2+ 橙红色 Na+ 黄色 Sr2+ 洋红色 K+ 紫色 Ba2+ 绿色 Rb+、 Cs+ 紫红色
焰色反应
Li
较大的共价性）
单质都有较强还原性 主要差异：碱和盐的溶解性
电 离 能 、 电 负 性 减 小
金 属 性 、 还 原 性 增 强
原 子 半 径 增 大
IA Li Na K Rb
IIA Be Mg Ca 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
存在： 由于IA，IIA元素化学活泼性强，所以不能以 单质存在。均以矿物形式存在: 钠长石:
碳酸锶矿：SrCO3
§1—2 碱金属和碱土金属单质 一、 单质的物理性质
都为较金属（ Li, 石蜡中； Na、K煤油中） 硬度小（除Be、Mg外都可用刀切）
熔点低：Cs 301.4K, Ga303K, 都可放手上溶化 IA金属能形成液态合金： 如Na-Hg齐合金：一种温和的还原剂； Na-K合金，比热高，被用于核反应堆的冷却剂。
离子晶体盐类的溶解性大小的定性判据 分析离子晶体的半径与溶解度关系，你能得 出哪些经验规律，
Ca(OH)2
小
CaSO4
CaF2 小
小
CaCrO4
Sr(OH)2
Ba(OH)2
SrSO4
BaSO4
SrF2
BaF2
SrCrO4
BaCrO4
小
经验规律： 1 、阴离子半径小时，盐的溶解度随金属原子序 数增大而增大。 2 、阴离子半径大时，盐的溶解度随金属原子序 数增大而减小。 即：盐中正负离子半径差较大时，其溶解度较大。 盐中正负离子半径差较小时，其溶解度较小。
NaAlSi 3O8
钾长石:
光卤石:
KAlSi 3 O8
KCl MgCl 2 6H2 O
锂辉石:
Al2O3· 6SiO2 绿柱石:3BeO· 菱镁矿: MgCO3 石 膏: CaSO 4 2H2 O 大理石: CaCO3
LiAl(SiO3 ) 2
萤 石 : CaF2 天青石: SrSO 4 重晶石: BaSO 4
（2） 制备: 2Na O 2 Na 2 O 2 直接: K O2 KO2
2M+ O2——2MO 正常氧化物
间接:
Na 2 O 2 2Na 2Na2 O
2KNO3 10K 6K2 O N 2
MCO3 MO CO 2 (g)
3KOH（S）+3 O3（g）——2KO3（S）+KOH· H2O（S）+1/2 O2 KO3 桔红色，不稳定易分解：KO2+O2
IA中，MOH碱性： 由NaOH到CsOH增强。因为z相同，r增大， 所以 减小，所以碱性增强。
IIA中，Be（OH）2：
2.54
两性。
用以上公式判断ROH的碱性强弱，简明易行。但 氢氧化物在水中的碱性除同R的电荷、半径有关， 还与电子结构及其它一些因素有关，因此这只是 一种粗略的经验方法。
3.强还原性： TiCl4 + 4Na ＝ Ti + 4NaCl 从氯化物中还原金属。 ZrO2 + Ca ＝ Zr + 2CaO 从氧化物中还原金属。
4、与液氨的作用
2M(s) 2NH3 (l) 2M 2NH2 H2 (g)
蓝色溶液：氨合电子－作还原剂
Na →Na+ + e , e + yNH3→(NH3)y- ,蓝色
Cl
Al
Cl Cl
碱金属液氨溶液为何具有导向性和顺磁性？
M +（x+y ) NH3→M (NH3 ) + X + e (NH3) -y ,蓝色 蓝色是氨合电子跃迁所致； 氨合电子具有顺磁性，但随金属溶解量的增加，氨合 电子配对作用加强，顺磁性降低。
§1－4 周期表中的对角线规则
对角线规则—周期表中某一元素的性质与它左 上方或右下方元素性质的相似性。
Li Na
Be Mg
B Al
C Si
例锂与镁的相似性：
⑴ 单质与氧作用生成正常氧化物 ⑵ Li（OH），Mg（OH）2受热分解为Li2O， MgO，而其他IA族受热升华而不分解。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，因为晶格能 大。而NaF易溶。 ⑷ 碳酸盐受热分解，产物为相应氧化物 （5）Li3N，Mg3N2稳定，而N，与水反应，与酸性氧化物反应 (1) 与H2O的作用:
M 2 O H 2O 2MOH （Li M II O H 2 O M(OH)2
Ι
Cs剧烈程度）
（BeO除外）
Na 2 O 2 2H2 O 2NaOH H 2 O 2 2KO2 2H2 O 2KOH H 2 O 2 O 2
三、 重要的盐类及其性 质 1.晶体类型：绝大多数是离子晶体,
但Li、Be的卤化物，有一定程度的共价性 2.颜色：多数为无色的离子晶体（除阴离子有色的 盐）
3、溶解度（差异）：是ⅠA与ⅡA性质上的最大 差异！！！ 碱金属盐除LiF,Li2CO3,Li3PO4外，大多易溶，但 与大半径阴离子组成的盐难溶，如： Na[Sb(OH)6], NaZn(UO2)3(Ac)9· 6H2O(醋酸双氧铀酰锌钠） KClO4 、K2PtCl6 (K,Rb,Cs)难溶盐：M3[Co(NO2)6]
碱土金属盐类： 正盐中，除NO3-,ClO3-,ClO4-,Ac-,卤化物（除氟化 物）及MgSO4,MgClO4外，都难溶。 MF2 MCO3 M3(PO4)2 MSO4, MC2O4 MCrO4
BaSO4(白) CaC2O4 (白) BaCrO4 (黄)
难溶盐多用于离子的鉴定： Ba2++SO42-=BaSO4↓白色沉淀 （用来定性鉴定Ba2+或SO42-离子） Ca2++C2O42-=CaC2O4↓ 白色沉淀（用来鉴定Ca2+） 2Ba2++Cr2O72-+H+=2BaCrO4↓+H2O 黄色沉淀（用来鉴定Ba2+）