内蒙古民族大学无机化学吉大武大版第12章碱金属和碱土金属市公开课一等奖百校联赛特等奖课件.pptx

第十二章第十二章 碱金属和碱土金属碱金属和碱土金属第1页 碱金属和碱土金属碱金属和碱土金属121 碱金属和碱土金属通性碱金属和碱土金属通性122 碱金属和碱土金属单质碱金属和碱土金属单质123 化合物化合物124 离子晶体盐类溶解性离子晶体盐类溶解性第2页 121 121碱金属和碱土金属通性：碱金属和碱土金属通性：碱金属碱金属(IA):ns1 Li、Na、K、Rb、Cs、Fr（氢氧化物强碱）（氢氧化物强碱）碱土金属碱土金属(IIA):ns2 Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Ra Ca、Sr、Ba 氧化物性质介于碱金属和氧化物性质介于碱金属和“土性土性”难溶氧化物难溶氧化物Al2O3等之间，所以称为碱土金属等之间，所以称为碱土金属。碱金属和碱土金属都是活泼金属。碱金属和碱土金属都是活泼金属。第3页原子半径增大原子半径增大金属性、还原性增强金属性、还原性增强电离能、电负性减小电离能、电负性减小IA IIALi BeNa MgK Ca Rb SrCs Ba原子半径减小原子半径减小金属性、还原性减弱金属性、还原性减弱电离能、电负性增大电离能、电负性增大第4页（1）价层电子结构：）价层电子结构：IA：ns1；IIA：ns2 s 区元素区元素（2）都是活泼金属：）都是活泼金属：IA元素它们均很轻易失去元素它们均很轻易失去1eM+（M+含有含有 8e稳定结构，所以不易再失去电子，这一点从稳定结构，所以不易再失去电子，这一点从 I2 很高很高也能够看出。）也能够看出。）金属活泼性从上到下增强（因为原子半径从上到金属活泼性从上到下增强（因为原子半径从上到下增大，电离能，电负性从上到下减小。）下增大，电离能，电负性从上到下减小。）IIA族元素：比族元素：比IA族元素多了一个电荷，所以查对族元素多了一个电荷，所以查对外层外层2e吸引力增强，所以碱土金属半径小于碱金属，吸引力增强，所以碱土金属半径小于碱金属，失电子能力小于失电子能力小于IA族。族。但它们仍是相当活泼金属元素，仅次于但它们仍是相当活泼金属元素，仅次于IA，常失，常失去去2eM2+,金属活泼性从上到下增强。原因同上。金属活泼性从上到下增强。原因同上。第5页（3）成键特征：）成键特征：a.大多数情况下失去一个大多数情况下失去一个e或两个或两个eM+或或M2+,形成形成 稳定离子键。稳定离子键。b.在一些特殊情况下，在一些特殊情况下，Li、Be、Mg因为原子半径太因为原子半径太 小，电离能较高，所以形成共价键倾向增大，小，电离能较高，所以形成共价键倾向增大，c.Li、Be、Mg 因为半径较小，有较大离子势，因为半径较小，有较大离子势，常表现出与同族元素不一样性质特殊性。常表现出与同族元素不一样性质特殊性。第6页 Li Be B C Na Mg Al Si 这这是是因因为为对对角角线线位位置置上上邻邻近近两两个个元元素素电电荷荷数数和和半半径径对对极极化化作作用用影影响响恰恰好好相相反反，使使得得它它们们离离子子极极化化力力相近相近而引发。而引发。a、周期表中斜线关系：、周期表中斜线关系：对角线规则对角线规则 下面三对处于对角线上元素及其化合物性质有许下面三对处于对角线上元素及其化合物性质有许多相同之处，叫做多相同之处，叫做对角线规则对角线规则(diagonal rule)。第7页 b.锂与镁相同性：锂与镁相同性：单质与氧作用生成正常氧化物单质与氧作用生成正常氧化物 Li(OH)，Mg(OH)2受热分解为受热分解为Li2O、MgO，而，而 其它其它IA族受热升华而不分解。氢氧化物族受热升华而不分解。氢氧化物 均为中强均为中强 碱，且水中溶解度不大。碱，且水中溶解度不大。氟化物、碳酸盐、磷酸盐均难溶，因为晶格能大氟化物、碳酸盐、磷酸盐均难溶，因为晶格能大 而而NaF易溶。易溶。氯化物均能溶于有机溶剂中氯化物均能溶于有机溶剂中 碳酸盐受热分解，产物为对应氧化物碳酸盐受热分解，产物为对应氧化物 (6)Li3N、Mg3N2 稳定，而稳定，而 Na3N 不稳定，不稳定，25 分解。分解。第8页 c.Be-Al 相同性：相同性：金属表面形成致密氧化膜，阻止金属破酸侵蚀。金属表面形成致密氧化膜，阻止金属破酸侵蚀。氧化物、氢氧化物两性。氧化物、氢氧化物两性。氯化物为路易斯酸氯化物为路易斯酸BeCl2：低温（低温（BeCl2）2存在；存在；AlCl3：（：（AlCl3）2存在。存在。BeBeClClClClAlAlClClClClClCl第9页（5）其它与）其它与M+（IA）M2+（IIA）有相同性离子：）有相同性离子：NH4+K+相同：如溶解度与晶体结构相同。相同：如溶解度与晶体结构相同。(148pm 132pm)Tl+Rb+相同：相同：如：如：TlOH水溶液是强碱水溶液是强碱 Tl2CO3 RbOH水溶液是强碱水溶液是强碱 Rb2CO3 Tl2SO4、Rb2SO4晶体类型相同晶体类型相同+CO2+CO2第10页（6）存在）存在 因为因为IA，IIA 元素化学活泼性强，所以不能以元素化学活泼性强，所以不能以单质存在，均以矿物形式存在单质存在，均以矿物形式存在:钠长石钠长石:NaAl Si3O8 绿柱石绿柱石:3BeOAl2O36SiO2钾长石钾长石:KAl Si3O8 菱镁矿菱镁矿:MgCO3锂辉石锂辉石:LiAl(SiO3)2 石石 膏膏:CaSO4 2H2O碳酸锶矿：碳酸锶矿：SrCO3 大理石大理石:CaCO3萤萤 石石:CaF2 天青石天青石:SrSO4重晶石重晶石:BaSO4 光卤石光卤石:KCl MgCl2 6H2O第11页TUPIANC-208Gc-717-18.23绿柱石绿柱石:大理石大理石:第12页122 碱金属和碱土金属单质碱金属和碱土金属单质1.单质物理性质和化学性质单质物理性质和化学性质2.单质制备单质制备第13页图片Gc2-704-18.8Gc2-711-18.14LiNaKRb CsBeMgCaSrBa单质外观特征：单质外观特征：第14页 1.单质物理性质和化学性质单质物理性质和化学性质（1）物理性质）物理性质有金属光泽有金属光泽密度小密度小硬度小：硬度小：熔点低熔点低导电、导热性导电、导热性好好图片Gc2-705-18.9s区单质熔点改变区单质熔点改变第15页a.IA、IIA除除Be、Mg外均较软，可用刀切割。外均较软，可用刀切割。b.Li、Na、K密度小于密度小于1（试验室（试验室 Li 保留在石蜡中，保留在石蜡中，Na、K 保留在煤油中）保留在煤油中）c.Cs含有光电效应，因为其表面电子活性极高，表含有光电效应，因为其表面电子活性极高，表面受光照，即可逸出。所以常被用来制造光电管面受光照，即可逸出。所以常被用来制造光电管阴极。阴极。d.IA金属能形成液态合金：例：金属能形成液态合金：例：Na-Hg齐合金：一齐合金：一个温和还原剂；个温和还原剂；Na-K合金，比热高，被用于核反合金，比热高，被用于核反应堆冷却剂。应堆冷却剂。e.IA，IIA金属均含有光泽，良好导电性，导热性，金属均含有光泽，良好导电性，导热性，延展性，且延展性，且IIA族金属族金属mp，bp，密度，硬度均高，密度，硬度均高于于IA。因为。因为IIA中为中为2个价电子金属键强。个价电子金属键强。第16页a.与与氧、硫、氮氧、硫、氮、卤素等非金属反应，形成对应、卤素等非金属反应，形成对应 化合物。化合物。单质在空气中燃烧，形成对应氧化物单质在空气中燃烧，形成对应氧化物：Li2O Na2O2 KO2 RbO2 CsO2BeO MgO CaO SrO Ba2O2Li2ONa2O2KO2（2）单质化学性质）单质化学性质第17页图 C-551-(a)镁带燃烧第18页 b.与水作用与水作用 2M+2H2O 2MOH+H2（g）猛烈反应）猛烈反应 Li Na K Ca Ca+2H2O=Ca(OH)2+H2（放热）（放热）Ca、Sr、Ba与水反应较慢，因为它们氢氧化物与水反应较慢，因为它们氢氧化物溶解度较小，覆盖在表面，缓解了反应进度。溶解度较小，覆盖在表面，缓解了反应进度。Be、Mg 表面形成致密保护膜表面形成致密保护膜,不于水反应。不于水反应。第19页 c.强还原性：强还原性：TiCl4+4Na =Ti +4NaCl 从氯化物中还原金属。从氯化物中还原金属。ZrO2+Ca =Zr +2CaO 从氧化物中还原金属。从氧化物中还原金属。d.焰色反应：焰色反应：Ca、Sr、Ba及及IA族金属挥发性化合物族金属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，使火焰含有特征颜低能级时，便以光形式释放能量，使火焰含有特征颜色。色。Li+红色红色 Ca2+橙红色橙红色 Na+黄色黄色 Sr2+洋红色洋红色 K+、Rb+、Cs+紫色紫色 Ba2+绿色绿色第20页图Cpp-262LiNaKCaSrBa 焰色反应焰色反应第21页与液氨与液氨作用作用蓝色溶液：蓝色溶液：氨合电子氨合电子Na Na+e ,e+yNH3(NH3)y-,蓝蓝色色第22页 您您听听到到过过“钠钠化化钠钠”和和“电电子子化化钠钠”,这这么么化化合合物名称吗？物名称吗？1974年年,美美国国密密西西根根州州立立大大学学J L Dye 制制备备成成功功了了Na阴离子固体盐。阴离子固体盐。M(s)+cryp(soln)+am(l)M(cryp)+M(am)(s)X射射线线衍衍射射试试验验明明确确证证实实,该该固固体体盐盐结结构构为为“钠钠化化钠钠”，其中，其中Na阴离子对应于阴离子对应于 NaCl 中中 Cl-离子。离子。M(s)+cryp(soln)+am(l)M(cryp)+e(am)(s)“电电 子子 化化 钠钠”第23页 2.制备介绍制备介绍 因为含有强还原性：熔盐电解法；热还原法。因为含有强还原性：熔盐电解法；热还原法。(1)熔盐电解法：熔盐电解法：以氯化物以氯化物(NaCl)为原料，加入助熔剂为原料，加入助熔剂(CaCl2)使熔使熔点降低。点降低。石墨阳极石墨阳极(+)2Cl=Cl2+2e 铁环阴极铁环阴极(-)2Na+2e=2Na 总反应：总反应：2 NaCl=2Na+Cl2 （2）氧化镁热还原：）氧化镁热还原：MgO(S)+C(S)=CO(g)+Mg(g)2100K电弧炉电弧炉第24页s区金属单质制备方法区金属单质制备方法K CaRb SrCs BaLi BeNa Mg 金属热还原法金属热还原法 可利用可利用Ellingham图图 进行判断进行判断电解含电解含5859(CaCl2)熔融熔融 NaCl:2Cl-Cl2+2e-2 Na+2 e-2 Na2 NaCl(l)2 Na(l)+Cl2(g)(阴极阴极)(阳极阳极)熔盐电解法熔盐电解法第25页 在电解中，必要时要混入适当助熔剂，如在氯化在电解中，必要时要混入适当助熔剂，如在氯化钠电解中，是加入钠电解中，是加入CaCl2为助熔剂，其作用是：为助熔剂，其作用是：1.降低熔点（钠熔点降低熔点（钠熔点=1073K，混合盐熔点，混合盐熔点=873K）2.预防钠挥发预防钠挥发3.减小钠分散性（熔盐密度大，钠密度小，易浮于减小钠分散性（熔盐密度大，钠密度小，易浮于 熔盐上面进行分离）熔盐上面进行分离）第26页 1473K 真空真空热还原法热还原法 热还原法中惯用碳或碳化物作还原剂，从金属氧热还原法中惯用碳或碳化物作还原剂，从金属氧化物或碳酸盐中还原出金属。化物或碳酸盐中还原出金属。K2CO32C 2K3CO 2KFCaC2 CaF22K2C MgO +C CO +Mg MgO +CaC2 Mg +CaO +2C金属置换法金属置换法:用活泼金属作还原剂热还原法称金属置用活泼金属作还原剂热还原法称金属置换法，惯用还原剂金属有：换法，惯用还原剂金属有：Na、Ca、Mg、Ba、Al等。等。KCl+Na=NaCl+K RbCl+Ca=CaCl2+2Rb 3CaO +2Al=3Ca +Al2O31273-1473 K1473K真空真空第27页 K通常不用电解法而用置换制备，这是因为它易通常不用电解法而用置换制备，这是因为它易溶在熔融溶在熔融KCl中，难于分离，且电解中产生超氧化物中，难于分离，且电解中产生超氧化物与金属钾会发生爆炸，所以不用电解法制钾。与金属钾会发生爆炸，所以不用电解法制钾。Rb 和和Cs也是这么。也是这么。上述是熔盐中置换反应，它不一样于溶液中置换上述是熔盐中置换反应，它不一样于溶液中置换反应，熔点低物质轻易被置换出来。反应，熔点低物质轻易被置换出来。第28页 钾钾第第一一电电离离能能(418.9 kJmol-1)比比钠钠(495.8 kJmol-1)小小,但但经经过过计计算算可可知知固固相相反反应应rHm是是个个不不大大正正值值。钾钾沸沸点点(766 C)比比钠钠(890 C)低低,当当反反应应体体系系温温度度控控制制在在两两沸沸点点之之间间,使使金金属属钾钾变变成成气气态态,金金属属钠钠和和KCl、NaCl 仍仍保保持持在在液液态态,钾钾由由液液态态变变成成气气态态,熵熵值值大大为为增增加加,反反应应TrSm项项变变大大,有有利利于于rGm变变成成负负值值使使反反应应向向右右进进行行。同同时时,钾钾变变成成蒸蒸气气,设设法法使使其其不不停停离离开开反反应应体体系系,让让体体系系中中其其分分压压一一直直保保持持在在较较小小数数值值。不不难难预预料料随随Pk变小变小,rGm向负值方向变动向负值方向变动,有利于反应向右进行。有利于反应向右进行。钾比钠活泼，为何能经过以下反应制备金属钾？钾比钠活泼，为何能经过以下反应制备金属钾？KCl+Na NaCl+K 熔融熔融第29页金属锂金属锂金属锂金属锂1.制造氢化锂、氨化锂和合成有机锂化合物，后者用制造氢化锂、氨化锂和合成有机锂化合物，后者用 做有机化学中还原剂和催化剂；做有机化学中还原剂和催化剂；2.制造合金制造合金Al-Li(含锂含锂3%),因质量轻和强度大而用于因质量轻和强度大而用于空间飞行器；空间飞行器；3.制造高功率长期有效电池（用于手表、计算机、心制造高功率长期有效电池（用于手表、计算机、心脏起搏器等）；脏起搏器等）；4.同位素同位素(在天然锂中约占在天然锂中约占.%)受中子轰击产生热受中子轰击产生热核武器主要原料氚：核武器主要原料氚：用途概述用途概述 第30页 在此裂变中，在此裂变中，1kg锂含有能量大约相当于两万吨锂含有能量大约相当于两万吨优质煤炭优质煤炭,比比U-235裂变产生能量还要大裂变产生能量还要大8倍。倍。1kg锂锂最少能够发出最少能够发出340千瓦电力。千瓦电力。金属锂金属锂 未来新能源未来新能源锂矿石冶炼锂矿石冶炼锂盐锂盐同位素分离同位素分离锂锂-6重重 水水 生生 产产 氘氘氘化锂氘化锂-6氢弹氢弹氚氚锂锂 6元件元件(锂锂-铝合金铝合金)反应堆辐照反应堆辐照分离纯化分离纯化第31页安装在笔记本电脑中锂离子电池是怎样工作安装在笔记本电脑中锂离子电池是怎样工作?LiCoO2+6 C(石墨石墨)LiC6+CoO2 充电充电放电放电 电电池池充充电电时时,Li+离离子子离离开开正正极极经经由由电电解解质质流流向向负负极极,在在那那里里嵌嵌入入石石墨墨形形成成所所谓谓“嵌嵌入入化化合合物物”,放放电电时时向向相相反反方向流动。方向流动。锂锂离离子子电电池池成成功功运运行行关关键键原原因因是是,两两个个电电极极都都能能充充当当 Li+离子主体离子主体(Li+离子本身是客体离子本身是客体)，并所以被称之为，并所以被称之为“摇椅电池摇椅电池”.“摇椅电池摇椅电池”第32页金属钠金属钠金属钠金属钠金属钾金属钾金属钾金属钾 工工业业用用途途小小，世世界界年年产产量量只只及及钠钠 0.1%！主主要要用用于于制制造造（生生氧氧剂剂）和和低低熔熔点点钠钠钾钾合合金金（用用做做干干燥燥剂剂和和还还原剂），也用做核反应堆冷却剂。原剂），也用做核反应堆冷却剂。1.作为还原剂制造一些难熔金属如铀、钍、锆等，作为还原剂制造一些难熔金属如铀、钍、锆等，2.尤其是还原制备钛：尤其是还原制备钛：TiCl4+4 Na Ti +4 NaCl2.因含有高导热性和低中子吸收能力，被用做快速增因含有高导热性和低中子吸收能力，被用做快速增殖反应堆冷剂。殖反应堆冷剂。3.制作钠电缆、钠基电池和钠硫电池等。制作钠电缆、钠基电池和钠硫电池等。加热加热第33页金属铯和铷金属铯和铷金属铯和铷金属铯和铷制制造造光光电电池池良良好好材材料料。133Cs 厘厘米米波波振振动动频频率率(9192631770 s-1)在在长长时时间间内内保保持持稳稳定定,因因而而将将振振动动这这次次所所需需要要时时间间要要求求为为 SI 制制时时间间单位单位 s。利用此特征制作铯原子钟。利用此特征制作铯原子钟(测测准准至至 1.0 10-9 s)在在空空间间科科学学研研究究中中用用于于高精度计时。高精度计时。1999年花费年花费65万美元万美元,安放在安放在美国国家标准和技术研究所美国国家标准和技术研究所 万年内误差不超出万年内误差不超出1 s最近由中科院研制铯最近由中科院研制铯原子钟原子钟,200万年内误万年内误差不超出差不超出1 s香港市民在对时香港市民在对时 100 100万年内误差万年内误差 不超出不超出1s1s第34页金属铍金属铍金属铍金属铍 “轻轻金金属属”，70%80%用用来来制制造造铍铍铜铜合合金金。金金属属铍铍和和铍铍基基合合金金弹弹性性-质质量量比比、拉拉伸伸应应力力和和导导热热性性都都较较高高，因因而而用用于于各各种种空空间间飞飞行行器器。还还用用于于制制造造氧氧化化物物陶瓷、原子能反应堆中中子减速剂。陶瓷、原子能反应堆中中子减速剂。金属镁金属镁金属镁金属镁 最轻一个结构金属，也是用途最大碱最轻一个结构金属，也是用途最大碱土金属。耗量土金属。耗量70%用来制造合金。用来制造合金。广泛用广泛用于航空航天事业，也用于一些金属冶炼还于航空航天事业，也用于一些金属冶炼还原剂。原剂。第35页铍化合物有毒吗铍化合物有毒吗?铍铍毒毒性性问问题题被被搞搞得得含含混混不不清清。许许多多报报道道都都以以不不充充分分研研究究工工作作为为依依据据,并并错错误误地地为为后后继继科科学学文文件件大大量量引引用用,几几乎乎全全部部教教材材都都告告诉诉学学生生“铍铍化化合合物物有有毒毒”。然然而而，1948美美国国俄俄亥亥俄俄州州一一家家BeO加加工工厂厂发发生生大大火火和和爆爆炸炸使使这这个个结结论论变变得得不不确确定定。这这次次事事故故中中,工工厂厂铍铍制制造造设设备备中中约约有有2.5吨吨金金属属镁镁燃燃烧烧，事事后后竟竟然然没没有有发发觉觉消消防防人人员员、警警察察、视视察察员员、维维持持秩秩序序海海军军预预备备役役人人员员发发生生铍铍中中毒毒症症状状任任何何证证据据。依依据据这这次次事事故故得得到到资资料料,吸吸入入铍铍化化合合物物似似乎乎不不会会对对健健康康造造成成严严重重危危险险,一一样样没没有有证证据表明皮肤接触元素铍或铍化合物将会造成皮肤病。据表明皮肤接触元素铍或铍化合物将会造成皮肤病。第36页 12-3 化合物化合物1.氧化物氧化物2.氢氧化物氢氧化物3.主要盐类及其性质主要盐类及其性质4.氢化物氢化物第37页1.氧化物氧化物(1)形成四类氧化物形成四类氧化物正常氧化物正常氧化物(O2-)过氧化物过氧化物(O22-)超氧化物超氧化物(O2-)稳定性稳定性:O2-O2-O22-K、Rb、Cs 还会形成还会形成臭氧化物臭氧化物(O3-)“能量效应能量效应”要求体积较大过氧阴离子、超氧阴要求体积较大过氧阴离子、超氧阴离子和臭氧阴离子更易被较大金属阳离子所稳定。离子和臭氧阴离子更易被较大金属阳离子所稳定。第38页（2）制备制备:直接直接:间接间接:3KOH（S）+3 O3（g）2KO3（S）+KOHH2O（S）+1/2 O2KO3 桔红色，不稳定易分解：桔红色，不稳定易分解：KO2+O22M+O2 2 MO 正常氧化物正常氧化物第39页（3）化学性质：）化学性质：碱性，与水反应，与酸性氧化物反应碱性，与水反应，与酸性氧化物反应(1)与与H2O作用作用:（Li Cs猛烈程度猛烈程度）（BeO除外）除外）4 NaO3（S）+2H2O =4NaOH +5O2 CaO(SrO,BaO)+H2O=Ca（OH）2（S）;煅烧过煅烧过BeO、MgO难溶于水，且熔点高，用于制难溶于水，且熔点高，用于制作耐火材料。作耐火材料。第40页b.与与CO2作用：作用：Na2O2（高空飞行和潜水供氧剂）（高空飞行和潜水供氧剂）第41页 2.氢氧化物氢氧化物 LiOH NaOH KOH RbOH CsOH 中强中强 强强 强强 强强 强强 Be(OH)2 Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr(OH)2 Ba(OH)2 两性两性 中强中强 强强 强强 强强(1)性质：性质：a.白色固体，易吸水溶解白色固体，易吸水溶解.b.Be(OH)2、Mg(OH)2难溶于水，其它在水难溶于水，其它在水中溶解度较大。尤其中溶解度较大。尤其 MOH 易溶于水和醇中。易溶于水和醇中。c.Be(OH)2两性，其余为强碱，中强碱两性，其余为强碱，中强碱(箭头指向箭头指向)溶解度增大溶解度增大,碱性增强碱性增强第42页溶解度溶解度 MOH易溶于水，放热易溶于水，放热 碱土金属溶解度（碱土金属溶解度（20）氢氧化物氢氧化物 Be(OH)2 Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr(OH)2 Ba(OH)2 溶解度溶解度/mol L-1 810-6510-41.810-26.710-2210-1规律规律：阴、阳离子半径相差较大离子型化合物在水中：阴、阳离子半径相差较大离子型化合物在水中溶解度较大，相近溶解度较小，即溶解度较大，相近溶解度较小，即“相差溶解相差溶解”规律。规律。第43页(2)判断金属氢氧化物酸碱性经验公式：判断金属氢氧化物酸碱性经验公式：以以ROH为代表，它有两种离解方式：为代表，它有两种离解方式：ROH R+OH-碱式电离碱式电离 ROH RO-+H+酸式电离酸式电离 终究以何种方式电离，或二者兼有：这与终究以何种方式电离，或二者兼有：这与R电荷电荷数数 Z（指离子电荷数）与（指离子电荷数）与 R 离子半径比值相关。离子半径比值相关。=z/r：离子势，显然离子势，显然越大，离子静电引力强，越大，离子静电引力强，则则R吸引氧原子上电子云能力强：吸引氧原子上电子云能力强：结果结果 ：OH键被减弱，键被减弱，易断裂，以酸式电离为主易断裂，以酸式电离为主 第44页 相反，相反，越小，则越小，则RO键强度越弱，所以以碱键强度越弱，所以以碱式电离为主：式电离为主：经验公式：经验公式：假如离子半径以假如离子半径以 r=1.010-10 m 为单位表示，则为单位表示，则 碱性电离为主，碱性电离为主，两性电离，氢氧化物两性两性电离，氢氧化物两性 酸式电离，氢氧化物酸性酸式电离，氢氧化物酸性 值越小，金属氢氧化物碱性越强。值越小，金属氢氧化物碱性越强。第45页 用以上公式判断用以上公式判断ROH碱性强弱，简明易行。但碱性强弱，简明易行。但氢氧化物在水中碱性除同氢氧化物在水中碱性除同R电荷、半径相关，还电荷、半径相关，还与电子结构及其它一些原因相关，所以这只是一个粗与电子结构及其它一些原因相关，所以这只是一个粗略经验方法。略经验方法。IA中，中，MOH 碱性：碱性：由由 NaOH 到到 CsOH 增强。因为增强。因为z相同，相同，r增大，所增大，所以以 减小，所以碱性增强。减小，所以碱性增强。IIA中，中，Be(OH)2：两性两性第46页（3）相关反应：以）相关反应：以NaOH为代表。为代表。同两性金属反应：同两性金属反应：2Al+2NaOH+6H2O=2NaAl(OH)4+3H2 Zn+2NaOH+2H2O=Na2Zn(OH)4+H2 同非金属同非金属B、Si反应：反应：2B+2NaOH+6H2O=2NaB(OH)4+3H2 Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2 同卤素反应，发生岐化反应：同卤素反应，发生岐化反应：X2+2NaOH=NaX+NaXO+H2O第47页 中和反应：中和反应：2NaOH+H2S=Na2S+2H2O 2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O 存放存放NaOH必须密封，以免吸收空气中二氧化必须密封，以免吸收空气中二氧化碳，使其含有碳酸钠。制纯溶液时，先配成碳，使其含有碳酸钠。制纯溶液时，先配成NaOH，在这种溶液中经放置，在这种溶液中经放置，Na2CO3析出，上层清液即纯析出，上层清液即纯NaOH溶液。溶液。与与SiO2迟缓反应：迟缓反应：2NaOH+SiO2=Na2SiO3+H2O 所以盛放所以盛放NaOH溶液瓶子要用橡皮塞，而不用溶液瓶子要用橡皮塞，而不用玻璃塞子。玻璃塞子。第48页 与盐反应：生成新弱碱和盐：与盐反应：生成新弱碱和盐：NaOH+NH4Cl=NH3+H2O+NaCl 制氨气制氨气 6NaOH+Fe2(SO4)2=2Fe(OH)3+2Na2SO4 除去溶液中杂质除去溶液中杂质Fe3+第49页（1）碱金属主要盐类：）碱金属主要盐类：3.主要盐类及其性质主要盐类及其性质a.晶体类型：晶体类型：绝大多数是离子晶体绝大多数是离子晶体,只有只有Li+半径小，半径小，其卤化物，含有一定程度共价性其卤化物，含有一定程度共价性b.颜色：颜色：普通无色或白色。普通无色或白色。c.溶解度：溶解度：碱金属盐类普通易溶于水碱金属盐类普通易溶于水 少数难溶盐：少数难溶盐：NaSb(OH)6、NaZn(UO2)3(CH3COO-)96H2O 可用来判定可用来判定Na (K、Rb、Cs)难溶盐：难溶盐：M3Co(NO2)6、KClO4、K2PtCl6。第50页d.熔融态行为：熔融态行为：IA族盐族盐:熔点高，融化可导电，热稳定性高，只有硝熔点高，融化可导电，热稳定性高，只有硝 酸盐稍差：酸盐稍差：4LiNO3=2Li2O+2N2O4+O2 2NaNO3=2NaNO2+O2;2KNO3=2KNO2+O2E.形成复盐能力：形成复盐能力：IA族，硫酸盐和卤化物易形成复盐。族，硫酸盐和卤化物易形成复盐。光卤石类：光卤石类：MClMgCl26H2O M=K+,Rb+,Cs+矾类：矾类：M2SO4MgSO46H2O M=K+,Rb+,Cs+MM（III）（）（SO4）212H2O M=K+,Rb+,Cs+,M（III）=Al3+,Cr3+,Fe3+第51页（2）碱土金属盐类：）碱土金属盐类：a.晶晶 型：型：多数为无色离子晶体（除阴离子有色多数为无色离子晶体（除阴离子有色 盐）盐）b.溶解性：溶解性：大多数盐难溶，这是区分与碱金属性质大多数盐难溶，这是区分与碱金属性质 之一。之一。可溶：可溶：NO3-、ClO3-、ClO4-、Ac-、卤化物（除氟、卤化物（除氟 化物）化物）难溶：难溶：MCO3、M3(PO4)2、MC2O4、MF2 SO42-、CrO42-溶解度差异大：溶解度差异大：Be2+、Mg2+盐易溶盐易溶;Ca2+、Sr2+、Ba2+难溶且依次减小。难溶且依次减小。第52页c.难溶盐多用于离子判定：难溶盐多用于离子判定：Ba2+SO42-=BaSO4白色沉淀白色沉淀 （用来定性判定（用来定性判定Ba2+或或SO42-离子）离子）Ca2+C2O42-=CaC2O4 白色沉淀（用来判定白色沉淀（用来判定Ca2+）2Ba2+Cr2O72-+H+=2BaCrO4+H2O 黄色沉淀（用来判定黄色沉淀（用来判定Ba2+）第53页d.酸式盐溶解度大：酸式盐溶解度大：Ba、Sr、CaMSO4在浓硫酸中显著溶解：在浓硫酸中显著溶解：MSO4+H2SO4=M(HSO4)2 可溶，所以浓硫酸中不能使其沉淀完全。可溶，所以浓硫酸中不能使其沉淀完全。CaCO3+CO2+H2O=Ca(HCO3)2 碳酸盐，草酸盐，铬酸盐，磷酸盐等均易溶于碳酸盐，草酸盐，铬酸盐，磷酸盐等均易溶于稀强酸中：稀强酸中：CaCO3+2H+=Ca2+CO2+H2O CaC2O4+2H+=Ca2+H2C2O4 2BaCrO4+2H+=2Ba2+Cr2O72-+H2O Ca3(PO4)2+4H+=3Ca2+2H2PO4-第54页 e.碳酸盐热稳定性：碳酸盐热稳定性：除除BeCO3外，受热易分解。外，受热易分解。热稳定性由热稳定性由MgCO3到到BaCO3递增，为递增，为Mg2+到到Ba2+离子半径增大，离子势减小，离子反极化作用减离子半径增大，离子势减小，离子反极化作用减小，所以热稳定性增强：小，所以热稳定性增强：BeCO3 MgCO3 CaCO3 SrCO3 BaCO3T分分/100 540 900 1290 13602COOO 稳定性稳定性 M2CO3 MCO3+-M2+第55页 Be2+极化力强极化力强,它一些化合物含有较大共价性它一些化合物含有较大共价性 BeCl2 MgCl2 CaCl2 SrCl2 BaCl2熔点熔点/405 714 782 876 962 离子性增强离子性增强为何为何NaHCO3稳定性稳定性 Na2CO3?第56页 f.水合水合BeCl2,MgCl2在加热条件下易水解：在加热条件下易水解：BeCl24H2O=BeO+2HCl+3H2O MgCl26H2O=Mg(OH)Cl+HCl+5H2O MgCl26H2O=MgO+2HCl+5H2O 所以要制无水所以要制无水MgCl2，需在，需在 773K下，下，HCl气流气流中加热脱水。中加热脱水。(3)BaCl2制备：制备：因为因为BaCl2是主要可溶性钡盐，由它开始可制是主要可溶性钡盐，由它开始可制备许多钡盐。备许多钡盐。可溶性钡盐有毒，可溶性钡盐有毒，0.8g 致死。致死。773 K 800K800K第57页a.由重晶石开始：由重晶石开始：BaSO4+4C=BaS+4CO BaSO4+4CO=BaS+4CO2 水浸取：水浸取：2BaS+2 H2O=Ba(HS)2+Ba(OH)2 通通CO2酸化：酸化：Ba(HS)2+CO2+H2O=BaCO3+2H2S 由由BaCO3制钡盐：制钡盐：BaCO3+2HCl=BaCl2+CO2+H2O 1173K-1473K第58页4.氢化物氢化物 离子型氢化物（除离子型氢化物（除Be、Mg）LiH NaH KH RbH CsH NaCl-90.4 -57.3 -57.7-54.3 -49.3-441(1)均为白色晶体均为白色晶体,热稳定性差热稳定性差注注第59页第60页(2)还原性强还原性强 钛冶炼钛冶炼:猛烈水解猛烈水解:第61页(3)形成配位氢化物形成配位氢化物铝氢化锂铝氢化锂受潮时强烈水解受潮时强烈水解第62页12-4 离子晶体盐类溶解性离子晶体盐类溶解性 自学自学 思索题：观察并分析下表数据，就离子晶体半思索题：观察并分析下表数据，就离子晶体半径与溶解度关系，你能得出哪些经验规律，推测以下径与溶解度关系，你能得出哪些经验规律，推测以下各组盐溶解度规律。各组盐溶解度规律。表：碱金属氟化物，碘化物溶解度表：碱金属氟化物，碘化物溶解度 mol/l Li Na K Rb Cs F-0.1 1.1 15.9 12.5 24.2 I-12.2 11.8 8.6 7.2 2.8Ca(OH)2 Sr(OH)2 Ba(OH)2 CaSO4 SrSO4 BaSO4 CaF2 SrF2 BaF2 CaCrO4 SrCrO4 BaCrO4 小小 小小小小小小第63页答案：经验规律：答案：经验规律：1.阴离子半径小时，盐溶解度随金属原子序阴离子半径小时，盐溶解度随金属原子序数增大而增大。数增大而增大。2.阴离子半径大时，盐溶解度随金属原子序阴离子半径大时，盐溶解度随金属原子序数增大而减小。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。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。盐中正负离子半径差较小时，其溶解度较小。第64页 盐溶解热力学解释盐溶解热力学解释结果：结果：溶溶解解焓焓较较负负（即即溶溶解解性性较较大大）化化合合物物都都是是阴阴、阳阳离离子子水水合合焓焓差差值值（包包含含正正值值、负负值值）较较大大化化合合物物，也也是是阴阴、阳阳离离子子半半径径相差较大化合物。相差较大化合物。离子半径离子半径 晶格能晶格能 离子电荷离子电荷 水合焓水合焓影响影响第65页 普普通通钠钠盐盐或或钾钾盐盐是是易易溶溶，普普通通高高氯氯酸酸盐盐也也是是易易溶溶，但为何但为何 NaClO4 溶解度不大，而溶解度不大，而 KClO4更难溶？更难溶？Na+、K+、电电荷荷少少、半半径径大大，溶溶于于水水后后离离子子水水合程度不大，溶解普通都是熵增过程，有利于溶解。合程度不大，溶解普通都是熵增过程，有利于溶解。溶溶解解焓焓变变主主要要来来自自晶晶格格能能和和水水合合能能。Na+、K+电荷少、半径大，因而它们晶格能小。即使电荷少、半径大，因而它们晶格能小。即使KClO4晶格晶格能比能比NaClO4更小些，但净减小值不会很大，因为前者晶更小些，但净减小值不会很大，因为前者晶格能原来就不大，但后者水合能比前者却有较大减小。格能原来就不大，但后者水合能比前者却有较大减小。所以，对由大阳离子和大阴离子组成化合物来说，它们所以，对由大阳离子和大阴离子组成化合物来说，它们晶格能即使很小，但水合能更小，它们在水中就变得难晶格能即使很小，但水合能更小，它们在水中就变得难溶了。溶了。第66页 碱碱金金属属离离子子半半径径大大，电电荷荷小小，是是最最弱弱路路易易斯斯酸酸,只只有有少少数数环环形形配配合合物物比比较较稳稳定定,如如与与水水杨杨醛醛作作用用生生成成配配位数为位数为4 4配合物和配合物和EDTA(EDTA(乙二胺四乙酸乙二胺四乙酸)配合物。配合物。配位化合物配位化合物COOCHHOM+O碱金属水杨醛配合物碱金属水杨醛配合物第67页 单质与氧作用生成正常氧化物单质与氧作用生成正常氧化物 氢氧化物均为中强碱，且水中溶解度不大氢氧化物均为中强碱，且水中溶解度不大 加热分解为正常氧化物加热分解为正常氧化物 氟化物、碳酸盐、磷酸盐均难溶于水氟化物、碳酸盐、磷酸盐均难溶于水 氯化物共价性较强，均能溶于有机溶剂中氯化物共价性较强，均能溶于有机溶剂中碳酸盐受热分解，产物为对应氧化物碳酸盐受热分解，产物为对应氧化物 Li+和和Mg2+水合能力较强水合能力较强锂与镁相同性锂与镁相同性第68页 二者都是活泼金属，在空气中易形成致密二者都是活泼金属，在空气中易形成致密 氧化膜保护层氧化膜保护层 盐都易水解盐都易水解 卤化物都有共价型卤化物都有共价型 氧化物熔点和硬度都很高氧化物熔点和硬度都很高 两性元素，氢氧化物也属两性两性元素，氢氧化物也属两性铍与铝相同性铍与铝相同性 碳化物与水反应生成甲烷碳化物与水反应生成甲烷Be2C+4 H2O 2 Be(OH)2 +CH4 Al4C3+12 H2O 4 Al(OH)3 +3 CH4 第69页 自然界均以化合物形式存在自然界均以化合物形式存在 易形成配合物，如易形成配合物，如 HBF4 和和 H2SiF6 卤化物易水解卤化物易水解 因为因为BB和和SiSi键能较小，烷数目比键能较小，烷数目比 碳烷烃少得多，且易水解碳烷烃少得多，且易水解 H3BO3 和和 H2SiO3 在水中溶解度不大在水中溶解度不大 氧化物是难熔固体氧化物是难熔固体 单质易与强碱反应单质易与强碱反应 硼与硅相同性硼与硅相同性第70页 第十二章第十二章 碱金属和碱土金属碱金属和碱土金属 P436438 总结与思索题：总结与思索题：1、3、4、6。作业：作业：1、2、3、4、5、11、13、16、17。第71页