无机化学课件第十章碱金属和碱土金属-PPT精品文档.ppt

1、2022-7-25课件1第一节第一节s s区元素概述区元素概述第十章第十章 碱金属和碱土金属元素碱金属和碱土金属元素第一节第一节s s区元素概述区元素概述无机化学多媒体电子教案无机化学多媒体电子教案 2022-7-25课件2元素周期表元素周期表A01 1AAAAAA2 23 3MgBB BB BB BBBBBB BB4 45 56 67 7 Li、Rb、Cs、Be 是轻稀有元素是轻稀有元素Fr、Ra 是放射性元素是放射性元素A、A为为s区元素区元素10-1 s区元素概述区元素概述 A中的钠、钾氢氧化物是典型碱中的钠、钾氢氧化物是典型碱”，故故A族元素又称为碱金属族元素又称为碱金属 A有时称为有

2、时称为“土金属土金属”A中的钙、锶、钡氧化物性质介于中的钙、锶、钡氧化物性质介于“碱碱”与与“土土”族元素之间，所以把族元素之间，所以把A又称为碱土金属又称为碱土金属2022-7-25课件3AALiNaKRbCsFr锂锂钠钠钾钾铷铷铯铯钫钫AABeMgCaSrBaRa铍铍镁镁钙钙锶锶钡钡镭镭碱金属和碱土金属的存在碱金属和碱土金属的存在主要矿物是钾石矿主要矿物是钾石矿(2KClMgCl26H2O)我国青海钾盐储量占全国我国青海钾盐储量占全国96.8%最重要的矿石是锂辉石最重要的矿石是锂辉石（LiAlSi2O6)主要以主要以NaCl形式存在于形式存在于海洋、盐湖和岩石中海洋、盐湖和岩石中2022-

3、7-25课件4AALiNaKRbCsFr锂锂钠钠钾钾铷铷铯铯钫钫AABeMgCaSrBaRa铍铍镁镁钙钙锶锶钡钡镭镭主要以菱镁石（主要以菱镁石（MgCO3)、白云石白云石MgCa(CO3)2存在存在 碱金属和碱土金属的存在碱金属和碱土金属的存在主要以方解石主要以方解石(CaCO3)、石膏石膏(CaSO42H2O)、天青石天青石(SrSO4)、碳酸锶矿、碳酸锶矿(SrCO3)、重晶石重晶石(BaSO4)、毒重石、毒重石(BaCO3)等等 碳酸盐、硫酸盐形式存在碳酸盐、硫酸盐形式存在主要矿物是绿柱石主要矿物是绿柱石（3BeOAl2O3 6SiO2)2022-7-25课件5结束结束第十章第十章 碱金

4、属和碱土金属元素碱金属和碱土金属元素第一节第一节结束结束无机化学多媒体电子教案无机化学多媒体电子教案 2022-7-25课件6第二节第二节s s区元素概述区元素概述第十章第十章 碱金属和碱土金属元素碱金属和碱土金属元素第二节第二节碱金属和碱金属和 碱土金属的性质碱土金属的性质无机化学多媒体电子教案无机化学多媒体电子教案 2022-7-25课件7A原子序数原子序数价电子构型价电子构型金属半径金属半径pm熔点熔点 沸点沸点硬度硬度(金刚石金刚石=10)Li(锂锂)32s1 152180.5 13420.6Na(钠钠)11 3s1186 97.82 882.9 0.4 K(钾钾)194s1 2276

5、3.25 7600.5Rb(铷铷)375s124838.89 6860.3Cs(铯铯)556s1 26528.40 669.30.2 A 原子序数原子序数 价电子构型价电子构型金属半径金属半径pm熔点熔点 沸点沸点硬度硬度(金刚石金刚石=10)Be(铍铍)42s2 1111278 29704Mg(镁镁)12 3s2160 648.8 1107 2.0Ca(钙钙)204s2 19783914841.5Sr(锶锶)385s221576913841.8Ba(钡钡)566s2 2177251640-10-2 碱金属和碱土金属的性质碱金属和碱土金属的性质因为因为 原子的原子半径较大原子的原子半径较大、核

6、电荷较少核电荷较少 其金属晶体中的金属键很不牢固其金属晶体中的金属键很不牢固 故故 单质的单质的熔、沸点熔、沸点较低，较低，硬度硬度较小较小 熔点低于人的体温熔点低于人的体温,放在手心里即可熔化放在手心里即可熔化 碱金属和碱金属和Ca、Sr、Ba均可用刀切割均可用刀切割 Cs是最软的金属是最软的金属为具有银白色为具有银白色(铯为灰色铯为灰色)光泽的金属光泽的金属核电荷核电荷 原子半径原子半径 熔、沸点熔、沸点 硬度硬度 核电荷核电荷 原子半径原子半径 熔、沸点熔、沸点 硬度硬度2022-7-25课件8电负性电负性 1.0 0.9 0.8 0.8 0.7电负性电负性 1.0 0.9 0.8 0.

7、8 0.7 密度密度/(kgcm-3)0.53 0.97 0.86 1.53 1.88 密度密度/(kgcm-3)1.85 1.74 1.54 2.6 3.51 10-2 碱金属和碱土金属的性质碱金属和碱土金属的性质碱金属和碱土金属的密度小，属轻金属碱金属和碱土金属的密度小，属轻金属是最轻的元素是最轻的元素 失去电子的倾向大失去电子的倾向大,受到光照射时受到光照射时,金属表面的电子易逸出，可制造光电金属表面的电子易逸出，可制造光电管管(由铯光电管制成的自动报警装置由铯光电管制成的自动报警装置,可报告远处火警可报告远处火警);制成的天文仪器可制成的天文仪器可根据星光转变的电流大小测出太空中根据星

8、光转变的电流大小测出太空中星体的亮度，推算星球与地球的距离星体的亮度，推算星球与地球的距离金属性递增金属性递增 金属性递增金属性递增金属性金属性 金属性金属性 2022-7-25课件9电负性电负性 1.0 0.9 0.8 0.8 0.7电负性电负性 1.0 0.9 0.8 0.8 0.7 氧化数氧化数 +1 +1 +1 +1 +1 氧化数氧化数 +2 +2 +2 +2 +2 密度密度/(kgcm-3)0.53 0.97 0.86 1.53 1.88 密度密度/(kgcm-3)1.85 1.74 1.54 2.6 3.51 10-2 碱金属和碱土金属的性质碱金属和碱土金属的性质E(M+/M)-3

9、.04 -2.713 -2.924 (-2.98)(-3.026)V E(M+/M)-1.99 -2.356 -2.84 -2.89 -2.92 V E (Li+/Li)反常，是由于反常，是由于Li的半径较小，易的半径较小，易与水分子结合生成水合离子放出较多能量所致与水分子结合生成水合离子放出较多能量所致2022-7-25课件10 碱金属碱金属 碱土金属碱土金属可溶于液氨，形成深蓝色溶液可溶于液氨，形成深蓝色溶液 碱金属碱金属 M(s)+(x+y)NH3 M+(NH3)x+e-(NH3)y 碱土金属碱土金属 M(s)+(x+2y)NH3 M2+(NH3)x+2e-(NH3)y 碱金属和碱土金属

10、的氨溶液：碱金属和碱土金属的氨溶液：1.具有较高的导电性具有较高的导电性 2.化学性质与金属本身相同化学性质与金属本身相同 3.稀碱金属氨溶液是还原剂稀碱金属氨溶液是还原剂10-2 碱金属和碱土金属的性质碱金属和碱土金属的性质2022-7-25课件11 碱金属和碱土金属化学性质碱金属和碱土金属化学性质且且 化学活泼性化学活泼性 碱金属碱金属 碱土金属碱土金属10-2 碱金属和碱土金属的性质碱金属和碱土金属的性质2022-7-25课件12金属金属反应物质反应物质反应式反应式碱金属碱金属 碱土金属碱土金属H22M+H2 2MH M+H2 MH2碱金属碱金属 Ca、Sr、Ba MgH2O 2M+2H

11、2O 2MOH+H2 M+2H2O M(OH)2+H2 Mg+H2O(g)MO+H2碱金属碱金属 碱土金属碱土金属卤素卤素2M+X2 2MX M+X2 MX2Li Mg、Ca、Sr、BaN26Li+N2 2M3N 3M+N2 M3N2碱金属和碱土金属的一些重要反应碱金属和碱土金属的一些重要反应10-2 碱金属和碱土金属的性质碱金属和碱土金属的性质2022-7-25课件13金属金属反应物质反应物质反应式反应式碱金属碱金属 Mg、Ca、Sr、BaS 2M+S M2S M+S MSLi Na K、Rb、Cs 碱金属碱金属 Ca、Sr、BaO24Li+O2 2Li2O 2Na+O2 Na2O2 M+O

12、2 MO2 2M+O2 2MO M+O2 MO2碱金属和碱土金属的一些重要反应碱金属和碱土金属的一些重要反应10-2 碱金属和碱土金属的性质碱金属和碱土金属的性质2022-7-25课件14580下电解下电解40%NaCl 和和60%CaCl2的混合物的混合物 钠钠450下电解下电解55%LiCl和和 45%KCl的熔融混合物的熔融混合物锂锂850下，下，用金属还原氯化钾用金属还原氯化钾 钾钾800左右、减压下，左右、减压下，用钙还原氯化物用钙还原氯化物 铷、铯铷、铯一般采用电解熔融盐的方法一般采用电解熔融盐的方法 碱金属的制备碱金属的制备2022-7-25课件15一般采用电解熔融盐的方法一般采

13、用电解熔融盐的方法 碱土金属的制备碱土金属的制备1.350400下电解下电解NaCl 和和BeCl2的熔融盐的熔融盐 2.用镁还原氯化铍用镁还原氯化铍铍铍 1.先脱去水合氯化镁所含先脱去水合氯化镁所含 的水，再电解的水，再电解 2.硅热还原硅热还原 2(MgOCaO)+FeSi 2Mg+Ca2SiO4+Fe 镁镁 2022-7-25课件16一般采用电解熔融盐的方法一般采用电解熔融盐的方法 碱土金属的制备碱土金属的制备 700800 下，下，电解电解CaCl2 和和KCl的混合物的混合物 2.铝热法：铝热法：钙钙6CaO+2Al 3Ca+3CaOAl2O3 铝热法或硅还原法铝热法或硅还原法锶、钡

14、锶、钡2022-7-25课件17结束结束第十章第十章 碱金属和碱土金属元素碱金属和碱土金属元素第二节第二节结束结束无机化学多媒体电子教案无机化学多媒体电子教案 2022-7-25课件18 M(s)+H+(aq)M+(aq)+H2(g)12EEE rGm=-zF =-zF (H+/H2)-(Li+/Li)=zF (Li+/Li)E 对碱金属若不考虑对碱金属若不考虑 rSm 的影响的影响 可用可用 rHm 代替代替 rGm 2022-7-25课件19rHm 的计算的计算 M(s)+H+(aq)H2(g)+M+(aq)rHm-Hh(H+)H+(g)+e-H(g)-I1(H)-D(H-H)M(g)M+

15、(g)+e-I1(M)1212 subHm Hh(M+)12 rHm =subHm +I1(M)+Hh (M+)+-Hh (H+)-D (H-H)-I1(H)由上式可计算碱金属在水溶液中由上式可计算碱金属在水溶液中转变为水合离子过程的转变为水合离子过程的rHm 2022-7-25课件20碱金属转变为水合离子过程的有关数据碱金属转变为水合离子过程的有关数据-246-241-250-241-275 rHm/(kJmol-1)-264-293-322-409-519 Hh(M+)/(kJmol-1)376403419496520 I1(M)/(kJmol-1)78.885.890108.7161 s

16、ubHm(M)/(kJmol-1)CsRbKLi 由上可看出，由上可看出，虽然虽然 subHm(Li)和和I1(Li)较大，较大，但但 Hh(Li+)较小，即较小，即Li+水合过程放出的能量水合过程放出的能量特别大，而导致特别大，而导致 rHm(Li)最小，最小，rGm 最小，最小，故故E (Li+/Li)最小。最小。2022-7-25课件21第三节氧化物第三节氧化物第十章第十章 碱金属和碱土金属元素碱金属和碱土金属元素第三节第三节氧化物氧化物无机化学多媒体电子教案无机化学多媒体电子教案 2022-7-25课件22类型类型氧化数氧化数氧存在形式氧存在形式举举 例例过氧化物过氧化物O2 Na2O

17、2 CaO2超氧化物超氧化物-1/2O2 KO2 臭氧化物臭氧化物-1/3O3 KO3低氧化物低氧化物Cs7O正常氧化物正常氧化物O2-Na2O、CaO10-3 氧化物氧化物2-2022-7-25课件23类类 型型在空气中在空气中 直接形成直接形成间接形成间接形成正常氧化物正常氧化物Li、Be、Mg A、A族族Ca、Sr、Ba 所有元素所有元素过氧化物过氧化物除除Be外的外的 所有元素所有元素超氧化物超氧化物 Na、K、Rb、Cs除除Be、Mg、Li外所有元素外所有元素10-3 氧化物氧化物2022-7-25课件2410-3-1 10-3-1 正常氧化正常氧化物物10-3-1 正常氧化物正常氧

18、化物Li2O Na2OK2ORb2OCs2O颜色颜色白色白色白色白色淡黄色淡黄色亮黄色亮黄色橙红色橙红色 熔点熔点/1700 1275 350(分解分解)400(分解分解)400(分解分解)BeO MgOCaOSrOBaO熔点熔点/2530 2852261424301918硬度硬度 (金刚石金刚石=10)95.64.53.53.3M-OM-O核间核间距距/pm/pm165210240257277碱土金属的氧化物均为白色碱土金属的氧化物均为白色 在水中溶解度一般较小在水中溶解度一般较小碱土金属氧化物由于阴、阳离子带两个碱土金属氧化物由于阴、阳离子带两个单位电荷单位电荷,M与与O核间距较小，核间距

19、较小，MO具有具有较大晶格能，所以硬度大，熔点高。较大晶格能，所以硬度大，熔点高。具有反射放射性射线的能力，具有反射放射性射线的能力，常用作原子反应堆外壁砖块材料常用作原子反应堆外壁砖块材料常用来制造耐火材料和金属陶瓷常用来制造耐火材料和金属陶瓷是重要建筑材料；是重要建筑材料；可做熔矿剂；可做熔矿剂；制取电石的原料制取电石的原料2022-7-25课件25如如 Na2O2+2H2O 2NaOH+H2O2 Na2O2+H2SO4 Na2SO4+H2O2 2KO2+2H2O 2KOH+H2O2+O2 2KO2+H2SO4 K2SO4+H2O2+O22H2O2 2H2O+O210-3-2 过氧化物和超

20、氧化物过氧化物和超氧化物如如 2Fe(CrO2)2+7Na2O2 4Na2CrO4+Fe2O3+3Na2O 在碱性介质中是在碱性介质中是强氧化剂强氧化剂,常用作熔矿剂常用作熔矿剂室温下，与水或稀酸反应生成室温下，与水或稀酸反应生成H2O22022-7-25课件26 如如 2Na2O2+2CO2 2Na2CO3+O24KO2+2CO2 2K2CO3+3O210-3-2 过氧化物和超氧化物过氧化物和超氧化物与与CO2 反应放出反应放出O22022-7-25课件27Na2O2在熔融时不分解在熔融时不分解,遇到棉花、遇到棉花、木炭或铝粉等还原剂时，会发生爆木炭或铝粉等还原剂时，会发生爆 炸，使用时应特

21、别小心。炸，使用时应特别小心。过氧化物和超氧化物常用做防毒面过氧化物和超氧化物常用做防毒面 具具、高空飞行高空飞行、潜水作业的供氧剂潜水作业的供氧剂。10-3-2 过氧化物和超氧化物过氧化物和超氧化物2022-7-25课件28MO3 MO2+O21210-3-3 臭氧化物臭氧化物室温下，缓慢分解为室温下，缓慢分解为MO2和和O2与水反应生成与水反应生成MOH和和O24MO3+2H2O 4MOH+5O22022-7-25课件29结束结束第十章第十章 碱金属和碱土金属元素碱金属和碱土金属元素第三节第三节结束结束无机化学多媒体电子教案无机化学多媒体电子教案 2022-7-25课件30第四节氢氧化物第

22、四节氢氧化物第十章第十章 碱金属和碱土金属元素碱金属和碱土金属元素第四节第四节氢氧化物氢氧化物无机化学多媒体电子教案无机化学多媒体电子教案 2022-7-25课件31碱金属氢氧化物又称为苛性碱碱金属氢氧化物又称为苛性碱 因它对纤维、皮肤有强烈腐蚀作用因它对纤维、皮肤有强烈腐蚀作用10-4 碱金属和碱土金属氢氧化物碱金属和碱土金属氢氧化物易潮解易潮解在空气中吸收在空气中吸收CO2生成碳酸盐生成碳酸盐均为白色固体均为白色固体2022-7-25课件3210-4-1 碱金属和碱土金属碱金属和碱土金属 氢氧化物的碱性氢氧化物的碱性*LiOHNaOHKOHRbOHCsOH中强碱中强碱强碱强碱强碱强碱强碱强

23、碱强碱强碱Be(OH)2Mg(OH)2Ca(OH)2Sr(OH)2Ba(OH)2两性两性中强碱中强碱强碱强碱强碱强碱强碱强碱与酸反应与酸反应 Be(OH)2+2H+Be2+2H2O 与碱反应与碱反应 Be(OH)2+2OH-Be(OH)42-2022-7-25课件3310-4-2 碱金属和碱土金属碱金属和碱土金属 氢氧化物的溶解性氢氧化物的溶解性原因是随着阳离子半径的增大原因是随着阳离子半径的增大,阳离子与阴阳离子与阴离子之间的吸引力减小离子之间的吸引力减小,易被水分子拆开易被水分子拆开碱金属的氢氧化物易溶于水，碱金属的氢氧化物易溶于水，唯唯LiOH溶解度较小溶解度较小 溶解度溶解度 碱土金属

24、的氢氧化物碱土金属的氢氧化物 碱金属氢氧化物碱金属氢氧化物Be(OH)2 Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr(OH)2 Ba(OH)2 溶解度增大溶解度增大因为因为 离子半径离子半径 M()M()使阳离子与阴离子之间吸引力使阳离子与阴离子之间吸引力 M()M()2022-7-25课件34结束结束第十章第十章 碱金属和碱土金属元素碱金属和碱土金属元素第四节第四节结束结束无机化学多媒体电子教案无机化学多媒体电子教案 2022-7-25课件35R 的的 大，使大，使OH键极性增强，则为酸式解离键极性增强，则为酸式解离 R 的的 小，使小，使RO键极性增强，则为碱式解离键极性增强，则为碱式解离RO-

25、+H+R O H R+OH-酸式解离酸式解离 碱式解离碱式解离 R O H 在水中解离方式在水中解离方式氧化物水合物通式氧化物水合物通式 R(OH)nR O H 解离方式取决于解离方式取决于R+的极化作用的极化作用阳离子电荷阳离子电荷阳离子半径阳离子半径离子势离子势()=氢氧化物酸碱性递变规律氢氧化物酸碱性递变规律R-O-H规律规律2022-7-25课件36 值值 10 R-O-H酸碱性酸碱性 碱性碱性 两性两性 酸性酸性例例 第三周期元素氧化物水合物的酸碱性第三周期元素氧化物水合物的酸碱性最强酸最强酸16.10.027HClO4Cl强酸强酸14.40.029H2SO4S中强酸中强酸11.50

26、.038H3PO4P弱酸弱酸100.040H2SiO3Si两性两性7.490.0535Al(OH)3Al中强碱中强碱5.270.072Mg(OH)2Mg强碱强碱3.130.102NaOHNa酸碱性酸碱性 值值Rn+半径半径/(nm)氧化物水合物氧化物水合物元素元素氢氧化物酸碱性递变规律氢氧化物酸碱性递变规律R-O-H规律规律2022-7-25课件37氢氧化物酸碱性递变规律氢氧化物酸碱性递变规律 R-O-H规律规律 值值 10 R-O-HR-O-H酸碱性酸碱性 碱性碱性 两性两性 酸性酸性NoImageNoImage强碱强碱3.830.136Ba强碱强碱4.120.118Sr强碱强碱4.470.

27、100Ca中强碱中强碱5.270.072Mg两性两性6.670.045Be(OH)2Be酸碱性酸碱性 值值RnRn2+2+半径半径氢氧化物氢氧化物元素元素例例 碱土金属元素氢氧化物的酸碱性碱土金属元素氢氧化物的酸碱性 Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr(OH)2 Ba(OH)2 2022-7-25课件38 请请 返返 回回！2022-7-25课件39第五节盐类第五节盐类第十章第十章 碱金属和碱土金属元素碱金属和碱土金属元素第五节第五节盐盐 类类无机化学多媒体电子教案无机化学多媒体电子教案 2022-7-25课件4010-5 盐类的性质盐类的性质 绝大多数碱金属、碱土金属盐类的晶体绝大多数碱金

28、属、碱土金属盐类的晶体 属于属于离子晶体离子晶体，熔、沸点较高。常温下，熔、沸点较高。常温下 是固体，熔化时能导电是固体，熔化时能导电碱金属、碱土金属与碱金属、碱土金属与无色阴离子无色阴离子形成的形成的 化合物是化合物是无色或白色无色或白色 碱金属、碱土金属与碱金属、碱土金属与有色阴离子有色阴离子形成的形成的 化合物常呈化合物常呈阴离子的颜色阴离子的颜色 如如 卤化物卤化物、硝酸盐硝酸盐、碳酸盐碳酸盐、硫酸盐等为无色硫酸盐等为无色 BaCrO4为黄色、为黄色、KMnO4为紫色为紫色 铍与易变形的阴离子的化合物为铍与易变形的阴离子的化合物为共价共价化合物化合物 因为因为Be2+半径小，电荷较多，

29、极化力较强半径小，电荷较多，极化力较强 如如 BeCl2是共价化合物是共价化合物 熔点低、易升华、能溶于有机溶剂中熔点低、易升华、能溶于有机溶剂中2022-7-25课件41 一般来说，碱金属和碱土金属盐具有一般来说，碱金属和碱土金属盐具有 较高的热稳定性较高的热稳定性一般来说，碱金属盐一般来说，碱金属盐易溶于水易溶于水；碱土金属：铍盐大多数易溶，碱土金属：铍盐大多数易溶，镁盐部分易溶镁盐部分易溶，钙、锶、钡盐多为难溶钙、锶、钡盐多为难溶 但硝酸盐热稳定性较差但硝酸盐热稳定性较差 如如 4LiNO3 2Li2O+4NO2+O2 2NaNO3 2NaNO2+O2830 650铍盐和可溶性钡盐铍盐和

30、可溶性钡盐有毒有毒10-5 盐类的性质盐类的性质2022-7-25课件42K+、Na+、Mg2+、Ca2+、Ba2+的鉴定的鉴定离子离子鉴定试剂鉴定试剂鉴鉴 定定 反反 应应Na+KH2SbO4 Na+H2SbO4 NaH2SbO4(白色白色)K+Na3Co(NO2)6 2K+Na+Co(NO2)63-K2NaCo(NO2)6 (亮黄亮黄）Mg2+镁试剂镁试剂Mg2+镁试剂镁试剂 天蓝色天蓝色 Ca2+(NH4)2C2O4Ca2+C2O4 CaC2O4 (白色白色)Ba2+K2CrO4 Ba2+CrO4 BaCrO4 (黄色黄色)中性或弱碱性中性或弱碱性中性或弱酸性中性或弱酸性碱性碱性-2-2-2022-7-25课件43结束结束第十章第十章 碱金属和碱土金属元素碱金属和碱土金属元素第五节第五节结束结束无机化学多媒体电子教案无机化学多媒体电子教案 2022-7-25课件44