无机化学10碱金属与碱土金属精品课件.ppt
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1、高等教育出版社高等教育出版社崔建中崔建中 鲁凡丽鲁凡丽 田昀田昀 编制编制 崔建中崔建中 主编主编无机化学无机化学电子教案电子教案(第二版第二版)第十章第十章 碱金属和碱金属和 碱土金属元素碱土金属元素第十章第十章 碱金属和碱金属和 碱土金属元素碱土金属元素第一节第一节 s s区元素概述区元素概述第十章第十章 碱金属和碱金属和 碱土金属元素碱土金属元素A01 11HAAAAAA2He2 23Li4Be5B6C7N8O9F10Ne3 311Na12MgBB BB BB BB BBBB BB13Al14Si15P16S17Cl18Ar4 419K20Ca21Sc22Ti23V24Cr25Mn26F
2、e27Co28Ni29Cu30Zn31Ga32Ge33As34Se35Br36Kr5 537Rb38Sr39Y40Zr41Ne42Mo43Tc44Re45Rh46Pa47Ag48Cd49In50Sn51Sb52Te53I54Xe6 655Cs56Ba57-71La72Hf73Ta74W75Re76Os77Ir78Pt79Au80Hg81Tl82Pb83Bi84Po85At86Rn7 787Fr88Ra89-103Ac104Rf105Db106Sg107Bh108Hs109Mt110Uun111Uuu112UubA、A为为s区元素区元素 A中的钠、钾氢氧化物是典型中的钠、钾氢氧化物是典型“碱碱”
3、,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 Li、Rb、Sr、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10.1 s区元素概述区元素概述第十章第十章 碱金属和碱金属和 碱土金属元素碱土金属元素AALiNaKRbCsFr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最重要的矿石是锂辉石最重要的矿石是锂辉石(LiAlSi2O6)10.1 s区
4、元素概述区元素概述第十章第十章 碱金属和碱金属和 碱土金属元素碱土金属元素AALiNaKRbCsFr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、盐湖和岩石中主要矿物是钾石矿主要矿物是钾石矿(KClMgCl26H2O)我国青海钾盐储量占全国我国青海钾盐储量占全国96.8%10.1 s区元素概述区元素概述第十章第十章 碱金属和碱金属和 碱土金属元素碱土金属元素10.1 s区元素概述区元素概述碱金属和碱土金属的存在碱金属和碱土金属的存在AALiNaKRbCsFr锂锂钠钠钾钾铷铷铯铯钫
5、钫AABeMgCaSrBaRa铍铍镁镁钙钙锶锶钡钡镭镭主要矿物是绿柱石主要矿物是绿柱石(3BeOAl2O3 6SiO2)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)等碳酸盐、硫酸盐形式存在等碳酸盐、硫酸盐形式存在第十章第十章 碱金属和碱金属和 碱土金属元素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第十章第十章 碱金属和碱土碱金属和碱土金属元素
6、金属元素第十章第十章 碱金属和碱金属和 碱土金属元素碱土金属元素10.2 碱金属和碱土金属的性质碱金属和碱土金属的性质第十章第十章 碱金属和碱金属和 碱土金属元素碱土金属元素10.2 碱金属和碱土金属的性质碱金属和碱土金属的性质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)Li(锂锂)32s1152180.5 13420.6Na(钠钠)113s118697.82 882.90.4K(钾钾)194s122763.25 7600.5Rb(铷铷)375s124838.89 6860.3Cs(铯铯)556s126528.40 669
7、.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)42s21111278 29704Mg(镁镁)123s2160648.8 11072.0Ca(钙钙)204s219783914841.5Sr(锶锶)385s221576913841.8Ba(钡钡)566s22177251640-因为因为 原子的原子半径较大原子的原子半径较大、核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金属和Ca、Sr、Ba均可用
8、刀切割均可用刀切割Cs是最软的金属是最软的金属 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 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第十章第十章 碱金属和碱金属和 碱土金属元素碱土金属元素10.2 碱金属和碱土金属的性质碱金属和碱土金属的性质 密度密度 0.53 0.97 0.86 1.53 1.88(gcm-3)密度密度 1.85 1.74 1.54 2.6 3.51 (gcm-3)A Li(A Li(锂锂)Na()Na(钠
9、钠)K()K(钾钾)Rb()Rb(铷铷)Cs()Cs(铯铯)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 +2E (M+/M)-3.04 -2.713 -2.924 (-2.98)(-3.026)(V)E (M2+/M)-1.99 -2.356 -2.84 -2.89 -2.92 (V)氧化数与族号一致,氧化数与族号一致,常见的化合物以离子型为主常见的化合物以离子型为主由于由于Li+、Be2+半径小,半径小,其化合物具有一定共价性其化合物具有一定共价性 *E
10、 (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第十章第十章 碱金属和碱金属和 碱土金属元素碱土金属元素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
11、电性 2.与金属本身相同的化学反应与金属本身相同的化学反应 3.稀碱金属氨溶液是还原剂稀碱金属氨溶液是还原剂第十章第十章 碱金属和碱金属和 碱土金属元素碱土金属元素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 碱土金属碱土金属第十章第十章 碱金属和碱金属和 碱土金属元素碱土金属元素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一些重要反应碱金属和碱土金属的一些重要反应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
12、碱金属碱金属Ca、Sr、BaMgH2O 2M+2H2O 2MOH+H2 M+2H2O M(OH)2+H2M+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 MX2LiMg、Ca、Sr、BaN26Li+N2 2Li3N3M+N2 M3N2第十章第十章 碱金属和碱金属和 碱土金属元素碱土金属元素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一些重要反应碱金属和碱土金属的一些重要反应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 MSLiNaK、Rb、Cs碱土金属碱土金属Ca、Sr、
13、BaO24Li+O2 2Li2O2Na+O2 Na2O2 M+O2 MO22M+O2 2MO M+O2 MO2第十章第十章 碱金属和碱金属和 碱土金属元素碱土金属元素碱金属的制备一般采用电解熔融盐的方法一般采用电解熔融盐的方法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580下电解下电解40%NaCl和和60%CaCl2的混合物的混合物 钠钠850下,下,用金属钠还原氯化钾用金属钠还原氯化钾钾钾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、铯第十章第十章 碱金属和碱金属和 碱土金属元素碱土金属元素碱金属的制备一般采用电解熔融盐的方法一
14、般采用电解熔融盐的方法铍铍1.350-400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 镁镁第十章第十章 碱金属和碱金属和 碱土金属元素碱土金属元素碱金属的制备一般采用电解熔融盐的方法一般采用电解熔融盐的方法 700-800 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、钡锶、钡第十章第十章
15、 碱金属和碱金属和 碱土金属元素碱土金属元素E (Li+/Li)可用焓变粗略估计可用焓变粗略估计 M(s)+H+(aq)M+(aq)+H2(g)12 rGm=-zF =-zFE (H+/H2)-E (Li+/Li)=zFE (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 第十章第十章 碱金属和碱金属和 碱土金属元素碱土金属元素12rHm =subHm +I1(M)+hHm(M+)+-hHm (H+)-D (H-H)-I1(H)rHm 的计算的计算M(s)+H+(aq)H2(g)+M+(aq)rHm-hHm(H+)H+(g)+e-H(g)-I1
16、(H)-D(H-H)M(g)M+(g)+e-I1(M)12 subHmhHm(M+)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第十章第十章 碱金属和碱金属和 碱土金属元素碱土金属元素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 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hHm (Li+)较小,即较小,即Li+水合过程放出的能水合过程放出的能量特别大,而导致量特别大,而导致rHm(Li)最小,最小,rGm 最小,最小,故故E (Li+/Li)最小。最小。-246-241-2
17、50-241-275rHm/(kJmol-1)-264-293-322-409-519hHm(M+)/(kJmol-1)376403419496520 I1(M)/(kJmol-1)78.885.890108.7161subHm(M)/(kJmol-1)CsRbKNaLi 第十章第十章 碱金属和碱金属和 碱土金属元素碱土金属元素第十章第十章 碱金属和碱金属和 碱土金属元素碱土金属元素第三节第三节 氢化物氢化物第十章第十章 碱金属和碱金属和 碱土金属元素碱土金属元素10.3 氢化物氢化物2M+H2 2MH(M代表碱金属代表碱金属)M+H2 MH2(M代表代表Ca、Sr、Ba)制备制备注意注意1.
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