第十二章s区元素课件.ppt
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1、2022-12-101第十二章第十二章 s区元素区元素(s-Block Elements)12.1 s区元素概述区元素概述12.2 s区元素的单质区元素的单质12.3 s区元素的化合物区元素的化合物12.4 元素的相关性元素的相关性2022-12-1020IIAIAIIBIVBIIIBVB VIBVIIBVIIIIBVIIAIIIA IVA VA VIAH氢He氦Li锂Be铍B硼C碳N氮O氧F氟Ne氖Na钠Mg镁Al铝Si硅P磷S硫Cl氯Ar氩K钾Ca钙Sc钪Ti钛V钒Cr铬Mn锰Fe铁Co钴Ni镍Cu铜Zn锌Ga镓Ge锗As砷Se硒Br溴Kr氪Rb铷Sr锶Y钇Zr锆Nb铌Mo钼Tc锝Ru钌R
2、h铑Pd钯Ag银Cd镉In铟Sn锡Sb锑Te碲I碘Xe氙Cs铯Ba钡Lu镥Hf铪Ta钽W钨Re铼Os锇 Ir铱Pt铂Au金Hg汞Tl铊Pb铅Bi铋Po钋At砹Rn氡Fr钫Ra镭Lr铹RfDbSgBhHsMt Uun*Uun*Uun*镧系La镧Ce铈Pr镨Nd钕Pm钷Sm钐Eu铕Gd钆Tb铽Dy镝Ho钬Er铒Tm铥Yb镱锕系Ac锕Th钍Pa镤U铀Np镎Pu钚Am镅Cm锔Bk锫Cf锎Es锿Fm镄Md钔No锘族周期1234567p区s区d区f区s区区s区区s区区s区区最外电子层结构最外电子层结构ns1ns2从从 IA 族到族到 IIA 族族2022-12-103IA族和族和IIA族元素的价电子层结构
3、和氧化态族元素的价电子层结构和氧化态元素元素 锂锂钠钠钾钾銣銣铯铯钫钫铍铍镁镁钙钙锶锶钡钡镭镭符号符号 Li NaKRb Cs FrBe Mg Ca Sr Ba Ra序号序号3111937558741220385688电子电子结构结构2s13s14s15s16s17s12s23s24s25s26s27s2氧化氧化态态+1+1+1+1+1+1+2+2+2+2+2+212.1.1 碱金属碱金属 和碱土金属元素的和碱土金属元素的价电价电子层结构子层结构和氧化态和氧化态12.1 s区元素区元素概述概述第十二章第十二章 s s区元素区元素2022-12-104 价电子层结构是价电子层结构是ns1,ns2
4、 ;碱金属碱金属(Alkali Metal)元素主要表元素主要表现现1氧化态;氧化态;碱土金属碱土金属(Alkali Soil Metal)元素元素主要表现主要表现2氧化态。氧化态。12.1 s区元素区元素概述概述第十二章第十二章 s s区元素区元素2022-12-10512.1.2 碱金属和碱土金属元素的原子碱金属和碱土金属元素的原子半径和离子半径半径和离子半径碱金属和碱土金属元素的原子半径和离子半径碱金属和碱土金属元素的原子半径和离子半径元素元素LiNaKRbCs原子半径原子半径/pm122.5157.2202.5216235离子半径离子半径/pm6095133148169元素元素BeMg
5、CaSrBa原子半径原子半径/pm122.5157.2202.5216235离子半径离子半径/pm31659911313512.1 s区元素区元素概述概述第十二章第十二章 s s区元素区元素2022-12-106 两族元素的原子有较大的原子半径,从两族元素的原子有较大的原子半径,从上到下,原子半径增大;上到下,原子半径增大;离子半径小于原子半径;离子半径小于原子半径;锂和铍在各相应族中有特别小的原子半锂和铍在各相应族中有特别小的原子半径和离子半径,故单质最稳定,形成的化径和离子半径,故单质最稳定,形成的化合物有较高的共价性。合物有较高的共价性。12.1 s区元素区元素概述概述第十二章第十二章
6、s s区元素区元素2022-12-10712.1.3 碱金属和碱土金属碱金属和碱土金属元素形成元素形成化合物的成键特征化合物的成键特征IAIIALiBeNaMgKCaRbSrCsBaLi+、Be2+、Mg2+主主要形成共价型化合物要形成共价型化合物大多数元素形成离大多数元素形成离子型化合物子型化合物12.1 s区元素区元素概述概述第十二章第十二章 s s区元素区元素2022-12-108 由于Li+有较小的半径,Be2+、Mg2+有较小半径和较高电荷,一定程度上容易形成共价键,表现出与同族元素不同的化学性质。12.1 s区元素区元素概述概述第十二章第十二章 s s区元素区元素2022-12-1
7、0912.2 s区元素的单质区元素的单质12.2.1 碱金属和碱土金属单质碱金属和碱土金属单质 的性质的性质12.2.2 碱金属和碱土金属碱金属和碱土金属单质单质的的 重要化学反应重要化学反应(the Elementary Substances of s-Block Elements)2022-12-101012.2.1 碱金属和碱土金属单质的性质碱金属和碱土金属单质的性质1.物理性质物理性质碱金属和碱土金属的物理性质碱金属和碱土金属的物理性质金属金属LiNaKRbCs密度密度/(gmL-1)0.5340.9680.891.5321.879硬度硬度(金刚石金刚石10)0.60.40.50.30
8、.2熔点熔点/180.5497.8263.3839.3128.44沸点沸点/1341881.4759691668.212.2 s区元素的单质区元素的单质第十二章第十二章 s s区元素区元素2022-12-1011金属金属BeMgCaSrBa密度密度/(gmL-1)1.8481.7381.552.643.51硬度硬度(金刚石金刚石10)-2.01.51.8-熔点熔点/1287651842757727沸点沸点/2467110014841366184512.2 s区元素的单质区元素的单质第十二章第十二章 s s区元素区元素 密度小,硬度低,熔沸点低;密度小,硬度低,熔沸点低;碱土金属的熔沸点和硬度都
9、比碱金属的高。碱土金属的熔沸点和硬度都比碱金属的高。2022-12-1012碱金属和碱土金属具有强活泼性,容易形成离子型化合物。12.2 s区元素的单质区元素的单质第十二章第十二章 s s区元素区元素2.化学性质化学性质(1)固态)固态碱金属和碱土金属的电离能和电负性碱金属和碱土金属的电离能和电负性元素元素LiNaKRbCs电离能电离能I1/(kJmoL-1)526.41502.04425.02409.22381.90电负性电负性0.980.930.820.820.792022-12-1013元素元素BeMgCaSrBa电离能电离能I1/(kJmoL-1)905.63743.94596.155
10、5.7508.9电负性电负性1.571.311.000.950.8912.2 s区元素的单质区元素的单质第十二章第十二章 s s区元素区元素碱金属和碱土金属的电离能和电负性碱金属和碱土金属的电离能和电负性 是化学活泼性很强的金属元素;是化学活泼性很强的金属元素;两个族中从上到下,元素的第一电离两个族中从上到下,元素的第一电离能和电负性依次降低;能和电负性依次降低;最活泼的金属是铯。最活泼的金属是铯。2022-12-1014碱金属和碱土金属的标准电极电势碱金属和碱土金属的标准电极电势(2)水溶液)水溶液金属金属LiNaKRbCsE /V-3.040-2.714-2.936-2.943-3.027
11、金属金属BeMgCaSrBaE /V-1.968-2.357-2.869-2.899-2.90612.2 s区元素的单质区元素的单质第十二章第十二章 s s区元素区元素2022-12-1015 标准电极电势值都很小,单质金属都是强标准电极电势值都很小,单质金属都是强的还原剂;的还原剂;从上到下,从上到下,减小,还原性增减小,还原性增强;强;小表现出反常小表现出反常性。最活泼的金属是锂。性。最活泼的金属是锂。M)/M(nE)CsCs()LiLi(EE比12.2 s区元素的单质区元素的单质第十二章第十二章 s s区元素区元素2022-12-10163.焰色反应焰色反应(Flame Reaction
12、)在分析化学上,这两族元素的金属单质或它们在高温下能挥发而不分解的化合物有一个重要性质,即在高温火焰中燃烧时产生有特征颜色的特征颜色的火焰火焰,可用于这些元素的定性和定量分析,这个性质与这些原子的价电子容易激发有关。12.2 s区元素的单质区元素的单质第十二章第十二章 s s区元素区元素2022-12-1017碱金属和碱土金属的火焰颜色碱金属和碱土金属的火焰颜色元素元素BeMgCaSrBa火焰颜色火焰颜色波长波长/nm714.9 687.8 553.5元素元素LiNaKRbCs火焰颜色火焰颜色波长波长/nm670.8589.2766.5780.0455.512.2 s区元素的单质区元素的单质第
13、十二章第十二章 s s区元素区元素2022-12-101812.2.2 碱金属和碱土金属的重要化学反应碱金属和碱土金属的重要化学反应MPO2+CO2O2SN2H2H2OX2M3PM2CO3MOH+H2MHM2SMX(X=卤素)M3N(M=Li)M2O (M=Li)M2O2 (M=Na)MO2 (M=K,Rb,Cs)12.2 s区元素的单质区元素的单质第十二章第十二章 s s区元素区元素2022-12-101912.2 s区元素的单质区元素的单质第十二章第十二章 s s区元素区元素MNaOHNH3水蒸气水蒸气H2X2M3N2(M=Mg)Be(OH)2-4+H2MH2MO+H2(M=Be,Mg)M
14、O2 (M=Ba),MOMX2M(OH)2+H2(M=Ca,Sr,Ba)N2H2OO2(M=Ca,Sr,Ba)M(NH2)2+H22022-12-1020两族元素形成的化合物在性质上的异同主要是离子型的化合物;氧化物水合物一般是强碱;碱和盐多是强电解质;同强酸形成的盐基本不水解。IA族元素的碱和盐大多是易溶于水的;而IIA元素的碱和盐一般有较低的溶解度。相似性差异性12.2 s区元素的单质区元素的单质第十二章第十二章 s s区元素区元素2022-12-102112.3 s区元素的化合物区元素的化合物 12.3.1 氢化物氢化物12.3.2 氧化物氧化物12.3.3 氢氧化物氢氧化物12.3.4
15、 重要的盐类的性质重要的盐类的性质 溶解性溶解性(the Compounds of s-Block Elements)2022-12-102212.3.1 氢化物氢化物(Hydride)氢与其他元素形成的二元化合物叫氢与其他元素形成的二元化合物叫氢化物氢化物。12.3 s区元素的化合物区元素的化合物第十二章第十二章 s s区元素区元素2022-12-1023 制备制备 碱金属和碱土金属中的镁、钙、锶、钡,在氢气流中加热,可以分别生成离子型氢化物。如12.3 s区元素的化合物区元素的化合物第十二章第十二章 s s区元素区元素2Na+H2 2NaHCa+H2 CaH22022-12-1024?离子
16、型氢化物不溶于非水溶剂,能溶于离子型氢化物不溶于非水溶剂,能溶于熔融的碱金属卤化物中;熔融的碱金属卤化物中;?离子型氢化物熔化时能导电,在阳极上离子型氢化物熔化时能导电,在阳极上有有H2放出;放出;?证实了离子型氢化物都含负氢离子证实了离子型氢化物都含负氢离子 H-。12.3 s区元素的化合物区元素的化合物第十二章第十二章 s s区元素区元素2022-12-1025性质一:性质一:高反应活性高反应活性性质性质性质二:强还原性性质二:强还原性性质三:性质三:配合性12.3 s区元素的化合物区元素的化合物第十二章第十二章 s s区元素区元素2022-12-1026性质一:性质一:高反应活性高反应活
17、性离子型氢化物具有很高的反应活性,与水发生激烈反应,放出氢气,故称为生氢剂、干燥剂。12.3 s区元素的化合物区元素的化合物第十二章第十二章 s s区元素区元素NaH+H2O NaOH+H2可用离子型氢化物(可用离子型氢化物(CaH2)除去水蒸)除去水蒸气或溶剂中微量水分。气或溶剂中微量水分。H-+H+H22022-12-1027性质二:强还原性性质二:强还原性TiCl4+4NaH Ti+4NaCl+2H240012.3 s区元素的化合物区元素的化合物第十二章第十二章 s s区元素区元素离子型氢化物都是强还原剂,尤其在高温下可还原金属氯化物、氧化物和含氧酸盐为金属。E (H2/H)=-2.23
18、V2022-12-1028性质三:性质三:配合性配合性 离子型氢化物在非水溶剂中能与一些缺电子化合物(B3+、Al3+、Ga3+)组成配合物而具有还原性。2LiH+B2H6 2LiBH4(硼氢化锂)4LiH+AlCl3 LiAlH4 +3LiCl(无水)(氢化铝锂)12.3 s区元素的化合物区元素的化合物第十二章第十二章 s s区元素区元素NaClLiHH21NaLiClC4002 2022-12-102912.3 s区元素的化合物区元素的化合物第十二章第十二章 s s区元素区元素LiH、LiBH4、LiAlH4都是非常有用都是非常有用的实验室试剂,常用作提供的实验室试剂,常用作提供H-的良好
19、试剂、的良好试剂、还原剂。还原剂。实验室更喜欢用后者代替实验室更喜欢用后者代替LiH、NaH,是因为它们在乙醚是因为它们在乙醚(Ether)中容易溶解。中容易溶解。2022-12-103012.3.2 氧化物氧化物 通常通常条件下条件下碱金属碱金属碱土金属碱土金属氧的存氧的存在形式在形式氧化物氧化物M2O(M=Li)MOO2-过氧化物过氧化物M2O2(M=Na)MO2(M=Ca Sr Ba),MOO22-超氧化物超氧化物MO2(M=K,Rb,Cs)MO4M=Ca Sr BaO2-臭氧化物臭氧化物MO3(M=K,Rb,Cs)O3-碱金属、碱土金属的氧化物碱金属、碱土金属的氧化物12.3 s区元素
20、的化合物区元素的化合物第十二章第十二章 s s区元素区元素2022-12-1031有趣的现象 体积较大的过氧阴离子、超氧体积较大的过氧阴离子、超氧阴离子和臭氧阴离子更容易被体积阴离子和臭氧阴离子更容易被体积较大的正离子稳定。较大的正离子稳定。12.3 s区元素的化合物区元素的化合物第十二章第十二章 s s区元素区元素2022-12-10321.正常氧化物正常氧化物 制备制备2Na+Na2O22Na2O10K+2KNO36K2O+N2OLi O212Li2212.3 s区元素的化合物区元素的化合物第十二章第十二章 s s区元素区元素2M+O2 2MOMCO3 MO+CO22M(NO3)22MO+
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