第六章 堿金屬和堿土金屬

1、第十章第十章 堿金屬和堿土金屬元素堿金屬和堿土金屬元素單質(zhì)、氧化物、氫氧化物單質(zhì)、氧化物、氫氧化物和鹽類的性質(zhì)和生產(chǎn)和鹽類的性質(zhì)和生產(chǎn)概述概述nIA IIAnLi BenNa MgnK Ca nRb SrnCs Ba原子半徑減小原子半徑減小金屬性、還原性減弱金屬性、還原性減弱電離能、電負(fù)性增大電離能、電負(fù)性增大原子半徑增大原子半徑增大金屬性、還原性增強(qiáng)金屬性、還原性增強(qiáng)電離能、電負(fù)性減小電離能、電負(fù)性減小均以礦物形式存在均以礦物形式存在:鈉長(zhǎng)石鈉長(zhǎng)石:鉀長(zhǎng)石鉀長(zhǎng)石:光鹵石光鹵石:明礬石明礬石:鋰輝石鋰輝石:綠柱石綠柱石:菱鎂礦菱鎂礦:石膏石膏:螢石螢石天青石天青石:重晶石重晶石:大理石大理石:

2、83OAlSiNa83OAlSiKO6HMgClKCl22O3H)(SOK(AlO)224323)LiAl(SiO6323)(SiOAlBe3MgCOO2HCaSO243CaCO2CaF4SrSO4BaSOs區(qū)元素的存在區(qū)元素的存在圖片Gc2-704-18.8Gc2-711-18.14LiNaKRb CsBeMgCaSrBa一、堿金屬、堿土金屬的通性一、堿金屬、堿土金屬的通性價(jià)層電子構(gòu)型：價(jià)層電子構(gòu)型：IAIA，nsns1 1 IIAIIA，nsns2 2 1 1、 金屬性和非金屬性金屬性和非金屬性金屬元素：外層電子少，原子半徑金屬元素：外層電子少，原子半徑性質(zhì)：金屬鍵不牢固，單質(zhì)熔、沸點(diǎn)很低

3、，性質(zhì)：金屬鍵不牢固，單質(zhì)熔、沸點(diǎn)很低， 硬度較小，其中硬度較小，其中IIAIAIIAIA。金屬性：金屬性：IAIIAIAIIA堿金屬中堿金屬中CsCs、RbRb金屬性質(zhì)最強(qiáng)，失電子傾向金屬性質(zhì)最強(qiáng)，失電子傾向最大，所以可作光電管，如最大，所以可作光電管，如CsCs光電管制成的光電管制成的自動(dòng)報(bào)警器可報(bào)告遠(yuǎn)處火警；制成的天文儀自動(dòng)報(bào)警器可報(bào)告遠(yuǎn)處火警；制成的天文儀器可以測(cè)定與地球距離器可以測(cè)定與地球距離與水作用與水作用2M+2H2O2MOH+H2（g）焰色反應(yīng)焰色反應(yīng)鋰（鋰（Li）紫紅色）紫紅色鈉（鈉（Na）黃色）黃色鎂（鎂（Mg）淺藍(lán)）淺藍(lán)鉀（鉀（K）淺紫色）淺紫色鈣（鈣（Ca）磚紅色）磚紅

4、色銣（銣（Rb）紫色）紫色鍶（鍶（Sr）洋紅色）洋紅色銫（銫（Cs）紫紅）紫紅鋇（鋇（Ba）黃綠色）黃綠色2 2、氧化數(shù)：、氧化數(shù)：分別為分別為+1+1和和+2+2，一般無(wú)變價(jià)，一般無(wú)變價(jià)3 3、化合物鍵型：、化合物鍵型：以離子鍵為主，其中以離子鍵為主，其中LiLi+ +、BeBe2+2+由于半徑小，其化合物有一定的共價(jià)性，由于半徑小，其化合物有一定的共價(jià)性，如如BeClBeCl2 2等。等。4 4、特性：、特性：堿金屬和堿土金屬可溶于液氨，形堿金屬和堿土金屬可溶于液氨，形成深藍(lán)色溶液。成深藍(lán)色溶液。( (較高導(dǎo)電性和與金屬相同的較高導(dǎo)電性和與金屬相同的還原性還原性) )IA：M(s)+(x+

5、y)NH3=M+(NH3)x+e-(NH3)yIIA:M(s)+(x+2y)NH3=M2+(HN3)x+2e-(NH3)yp290p290氫化物（除氫化物（除BeBe、MgMg外）外） LiH NaHKHRbHCsHNaCl90.457.357.754.349.34111. 1. 均為白色晶體均為白色晶體, , 熱穩(wěn)定性差熱穩(wěn)定性差fH2. 2. 還原性強(qiáng)還原性強(qiáng)V)23.2)/H(H(2- -= =- -E2LiOHTiTiO2LiH2242H4NaClTiTiCl4NaHA A A A 金屬活潑，可與氫形成離子性氫化物金屬活潑，可與氫形成離子性氫化物二、氧化物二、氧化物 多種類型：正常氧化

6、物多種類型：正常氧化物O2-、過(guò)氧化物、過(guò)氧化物O22- 、超氧化物超氧化物O2-,臭氧化物臭氧化物O3-及低氧化物及低氧化物正常氧化物正常氧化物(O2-)過(guò)氧化物過(guò)氧化物(O22-)超氧化物超氧化物(O2-)622221pss)2()()()()()()()()()(2422222223242222222p*pps*sp*pps*sKKKK穩(wěn)定性穩(wěn)定性:O2-O2-O22-4242222222)()()()()(p*pps*sKK比較：比較：O2 （一）（一） 正常氧化物正常氧化物 多數(shù)為白色固體，多數(shù)為白色固體，K K2 2O O（淡黃）、淡黃）、RbRb2 2O O（亮黃）、亮黃）、Cs

7、Cs2 2O(O(桔紅桔紅) )；熔點(diǎn)：；熔點(diǎn)：IIAIAIIAIA；硬度硬度IIAIAIIAIA，所以所以BeOBeO、MgOMgO作耐火材作耐火材料和金屬陶瓷，料和金屬陶瓷，BeOBeO還有反射放射線的能還有反射放射線的能力，常用作原子反應(yīng)堆外壁磚塊材料。力，常用作原子反應(yīng)堆外壁磚塊材料。（二）過(guò)氧化物和超氧化物（二）過(guò)氧化物和超氧化物除除BeBe外外IAIA、IIAIIA均能形成過(guò)氧化物均能形成過(guò)氧化物( (離子型離子型) )除除LiLi、BeBe、MgMg外，外，IAIA、IIAIIA能形成超氧化物能形成超氧化物（1 1）室溫下，均能與水和稀酸反應(yīng)：）室溫下，均能與水和稀酸反應(yīng)： Na

8、2O2+2H2O2NaOH+H2O2Na2O2+H2SO4Na2SO4+H2O22KO2+2H2O2KOH+H2O2+O22KO2+2H2SO42K2SO4+H2O2+O2（2）與與CO2的反應(yīng)：的反應(yīng)：2Na2O2+2CO22Na2CO3+O24KO2+2CO22K2CO3+3O2 過(guò)氧化物和超氧化物常用作防毒面具、高過(guò)氧化物和超氧化物常用作防毒面具、高空飛行、潛水的供氧劑?？诊w行、潛水的供氧劑。Na2O2為常用的過(guò)為常用的過(guò)氧化物，純的為白色，工業(yè)品帶淺黃；在氧化物，純的為白色，工業(yè)品帶淺黃；在堿性介質(zhì)中是強(qiáng)氧化劑，常作礦熔劑堿性介質(zhì)中是強(qiáng)氧化劑，常作礦熔劑2Fe(CrO2)2+7Na2O

9、22Na2CrO4+Fe2O3+3Na2O還可用于紡織、紙漿漂白。還可用于紡織、紙漿漂白。Na2O2熔融分解熔融分解，但遇到棉花、，但遇到棉花、AlAl粉等還原性物質(zhì)，會(huì)爆粉等還原性物質(zhì)，會(huì)爆炸，故使用炸，故使用Na2O2要小心。要小心。 （三）臭氧化物和低氧化物（三）臭氧化物和低氧化物低溫下，臭氧低溫下，臭氧O O3 3和粉末狀無(wú)水堿金屬和粉末狀無(wú)水堿金屬( (除除LiLi外外) )氫氧化物反應(yīng)，用液氨提取得紅色氫氧化物反應(yīng)，用液氨提取得紅色MOMO3 3固體固體3MOH(s)+2O3(g)2MO3(s)+MOHH2O(s)+1/2O2(g) 室溫下，臭氧化物會(huì)緩慢分解：室溫下，臭氧化物會(huì)緩

10、慢分解： MO3MO2+1/2O2遇水會(huì)發(fā)生反應(yīng)：遇水會(huì)發(fā)生反應(yīng)： 4MO3+2H2O4MOH+5O2 三、氫氧化物三、氫氧化物IAIA和和IIAIIA中（除中（除BeOBeO、MgOMgO外）直接與水形成對(duì)外）直接與水形成對(duì)應(yīng)氫氧化物。應(yīng)氫氧化物。白色固體，易潮解，在空氣中吸收白色固體，易潮解，在空氣中吸收COCO2 2對(duì)纖維、皮膚有強(qiáng)烈腐蝕作用，稱荷性堿對(duì)纖維、皮膚有強(qiáng)烈腐蝕作用，稱荷性堿 1 1、堿性、堿性LiOHNaOHKOHRbOHCsOH中強(qiáng)堿中強(qiáng)堿 強(qiáng)堿強(qiáng)堿 強(qiáng)堿強(qiáng)堿 強(qiáng)堿強(qiáng)堿 強(qiáng)堿強(qiáng)堿Be(OH)2Mg(OH)2Ca(OH)2Sr(OH)2Ba(OH)2 兩性兩性 中強(qiáng)中強(qiáng) 強(qiáng)

11、強(qiáng) 強(qiáng)強(qiáng) 強(qiáng)強(qiáng) Be(OH)2+2H+Be2+2H2OBe(OH)2+2OH-Be(OH)42- LiOH Be(OH)2 NaOH Mg(OH)2 KOH Ca(OH)2 RbOH Sr(OH)2 CsOH Ba(OH)2酸性增強(qiáng)堿性增強(qiáng)氫氧化物酸堿性遞變規(guī)律解釋氫氧化物酸堿性遞變規(guī)律解釋R-O-H規(guī)則規(guī)則氧化物的水合物通式氧化物的水合物通式R(OH)n，R為成酸或?yàn)槌伤峄虺蓧A元素，有兩種解離可能：成堿元素，有兩種解離可能： RO-+H+R-O-HR+OH-解離方式與陽(yáng)離子的極化作用有關(guān)，科學(xué)解離方式與陽(yáng)離子的極化作用有關(guān)，科學(xué)家卡特里奇以家卡特里奇以“離子勢(shì)離子勢(shì)”來(lái)衡量陽(yáng)離子極來(lái)衡量陽(yáng)離

12、子極化作用的強(qiáng)弱化作用的強(qiáng)弱在在R-O-H中，若中，若R的的值大，其極化作用值大，其極化作用強(qiáng)，氧原子電子云偏向強(qiáng)，氧原子電子云偏向R，使，使O-H鍵極性鍵極性增強(qiáng)，則呈現(xiàn)酸式解離；若增強(qiáng)，則呈現(xiàn)酸式解離；若R的的值小，值小，R-O鍵極性強(qiáng)，則成堿式解離。鍵極性強(qiáng)，則成堿式解離。 酸式 堿式 nm)-(r rZ =陽(yáng)離子半經(jīng)陽(yáng)離子電荷 值：值： 10R-O-H酸堿性：酸堿性： 堿性堿性 兩性兩性 酸性酸性經(jīng)驗(yàn)規(guī)則，有些物質(zhì)不適用，經(jīng)驗(yàn)規(guī)則，有些物質(zhì)不適用，Zn(OH)Zn(OH)2 2，ZnZn的的 =5.2=5.2，兩性氫氧化物。兩性氫氧化物。2 2、溶解性、溶解性IA均溶于水，僅均溶于水，

13、僅LiOH溶解度較小溶解度較小IIA溶解度比溶解度比IAIA的小得多，且從上到下溶的小得多，且從上到下溶解度增大。因從上到下，半徑增大，解度增大。因從上到下，半徑增大，M2+與與OH-吸引力減弱，容易被水分子拆開(kāi)吸引力減弱，容易被水分子拆開(kāi)IIAIAIIAIA：同一周期，：同一周期，IAIIA，原子半徑減小，離子電荷增多，靜電引力增大，分子靜電引力增大，分子不易被水分子拆開(kāi)不易被水分子拆開(kāi) 四、鹽類四、鹽類（一）鹽類的性質(zhì)：（一）鹽類的性質(zhì)：鹵化物，硫酸鹽，硝酸鹽，碳酸鹽，磷酸鹽鹵化物，硫酸鹽，硝酸鹽，碳酸鹽，磷酸鹽1 1、晶型、晶型絕大多數(shù)為離子晶體，有較高熔、沸點(diǎn)，常絕大多數(shù)為離子晶體，有

14、較高熔、沸點(diǎn)，常溫下為固體，熔化時(shí)能導(dǎo)電溫下為固體，熔化時(shí)能導(dǎo)電但但BeBe2+2+的半徑小，電荷較多，極化力較強(qiáng)，的半徑小，電荷較多，極化力較強(qiáng)，光與易變形的光與易變形的ClCl- -、BrBr- -、I I- -結(jié)合則形成共價(jià)結(jié)合則形成共價(jià)化合物。如化合物。如BeClBeCl2 2，熔點(diǎn)低，易升華，能溶熔點(diǎn)低，易升華，能溶于有機(jī)溶劑于有機(jī)溶劑2 2、顏色、顏色M+、M2+均無(wú)色，它們形成的鹽類只均無(wú)色，它們形成的鹽類只要陰離子無(wú)色，其化合物必為無(wú)色；要陰離子無(wú)色，其化合物必為無(wú)色；若陰離子有色，則化合物有色若陰離子有色，則化合物有色3 3、熱穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性 IAIA一般有較高穩(wěn)定性：鹵化

15、物高溫?fù)]發(fā)一般有較高穩(wěn)定性：鹵化物高溫?fù)]發(fā)而不分解；硫酸鹽高溫不揮發(fā)，難分解；碳而不分解；硫酸鹽高溫不揮發(fā)，難分解；碳酸鹽除酸鹽除LiLi2 2COCO3 3在在10001000以上部分分解為以上部分分解為L(zhǎng)iLi2 2O O和和COCO2 2外，其余皆不分解；僅硝酸鹽差，加外，其余皆不分解；僅硝酸鹽差，加熱到一定溫度分解：熱到一定溫度分解： 4LiNO32Li2O+4NO2+O22NaNO32NaNO2+O22KNO32KNO2+O2IIAIIA碳酸鹽常溫下碳酸鹽常溫下( (除除BeCOBeCO3 3不到不到100100分解分解) )穩(wěn)定，強(qiáng)熱下分解。穩(wěn)定，強(qiáng)熱下分解。 Co650 Co83

16、0Co6304 4、溶解度、溶解度IAIA一般易溶于水，僅兩類型微溶于水一般易溶于水，僅兩類型微溶于水: :(1)(1)若干若干Li i鹽：鹽：LiF、Li2CO3、Li3PO4(2)(2)K+、Rh+、Cs+(及及NHNH4 4+ +) )的大陰離子鹽的大陰離子鹽IIAIIA中中BeBe鹽多數(shù)易溶鹽多數(shù)易溶MgMg鹽部分易溶鹽部分易溶CaCa、SrSr、BaBa鹽則多為難溶，其中氟化物鹽則多為難溶，其中氟化物溶解度：溶解度：CaF2SrF2BaF2（增強(qiáng)）；增強(qiáng)）； CaSO4SrSO4BaSO4（減弱）；減弱）；注意，注意，BeBe鹽和可溶性鋇鹽有毒。鹽和可溶性鋇鹽有毒。45、K+、Na+

17、、Mg2+、Ca2+、Ba2+的鑒定的鑒定 p297p297（二）某些鹽類的生產(chǎn)和應(yīng)用（二）某些鹽類的生產(chǎn)和應(yīng)用1 1、碳酸鈉（純堿，蘇打，堿面）、碳酸鈉（純堿，蘇打，堿面） 索維爾法：飽和食鹽水吸收索維爾法：飽和食鹽水吸收NHNH3 3和和COCO2 2氣體，氣體，制得溶解度較小的制得溶解度較小的NaHCONaHCO3 3，再焙燒：再焙燒：NaCl+NH3+CO2+H2ONaHCO3+NH4Cl2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2 析出析出NaHCONaHCO3 3后，母液中后，母液中NHNH4 4ClCl用消石灰來(lái)回收用消石灰來(lái)回收，以循環(huán)使用：，以循環(huán)使用：2NH4Cl+Ca(OH

18、)2NH3+CaCl2+2H2O 所需所需COCO2 2和石灰由石灰石煅燒得來(lái)。和石灰由石灰石煅燒得來(lái)。 此法，技術(shù)成熟，原料豐富價(jià)廉，但食鹽利此法，技術(shù)成熟，原料豐富價(jià)廉，但食鹽利用率低，用率低，NHNH3 3損失大，損失大，CaClCaCl2 2廢渣造成環(huán)境污染。廢渣造成環(huán)境污染。 Co200侯德榜法：侯德榜法：將制堿和合成氨聯(lián)為一體，稱將制堿和合成氨聯(lián)為一體，稱侯氏聯(lián)合制堿法，或氨堿法。侯氏聯(lián)合制堿法，或氨堿法。 該法，先用水煤氣轉(zhuǎn)化的該法，先用水煤氣轉(zhuǎn)化的H H2 2和和N N2 2合成氨合成氨，同時(shí)有，同時(shí)有COCO2 2放出；由此合成氨系統(tǒng)提供的放出；由此合成氨系統(tǒng)提供的NHNH3 3和和COCO2 2來(lái)制堿，副產(chǎn)品來(lái)制堿，副產(chǎn)品NHNH4 4ClCl可作化肥?？勺骰省４朔?，此法，NaClNaCl利用率達(dá)利用率達(dá)96%96%以上，成本降低以上，成本降低，可連續(xù)化生產(chǎn)，對(duì)制堿上作出較大貢獻(xiàn)。，可連續(xù)化生產(chǎn)，對(duì)制堿上作出較大貢獻(xiàn)。 2 2、