第十二章無機(jī)化學(xué)(大連理工)

1、12.1 s區(qū)元素概述區(qū)元素概述12.4 鋰鋰 、鈹?shù)奶厥庑浴⑩數(shù)奶厥庑?對(duì)角線規(guī)則對(duì)角線規(guī)則12.3 s區(qū)元素的化合物區(qū)元素的化合物12.2 s區(qū)元素的單質(zhì)區(qū)元素的單質(zhì)第十二章第十二章 s s區(qū)元素區(qū)元素第三篇第三篇 元素化學(xué)元素化學(xué)12.1 s區(qū)元素概述區(qū)元素概述堿金屬(IA )：ns1 Li, Na, K, Rb, Cs, Fr堿土金屬(IIA )：ns2 Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra 都是活潑金屬。都是活潑金屬。1. 易與H2直接化合成MH、MH2離子 型化合物；2. 與O2形成正常氧化物、過氧化物、 超氧化物；3. 與其他非金屬作用形成相應(yīng)的化合物；4. 易與H2O反

2、應(yīng)(除Be、Mg外)。注：它們的活潑性有差異通性：原子半徑增大電離能、電負(fù)性減小金屬性、還原性增強(qiáng)IA IIALi BeNa MgK Ca Rb SrCs Ba原子半徑減小電離能、電負(fù)性增大金屬性、還原性減弱為什么E (Li+/Li)比E (Cs+/ Cs )還??？電極反應(yīng)：Mz+(aq) + ze- M(s)其逆反應(yīng)： M(s) Mz+(aq) + ze-H2OrGm= zFE (Mz+/ M )rGmf Gm (Mz+,aq ) =f Gm (Mz+,aq ) = zFE (Mz+/ M )rSmrGmrHm=-TfHm(M+,g)M+(aq) M (s) fHm(M+,aq )M+(g)

3、 M (g) I1subHm(M+,g)Hmh 對(duì)于堿金屬，若不考慮 的差異，可用 (M+,aq )代替 (M+,aq )近似估計(jì)E (M+/ M )的相對(duì)大小。rSmf GmfHm(M+,aq ) = + I1 +fHmsubHm(M+,g)HmhLiNaKRbCs159.37107.3289.2480.8876.065526.41502.04425.02409.22318.90-535.27-420.48-337.64-312.27-287.24150.51188.88176.62177.83170.72-3.040-2.714-2.936-2.943-3.027subHmI1E (M+/

4、 M)/VHmh(M+,g)fHm(M+,aq)注：以上物理量除E 外單位均為：kJmol-1(M+,aq ) = + I1 +fHmsubHm(M+,g)Hmh12.2.1 單質(zhì)的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)單質(zhì)的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)12.2 s區(qū)元素的單質(zhì)區(qū)元素的單質(zhì)12.2.2 s區(qū)元素的存在和單質(zhì)的制備區(qū)元素的存在和單質(zhì)的制備12.2.1 單質(zhì)的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)單質(zhì)的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)NaLiK1.物理性質(zhì)BeMgCaSrBaRbCs單質(zhì)的物理性質(zhì)：有金屬光澤密度小硬度小熔點(diǎn)低s區(qū)單質(zhì)的熔、沸點(diǎn)變化導(dǎo)電、導(dǎo)熱性好單質(zhì)在空氣中燃燒，形成相應(yīng)的氧化物：Li2O Na2O2 KO2 RbO2 CsO2

5、BeO MgO CaO SrO BaO2Li2ONa2O2KO2與氧、硫、氮、鹵素反應(yīng)， 形成相應(yīng)的化合物。2.化學(xué)性質(zhì)鎂帶的燃燒與水作用LiNaKCa2M + 2H2O 2MOH + H2(g)與液氨的作用(g)H2NH2M(l)2NH2M(s)223+-+(am)e(am)M) s (M-+液氨溶劑3.焰色反應(yīng)均以礦物形式存在：83OAlSiNa83OAlSiKO6HMgClKCl22O3H)(SOK(AlO)224323)LiAl(SiO鋰輝石：鈉長(zhǎng)石：鉀長(zhǎng)石：光鹵石：明礬石：12.2.2 s區(qū)元素的存在和單質(zhì)的制備區(qū)元素的存在和單質(zhì)的制備綠柱石：菱鎂礦：螢石：天青石：大理石：6323)

6、(SiOAlBe3MgCOO2HCaSO243CaCO2CaF4SrSO4BaSO石膏：重晶石：12.3.1 氫化物氫化物12.3 s區(qū)元素的化合物區(qū)元素的化合物12.3.5 配合物配合物(無內(nèi)容)12.3.4 重要鹽類及其性質(zhì)重要鹽類及其性質(zhì)12.3.3 氫氧化物氫氧化物12.3.2 氧化物氧化物 s區(qū)元素的單質(zhì)(除Be、Mg外)均能與氫形成離子型氫化物。LiH NaH KH RbH CsH NaCl-90.4 -57.3 -57.7-54.3 -49.3 -4411.均為白色晶體， 熱穩(wěn)定性差12.3.1 氫化物氫化物/ kJmol-1fHm2.還原性強(qiáng) 鈦的冶煉：2LiOHTiTiO2L

7、iH2+242H4NaClTiTiCl4NaH+劇烈水解：(g)HMOHOHMH22+(g)H2Ca(OH)OH2CaH2222+V)23. 2)/H(H(2-=-E3.形成配位氫化物3LiClLiAlHAlCl4LiH43+（無水）乙醚鋁氫化鋰LiAlH4受潮時(shí)強(qiáng)烈水解23244HAl(OH)LiOHO4HLiAlH+1.形成四類氧化物622p2s2s 1臭氧化物(O3-)：順磁性42p4p22p222s22s)()()()()(*KK正常氧化物(O2-)：過氧化物(O22-)：超氧化物(O2-)：順磁性32p4p22p222s22s)()()()()(*KK12.3.2 氧化物氧化物2.制

8、備：直接：間接：222ONaO2Na+22KOOK+O2Na2NaONa222+223NO6K10K2KNO+(g)COMO MCO23+3.化學(xué)性質(zhì)與H2O的作用：2MOHOHOM22+（Li Cs劇烈程度）（BeO除外）22222OH2NaOHO2HONa+222M(OH)OHOM+22222OOH2KOHO2H2KO+與CO2的作用：3222COLiCOOLi+)g(OCO2Na2COO2Na232222+)(g3OCO2K2CO4KO23222+ 12.3.3 氫氧化物氫氧化物 堿金屬和堿土金屬的氫氧化物都是白色固體。易吸水而潮解MOH易溶于水，放熱。堿土金屬溶解度（20）溶解度增大

9、氫氧化物 Be(OH)2 Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr(OH)2 Ba(OH)2 溶解度molL-1 810-6 2.110-4 2.310-2 6.610-2 1.210-1 LiOH NaOH KOH RbOH CsOH 中強(qiáng) 強(qiáng) 強(qiáng) 強(qiáng) 強(qiáng) Be(OH)2 Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr(OH)2 Ba(OH)2 兩性 中強(qiáng) 強(qiáng) 強(qiáng) 強(qiáng)(箭頭指向)堿性增強(qiáng)，溶解度增大。堿性12.3.4 重要鹽類及其性質(zhì)重要鹽類及其性質(zhì)1.晶體類型： 絕大多數(shù)是離子晶體，但堿土金屬鹵化物有一定的共價(jià)性。例如：Be2+極化力強(qiáng)， BeCl2已過渡為共價(jià) 化合物。離子性增強(qiáng)重要鹽類： 鹵化物、硝

10、酸鹽、硫酸鹽、碳酸鹽。 BeCl2 MgCl2 CaCl2 SrCl2 BaCl2熔點(diǎn)/ 415 714 775 874 9622.一般無色或白色3.溶解度：堿金屬鹽類一般易溶于水； 堿土金屬鹽類除鹵化物、硝酸 鹽外多數(shù)溶解度較小。4.熱穩(wěn)定性：較高。硝酸鹽熱穩(wěn)定性差。堿土金屬碳酸鹽的穩(wěn)定性隨金屬離子半徑 的增大而增強(qiáng)。 BeCO3 MgCO3 CaCO3 SrCO3 BaCO3t分 / 100 540 900 1290 1360穩(wěn)定性 M2CO3 MCO3COOO2-M2+12.4 鋰 、鈹?shù)奶厥庑?對(duì)角線規(guī)則12.4.1 鋰的特殊性鋰的特殊性(無內(nèi)容)12.4.3 對(duì)角線規(guī)則對(duì)角線規(guī)則12.4.2 鈹?shù)奶厥庑遭數(shù)奶厥庑?無內(nèi)容)Li Be B CNa Mg Al Si A 族的Li與A族的Mg， A族的Be與A族的Al， A 族的B與A族的Si，這三對(duì)元素在周期表中處于對(duì)角線位置：相應(yīng)的兩元素及其化合物的性質(zhì)有許多相似之處。這種相似性稱為對(duì)角線規(guī)則。12.4.3 對(duì)角線規(guī)則對(duì)角線規(guī)則 鋰與鎂的相似性：?jiǎn)钨|(zhì)與氧作用生成正常氧化物；氫氧化物均為中強(qiáng)堿，且水中溶解度不大；氟化物、碳酸鹽、磷酸鹽均難溶；氯化物均能溶于有機(jī)溶劑中；碳酸鹽受熱分解，產(chǎn)物為相應(yīng)