碱金属和碱土金属

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1、 本章要求1了解了解 s 区元素的物理性质。区元素的物理性质。6掌握对角线规则和锂、铍的特殊性。掌握对角线规则和锂、铍的特殊性。5掌握碳酸盐的分解规律。掌握碳酸盐的分解规律。4掌握掌握 s 区元素的重要盐类化合物的性质，会用热力区元素的重要盐类化合物的性质，会用热力 学观点解释盐类溶解性。学观点解释盐类溶解性。3掌握掌握s区元素的氢化物、氧化物、氢氧化物的性质，区元素的氢化物、氧化物、氢氧化物的性质，掌握氢氧化物的碱性变化规律。掌握氢氧化物的碱性变化规律。2了解主要元素单质的制备了解主要元素单质的制备,掌握钾和钠制备方法。掌握钾和钠制备方法。第1章 碱金属与碱土金属A Li Na K Rb C

2、s ns1 +1A Be Mg Ca Sr Ba ns2+2 Humphry Davy(戴维17781829)利用电解法利用电解法制取了金属制取了金属K、Na、Ca、Mg、Sr、Ba，确认氯气，确认氯气是一种元素是一种元素，氢是一切酸，氢是一切酸类不可缺少的要素，为化类不可缺少的要素，为化学做出了杰出贡献。学做出了杰出贡献。1.1 概述活活泼泼性性依依次次增增强强原原子子半半径径增增大大1.2 单质的性质1.单质在空气中燃烧，形成相应的氧化物：Li2O Na2O2 KO2 RbO CsO2BeO MgO CaO SrO BaO22.与其他非金属作用：单质与硫、氮、卤素反应，形成相应的离子型化合

3、物。3.与水的作用：2 M+2 H2O =2 MOH+H2（g）(g)H2NH2M (l)2NH2M(s)2234.碱金属、碱土金属与液氨的作用M1(xy)NH3=M1(NH3)y e(NH3)x（蓝色）（蓝色）M2(2xy)NH3=M2(NH3)2y 2e(NH3)x（蓝色）（蓝色）1.3 氢化物 LiH NaH KH RbH CsH NaCl90.4 57.3 57.7 54.3 49.3 4411.均为白色晶体,热稳定性差fH2.还原性强V23.2)/H(H2=E2LiOHTiTiO2LiH2242H4NaClTiTiCl4NaH A A 金属活泼，可与氢形成离子型氢化物（除金属活泼，可

4、与氢形成离子型氢化物（除Be、Mg）3.剧烈水解(g)HMOHOHMH22(g)H2Ca(OH)OH2CaH22224.形成配位氢化物3LiClLiAlHAlCl4LiH43（无水）乙醚氢化铝锂氢化铝锂LiAlH4受潮时强烈水解受潮时强烈水解23244HAl(OH)LiOHO4HLiAlH 1.氢氧化物性质 碱金属和碱土金属的氢氧化物都是白色固体。碱金属和碱土金属的氢氧化物都是白色固体。Be(OH)2 为两性氢氧化物，为两性氢氧化物，LiOH 和和 Be(OH)2 为为中强碱，其余氢氧化物都是强碱。中强碱，其余氢氧化物都是强碱。碱金属的氢氧化物都易溶于水，在空气中很容易碱金属的氢氧化物都易溶于

5、水，在空气中很容易吸潮，它们溶解于水时放出大量的热。除氢氧化锂的吸潮，它们溶解于水时放出大量的热。除氢氧化锂的溶解度稍小外，其余的碱金属氢氧化物在常温下可以溶解度稍小外，其余的碱金属氢氧化物在常温下可以形成很浓的溶液。形成很浓的溶液。1.4 氢氧化物R拉电子能力与离子势有关:=Z/r(r以pm 为单位）LiOH Be(OH)2 NaOH Mg(OH)2 KOH Ca(OH)2 RbOH Sr(OH)2 CsOH Ba(OH)2ROHRO+H+=R+OH解离方式与拉电子能力有关 0.22 碱性碱性 0.22 0.32 两性两性 0.32 酸性酸性酸性增强酸性增强碱碱性性增增强强2.氢氧化物酸碱性

6、判断标准 1.5 盐类1.共同特点：（1）基本上是离子型化合物。）基本上是离子型化合物。（2）阳离子基本无色，盐的颜色取决于阴离子的颜色。）阳离子基本无色，盐的颜色取决于阴离子的颜色。（3）A盐类易溶，盐类易溶，A盐类难溶，一般盐类难溶，一般与大直径阴离与大直径阴离 子相配时易形成难溶的子相配时易形成难溶的A盐盐。A易溶为主难溶:K2PtCl6、NaSb(OH)6、KClO4、Li3PO4、K2NaCo(NO2)3A难溶为主如：MCO3、MC2O4、M3(PO4)2、MSO4、MCrO4（2 2）碳酸盐的热稳定性）碳酸盐的热稳定性BeCO3MgCO3CaCO3SrCO3 BaCO3 OM2+O

7、 C 2 O热稳定性取决于热稳定性取决于M离子的反极化能力离子的反极化能力 MCO3(s)MO(s)+CO2越来越难分解2.盐类的热稳定性（1 1）硝酸盐的热稳定性）硝酸盐的热稳定性2 KNO3(s)2 KNO2(s)+O2(g)940K3.复盐(1)(1)矾矾硫酸盐形成的复盐：硫酸盐形成的复盐：M2SO4MgSO46H2O M=K、Rb、Cs 软钾镁矾软钾镁矾 MM(SO4)26H2O KAl(SO4)26H2O (2)(2)光卤石：光卤石：MClMgCl26H2O 问：问：LiLi+为什么难以形成复盐？由于半径特别小。为什么难以形成复盐？由于半径特别小。特点：特点：形成复盐溶解度变小，形成

8、复盐溶解度变小，溶水后电离出简单离子。溶水后电离出简单离子。LiNaKCaSrBa4.焰色反应可以用来鉴定化合物中某元素的存在，特别是在野外。可以用来鉴定化合物中某元素的存在，特别是在野外。(1)熔融盐电解熔融盐电解:此法可制备此法可制备Li、Na、Mg、Ca、Ba 问题：加入问题：加入CaCl2有何作用有何作用?(2)高温还原高温还原:此法制备此法制备K、Rb、Cs KCl+Na=NaCl+K(g)不活泼的金属为何可置换活泼金属不活泼的金属为何可置换活泼金属?2RbCl+Ca=CaCl2+Rb(g)2CsCl+Ca=CaCl2+Cs(g)1.6 制备简介1.单质制备2.重晶石制备钡盐 600

9、800 BaSO4+2C=BaS+2CO2 (或CO)BaSBaCl2BaSO4BaCO3Ba(OH)2+Ba(HS)2Ba(NO3)2HNO3Ba(NO3)21.7 对角线规则 Li Be B C Na Mg Al Si1.B、Si 的相似性 其单质为原子型晶体其单质为原子型晶体 BO、SiO十分稳定十分稳定原因：Z/r 比较相似。Al、Be金属金属可与浓硝酸形成钝化膜可与浓硝酸形成钝化膜。Al(OH)3+OH=Al(OH)4 Be(OH)2+2OH=Be(OH)42 Al3+、Be2+易水解。易水解。均有共价性：在蒸气中，氯化物两分子缔合。均有共价性：在蒸气中，氯化物两分子缔合。AlAlA

10、lClClClClClClClClClClBeBe2.Be、Al 相似性 4Li+O2 =2Li2 O 2Mg+O2=2MgO2Mg(NO3)2=2MgO+4NO2+O2 4LiNO3=2Li2O+4NO2+O2 LiClH2O=LiOH+HClMgCl26H2O=Mg(OH)Cl+HCl+5H2O 6Li+N2=2Li3N 3Mg+N2=Mg3N2 MgO+HCl 3.Li、Mg 的相似性 1.8 应用1、锂电池：金属锂作为负极种类：Li-I2、Li-Ag2CrO4、Li-(CF)n、Li-MnO2、Li-SO2、LiO-SOCl2应用：心脏起搏器、电子手表、计算器、录音机、通信心脏起搏器、

11、电子手表、计算器、录音机、通信 设备、导弹点火等。设备、导弹点火等。正极（多种）：MnO2+Li+e LiMnO2电解质（多种）：有机溶剂+锂盐电池符号：电池符号：Li|LiClO4+有机溶剂有机溶剂|MnO2负极：Li-eLi+原理：2、锂离子电池锂离子电池由日本索尼公司于锂离子电池由日本索尼公司于19901990年最先开发成功年最先开发成功 负极：锂离子嵌入碳中负极：锂离子嵌入碳中 正极：正极：LixCoO2或或LixNiO2和和LixMnO4 电解液：电解液：LiPFLiPF6 6二乙烯碳酸酯（二乙烯碳酸酯（ECEC）二甲基碳酸酯（二甲基碳酸酯（DMCDMC）锂离子二次电池充放电时的反应

12、式为锂离子二次电池充放电时的反应式为 充电充电 LiCoO2 C=Li1xCoO2 LixC 放电放电3.盐湖无机盐工业的重要宝库 每升水中含盐量大于每升水中含盐量大于50g的湖泊称为盐湖。除主要成分氯的湖泊称为盐湖。除主要成分氯化钠外，盐湖其他成分有相当大的差异。可分为氯化物、硫酸化钠外，盐湖其他成分有相当大的差异。可分为氯化物、硫酸盐、碳酸盐三种类型，硫酸盐型又可分为硫酸镁和硫酸钠两个盐、碳酸盐三种类型，硫酸盐型又可分为硫酸镁和硫酸钠两个亚型。亚型。我国内蒙古以碳酸盐型盐湖为主，新疆以硫酸盐型盐湖我国内蒙古以碳酸盐型盐湖为主，新疆以硫酸盐型盐湖为主，青海柴达木盆地则以硫酸镁为主，青海柴达木

13、盆地则以硫酸镁-氯化物型为主；西藏则氯化物型为主；西藏则以碳酸盐以碳酸盐-硫酸盐型为主。硫酸盐型为主。不同类型的盐湖资源要采用不同的加工工艺，产品也不不同类型的盐湖资源要采用不同的加工工艺，产品也不同。除食盐外，通常盐湖资源的特色产品是钾盐、镁化合同。除食盐外，通常盐湖资源的特色产品是钾盐、镁化合物、硼酸和硼酸盐、溴物、硼酸和硼酸盐、溴(碘碘)及锂化合物等。及锂化合物等。1.9 专题讨论 锂的水合数与水合能(kJmol-1)r rM+M+r rM+(aq)M+(aq)n水合水合 H H水合水合 Li+78 340 25.3 530 Na+98 276 16.6 420 K+133 232 10

14、.5 340 Rb+149 228 10.0 315 Cs+165 228 9.9 280 E Li+/Li特别负，为什么?E Li+/Li =3.05v E Na+/Na=2.72vE K+/K =2.93v1.锂的特殊性 Li Na KrH 279 239 251rS 51.3 74.6 104.7rG 294 261 282 E池池 +3.05 +2.71 +2.92EM+/M 3.05 +2.71 2.92 H升 I1 HhLi 161 520 522Na 108.5 496 406 K 90 419 322M(s)+H+(aq)M+(aq)+1/2 H2M(g)+H+(g)M+(g)

15、+H(g)H升升(M)Hh(H+)+I1(M)I1(H)+Hh(M+)1/2DH2 =H升(M)+I1(M)+Hh(M+)Hh(H+)+I1(H)+1/2DH2=H升+I1+Hh(M)438 rH=2.离子晶体盐类溶解性的判断标准（1）溶解自由能变：溶解自由能变：MX(s)=M+(aq)+X-(aq)s sG以溶解度以溶解度0.01 molL-1作为易溶和难溶的作为易溶和难溶的“界线界线”MX(s)=Mn(aq)Xn-(aq)(n=1或或2)KSP=MnXn-=(0.01)2=1104 则：则：Gs=-RTlnKSP=22.8 kJmol-1 Gs 22.8kJmol-1 属难溶盐。属难溶盐。

16、1-1或或2-2型型 1-2或或2-1型型 1-3或或3-1型型 2-3或或3-2型型Gs界线界线kJmol-1 22.8 30.8 38.5 45.6 s sG MX(s)M+(aq)+X-(aq)（2）半定量规则：半定量规则：M+(g)+X-(g)G1 1G2 2s sG=G1 1+G2 2 =H1 1+H2 2-T(S S1 1+S S2 2)U U+Hh h 比较比较U U与与Hh h绝对值绝对值 H Hh h U U 溶解度溶解度KI KI -826-826 763763 12.212.2NaI NaI -711-711 703703 11.811.8 LiF LiF -1034-1034 10391039 0.10.1CsF CsF -779-779 730730 24.224.2溶解度增大溶解度增大溶解度减小溶解度减小（3）巴索洛规则：巴索洛规则：当阴、阳离子电荷绝对值相同当阴、阳离子电荷绝对值相同,阴、阳离子半径阴、阳离子半径较为接近则难溶，否则，易溶。较为接近则难溶，否则，易溶。F-、OH-SO42-、CrO42-、I-BaSO4 BeSO4LiF LiICsI CsF IAMClO4NaSb(OH)6K2PtCl6CuCl53-Cr(NH)63+IIA