宋天佑无机化学 第12章碱金属和碱土金属

无机化学(第二版) 宋天佑主编 复习资料

第十二章

碱金属和碱土金属

一、碱金属和碱土金属的通性二、碱金属和碱土金属的单质三、化合物四、离子晶体盐类的溶解性

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§12-1碱金属和碱土金属的通性ⅠA:Li、Na、K、Rb、Cs、(Fr)ⅡA: Be、Mg、Ca、Sr、Ba、(Ra)⑴金属活性俗名：光卤石、石膏、菱镁矿、方解石、重晶石等碱金属>碱土金属⑵化合物以离子型为主, Li、Be、Mg部分化合物有明显的共价性。

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碱金属和碱土金属元素的基本性质元素符号 I1电负性 Eθ/V Li 520 0.98 Na 496 0.93 K Rb Cs 419 403 376 0.82 0.82 0.79

-3.045 -2.714 -2.925 -2.925 -2.923

元素符号 Be Mg Ca Sr Ba I1 900 738 590 550 503电负性 1.57 1.31 1.00 0.95 0.89 Eθ/V -1.85 -2.36 -2.87 -2.87 -2.91

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电离能、电负性减小

金属性、还原性增强

原子半径增大

Li

Be

NaK Rb Cs

MgCa Cs Ba

原子半径减小金属性、还原性减弱电离能、电负性增大

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§12-2碱金属和碱土金属的单质一、物理性质通性银白色光泽,熔沸点低，硬度小，密度小，导电性好，延展性好。 1.储存：Li(ρ=0.534g· -3),最轻的金属，浸在液体 cm石蜡或封存在固体石蜡中，其它金属一般放在煤油中。 2.切割：除Be、Mg外，余皆可用刀切割。最软Cs(硬度 0.2). 3.光电效应：Cs(电子活性极高) 4.液态合金：K-Na;Na-Hg

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二、化学性质1.与水反应 (ⅠA) 2M+2H2O=2MOH+H2↑Li Na K Rb Cs

强现象：难熔熔球燃烧爆炸

[思考] Li的Eθ最小，但与水的反应活性最弱 Li熔点高，生成的LiOH难熔

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ⅡA Be

M+2H2O=M(OH)2+H2↑ Mg与热水反应 Ca Sr Ba强

与水蒸气反应

冷水中反应

Ca与水的反应

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2.与其它非金属反应，空气中易氧化 3.焰色反应 Ca、Sr、Ba及碱金属的挥发性化合物，在无色火焰中灼烧时，能使火焰呈现出一定颜色。

Li:红色

Na:黄色

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K、Rb、Cs:紫色(通过钴玻璃观察)

Ca:橙红

Sr:洋红

Ba:黄绿

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利用焰色反应只可鉴定单个离子

4.与液氨作用Ca、Sr、Ba及碱金属等与液氨作用生成兰色溶液,放置时能缓慢释放H2. 2Na(s)+2NH3(l)=2Na++2NH2-+H2(g)

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三、制备

1.熔盐电解法熔盐:氯化物(熔点低)+助熔剂电解 2NaCI CaCI2 2Na+CI2助熔剂CaCI2的作用⑴降低电解质的熔点，防止钠挥发. (熔点：NaCl,1073K; Na:熔点371K;沸点1156K;混合盐，873K. )

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⑵减小Na的分散性。 (混合物密度大，液Na可浮其上)此法不适合制K(Rb、Cs) A:K易溶于熔融KCl中 B:电解过程中产生的KO2和K会发生爆炸反应 2.热还原法(用碳或碳化物做还原剂)

MgO(s)+C(s)

>2100K

Mg(g)+CO(g)

2KF+CaC2

1273-1423K

CaF2+2C+2K

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3.金属置换法[主制K、Rb、Cs(高温、低压)]

KCI+Na=NaCI+K↑ 2RbCI+Ca=CaCI2+2Rb↑ 2CsAIO2+Mg=MgAI2O4+2Cs↑[思考]不活泼金属置换活泼金属，是否与金属活泼性顺

序矛盾？

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§12-3化合物一、氧化物普通氧化物ⅠAⅡA Na2O CaO Na2O2 CaO2

过氧化物NaO2 CaO4 KO3

超氧化物

臭氧化物

普通氧化物(O2-) 1s 2 2s 2 2p 6过氧化物(O22-)

KK (σ 2 s ) 2 (σ * 2 s ) 2 (σ 2 p ) 2 ( 2 p ) 4 (π * 2 p ) 4 KK (σ 2 s ) 2 (σ * 2 s ) 2 (σ 2 p ) 2 ( 2 p ) 4 (π * 2 p ) 3

超氧化物(O2-)

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1.碱金属氧化物*碱金属在空气中充分燃烧的产物碱金属 Li Na K Rb Cs

O2 N2

Li2O Li3N

Na2O2 ----

MO2 ----

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⑴普通氧化物制备 4Li+O2=2Li2O Na2O2+2Na=2Na2O 2KNO3+10K=6K2O+N2性质： Li2O Na2O K 2O Rb2O Cs2O

颜色稳定性

白

白

淡黄

亮黄

橙红减弱

较稳定

熔点前即分解 MOH

与水反应 LiOH↓

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⑵过氧化物 Na2O2:2Na+O2=Na2O2(淡黄粉末) Na2O2+2H2O=2NaOH+H2O2(→H2O+O2) Na2O2+H2SO4=Na2SO4+H2O2(→H2O+O2) 2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2↑ Cr2O3+3Na2O2=2Na2CrO4+Na2O 2NaCrO2+3Na2O2+2H2O=2Na2CrO4+4NaOH MnO2+Na2O2=Na2MnO4 (熔矿剂)碱性条件下为强氧化剂，遇棉花、木炭等爆炸.

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⑶超氧化物 K(Rb、Cs)+O2→MO2(红色) 2KO2+2H2O=2KOH+H2O2+O2↑ 2KO2+H2SO4=K2SO4+H2O2+O2↑ 4KO2+2CO2=2K2CO3+3O2↑过氧化物、超氧化物广泛用做引火剂、供氧剂、漂白剂。⑷臭氧化物(KO3、RbO3、CsO3) 3KOH(s)+2O3(g)=2KO3(s)+KOH· 2O(s)+1/2O2(g) H RO3不稳定→RO2+O2 4MO3+2H2O=4MOH+5O2↑

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2.碱土金属氧化物*碱土金属在空气中充分燃烧

碱土金属1 O2 N2

Be MO

Mg

Ca

Sr

Ba MO4 )

MO( MO2

M3N2[M3N2+6H2O=3M(OH)2+2NH3↑]

MO均白色固体，较稳定。 Ca在空气中充分燃烧的产物溶于水有何现象？

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镁带的燃烧

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二、氢氧化物1.碱金属氢氧化物物理性质：⑴白色固体，除LiOH外，均易溶于水并放出大量热。⑵固体在空气中易吸湿潮解，NaOH可用做干燥剂。⑶对纤维、皮肤及其它有机物具有强腐蚀性-苛性碱(熔融或蒸浓NaOH时，可用Ag、Ni或Fe制容器)。 LiOH碱性水溶性中强难 NaOH强易 KOH强易 RbOH强易 CsOH强易

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