第1章碱金属和碱土金属-厦大无机

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无机化学-碱金属与碱土金属元素单质的制备与性质

（蓝色）
Fe盐的催化剂
2M(s) 2NH3(l) 2M 2NH2 H2 (g)
溶剂合电子
18
M- : alkalide; Na- : sodide
钠阴离子
en = ethylenediamine 2 Na (s) ＋ en Na+(en) ＋ Na-(en) NaK(l) + en K+(en) ＋ Na-(en)
10
1. 与水的反应
Akali metal: 2 M(s) + 2 H2O (l) = 2 M+(aq) + 2OH-(aq) + H2(g) Akaline earth metal: M(s) + 2H2O (l) = M2+(aq) + 2OH-(aq) + H2(g)
Li
Na
K
应用：金属钠与
16
碱土金属的反应性
碱土金属活泼性略差，室温下这些金属
镁
表面缓慢生成氧化膜。它们在空气中
与
加热发生反应，生成氧化物和少量氮
二
化物(如：Ca3N2、Mg3N2)。
氧化
因此在金属熔炼中常用Li、Ca等除去
碳
溶解在熔融金属中的氮气和氧气,在电
反
子工业中常用Ba除去真空管中痕量氮
应
气和氧气,在高温时碱金属和碱土金属
2. DG 的大小则由 D r Gm= D r Hm-T D r Sm 决定. 其中熵变一般对DG的贡献比较小， DG的大小主要由D r Hm来决定. D r Hm则要由设计的 Born-Haber 循环来决定. 而循环中的晶格能值的大小对整个反应能否进行及产物稳定性关系重大.
3. 晶格能又正比于阴、阳离子电荷的乘积，反比于阴、阳离子的距离. 这样就要求阴、阳离子具备一定的 “匹配 ” 条件，产生最好的能量效应. 此即所谓的“大-大，小小”规则.

碱金属和碱土金属实验报告

碱金属和碱土金属实验报告本次实验是针对碱金属和碱土金属进行的，在实验中大家通过与这些金属进行反应来了解它们的性质和特点。

本文将从实验前后的准备工作、实验过程、实验结果以及结论四个方面为大家详细介绍这次实验。

实验前准备工作在进行实验前，我们需要对相关知识进行学习，并仔细阅读实验指导书，了解实验原理和步骤，同时进行必要的安全措施，如佩戴手套、护目镜等。

此外，我们还需要准备实验所需的实验器材和试剂，以便进行实验。

实验过程在实验过程中，我们首先进行了碱金属的实验。

我们在实验室里将钾直接投入水中，因为钾与水中的氧气发生反应，会爆炸，所以我们必须将其一个一个的丢入水中，以降低反应的速率，避免产生危险。

在实验中，我们发现钾与水剧烈反应，放出大量氢气，同时燃烧剧烈，并形成碱性溶液。

这充分说明了钾金属的强还原性和活泼性。

接着，我们进行了碱土金属的实验，实验中我们选取了镁、钙、锶、钡等金属作为实验对象。

首先，我们将相应的金属样品分别夹在钳子里，然后点燃它们，这时候，这些金属都会剧烈燃烧，放出许多亮光和热。

这是因为当金属燃烧时，会与空气中的氧气发生化学反应，形成金属氧化物。

此外，镁和钙的燃烧反应十分强烈，而锶和钡的燃烧反应却较为温和，这与其化学性质有关。

实验结果通过实验，我们获得了相关数据和结果。

我们发现钾与水反应时会产生大量的氢气，同时产物为钾氢氧化物、氢氧化钾等。

碱土金属的燃烧反应产生的产物为金属氧化物和氧气。

此外，我们还在实验中观察到了不同金属产生的火焰颜色不同，这是由于各种元素所产生的光谱线的不同。

结论通过这次实验，我们可以得出如下结论。

首先，碱金属具有强还原性和活泼性，能够与水反应并放出大量的氢气；碱土金属一般情况下较为稳定，但在受到热或溶液作用的情况下会燃烧产生光和热；不同金属的燃烧反应产生的产物也不尽相同。

此外，我们还发现不同金属在燃烧反应中所产生的火焰颜色不同，可以用来识别其元素种类。

总之，这次实验对我们了解碱金属和碱土金属的性质和特点有了更加深入和全面的认识，同时也加强了我们对实验安全和操作规范方面的意识。

碱金属碱土金属课件

药物合成
碱金属和碱土金属的化合物在药物合成中具有重要作用，如锂盐在抑郁症治疗中的应用。
医学成像
某些碱金属和碱土金属的放射性同位素可用作医学成像的示踪剂，如氟-18在正电子发射断层扫描中的应用。
钾
总结词
中等活跃的碱金属元素
详细描述
钾是碱金属元素中的一种，原子序数为19，原子量为39.098。在标准条件下，钾是银白色的金属，具有较高的熔点和沸点，与水反应剧烈。
铷
总结词
较为活泼的碱金属元素
详细描述
铷是碱金属元素中的一种，原子序数为37，原子量为85.4678。在标准条件下，铷是银白色的金属，具有较低的熔点和沸点，与水反应非常剧烈。
碱金属在常温下呈液态的有锂、钠、钾，呈固态的有铯；碱土金属在常温下都是固态。
熔点与沸点
碱金属的熔点较低，其中钠、钾的熔点在300℃ 01 以下，锂的熔点略高于钠、钾。
碱土金属的熔点较高，如铍、镁、钙的熔点均在 02 1000℃以上。
碱金属的沸点较低，如钠、钾的沸点在800℃左 03 右；而碱土金属的沸点较高，如钙的沸点为
与空气的反应
碱金属与空气的反应
碱金属元素暴露在空气中易被氧化，如钠在空气中会逐渐氧化成氧化钠或过氧化钠。
碱土金属与空气的反应
碱土金属元素在空气中也容易被氧化，如镁在空气中会逐渐氧化成氧化镁。
碱金属和碱土金属的物理性质
颜色与状态
碱金属单质通常是银白色金属，但铯略带金色；碱土金属单质则是银白色或灰色。
铯
总结词
最活泼的碱金属元素
详细描述
铯是碱金属元素中的一种，原子序数为55，原子量为 132.90547。在标准条件下，铯是银白色的金属，具有最低的熔点和沸点，极易与水和氧气反应，甚至在空气中就可以自燃。

厦门大学无机化学习题07 碱金属和碱土金属

碱金属和碱土金属1.试说明为什么Be2+、Mg2+、Ca2+、Sr2+、Ba2+的水合热依次减弱？2.某酸性BaCl2溶液中含少量FeCl3杂质。

用Ba(OH)2或BaCO3调节溶液的pH值，均可把Fe3+沉淀为Fe(OH)3而除去。

为什么？利用平衡移动原理进行讨论。

3.试解释为什么碱金属的液氨溶液，（1）有高的导电性；（2）是顺磁性的；（3）稀溶液呈兰色。

4.Rb2SO4的晶格能是－1729kJ·mol－1，溶解热是＋24kJ·mol－1，利用这些数据求SO42－的水合热（已知Rb+的水合热为－289.5kJ·mol－1）.5.根据下图，可以由重晶石(BaSO4)作为原料，来制造金属钡及一些钡的化合物。

试回答下列一些问题：C Na2CO3 CBaSO4BaS BaCO3加热BaO2HCl HNO3H2OAlBaNa2NO3 加热BaCl2·2H2O Ba(NO3)2Ba(OH)2（1）现拟从重晶石制备BaCl2·2H2O。

问应该采用哪些步骤，写出其化学方程式，并说明完成反应的理由。

（2）为何不能从BaS与硝酸作用直接制备Ba(NO3)2？（3）为何工业上不采用BaCO3直接加热分解方法来制备BaO？6.利用下列数据计算KF和KI的晶格能。

（单位kJ·mol－1）K＋（g）F－（g）I－（g）水合能（kJ·mol－1）－360.2 －486.2 －268.6KF KI溶解热（kJ·mol－1）－17.6 20.5由计算结果再联系有关理论加以讨论。

7.讨论Li＋、Na＋、K＋、Rb＋、Cs＋系列在水溶液的迁移率大小顺序？若在熔融盐中是否具有相同的顺序？8.Na2O2可作为潜水密闭舱中的供氧剂,这是根据它的什么特点？写出有关反应式。

9.写出M2O、M2O2、MO2与水反应的方程式，并加以比较。

10.如何用离子势概念说明碱金属、碱土金属氢氧化物的碱性是随M＋、M2＋离子半径的增大增强。

碱金属和碱土金属实验报告(一)

碱金属和碱土金属实验报告(一)碱金属和碱土金属实验报告实验目的了解碱金属和碱土金属的性质，并研究它们的物理化学特性。

实验器材•碱金属：钠、钾、锂•碱土金属：镁、钙、锶、钡•水槽•火柴•盖玻片•磁力搅拌器实验步骤1.将每种金属放入盖玻片中，标记好。

2.分别在水槽中将金属放入水中，观察它们的反应现象。

3.在碱金属中选取一种，将其加入盛有酒精的烧杯中，点燃观察其反应。

4.在碱土金属中选取一种，将其加入盛有盐酸的烧杯中，加热观察其反应。

5.在碱土金属中选取一种，将其加入热水中，搅拌观察其反应。

实验结果1.碱金属在水中反应，放出氢气和放热现象；碱土金属在水中不易反应。

2.碱金属燃烧时产生黄色火苗，放出氧化物和放热现象。

3.碱土金属和酸反应，放出氢气和放热现象。

4.碱土金属与热水反应，放出氢气。

实验分析1.碱金属和碱土金属的化学性质不同，碱金属更易于反应，碱土金属更稳定；2.碱金属在空气中极易氧化，因此应保管在密闭条件下；3.碱金属和碱土金属与水反应后生成的氢气常常是很剧烈的，因此应该小心操作，以免引起安全事故。

实验结论通过对碱金属和碱土金属的实验观察和分析，得到以下结论： 1. 碱金属和碱土金属的物理性质和化学性质都有明显的差异； 2. 碱金属的反应性更强，碱土金属的稳定性更好； 3. 人们在使用这些金属时应该小心谨慎，遵循操作规程，以免引发安全事故。

实验思考1.在实验中，为什么不能直接将碱金属和碱土金属放入水中？答：因为碱金属和碱土金属与水反应剧烈，易产生爆炸，导致安全事故，所以实验中需要小心操作，将碱金属和碱土金属分别放入盖玻片中，再将盖玻片放入水中。

2.为什么要将碱金属与酒精反应，而不是直接将其点燃？答：因为碱金属可与空气中的氧气反应生成氧化物，极易燃烧，若将其直接点燃，可能引起不可承受之高温，甚至是爆炸。

所以为了安全起见，要将碱金属先与酒精反应，然后再点燃酒精，观察其反应。

3.为什么碱土金属与热水反应，放出氢气？答：碱土金属与热水反应，会发生置换反应，金属中的离子会与水中的氢氧根离子发生反应，放出氢气，同时生成金属氢氧化物。

大学无机化学——碱金属和碱土金属

850CK溢出反应向右进行 K冷凝分离提纯
钾比钠活泼，为什么能通过如下反应制备金属钾？
N (l) a K(l) C N l(a l) K C (g （ )8 l C 5 )0
rGm r H m TS I 1 ( K ) 4 18.9 kJ • mol -1 I 1 ( Na ) 495.8 kJ • mol -1 沸点 : K : 759 C
12—1—2 化学性质
碱金属和碱土金属都很活泼，有很强的还原性
在自然界中大都以离子型化合物存在，在绝大多数化合物中，它们以正离子形式存在
钠长石: NA a l3O S8 i
绿柱石: Be3A2l(Si3O)6
钾长石: KAl3O S8i
菱镁矿: MgCO3
光卤石: 明矾石:
石膏:
KC Ml g 26C2 H O l
2、热还原法 ——K、Rb、Cs、Be
1、熔融电解法 ——将金属的氯化物熔融电解
1）Na的制备
CaC2l的作用
1、助熔剂、降低耗能 2、减少钠的挥发 3、降低钠的溶解度，利于产品分离
2)其他金属单质的制备
a、Be的制备由于 BeC2l 的共价性较强，生产过程中需要加入
CaC 2或 l 其他金属氯加化熔物盐以的增导电性
M—O—H → M+ + OH- 碱式电离究竟以何种方式电离，或两者兼有：这与M的电荷数 Z（指离子的电荷数）与 M的离子半径比值有关。
离子势:φ = z/r
φ = z/r：离子势
显然φ越大，离子静电引力强，则M吸引氧原子上的电子云能力强. 结果：O—H键被削弱，易断裂，以酸式电离为主
φ越小，则R—O键强度越弱，所以以碱式电离为主

第一章碱金属与碱土金属_PPT幻灯片

Li+/Li Na+/Na K+/K Rb+/Rb Cs+/Cs
-3.04 -2.71 -2.93 -2.92 -2.92
Be2+/Be Mg2+/Mg Ca2+/Ca Sr2+/Sr Ba2+/Ba
-1.97 -2.36 -2.84 -2.89 -2.92
右图以自由能变给出了锂和铯的热化学循环，该循环表示了相关能量的补偿关系.根据循环算得的标准电极电势与下表中的数据十分接近.在计算时要用到下面的公式：
气态中，Na固体盐，[Na(18C6)]+Na-
四、配位性能这两族元素是周期表中最弱的配合物形成体。 1、与一般的无机配体(X-，OH-，NO3-) 不生成配合物。 2、与螯合剂、大环;
3、Be2+的半径小，电荷高，是较强的电子对接受体。 BeF4 2- ，Be(C2O4)2 2-
（二）金属性变化规律 1、碱金属、碱土金属的金属性从上至下增加； 2、从IA到IIA金属性降低。
金属键基本观点
金属易失电子形成正离子金属原子金属键形成电子
S上册 P190
理论的应用
解释金属的特性：
(1) 金属光泽 (2) 金属有电阻，能导电
自由电子的定向运动，产生导电性。自由电子运动中受核的引力，产生电阻。 (3) 金属有导热性自由电子运动中与原子核不断碰撞，产生热能的交换。 (4) 优良的机械加工性能
溶解性的变化规律。
Li: lithium Na: sodium K: potassium Ru: rubidium Cs: cesium Fr: francium Be: beryllium Mg: magnesium Ca: calcium Sr: strontium Ba: barium Ra: radium

厦门大学中级无机化学第1章：内容要点重点难点

第一章酸与碱
【内容要点】
酸碱概念：水－离子理论、质子理论、溶剂体系理论、路易斯酸碱理论（电子理论）、氧负离子理论。

酸碱强度：H－X酸、二元氢化物（气态二元氢化物酸强度的变化规律、二元氢化物在水溶液中酸强度的变化规律）、含氧酸。

硬软酸碱理论（HSAB理论）、硬酸金属离子、软酸金属离子、交界酸。

硬碱、软碱、交界碱。

超酸、酸度函数H0。

非水溶液：酸性溶剂：纯硫酸、液态氟化氢、醋酸。

碱性溶剂：液氨。

非质子传递溶剂：BrF3、SO2等无机化合物，烃及其衍生物、THF、CH3CN、DMF、DMSO等有机化合物。

【重点】溶剂体系理论，路易斯酸碱理论，硬软酸碱原理，常见的超酸。

【难点】硬软酸碱原理的应用。

无机化学13碱金属和碱土金属全解

△
3Ca＋N2====Ca3N2
△
3Mg＋N2===Mg3N2
思考：活泼金属应当如何保存？
要防止与空气接触。锂要保存于蜡中，钾、钠、钙等应保存于煤油中。
Li2O
Na2O2
镁带的
燃
KO2
烧
2M(s)+ 2NH3 (l) →2M+ + 2NH-2 + H2 (g)
与液氨作用
1、为什么自然界没有游离态的碱金属和碱土金属？它们主要以哪些形式存在？
位〕 Ф 0.22 碱性
0.22 Ф 0.32 两性Ф 0 Nhomakorabea32 酸性
LiOH Be(OH)2
NaOH KOH RbOH
Mg(OH)2 碱
Ca(OH)2
性增
Sr(OH)2 强
CsOH Ba(OH)2
酸性增强
你能用有关理论解释为何Be(OH)2具有两性吗？
LiOH 中强
Be(OH)2 两性
NaOH 强
温度为900℃时，反响：Na(l)+KCl(l)——NaCl(l)+K(g)，钾成为气体挥发，使平衡向右移动，反响得以进展。
氢氧化物
碱金属的氢氧化物对皮肤和纤维有强烈的腐蚀作用，所以又称为荷性碱。
物理性质
碱金属和碱土金属的氢氧化物均为白色固体，吸水容易潮解，溶于水时放热。
溶解度增大
溶解性 mol·l-1
无机化学13碱金属和碱土金属全解
第一节碱金属和碱土金属的通性
第IA族包括锂、钠、钾、铷、铯和钫六种元素，由于它们的氢氧化物都是易溶于水的强碱，所以称它们为碱金属元素。其中钫是放射性元素。

碱金属-碱土金属

3、含氧酸盐的热稳定性
① 硝酸盐热分解锂和碱土金属离子的极化能力较强，其硝酸盐热分解为： 4 LiNO3 = 2 Li2O ＋ 4 NO2 ＋ O2 2 Mg(NO3)2 = 2 MgO ＋ 4 NO2 ＋ O2 其它碱金属硝酸盐受热分解的产物为亚硝酸盐和O2： 500℃： 2 NaNO3 = 2 NaNO2 ＋ O2
二、氧化物
正常氧化物
多数为白色固体，K2O（淡黄）、Rb2O（亮
黄）、 Cs2O( 桔红 ) ；熔点： IIA>IA ；硬度 IIA>IA ，所以 BeO 、 MgO 作耐火材料和金属陶瓷， BeO 还有反射放射线的能力，常用作原子反应堆外壁砖块材料。
过氧化物和超氧化物除Be外IA、IIA均能形成过氧化物（离子型）除Li、Be、Mg外，IA、IIA能形成超氧化物，颜色，磁性。
的溶解度约是氟化锂的 10 倍，磷酸钠的溶解度约是磷酸锂
的200倍。
一、Li、Mg 的相似性
4 Li ＋ O2 = 2 Li2 O 2 Mg ＋ O2 = 2 MgO 6 Li ＋ N2 = 2 Li3N 3 Mg ＋ N2 = Mg3N2
2 Mg(NO3)2 = 2 MgO ＋ 4 NO2 ＋ O2
4 LiNO3 = 2 Li2O ＋ 4 NO2 ＋ O2
2 NaNO3 = 2 NaNO2 ＋ O2 LiCl· H2O = LiOH ＋ HCl
MgCl2· 6H2O = Mg(OH)Cl ＋ HCl ＋ 5 H2O
Mg(OH)Cl = MgO ＋ HCl
二、对角线规则
Li Na
Be Mg
B Al
性质
（1）室温下，均能与水和稀酸反应： Na2O2+2H2O→2NaOH+H2O2 Na2O2+H2SO4→Na2SO4+H2O2 2KO2+2H2O→2KOH+H2O2+O2↑ 2KO2+2H2SO4→2K2SO4+H2O2+O2↑ （2）与CO2的反应： 2Na2O2+2CO2→2NaCO3+O2 ↑ 4KO2+2CO2→2K2CO3+3O2↑

厦门大学无机化学s区元素

厦门⼤学⽆机化学s区元素第⼋章s区元素8.1 S区元素概述 (1)8.2 S区元素的⼀些规则 (3)8.3 重要单质与化合物 (10)8.4 制备 (18)8.5 S区元素的⽣物作⽤ (20)8.1 S区元素概述8.1.1 碱⾦属S区元素价电⼦构性、氧化还原性及其变化规律S区元素包括周期系中的ⅠA族－碱⾦属和ⅡA族－碱⼟⾦属。

表8-1ⅠA和ⅡA的特征氧化态为＋1和＋2，但还存在低氧化态，如等。

从标准电极电势（E），均具有较⼤的负值。

⾦属单质都是强的还原剂,如纳、钾、钙等常⽤作化学反应的还原剂。

表8-2 S区元素电极电势由于它们都是活泼的⾦属元素，只能以化合状态存在于⾃然界。

如钠和钾的主要来源分别为熔盐NaCl 、海⽔；天然氯化钾、光卤⽯KCl·MgCl 2·6H 2O 等。

钙和镁主要存在于⽩云⽯、⽅解⽯、菱镁矿、⽯膏等矿物中，锶和钡的矿物有天青⽯和重晶⽯等。

岩盐⽩云⽯菱镁矿重晶⽯8.1.2 碱⼟⾦属2.碱⼟⾦属碱⾦属和碱⼟⾦属元素在化合时，多以形成离⼦键为主要特征。

氢氧化物除具有两性，为中强碱外，其他均是强碱。

【问题1】铍与锂具有⼀定的共价性，为什么？由于锂和铍原⼦半径和离⼦半径⼩，且为2电⼦构型，有效核电荷⼤，极化⼒强，因此它们的化合物，具有⼀定的共价性。

碱⾦属元素的原⼦也可以共价键结合成分⼦，如等碱⾦属单质的双原⼦分⼦就是共价分⼦。

IA 和IIA 族⾦属的⼀些基本性质列于表中。

表8-3 碱⾦属与碱⼟⾦属的基本性质【问题2】为什么ⅡA ⾦属的熔沸点升华热⾼于IA ？ⅡA 离⼦⽔合放热更多？因为ⅡA ⾦属中有两个电⼦参与形成⾦属键，⾦属键较强，所以熔沸点及升华热均⾼于IA 。

ⅡA 离⼦带有两个正电荷，更容易与⽔结合，会放出更多的热量。

8.2 S 区元素的⼀些规则8.2.1 对⾓线规则（1）锂和镁的相似性 S 区元素的⼀些规律1．对⾓线规则第⼆周期元素Li 、Be 、B 的性质和第三周期处于对⾓位置的元素Mg 、Al 、Si ⼀⼀对应，它们的相似性称为对⾓线规则。

厦门大学【无机材料合成】课件第一章绪论P25

（1）研究新型无机材料的合成（2）研究已知无机材料的新合成方法及新合成
技术
趋势：制定节能、洁净、经济的合成路线以及开发新型结构和新型功能的材料
任何一种新材料的发现到应用于实际，必须经过适宜的制备工艺才能成为工程材料：高温超导自1986年发现以后到目前已有近 20年的历史，但仍不能普遍适用于电力，主要是因为没有找到价廉而稳定的生产线材的工艺。
例：晶种诱导、添加剂诱导及乳液调节物理场作用（微波、超声波、激光、辐射、等离子体等）研究热点：控制纳米微粒的生长和组装一维纳米线、纳米管、纳米棒、纳米带——二维薄膜、三维结构材料
第一章绪论
无机非金属材料的概念
狭义：硅酸盐材料(SiO2+MxOy):M为Na、K、Mg、 Al、Fe等，如玻璃、陶瓷、耐火材料、胶凝材料（水泥等）、磨料以及无机单晶体，主原料为硅酸盐等矿物
广义：还包括不含硅的其它氧化物（如Al2O3、 BaTiO3)、氮化物（Si3N4、BN、AlN等）、硼化物（ZrB2、LaB6、TiB2等）、卤素化合物（BeF2、ZrCl2)、硫系化合物（CeS、ThS）、碳素化合物（人造碳素制品、人造金刚石）、非金属单质（Se等)、陶瓷基复合材料
（3）水热与溶剂热合成化学在材料领域的广泛应用：
在高温高压下，水或其他溶剂处于临界或超临界状态，反应活性提高。物质在溶剂中的物性和化学反应性能均有很大改变，因此溶剂热化学反应异于常态。一系列中、高温高压水热反应的开拓及在此基础上开发出来的水热合成，已成为目前多数无机功能材料、特种组成与结构的无机化合物以及特种聚集态材料，如纳米粒子、溶胶与凝胶、非晶态、无机膜、单晶等合成的重要途径。
材料科学包含的内容：研究材料的组织、结构与性质的关系，探