第十二章碱金属与碱土金属元素及其化合物

红
黄绿
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五、离子鉴定
（一）Na+离子的鉴定
1、焰色反应 2、醋酸锌法
在中性或醋酸酸性溶液中，Na+离子与醋酸 酰锌[Zn(Ac)2· UO(Ac)2]生成柠檬黄色结晶形沉 淀。
（二）K+离子的鉴定
1、焰色反应 2、亚硝酸钴法 在中性或醋酸酸性溶液中，K+能与亚硝酸 钴钠Na3[Co(NO2)6]生成橙黄色结晶形沉淀。
第十二章 碱金属与碱土金属元素 其化合物
第一节 碱金属 第二节 碱土金属
第一节 碱金属
一、碱金属概述
周期表中第I族（除氢元素外）包括锂 （Li）、钠（Na）、钾（K）、铷（Rb）、铯 （Cs）、钫（Fr）6种元素，因其氧化物的水 溶液呈强碱性而称为碱金属元素。
碱金属元素具有的通性：
1．它们的价电子构型为ns1-2， 内层为稀有气 体稳定电子层结构。价电子很易失去呈 +1、+2 氧化态。都是活泼性很高的金属，只是碱土金 属稍次于碱金属而己。 2 ．有较大的原子半径。因为每一周期是从 碱金属开始建立新的电子层。原子半径变化的 规律：同周期从IA到IIA减小，同族中从上到下 增大。 3 ．电离势和电负性均较小，其变化规律为 同周期从IA到IIA增大，同族中从上到下顺序减 小。
二、碱金属单质
（一）碱金属单质的物理性质
碱金属具有很明显的金属特征。碱金属单 质熔点、沸点都比较低；具有银白色金属光泽， 有良好的导电性和延展性，除Be和Mg外，其 它均较软。碱金属单质密度较小，钠、钾能浮 在水面上，锂能浮在煤油上。
（三）碱金属的化学性质
1、与水反应
单质与水反应放出氢气。 2Na + 2H2O = 2NaOH + H2↑ 钠、钾、铷、铯与水剧烈反应甚至燃 烧爆炸，反应剧烈程度依次增强。
四、碱金属的盐类
（一）共性 绝大多数的碱金属盐易溶于水，并与水形成水合 离子。仅有少数碱金属盐是难溶的，这些难溶盐一 般都由大的阴离子组成，而 Li+ 则由于其半径小而 例外。 碱金属大多是都是离子晶体 (Li 盐除外 ) ，熔沸 点高，硬度较大，水溶液导电。 碱金属一般具有较高的热稳定性均很高，但 Li 2CO3和硝酸盐除外，它们加热会分解。
2、与非金属反应
它们具有很高的化学活泼性，能直接或间 接地与电负性较高的非金属元素形成相应的 化台物。如可与卤素、硫、氧、磷、氮和氢 等元素相化合。一般均形成离子化台物(除Li、 Be及Mg的卤化物外)。例如锂与氮气反应： 6Li + N2 = 2Li3N
三、碱金属的氧化物和氢氧化物
（一）氧化物
（一）共性
碱土金属盐的共性有：微溶于水难溶于 水。大多是离子型晶体，熔点都比较高，只 有铍、镁的盐有部分共价性。热稳定性较大， 难以分解。 CaCO3 CaO + CO2↑
（二）重要的碱土金属金属盐及 其在医药中的应用
1、硫酸镁（MgSO4· 7H2O） 2、硫酸钡（BaSO4） 3、氯化钙（CaCl2） 4、其他钙盐
（一）碱土金属单质的物理性质
1、碱土金属单质的熔点和沸点比碱金属高。
2、碱土金属单质随着原子序数的增大，从上 到下原子半径逐步增大，密度依次增大，溶点和 沸点依次降低，金属性依次增强。
（二）碱土金属单质的化学性质
1、与水反应
Ca + 2H2O == Ca(OH)2 + H2↑ Ma + 2H2O Mg(OH)2 + H2
（二）钠盐和钾盐的主要区别
通常都认为钠与钾性质相似。它们的盐大 多易溶，因此K+和Na+也很难分离。其主要差 别为以下三点： 1、钠盐溶解度大于钾盐 2、钠盐的吸湿性通常大于钾盐 3、含结晶水钠盐通常多于钾盐
（三）焰色反应
离子
Li+ 红
Na+
K+
Rb+
Cs+
Ca+
Sr+
Ba+
焰色
黄
紫
紫红 紫红 砖红
第二节 碱土金属
一、碱土金属概述
周期表中第Ⅱ族包括铍（Be）、镁（Mg）、 钙（Ca）、锶（Sr）、钡（Ba）、镭（Ra）6种 元素。 碱土金属元素价电子层构型为ns2，有较大 的原子半径，易失2个电子，形成+2氧化态的阳 离子，碱土金属的金属性仅次于碱金属，性质 与碱金属相似。
二、碱土金属单质
五、离子鉴定
（一）Mg2+的鉴定
镁试剂法 在盛有Mg2+溶液的试管中加入 NaOH试液，生成白色沉淀，再加入镁试剂（对 硝基偶氮间苯二酚），沉淀变成蓝色（镁试剂 在碱性溶液中显紫红色，在酸性溶液中显黄 色）。
（二）Ca2+的鉴定
1、焰色反应 用铂丝环蘸取 Ca2+ 溶液，在无色火焰上灼烧，火 焰呈砖红色。 2、在盛有Ca2+溶液的试管中，加入草酸铵试 液，生成白色草酸钙沉淀，沉淀不溶于醋酸， 但溶于盐酸和硝酸。 Ca2+ + C2O42- == CaC2O4↓（白色） CaC2O4 + H+ == Ca2+ + HC2O4-
碱金属及氧化物都能与水反应生成氢氧化物。 碱金属的氢氧化物是强碱，又称苛性碱，在 同族中自上而下碱性逐增强。 苛性碱的水溶液或熔融状态下能溶解许多金属、 非金属及其氧化物，如： 熔融 Al2O3 + 2NaOH === 2NaAlO2 + H2O 熔融 SiO2 + 2NaOH === 2Na2SiO3 + H2O 氢氧化钠俗称烧碱，碳酸氢钠俗称为纯碱， 烧碱和纯碱统称为两碱。
（三）Ba2+的鉴定
1、焰色反应 用铂丝环蘸取Ba2+溶液，在无色火焰上灼烧， 火焰呈黄绿色。 2 、在盛有 Ba2+溶液的试管中，加入 KCrO4 试液，生成黄色铬酸钡沉淀。沉淀不溶于醋 酸，但溶于盐酸和硝酸，生成橙色Cr2O72-溶液。 Ba2+ + CrO42- == BaCrO4↓（黄色） 2BaCrO4 + 2H+ == 2Ba2+ + CrO72- + H2O （橙色）
（二）氢氧化物
碱土金属氢氧化物与碱金属氢氧化物比较： 1、碱土金属氢氧化物受热时就分解为氧化和 水，而碱金属除氢氧化锂外，都很稳定。 2 、 Ba(OH)2 为两性， Mg(OH)2、LiOH 为中强 碱。 3、碱土金属氢氧化物易溶解，而碱金属氢氧 化物微溶或维溶。 4、它们都是白色。
四、碱土金属盐类
2、与非金属反应
碱土金属因易失去电子而显示出较强的还 原性，它们能与氧气反应生成氧化物、过氧 化物甚至超过氧化物。 碱土金属不定期能与某些非金属如卤素、 氮气、氢气反应。如： 3Mg + N2 == Mg3N2
三、碱土金属的氧化物和氢氧化物
（一）氧化物
1、普通氧化物 碱土金属在空气中燃烧时都能生成普通氧化物。如： Mg + O2 == 2MgO 碱土金属的氧化物与水反应生成氢氧化物。 MO + H2O == M(OH)2 （M代表碱土金属） 2、过氧化物 碱土金属中，除铍外都能形成过氧化物。如 400℃ 2BaO + O2 === 2BaO2↓ 3、超过氧化物 碱土金属中，除铍、镁外，其他元素都能形成超过氧化物。
3、超过氧化物
碱金属中除了锂外，其他元素都能形成超过 氧化物，超过氧化物中含有超氧离子（O2-）。 超过氧化物是强氧化剂，与水剧烈反应、与二 氧化碳反应都有氧气放出。 2KO2 + 2H2O = 2KOH + H2O2 + O2↑ 4KO2 + 2CO2 = 2K2CO3 + 3O2↑
（二）氢氧化物
1、普通氧化物
碱金属中，锂的金属性最弱，在空气中燃烧时， 主要产物是Li2O。
它除有正常氧化物外，还有过氧化物、超氧 化物及臭氧化物。而Na、K、Rb、Cs只能在缺 氧条件下才能生成普通氧化物，但条件难以控制。 在空气中反应则生成过氧化物。
2、过氧化物
碱金属元素都能形成过氧化物。过氧化物中 含有过氧键—O—O—，也称为过氧离子（O22-） 其中最常见的是过氧化钠。 Na2O2 + 2H2O = H2O2 + 2NaOH 2H2O2 = 2H2O + O2↑ 过氧化钠过氧化氢都可用于漂白。过氧化钠 还可用来制取氧气。 2Na2O2 + 2CO2 = 2Na2CO3 + O2↑