S区元素在周期表中的位置
元素化学 第二章s区元素
30
碱金属与碱土金属
3.4.6 碳酸钠的生产（候氏制碱法） Na2CO3：俗名纯碱、苏打、碱面 NH3 + CO2 + NaCl + H2O → NaHCO3 (s) + NH4Cl 2NaHCO3 → Na2CO3 + CO2↑ + H2O NH4Cl ＋Ca(OH)2 → NH3 ↑+ CaCl2 + 2H2O CaCO3 → CaO + CO2 ↑ N2 + 3H2 → 2NH3
CaH
2
2H 2O Ca(OH)
2
2 H 2 (g)
(4) 形成配位氢化物
4LiH AlCl
3
Li[AlH
（无水）乙醚
4
] 3LiCl
14
铝氢化锂
碱金属与碱土金属
3.2 氧化物 3.2.1氧化物概述
阴离子 直接形成 间接形成
正常氧化物
过氧化物 超氧化物
Rb Cs
s区单质的熔点变化
Li Na K
Gc2-711-18.14
Be
图片
Mg Ca Sr Ba
8
碱金属与碱土金属
2.2 化学性质 (1) 与氧、硫、氮、卤素反应,形成相应的化合物 单质在空气中燃烧，形成相应的氧化物 ①正常氧化物 Li2O BeO MgO CaO SrO 镁带的燃烧 ②过氧化物 Na2O2 BaO2 ③超氧化物 KO2 RbO2 CsO2
27个化学元素周期表
27个化学元素周期表
化学元素周期表是根据原⼦序数从⼩⾄⼤排序的化学元素列表。⼩编在此整理了27个化学元素周期表，希望能帮助到您。
元素读⾳第⼀周期元素：
1 氢(qīng)
2 氦(hài)
元素周期表正确⾦属汉字写法第⼆周期元素：
3 锂(lǐ)
4 铍(pí)
5 硼(péng)
6 碳(tàn)
7 氮(dàn)
8 氧(yǎng)
9 氟(fú) 10 氖(nǎi)
第三周期元素：
11 钠(nà) 12 镁(měi) 13 铝(lǚ) 14 硅(guī) 15 磷(lín) 16 硫(liú) 17 氯(lǜ) 18 氩(yà)
第
四周期元素：
19 钾(jiǎ) 20 钙(gài) 21 钪(kàng) 22 钛(tài) 23 钒(fán) 24 铬(gè) 25
锰(měng) 26 铁(tiě) 27 钴(gǔ) 28 镍(niè) 29 铜(tóng) 30 锌(xīn) 31 镓(jiā) 32
锗(zhě) 33 砷(shēn) 34 硒(xī) 35 溴(xiù) 36 氪(kè)
第五周期元素：
37 铷(rú) 38
锶(sī) 39 钇(yǐ) 40 锆(gào) 41 铌(ní) 42 钼(mù) 43 锝(dé) 44 钌(liǎo) 45 铑(lǎo)
46 钯(bǎ) 47 银(yín) 48 镉(gé) 49 铟(yīn) 50 锡(xī) 51 锑(tī) 52 碲(dì) 53
碘(diǎn) 54 氙(xiān)
第六周期元素：
55 铯(sè) 56 钡(bèi) 57 镧(lán) 58 铈(shì) 59
s区,p区元素
H2 O
8.1.3 氧化物
多样性（三种氧化物）
普通氧化物(O2-) 过氧化物(O22-) 超氧化物(O2
-)
1s 2 2s 2 2p6
KK (σ 2s ) 2 (σ * 2s ) 2 (σ 2p ) 2 (π 2p ) 4 (π * 2p ) 4
KK (σ 2s ) 2 (σ * 2s ) 2 (σ 2p ) 2 (π 2p ) 4 (π * 2p )3
颜色
分子间力
黄绿
红棕
大
紫
卤素单质的化学性质
1）氧化还原性
卤素 0 (V ) X / X
2
F2 2.87
Cl2 1.36
Br2 1.07
I2 0.54
X2氧化性 X-还原性
强 弱
弱 强
氧化性最强的是 F2，还原性最强的是Iˉ
2）与H2O反应
氧化反应： X2 2H2O 4HX O2 剧烈程度: F2>Cl2>Br2 歧化反应： X2 H2O HXO HX 剧烈程度:Cl2>Br2>I2
8.1.2.1 单质的物理性质和化学性质
单质的物理性质
Li
Na
K
Rb
Cs
Be
Mg
Ca
Sr
Ba
它们都有金属光泽，密度小，硬度小，熔点低，导电、导热性好的特点。
无机化学s区和p区元素
氧化还原性
θ /V A
O2
0.682V n 1
H 2 O2
1.229V n=2
1.77V n 1
H2 O
氧化性强，还原性弱，是一种“清洁的”氧化剂和还原剂 。 过氧化氢的使用依赖于其氧化性，不同浓度的过氧化氢 具有不同的用途：一般药用双氧水的浓度为 3% ，美容用品 中双氧水的浓度为 3 （ 6） % ，试剂级双氧水的浓度为 30% ，浓度在 90% 以上的双氧水可用于火箭燃料的氧化剂，若 90%以上浓度的双氧水遇热或受到震动就会发生爆炸。 过氧化氢：漂白剂、消毒剂、氧化剂
7.3.4 二氧化硫亚硫酸及其盐
● SO2 的结构（类似臭氧）
S O O O
S O
4 3
SO2为无色有强烈刺激性气味的气体，能和有机色素结 合，是一种漂白剂。 二氧化硫中硫为+4ห้องสมุดไป่ตู้，可作氧化剂，又可作还原剂，主 要是还原剂。 亚硫酸同样既有氧化性，又有还原性，主要是还原性。 亚硫酸钠：常用作还原剂，抗氧剂 2Na2SO3+O2→2Na2SO4
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7.3 氧族元素化合物
7.3.1 过氧化氢 俗称双氧水，用途最广的过氧化物。 结构:O sp3杂化
H O 96o 52 ¡ ¯ 96o 52 ¡ ¯ O H
93o 51 ¡ ¯
s 区 元 素
s区元素
s区元素
碱金属氢氧化物以NaOH和KOH最常见，它们容 易和空气中的CO2作用生成碳酸盐，所以要密封保存。 盛碱液的瓶子应该盖以橡皮塞，而不用玻璃塞，尤其 是磨口玻璃塞，以避免碱液对玻璃的腐蚀粘结。碱土 金属的氢氧化物中的Ca(OH)2比较重要，大量用做建筑 材料，也在化学工业中以石灰乳的形式作为廉价强碱 使用。
s 区元素
s区元素
从它们的电离能、电负性和电极电势看，它们 都是活泼金属，几乎能与所有的非金属单质发生化 学反应生成离子化合物。
从表8-2可见，成碱金属的电离能很小，标准电 极电势均呈负数，且绝对值很大，表明不论是在水 溶液还是在干态状态下都具有极强的还原性。
成碱金属的物理性质列于表8-3。
s区元素
碱金属氢化物中以LiH最稳定，加热到熔点也不分解。其他碱金 属氢化物的稳定性较差。LiH能与AlCl3在无水乙醚中反应生成LiAIH4 （氢配合物）：
4LiH+AlCl3 ==LiAlH4+3LiCl
s区元素
（3）成碱金属的氢氧化物及其酸碱性。 成碱金属的氢氧化物都是 白色固体，容易潮解和吸收空气中的二氧化碳。碱金属氢氧化物易溶于 水，而碱土金属氢氧化物的溶解度较低，这是由于碱土金属的离子半径 稍小，电荷多，与OH-离子间作用力增大所致。由于溶解度不同，表现在 碱性上，碱金属氢氧化物都是强碱，对于玻璃、陶瓷和某些金属具有一 定的侵蚀性，所以又称之为苛性碱，碱土金属的氢氧化物的碱性则相对 较低。这两族元素的氢氧化物的碱性都以Li→Na→K→Rb→Cs→Fr和 Be→Mg→Ca→Sr→Ba→Ra的顺序递增。在碱土金属的氢氧化物中， Be(OH)2是两性氢氧化物，Mg(OH)2是中强碱，其余的都是强碱。
元素在周期表中位置的判断
元素在周期表中位置的判断
元素在周期表中位置的判断，是一个考点，掌握方法，解题非常快捷。
1．根据原子结构示意图判断
此法适用于主族元素。电子层数对应周期数，最外层电子数对应主族序数。
例：判断Cl元素的位置：
Cl的原子结构示意图为
根据电子层数对应周期数，此元素在第三周期，根据最外层电子数对应主族序数，此元素在第ⅦA族，即此元素在第三周期第ⅦA族。
2．根据原子序数判断
元素周期表中，按原子序数依次增大，编排成18列,7行。
18列,共16族，自左向右对应顺序如下：
7行，共七个周期，自上向下对应顺序如下：
例：原子序数为39的元素：
39在36与54之间，所以此元素在第五周期。
39与36接近，36对应18列，则37对应1列，以此类推，39对应3列，即第ⅢB族。即此元素在第五周期第ⅢB族。
注：（1）第六周期中，镧系57-71号只占据第ⅢB族一个位置，所以72-86号之间的元素须先减去14，然后再对应列。
（2）第七周期中，锕系89-103号只占据第ⅢB族一个位置，所以103号以上的元素须先减去14，然后再对应列。3．根据原子电子排布式判断：
元素周期表根据价电子特征分成5个区：
根据价电子先判断区，无论哪一区，价电子中的n值对应周期。S区中，价电子数对应主族序数。
d区中，价电子数对应副族序数，但价电子数为8,9,10的在第Ⅷ族。
ds 区中，价电子的s上的电子数对应副族序数。
P区中，价电子数对应主族序数，但价电子数为8的在0族。
f区包括镧系和锕系，都在第ⅢB族，只需根据价电子的n值判断周期即可。
例：价电子为5d66s2的元素在周期表中的位置？
s区元素
2KNO3 10K 6K2O N 2 MCO3 MO CO2 (g)
3.
化学性质
● 与 H2O 的作用 (生成对应的碱)：
M 2 Ι O H 2O 2MOH (Li Cs剧烈程度) M II O H 2O M(OH)2 (BeO除外) Na2O 2 2H2O 2NaOH H 2O 2 2KO2 2H2O 2KOH H 2O 2 O 2
金属性、还原性减弱
原子半径减小
电离能、电负性增大
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1、几个问题的说明
(1).锂和铍的的特殊性
锂和铍离子半径都特别小（60和31pm）。因此其
极化能力很强，其化合物具有一定的共价性。
尤其是Be2+，离子半径特别小，电荷又高，因而
其化合物的共价性往往超过离子性。
LiI的共价性约为50%；BeI2的共价性约为75%。
● 碱金属的液氨溶液比纯溶剂密度小
● 液氨中随 C(M) 增大，顺磁性减少
(2e
e )
22
钠溶于某些干燥的有机溶剂（如醚）也会产生溶剂合 电子的颜色.
用钠回流干燥这些溶剂时，颜色的出现可看作溶剂
处于干燥状态的标志。
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本区元素均以矿物形式存在
锂辉石: LiAl(SiO 3 )2 绿柱石: 菱镁矿: MgCO 3 石 膏: CaSO4 2H2O 大理石: CaCO 3 萤 石: CaF2 天青石: SrSO4
s区、d区、ds区重要元素及其化合物
s区、d区、ds区重要元素及其化合物
(s Block, ds Block, d Block Elements and Compounds)
9.1 s区元素
s区元素中锂(Lithium)、钠(Sodium)、钾(Potassium)、铷(Rubidium)、铯(Cesium)、钫(Francium)六种元素被称为碱金属(alkali Metals)元素。铍（Beryllium）、镁(Magnesium)、钙(Calcium)、锶(Strontium)、钡(Barium)、镭(Radium)六种元素被称为碱土金属(alkaline earth metals)元素。锂、铷、铯、铍是稀有金属元素，钫和镭是放射性元素。
碱金属和碱土金属原子的价层电子构型分别为ns1和ns2，它们的原子最外层有1～2个电子，是最活泼的金属元素。
9.1.1 通性
碱金属和碱土金属的基本性质分别列于表9-1和表9-2中。
表9-1碱金属的性质
碱金属原子最外层只有1个ns电子，而次外层是8电子结构(Li的次外层是2个电子)，它们的原子半径在同周期元素中(稀有气体除外)是最大的，而核电荷在同周期元素中是最小的，由于内层电子的屏蔽作用较显著，故这些元素很容易失去最外层的1个s电子，从而使碱金属的第一电离能在同周期元素中最低。因此，碱金属是同周期元素中金属性最强的元素。碱土金属的核电荷比碱金属大，原子半径比碱金属小，金属性比碱金属略差一些。
s区同族元素自上而下随着核电荷的增加，无论是原子半径、离子半径，还是电离能、电负性以及还原性等性质的变化总体来说是有规律的，但第二周期的元素表现出一定的特殊性。例如锂的EΘ(Li+/Li)反常地小。
第7章 s区和p区元素
7.2.3 卤素的重要含氧酸
氯、溴和碘能生成4种类似的含氧酸，分子式为HXO、HXO2 （未见HIO2）、HXO3和HXO4，这里主要介绍氯的含氧酸。
氧
酸 性
化 能
增力
强减
热 稳 定 性 增
弱强
热稳定性增强
HClO MClO
1.229V
n =2
H2O
氧化性强，还原性弱，是一种“清
洁的”氧化剂和还原剂.
● 用作氧化剂
H2O2 + 2 I- + 2 H3O+ )H2O2 + 2 Fe2+ + 2 H3O+
I2 + 4 H2O (用于 H2O2 的检出和测定 2 Fe3+ + 4 H2O
3 H2O2 + 2 NaCrO2 + 2 NaOH
SnS
4HCl
SnCl
24
H 2S
2H
SnS 2
6HCl
SnCl
26
2H 2S
2H
PbS
4HCl
PbCl
24
H 2S
2H
Sb2S3 12HCl 2SbCl36- 3H 2S 6H
Sb2S5 12HCl 2SbCl63 3H 2S 6H 2S
s区,p区元素
溶解度的变化
LiOH
Be(OH)2
增
NaOH
Mg(OH)2
增
大
KOH
Ca(OH)2
大
RbOH
Sr(OH)2
CsOH
Ba(OH)2
KO2 CaO
RbO2 SrO
CsO2 BaO2
Li2O Gc2-706-18.12
Na2O2
镁
带
的
KO2
燃 烧
镁
与
二 氧
在高温时碱金属
化 碳
和碱土金属还能夺取
反 应
某些氧化物中的氧。
如镁可使CO2中的碳
还原成单质。
2）与水作用
碱金属与水的反应为: 2 M(s) + 2 H2O (l) → 2 M+(aq) + 2 OH-(aq) + H2(g)
8.1.3 氧化物
多样性（三种氧化物）
普通氧化物(O2-) 1s2 2s2 2p6
过氧化物(O22-) 超氧化物(O2-)
KK(σ 2s )2 (σ * 2s )2 (σ 2p )2 (π 2p )4 (π * 2p )4 KK(σ 2s )2 (σ * 2s )2 (σ 2p )2 (π 2p )4 (π * 2p )3
S区元素
在M-OH中，若R的 φ 值大，其极化作用强， 氧原子电子云偏向M，使O-H键极性增强，则呈 现酸式解离；若M的φ值小，M-O键极性强，则 成碱式解离。
10.3.4
重要盐类及其性质
重要盐类： 卤化物、硝酸盐、硫酸盐、碳酸盐。 1.晶体类型： 绝大多数是离子晶体，但碱土金属卤化 物有一定的共价性。
s区元素的单质(除Be、Mg外)均 能与氢形成离子型氢化物。
1.均为白色晶体， 热稳定性差
LiH NaH KH -57.7 RbH -54.3 CsH -49.3
-90.4 -57.3
△ fHm / kJ· -1 mol
2.还原性强
( E (H 2 /H ) = -2.23V)
-
• 钛的冶炼：
2LiH + T iO2 T i + 2LiOH 4NaH+ TiCl4 Ti + 4NaCl + 2H2
OH
－
解离方式与拉 电子能力有关
Be(OH)2
Mg(OH)2 碱 性 Ca(OH)2 增 Sr(OH)2 强 Ba(OH)2
R拉电子能力与离子
势
有关:ф=Z/r (r以pm 碱性 为单位） Ф 0.22
0.22 Ф Ф 0.32 0.32 两性 酸性
12章s区元素
2. 制备
碱金属和碱土金属一般用电解熔融盐的方法制备。
(1)熔融电解法 以电解熔融氯化钠为例，电解用 的原料是NaCl—CaCl2混合盐，在约505℃时熔 化，比纯NaCl的熔点约低300℃。
电解在约600℃进行，其装置如图所示。 它的外面为钢壳，内衬耐火材料，阳极 为石墨，阴极为铁，两极之间有铁网屏， 在阳极上盖一钟罩，氯气从阳极区上部 管道排出，钠从阴极区出口流出，阳极 区和阴极区需要隔开是因为熔化的钠和 氯气相遇时又会重新生成氯化钠。
碱金属元素原子的价电子层结构为ns1，次外层 为8电子(Li为2电子)，所以易失去1个电子呈现+1 氧化态。
它们的第二电离能很大，故不表现其他氧化 态。在周期表所有族中，随着原子半径和离子 半径从上到下的变化，对于元素的物理和化学 性质的影响以碱金属最为清楚。 以下一些性质都是从Li至Cs依次减小，包括 ①金属的熔化焓、汽化焓以及标准电极电势(Li 除外)；②除最小阴离子的盐以外(因为不规则的 半径比效应)所有盐的晶格能；③硝酸盐和碳酸 盐的热分解效应；④M2的键焓或气态双原子分 子M2的共价键强度；⑤氟化物和氧化物的生成 热。
用电解法制备钾较困难，这是由于钾的沸点较 钠低，具有挥发性，此外，金属钾易溶解在熔融 混合盐中，使分离较为困难。通常是在高温条件 (约1123 K)下，用金属钠从液态KCl中置换出钾；
Na(l) + KCl(l) ＝ NaCl(l) + K(g)
元素周期表中元素的分布规律
元素周期表中元素的分布规律元素周期表是描述元素的基本性质和结构的一种标准化工具。它按照元素的原子序数、原子量和化学性质进行排列。通过研究元素周期表，我们可以发现一些元素分布规律，这些规律可以帮助我们更好地理解元素和化学反应。
1. 元素周期表的基本结构
元素周期表是由横向的周期和纵向的族组成。横向周期从左至右依次增加原子序数，纵向族则是具有相似化学性质的元素组成。
2. 电子排布和周期性
元素周期表的分布规律与元素的电子排布密切相关。每个元素的原子核中都含有质子和中子，而电子则围绕着原子核运动。元素周期表中，原子序数递增的元素，其电子数也递增。
3. 周期性表现为化学性质的变化
元素周期表中，相邻元素间具有着相似的化学性质，这体现了周期性。例如，同一周期内的元素具有相似的价电子层电子配置，因此它们倾向于形成相似的化合物。
4. 元素周期表的分区
元素周期表可以分为主族、过渡族、稀有气体和镧系放射性元素等不同的分区。主族元素为周期表中包含的1A到8A族元素，它们具有相似的化学性质。过渡族元素为元素周期表中的d区元素，它们具有
良好的导电性和变价性。稀有气体位于元素周期表的18族，它们具有
稳定的化学性质。镧系放射性元素是元素周期表中镧系元素的一部分，它们具有放射性。
5. 原子半径的变化规律
原子半径是指原子从核心到外层电子轨道边缘的距离。元素周期表中，从左到右，原子半径一般逐渐减小，因为原子核的正电荷数逐渐
增加，电子层数目相同，电子云缩小。而从上到下，原子半径一般逐
渐增大，因为原子核的正电荷数增加，电子层数目也增加。
s区元素
放在手心里即可熔化 ∨ ∧ ∧ （pm） (℃) (℃) (金刚石=10)
Be (铍) Mg (镁) Ca (钙) Sr (锶) Ba (钡)
元素周期表
0
碱金属和碱土金属的存在
ⅠA Li Na K Rb Cs Fr
锂 钠 钾 铷 铯 钫 最重要的矿石是锂辉石 Be Mg Ca O ) Sr Ba Ra ⅡA （LiAlSi 2 6 主要矿物是钾石矿(KCl· MgCl2· 6H2O) 主要以 NaCl形式存在于 钙 铍 镁 锶96.8% 钡 镭 我国青海钾盐储量占全国 海洋、盐湖和岩石中
1.0 0.9
是最轻的元素 金属性 金属性递增
金属性
Be(铍) Mg(镁) Ca(钙) Sr(锶) Ba(钡) 1.85 1.74 1.54 2.6 3.51 0.8 0.8 0.7
电负性
金属性递增
(kg· cm )
ⅠA 密度 -3
Li(锂) Na(钠) K(钾) Rb(铷) Cs(铯) 0.53 0.97 0.86 1.53 1.88 0.9 +1 -2.713
第九章 碱金属和碱土金属元素
第一节s区元素概述
基本要求
元素化合物
金属钠
1. 作为还原剂制造某些难熔的金属如铀、钍、锆等，特别
是还原制备钛： TiCl4 + 4 Na 殖反应堆的冷剂。 4. 制作钠电缆、钠基电池和钠硫电池等。
加热
Ti + 4 NaCl
3. 因具有高的导热性和低的中子吸收能力，被用做快速增
金属钾
工业用途小，世界年产量只及钠的 0.1% ！主要用于 制造（生氧剂）和低熔点钠钾合金（用做干燥剂和还原 剂），也用做核反应堆的冷却剂。
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金属铯和铷
制造光电池的良好材料。133Cs 厘米波
的振动频率(9192631770 s-1) 在长时间内保
持稳定, 因而将振动这次所需要的时间规定 为 SI 制的时间单位 s。利用此特性制作的
铯原子钟 ( 测准至 1.0 ×
10-9 s )
在空间科学
香港市民在对时. 100 万年内误差不超过1 s
锂 钠 钾
lithium sodium potassium
镁
钙 锶 钡 镭
magnesium
calcium strontium barium radium
铷 铯
钫
rubidium caesium
francium
金属性、还原性减弱
原子半径减小
电离能、电负性增大
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元素分区
s区元素蓝色代表s区元素，氦也属于s区元素。
s区元素主要包括元素周期表中IA族元素和IIA族元素，IA族元素包括氢、锂、钠、钾、铷、铯、鍅七种元素，由于钠和钾的氢氧化物是典型的碱，因此除氢外的这六种元素又称碱金属，IIA族元素包括铍、镁、钙、锶、钡、镭六种元素，由于钙，锶，钡的氧化物之性质介于碱金属与稀土元素之间，因此又称碱土金属。由于氦的电子排布为1s2，故被分为S区元素。
钫和镭都是放射性元素。锂最重要的矿石是锂辉石（LiAlSi2O6）。钠主要以氯化钠溶液的形式存在于海洋，盐湖及岩石中。钾的主要矿物是钾石盐（2KCl·MgCl2·6H2O）。铍的主要矿物是绿柱石
（3BeO·Al2O3·6SiO2）。镁的主要矿石是菱镁矿（MgCO3）及白云石。另外，钙，锶，钡则主要以碳酸盐及硫酸盐的形式存在，如方解石（碳酸钙），石膏（二水合硫酸钙），天青石（硫酸锶），重晶石（硫酸钡）。
在本区元素中同一主族从上到下、同一周期从左至右性质的变化都呈现明显的规律性。
p区元素
p区元素包括元素周期表中IIIA族元素~VIIIA族元素。
IIIA族元素又称为硼族元素，包括硼、铝、镓、铟、铊等元素；
IVA族元素又称作碳族元素，包括碳、硅、锗、锡、铅等元素；
VA族元素又称作氮族元素，包括氮、磷、砷、锑、铋等元素；
VIA族元素又称为氧族元素，包括氧、硫、硒、碲、钋等元素；
VIIA族元素又称卤素，包括氟、氯、溴、碘、砹等元素；
VIIIA族元素或0族元素，又称为稀有气体或惰性气体，包括氦、氖、氩、氪、氙、氡等元素。
d区元素
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- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
4．了解 s 区元素的重要盐类化合物，特别注意盐类溶解性 的热力学解释；
5．会用离子极化理论解释碳酸盐分解规律； 6．了解对角线规则和锂、铍的特殊性.
9.1 概述
generalization
源自文库
9.2 单质
simple substance
9.3 化合物 compound
9.4 锂 、铍 special characteristic 的特殊性 of lithium and beryllium
9.1 概述 (generalization)
碱金属 (alkalin metals) 碱土金属 (alkalin earth metals)
(ⅠA): ns1
2. DG 的大小则由 D r Gm= D r Hm-T D r 决定. 其中熵变一般对 DG的贡献比较小S，m 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. 请参看第 二章有关内容.
9.2 单质 (simple substance)
● 都是最活泼的金属 ● 同一族自上而下性质的变化有规律 ● 通常只有一种稳定的氧化态 ● 形成的化合物大多是离子型的
9.2.1 物理性质和化学性质 它们都有金属光泽，密度小，
1.单质的物理性质
s区单质的熔点变化
硬度小，熔点低，导电、导热性
好的特点.
Li
150.5
520.1 -514.1 163.1 -454.5 -291.4 -3.02 -3.0401
Na
109.5
495.7 -413.8 197.3 -454.5 -275.2 -2.67 -2.71
K
91.5
418.6 -342.8 175.1 -454.5 -279.4 -2.90 -2.931
Li
Na K
Rb Cs
Be Mg
Ca Sr
Ba
2.单质的化学性质
(1) 与氧、硫、氮、卤素反应，形成相应的化合物 单质在空气中燃烧，形成相应的氧化物：
Li2O BeO
Na2O2 MgO
KO2 CaO
RbO2 SrO
CsO2 Ba2O2
你能发现这些氧化物的形式有 什么不同？
Li2O Gc2-706-18.12
m.p./K MOH 在水中的 溶解度/(mol·L-1)
453.69 370.96 336.8 312.04 301.55 5.3 26.4 19.1 17.9 25.8
Question 3 Li 的 Eq 值为什么最负？Be 的 Eq 值最小？
S 区金属元素相关电对的标准电极电势 Eq(Ox/Red) (单位：V)
(2) 与水作用 ●碱金属被水氧化的反应为:
2 M(s) + 2 H2O (l) → 2 M+(aq) + 2 OH-(aq) + H2(g) 钠和钠下方的同族元素与水反应十分激烈，过程中生成的氢气能自燃.
金属钠与水的反应在实验室用于干燥有机溶剂，但不能用于干燥醇！
Li
Na
K
●碱土金属被水氧化的反应为:
第九章s 区元素
Chapter 9 s-Block Elements
S区元素在周期表中的位置
本章教学要求
1．了解 s 区元素的物理性质和化学性质，能够解释 Li 的 标准电极电势为什么最低 ，能解释碱金属与水、醇和液 氨反应的不同；
2．了解主要元素的矿物资源及单质的制备方法 ，特别注意 钾和钠制备方法的不同；
Na2O2
镁 带 的 燃 烧
KO2
Question 1
为什么在空气中燃烧碱金属 所得的产物不同？
该问题可以从以下几个方面讨论：
1. 燃烧产物可从燃烧反应的能量变化中推测. 哪一个燃烧反应的 DG负值最大，产物就 是哪一个. 例如，Na 生成Na2O、Na2O2 和 NaO2的DG 分别是 -376 kJ·mol-1, -430 kJ·mol-1和 –389.2 kJ·mol-1, 因此燃烧产物就是 Na2O2 .
M(s) + 2 H2O (l)→ M+(aq) + 2 OH-(aq) + H2(g) 钙、锶、钡与水的反应远不如相邻碱金属那
样剧烈，镁和铍在水和空气中因生成致密的氧
化物保护膜而显得十分稳定.
Ca
Question 2
锂的标准电极电势比钠或钾的标准电极 电势小，为什么 Li 与水反应没有其它金属
与水的反应激烈？
s区金属单质的制备方法
Li
Be 熔盐电解法
Na
Mg
K
Ca
Rb
Sr 电解含58~59% (CaCl2) 的熔融 NaCl:
Cs
Ba
2Cl2 Na+ + 2 e-
Cl2 +2e2 Na
金属热还原法
2 NaCl(l)
2 Na (l) + Cl2(g)
(阴极)
(阳极)
可利用Ellingham 图进行判断
加 CaCl2 的作用(助熔剂，flux) ● 降低熔点，减少液Na挥发 ● 混合盐密度增大，液Na浮在熔盐表面，
(ⅡA): ns2
电金原 离属子 能性半 、、径 电还增 负原大 性性 减增 小强
lithium
sodium potassium rubidium
caesium
beryllium
magnesium calcium strontium barium
francium
radium
原子半径减小 金属性、还原性减弱 电离能、电负性增大
NH3 (l)
M(s) M (am) e (am)
碱金属在液氨中的溶解度 (-35℃)
碱金属元素 M
Li Na K Rb Cs
溶解度/ (mol ·L-1)
15.7 10.8 11.8 12.5 13.0
有趣的是，不论溶解的是何种金属，稀溶液都具有同一吸收波 长的蓝光.这暗示各种金属的溶液中存在着某一共同具有的物种.后 来实验这个物种是氨合电子，电子处于4~6个 NH3 的 “空穴” 中.
实验依据 ● 碱金属的液氨溶液比纯溶剂密度小 ● 液氨中随 C(M) 增大，顺磁性减少
(2e e22- )
如果液氨保持干燥和足够高的纯度（特别是没有过渡金属离子存 在），溶液就相当稳定.
钠溶于某些干燥的有机溶剂（如醚）也会产生溶剂合电子的颜色. 用钠回流干燥这些溶剂时，颜色的出现可看作溶剂处于干燥状态 的标志.
Question 4
金属钠与水、液氨、甲醇 的反应有何不同？
2 Na(s) + 2 H2O(l)
Na+ (aq) + 2 OH- (aq) + H2(g) ↑
2 Na(s) + CH3CH2OH(l)
2 CH3CH2ONa(l) + H2(g) ↑
Na(s) + (x+y) NH3 (l)
Na+(NH3) x + e- (NH3) y
电极电势属于热力学范畴，而反应剧烈程度属于动力学范畴，两 者之间并无直接的联系.
Li与水反应没有其它碱金属与水反应激烈，主要原因有:(1）锂 的熔点较高，与水反应产生的热量不足以使其熔化; (2)与水反应的 产物溶解度较小，一旦生成 ，就覆盖在金属锂的上面，阻碍反应继
续进行.
性质
Li Na K Rb Cs
（495.8 kJ·mol-1 ）小的缘故.
其次，通过计算可知固相反应的D r Hm是个不大的正值，但钾 的沸点（766 ºC）比钠的沸点（890 ºC ）低，当反应体系的温度控 制在两沸点之间，使金属钾变成气态，而金属钠和KCl 、NaCl 仍 保持在液态，钾由液态变成气态, 熵值大为增加，即反应的T D r Sm 项变大，有利于D r Gm变成负值，反应向右进行.
易于收集
Question 5
金属钾能否采用类似 制钠的方法制备呢？
结论是不能采用同类方法. 其原因是： ● 金属 K 与 C 电极可生成羰基化合物
● 金属 K 易溶在熔盐中，难于分离
● 金属 K 蒸气
易从电解槽 逸出造成易 燃爆环境
Na N2
排泄阱 NaCl 渣 热
热
不锈钢环
熔融 KCl(1550F)
N2 Na 蒸气
Na NaCl 渣
热 热(1620F)
N2K合金 (或K)蒸气
N2 N2K合金 (或K)
热
NaCl 渣和 N2
工业上钾的提取
Question 6
钾比钠活泼，为什么可以通过如下 反应制备金属钾？
KCl + Na 熔融 NaCl + K
首先，钾的第一电离能 (418.9 kJ·mol-1 ) 比钠的第一电离能
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：
DrGmq - nFE
碱金属溶于水的能量变化及标准电极电势
性质
升华能 S/kJ•mol-1
电离能 IM/kJ•mol-1 水合能 HM/kJ•mol-1 △H1q/kJ•mol-1 △H2q/kJ•mol-1 总焓变△Hmq/kJ•mol-1 q/V（计算值） q/V（实验值）
第三，由于钾变成蒸气，可设法使其不断离开反应体系，让
体系中其分压始终保持在较小的数值.不难预料随Pk变小， D r Gm 向负值的方向变动，有利于反应向右进行.
绿柱石: Be3Al2 (SiO 3 )6 菱镁矿: MgCO 3
钾长石: KAlSi 3O8
光卤石:
KCl MgCl 2 6H2O
明矾石:
K(AlO) 3 (SO4 )2 3H2O
石 膏: CaSO4 2H2O 大理石: CaCO3
萤 石: CaF2
天青石: SrSO4
重晶石: BaSO4
MH2 (M = Ca, Sr, Ba)
9.2.2 矿物资源和金属制备
第1和第2族元素在地壳中的丰度.表示为每 100 kg 样品中金属克数 的对数（以10为底）.由于图中的纵坐标取了对数，因而各元素丰度的差 别表面看起来不是很大.
本区元素均以矿物形式存在:
锂辉石: LiAl(SiO 3 )2
钠长石: NaAlSi 3O8
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
锂电对的数值乍看起来似乎反常，这个原子半径最小、电离
Rb
86.1
402.9 -321.9 165.1 -454.5 -289.4 -3.00 -2.98
Cs
79.9
375.6 -297.1
158 -454.5 -296.5 -3.07 -2.92
(3) 焰色反应 (flame reaction) 碱金属和碱土金属的化合物在无色火焰中燃烧时，会呈现
出一定的颜色，称为焰色反应 (flame reaction). 可以用来鉴定化 合物中某元素的存在，特别是在野外.
能最高的元素倒成了最强的还原剂.显然与其溶剂化程度（水合 分子数为25 . 3）和溶剂化强度（水合焓为-519 kJ·mol-1 ）都是 最大的有关.
Eq(Be2+/Be) 明显低于同族其余电对，与其高电离能有关.无 法被水合焓补偿： I1 (Be) + I2 (Be) = 2 656 kJ·mol-1.
碱金属单质的某些典型反应
M3P
P
N2
M3N (M = Li)
X2 MX （X = 卤素）
S M2S
MH
M O2
O2
MH3(溶液或气态)
MNH2 + H2
有 Fe 存在
+ CO2
MOH + H2 汞齐
H2O Hg
液NH3
M2O （M = Li, Na） M2O2 （M = Na, K, Rb, Cs） MO2 （M = K, Rb, Cs）
M2CO3
M+ (am) + e- (am)
碱土金属单质的某些典型反应
N2 M3N2 (M = Mg)
H2O M(OH)2 + H2 (M = Ca, Sr, Ba)
MO + H2 (M = Be, Mg)
水蒸气
MX2 O2
MO2 (M = Ba), MO
M
NH3
M(NH2)2 + H2
NaOH HMO2- + H2 (M = Be)
元 素 Li
Na K
Rb
Cs
Ca
Sr
Ba
颜 色 深红 黄 紫 红紫 蓝 橙红 深红 绿
波 长 / nm 670.8 589.2 766.5 780.0 455.5 714.9 687.8 553.5
(4) 与液氨的作用 碱金属与液氨的反应很特别，在液氨中的溶解度达到了超出人
们想象的程度. 溶于液氨的反应如下：