碱金属碱土金属ppt课件

溶解性 mol·l-1
LiOH NaOH KOH RbOH CsOH 5.3 26.4 19.1 17.9 25.8
元素 性质
Be
Mg
Ca
Sr
Ba
价电子构型
2S2
3S2
4S2
5S2
6S2
主要氧化数
第一、二电离 势 (kJ.m ol-1) 第三电离势 (kJ.m ol-1)
E0(M 2+/M )(V )
M 2+ 水 合 热 (kJ.m ol-1)
905 1768 14939
-1 .8 5
2494
742 1460 7658
△
2MN3====2M＋3N2 M＝Na、K、Rb、Cs
的叠氮化物容易纯化，
668K
加热分解不爆炸。所 以是制备它们的好方
2RbN3=真==空====2Rb＋3N2
法。
663K
2CsN3====2Cs＋3N2
11
2-2 单质的物 理性质
一、碱金属特 殊物理性质：
密度小 钾钠保存于煤油中，锂保存于 蜡中。 硬度小 用小刀可以切割它们。 熔沸点较低 随原子量的增大而降低。
Rb、Cs)
Rb、Cs)
结
:¨O: 2-
构
¨
抗磁性
源自文库
:¨O—O¨:
2-
•
•• -
:O—O:
¨¨
¨¨
抗磁性
顺磁性
O-
O 35 O 顺磁性
16
一、普通氧化物
制备 性质
Li、ⅡA金属与空气作用或由碳酸盐加热
分解时均生成氧化物：
4M＋O2====4M2O （M=碱金属，常温） 6Li + N2 ====2Li3N （常温）
第十七章 碱金属 碱土金属
The Elements of the Alkali and the Alkaline Earth Metals
ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA 0
S区元素
P区元素
2He
3Li 4Be 5B 6C 7N 8O 9F 10Ne
11Na 12Mg 13Al 14Si 15P 16S 17Cl 18Ar
Fr Ra 素。 4
表17-1 碱金属元素的一些基本性质
元素 性质
Li
Na
K
Rb
Cs
碱金属是活 价 电 子 构 型
2S1
3S1
4S1
5S1
6S1
泼性最强的
金属元素， 主 要 氧 化 数
+1
都是强还原 第 一 、 二 电 离 5 2 1
499
421
405
371
剂
势 (kJ.m ol1-) 7295 4591 3088 2675 2436
导电性强 Cs、Rb用于作光电材料。
二、碱土金属 的物理物质
三、液态合 金
密度较小但硬度大 镁和铍用于制轻质合 金，如镁铝合金和电子合金，用于制造飞 机部件，铍铜合金具有强度大，硬度高弹 性好等优点。
碱土金属的导电性最好的是镁和钙，其它
的导电能力较差
碱金属在常温下能形成液态合金：
K-Na合金（K: 77.2 % Na: 22.8 % m.p. = 260.7 K）——具有 较高的比热和较宽的液化范围而被用作核反应堆的冷却剂。
Na-Hg合金(称钠汞齐 m.p. = 236.2 K)——用于有机合成中 作还原剂
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2-3 单质的 化学性质
ⅠA族是最活泼的金属元素，其次是ⅡA 族，同族中单质的化学性质由上到下活 泼性增强
一、与水和空气 的反应
切割一小块钠放在水中，可观察 到钠浮在水面上与水激烈反应而 来回运动着：
2Na+2H2O==2NaOH+H2↑
2M2O2+CO2==2M2CO3+O2 4MO2＋2CO2＝2M2CO3＋3O2
强氧化性
Cr2O3+3Na2O2==2Na2CrO4+Na2O MnO2+Na2O2==Na2MnO4
过氧化物用于把某些
难溶氧化物氧化为高
价的易溶物：
20
四、氧化物的 主要用途
碱土氧化物 氧化剂 漂白剂 供氧剂 引火剂
6KOH + 4O3 = 4KO3 + 2KOH •H2O + O2 19
三、氧化物 的性质比较
与水反应
Na2O2＋2H2O＝H2O2＋2NaOH 2H2O2＝2H2O＋O2↑
2MO2＋2H2O＝O2＋H2O2＋2MOH
2MO3＋2H2O＝2O2＋H2O2＋2MOH
M2O+CO2 = M2CO3
与CO2反应
ⅠA ⅡA 第IIA族包括铍、镁、钙、
锶、钡和镭六种元素，
Li Be
由于钙、锶和钡的氧化 物在性质上介于“碱性
Na Mg 的”碱金属氧化物和
K Ca Rb Sr
“土性的” 难熔的氧化
物Al2O3之间，所以称它 们为碱土金属。现在习
惯上把铍和镁也包括在
Cs Ba
内，统称为碱土金属元 素。其中镭是放射性元
想一想
1、2、答碱：金因属为的碱特金殊属物和理碱性土质金：属密是度最小活、泼硬的度小、
金导属电，性它强们、与容空易气形或成水液接态触合时金会。发生反应，
因此它们总是以化合态存在于自然界，主要
形盐3钠、式矿，工有。碱业卤土上化金常物属用，是电硅镁解酸和的盐钙方矿。法，钾制硫一备酸般的盐不碱矿用金和电属碳解是酸法锂制和备，
2 、掌握ⅠA、ⅡA族金属盐类的一些重要性 质。
3、通过对比锂、镁的相似性了解对角线规 则。
2
本章讲解内容
第一节 碱金属和碱土金属的通性 第二节 碱金属和碱土金属的单质 第三节 碱金属和碱土金属的化合物 第四节 对角线规则
请选择
3
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。
利用它们与二氧化碳反应生成氧气的 性质作为潜水、登山、高空作业的供 氧剂
过氧化钡常用于爆破作业上作强火 剂
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碱金属的氢氧化物对皮肤和纤维有强烈
3-2 氢氧化物 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。
颜色和状态 熔点(K)
碱金属氢氧化物的熔点较低：
LiOH NaOH KOH RbOH CsOH 723 591 633 574 545 碱土金属氢氧化物在熔点前脱水分解
又可得到金属。
金属氨溶液具有高导电性，顺磁性，
和强还原性，常用于有机制备反应，如： 2Na ＋2NH3(l)＝2NaNH2＋H215
第三节 碱金属和碱土金属的化合物
3-1 氧化物
普通氧化物 过氧化物 超氧化物 臭氧化物
Li2O、MO (M Na2O2、
= 碱土金属)
BaO2
MO2 (M = K、 MO3 (M=K、
1、降低熔点（钠熔点=1073K，混 合盐熔点=873K）
2、防止钠的挥发
3、减小钠的分散性（熔盐密度大，
钠密度小，易浮于熔盐上面进行分
离）
9
热还原法
热还原法中常用碳可碳化物作还原剂， 从金属氧化物或碳酸盐中还原出金属。
金属置换法
用活泼金属作还原剂的 热还原法称金属置换法， 常用还原剂金属有：Na、 Ca、Mg、Ba、Al等。
MO+CO2 = MCO3 (M=碱土金属) BeO+NaOH=Na2Be(OH)4(铍酸钠)
BeO+2HCl=BeCl2+H2O
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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？
12、、答碱：金因属为有碱哪金些属特和殊碱的土物金理属性是质最？活泼的 金因形盐3碱备、属此式矿土金，它有。工金属它们卤业属钾们总化上有。与是物常哪空以，用些气化硅电？或合酸解为水态盐方什接存矿法么触在，制不时于硫备用会自酸的电发然盐碱解生界矿金法反，和属制应主碳和，要酸
KCl + Na ====NaCl + K
2RbCl + Ca ==CaCl2 + 2Rb
3CaO
+
2Al =14=7=3K= 3Ca
真空
+
Al2O3
上述是熔盐中的置换反应，它不同于溶液中的置换反应，
熔点低的物质容易被置换出来。
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热分解法
△
4KCN====4K＋4C＋2N2
一些不稳定的盐可用 热分解法，如氰化物、 叠氮化物。因碱金属
△
2M＋O2====2MO （M=碱土）
△
MCO3====MO＋CO2↑ （M=碱土）
它们都是白色固 体，化学性质主 要表现为碱性氧 化物，与水、酸、 酸性氧化物反应， BeO则表现两性
M2O+H2O = 2MOH (M=碱金属)
M2O+CO2 = M2CO3(M=碱金属)
MO+H2O=M(OH)2 (M=碱土金属)
热还原法
电解反应： 2MCl ==2M + Cl2 在电解中，必要时要混入适当的助
如Li、Na、Mg、Ca等 熔剂，如在氯化钠的电解中，是加
金物属的金是方属用法置电制换解备法金的属：氯化 入CaCl2为助熔剂，其作用是：
2NaCl ==== 2Na + Cl2 MgC热l2 分==解==法Mg + Cl2
燃烧
M＋O2====MO2
钠在空气中燃烧 可制得黄色的过
氧化钠粉末
氧化钡在氧 气中燃烧可 得白色的过
氧化钡
臭氧化物
钾、铷、铯与氧气可生成三种类型氧化物： M2O、 M2O2、MO2。在空气中燃烧时生成超氧化物
用液氨结晶KO3 可得桔红色的 KO3晶体
臭氧与K、Rb、Cs的氢氧化物 反应，可以制得臭氧化物：
在空气在燃烧时，钠生成过氧化
碱土金属一般要加热 物，钾、铷、铯生成超氧化物
才能进行反应。这是 因为它的表面容易生 成氧化膜保护层。
△
3Ca＋N2====Ca3N2
△
想一想：活泼
3Mg＋N2===Mg3N2
金属应当如何 要避免与空气接触。锂要保存于蜡
保存？
中，钾、钠、钙等应保存于煤油中。 14
二、用作高温还 原剂
19K 20Ca 31Ga 32Ge 33As 34Se 35Br 36Kr
37Rb 38Sr 49In 50Sn 51Sb 52Te 53I 54Xe
55Cs 56Ba 81Tl 82Pb 83Bi 84Po 85At 86Rn
87Fr 88Ra
1
[教学要求]
1、掌握ⅠA、ⅡA族元素单质、氧化物、氢 氧化物的性质、制备和用途。熟悉性质变化 的规律性
因为它熔点低，易挥发，生成的K易溶在熔融的
KCl中，难于分离，且电解中产生的超氧化物与
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金属钾会发生爆炸。
二、其它氧化 物的制备
过氧化物
超氧化物
453-473K
4Na＋O2=======2Na2O
573-673K
2Na2O＋O2====2Na2O2
773-793K
2BaO＋O2======2BaO2
如Na、Mg、Ca等：
△
SiO2＋2Mg====Si＋2MgO
△
TiCl4＋4Na====Ti＋4NaCl
三、与非金属反应 生成二元化合物
2M(熔化)＋H2=2MH
研磨
Na＋S====Na2S Na＋P====Na3P
M＝Li, Na
四、溶解于液氨 中生成溶剂合离 子和电子
M(s)＋(x+y)NH3(l)=M(NH3)x+＋e(NH3)y金属的氨溶液呈蓝色，若挥发掉溶剂，
K通常不用电解法而用置换 制备，这是因为它易溶在 熔融的KCl中，难于分离， 且电解中产生的超氧化物 与金属钾会发生爆炸，所 以不用电解法制钾。Rb和 Cs也是这样。
K2CO3＋2C=14=7=3=K==真=空====2K＋3CO 2KF＋CaC2=1=27=3=-=1=4=73=K==CaF2＋2K＋2C MgO + C == CO +Mg MgO + CaC2 = Mg + CaO + 2C
碱土金属的BeO,MgO具有很高的熔点和硬 度， 用于制耐火材料和金属陶瓷。CaO俗 称石灰或生石灰，作建筑材料，也用做干 燥剂，炼钢工业上用于除去Si、P杂质。
△
过强氧氧化化C物剂aO、。＋超S氧iO化2△=物==、=臭Ca氧Si化O物3 都是 3CaO＋P2O5==Ca3(PO4)2
由于它们的强氧化性，可用于纸张、 织物等的漂白剂
电负性
0.98 0.93 0.82 0.82 0.79
E0(M +/M )(V )
M+ 水合热 (kJ.m ol-1)
-3.045 -2.7109 -2.923 -2.925 519 406 322 293
-2 .9 3
254
5
碱土金属仍 是活泼性相 当强的金属 元素，也是 强还原剂，
表17-2 碱土金属元素的一些基本性质
-2 .3 7 5
1921
+2 593 1152 4942
-2 .7 6
1577
552 1070 4351
-2 .8 9
1443
564 971 3575
-2 .9 0
1305
6
金属的制备
电解熔盐法是最强的氧化还原手段，由 于卤化物的熔点较低，所以常用电解氯 化物法制备活泼金属：
电解熔盐法
阳极放出氯气：2Cl- ==Cl2+ 2e 阴极析出金属：M+ +e == M
钾可在水面上燃烧呈现紫红色火 焰。
碱金属与水的 反应
Li反应时由于产物溶解度小而吸 附在金属表面上，使反应缓慢进 行。
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与空气反应
碱金属在常温下可 以与空气中的O2、 CO2、水汽等反应
4Li＋O2＝2Li2O 6Li＋N2＝2Li3N 4Na＋O2＝2Na2O Na2O＋CO2＝Na2CO3
常温下锂可 与氮气反应