第二章碱金属和碱土金属

沸点/℃（逐渐降低）
密度/（g/cm3） 硬度（逐渐降低）（金刚石=10） 氧化数
1342
0.53 0.6 +1
883
0.97 0.4 +1
760
0.86 0.5 +1
686
1.53 0.3 +1
669
1.90 0.2 +1
二、碱金属和碱土金属的基本性质
表2-2碱土金属元素的基本性质 性质 铍Be 镁Mg 钙Ca 锶Sr 原子序数 4 12 20 38 电子层数 ２ ３ ４ ５ 最外层电子数 2 2 2 2 金属原子半径／ｐｍ（逐渐升高） 112 １6０ 197 215 钡Ba 56 ６ 2 222
熔点／℃ 沸点/℃ 密度/（g/cm3）
硬度（逐渐降低）（金刚石=10） 氧化数
1280 2970 1.85
4 +2
651 1107 1.74
2.5 +2
745 769 1487 1334 1.55 2.63
2 +2 1.8 +2
725 1140 3.62
+2
性质变化趋势 +
金 属 性 、 还 原 性 增 强 度大碱 1 减，金 小熔属 ，沸： 氧点原 化升子 数高半 都，径 为硬增 IA Li Na K IIA Be Mg Ca 金 都大 碱 属 为， 土 性 2 硬金 、 度属 还 减： 原 小原 性 ，子 增 氧半 强 化径 数增
[例2-1]配平Fe Cl3 + Cu → CuCl2 + FeCl2
解:
+3 0
+e
+2
+2
FeCl3
+
Cu -2e +e×2
CuCl2 + FeCl3
+3
0
+2
+2CuCl2 +
2FeCl3
2FeCl3
+
Cu
CuCl2
+ 2FeCl3
[例2-2]配平KMnO7 + HCl(浓) → MnCl2 + Cl2↑+KCl + H2O
（3）成键特征： a. 大多数情况下失去一个e或两个e→M+或M2+, 形成 稳定离子键。 b. 在某些特殊情况下，Li、Be、Mg由于原子半径太 小，电离能较高，所以形成共价键的倾向增大， c. Li、Be、Mg 由于半径较小，有较大的离子势， 常表现出与同族元素不同性质的特殊性。
三、焰色反应
1、定义：某些金属单质或其挥发性化合物在 无色火焰中灼烧时，火焰呈现出特征颜色，这 种现象叫做焰色反应。 2、产生焰色反应的原因：他们的原子或离子 受热时，电子会被激发，被激发的电子从高能 级回到低能级时，相应的能量以光的形式释放 出来，产生光谱线。（物理变化） 3、常见碱金属和碱土金属的火焰颜色：
化工生产中硝酸的制取原理
请同学们回顾初中所学知识，再例举几个氧化反应 和还原反应的实例，讨论并交流这类反应的实质。
初中的分类标准：得氧或失氧。 其实从得氧和失氧的观点去描述氧化还原反应是不完善的，有其 局限性。（例如H2和Cl2的反应）
一、氧化数
1、定义：氧化数又称氧化值。是指分子中各原子形式上 或外观上所带的电荷数。
C-208 TUPIAN
Gc-717-18.23
大理石: CaCO3
绿柱石:Be3 Al2 (SiO 3 ) 6
单质的外观特征：
Gc2-704-18.8
Li
Na
K Rb Cs
图片 Gc2-711-18.14
Be
Mg
Ca
Sr
Ba
二、碱金属和碱土金属的基本性质
表2-1 碱金属元素的基本性质 性质 锂Li 钠Ｎａ 钾Ｋ 铷Ｒｂ 铯Ｃｓ 原子序数 ３ １１ １９ ３７ ５５ 电子层数 ２ ３ ４ ５ ６ 最外层电子数 １ １ １ １ １ 金属原子半径／ｐｍ（逐渐升高） １５５ １９０ ２３５ ２４８ ２６７ 熔点／℃（逐渐降低） 180 98 63 39 28
Al
Si
这是由于对角线位置上的邻近两个元素的电荷
数和半径对极化作用的影响恰好相反，使得它们离 子极化力相近而引起的。
b. 锂与镁的相似性： ⑴ 单质与氧作用生成正常氧化物 ⑵ Li(OH)，Mg(OH)2受热分解为Li2O 、MgO，而 其他IA族受热升华而不分解。氢氧化物 均为中强 碱，且水中溶解度不大。 ⑶ 氟化物、碳酸盐、磷酸盐均难溶，因为晶格能大 而NaF易溶。 ⑷ 氯化物均能溶于有机溶剂中 ⑸ 碳酸盐受热分解，产物为相应氧化物 (6) Li3N、Mg3N2 稳定，而 Na3N 不稳定，25℃ 分解。
2、确定元素氧化数的原则： (1)单质中元素的氧化数为0。 (2)碱金属的氧化数为+1，碱土金属的氧化数为+2，B和 Al的氧化数为+3。 (3)H的氧化数一般为+1（与活泼金属形成化合物时候氧 化数为-1，如NaH、KH）；O的氧化数一般为-2（在过氧 化物中氧化数为-1，例如H2O2、Na2O2）。 (4) 简单离子所带的电荷数就是相应元素的氧化数（如 Na+、Cu2+） (5)复杂离子所带的电荷数等于各原子氧化数的代数和。 （如SO42-）
+5e +7 -1 +2 0
KMnO7 + HCl(浓) → MnCl2 + Cl2↑+KCl + H2O
+5e×2 -e
+7
-1
+2
0
2KMnO7 + 16HCl(浓) → 2MnCl2 + 5Cl2↑+2KCl +8H2O
-e×2×5
2KMnO7 + 16HCl(浓)
2MnCl2 + 5Cl2↑+2KCl +8H2O
氧化还原反应的外观表征，即判断反应是否为氧化 还原反应的依据：相关元素氧化数发生变化！
氧化数升高
氧化数升高
氧化数升降
我们再来看氢气和氯气的反应：
氧化数升高
氧化数降低
氧化数升降
氧化还原反应的实质是电子的转移或偏移。在氧化还原反应中，失去电 子的过程称为氧化，得到电子的过程称为还原。得到电子的物质叫氧化 剂，失去电子的物质叫还原剂。这里所说的电子的获得与失去也包括电 子的偏向与偏离。
2、单折线法： 标注氧化数→连单线→注明得失 （1）箭头必须由失电子的物质指向得电子的物质， 箭头两端对准得失电子的元素。 （2）箭头的方向表示得失电子的方向，所以折线 上无需再标注得失。 练习：
用双折线法表示Cl2和NaOH的电子转移情况。 并注明氧化剂和还原剂，氧化产物和还原产 物，以及发生氧化反应和还原反应的物质。
元素 锂 钠 钾 铷 铯 钙 锶 钡 颜色 洋红 黄 紫 红紫 紫红 砖红 洋红 黄绿
Li
图
Na
Cpp-262
K
焰色反应
Ca
Sr
Ba
a、周期表中的斜线关系：对角线规则 下面三对处于对角线上的元素及其化合物的性质 有许多相似之处，叫做对角线规则 (diagonal rule)。
Li
Be
B
C
Na
Mg
三、氧化还原反应方程式的配平 配平原则
反应中 得失电 子总数 相等
反应前后 各元素的 原子总数 相等。
2、配平步骤
(1)标出反应物和生成物中氧化数变化的元素的氧化数 ； (2)确定得失电子或氧化数升降情况； (3)配平得失电子总数或氧化数升降总数； (4) 用观察法配平其他物质的系数； (5)检查反应前后各元素原子个数是否相等。
作业：完成33页课后习题第 1/5/6题 。
第二、三节
碱金属和碱土金属
§2.2碱金属和碱土金属的通性
一、认识碱金属和碱土金属 1、碱金属 (IA ): ns1 锂Li、钠Na、 钾K、 铷Rb、铯 Cs、钫Fr 2、碱土金属 (IIA ): ns2 铍Be、镁 Mg、 钙Ca、锶Sr、钡Ba、 镭Ra 为什么叫做碱金属？是因为它们的氧化物的水溶液 都呈碱性。 Ca、Sr、Ba 氧化物性质介于碱金属和“土性的” 难溶氧化物（Al2O3）等之间，所以称为碱土金属 。 碱金属和碱土金属都是活泼金属。
由此我们这样来定义氧化还原反应：有电子转移或偏移的反应称为氧化还原 反应。
总的来看氧化还原反应：
氧化数
氧化剂
还原剂
氧化数
氧化还原反应电子转移的表示方法:
1、双折线法：
标注氧化数→连双线→注明得失 （1）箭头必须由反应物指向生成物，且两端对准 同一元素；在折线上必须要标明“失去（-）”或 “得到（+）”的电子总数，氧化数的升降，以及 该元素被氧化或被还原。 （2）电子转移以axbe-形式表示，a指发生氧化还 原反应的原子个数，b表示每个原子得到或失去的 电子数。当a=1或b=1时，将1省略。
Rb
Cs
Sr
Ba
原子半径减小，熔沸 点升高，密度增大， 硬度增大。
金属性、还原性减弱
二、碱金属和碱土金属的基本性质 （1）物理性质
有金属光泽 密度小 硬度小
熔点低
导电、传热、延展性好
a.IA、IIA除Be、Mg外均较软，可用刀切割。硬度最低的是铯， 最高的是铍。从锂到铯，从铍到钡，硬度逐渐降低，且碱 土金属硬度高于碱金属。 b.熔沸点最低的铯，最高的是铍。且碱土金属熔点高于碱金属。 c.锂是最轻的金属，Li、Na、K密度小于1，均能浮于水面之上。 d.Cs具有光电效应，因为其表面电子活性极高，表面受光照， 即可逸出。所以常被用来制造光电管的阴极。 e. IA金属能形成液态合金：例：Na-Hg齐合金：一种温和的还 原剂；Na-K合金，比热高，被用于核反应堆的冷却剂。
3、碱金属和碱土金属的存在形式 钠长石: Na[Al Si3O8] 绿柱石: 3BeO· Al2O3· 6SiO2 钾长石: K[Al Si3O8] 菱镁矿: MgCO3 锂辉石: LiAl (SiO3)2 石 膏: CaSO4·2H2O 碳酸锶矿：SrCO3 大理石: CaCO3 萤 石: CaF2 天青石: SrSO4 重晶石: BaSO4 光卤石: KCl · MgCl2 ·6H2O
c. Be-Al 的相似性： 金属表面形成致密的氧化膜，阻止金属破酸侵蚀。 氧化物、氢氧化物两性。 氯化物为路易斯酸BeCl2： 低温（BeCl2）2存在；AlCl3：（AlCl3）2存在。
Cl Be Cl Cl Cl Al Cl
Cl Cl Be
Cl
Al
Cl Cl
（5）其它与M+（IA）M2+（IIA）有相似性的离子： • NH4+ — K+相似：如溶解度与晶体结构相似。 (148pm 132pm) • Tl+—Rb+相似： +CO 2 如：TlOH水溶液是强碱 ——— Tl2CO3 +CO2 Rb CO RbOH水溶液是强碱 ——— 2 3 • Tl2SO4、Rb2SO4晶体类型相同
第二章
第一节 第二节
碱金属和碱土金属
氧化还原反应 碱金属和碱土金属的通性
第三节
第四节 第五节
钾、钠、钙、镁单质及其重要化合物
离子反应 硬水及其软化
本章重点 1. 掌握氧化还原反应的基本概念，学会用 氧化数法配平氧化还原反应方程式； 2. 钠和钾单质、化合物的重要性质； 3. 钙、镁单质、化合物重要性质； 4. 离子反应方程式 。
本章难点 1. 过氧化钠的性质； 2.氧化数法配平氧化还原反应方程式。
将刚削好的苹果与久置的苹果比较，颜色有何变化？
苹果由粉绿色变成黄褐色，是因为苹果中的Fe2+被空 气氧化成Fe3+。
泡好的绿茶静止后有何变化？
绿茶久置后颜色变深，因为茶中酚类物质被氧化而发 生褐变。
化工生产中硫酸制取的反应原理。
2、碱金属和碱土金属的活泼型 （1）价层电子结构：IA：ns1；IIA：ns2 s 区元素 （2）都是活泼金属： IA元素它们均很容易失去1e→M+（ M+ 具有 8e 稳定结构，所以不易再失去电子。） 金属活泼性从上到下增强（因为原子半径从上到 下增大，电离能，电负性从上到下减小。） IIA族元素：比IA族元素多了一个电荷，所以核 对外层2e吸引力增强，所以碱土金属半径小于碱金 属，失电子能力小于IA族。 但它们仍是相当活泼的金属元素，仅次于IA，常 失去2e→M2+,金属活泼性从上到下增强。原因同上。
2、碱金属和碱土金属在元素周期表中的位置
碱金属位于元素周期表中的lA族，碱土金属位于元素周 期表中的llA族。周期在2,3,4,5,6周期都有。同时，碱金 属和碱土金属都位于元素周期表中紫色的区域，紫色的 区域大家看代表什么呢？是不是s区呢？s区是什么意思 呢， 指最后一个电子填充在电子亚层上。
3、碱金属和碱土金属的存在形式 由于IA，IIA 元素化学活泼性强，所以不能以 单质存在，均以矿物形式存在:它们在地壳中的丰度 如下所示。（表示为100kg样品中金属质量，单位 为g的对数）
3、氧化数与化合价的区别。 （1）化合价的定义：化合价是指元素原子相结合时的 个数比性质。 （2）氧化值有正负之分，还可以是分数！（例如H2O 分子中H的氧化数为+1，O的氧化数为-2；H的化合价 为1，O的化合价为2。Fe3O4中Fe的氧化数为+8/3,Fe 的化合价却为3和2。）
从今天起，请同学 们用氧化数描述原 子所带电荷数。