元素化学PPT学习教案

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11.2 s区元素
11.2.1 s区元素概述 11.2.2 单质的化学性质 11.2.3 氧化物和氢氧化物 11.2.3 盐类 11.2.5 锂、铍的特殊性和对角线规则
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表11-1 地壳中主要元素的质量百分数
元素
O Si Al Fe Ca Na K Mg
H Ti
质量百分数 48.6 26.3 7.73 4.75 3.45 2.74 2.47 2.00
0.76 0.42
由表可知，这10种元素占了地壳总质量的 99.2%。而且轻元素含量较高，重元素含量较 低。
0.00012 0.00029
Ar 0.934 CO2 0.0314
1.28 0.046
N2O 0.0001 H2 0.00005
0.00015 0.000003
Ne 0.00182 0.00125 Xe 0.0000087 0.000036
He 0.00052 0.000072 O3 0.000001 0.000036
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海洋是元素资源的巨大宝库，人类一直 在探索、开发海洋资源。表11-2列出海水中 含量较大的前7种元素（不包括H、O）
表11-2 海水中元素含量（未计水和溶解气体量
）
元素
Cl Na
Mg
S
Ca
K
Br
质量百分数 1.8980 1.0561 0.1272 0.0884 0.0400 0.0380
10M + 2MNO3 = 6M2O + N2 碱土金属氧化物还可由碳酸盐、硝酸盐加热分解得到：
CaCO3 = CaO + CO2 2Sr(NO3)2 = 2SrO + 4NO2 + O2 氧化物与水作用生成氢氧化物 Na2O+H2O = 2NaOH 同 反应一缓族慢从。上到下，反应剧烈程度增加。Li2O, BeO, MgO
离子型化合物溶解性规律：阴离子和阳离子半径相差 越大，溶解度越大。
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碱金属和碱土金属离子属于大阳离子。
从Mg2+→Ba2+,与小阴离子F-、OH-形成的化合物溶解度 增大。与大阴离子SO42-、CrO42-、CO32-形成的化合物 溶解度减小。
表9-8 一些碱土金属难溶化合物的溶度积
H2O2 + O2
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2、 氢氧化物
BeO几乎不与水作用，MgO与水缓慢反应，其余氧化 物遇水都生成碱。
溶解性：
碱金属氢氧化物，除LiOH，都溶于水。 碱土金属氢氧化物：Be(OH)2, Mg(OH)2难溶， 从Be(OH)2到 Ba(OH)2溶解度增大。
碱性： Be(OH)2为两性， LiOH，Mg(OH)2中强碱，其
H2O2易分解 H2O2 = 2H2O + O2 2Na2O2 + 2 H2O（热） = 4NaOH + O2
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（3）.超氧化物
除Li、Be、Mg，都可形成超 氧化物。
性质：与水、稀酸、CO2作用
2KO2 + 2H2O = 2KOH + H2O2 + O2
2KO2 + H SO 2 4 第20页/共37页 = K2SO4 +
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大气也是元素的重要自然资源，世界上
向大气索取的O2、N2、稀有气体等物资 ，每年数以万吨计。
表11-3 大气的主要成份（未计入水蒸气的量)
气体 体积分数﹪ 质量分数﹪ 气体 体积分数﹪ 质量分数﹪
N2
78.09
O2
20.95
75.51 23.15
CH4 0.00022 Kr 0.00011
合能
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11.2.2 单质的化学性质
1.与O2反应
在氧气中燃烧，形成
碱金属：
正常氧化物 M2O （M=Li） 过氧化物 M2O2 （ M=Na ） 超氧化物 MO2 （ M=K, Rb, Cs ） 碱土金属： 正常氧化物 MO（M=Be,Mg,Ca,Sr,Ba）
CO322.6×10-5 8.7×10-9 1.6×10-9 8.1×10-9
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碱金属卤化物的溶解性：
碱能与酸、酸性氧化物、盐反应，还可与两性金属和 某些非金属作用，放出H2。 2Al + 2NaOH + 6H2O = 2Na[Al(OH)4] + 3H2 Si + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2H2
卤素、硫、磷等在碱中能发生歧化反应。
X2 + 2NaOH = NaX + NaXO + H2O X=Cl,Br,I
0.0065
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除上表所列元素外，海水中尚含有C、Sr 、B、Si、Al、F、N、Rb、Li、I及微量的U 、Zn、Cu、Mn、Ag、Au、Ra等，共约50余 种元素。这些元素大多与其它元素结合成无机 盐的形式存在于海水中。由于海水的总体积（ 约1.4×109Km3）十分巨大，虽然某些元素的 百分含量极低，但在海水中的总含量却十分惊 人，如I2总量达7.0×1013Kg（而I元素的质量 百分数仅为0.000005）。因此，海洋是一个巨 大的物资库。
无机及分析化学11第10页共37页无机及分析化学12112112s区元素区元素11211121s区元素概述区元素概述11221122单质的化学性质单质的化学性质11231123氧化物和氢氧化物氧化物和氢氧化物11231123盐类盐类11251125锂铍的特殊性和对角线规则锂铍的特殊性和对角线规则第11页共37页无机及分析化学13第12页共37页无机及分析化学14112s区元素概述区元素概述aannss11linarbcsfrlinarbcsfr碱金属碱金属mgcasrbaramgcasrbara碱土金属碱土金属碱金属
NaOH 强碱
KOH 强碱
RbOH 强碱
CsOH 强碱
Be(OH)2 Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr(OH)2 Ba(OH)2
两性 中强碱
强碱
强碱
强碱
同一主族从上到下碱性逐渐增强；同一周期碱金属 氢氧化物的碱性强于碱土金属。
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性质：
NaOH和KOH是重要的碱。 NaOH价格便宜，应用更 广泛。
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2．普通元素和稀有元素
根据元素在自然界中的分布及应用情况，将元 素分为普通元素和稀有元素。稀有元素一般指在 自然界中含量少，或被人们发现的较晚，或对它 们研究的较少，或提炼它们比较困难，以致在工 业上应用也较晚的元素。前四周期（Li，Be，稀 有气体除外），ds区元素为普通元素，其余为稀 有元素。
通常稀有元素也可继续分为：轻稀有金属、 高熔点稀有金属、分散稀有元素、稀有气体、稀 土金属、放射性稀有元素等。
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3．生命元素与非生命元素
根据元素的生物效应不同，又分为有生物活 性的生命元素和非生命元素。 生命元素又可根据在人体中的含量及作用再 进行细分，可分为人体必需元素（essential elements）（包括宏量元素和微量元素）和有毒 元素（toxic elements）。
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2、溶解性
碱金属盐大多易溶于水（除Li盐），有少数难溶盐。 如：
Na[Sb(OH)6] （白色）; KClO4 （白色） K2[PtCl6]（淡黄色）；K[B(C6H5)4]（白色）
· · · NaAc Zn(Ac)2 3UO2(Ac)2 9H2O（黄绿色）
碱土金属的卤化物（除氟化物）、硝酸盐、醋酸盐是 易溶的，而碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐、草酸盐、铬酸 盐多是难溶的。
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11.2.4 盐 类 1、 晶型
碱金属盐大多为离子型的，其熔沸点高。 碱土金属离子电荷大、半径小，极化力较碱金属离子
强，它们的盐有一定共价性。 Li+、Be2+半径小，极化力强，化合物共价性明显。
氯化物 LiCl NaCl KCl RbCl CsCl
熔点（℃） 606 801 776 715 645
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2.与H2反应
除Be,Mg，在高温下均与氢化合， 生成离子型氢化物。
2Na+H2 = 2NaH
Ca+H2 = CaH2 离子型氢化高物温 与水反应，放出H2
NaH + H2O = NaOH + H2 离子型氢化物第1是6页/共强37页还原剂
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TiCl4+4NaH
元素化学
会计学
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11.1 元素概述
11.1.1元素分布 11.1.2元素分类
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11.1.1 元素分布
迄今为止，人类已经发现的元素和人 工合成的元素共112种，其中地球上天然存 在的元素有92种。元素在地壳中的含量称 为丰度，常用质量分数来表示。
地壳包括岩石圈、水圈、大气圈，约占 地球总重量的0.7%。地壳中含量居前十位 元素见表11-1。
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（2）.过氧化物 除Be外都可形成过氧化物 Na2O2 白色粉末（工业品一般为黄色），可用作氧化
剂，漂白剂和氧气发生剂。
性质：与水、稀酸、CO2作用 Na2O2 + 2H2O = 2NaOH + H2O2 Na2O2 + H2SO4 = Na2SO4 + H2O2 Na2O2 + 2CO2 = 2Na2CO3 + O2
溶解度较小，阻碍反应进行，（2）锂的熔点高，反应 产生的热量不能使其熔化。铍、镁与冷水作用很慢，也 是因为产物在水中溶解度小。
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11.2.3 氧化物和氢氧化物 1、氧化物
（1）.正常氧化物 锂和碱土金属在空气中燃烧，得到正常氧化物。 其他碱金属正常氧化物可利用金属还原硝酸盐：
Ti + 4NaCl
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3.与H2O反应
均可与水反应 2Na+2H2O = 2NaOH+H2
H2O pH=7 ， C(H+)=10-7 mol·L-1 (H+/H2) =－0.414V 电势低于－0.414V的金属均可与水反应。 锂的电势最低，但反应不如钠、钾剧烈。电势高低反
映了反应的可能性，和反应速率无直接关系。 锂与水反应速率慢的主要原因有：（1）反应产物LiOH
余为强碱。
碱性(ROH)的强弱可用离子势来判断。Ф = z / r
Ф：离子势；z：R的电荷；r：R的半径。
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R—O—H：发生酸式解离，溶液呈酸性 R—O—H：发生碱式解离，溶液呈碱性
Ф越大，（电荷高，半径小）越易发生酸式解离 Ф越小，越易发生碱式解离
LiOH 中强碱
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11.1.2.元素分类
根据研究目的的不同，元素的分类常见的有三种 ：
1．金属与非金属
根据元素的性质进行分类，分为金属与非金属。
在元素周期表中，以B—Si—As—Te—At和Al— Ge—Sb—Po两条对角线为界，处于对角线左下方元 素的单质均为金属，包括s区、ds区、d区、f区及部 分p区元素；处于对角线右上方元素的单质为非金属 ，仅为p区的部分元素；处于对角线上的元素称为准 金属，其性质介于金属和非金属之间，大多数的准 金属可作半导体。
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11.2 .1 s区元素概述
ⅠA（ ns1 ） Li Na K Rb Cs Fr
碱金属
ⅡA （ ns2 ）Be Mg Ca Sr Ba Ra
碱土金属
碱金属：原子半径在同周期中最大，易失去电子，第一 电离能最低，金属性最强。氧化值为+1。
碱土金属：原子半径比碱金属小，金属性比碱金属略小。 氧化值+2。
LiCl有一定共价性，熔点最低。其余均为离子键，从 NaCl→CsCl，随半径增大，离子键强度减小，熔点降 低。
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氯化物
BeCl2 MgCl2 CaCl2 SrCl2 BaCl2
熔点（℃） 405 714 772 873 963
从BeCl2→BaCl2，随半径增大，离子极化作用减小， 共价性减弱，离子性增强，熔点升高。
Mg2+ Ca2+ Sr2+ Ba2+
OH1.2×10-11 5.5×10-6 3.2×10-4
5×10-3
F6.3×10-9 1.7×10-10 3.2×10-9 2.4×10-5
SO42-
2.5×10-5 2.8×10-7 1.1×10-10
CrO42-
7.1×10-4 4.0×10-5 1.6×10-10
同族元素：从上到下，原子半径增大，易失去电子，金 属性增强。
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1. Li, Be的半径是同族元素中最小的，
所以其化合物带有更多的共价性，
如：LiI, BeI2。Li和Be与同族元 素相比，性质差异较大。
离子半径越小，电荷越高，水合能越大（放
2出.热水量合）能。 ： Mz+(g)+H2O 3. M电极z+电(a势q：) L过i特程别小的，热是效因为应Li有较大的水