s区元素
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 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)。
比水轻） 硬度小（ Be, Mg除外 其它可以用小刀切）
熔点低 导电、导热性好
s区单质的熔、沸点变化
2.化学性质 •与氧、硫、氮、卤素反应 单质在空气中燃烧，形成相应的氧化 物：锂和碱土金属还能生成氮化物。 Li2O Na2O2 KO2 RbO2 CsO2 BeO MgO CaO SrO BaO2 Na2O2
通性：
1.s区元素是最活泼的金属元素，只有一种 氧化态； 2.s区元素所形成的化合物大多数是离子型 的（铍、多数锂、少数镁的化合物是共 价型的）； 3.s区元素性质变化规律
IA
金 属 性 、 还 原 性 增 强
IIA
Be Mg Ca Sr Ba
电 离 能 、 电 负 性 减 小
原 子 半 径 增 大
4LiH+ AlCl3 Li[AlH4 ] + 3LiCl 铝氢化锂
（无水）乙醚
Li[AlH4 ] 受潮时强烈水解
LiAlH4 + 4H2 O LiOH + Al(OH)3 + 4H2
Li[AlH4 ] 具有很强的还原性，可将醛、酮、 羧酸还原为醇，将硝基还原为氨基等。
12.3.2 氧化物
１．锂的熔点较高；
２．氢氧化锂的溶解度较小。
§12.2 s区元素的单质
12.2.1 单质的物理性质和化学性质 12.2.2 s区元素的存在和单质的制备
12.2.1 单质的物理性质和化学性质
1.物理性质
Li
Na
K
Rb
Cs
Be
Mg
Ca
Sr
Ba
单质的物理性质： 有金属光泽 密度小（ Li, Na, K,
它 碱土金属的氯化物基本上都是离子型的。 ★铍的化合物热稳定性较差，易水解。 ★铍的氢氧化物Be(OH)2呈两性。 Be(OH)2 + 2H+ + 2H2O → [Be(H2O)4]2+ Be(OH)2 + 2OH- → [Be(OH)4]2-
12.4.3 对角线规则
ⅠA 族的Li与ⅡA族的Mg， ⅡA族的Be与 ⅢA族的Al， ⅢA 族的B与ⅣA族的Si，这三
第三篇
元素化学
第十二章 s区元素
§12.1 s区元素概述
§12.2 s区元素的单质
§12.3 s区元素的化合物
§12.4 锂 、铍的特殊性 对角线规则
§12.1 s区元素概述
碱金属(IA )：ns1 Li, Na, K, Rb, Cs, Fr 碱土金属(IIA )：ns2 Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra 都是活泼金属。 其中Li, Rb,Cs ,Be在自然界中分 布较分散，称稀有金属； Fr ,Ra为放 射性金属。
Li2O
镁 带 的 燃 烧
KO2
•与水作用
2M + 2H2O → 2MOH + H2(g)
Li
Na
K
Ca
•与液氨的作用（碱金属的还原性）
2M(s) + 2NH 3 (l) → 2M + 2NH + H 2 (g)
+
2
M(s) M (am)+ e (am)
液氨溶剂 -
+
溶剂化电子
3.焰色反应 Li—深红色 Na—黄色 K—紫色 Ca—橙红色
2
2
4
*
2p
)
3
臭氧化物(O3-)：顺磁性
2.制备：
直接：2Na + O 2 Na 2 O 2
K + O2 KO2
间接：Na 2 O 2 + 2Na 2Na2 O
2KNO3 + 10K 6K2 O + N 2
MCO3 MO + CO 2 (g)
3.化学性质 •与H2O的作用：
O 2O
1290
1360
M
2+
[O
C
]
稳定性 M2CO3＞ MCO3
§12.4 锂 、铍的特殊性 对角线规则
12.4.1 锂的特殊性
12.4.2 铍的特殊性
12.4.3 对角线规则
12.4.1
锂的特殊性
一般说来，碱金属元素性质递变是 很规律的，但锂表现出反常性。 ★锂的熔点、硬度高于其它碱金属，而 导电性较弱。 ★锂的标准电极电势 在同族元素中反常 的低。 ★锂在空气中燃烧能与氮气直接作用生 成氮化物。 ★LiOH红热时分解，而其它MOH则不分 解。
1.形成四类氧化物
2 2 6 2正常氧化物(O )： 1s 2s 2p
过氧化物(O22-)：
KK (σ 2s ) 2 (σ * 2s ) 2 (σ 2p ) 2 (π 2p ) 4 (π * 2p ) 4
超氧化物(O2-)：顺磁性
KK (σ 2s ) (σ
2
*
2s
) (σ 2p ) (π 2p ) (π
2Na2O2 + 2CO2 2Na2CO3 + O2 (g)
4KO2 + 2CO2 2K2CO3 + 3O2 (g)
所以过氧化物和超氧化物可以作为飞行 和水下作业的供氧剂和二氧化碳吸收剂。
12.3.3 氢氧化物
碱金属和碱土金属的氢氧化物都是白 色固体。 •易吸水而潮解
MOH易溶于水，放热。 碱土金属溶解度（20℃）
Sr—红色
Ba—黄绿色
12.2.2 s区元素的存在
均以矿物形式存在： 钠长石： NaAlSi 3O8
钾长石： KAlSi 3 O8 光卤石： KCl MgCl 2 6H2 O
明矾石： K(AlO)3 (SO 4 ) 2 3H2 O 锂辉石： 3 ) 6
★ LiH的热稳定性比其它MH高。
★ LiF,Li2CO3,Li3PO4难溶于水。
12.4.2 铍的特殊性
铍及其化合物的性质和ⅡA族其它元素 及其化合物也有明显的差异。 ★铍的熔点、沸点比其它碱土金属高，硬度 也是碱土金属中最高的，但却有脆性。 ★铍的电负性较大，有较强的形成共价键的 倾向。
例如：BeCl2已属于共价型化合物，而其
(箭头指向)碱性增强，溶解度增大。
12.3.4 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。 例如：Be2+极化力强， BeCl2已过渡为共价 化合物。 BeCl2 MgCl2 CaCl2 SrCl2 BaCl2
对元素在周期表中处于对角线位置： Li Be B C
Na
Mg
Al
Si
相应的两元素及其化合物的性质有许多相 似之处。这种相似性称为对角线规则。
锂与镁的相似性：
•单质与氧作用生成正常氧化物；
•氢氧化物均为中强碱，且水中溶解度不大；
•氟化物、碳酸盐、磷酸盐均难溶；
•氯化物均能溶于有机溶剂中；
•碳酸盐受热分解，产物为相应氧化物。
Li Na K Rb Cs
原子半径减小
电离能、电负性增大
金属性、还原性减弱
4.化学性质：
①
易与H2直接化合成MH、MH2离子 型化合物； 与O2形成正常氧化物、过氧化物、 超氧化物； 与其他非金属作用形成相应的化合物； 易与H2O反应(除Be、Mg外)。 注：它们的活泼性有差异
②
③ ④
E (Li+/Li)比E (Cs+/ Cs )还小， 锂与水反应比钠还剧烈，对吗？为什么？
M O + H2O 2MOH
Ι 2
（Li Cs剧烈程度）
MⅡO + H2O 2M(OH) 2
（BeO除外）
Na2O2 + 2H2O 2NaOH+ H2O2
2KO2 + 2H2O 2KOH+ H2O2 + O2
•与CO2的作用：
Li2O + CO2 Li2CO3
氢氧化物 Be(OH)2 Mg(OH)2 Ca(OH)2 溶解度 /mol· L-1 Sr(OH)2 Ba(OH)2
8×10-6 2.1×10 -4 2.3 ×10-2 6.6 ×10-2 1.2 ×10 -1
溶解度增大
•碱性
LiOH 中强 Be(OH)2 两性 NaOH KOH 强 强 Mg(OH)2 Ca(OH)2 中强 强 RbOH CsOH 强 强 Sr(OH)2 Ba(OH)2 强 强
• 钛的冶炼：
2LiH + T iO2 T i + 2LiOH 4NaH+ TiCl4 Ti + 4NaCl + 2H2
-
•剧烈水解： MH + H 2 O MOH + H 2 (g)
CaH2 + 2H 2 O Ca(OH)2 + 2H 2 (g)
3.形成配位氢化物
熔点/ ℃ 415
714 775 874 离子性增强
962
2.一般无色或白色 3.溶解度：碱金属盐类一般易溶于水； 碱土金属盐类除卤化物、硝酸 盐外多数溶解度较小。 4.热稳定性：较高。
•硝酸盐热稳定性差。 •碱土金属碳酸盐的稳定性随金属离子半径 的增大而增强。
BeCO3 T分 /℃ ＜100 MgCO3 CaCO3 SrCO3 BaCO3 540 900
菱镁矿：MgCO3
CaSO 4 2H2 O 石膏： 大理石： CaCO3 萤石：CaF2
天青石：SrSO 4
重晶石：BaSO 4
§12.3 s区元素的化合物
12.3.1 氢化物 12.3.2 氧化物 12.3.3 氢氧化物
12.3.4 重要盐类及其性质
12.3.5 配合物
12.3.1 氢化物
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 RbH CsH -54.3 -49.3 NaCl -441
-90.4 -57.3 -57.7
△ fHm / kJ· mol-1
2.还原性强
( E (H 2 /H ) = -2.23V)
熔点低 导电、导热性好
s区单质的熔、沸点变化
2.化学性质 •与氧、硫、氮、卤素反应 单质在空气中燃烧，形成相应的氧化 物：锂和碱土金属还能生成氮化物。 Li2O Na2O2 KO2 RbO2 CsO2 BeO MgO CaO SrO BaO2 Na2O2
通性：
1.s区元素是最活泼的金属元素，只有一种 氧化态； 2.s区元素所形成的化合物大多数是离子型 的（铍、多数锂、少数镁的化合物是共 价型的）； 3.s区元素性质变化规律
IA
金 属 性 、 还 原 性 增 强
IIA
Be Mg Ca Sr Ba
电 离 能 、 电 负 性 减 小
原 子 半 径 增 大
4LiH+ AlCl3 Li[AlH4 ] + 3LiCl 铝氢化锂
（无水）乙醚
Li[AlH4 ] 受潮时强烈水解
LiAlH4 + 4H2 O LiOH + Al(OH)3 + 4H2
Li[AlH4 ] 具有很强的还原性，可将醛、酮、 羧酸还原为醇，将硝基还原为氨基等。
12.3.2 氧化物
１．锂的熔点较高；
２．氢氧化锂的溶解度较小。
§12.2 s区元素的单质
12.2.1 单质的物理性质和化学性质 12.2.2 s区元素的存在和单质的制备
12.2.1 单质的物理性质和化学性质
1.物理性质
Li
Na
K
Rb
Cs
Be
Mg
Ca
Sr
Ba
单质的物理性质： 有金属光泽 密度小（ Li, Na, K,
它 碱土金属的氯化物基本上都是离子型的。 ★铍的化合物热稳定性较差，易水解。 ★铍的氢氧化物Be(OH)2呈两性。 Be(OH)2 + 2H+ + 2H2O → [Be(H2O)4]2+ Be(OH)2 + 2OH- → [Be(OH)4]2-
12.4.3 对角线规则
ⅠA 族的Li与ⅡA族的Mg， ⅡA族的Be与 ⅢA族的Al， ⅢA 族的B与ⅣA族的Si，这三
第三篇
元素化学
第十二章 s区元素
§12.1 s区元素概述
§12.2 s区元素的单质
§12.3 s区元素的化合物
§12.4 锂 、铍的特殊性 对角线规则
§12.1 s区元素概述
碱金属(IA )：ns1 Li, Na, K, Rb, Cs, Fr 碱土金属(IIA )：ns2 Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra 都是活泼金属。 其中Li, Rb,Cs ,Be在自然界中分 布较分散，称稀有金属； Fr ,Ra为放 射性金属。
Li2O
镁 带 的 燃 烧
KO2
•与水作用
2M + 2H2O → 2MOH + H2(g)
Li
Na
K
Ca
•与液氨的作用（碱金属的还原性）
2M(s) + 2NH 3 (l) → 2M + 2NH + H 2 (g)
+
2
M(s) M (am)+ e (am)
液氨溶剂 -
+
溶剂化电子
3.焰色反应 Li—深红色 Na—黄色 K—紫色 Ca—橙红色
2
2
4
*
2p
)
3
臭氧化物(O3-)：顺磁性
2.制备：
直接：2Na + O 2 Na 2 O 2
K + O2 KO2
间接：Na 2 O 2 + 2Na 2Na2 O
2KNO3 + 10K 6K2 O + N 2
MCO3 MO + CO 2 (g)
3.化学性质 •与H2O的作用：
O 2O
1290
1360
M
2+
[O
C
]
稳定性 M2CO3＞ MCO3
§12.4 锂 、铍的特殊性 对角线规则
12.4.1 锂的特殊性
12.4.2 铍的特殊性
12.4.3 对角线规则
12.4.1
锂的特殊性
一般说来，碱金属元素性质递变是 很规律的，但锂表现出反常性。 ★锂的熔点、硬度高于其它碱金属，而 导电性较弱。 ★锂的标准电极电势 在同族元素中反常 的低。 ★锂在空气中燃烧能与氮气直接作用生 成氮化物。 ★LiOH红热时分解，而其它MOH则不分 解。
1.形成四类氧化物
2 2 6 2正常氧化物(O )： 1s 2s 2p
过氧化物(O22-)：
KK (σ 2s ) 2 (σ * 2s ) 2 (σ 2p ) 2 (π 2p ) 4 (π * 2p ) 4
超氧化物(O2-)：顺磁性
KK (σ 2s ) (σ
2
*
2s
) (σ 2p ) (π 2p ) (π
2Na2O2 + 2CO2 2Na2CO3 + O2 (g)
4KO2 + 2CO2 2K2CO3 + 3O2 (g)
所以过氧化物和超氧化物可以作为飞行 和水下作业的供氧剂和二氧化碳吸收剂。
12.3.3 氢氧化物
碱金属和碱土金属的氢氧化物都是白 色固体。 •易吸水而潮解
MOH易溶于水，放热。 碱土金属溶解度（20℃）
Sr—红色
Ba—黄绿色
12.2.2 s区元素的存在
均以矿物形式存在： 钠长石： NaAlSi 3O8
钾长石： KAlSi 3 O8 光卤石： KCl MgCl 2 6H2 O
明矾石： K(AlO)3 (SO 4 ) 2 3H2 O 锂辉石： 3 ) 6
★ LiH的热稳定性比其它MH高。
★ LiF,Li2CO3,Li3PO4难溶于水。
12.4.2 铍的特殊性
铍及其化合物的性质和ⅡA族其它元素 及其化合物也有明显的差异。 ★铍的熔点、沸点比其它碱土金属高，硬度 也是碱土金属中最高的，但却有脆性。 ★铍的电负性较大，有较强的形成共价键的 倾向。
例如：BeCl2已属于共价型化合物，而其
(箭头指向)碱性增强，溶解度增大。
12.3.4 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。 例如：Be2+极化力强， BeCl2已过渡为共价 化合物。 BeCl2 MgCl2 CaCl2 SrCl2 BaCl2
对元素在周期表中处于对角线位置： Li Be B C
Na
Mg
Al
Si
相应的两元素及其化合物的性质有许多相 似之处。这种相似性称为对角线规则。
锂与镁的相似性：
•单质与氧作用生成正常氧化物；
•氢氧化物均为中强碱，且水中溶解度不大；
•氟化物、碳酸盐、磷酸盐均难溶；
•氯化物均能溶于有机溶剂中；
•碳酸盐受热分解，产物为相应氧化物。
Li Na K Rb Cs
原子半径减小
电离能、电负性增大
金属性、还原性减弱
4.化学性质：
①
易与H2直接化合成MH、MH2离子 型化合物； 与O2形成正常氧化物、过氧化物、 超氧化物； 与其他非金属作用形成相应的化合物； 易与H2O反应(除Be、Mg外)。 注：它们的活泼性有差异
②
③ ④
E (Li+/Li)比E (Cs+/ Cs )还小， 锂与水反应比钠还剧烈，对吗？为什么？
M O + H2O 2MOH
Ι 2
（Li Cs剧烈程度）
MⅡO + H2O 2M(OH) 2
（BeO除外）
Na2O2 + 2H2O 2NaOH+ H2O2
2KO2 + 2H2O 2KOH+ H2O2 + O2
•与CO2的作用：
Li2O + CO2 Li2CO3
氢氧化物 Be(OH)2 Mg(OH)2 Ca(OH)2 溶解度 /mol· L-1 Sr(OH)2 Ba(OH)2
8×10-6 2.1×10 -4 2.3 ×10-2 6.6 ×10-2 1.2 ×10 -1
溶解度增大
•碱性
LiOH 中强 Be(OH)2 两性 NaOH KOH 强 强 Mg(OH)2 Ca(OH)2 中强 强 RbOH CsOH 强 强 Sr(OH)2 Ba(OH)2 强 强
• 钛的冶炼：
2LiH + T iO2 T i + 2LiOH 4NaH+ TiCl4 Ti + 4NaCl + 2H2
-
•剧烈水解： MH + H 2 O MOH + H 2 (g)
CaH2 + 2H 2 O Ca(OH)2 + 2H 2 (g)
3.形成配位氢化物
熔点/ ℃ 415
714 775 874 离子性增强
962
2.一般无色或白色 3.溶解度：碱金属盐类一般易溶于水； 碱土金属盐类除卤化物、硝酸 盐外多数溶解度较小。 4.热稳定性：较高。
•硝酸盐热稳定性差。 •碱土金属碳酸盐的稳定性随金属离子半径 的增大而增强。
BeCO3 T分 /℃ ＜100 MgCO3 CaCO3 SrCO3 BaCO3 540 900
菱镁矿：MgCO3
CaSO 4 2H2 O 石膏： 大理石： CaCO3 萤石：CaF2
天青石：SrSO 4
重晶石：BaSO 4
§12.3 s区元素的化合物
12.3.1 氢化物 12.3.2 氧化物 12.3.3 氢氧化物
12.3.4 重要盐类及其性质
12.3.5 配合物
12.3.1 氢化物
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 RbH CsH -54.3 -49.3 NaCl -441
-90.4 -57.3 -57.7
△ fHm / kJ· mol-1
2.还原性强
( E (H 2 /H ) = -2.23V)