第10章 碱金属和碱土金属元素-N
碱金属和碱土金属
碱金属和碱土金属碱金属和碱土金属是元素周期表中的两个重要类别。
它们在化学性质、物理性质和应用方面有很多共同之处，但也有一些显著的差异。
本文将介绍碱金属和碱土金属的基本特点、重要性质及其在实际应用中的作用。
一、碱金属碱金属是周期表中位于第一族，包括锂（Li）、钠（Na）、钾（K）、铷（Rb）、铯（Cs）和钫（Fr）。
这些元素都是非常活泼的金属，具有强烈的还原性。
它们在常温下存在于固态，是银白色的质地柔软金属，能轻松被切割，并且具有低密度和低熔点。
碱金属具有以下一些重要性质：1. 高反应性：碱金属在常温下与水反应产生大量的氢气和碱溶液，释放出巨大的热量。
这种反应非常剧烈，有时可以引起爆炸。
例如，钠在与水接触时会迅速产生白色火焰和剧烈的燃烧。
因此，碱金属的处理需要极高的小心和专业知识。
2. 高电离能：碱金属的外层电子非常容易被剥离，因此具有很低的电离能。
这使得它们可以很容易地丧失电子形成阳离子，并与其他元素形成化合物。
3. 强烈的还原性：碱金属是非常强大的还原剂，能够夺取其他元素的电子，并参与许多重要反应。
例如，钾在与氧气反应时会猛烈燃烧，产生明亮的火焰。
4. 高热导率：碱金属具有极高的热导率，这使得它们在冷却和传热技术方面非常有用。
铯是所有金属中热导率最高的元素。
碱金属在许多领域具有广泛应用。
它们可用于制造合金、金属薄膜、电池、催化剂等。
其中最常见的应用是用作发光剂和制备碱金属离子的闪烁屏幕。
此外，碱金属离子在生物医学领域中也具有重要应用，例如在MRI（核磁共振成像）中作为对比剂。
二、碱土金属碱土金属是元素周期表中位于第二族，包括铍（Be）、镁（Mg）、钙（Ca）、锶（Sr）、钡（Ba）和镭（Ra）。
与碱金属相比，碱土金属的化学性质相对较为稳定，但仍然具有明显的金属性质。
它们在常温下也是固态，但与碱金属不同的是，碱土金属较硬和坚硬。
碱土金属具有以下一些重要性质：1. 抗氧化性：碱土金属相对于碱金属来说较为惰性，不容易与空气中的氧气发生反应。
碱金属与碱土金属的区别
碱金属与碱土金属的区别碱金属和碱土金属是化学元素周期表中两个重要的元素家族。
它们在物理性质、化学性质以及在自然界中的分布等方面存在着显著的区别。
本文将详细探讨碱金属和碱土金属的区别。
一、物理性质的区别1. 密度和硬度：碱金属的密度和硬度较低，比较轻盈，容易被切割和压制成各种形状。
而碱土金属的密度和硬度相对较高，比碱金属更坚硬且具有更高的密度。
2. 熔点和沸点：碱金属具有相对较低的熔点和沸点，例如钾的熔点为63.38℃，锂的熔点为180.54℃。
而碱土金属的熔点和沸点相对较高，例如镁的熔点为649℃，钙的熔点为842℃。
3. 导电性：碱金属具有很高的导电性，可以很容易地导电。
碱土金属也具有良好的导电性，但相对于碱金属来说稍逊一筹。
二、化学性质的区别1. 与水反应：碱金属具有与水剧烈反应的性质，生成碱性氢氧化物和氢气。
例如，钠与水反应产生氢气并生成氢氧化钠。
而碱土金属与水反应较为缓慢，生成相应的碱土金属氢氧化物和氢气。
例如，钙与水反应生成氢气并生成氢氧化钙。
2. 氧化性：碱金属具有较强的氧化性，容易损失电子形成正离子。
碱土金属也具有一定的氧化性，但相对于碱金属来说较低。
3. 化合价：碱金属的化合价多为+1，例如钠的氧化状态为+1。
而碱土金属的化合价多为+2，例如镁的氧化状态为+2。
三、自然界中的分布1. 碱金属在自然界中相对较为稀少，主要以盐湖和海水中的含量较高。
其中，氯化钠是最常见的碱金属盐。
2. 碱土金属在自然界中相对较为丰富，分布广泛。
例如，镁和钙广泛存在于岩石、矿石和土壤中。
四、应用领域的区别1. 碱金属应用：碱金属广泛应用于多个领域，包括电池、合金制备、烟火制造、钢铁生产等。
钾化合物还用于肥料的制造。
2. 碱土金属应用：碱土金属在建筑材料、医学、农业等领域中有着重要的应用。
例如，镁合金用于航空和汽车制造，钙化合物可用作水泥生产中的添加剂。
结论总的来说，碱金属和碱土金属在物理性质、化学性质、自然界分布以及应用领域等方面存在显著的区别。
无机化学第十章碱金属和碱土金属解析
S3Y“9c 4ZTⅡ碱0ri 4NA”V1b中与4MC2的ro“M4T钙土3cnF、4RF”r4ue、锶族4RC5hoR、元4PNa6钡di素是C4A氧7之ug放化4CZ间8nd射物G，4In9a性性所G5S0ne质元以A5S1bs介素把5TS2ee于B5I3r
Kr 54
Xe
6
55 Cs
56 Ba
密度/(kg·cm-3) 0.53 0.97 0.86 1.53 1.88
是最轻的元素 Ⅱ电金 管 可A负碱属(报性金失由表告属去铯B面远e和电光(铍1的处碱子电.0)电 火土的管M子警金倾制g易)0(属向成;镁.9金金制逸)的大的∨属属成出C密,自性性受a的，0度动(钙.到8天可小报)光文制，警S金照仪r造0属装(属锶.射器8光轻置性)时可电金,B递,a属0增(.钡7 )
ⅡA Be Mg Ca Sr Ba Ra
铍镁钙锶钡镭
无机化学多媒体电子教案
第结十束章 碱金属和碱土金属元素
第一节 结束
无机化学多媒体电子教案
第第十二章节s碱区金元属素和概述碱土金属元素
第二节 碱金属和 碱土金属的性质
10-2 碱金属和碱土金属的性质
ⅠA
原子序数 价电子构型 金属半径 pm
熔点 ℃
电负性 1.0 0.9 0.8 0.8 0.7
氧化数 +1 +1 +1 +1 +1
E (VM氧+/化M)数-与3.0族4 数-一2.7致13，-2.924 (-2.98) (-3.026) 密Ⅱ与度A水/由(Ek分g于·(cLm子Li-B3+结)i/e+1L、(常.合铍i8)5反B见生) e常的成2M+半，1水g化.(径7是镁合4合由小)离物于，C子1以aL.放(5i钙离4的出)半子较S径型多r2(.较锶6为能小)量主，所Ba易3致(.钡51)
碱金属和碱土金属
ⅡA
Be
Mg
Ca 钙
Sr 锶
Ba 钡
Ra 镭
铍 镁
锂辉石LiAlSi2O6
芒硝Na2SO4·10H2O
绿柱石3BeOAl2O36SiO2 绿柱石
萤石CaF2 萤石
石灰石CaCO3 石灰石
方解石
石膏CaSO42H2O 石膏
重晶石BaSO4 重晶石
碱金属和碱土金属物理性质
Li
Na
K
Rb
Cs
矿物资源和金属单质制备
地壳中的丰度。表示为每 地壳中的丰度。表示为每100 kg样品中 样品中 金属质量（单位为g）的对数（ 为底）。 金属质量（单位为 ）的对数（以10为底）。 为底
碱金属的制备
一般采用电解熔融盐的方法 450℃下电解 ℃下电解55%LiCl和 和 锂 45%KCl的熔融混合物 的熔融混合物 580℃下电解 ℃下电解40%NaCl 钠 和60%CaCl2的混合物 850℃下， ℃ 钾 用金属还原氯化钾 ℃左右、减压下， 铷、铯 800℃左右、减压下， 用钙还原氯化物
Cs是最软的金属 是最软的金属 2s 111 1278
3s2 4s2 5s2 6s2 160 197 215 217
648.8 839 769 725
2970 1107 1484 1384 1640
4 2.0 1.5 1.8 ----
(kg·cm )
ⅠA 密度 -3
Li(锂) Na(钠) K(钾) Rb(铷) Cs(铯) 锂 钠 钾 铷 铯 0.53 0.97 0.86 1.53 1.88
1.0 电负性 +1 氧化数 E (M+/M) -3.04
氧化数与族号一致，常见的化合物 氧化数与族号一致， (V) )
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铍镁钙锶钡镭
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E (Li+/Li)可用焓变粗略估计
M(s)
+
H+(aq)
→
M+(aq)
+
1 2
H2(g)
rGm = -z’FE
= -z’F{ E (H+/H2) - E (Li+/Li)}
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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 Ⅱ主我A 要国主矿青海B铍要物海e洋以是钾、NM（钾 盐镁盐aCgL石储湖li形A矿量和C钙l式S(占岩a2i存2KO全石C在6)国中锶Sl·r于M96g.8CB钡%la2·6HR2镭Oa)
碱土金1属. 具有较高的导电性
M(s)+(23x..+化稀2y学碱)N性 金H3质属⇌与氨M金溶2+(属液NH本是3)身还x+2相原e-同剂(NH3)y
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碱金属和碱土金属
碱金属和碱土金属在化学元素周期表中，碱金属和碱土金属是两个重要的元素类别。
它们在自然界中广泛存在，具有独特的化学和物理性质。
本文将深入探讨碱金属和碱土金属的特点、用途以及对环境和人类健康的影响。
一、碱金属碱金属是指位于元素周期表第1A族的锂（Li）、钠（Na）、钾（K）、铷（Rb）、铯（Cs）和铍（Fr）。
它们通常具有相似的特性，并且在自然界中以化合物形式存在。
碱金属的特点如下：1. 金属性质：碱金属是典型的金属元素，具有良好的导电性和导热性。
2. 电子配置：碱金属的电子配置以ns1的形式出现，其外层只有一个s电子，容易失去这个电子形成带正电荷的离子。
3. 低密度：碱金属的密度相对较低，从锂到铯依次递增。
4. 相对活泼：碱金属对水和空气中的氧气具有很高的反应性，它们能够与水反应产生氢气，并在空气中形成氧化物。
碱金属具有广泛的应用领域。
首先，钠和钾是人体必需的微量元素，对维持正常的生理功能至关重要。
其次，碱金属可以用于制备合金、导热材料、催化剂等。
此外，碱金属化合物还被广泛应用于玻璃工业、电池制造、化学实验等领域。
然而，碱金属也存在一些潜在的危害性。
例如，钠和钾金属与水反应时会放出大量的氢气，可能引发火灾。
此外，过量摄入碱金属离子对人体健康有害，可能导致水电解质平衡失调甚至中毒。
二、碱土金属碱土金属是周期表中第2A族的含钙（Ca）、镁（Mg）、锶（Sr）、钡（Ba）和镭（Ra）的元素。
与碱金属相比，碱土金属的化学性质略微稳定。
以下是碱土金属的主要特点：1. 金属性质：碱土金属也是典型的金属元素，具有较好的导电性和导热性。
2. 电子配置：碱土金属的电子配置为ns2，外层具有两个s电子。
3. 密度：碱土金属的密度相对较高，从镁到钡递增。
4. 反应性：碱土金属相对于碱金属来说较不活泼，但依然能与水和氧气反应，生成相应的化合物。
碱土金属也有广泛的应用。
首先，钙是人体骨骼和牙齿的主要成分之一，对维持骨骼健康至关重要。
碱金属与碱土金属
碱金属与碱土金属碱金属和碱土金属是元素周期表中的两个主要族群，它们具有一些共同的特性，也有一些明显的区别。
本文将详细介绍碱金属和碱土金属的性质以及它们在日常生活和科学领域中的应用。
一、碱金属的性质碱金属是元素周期表第一族的元素，包括锂（Li）、钠（Na）、钾（K）、铷（Rb）、铯（Cs）和钫（Fr）。
它们都是银白色金属，在常温下具有较低的熔点和沸点，且具有较低的密度。
碱金属的金属性质非常活泼，容易与非金属元素反应，例如与水、氧气和卤素等。
这些反应通常都是剧烈的，产生大量的能量和气体。
碱金属的电子结构也具有一定的特点。
它们的原子外层只有一个电子，容易失去此电子形成阳离子。
这种电子结构使碱金属具有良好的导电性和导热性。
此外，碱金属的化合物主要是离子化合物，如氯化钠（NaCl）和氢氧化钾（KOH）等。
碱金属在日常生活中有许多应用。
钠是一种常用的食盐成分，它在食物中起到增强味道的作用。
钾在植物生长中起到重要的作用，是必需的营养元素之一。
锂离子电池是目前最常用的电池类型之一，广泛应用于手机、笔记本电脑等电子设备。
二、碱土金属的性质碱土金属是元素周期表第二族的元素，包括铍（Be）、镁（Mg）、钙（Ca）、锶（Sr）、钡（Ba）和镭（Ra）。
它们在常温下也是银白色金属，具有较高的密度和熔点。
与碱金属相比，碱土金属的反应性更低，但仍然活泼。
碱土金属的电子结构与碱金属类似，外层电子结构为ns2。
与碱金属类似，碱土金属也容易失去外层两个电子形成阳离子。
这种电子结构使得碱土金属具有良好的导电性。
与碱金属不同，碱土金属的氢氧化物和碳酸盐是碱性的。
例如，氢氧化钙（Ca(OH)2）是一种通常用于调节土壤酸碱度的物质。
碱土金属在许多领域中都有重要应用。
镁是一种重要的金属材料，广泛应用于航空、汽车和船舶制造。
钙是构成人体骨骼和牙齿的重要元素，对维持骨骼健康至关重要。
三、碱金属与碱土金属的区别1. 电子结构：碱金属和碱土金属的外层电子结构相似，都是ns1或ns2。
碱金属和碱土金属的性质比较
碱金属和碱土金属的性质比较碱金属和碱土金属都是周期表中位于左侧的元素，它们在化学性质上有一些共同之处，但也存在着一些显著差异。
本文将对碱金属和碱土金属的性质进行比较，展示它们各自的特点。
一、物理性质比较碱金属包括锂、钠、钾、铷、铯和钫，它们都具有较低的密度和较低的熔点。
在室温下，碱金属都是固态，但随着温度的升高，它们会迅速转化为液态。
碱金属具有银白色的外观，柔软易弯曲。
碱金属的导电性和热导率都非常好，是优秀的导体。
碱土金属包括铍、镁、钙、锶、钡和镭，它们的密度和熔点相对较高。
在室温下，碱土金属也都是固态。
和碱金属相比，碱土金属的硬度更高，但仍然具有金属的柔韧性。
碱土金属的导电性和热导率也很好，但稍逊于碱金属。
二、化学性质比较1. 反应性：碱金属和碱土金属都是非常活泼的金属，在空气中容易与氧气反应而氧化。
但碱金属的反应性更为强烈，它们常与空气中的水汽剧烈反应，产生氢气并形成氢氧化物。
2. 反应速率：碱金属的反应速率要比碱土金属快。
碱金属与水反应时放出大量的热量，并产生碱性溶液，这种反应在钠和钾上尤为明显。
碱土金属与水反应也能产生碱性溶液，但反应相对缓慢。
3. 氢氧化物：碱金属与碱土金属都能与水反应生成氢氧化物。
碱金属的氢氧化物溶解度较大，形成强碱性溶液，如氢氧化钠和氢氧化钾。
而碱土金属的氢氧化物溶解度较小，形成弱碱性溶液，如氢氧化钙和氢氧化镁。
4. 卤素反应：碱金属和碱土金属均能与卤素发生反应。
碱金属与卤素的反应剧烈，产生白色晶状盐，如氯化钠和溴化锂。
碱土金属与卤素的反应较为温和，产生白色晶体，如氯化钙和溴化镁。
5. 氧化性：碱金属的氧化性较强，它们能够与许多非金属元素反应，如与氧气反应产生氧化物。
碱土金属的氧化性较碱金属弱，但也具有氧化性，如镁能够与氧气反应生成氧化镁。
三、应用领域比较碱金属和碱土金属具有广泛的应用领域。
碱金属的主要应用包括制备合金、制取金属、制造化学品、生产玻璃和陶瓷等。
碱土金属的应用领域包括制备镁合金、制造火箭燃料、生产荧光体材料和医疗用途等。
无机化学-碱金属与碱土金属元素-盐类化合物
Байду номын сангаас
1-1或2-2型 1-2或2-1型 1-3或3-1型 2-3或3-2型
△Gøs界线kJ•mol-1 22.8
30.8
38.5
45.6
3
（2） 半定量规则：
晶格能
△sG
MX(s) M+(aq) + X- (aq)
2.7 盐类
1. 共同特点
1）基本上是离子型化合物。 只有半径特别小的Li+的某些盐(如卤化物)具不同程度的共价性
2）阳离子基本无色，盐的颜色取决于阴离子的颜色。
2. 溶解性
IA盐类易溶； IIA盐类难溶，一般与大尺寸阴离子相配时易形成难溶的ⅡA盐
IA易溶为主
难溶: K2[PtCl6]、 Na[Sb(OH)6]、
2
离子晶体盐类溶解性的判断标准
（1） 溶解自由能变： MX(s) = M+(aq) + X- (aq) △sG
以溶解度0.01 mol L-1作为易溶和难溶的“界线”
MX(s) = Mn＋(aq) ＋ Xn-(aq) (n=1或2) KSP= [Mn＋][Xn-] = (0.01)2 = 1×10－4 则：△Gøs = -RTlnKSP= 22.8 kJ mol-1
法。其基本原理: 先用NH3将食盐水饱和, 然后通入CO2，溶解
度较小的NaHCO3析出：
< 15 oC, 析出
NH3 + NaCl + H2O + CO2 NaHCO3 + NH4Cl
CaCO3 CaO + CO2 NH4Cl + CaO CaCl2 + NH3 + H2O
碱金属与碱土金属的性质与反应
碱金属与碱土金属的性质与反应碱金属和碱土金属是化学元素周期表中两个重要的元素家族。
它们在自然界中广泛存在，并且具有独特的性质和反应。
本文将探讨碱金属和碱土金属的性质以及它们的一些典型反应。
一、碱金属的性质与反应碱金属包括锂（Li）、钠（Na）、钾（K）、铷（Rb）和铯（Cs），它们在元素周期表的第一组。
碱金属具有以下一些共同的性质。
首先，它们是非常活泼的金属，容易与其他元素发生反应。
其次，它们的密度都很低，比较轻盈。
此外，碱金属在室温下都是固体，但可以很容易地被切割成薄片。
碱金属在空气中的反应也是引人注目的。
它们与氧气反应会产生相应的氧化物。
例如，钠与氧气反应会生成氧化钠，这是一种白色晶体。
而钾与氧气反应则会产生氧化钾，这是一种紫色的晶体。
这些氧化物在水中溶解后会形成碱性溶液，因此碱金属也被称为“碱”。
碱金属与水的反应也是非常剧烈的。
它们与水反应会放出大量的氢气，并产生相应的氢氧化物。
例如，钠与水反应会生成氢氧化钠，这是一种强碱。
这种反应非常剧烈，甚至会引起火灾。
因此，在实验室中处理碱金属时需要非常小心。
二、碱土金属的性质与反应碱土金属包括铍（Be）、镁（Mg）、钙（Ca）、锶（Sr）和钡（Ba），它们在元素周期表的第二组。
碱土金属与碱金属相比，具有一些不同的性质。
首先，它们的密度比碱金属要高，但仍然比较轻盈。
其次，碱土金属的熔点和沸点较高，因此它们在常温下都是固体。
碱土金属与水的反应相对于碱金属来说较为温和。
它们与水反应会放出氢气，并生成相应的氢氧化物。
例如，钙与水反应会生成氢氧化钙，这是一种弱碱。
与碱金属不同的是，碱土金属与水的反应不会引起火灾。
碱土金属还具有一些其他的重要性质和反应。
例如，它们的氧化态通常为+2。
此外，碱土金属在燃烧时会产生明亮的火焰，这是由于金属离子激发气体中的电子而引起的。
这种现象在烟花制造中得到了广泛应用。
总结起来，碱金属和碱土金属具有独特的性质和反应。
碱金属非常活泼，容易与氧气和水反应，并产生相应的氧化物和氢氧化物。
碱金属和碱土金属的反应性和离子化趋势
碱金属和碱土金属的反应性和离子化趋势碱金属和碱土金属是元素周期表中位于第一和第二主族的两类金属元素。
本文将探讨碱金属和碱土金属的反应性及其离子化趋势。
一、碱金属的反应性碱金属包括锂(Li)、钠(Na)、钾(K)、铷(Rb)、铯(Cs)和钫(Fr)，它们的反应性都非常高。
碱金属的反应性主要表现在以下方面：1. 与氧气的反应碱金属能够与氧气直接反应生成金属氧化物。
以钠为例，当钠暴露于空气中时，会迅速氧化生成氧化钠，放出大量的热量。
4 Na + O2 → 2 Na2O2. 与水的反应碱金属在与水接触时能够剧烈反应，产生氢气和碱溶液。
这种反应产生的氢气会迅速燃烧，并伴随着剧烈的放热现象。
以钠与水的反应为例：2 Na + 2 H2O → 2 NaOH + H2↑3. 与酸的反应碱金属可以与酸发生中和反应，生成盐和水。
这是因为碱金属是碱性物质，而酸则是酸性物质，两者反应后能够中和产生中性物质。
2 Na + 2 HCl → 2 NaCl + H2↑二、碱土金属的反应性碱土金属包括铍(Be)、镁(Mg)、钙(Ca)、锶(Sr)、钡(Ba)和镭(Ra)。
相比于碱金属，碱土金属的反应性较低，但它们仍然具有一定的活泼性。
1. 与氧气的反应碱土金属的氧化反应相对缓慢。
以镁为例，当镁暴露于氧气中时，会逐渐氧化生成氧化镁。
不过，与碱金属相比，碱土金属的氧化速度要慢得多。
2 Mg + O2 → 2 MgO2. 与水的反应碱土金属与水的反应较碱金属来说要缓慢。
以钙与水的反应为例，会生成氢气和碱溶液，但反应速度相对较慢。
Ca + 2 H2O → Ca(OH)2 + H2↑3. 与酸的反应碱土金属与酸的反应速率较慢，但仍能发生反应。
以镁与盐酸的反应为例，会生成相应的盐和氢气。
Mg + 2 HCl → MgCl2 + H2↑三、离子化趋势离子化趋势是指元素失去或获得电子形成离子的趋势。
对于碱金属和碱土金属而言，其离子化趋势主要受到原子半径和电子层排布的影响。
无机化学——碱金属碱土金属元素
4. 单质的制备－Na
1.电解 2NaCl(CaCl2)＝2Na+Cl2 加入氯化钙一则可降低电解质的熔点(混合盐的熔点约
873K)，防止钠的挥发，再则可减小金属钠的分散性，因熔融 混合物的密度比金属钠大，钠易浮在面上。
阴极
阳极
单质的制备－K
2.热还原法 热还原法一般采用焦炭或碳化物为还原剂
K2CO3+C 1473K 2K+CO 2KF+CaC2 1273-1423K CaF2+2K+2C 3.金属置换法
石盐KCl
天然芒硝Na2SO4·10H2O
碱土金属的存在形式
碱土金属除镭外在自然界中分布也很广泛。水中含有大量镁 的氯化物和硫酸盐，世界镁产量有一半以上来自海水。
绿柱石3BeO·Al2O3·6SiO2
萤石CaF2
石灰石、方解石、石膏、重晶石
石灰石CaCO3 方解石
石膏CaSO4·2H2O 重晶石BaSO4
碱土金属活泼性略差，室温下这些金属表面缓慢生成氧化膜。 它们在空气中加热发生反应，生成氧化物和少量氮化物(如： Ca3N2、Mg3N2)。
在高温时碱金属和碱土金属还能夺取某些氧化物中的氧如镁可 使CO2的碳还原成单质。金属应存放在煤油中。锂因比煤油的 密度小，所以将其浸在液体石蜡或封存在固体石腊中。
3.碱金属的存在形式
碱金属和碱土金属都以化合状态存在于自然界中。在碱金属中, 钠和钾在地壳中分布很广,两者的丰度都为2.5%。
主要矿物有芒硝Na2SO4·10H2O、石盐KCl、光卤石 KCl·MgCl2·6H2O以及明矾石K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O等。海水 中氯化钠的含量为2.7%，植物灰中也含有钾盐。锂的重要矿物 为锂辉石Li2O·Al2O3·4SiO2，锂、铷和铯在自然界中储量较少 且分散，被列为稀有金属。
《无机化学》第4版 教学课件 10碱金属和碱土金属元素 10-6盐类
BaCrO4为黄色、KMnO4为紫色
10.6 盐类的性质 第十章 碱金属和 碱土金属元素
一般来说，碱金属和碱土金属盐具有 较高的热稳定性 一般来说，碱金属盐易溶于水；
但硝酸盐热稳定性较差 碱土金属：铍盐大多数易溶，
如 4LiNO3 650℃镁2盐Li2部O分+ 易4N溶O，2↑+ O2↑ 2NaNO3 830℃钙、2N锶a、NO钡2 盐+ O多2↑为难溶
Mg2+ 镁试剂 Mg2+ +镁试剂 碱性 天蓝色↓
Ca2+ (NH4)2C2O4 Ca2+ + C2O24-
CaC2O4↓
(白色)
Ba2+ K2CrO4 Ba2+ +CrO42-
BaCrO4↓
(黄色)
第十章 碱金属和 碱土金属元素
铍盐和可溶性钡盐有毒
K+、Na+、 Mg2+、第C十a章2+、碱B金a属2+和的碱鉴土定金属元素
离子 Na+
鉴定试剂 KH2SbO4
鉴定反应 Na+ + H2SbO4- 中性或弱碱性
NaH2SbO4↓(白色)
2K+ + Na+ +[Co(NO2)6]3K+ Na3[Co(NO2)6] 中性或弱酸性 K2Na[C(亮o(黄NO）2)6]↓
第十章 碱金属和 碱土金属元素
第十章 碱金属和 碱土金属元素
第六节 盐类
10.6 盐类的性质 第十章 碱金属和 碱土金属元素
绝大多数碱金属、碱土金属盐类的晶体 属于离子晶体，熔、沸点较高。常温下 铍是与固易体变，形熔的化阴离时子能的导化电合。物为共价化合物 碱金属、碱土金属与无色阴离子形成的 因为化B合e2物+半是径无小色，或电荷白较色多；，极化力较强。 碱金属、如碱Be土C金l2是属共与价有化色合阴物离：子形成的 熔点化低合、物易常升呈华阴、离能子溶的于颜有色机。溶剂中。
碱金属和碱土金属
碱金属和碱土金属碱金属和碱土金属是元素周期表中两个重要的元素家族，它们在化学性质上有许多相似之处，但也存在一些明显的区别。
本文将探讨碱金属和碱土金属的性质、应用以及对环境和人类健康的影响。
一、碱金属碱金属是位于元素周期表第一族的元素，包括锂（Li）、钠（Na）、钾（K）、铷（Rb）、铯（Cs）和钫（Fr）。
它们都是银白色的金属，具有低密度、低熔点和极强的金属反应性。
碱金属的化合物通常具有较高的溶解度和离子导电性。
碱金属的主要性质包括：1. 金属反应性：碱金属和非金属元素反应时会释放大量的热量和气体。
2. 氧化性：碱金属在空气中迅速与氧气反应生成氧化物。
3. 电导性：碱金属具有较高的电导率，可用于制备电池和导电材料。
4. 碱性：碱金属的氢氧化物是强碱，可用于中和酸性溶液。
碱金属在生活和工业中具有广泛的应用，如：1. 锂：用于制造锂电池，广泛应用于移动电子设备和电动汽车等领域。
2. 钠：用于制造化学工业中的钠化合物，例如氢氧化钠。
3. 钾：用于制造肥料和玻璃工业中的钾化合物。
4. 铷、铯：主要用于科学研究和高精密仪器。
然而，碱金属也存在一些安全问题。
由于其极强的反应性，碱金属与水接触会产生剧烈的放热反应，甚至可能引发爆炸。
此外，碱金属化合物的放射性同位素（如钫）对人体健康有辐射危害。
二、碱土金属碱土金属是位于元素周期表第二族的元素，包括铍（Be）、镁（Mg）、钙（Ca）、锶（Sr）、钡（Ba）和镭（Ra）。
碱土金属同样是银白色的金属，具有较低的密度和较高的熔点。
碱土金属的化合物也具有高溶解度和离子导电性。
碱土金属的主要特点包括：1. 金属反应性：碱土金属的反应性较碱金属弱，但仍然比大多数金属高。
2. 碱性：碱土金属的氢氧化物是较强的碱。
3. 电导性：碱土金属的导电性较高，可用于制备导电材料。
碱土金属在工业和日常生活中也有重要的应用，例如：1. 镁：用于制造轻量化材料，如航空航天和汽车工业中的合金。
2. 钙：是构成骨骼和牙齿的主要成分，也广泛应用于冶金和建筑工业。
碱金属与碱土金属
2、化性 非常活泼的金属 ⑴与许多非金属单质直接反应生成离子型化合物
⑵碱金属及钙、锶、钡反应生成氢氧化物和氢气。 锂、钙、锶、钡同水反应比较平稳，因为它们熔点较高，不易熔化， 因而与水反应不激烈，另一方面，由于其氢氧化物的溶解度小，生 成的氢氧化物覆盖在金属表面阻碍金属与水接触。铍与镁的金属表 面可以形成致密的氧化物保护膜，常温下对水是稳定的。镁在热水 中可以缓慢地发生反应，铍则同水蒸气也不发生反应。其它碱金属 的熔点很低。其它碱金属与水反应非常剧烈，量大时会爆炸。
一、单质
1、物性
银白色的金属光泽，具有良好的导电性和延展性。
碱金属：熔点低，除锂外都在100℃以下，铯的熔点最 低，最放在手中就能熔化的两种金属之一（另一种是 Ga）。沸点与熔点的温差较大，一般比熔点高出700℃ 以上；是较软的金属，硬度都小于1，可以用刀子切割； 密度都较小，属于轻金属，其中锂、钠、钾的密度比水 小。锂是最轻的金属，其密度大约是水的一半。
碱金属和碱土金属
价层电子结构分别为ns1， ns2，失去电子后形成具有 稀有气体结构的稳定离子，因而都是极其活泼的金属。 稳定氧化态分别为+1，+2。
许多性质变化很有规律
同一族内，从上到下，原子半径依次增大，电离能和电 负性依次减小，从而金属的活泼性也就从上到下依次增 加。
Li，Be的原子半径和离子半径很小，与同族其它元素相 比，锂和铍具有一些特殊性，例如，它们在形成化合物 时化学键的共价倾向比较显著。
LiOH 1.2
Be(OH)2 2.54
NaOH 1.0 碱 Mg(OH)2 1.76 碱
第10章 碱金属和碱土金属元素-N
第十章碱金属和碱土金属元素基本要求1．掌握离子型氢化物的还原性2．熟悉碱金属、碱土金属正常氧化物、过氧化物、超氧化物的性质学习指导1．碱金属、碱土金属单质的熔、沸点较低，硬度较小。
最软的是Cs。
2．碱金属、碱土金属元素化合物以离子型为主。
Li、Be的化合物具有一定的共价性。
3．同族元素单质的标准电极电势自上往下逐渐减小，但Eθ(Li+/Li)< Eθ(Cs+/Cs)。
4．碱金属单质的化学活泼性比碱土金属单质的化学活泼性大。
5．碱金属、碱土金属元素均能形成过氧化物和超氧化物。
过氧化物与水或稀酸反应放出H2O2；超氧化物与水或稀酸反应放出H2O2和O2；过氧化物和超氧化物与CO2反应放出O2。
6．碱金属、碱土金属的氢氧化物(1)酸碱性(A) 除Be(OH)2为两性外，其它均为碱性；(B) 同族元素氢氧化物自上而下碱性逐渐增强；(C) 同周期碱金属氢氧化物的碱性比碱土金属氢氧化物的碱性强。
(2) 溶解性(A) 碱金属氢氧化物除LiOH溶解度较小外，其它易溶；(B) 碱土金属氢氧化物溶解度比同周期碱金属氢氧化物的溶解度小，且自上而下逐渐减小。
7．盐类(1)除BeCl2为共价化合物外，其余均为离子晶体；(2)一般来说，碱金属、碱土金属的盐具有较高的热稳定性；(3)碱金属盐一般易溶，碱土金属盐：Be盐易溶；Mg盐部分易溶；Ca盐、Sr盐、Ba盐一般难溶。
关键词1. 碱金属的性质2. 正常氧化物3. 超氧化物4. 碱土金属的性质5. 过氧化物6. 臭氧化物7. 氨碱法8. 绿柱石9. 冠醚配合物10. R-O-H 规则11. 氢氧化物的酸碱性12. 氢氧化物的溶解性本章将重点介绍碱金属和碱土金属单质、各类氧化物、氢氧化物、盐类的性质及几种典型盐的生产。
10-1 s 区元素概述s 区元素包括周期表中ⅠA 和ⅡA 族。
ⅠA 族由锂、钠、钾、铷、铯及钫六种元素组成。
由于钠和钾的氢氧化物是典型的“碱”，故本族元素有碱金属之称。
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第十章碱金属和碱土金属元素基本要求1．掌握离子型氢化物的还原性2．熟悉碱金属、碱土金属正常氧化物、过氧化物、超氧化物的性质学习指导1．碱金属、碱土金属单质的熔、沸点较低，硬度较小。
最软的是Cs。
2．碱金属、碱土金属元素化合物以离子型为主。
Li、Be的化合物具有一定的共价性。
3．同族元素单质的标准电极电势自上往下逐渐减小，但Eθ(Li+/Li)< Eθ(Cs+/Cs)。
4．碱金属单质的化学活泼性比碱土金属单质的化学活泼性大。
5．碱金属、碱土金属元素均能形成过氧化物和超氧化物。
过氧化物与水或稀酸反应放出H2O2；超氧化物与水或稀酸反应放出H2O2和O2；过氧化物和超氧化物与CO2反应放出O2。
6．碱金属、碱土金属的氢氧化物(1)酸碱性(A) 除Be(OH)2为两性外，其它均为碱性；(B) 同族元素氢氧化物自上而下碱性逐渐增强；(C) 同周期碱金属氢氧化物的碱性比碱土金属氢氧化物的碱性强。
(2) 溶解性(A) 碱金属氢氧化物除LiOH溶解度较小外，其它易溶；(B) 碱土金属氢氧化物溶解度比同周期碱金属氢氧化物的溶解度小，且自上而下逐渐减小。
7．盐类(1)除BeCl2为共价化合物外，其余均为离子晶体；(2)一般来说，碱金属、碱土金属的盐具有较高的热稳定性；(3)碱金属盐一般易溶，碱土金属盐：Be盐易溶；Mg盐部分易溶；Ca盐、Sr盐、Ba盐一般难溶。
关键词1. 碱金属的性质2. 正常氧化物3. 超氧化物4. 碱土金属的性质5. 过氧化物6. 臭氧化物7. 氨碱法8. 绿柱石9. 冠醚配合物10. R-O-H 规则11. 氢氧化物的酸碱性12. 氢氧化物的溶解性本章将重点介绍碱金属和碱土金属单质、各类氧化物、氢氧化物、盐类的性质及几种典型盐的生产。
10-1 s 区元素概述s 区元素包括周期表中ⅠA 和ⅡA 族。
ⅠA 族由锂、钠、钾、铷、铯及钫六种元素组成。
由于钠和钾的氢氧化物是典型的“碱”，故本族元素有碱金属之称。
锂、铷、铯是轻稀有金属；钫是放射性元素。
ⅡA 族由铍、镁、钙、锶、钡及镭六种元素组成。
由于钙、锶、钡的氧化物性质介于“碱”族与“土”族元素”① (① 第ⅢA 族元素有时称为土族元素，其中铝最典型，铝的氧化物（为粘土的主要成分）既难溶又难熔，故有土金属之称。
)之间，故有碱土金属之称。
现在习惯上把铍和镁也包括在碱土金属之内。
铍也属于轻稀有金属，镭是放射性元素。
锂最重要的矿石是锂辉石(LiAlSi 2O 6)。
钠主要以NaCl 形式存在于海洋、盐湖及岩石中。
钾的主要矿物是钾石盐(2KCI·MgCl 2·6H 2O)， 我国青海钾盐储量占全国96.8%。
铍的主要矿物是绿柱石(3BeO·A12O 3·6S1O 2, 见右图)。
镁主要以菱镁矿(MgCO 3)、白云石[MgCa(CO 3)2]形式存在。
钙、锶、钡以碳酸盐、硫酸盐形式存在，如方解石(CaCO 3)、石膏(CaSO 4·2H 2O)、天青石(SrSO 4)、重晶石(BaSO 4)。
10-2 碱金属和碱土金属的性质碱金属和碱土金属元素的一些基本性质，分别列于表10-1和表10-2中。
表10-1 碱金属元素的性质铷(Rb) 铯(Cs) 3 11 19 37 55 2s 1 3s 1 4s 1 5s 1 6s 1 +1 +1 +1 +1 +1 -30．53 0．97 0．86 1．53 1.88 180．5 97，82 63．25 38．89 28．40 1342 882．9 760 686 669．3 0．6 0．4 0．5 0．3 0．2 152 186 227 248 265 76 102 138 152 167 1-1 520 496 419 403 376 2-17298 4562 3051 2632 2234 1.0 0.9 0.8 0.8 0.7 -3.040-2.713-2.924（-2.98）（-3.026）绿柱石（3BeO·Al 2O 3·6SiO 2）表10-2 碱土金属元素的性质4 12 20 38 562s23s24s25s26S2+2 +2 +2 +2 +2 -31.85 1.74 1.542.63.511278 648.8 839 769 7252970 1107 1484 1384 16404 2.0 1.5 1.8 --111 160 197 215 21745 72 100 118 1361-1899 738 590 549 5032-11757 1451 1145 1064 9653-114849 7733 4912 4138 --1.5 1.2 1.0 1.0 0.9-1.99 -2.356 -2.84 -2.89 -2.92ⅠA和ⅡA族元素的原子最外层分别只有1～2个s电子，在同一周期中这些原子具有较大的原子半径和较少的核电荷，故IA、HA族金属晶体中的金属键很不牢固，单质的熔、沸点较低，硬度较小。
由于碱土金属比碱金属原子半径小，核电荷多，因此碱土金属的熔点和沸点都比碱金属高，密度和硬度比碱金属大。
Li的密度为0.53kg·m-3，是最轻的金属。
碱金属和Ca、Sr、Ba均可用刀切割，其中最软的是Cs。
碱金属和碱土金属表面都具有银白色光泽，在同周期中碱金属是金属性最强的元素，碱土金属逊于碱金属，在同族元素中随原子序数增加，元素的金属性依次递增。
碱金属尤其是Cs和Rb，失去电子的倾向很大，当受到光的照射时，金属表面的电子易逸出，因此，常用来制造光电管。
如铯光电管制成的自动报警装置，可报告远处火警；制成的天文仪器可根据由星光转变的电流大小测出太空中星体的亮度，推算出星体与地球的距离。
ⅠA和ⅡA族元素常见的氧化数分别为+1和+2，这与它们的族号相一致。
常见的ⅠA、ⅡA族元素的化合物以离子型为主。
由于Li+、Be2+的半径远小于同族其它阳离子，故锂、铍的化合物具有一定程度的共价性。
碱金属和碱土金属同族元素的标准电极电势随原子序数增加而降低，但Li的标准电极电势却比Cs还低，这是由于Li有较小的半径，易与水分子结合生成水合离子而释放出较多能量(代数值最小)而造成的。
用焓变粗略估计金属锂电极电势的大小假设原电池：原电池反应：对于碱金属如不考虑∆r H m ⊖的影响，可以近似用反应的焓变(∆r H m ⊖)代替反应的吉布斯自由能变(∆r G m ⊖)来加以说明。
为求∆r G m ⊖，可设计如下过程：根据以上公式，可以计算出碱金属在水溶液中转变为水合离子过程的焓变数值。
现把有关数据列于表10-3中。
表10-3 碱金属转变为水合离子过程的有关数据元素 Li Na K Rb Cs/(kJ·mol -1) I1(M)/(kJ·mol -1)/ (kJ·mol -1)161 520 -519108.7 496 -40990 419 -32285.8 403 -29378.8 376 -264∆r H m ⊖/ (kJ·mol -1)-275.0 -241.3 -250.0 -241.2 -246.2从表10-3 数据可看出，∆r H m ⊖(Li)是同族元素中最小的。
这是因为尽管锂的升华和电离过程吸收的能量较大，但由于Li +水合过程所放出的能量特别大，从而导致整个过程焓变代数值最小，放出的能量最多，亦即Li 形成Li +(aq)的倾向最大，可以粗略估计Li 的E θ(Li +/Li)值在碱金属中是最小的。
碱金属和碱土金属可溶于液氨，形成深蓝色溶液，其溶解反应为：碱金属 M(s) + (x+y)NH 3 M +(NH 3)x + e -(NH 3)y 碱土金属 M(s) + (x+2y)NH 3M 2+(NH 3)x + 2e -(NH 3)y碱金属和碱土金属氨溶液具有较高的导电性和与金属本身相同的化学反应。
稀的碱金属氨溶液是优良的还原剂，例如，钾的液氨溶液可还原Ni(Ⅱ)，制得Ni(Ⅰ)配合物：2K 2[Ni(CN)4] + 2K +(NH 3) + 2e -(NH 3)2K 4[Ni 2(CN)6](NH 3) + 2KCN碱金属和碱土金属氨溶液不稳定，特别是过渡金属化合物的存在可催化其分解为氨基化物，如：2Na +(NH 3) + e -(NH 3) + NH 3(l)NaNH 2(NH 3) + 1/2H 2 (g)但在无水、不接触空气及不存在过渡金属化合物的条件下，其溶液可在液氨沸点温度(-33℃)长时间保存。
碱金属还可溶于醚和烷基胺中，金属钠在乙二胺中的溶解可用下式表示：2Na(s) ─→ N a +(en) + Na -(en)碱金属和碱土金属的化学性质活泼，可与空气中氧、水及许多非金属直接反应，而且碱金属的化学活泼性比碱土金属更强，其中一些重要反应见表10-4。
表10-4 碱金属和碱土金属的一些重要反应碱金属 碱土金属 H 2 2M + H 2 ─→ 2MH2M + H 2 ─→ MH 2碱金属 Ca 、Sr 、BaMg H 2O2M + 2H 2O ─→ 2MOH + H 2 M + 2H 2O ─→ M(OH)2 + H 2 M + 2H 2O(g) ─→ MOH + H 2碱金属 碱土金属卤素 2M + X 2 ─→ 2MX M + X 2 ─→ MX 2 LiMg 、Ca 、Sr 、BaN 2 6M + N 2 ─→ 2M 3N 3M + N 2 ─→ M 3N 2 碱金属Mg 、Ca 、Sr 、BaS 2M + S ─→ 2M 2S M + S ─→ MS LiNa K 、Rb 、Cs碱土金属 Ca 、Sr 、BaO 24M + O 2 ─→ 2M 2O 2M + O 2 ─→ 2M 2O 2 M + O 2 ─→ 2MO 2 2M + O 2 ─→ 2MO M + O 2 ─→ 2MO 210-3 碱金属和碱土金属的氧化物碱金属和碱土金属能形成多种类型的氧化物：正常氧化物(含有O 2-)、过氧化物(含有O 22-)、超氧化物(含有O 2-)、臭氧化物(含有O 3-)及低氧化物。
s 区元素所形成的氧化物列于表10-5中。
表10-5 s 区元素形成的氧化物Li 、Be 、Mg 、Ca 、Sr 、Ba ⅠA 、ⅡA 所有元素 Na 除Be 外的所有元素Na 、K 、Rb 、Cs除Be 、Mg 、Li 外的所有元素10-3-1 正常氧化物碱金属中的锂和所有碱土金属在空气中燃烧时，分别生成正常氧化物Li 2O 和MO 。
其它碱金属的正常氧化物是用金属与它们的过氧化物或硝酸盐相作用而制得。
例如：Na 2O 2 + 2Na ─→ 2Na 2O 2KNO 3 + 10K ─→ 6K 2O + N 2↑碱土金属氧化物也可以由它们的碳酸盐或硝酸盐加热分解而得到。