无机及分析化学(第八章 S区元素)

碱土金属氢氧化物的酸碱性 Be(OH)2 R+(pm) 35 Mg(OH)2 66 Ca(OH)2 99 Sr(OH)2 112 Ba(OH)2 134
Φ1/2
酸碱性
0.24
两性
0.17
碱
0.14
碱
0.13
碱
0.12
碱
4、重要化合物
CO2-3 → M2CO3 NO3- → MNO3 SO42- → M2SO4 X- → MX CO2-3 → MCO3 NO3- → M(NO3)2 SO42- → MSO4 X- → MX2
8.1 S区元素概述
1、S区元素包括第一主族和第二主族： Li、Na、K、 Rb、Cs、Fr
Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Ra
2、S区元素在自然界中的存在形式及丰度 1）多以卤化物、碳酸盐等矿物形式（为什么？）； 2）电解还原法制取（为什么？） 3、 S区元素单质及化合物性质变化的规律性
单质：同一周期从上到下的物理性质与化学性质 的变化规律性；
（3）单质的应用
途：
S区元素单质的用途不广泛、价值不大（为什么？）主要用
▲ 还原剂（冶金、有机合成） ▲ 某些特殊用途：光电池、核反应冷却剂、特殊光源材料 ▲ 制造合金（Na、Be、Mg）
在一些军事方面应用：
照明弹的组成： NaNO3 45% 在一些军事方面应用 Mg 45% 聚氯乙烯 2% 聚酯树脂 8% 信号弹的组成 成分 红 Mg 29 Sr(NO3)2 34 CuO / 在日常生活及医药方面的应用 ) Ba(NO3 2 / KClO4 29 沥青 2 草酸钠 / 绿 15 16 2 45 / 2 / 黄 26 / / 29 23 2 13
2、氧化物 （1）氧化物种类及制备： M + O2 → MnO（注意反应条件） M=Li,Na,K … n = 1,2 正常氧化物、过氧化物、超氧化物，哪些元素易形成过氧化物 和超氧化物？为什么？ （2）氧化物的性质： 碱金属氧化物的物理性质 性质 Li2O Na2O K 2O Rb2O Cs2O 颜色 白 白 淡黄 亮黄 橙红 熔点/0C >1700 1275 950(分解) 400（分解）400（分解） 碱土金属氧化物的物理性质 性质 BeO MgO CaO SrO BaO 熔点/0C 2530 2852 2614 2430 1918 硬度 9 5.5 4.5 3.5 3.3 化学性质：M2O + H2O → 2MOH M2O2 + 2H2O → 2MOH + H2O2 M2O2+2H2SO4 →M2SO4+H2O2 2M2O2+2CO2 → M2CO3+ O2 (3) 氧化物的应用
Ca2+ Ba2+
难溶的Na盐还有： NaAc.Zn(Ac)2.3UO2(Ac)2 .9H2O 醋酸双氧铀酰锌钠 K盐： KClO4 (白色） KB(C6H5 )4 (四苯硼酸钠） KHC4H4O6 (酒石酸氢钠） （白色） K2[PtCl6] （淡黄色）
8.4 锂、铍的特殊性
对角线规则
12.4.1 锂的特殊性 * 哪些性质特殊（反常）？化学性质、物理性质
碱金属、碱土金属的化学反应
M + O2 → MOn (n > 1) M + S → MnS (n > 1) M + H2O → M(OH)n (n > 1) M + O2 → MOn (n > 1) M + H2 → MHn M + H+ → Mn+ + H2 M + X2 → MXn 应注意的问题： 1、反应的条件 2、反应的激烈程度
3
氢氧化物 1）氢氧化物的制备 2）氢氧化物的化学性质 3）氢氧化物碱性、水溶性的变化规律性（为什么？） 3）氢氧化物的应用
氢氧化合物酸碱性强弱的经验判据： 1、离子势概念（Cartledge提出） φ = Z/r 2、判据 Φ1/2 < 0.22 碱性 0.22< Φ1/2 < 0.32 碱性 Φ1/2 < 0.32 酸性 3、优缺点 该判据有很多的例外。为什么？
焰色反应： Li Na 红色 黄色
K、Rb、Cs Ca 紫色 橙红色
Sr 洋红色
Ba 绿色
Na+、K+ 、Mg2+、Ca2+、Ba2+离子的特征反应
离子 Na+ K+ Mg2+ 鉴定反应 Na++ KH2SbO4 → NaH2SbO4 (白色） 中性或弱碱性 Na3[Co(NO2)6] 2K++Na+ +[Co(NO2)6]3+ → K2Na[Co(NO2)6] ↓ (亮黄色）中性或弱酸性 镁试剂 Mg2+ + 镁试剂 → 天蓝色↓ 弱碱性 (NH4)2C2O4 Ca2+ + C2O42- → CaC2O4↓ (白色） K2 Cr O4 Ba2+ + CrO42- → BaCrO4↓ (黄色） 鉴定试剂 KH2SbO4
8.3 S区元素的化合物
氢化物 氧化物
S区元素的化合物 水化物
卤化物 重要盐 硝酸盐 盐的制取 盐的物理性质
硫酸盐
碳酸盐 1、氢化物
盐的化学性质
盐的应用
（1）氢化物的制备：M + H2 → MH （注意反应条件） M + H2 → MH2 （注意反应条件） （2）氢化物的性质： MH + H2O → MOH + H2 MH2 + 2H2O → M(OH)2 + 2H2 (3) 氢化物的应用：主要用作还原剂
根 SO42不分解 不分解 PO43不分解 不分解
Na+ Ca2+
(2)硝酸盐 1）重要的硝酸盐 2）硝酸盐水溶性的规律 3）硝酸盐热稳定性 （3）硫酸盐 1）重要的硫酸盐 2）硫酸盐水溶性的规律 3）硫酸盐形成复盐的能力 5、S区元素的检测 （1）焰色反应 （2）特征反应 6、锂、铍的特殊性及对角线规则
分解温度/C 分解温度/C
含氧酸盐热稳定性 Na2CO3 CaCO3 ZnCO3 (NH4)2CO3 1800 910 350 58 Na2SO4 CaSO4 ZnSO4 (NH4)2SO4 不分解 1450 930 100
碳酸酸盐的分解
Mg2+ Ca2+
1.06
Sr2+
1.27
Ba2+
1.43
Fe2+
1845 727 3.51
0.89 508.9
-2.906 +2
8.2 S区元素的单质 1、物理性质
1）固体密度小，多为极轻金属或轻金属 例如：Li的密度为0.53,K:0.86,Ba的密度也只有 3.51.
2) 熔点低：Cs的m.p28.60C ,Rb:39.00C, Be: 12850C
3) 硬度低
（1）碳酸盐 1）水溶性 碱金属的碳酸盐 碱土金属的碳酸盐 2）热稳定性 碱金属的碳酸盐的热稳定性较好（为什么？） 碱土金属的碳酸盐比碱金属的碳酸盐要差一些（为什么？） 碳酸盐中金属离子与碳酸根的作用关系可视为： O M O — C O M是带正电荷的阳离子，CO32-是容易变形的原子团，M的 电荷、半径、电子层结构不同的时候，其作用力（极化力）不 一样，使得CO32-离子的受极化作用的程度不一样（变形性不一 样），MCO3的分解温度不一样。
5、非金属通论 （1）非金属的存在，聚集状态 （2）单质的制备 （3）非金属的物理、化学性质 （4）非金属的应用 6、元素化学学习的要求 （1）综合运用化学原理方面的知识； （2） “粗”、“细”结合，元素化学具有叙述性、实验性 质，但是有规律的。既要学习、掌握元素变化的规律性的东西， 元素的共性，又要学习、掌握某些元素具体的性质（个性）， 如：在自然界中的存在形式、提取方法、单质及化合物的性质、 相互转化规律、应用等等。 （3）要重视基本理论的学习，又要重视实验，要与元素化学 实验相结合。
** 为什么？
12.4.2 铍的特殊性 * 哪些性质特殊（反常）？化学性质、物理性质
** 为什么？
12.4.3 对角线规则
* Li与Mg的相似性 ** Be的Al相似性
预习：P区B族和C族元素 作业：p.436, 思考题： 习 题： p.357, 思考题： 习 题：
668.2 28.44 1.878
0.79 381.90 45 -3.027 +1
碱土金属的基本性质
Be
价电子层构型 金属半径/pm
Mg 3s2 160
Ca 4s2 197
Sr 5s2 215
Ba 6s2 217
2s2 111
沸点/0C 熔点/0C 密度/(g.cm-3)
电负性 电离能(I1) 电子亲合能 电极电势 氧化值 晶体结构
2467 1287 1.847
1.57 905.63 48.2 -1.968 +2
1100 651 1.738
1.31 743.94 38.6 -2.357 +2
1484 842 1.55
1.00 596.1 28.9 -2.869 +2
1366 757 12.64
0.95 555.7 28.9 -2.899 +2
0.98 526.41 -59.6 -3.040 +1
881.4 97.82 0.968
0.93 502.04 -52.9 -2.714 +1
759 63.38 0.89
0.82 425.02 -48.4 -2.936 +1
691 39.31 1.532
0.82 409.22 46.9 -2.943 +1
元 素化学
第八章
S区元素
元素周期表的分区
周期 1 2
ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA ⅧA
3
4 S
ⅢB
ⅣB
ⅤB
ⅥB
ⅦB
ⅧB
ⅠB
ⅡB
p
5
6 7
d
ds
镧 系 锕 系
f
绪论
元素化学概要 1、无机化学
轻有色 黑色金属 重有色 2、元素的分类 自然存在的72种 贵金属 金属元素88种 有色金属 稀有 110种元素 人造元素16种 准金属 非金属元素22种 3、元素的丰度 4、金属通论 （1）金属的存在：金属矿藏、金属单质等（矿物化学、地 质化学） （2）金属的提取：高温冶金、湿法冶金（冶金化学） （3）金属的物理、化学性质 （4）金属的应用 基本理论 元素化学
4）光电性
在光的照射下能产生光电子
原因呢？
（2）化学性质
1）电子构型：ns1 和ns2（次外层？）
2）极活泼的金属：电负性低、电极电势低，第一、或第一 和第二电离能低。
3）主要氧化态为+1和+2，离子状态为主，也有共价态的： a. M → M2（ Li2、Na2、K2 ，T > b.p) b.有机化合物中：C6H5Li c.无机化合物中：MgO d.配合物中 4） S区元素的多数化合物多是离子型的，易溶于水，难形 成配位化合物。原因？ 5） S区元素的氧化物的水化物均有强碱性 6） 易形成过氧化物。 7） S区元素的化合物的性质变化规律性强。 8） 较难形成配合物
同样一个道理，考虑同一种阴离子，不同阳离子的状态：
Be2+ Mg2+ 61 95 Be2+ Mg2+ 1000分解 5000分解
NO3-
+
Ca2+ Sr2+ Ba2+
CO32- +
595
Ca2+ Sr2+ Ba2+
14500分解
硝酸盐和碳酸盐的热稳定性、水溶性是不同的，变化是有规 律的。性质的不同取决于阳离子的有关性质： 1、所带电荷的多少 2、r的大小 3、离子的外层电子构型
M+
+
M2+ +
要求掌握： （1）晶型 （2）晶体的颜色 （3）溶解性 （4）热稳定性 （5）形成复盐的能力 （6）应用
为什么？
例如钠盐：
mp s 作用力
SO42- → Na2SO4 884 27.9 大 CO2-3 → Na2CO3 852 29.4 Na+ + X- → NaX 801 36 NO3- → Na2NO3 307 91.6 小 作用力大表示：化合物有较大的热稳定性，熔点高； 在水溶液中溶解度较小。 可以看出： 阳离子相同时，阴离子的作用力取决于： ▲ 阴离子所带的电荷，电荷越高，作用力越大； ▲ 阴离子中心离子的电负性，电负性越大，作用力越大；
0.83
Cd2+
1.03
Pb2+
1.32
r+
离子电 子构型 分解温度
0.78
8e 600
8e 910
8e 1290
8e百度文库1360
14e 280
18e 18+2e 360 300
含氧酸盐热稳定性
分解温度/C 金属离子
酸 ClO-3 300 100 NO-3 380 561 CO2-3 1800 910
同一类化合物性质变化的规律性。
碱金属的基本性质
Li
价电子层构型 金属半径/pm
Na 3s1 186
K 4s1 227
Rb 5s1 248
Cs 6s1 265
2s1 52
沸点/0C 熔点/0C 密度/(g.cm-3)
电负性 电离能(I1) 电子亲合能 电极电势 氧化值 晶体结构
1341 180.54 0.534