第15章 s区元素
元素知识
s区元素的单质均为金属晶体；p区元素的中间部分，其单质的晶体结构较为复杂，有的为原子晶体，有的是过渡型(链状或层状)晶体，有的为分子晶体。
周期系最右方的非金属和稀有气体则全部为分子晶体。
总的来看，同一周期元素的单质，从左到右，一般由典型的金属晶体经过原子晶体、层状晶体或链状晶体等，最后过渡到分子晶体。
同一族元素单质由上而下，常由分子晶体或原子晶体过渡到金属晶体。
副族元素单质均为金属晶体.表9-5 主族及零族元素单质的晶体类型ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA 零一H2分子晶体He分子晶体二Li金属晶体Be金属晶体B原子晶体C金刚石原子晶体石墨片状结构晶体富勒烯碳原子簇分子晶体N2分子晶体O2分子晶体F2分子晶体Ne分子晶体三Na金属晶体Mg金属晶体Al金属晶体Si原子晶体P白磷为分子晶体黑磷为层状结构晶体S斜方硫、单斜硫为分子晶体弹性硫为链状结构晶体Cl2分子晶体Ar分子晶体四K金属晶体Ca金属晶体Ga金属晶体Ge原子晶体As黑砷为分子晶体灰砷为层状结构晶体Se红硒为分子晶体灰硒为链状结构晶体Br2分子晶体Kr分子晶体五Rb金属晶体Sr金属晶体In金属晶体Sn灰锡为原子晶体白锡为金属结构晶体Sb黑锑为分子晶体灰锑为层状结构晶体Te灰碲链状结构晶体I2分子晶体Xe分子晶体六Cs金属晶体Ba金属晶体Tl金属晶体Pb金属晶体Bi层状结构晶体(近于金属晶体)Po金属晶体At金属晶体(具有某些金属性)Rn分子晶体单质的晶体结构和物理性质表9-5列出了主族及零族元素单质的晶体类型。
可以看出：s区元素的单质均为金属晶体；p区元素的中间部分，其单质的晶体结构较为复杂，有的为原子晶体，有的是过渡型(链状或层状)晶体，有的为分子晶体。
周期系最右方的非金属和稀有气体则全部为分子晶体。
总的来看，同一周期元素的单质，从左到右，一般由典型的金属晶体经过原子晶体、层状晶体或链状晶体等，最后过渡到分子晶体。
同一族元素单质由上而下，常由分子晶体或原子晶体过渡到金属晶体。
s区
Li
Na
K
Ca
•与液氨的作用
2M(s) + 2NH3 (l) → 2M + 2NH + H 2 (g)
+
2
M(s) M (am)+ e (am)
液氨溶剂 -
+
3.焰色反应
2.2 s区元素的存在和单质的制备
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
3.3 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℃）
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
原 子 半 径 增 大
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
§2 s区元素的单质
2.1 单质的物理性质和化学性质 2.2 s区元素的存在和单质的制备
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
MgΒιβλιοθήκη CaSrBa
单质的物理性质： 有金属光泽
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：
s区,p区元素
过氧化物
453 573K 4Na O2 2Na 2O 573 673K 2Na 2O O2 2Na 2O2
Na2O2在碱性介质中具有强氧化性： 熔矿剂；遇棉花、炭粉爆炸
3Na 2O2 Cr2O3 2Na 2CrO4 +Na 2O Na 2O2 MnO2 Na 2MnO4
H2 O
8.1.3 氧化物
多样性（三种氧化物）
普通氧化物(O2-) 过氧化物(O22-) 超氧化物(O2
-)
1s 2 2s 2 2p6
KK (σ 2s ) 2 (σ * 2s ) 2 (σ 2p ) 2 (π 2p ) 4 (π * 2p ) 4
KK (σ 2s ) 2 (σ * 2s ) 2 (σ 2p ) 2 (π 2p ) 4 (π * 2p )3
盐类的应用
硝酸钾：在空气中不吸潮,在加热时有强氧化性,用来制
造黑火药。硝酸钾还是含氮、钾的优质化肥。
氯化镁：通常以MgCl2· 6H2O形式存在，它能水解为
Mg(OH)Cl，氯化镁易潮解，普通食盐的潮解 就是其中含有氯化镁之故。纺织工业中用氯化 镁保持棉纱的湿度而使其柔软。
氯化钙：无水CaCl2有很强的吸水性，是常用的干燥剂。
碳-碳复合材料
人造金刚石
分子筛
高能燃料
光子带隙材料
硅单晶材料
太阳电池材料 纳米半导体材料
8.2.2 卤素的化合物
8.2.2.1 卤素概述
卤素的性质变化
卤素 价电子构型 共价半径（pm） 电负性
第一电离能（kJ/mol） 电子亲和能（ kJ/mol ） 氧化数
F 2s22p5 64 4.00
1681 -328 -1
元素的分区与原子结构
元素的分区与原子结构
元素周期表中的元素可以根据其电子构型被划分到不同的区域。
这些区域包括s区、p区、d区、ds区和f区，其中除ds区外，区的名称来自按构造原理最后填入电子的能级符号。
s区元素包括氢之前的碱金属元素和氢，它们的价电子构型为ns1-2，电子分布在s能级上。
p区元素包括碱土金属元素、大部分非金属元素和卤素，它们的价电子构型为ns2np1-6，电子分布在s能级和p能级上。
d区元素包括过渡金属元素，它们的价电子构型为(n-2)d1-10ns2，电子分布在d能级上。
ds区元素是指8、9、10三个纵行对应的元素，它们的价电子构型为
ns2np6，电子分布在ds能级上。
f区元素是指镧系和锕系元素，它们的价电子构型为(n-2)f1-14ns2np6，电子分布在f能级上。
元素的分区与原子结构密切相关，不同区域的元素具有不同的电子构型和性质。
第十五章 ds区元素
21
> 1.6*10
.
13
>
1.7*10 > 4.5*10
+
7
5
Ag
Cl
AgCl -
NH3 H2O
Ag(NH3)2
Br
AgBr 2S2O3
3Ag(S2O3)2
Ag2S
S
2
Ag(CN)2
CN
AgI
I
-
Ag(NH3)2
2 [ Ag(NH3)2] + RCHO + 2OH
+
+
-
RCOONH4 +2Ag + 3 NH3 + H2O
Hg2(NO3)2 Hg2Cl2
b、如加入一种试剂使Hg（II）离子形成沉淀或配 合物降低Hg（II）离子的浓度，就会加速亚汞歧化 例：
Hg2+ H2S
2+
Hg2S+2 H HgS +Hg
HgNH2Cl + Hg + NH4Cl
+
Hg2Cl2+ 2 NH3
Hg22++2OH-=Hg2(OH)2=Hg +HgO +H2O
Ag2O + H2O
-
[Ag(NH3)2] + Ag Ag + O2
HNO3 NH3 CO Ag O HCl 2 H2O2 CN 573K
AgNO3 + H2O AgCl + H2O [Ag(CN)2] + OH
-
Ag2O + CO
2Ag + CO2
Ag2O + H2O2
s区和p区元素总结
2-
H＋
Sn
β - H 2SnO 3 (s,白)
不溶于酸或碱
15
8. 如何制备硫代锡酸盐？如何区别SnS和PbS?
SnS S 2 SnS 3
区 元 素 复 习
S
2 2
SnS 2 S
2
SnS 3
2
9. 如何配置SnCl2溶液？ 称取SnCl2固体，加入少量盐酸；加水稀释至刻度， 加Sn粒保护。 2 Sn H 2O Cl Sn(OH )Cl H 10. 如何鉴定Sn2+ 溶液？
(2)NO中含有微量的NO2;
2NO2 2NaOH NaNO3 NaNO2 H 2 O
无 机 化 学 电 子 教 案
(3)溶液中微量的NH4+离子。 用热的硝酸和盐酸的混合物氧化NH4+离子成N2 或NOx。 或者 NH NO2 N 2 2 H 2O 4
18
Sn Sn
2 2
无 机 化 学 电 子 教 案
2HgCl Hg 2 Cl
3
2
4Cl 4Cl
-
Hg 2 Cl 2 (s, 白 ) SnCl 2Hg(l, 黑 ) SnCl
26
26
-
2
Sn
2
2 Fe
3
Sn
4
2Fe
2-
2
9
6.指出 BF3的大π键类型，BF3水解产物与BCl3水解 产物有何不同？比较BF3、 BCl3、 BBr3的Lewis酸性。
区 元 素 复 习
S
BF3为
，
从BF3到BBr3的大π键越来越弱，因此酸性越来越
元素周期表的分区
5、f区： 包括镧系与锕系；
价电子层(n-2)f0-14(n-1)d0-2ns2
说明： 由于最外层电子数基本相同，
(n-1)d电子数也基本相同，一般是(n2)f的电子数不同，因此镧系元素化 学性质相似；锕系元素化学性质也相 似。
小结：原子的电子构型和元素的分区
②价电子总数=副族序数;
若价电子总数为8、9、10，则为Ⅷ族。
注意：有元素在d区但并不符合(n-1)d1-
9ns1-2规则，如：46Pd 4d10。
说明： 核外电子的排布规律只是经验总结，并不是
所有元素都一定符合。
4、ds区： 含ⅠB与ⅡB共两族两列； 价电子层为 (n-1)d10ns1或2
特点： ①价电子总数=所在的列序数
S 区元素：最外层构型是ns1和ns2。IA和 IIA族元 素。 除H外，其余为活泼金属。
p区元素：最外层电子构型从ns2np1~ns2np6的元素。 即IIIA~VIIA族、零族元素。除H外，所有非金属元 素都在p区。 d区元素:包含第IIIB族到VIII族元素。最外层电 子数皆为1~2个，均为金属元素，性质相似。 ds区元素:包括IB族和IIB族元素，最外层电子数 皆为1~2个，均为金属元素 。
②除H外，都是金属元素
2、p区：含ⅢA至ⅦA及零族共六族六列；
价电子层为ns2 np1-6(n≥2) ,
特点：①价电子总数=主族序数（零族除外）
②以非金属元素为ⅢB至ⅦB和Ⅷ族共六族八列
(镧系和锕系属f区)； 价电子层为(n-1)d1-9ns1-2
特点：①均为金属元素；
元素周期表的分区
元素周期表的五个分区
ⅠA
上大 无机化学A 第十五章碱金属和碱土金属
电 离 能 、 电 负 性 减 小
金 属 性 、 还 原 性 增 强
原 子 半 径 增 大
二、氧化物
S区元素可以形成三类氧化物：
正常氧化物 (O2-) 过氧化物 超氧化物 (O22- ) (O2- )
稳定性: O2- > O22- > O2-
1、正常氧化物 碱金属中锂和碱土金属在空气中燃烧生 成正常氧化物，是离子化合物。其他碱 金属的正常氧化物由它们的过氧化物或 者硝酸盐与金属本身作用时得到。 例如： Na2O2＋2Na＝2Na2O 2KO2＋10Ｋ＝6K2O＋O2
（2） 与水作用 2M + 2H2O → 2MOH + H2（g） 钾与水反应
Li
Na
K
单质的化学性质
2、与非金属反应 碱金属在室温下能生成一层氧化物(如Na2O)，在锂的表面 上，除生成氧化物外还有氮化物(Li2O、Li3N)。 钠、钾在空气中稍微加热就燃烧起来(钠生成Na2O2、钾生 成KO2等)，铷和铯在室温下遇空气就立即燃烧生成更复杂的氧 化物。
1、不稳定性
除了LiH以外，其余的均不到熔点都已分解。
LiH可加热到 688 ℃ 熔点也不分解。
ΔH
f
LiH NaH KH RbH CsH -90.4 -57.3 -57.7 -54.3 -49.3
NaCl -441
2、强还原性
S区元素氢化物都是很好的还原剂。
(1) 钛的冶炼:
2LiH TiO
S区常见元素
S区常见元素一、教学目的1、掌握钠、钾、过氧化钠的主要性质；2、了解锂、钠、钾的微溶盐，Mg、Ca、Ba的氢氧化物及其盐类的溶解情况。
3、掌握用焰色反应检验元素的操作。
二、实验提要碱金属、碱土金属分属周期系第ⅠA、ⅡA 族，价电子构型ns1、ns2，属s 区元素。
其单质是最活泼的金属和还原剂，且从上到下，从碱金属到碱土金属活泼性增强。
在空气中能迅速地与O2、CO2、H2O 作用（Rb、Cs 在空气中自燃），需保存在煤油或液体石蜡中（Be、Mg 由于生成致密氧化膜而除外）。
在空气中燃烧时，锂、碱土金属生成正常氧化物；钠主要生成过氧化物；而钾、铷、铯则主要生成超氧化物。
Na2O2为淡黄色粉末状物质，与水或稀酸反应生成氢氧化钠或钠盐，同时产生H2O2。
H2O2会立即分解放出O2，所以过氧化钠具有强碱性和强氧化性。
与水相遇，Be、Mg 由于表面形成致密氧化物保护膜而对水稳定，分别需水蒸气及热水才反应，其它元素都易与冷水反应生成相应氢氧化物，放出氢气。
Na、K、Rb、Cs 与水反应随其金属性递增、单质熔点的减小，而剧烈程度加强。
碱金属与汞在常温下生成的合金称为汞齐，根据金属与汞的相对含量可呈固体或液体状态，由于可降低碱金属的反应活性，常用作化学反应中的温和还原剂。
在氢氧化物方面，碱金属的氢氧化物除LiOH 溶解度较小外，其余都很大，且都是强碱。
碱土金属的氢氧化物除Be(OH)2呈两性外，其余也都是碱性，但由于溶解度不如碱金属，所以碱性要弱得多，但从上到下，碱性是增强的，这与它们氢氧化物溶解度增大的趋势相一致。
绝大多数碱金属所形成的盐都是可溶的，并与水形成水合离子，仅有少数碱金属盐是难溶的，如LiF、Li2CO3、Li3PO4、Na[Sb(OH)6]、KHC4H4O6等均为白色微溶或难溶物。
碱土金属的难溶盐则要多得多，一般除氟外，一价阴离子是可溶的，除S2-以外，高价阴离子都是难溶的，如碳酸盐、磷酸盐、草酸盐。
普通化学S区元素
超氧化物(O2-)
KK(σ 2s )2 (σ * 2s )2 (σ 2p )2 (π 2p )4 (π * 2p )3
稳定性: O2- > O2- > O22-
2.制备：
直接：2Na O2 Na 2O2 K O2 KO 2
ns2铍beryllium镁magnesium钙calcium原子半径增大金属性还原原子半径增大金属性还原性电离能电负电离能电负性钾potassium铷rubidium铯caesium钫francium钙calcium锶strontium钡barium镭radium性增强性减小原子半径减小金属性还原性减弱电离能电负性增大原子半径减小金属性还原性减弱电离能电负性增大s区元素概述有金属光泽密度小硬度小熔点低导电导热性好的特点有金属光泽密度小硬度小熔点低导电导热性好的特点1
钾的最主要用途是制造钾肥。
庄稼是非常需要钾的。庄稼缺乏钾，茎秆便不会硬挺直立，易倒伏，对外界的抵抗力也大大减强。平均起来，每收获一吨小麦或 一吨马铃薯，就等于从土壤中取走五公斤钾；收获一吨甜萝卜，相当于取走二公斤钾。全世界平均每年要从土壤中取走2,500万吨钾！ 有 入 才 有 出 ， 这 也 就 是 说 ， 全 世 界 每 年 必 须 至 少 要 往 土 壤 中 施 加 合 钾 2,500 万 吨 的 钾 肥 ！ 含钾的化学肥料，主要有硝酸钾、氯化钾、硫酸钾、碳酸钾。人们是从钾长石(花岗岩)、海水等中提取钾的化合物。特别是海水，含 有不少氯化钾。在农家肥料中，以草木灰，特别是向日葵灰，含钾最多，这是因为植物本来就从土壤中吸收了钾，那么，把它烧成灰 后，灰中当然也就含有钾了。在每吨粪便中，大约含有六公斤钾。
《s区和p区元素》课件
欢迎来到《S区和P区元素》PPT课件！在本节中，我们将探索元素周期表中的 S区和P区元素，素
元素周期表中分为S区和P区两个区域，S区元素包含具有特殊电子结构的元素，而P区元素则包含一般元素。
S区元素的特点
S区元素具有特殊的电子结构，导致其在物理和化学性质上有独特的表现。
P区元素的特点
P区元素的电子结构与S区元素不同，因此它们在物理和化学性质上与S区元素 有所不同。
S区元素的分类
S区元素可以进一步分为碱金属元素、碱土金属元素、过渡金属元素和内过渡 金属元素。
P区元素的分类
P区元素包括典型非金属元素、金属loid元素和金属元素，它们具有不同的性 质和特点。
应用举例
通过几个具体的例子，我们将探讨S区和P区元素在现实生活中的应用。
总结
通过对S区和P区元素的比较，我们可以更好地理解它们的区别和联系，并分析它们在未来的应用前景。
s区元素第一电离能比较
s区元素第一电离能比较
S区元素是指位于周期表的第16组，包括硫(S)、硒(Se)、碲(Te)、和石墨烯(Ge)。
第一电离能是指在原子中移走一个电子所需的能量，通常以
“kj/mol”或“ev”为单位。
在S区元素中，硫的第一电离能最小，为999.6 kj/mol或10.36 ev。
其次是硒，其第一电离能为941 kj/mol或9.75 ev。
碲的第一电离能为869 kj/mol或9.01 ev，最高的是石墨烯，其第一电离能为941.5 kj/mol或9.81 ev。
可以看到，随着原子序数的增加，S区元素的第一电离能逐渐增加。
这是因为随着原子中电子数量的增加，原子核的吸引力也增加，使得电子更难离开原子。
总的来说，S区元素的第一电离能顺序为：硫 < 硒 < 碲 < 石墨烯。
- 1 -。
元素周期表各个区的划分
元素周期表各个区的划分
化学元素周期表根据原子序从小至大排序的化学元素列表。
列表大体呈长方形，某些元素周期中留有空格，使特性相近的元素归在同一族中。
元素周期表分区的划分是这样的：
1、将价电子排布相似的元素集中起来，以最后填入电子的轨道能级符号作为该区的符号，共分5区：s区：包括IA族、IIA族、氦，价电子排布为ns1～2.
p区：包括IIIA族、IVA族、VA族、VIA族、VIIA和0族（氦除外），价电子排布为ns2np1～6. d区：包括除镧系、锕系外的从IIIB族到VIII族的元素，价电子排布为（n-1）d1～9ns1～2.
ds区：：包括IB族、IIB族,价电子排布为（n-1）d10ns1～2.
f区：包括镧系和锕系，价电子排布为（n-2）f0～14(n-1)d0～2ns2.
ds区:包括第1、2副族，价电子排布为（n-1）d10ns1-2.
f区：包括镧系、锕系，价电子排布为（n-2）f0-14（n-1）d0-2ns2。
2、
d区和p区之间空白的区域是ds区
其分区的标准是根据价电子的排布，分为d区,s区,ds区,p区,f区通俗的将就是根据能成键的电子所在的轨道进行分区。
无机化学s区和p区元素
7.3.4 二氧化硫亚硫酸及其盐
● SO2 的结构（类似臭氧）
S O O O
S O
4 3
SO2为无色有强烈刺激性气味的气体，能和有机色素结 合，是一种漂白剂。 二氧化硫中硫为+4价，可作氧化剂，又可作还原剂，主 要是还原剂。 亚硫酸同样既有氧化性，又有还原性，主要是还原性。 亚硫酸钠：常用作还原剂，抗氧剂 2Na2SO3+O2→2Na2SO4
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NH3的性质 ● 加合反应(路易斯碱)：氨分子中的孤电子倾向 于和别 的分子或离子配位形成各种氨合物 ● 取代反应：取代反应可从两种不同角度考虑： 一种是 将 NH3 分子看作三元酸，另一种是看作其他化合物中的某 些原子或原子团被氨基或亚氨基所取代 ● 氧化反应: NH3 分子中的 N 原子虽处于最低氧化态 ，但还原性却并非其化学的主要特征 ●弱碱性: 肼、羟氨：它们的氧化值分别为-2，-1
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浓硫酸配成稀硫酸时,应将浓硫酸慢慢倒入水中，并不断搅
拌。 冷浓硫酸不与铁、铝等金属作用，这是因为在冷的浓硫酸 中，铁、铝表面生成一层致密的保护膜保护了金属，使之 不与硫酸继续反应，这种现象称为钝化，所以可用铁、铝 制的器皿盛放浓硫酸。 稀硫酸基本无氧化性、吸水性和脱水性。 大多数硫酸盐为无色结晶，易溶于水，但PbSO4，BaSO4， SrSO4和CaSO4微溶于水，其中BaSO4溶 解度最小。
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概述
共性： (1) 热稳定性 含氧酸稳定性差，大多只能存在于水溶 液中，至今未制得游离纯酸。 (2) 氧化性 对同一元素不同氧化态而言，低氧化态的 氧化能力强（需要断的Cl-O键少）。 ① 在酸性介质中的氧化性一般都远大于的碱性介质中 的氧化性，说明含氧酸的氧化性强于盐。 ② 许多中间氧化数的物质如XO-、X2， 存在歧化反应 的可能性。 （3）酸性 HClO是很弱的酸，HClO3是强酸，接近于 盐酸和硝酸，HClO4是已知含氧酸中最强的酸。
s区,p区元素
1807年，戴维电解熔融的KOH、 NaOH得到金 属钾 和钠 。
同年，他用电解硼酸或用金属钾还原硼酸的方
法制备出了硼。 1808年，他给用电解法制备的汞齐加热（蒸馏
Humphry Davy 1778—1829 英国化学家
法提取汞）制得了钙、锶、钡、镁等碱土金属。
1828年，维勒制得了铍。
Friedrch Wohler 1800一1882 德国化学家
盐类的应用
硝酸钾：在空气中不吸潮,在加热时有强氧化性,用来制
造黑火药。硝酸钾还是含氮、钾的优质化肥。
氯化镁：通常以MgCl2· 6H2O形式存在，它能水解为
Mg(OH)Cl，氯化镁易潮解，普通食盐的潮解 就是其中含有氯化镁之故。纺织工业中用氯化 镁保持棉纱的湿度而使其柔软。
氯化钙：无水CaCl2有很强的吸水性，是常用的干燥剂。
H2 O
8.1.3 氧化物
多样性（三种氧化物）
普通氧化物(O2-) 过氧化物(O22-) 超氧化物(O2
-)
1s 2 2s 2 2p6
KK (σ 2s ) 2 (σ * 2s ) 2 (σ 2p ) 2 (π 2p ) 4 (π * 2p ) 4
KK (σ 2s ) 2 (σ * 2s ) 2 (σ 2p ) 2 (π 2p ) 4 (π * 2p )3
8.2 p区元素
8.2.1 p区元素概述
p区元素在周期表中的位置
P区元素的化学性质以其多样性为特点
● 唯一同时包括金属和非金属元素的一个区
● 包括 “不活泼的单原子气体—稀有气体”
● 无机非金属材料库：C—C复合材料，人造金刚石，半导 体硅，分子筛（铝硅酸盐），高能燃料（N2H4） ● 有毒的小元素群
15-2二元化合物PPT课件
第151.52章.4元硫素综化合物性质 第15章 元素综合性质 第15章
1. 硫化物的溶解情况和特征颜色
可溶于水且发生水解的主要是s区金属 的硫化物 难溶于水而溶于稀酸的主要是d区金属 的硫化物 难溶于水，难溶于稀酸，可用浓盐酸溶 解的主要是P区元素的硫化物 用硝酸或王水溶解的是ds区元素的硫 化物
中等活泼金属及非金属的卤化物都会发生 不同程度的水解作用 生成碱式盐或氢氧化物
SnCl2 + H2O → Sn(OH)Cl↓ + HCl
第151.52章.3元卤素综化合物性质 第15章 元素综合性质 第15章
中等活泼金属及非金属的卤化物都会发生 不同程度的水解作用 生成碱式盐或氢氧化物 生成氧基盐RO+
(2) 某些过渡金属和合金具有可逆吸收和 释放氢气的作用
某些过渡2金Pd属+或H过2 渡金属2P合dH金可做储氢材料
LaNi5
+
3H2
298K,2.5×102kPa 微热
LaNi5H6
为理想的储氢材料
第151.52章.2元氧素综化合物性质 第15章 元素综合性质 第15章
1. 键型和结构
金属氧化物
第15章 元素综合性质 第15章 元素综合性质 第15章
第十五章 元素化学综述
15.2
二元化合物
第151.52章.1元氢素综化合物性质 第15章 元素综合性质 第15章
氢与其它元素形成的二元化合物
Li Be
B C NO F
Na Mg
Al Si P S Cl
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br
元素分区
s区元素蓝色代表s区元素，氦也属于s区元素。
s区元素主要包括元素周期表中IA族元素和IIA族元素，IA族元素包括氢、锂、钠、钾、铷、铯、鍅七种元素，由于钠和钾的氢氧化物是典型的碱，因此除氢外的这六种元素又称碱金属，IIA族元素包括铍、镁、钙、锶、钡、镭六种元素，由于钙，锶，钡的氧化物之性质介于碱金属与稀土元素之间，因此又称碱土金属。
由于氦的电子排布为1s2，故被分为S区元素。
钫和镭都是放射性元素。
锂最重要的矿石是锂辉石（LiAlSi2O6）。
钠主要以氯化钠溶液的形式存在于海洋，盐湖及岩石中。
钾的主要矿物是钾石盐（2KCl·MgCl2·6H2O）。
铍的主要矿物是绿柱石（3BeO·Al2O3·6SiO2）。
镁的主要矿石是菱镁矿（MgCO3）及白云石。
另外，钙，锶，钡则主要以碳酸盐及硫酸盐的形式存在，如方解石（碳酸钙），石膏（二水合硫酸钙），天青石（硫酸锶），重晶石（硫酸钡）。
在本区元素中同一主族从上到下、同一周期从左至右性质的变化都呈现明显的规律性。
p区元素p区元素包括元素周期表中IIIA族元素~VIIIA族元素。
IIIA族元素又称为硼族元素，包括硼、铝、镓、铟、铊等元素；IVA族元素又称作碳族元素，包括碳、硅、锗、锡、铅等元素；VA族元素又称作氮族元素，包括氮、磷、砷、锑、铋等元素；VIA族元素又称为氧族元素，包括氧、硫、硒、碲、钋等元素；VIIA族元素又称卤素，包括氟、氯、溴、碘、砹等元素；VIIIA族元素或0族元素，又称为稀有气体或惰性气体，包括氦、氖、氩、氪、氙、氡等元素。
d区元素d区元素是元素周期表中的副族元素，即第3至第12族元素。
这些元素中具有最高能量的电子是填在d轨道上的。
这些元素有时也被称作过渡金属。
D区的D来自英语的“diffuse”。
ds区元素ds区元素是指元素周期表中的ⅠB、ⅡB两族元素，包括铜、银、金、锌、镉、汞6种自然形成的金属元素和錀、鎶2种人工合成元素。
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第十五章 s区元素一、教学基本要求1. 了解s区元素的物理性质和化学性质，能解释碱金属与水、醇和液氨反应的不同；2. 了解主要元素的矿物资源及单质的制备方法，特别注意钾和钠制备方法的不同；3. 了解s区元素的氢化物、氧化物、氢氧化物的性质，特别注意氢氧化物的碱性变化规律；4. 了解s区元素的重要盐类化合物，特别注意盐类溶解性的热力学解释；5. 会用离子极化理论解释碳酸盐分解规律；6. 了解对角线规则和锂、铍的特殊性。
二、要点1. 汞齐(amalgam )又称汞合金，汞的特性之一是能溶解除铁以外的许多金属而生成汞齐。
汞与一种或几种金属形成汞齐时，含汞少时是固体，含汞多时是液体。
天然的有金汞齐，银汞齐，人工制备的有：钠汞齐、钾汞齐、锌汞齐、锡汞齐、铅汞齐等。
2. 熔盐电解法(Molten-salt electrolysis)指以熔融态盐类为原料的电解方法，常用于制备不能由水溶液中制备的金属，如碱金属、碱土金属以及钍、钽混合稀土金属的生产。
有时为降低熔体的熔点，节省电能，须加入一定量的助熔剂。
3. 热还原法(Thermo-deoxidization)用化学活性较强的金属，将被还原的金属从其化合物中置换出来，以制备金属或其合金的方法。
4. 冠醚(Crown ether)分子结构类似皇冠的“大环多醚”。
最常用的有18-冠-6 (如下图中的a)、二环己基-18-冠-6及二苯基18-冠-6等。
冠醚对K+、Na+及其他阳离子有很强的选择性络合,F- )，提K + X- 表示( X=MnO4高了裸阴离子的活性。
冠醚在有机合成中常用作“相转移反应的催化剂”。
5.穴醚(Cryptant)分子结构类似地穴的“大环多醚”。
穴醚几乎能够实现对K+和Na+离子的完全分离,选择性可高达105:1。
如下图中的(b) (c)所示。
(a) (b) (c)6. 钠的主要化学反应提要：7. 由氢氧化铍可以制成金属铍及其它化合物：8. 钙的主要化学反应提要：9. 由硫酸钡可制取各种化合物：Ca 3Ca(HCO3)2Ca(ClO)2BaSO4CBaCl22ONaCO3332Ba(OH)23H 2O2Ba(NO3)2C加热加热·BaBeSO44H 2O242Be(NO)34H 2O(NH 4)2BeF 410002Be于蒸发至干·CCl 4800BeCl ·NH 4HF 2ooNaO2+C O +H O3电解10. 对角线规则(diagonal rule）在周期表的二、三周期中，某一元素的性质和它左上方或右下方的元素性质的相似性，称为对角线规则。
这种相似性比较明显的表现在Li和Mg、Be和Al、B和Si三对元素之间，但C和P以及其它元素之间也存在某些对角线效应。
12.1单质s区第１族的6个金属元素锂、钠、钾、铷、铯、钫和第2族的6个金属元素铍、镁、钙、锶、钡、镭分别被称之为碱金属(alkali metals)和碱土金属(alkaline earth metals)元素，最外层电子组态分别为ns1和ns2。
由于受到内层电子的强烈屏蔽, 核对最外层电子的控制较松弛。
因而单质的化学性质都非常活泼, 容易失去各自的ns电子分别形成+1价和+2价阳离子, 其氧化态与各自的族号相对应。
长期以来, 这两族元素难以引起化学家的强烈兴趣, 这是因为：各类化合物中很少存在族氧化态以外的其他氧化态; 元素和化合物的性质随半径发生单调变化，形成配位化合物的能力极弱，长时期内没有出人预料的新发现。
本章的内容主要仍属经典无机化学范畴，但仍然给出了强烈的信息：一个发展的活跃期正在到来。
1 物理和化学性质物理性质单质具有金属光泽，有良好的导电性和延展性，除Be和Mg外，其它均较软。
它们在密度、熔点、沸点和硬度方面往往差别较大。
化学性质1．它们具有很高的化学活泼性，能直接或间接地与电负性较高的非金属元素形成相应的化台物。
如可与卤素、硫、氧、磷、氮和氢等元素相化合。
一般均形成离子化台物(除Li、Be及Mg的卤化物外)。
2．单质与水反应放出氢气。
其中Be和Mg由于表面形成致密的氧化膜因而对水稳定。
3．标准电极电势均很负，是很强的还原剂。
它们的还原性在于态及有机反应中有广泛的应用。
如高温下Na、Mg、Ca能把其它一些金属从氧化物或氯化物中还原出来.4．单质制备由于它们的化学活泼性，决定它们只可能以化合物形式存在于自然界中。
单质的制备多数采用电解它们的熔盐。
表1和表2分别给出碱金属和碱土金属的某些性质。
表1 碱金属和碱金属离子的某些性质性质Li Na K Rb Cs 基态电子组态 金属半径, r (M)/pm 离子半径, r (M +)/pm 熔点, t /℃ 沸点, t /℃第一电离能, I 1/kJ·mol -1 密度(20℃), ρ/(g·cm -3) 硬度 a 火焰颜色标准电极电势, E ○一/V[He]2s 1 152 59 180.54 1347 520.2 0.534 0.6 洋红色 -3.040[Ne]3s 1 186 99 97.81 883.0 495.8 0.971 0.4 黄色 -2.713[Ar]4s 1 227 138 63.65 773.9 418.8 0.862 0.5 紫色 -2.924[Kr]5s 1 248 149 39.05 687.9 403.0 1.532 0.3 带蓝的红色 -2.924[Xe]6s 1 265 170 28.4 678.5 375.7 1.873 0.2 蓝色 -2.923a Mohs 硬度, 滑石定为0, 金刚石定为10.表2 碱土金属和碱土金属离子的某些性质性质Be Mg Ca Sr Ba 基态电子组态 金属半径, r (M)/pm 离子半径, r (M 2+)/pm 熔点, t /℃ 沸点, t /℃第一电离能, I 1/kJ·mol -1 密度(20℃), ρ/(g·cm -3) 硬度 a 火焰颜色标准电极电势, E ○一/V [He]2s 2 111 27 1278 2970 899.4 1.85 ~5 无色 -1.85[Ne]3s 2 160 72 648.8 1090 737.7 1.74 2.0 无色 -2.356[Ar]4s 2 197 100 839 1483.6 589.7 1.55 1.5 橙红色 -2.84[Kr]5s 2 215 113 769 1383.9 549.50 2.54 1.8 鲜红色 -2.89[Xe]6s 2 222 136 729 1637 502.8 3.60 ~2 绿色 -2.92a 见表1的脚注.与其他金属一样，两族金属单质具有金属光泽以及良好的导电性、导热性和延展性。
除铍和镁外的其他金属的质地都较软，可用小刀切开。
锂、钠、钾的密度小于水, 因而能浮在水面上。
碱金属易熔化而且容易转化为蒸气, 后一性质用于它们的蒸馏提纯。
碱金属和碱土金属是活泼或非常活泼的金属，能直接或间接与电负性较高的非金属单质如卤素、氧、硫、磷、氢等反应形成化合物。
单质的化学以其还原性为特征，图1和图2给出一些典型反应。
NH (l)NH (aq or g)Amalgam(X = halogens)Figure 1 Selected reactions of the alkali metals.两族金属被水氧化的反应分别为:2 M(s) + 2 H2O(l) ＝2 M+(aq) + 2 OH-(aq) + H2(g) (M = 碱金属)M(s) + 2 H2O(l) ＝M2+(aq) + 2 OH-(aq) + H2(g) (M = 碱土金属) 钠和钠下方的同族元素与H2O的反应十分激烈, 反应中生成的H2能自燃。
反应剧烈的原因之一是金属的熔点低，反应中放出的热量足以使金属熔化，H2O分子容易通过熔体的清洁表面与金属相接触。
熔点相对较高的金属锂在反应过程中不熔化，生成溶解度较小的LiOH 覆盖于表面使反应变得较缓和。
实验室利用金属钠与水的反应干燥烃类和醚类有机溶剂, 为了提高干燥效率, 金属钠通常被挤压成条状使用。
需要指出, 金属钠不能用来干燥醇类溶剂。
这是因为钠的还原性是如此之强, 以致能将醇羟基中的氢原子还原为H2，例如与乙醇的反应：steamFigure 2 Selected reactions of the alkaline earth metals.2 CH3CH2OH(l) + 2 Na(s) 2 NaOCH2CH3(sln) + H2(g)金属钠与卤代溶剂发生的反应十分猛烈, 因而也不能用来干燥这类溶剂。
例如, 与CCl4发生的反应为:CCl4(l) + 4 Na(s) 4 NaCl(s) + C(s) △r G○一m = -249 kJ·mol-1您也许不会想到, 我国化学家竞通过这一反应在相对温和的条件下制得了金刚石两族元素的单质都是强还原剂，表1和表2给出了相关电对的标准电极电势。
从表1的数据不难发现两个特点:1) 5种碱金属的标准电极电势相差无几，其数值都在–2.9 V左右。
这一现象没有反映碱金属原子电离能的变化趋势。
碱金属原子的电离能自Cs至Li依次增大, 化学家本可指望标准电极电势按同一顺序上升(负值减小)。
这一现象与碱金属阳离子的水合作用有关。
碱金属阳离子的水合能自Cs+至Li+依次增大, 标准电极电势相互接近的事实是两种能量变化趋势的总体现。
2) Li的标准电极电势(-3.040 V)明显低于其它几种碱金属。
这意味着，锂这个原子半径最小、电离能最高的元素倒成了水溶液中最强的还原剂。
这一现象同样可由水合作用得到解释。
Li+是第１族中最小的阳离子, 其水合程度(表现为水合分子数的多少)和水合强度(表现为水合焓的高低)都是最大的。
虽然每个Li+离子只直接键合4个H2O分子，但还有20个左右的H2O分子处于第2水合层, 总配位数高达25。
如此强的水合作用使锂比同族其他元素高出的水合能(数值为负值)补偿高出的电离能(数值为正值)之后还有余。
碱金属与汞一起研磨时发生强放热反应生成汞齐(amalgam)。
有人将汞齐看作合金，例如钠汞齐被看作金属钠(固体)和汞(液体)的合金。
随着钠含量的增加, 钠汞齐由液体变成固体。
与金属钠本身相比, 钠汞齐与水的反应要平稳得多：2 NaHg(s or l) + 2 H2O(l) 2 NaOH(aq) + H2(g) + 2 Hg(l)传统的氯碱工业中利用汞阴极电解形成的钠汞齐与水反应制烧碱。
由于带来严重的Hg 污染，这一方法正在被淘汰。
金属钠与液氨之间发生非常独特的反应。
碱金属在液氨中的溶解度达到超出人们想象的程度，39.8 g的液氨在-50℃时溶解的金属铯高达132.9 g。