碱金属氧化物稳定性的讨论
氧化物酸碱性,氧化物热稳定性
氧化物酸碱性，氧化物热稳定性这是由于各阳离子具有相同的8电子构型，但随着正电荷的增加和半径的减小，它们对O(2-)离子的极化作用逐渐增强了，使得激发态和基态之间的能量差越来越小，因而能够吸收部分可见光而使集中于氧端的电子向金属一端迁移（这种电子迁移叫做电荷跃迁），它们的吸收谱带向长波方向移动，致使氧化物的颜色逐渐加深。
在特征氧化物中显色的，还有第五周期的Cd、Ag、In、Sb、Te，第六周期的W、Re、Os、Hg、Tl、Pb、Bi，以及许多的镧系元素和锕系元素的氧化物。
这些过渡元素氧化物之所以显色，有些是由于电荷跃迁引起的，有些则是由于d-d跃迁引起的，镧系和锕系元素的氧化物中，有颜色的现象更为普遍。
氧化物酸碱性根据酸碱特性，氧化物可分成4类：酸性的、碱性的、两性的和中性的。
（1）酸性氧化物。
溶于水呈酸性溶液或同碱发生中和反应的氧化物是酸性氧化物。
例如：P4O10+6H2O→4H3PO4SiO2+2NaOH—熔融→Na2SiO3+H2OSb2O5+2NaOH+5H2O→2Na[Sb(OH)6]大多数非金属共价型氧化物和某些电正性较弱的高氧化态金属的氧化物都是酸性的。
（2）碱性氧化物。
溶于水呈碱性溶液或同酸发生中和反应的氧化物是碱性氧化物。
例如：CaO+H2O→Ca(OH)2Fe2O3+6HCl→2FeCl3+3H2O大多数电正性元素的氧化物是碱性的。
（3）两性氧化物。
同强酸作用成酸性，又同强碱作用呈酸性的氧化物是两性氧化物。
例如：ZnO+2HCl→ZnCl2+H2OZnO+2NaOH+H2O→Na2[Zn(OH)4]靠近长周期表中非金属区的一些金属元素的氧化物易显两性。
（4）中性氧化物。
既不与酸反应也不与碱反应的氧化物叫做中性氧化物。
例如CO和N2O。
氧化物热稳定性大部分氧化物具有很高的热稳定性，尤其是IIA和IVB族元素的氧化物、Li2O、Na2O、B2O3、Al2O3、元素氧化物的等当量标准生成焓SiO2等，对热不稳定的氧化物较少，例如卤素的氧化物、N2O5、Ag2O、HgO等。
主族金属-碱金属的氧化物及过氧化物(解析版)
系列二 主族金属专题7 碱（土）金属的氧化物与过氧化物一、氧化物（1）制备：除锂在空气中燃烧的主要产物为Li 2O 外，其它碱金属在空气中燃烧的主要产物都不是普通氧化物M 2O 。
在含氧量不足的空气中可以制得这些碱金属的氧化物，但条件不易控制，难于制得纯净氧化物。
因此以外的碱金属氧化物的制备一般可以用碱金属单质或叠氮化物还原其过氧化物、硝酸盐或亚硝酸盐制备。
2Na + Na 2O 2===2Na 2O ，10K + 2KNO 3===6K 2O+N 2，3NaN 3 + NaNO 2===2Na 2O+5N 2碱土金属的氧化物可以通过其碳酸盐、氢氧化物、硝酸盐或硫酸盐的热分解来制备。
（2）颜色：碱金属的氧化物从Li 2O 到Cs 2O 颜色逐加深：Li 2O 白色，Na 2O 白色，K 2O 淡黄色，Rb 2O 亮黄色，Cs 2O 橙红色。
碱土金属的氧化物都是白色。
（3）稳定性：总体趋势，同族从上到下依次降低，熔点也按此顺序降低。
碱土金属离子半径小，正电荷高，其氧化物的晶格能大，因而其熔点比碱金属氧化物的熔点高得多。
（4）化学性质：碱金属和多数碱土金属氧化物同水反应生成相应的氢氧化物并放出热量，如Na 2O +H 2O =====2NaOH ，CaO +H 2O =====Ca(OH)2。
经过煆烧的BeO 和MgO 极难与水反应，它们的熔点很高，都是很好的耐火材料。
经特定过程生产的轻质氧化粉末是一种很好的补强材料，常用作橡胶、塑料、纸张的填料。
二、过氧化物（1）碱金属和碱土金属元素中除了铍之外其它元素都能形成过氧化物。
过氧化物含有过氧链（－O －O －），可以将它们看成是过氧化氢的盐，与水反应可以理解为过氧化物的水解。
最重要的过氧化物是过氧化钠、过氧化钙和过氧化钡。
（2）为获得纯度高的Na 2O 2，需要控制一定的反应条件。
工业上是将钠加热熔化，通入一定量的除去二氧化碳的干燥空气，维持温度在180－200℃之间钢即被氧化为Na 2O ；进而增大空气流量并迅速提高温度至300－400℃，即可制得纯净的Na 2O 2黄色粉末。
浅谈费托合成催化剂研究
浅谈费托合成催化剂研究李海军【摘要】本文介绍了费托合成催化剂的研究现状和助剂的作用,评述了Fe、Co基费托合成催化剂助剂:碱金属、贵金属、稀土氧化物、费托反应金属及其他金属等.分析了Fe、Co基费托合成催化剂助剂的效应和Fe、Co基催化剂的优缺点,对今后催化剂的发展提出了一点建议.【期刊名称】《内蒙古石油化工》【年(卷),期】2015(000)021【总页数】4页(P6-9)【关键词】费托合成;催化剂;助剂【作者】李海军【作者单位】中国神华煤制油化工有限公司鄂尔多斯煤制油分公司,内蒙古鄂尔多斯017209【正文语种】中文【中图分类】TQ529我国能源资源的基本特点是“富煤、贫油、少气”。
煤炭剩余探明储量1145亿t，居世界第三位，而石油和天然气剩余探明储量分别为33亿t和1.37万亿m3，其储采比都低于世界平均水平［1］。
在相当长时间内以煤作为我国一次能源主要来源的局面不会改变。
目前，我国石油消费严重依赖于进口。
在目前的进口中，中东占50%，最多的是沙特和伊朗。
非洲占25%，东南亚15%，中亚、俄罗斯10%。
我国进口石油严重依赖中东石油和马六甲海峡运输通道，虽然目前中石油、中海油等在积极实施走出去战略，但我国目前需求的石油来源苏丹、伊朗、中亚等地区都存在较大的政治风险。
因此，为了提高我国的能源自给率，必须在积极海外寻求新的石油来源的同时，实施煤炭液化替代能源就成为保证我国能源安全的战略选择。
所谓煤炭液化制合成油，是将煤中的有机质转化为液态产物，其目的就是获得和利用液态的碳氢化合物替代石油及其制品，来生产发动机用液体燃料和化学品。
煤炭液化有两种完全不同的技术路线，一种是直接液化，另一种是间接液化。
煤炭直接液化是指通过加氢使煤中复杂的有机高分子结构直接转化为较低分子的液体燃料，转化过程是在含煤粉、溶剂和催化剂的浆液系统中进行加氢、解聚，需要较高的压力和温度。
直接液化的优点是热效率较高、液体产品收率高，投资相对较少，100万t生产线大约需80～90亿元；缺点是煤加氢工艺过程的总体操作条件相对苛刻。
混合碱效应对Li2O-Al2O3-SiO2系玻璃结构和热膨胀性能的影响
第40卷第11期2021年11月硅㊀酸㊀盐㊀通㊀报BULLETIN OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETYVol.40㊀No.11November,2021混合碱效应对Li2O-Al2O3-SiO2系玻璃结构和热膨胀性能的影响曾㊀麟1,黄守佳1,林鸿剑2,赵会峰2,3,姜㊀宏1,2,3,马艳平1(1.海南大学,南海海洋资源利用国家重点实验室&海南省特种玻璃重点实验室,海口㊀570228;2.海南海控特玻科技有限公司,澄迈㊀571924;3.特种玻璃国家重点实验室,澄迈㊀571924)摘要:本文用传统高温熔融法熔制Li2O-Al2O3-SiO2系高铝玻璃,改变碱金属氧化物n(Li2O)/n(Na2O)的摩尔比,运用阿基米德排水法㊁热膨胀仪㊁DSC㊁傅里叶变换红外光谱和拉曼光谱等测试手段和仪器,探究了混合碱金属效应对Li2O-Al2O3-SiO2系玻璃结构和热膨胀性能的影响㊂结果显示:随着n(Li2O)/n(Na2O)比例增大,混合碱金属效应对Li2O-Al2O3-SiO2系玻璃的密度和热膨胀系数的影响一致,表现为先增大后减小,当R=0.25 (R=n(Li2O)/[n(Li2O)+n(Na2O)],摩尔比)时,出现极值,此时密度达到最大2.4474g/cm3,热膨胀系数达到最大7.8117ˑ10-6/ħ;对玻璃特征温度的影响随着温度的升高而逐渐减弱至消失;对玻璃的析晶能力有一定的提升作用;对玻璃三维骨架结构中的硅氧四面体Q n的影响也各不相同㊂关键词:碱金属氧化物;硅氧四面体;热膨胀;特征温度;混合碱效应;锂铝硅玻璃中图分类号:TQ171㊀㊀文献标志码:A㊀㊀文章编号:1001-1625(2021)11-3813-09 Influence of Mixed Alkali Effect on Structure and Thermal ExpansionProperties of Li2O-Al2O3-SiO2GlassZENG Lin1,HUANG Shoujia1,LIN Hongjian2,ZHAO Huifeng2,3,JIANG Hong1,2,3,MA Yanping1(1.State Key Laboratory of Marine Resources Utilization in South China Sea&Special Glass Key Lab of Hainan Province,Hainan University,Haikou570228,China;2.AVIC(Hainan)Special Glass Technology Co.,Ltd.,Chengmai571924,China;3.State Key Laboratory of Special Glass,Chengmai571924,China) Abstract:In this paper,the Li2O-Al2O3-SiO2high alumina glass was melted by traditional high temperature melting method,and the mole ratio of alkali metal oxide n(Li2O)/n(Na2O)was changed.The influence of mixed alkali metal effect on the structure and thermal expansion performance of Li2O-Al2O3-SiO2glass was investigated by Archimedes drainage method,thermal expansion instrument,DSC,Fourier transform infrared spectroscopy and Raman spectroscopy. The effects on the structure and thermal expansion properties of Li2O-Al2O3-SiO2glasses are different.Results show that with the increase of n(Li2O)/n(Na2O)mole ratio,the mixed alkali metal effect has the same effect on the density and thermal expansion coefficient of Li2O-Al2O3-SiO2glass,which increases first and then decreases,When R=0.25 (R=n(Li2O)/[n(Li2O)+n(Na2O)],mole ratio)has a maximum value,the maximum density is2.4474g/cm3,and the maximum thermal expansion coefficient is7.8117ˑ10-6/ħ.The influence on the characteristic temperature of glass gradually weakens and disappears with the increase of temperature.It can promote the crystallization behavior of glass to some extent.The influences on the silicon-oxygen tetrahedron Q n in the three-dimensional skeleton structure of glass are also different.Key words:alkali metal oxide;silicon-oxygen tetrahedron;thermal expansion;characteristic temperature;mixed alkali effect;Li-Al-Si glass收稿日期:2021-06-08;修订日期:2021-07-28基金项目:海南省重点研发项目(ZDYF2020015);国家自然科学基金(51761010)作者简介:曾㊀麟(1995 ),女,硕士研究生㊂主要从事电子玻璃的研究㊂E-mail:527134658@通信作者:姜㊀宏,博士,教授㊂E-mail:jhong63908889@3814㊀玻㊀璃硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第40卷0㊀引㊀言硅酸盐玻璃已经从基本的结构材料发展成为先进应用的材料㊂随着电子产品种类的增多,其中高铝玻璃作为电子玻璃在市场上被广泛应用,占据手机屏保行业的半数以上,具体生产公司主要有美国康宁和中国电子彩虹集团等㊂大量研究[1]表明,美国康宁发布的Gorilla®玻璃中,从第一代GG1到第四代GG4其氧化铝含量(质量分数)分别为13%㊁14.9%㊁20.46%㊁23.1%㊂后续发布的第五㊁六代Gorilla®玻璃GG5和GG6均为锂铝硅玻璃㊂锂铝硅系高铝玻璃拥有优异的耐高压㊁耐高温和抗划伤性能,目前已广泛应用于电子㊁光电子㊁微电子等科技领域㊂其利于人眼观察的良好通透性,顺应了多种多样的智能终端的推广使用㊂其中碱金属氧化物的加入而引发的混合碱效应对其结构和性能的影响各有不同㊂盖板触摸玻璃正是其进行化学强化后的一种电子玻璃[2]㊂玻璃的基础组分和网络结构决定了其相应的物理化学性能[3]㊂碱金属氧化物作为玻璃结构中的网络修饰体,提供的碱金属阳离子一方面可以达到修饰玻璃三维网络骨架的目的,另一方面也可以破坏玻璃网络形成体的结构,同时该离子的存在提供了玻璃化学强化时离子交换的物质基础㊂然而,随着近年来金属锂的价格不断升高,而金属钠的制作成本低廉且资源丰富,故探究其两者在玻璃成分中用量问题也开始备受关注,同时也具有重大的现实意义㊂由相关研究可知,当玻璃中碱金属氧化物总含量不变时,用一种碱金属氧化物逐渐取代另外一种碱金属氧化物时,玻璃的性质不是呈线性变化的,而是会出现极值[4]㊂由于玻璃的许多性质表现出作为碱含量函数的非线性行为,在现有的玻璃体系中观察到的动态结构模型可归因于碱离子之间以及碱离子与玻璃三维网络之间的相互作用[5],故混合碱效应是玻璃科学多年来的研究主题之一㊂近年来,玻璃体系中混合碱效应越来越受到重视㊂据研究可知,由于受到混合碱效应的影响,玻璃的静态性质与线性趋势的偏差相对较小,如密度;而对于玻璃的动态性质却表现出较为显著的非线性变化,如玻璃化转变温度㊂在不同的玻璃系统中,如硅酸盐㊁硼酸盐㊁铝酸盐㊁铝硅酸盐和磷酸盐[6]等体系中,对混合碱效应的研究非常重要㊂Hou等[7]研究了SiO2-CaO-Al2O3-TiO2玻璃陶瓷中的混合碱效应,结果表明,当氧化锂取代氧化钠时,玻璃的聚合度先升高后降低㊂He等[8]研究了利用氧化锂替代氧化钠对Na2O-MgO-Al2O3-SiO2玻璃形成㊁结构以及性能的影响,结果表明,随着氧化锂逐渐取代氧化钠,玻璃化转变温度㊁结晶温度和软化温度呈现先降低后升高的趋势㊂Kojima等[9]研究了混合碱效应对混合铯硼酸锂玻璃的影响,结果表明单锂和铯硼酸盐玻璃的玻璃化转变温度显示出显著的碱含量依赖性㊂Money等[10]研究了第二玻璃改性剂氧化钠对Na2O-Li2O-P2O3玻璃的结晶动力学和热稳定性的影响,使用差示扫描量热法研究了玻璃化转变温度的经典 混合碱效应 ㊂综合国内外研究,可知混合碱效应对锂铝硅系高铝玻璃的影响这一方面的研究较少,故本实验在不改变玻璃组分中其他组分的含量和玻璃中碱金属氧化物总含量的基础上,通过改变玻璃结构中作为网络修饰体(网络外体)的碱金属氧化物氧化锂和氧化钠的含量比例,结合混合碱金属效应,研究其对玻璃结构和热膨胀性能的影响㊂1㊀实㊀验1.1㊀基础玻璃制备本实验设计玻璃组成见表1,在固定其他成分的基础上改变碱金属氧化物n(Li2O)/n(Na2O)的比例,定义R=n(Li2O)/[n(Li2O)+n(Na2O)](摩尔比),即为Li2O占碱金属氧化物总量的摩尔比㊂所用原料均选用化学纯,将原料准确称量好后(总质量约100g,考虑到玻璃高温熔制过程中碱金属氧化物的挥发情况,前期对初步熔制的玻璃进行全分析测试后对Li2O进行5%的补偿)在玛瑙研钵中充分混合后转移到石英坩埚中,在高温井式炉达到1350ħ时加料,接着再以5ħ/min的速率缓慢升温至1650ħ将原料配合料完全熔化,并在1650ħ保温2h,再将熔融的玻璃液倒入石墨模具中快速冷却以形成块状的玻璃,把玻璃块放置600ħ马弗炉中退火至室温㊂第11期曾㊀麟等:混合碱效应对Li 2O-Al 2O 3-SiO 2系玻璃结构和热膨胀性能的影响3815㊀表1㊀不同锂钠比的锂铝硅玻璃组成Table 1㊀Composition of Li-Al-Si glasses with different Li-Na ratiosSample No.Mole fraction /%SiO 2Al 2O 3P 2O 5MgO SnO 2TiO 2Li 2O Na 2O n (Li 2O)/[n (Li 2O)+n (Na 2O)](R value)L162.4214.58 2.08 4.170.060.015016.670L262.4214.58 2.08 4.170.060.015 4.1712.500.25L362.4214.58 2.08 4.170.060.0158.338.330.5L462.4214.58 2.08 4.170.060.01512.50 4.170.75L562.4214.58 2.08 4.170.060.01516.67011.2㊀密度测试使用高温熔融烧制浇注成型再经退火后的块状玻璃样品,根据阿基米德排水法的原理,采用悬浮法测定样品玻璃的密度㊂分别准确测量出样品玻璃在空气中的质量M ㊁悬浮于水中的质量M 0,由此得出被测样品密度为ρ样=ρ水ˑM /(M -M 0)[11],ρ水为水在室温时的密度㊂1.3㊀热膨胀性能测试采用来自德国林赛斯公司研发的L75Platinum Series 型热膨胀仪测量玻璃样品的热膨胀系数㊁玻璃转变温度T g 和玻璃软化温度T f ㊂测试要求样品尺寸为5mm ˑ5mm ˑ20mm 的柱状玻璃,升温速率为5ħ/min,测试范围为室温至800ħ㊂1.4㊀差热测试将熔制浇注成型退火后的基础玻璃磨制成粉末,用瑞士产Mettler Toledo 同步热分析仪进行差热分析(DSC),升温速率为5ħ/min,升温至1000ħ,根据不同样品的差热曲线图分析其析晶行为㊂1.5㊀玻璃结构测试将基础玻璃研磨成粒径为75μm 的玻璃粉末,采用Thermo Nicolet Nexus 式470傅里叶红外光谱仪进行波数范围为400~1400cm -1的红外光谱(FT-IR)测试,采用Renishaw 拉曼光谱仪进行波数范围为300~4000cm -1的拉曼光谱(Raman)测试㊂2㊀结果与讨论2.1㊀密度结果分析图1㊀Li 2O-Al 2O 3-SiO 2玻璃密度随R 值含量变化关系图Fig.1㊀Relationship between density of Li 2O-Al 2O 3-SiO 2glass and R value content 密度在一定程度上可以反映材料本身网络结构的紧密程度[12]㊂由于玻璃成分和其自身热性能的影响,密度又可作为表征性能的一个指标㊂图1为玻璃样品密度随n (Li 2O)/n (Na 2O)比例变化的关系图㊂由图1可知,当样品中Li 2O 的含量逐步增多,Na 2O 的含量逐步减少时(R 值增大),样品的密度变化趋势为先增高,随后减小,R =0.25时达到最大值2.4474g /cm 3㊂氧化锂和氧化钠在玻璃结构中作为主要的网络外体存在,氧化铝作为中间体㊂在玻璃三维结构中游离氧的数量决定了Al 3+的配位情况,Al 3+分别以铝氧四面体[AlO 4]和铝氧八面体[AlO 6]这两种形式存在,其中[AlO 4]需要由碱性氧化物的阳离子进行电荷补偿㊂本实验条件下玻璃组分中n (M 2O)/n (Al 2O 3)>1(摩尔比,M 2O 为碱金属氧化物),氧化铝的存在方式主要是[AlO 4][13],一定的[AlO 4]含量可协同[SiO 4]进行补网增强空间网络的连接性,使玻璃结构具有良好的聚合度㊂当L1~L5样品中逐渐加入Li 2O 并减少Na 2O 含量时,碱金属阳离子的摩尔总量不变,大部分的Al 3+与碱金属氧化物阳离子进行电荷补偿,形成高稳定性的[AlO 4],然而[AlO 4]和[SiO 4]的结构也会在Al 3+的电3816㊀玻㊀璃硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第40卷荷补偿完成后被剩余的碱金属氧化物破坏,结果是玻璃网络结构的聚合度大幅减弱㊂由于Li +的离子半径小于Na +(Li +离子半径为76pm,Na +离子半径为102pm),导致Li +拥有较高的电场强度,与O 2-的结合倾向更高,它的存在会干扰[AlO 4]配位,此时氧化铝以[AlO 4]和[AlO 6]这两种形式共存㊂相比于Na +在空间结构上的断网作用而言,Li O Li 键可将玻璃网络体系中不连续的网络结构和Si O Si 断键连接起来,改善三维网络结构,达到增强空间网络的作用[14];另一方面,Li +的存在不仅会干扰到[AlO 4]的配位,而且会争夺[SiO 4]中的桥氧,破坏结构的紧密程度,故密度的变化受到这两方面的共同作用㊂在L2中,R =0.25时,引入适量的Li +,此时积聚空间网络的作用占主导,导致密度增大㊂而L3~L5中,R 由0.5逐渐增大到1时,越来越多的Li +进入玻璃结构中,加大[SiO 4]中桥氧键的破坏程度,生成Si O Li 键,影响玻璃致密度,导致密度减小㊂由图1总体变化趋势还可知,只添加Na 2O 样品的密度高于只添加Li 2O 样品的密度,这是由于Li +的离子半径小于Na +的离子半径,随着Li 2O 的含量增加,碱金属氧化物的摩尔总量不变,其样品的相对分子质量在降低,故密度也降低㊂2.2㊀热膨胀系数结果分析热膨胀系数的大小与材料本身化学组成㊁内部空间结构和化学键强度有关㊂其本质是材料内部受热运动的结果,运动类型为非简谐振动[15]㊂图2为200~400ħ玻璃样品平均热膨胀系数随碱金属氧化物比例变化的关系图㊂通常结构越致密的材料,热膨胀系数越大[16]㊂从图2中可知,R 值从0增大到1时,其热膨胀系数先增大后减小,R =0.25时达到最大值7.8117ˑ10-6/ħ,可见,热膨胀系数与密度变化趋势一致,两者均受到混合碱金属效应的影响,变化过程中会出现极值且不成线性变化㊂当R 值从0.25逐渐增加到1时,过量的Li +会使Si O Si 键断开,转而形成Si O Li 键,其键长小于Si O Si 键键长,故Si O Li 键键强更高,线膨胀系数随之减小㊂2.3㊀特征温度结果分析在测试后所得膨胀曲线上取偏离单纯热膨胀规律的开始点,即为曲线的拐折点,在拐点前后曲线的两侧作出两条相应的切线,玻璃转变温度T g 即为该两条切线相交处对应的横坐标值,而膨胀曲线上的极大值点的横坐标值则为样品的玻璃软化温度T f [17],这两种温度的变化记录如图3所示㊂图2㊀Li 2O-Al 2O 3-SiO 2玻璃热膨胀系数随R 值变化关系图Fig.2㊀Relationship between thermal expansion coefficient of Li 2O-Al 2O 3-SiO 2glass and R valuecontent 图3㊀Li 2O-Al 2O 3-SiO 2玻璃的特征温度随R 值变化关系图Fig.3㊀Relationship between characteristic temperature of Li 2O-Al 2O 3-SiO 2glass and R value content㊀㊀从图3可以看出,R 值从0逐渐增大到1的过程中,玻璃转变温度T g 的变化趋势经拟合后为负偏差非线性下降,当R =0.5时存在偏离线性的最大点㊂玻璃软化温度T f 的变化经拟合后呈线性变化且随R 值的增大而减小㊂玻璃转变温度主要由离子半径的差异和不同化学键的强度共同决定㊂大量研究表明,玻璃转变温度T g 的变化是碱含量的函数[2]㊂用Li 2O 代替Na 2O,Li +比Na +而言拥有独特的熔化性能,离子半径更小,对硅氧键的极化作用更强,可加速石英砂粒的熔解,从而达到降低玻璃熔体黏度的作用[18],故锂铝硅玻璃的特征温第11期曾㊀麟等:混合碱效应对Li 2O-Al 2O 3-SiO 2系玻璃结构和热膨胀性能的影响3817㊀度均随R 值增大而降低㊂在玻璃组分中,主要的网络骨架是硅氧四面体[SiO 4],碱金属离子在这个网络骨架中并不是固定不动的,而是处于不断地运动中,由于热激活,会一直作热运动而发生空位跃迁[19]㊂当玻璃组分中只存在同种类型的碱金属阳离子时,只会形成相同种类和大小的空位,而当有不同种类的碱金属阳离子加入时,会随之产生不同种类和大小的空位㊂这种空位不匹配的程度会在两种不同阳离子的含量比为1ʒ1时达到最大㊂故当R =0.5,即n (Li 2O)/n (Na 2O)为1ʒ1时,T g 的变化受到混合碱金属效应的影响最大,样品的玻璃转变温度T g 出现偏离线性的最大值㊂从图3可以看出,玻璃转变温度T g 是偏离线性趋势变化的,而玻璃软化温度T f 却是呈线性变化,即软化温度T f 的变化不受混合碱金属效应的影响㊂说明混合碱金属效应对锂铝硅系玻璃特征温度的影响随着温度的升高作用在减弱直至消失㊂Li 2O 和Na 2O 在玻璃结构中作为网络外体存在,对玻璃特征温度的影响是有一定限度的㊂在较低温度时,改变网络外体的种类和含量对玻璃特征温度带来的影响占主要地位;当温度升高时,其玻璃内部热运动加剧,网络外体对玻璃特征温度的影响在逐渐减弱㊂2.4㊀DSC 结果分析图4为不同n (Li 2O)/n (Na 2O)比例玻璃样品的DSC 曲线图,从图中结果得知,当n (Li 2O)/n (Na 2O)<1,即R =0和0.25时,DSC 图形中不存在放热峰,无析晶行为的出现㊂当n (Li 2O)/n (Na 2O)ȡ1,R 值从0.5增大到1的三个玻璃样品均出现了放热峰,代表对应温度范围内有晶体析出,该析晶峰的强度随着R 值的增大有增强的趋势,且其析晶峰的峰宽逐渐变窄,表明析晶速率越来越快㊂从表1中玻璃组分可知,该体系玻璃中存在一定含量的成核剂,特定条件下会出现自发析晶的可能㊂Na +的离子半径比Li +大,有更强的释氧能力,断裂玻璃主要三维网络骨架,Li +还存在积聚紧凑网络骨架的作用㊂Li +含量的增加,也在逐步提高玻璃自身的析晶能力,存在促进析晶的作用[20],这也解释了开始时n (Li 2O)/n (Na 2O)<1的玻璃样品性能较稳定基本不析晶,而n (Li 2O)/n (Na 2O)ȡ1时,玻璃处于介稳状态,开始析晶且析晶速率随着n (Li 2O)/n (Na 2O)的增加而加快㊂观察图4中R 为0.5㊁0.75㊁1时对应的析晶峰温度T p 的变化为正偏差非线性下降㊂当样品中n (Li 2O)/n (Na 2O)<1时,此时碱金属氧化物离子中大部分为Na +,Na +没有Li +可以促进析晶的作用,故此时无析晶峰;当样品中n (Li 2O)/n (Na 2O)=1ʒ1时,样品开始出现析晶行为,而析晶峰温度T p 的变化随着R 值增大并不成线性变化,可知其析晶峰温度T p 的变化受到混合碱金属效应的影响,且析晶峰温度T p 在R =0.75时受到碱金属效应影响程度最大㊂当Li 2O 完全取代Na 2O 时,对应的析晶峰温度T p 降到最低710ħ,这均是由于Li 2O 降低玻璃黏度的能力强于Na 2O,故用氧化锂取代氧化钠可达到改善玻璃析晶条件的效果㊂2.5㊀红外光谱结果分析图5为不同n (Li 2O)/n (Na 2O)比例的红外吸收光谱,其中O b 为桥氧,O nb 为非桥氧[21]㊂由图5可知,位于400~1400cm -1谱带区域内,包含三个明显的吸收峰:400~540cm -1㊁640~830cm -1和830~1350cm -1㊂图4㊀Li 2O-Al 2O 3-SiO 2玻璃的DSC 曲线随R 变化关系图Fig.4㊀DSC curves of Li 2O-Al 2O 3-SiO 2glass varies with R valuecontent 图5㊀不同R 值玻璃样品的红外光谱Fig.5㊀IR spectra of glass samples with different R value3818㊀玻㊀璃硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第40卷㊀㊀表2为Li 2O-Al 2O 3-SiO 2系玻璃中一些常见基团特征振动,400~540cm -1波数范围内的谱带是由Si O b Si 的弯曲振动形成的吸收峰㊂从图中可以看出从470~540cm -1处峰肩从上到下有逐渐增大的趋势,该峰肩处由434~547cm -1波数范围内的Si O b Si 的弯曲振动峰和520cm -1处的[AlO 6]中的Al O弯曲振动峰复合而成㊂当R =0时,n (M 2O)/n (Al 2O 3)>1,只存在Na 2O 这一种碱金属氧化物,氧化铝主要以[AlO 4]的形式存在[7],此时该峰肩处只存在Si O b Si 的弯曲振动峰㊂当加入Li 2O 后,n (Li 2O)/n (Na 2O)比例增大,R 值增大,Li +的存在干扰[AlO 4]进行配位,此时氧化铝以[AlO 4]和[AlO 8]这两种形式共存,即在520cm -1波数处附近会出现[AlO 6]中的Al O 弯曲振动峰,导致470~540cm -1处峰肩增大㊂640~830cm -1波数范围内的谱带出现不对称峰形,故其是复合峰,主要由该波数范围内所包含的[AlO 4]中的Al O 弯曲振动峰㊁Si O b Si 的对称伸缩振动峰和O Si O 的对称弯曲振动峰复合而成㊂由图5可看出,R 值从0到1,720~830cm -1波数范围内的峰肩有逐渐增强的趋势,随着n (Li 2O)/n (Na 2O)比例的增大,Li +的加入既可以聚网紧凑,又破坏硅氧四面体中的桥氧键,非桥氧数量增多,该处对应的复合振动峰均有增强的趋势㊂830~1350cm -1波数范围内的谱带同样出现了不对称的峰形,故该处同样为复合峰,主要由Si O nb 反对称伸缩振动峰和Si O b Si 反对称伸缩振动峰复合而成,二者的合峰有向高波数偏移的趋势㊂从上至下五条谱线位于830~1040cm -1范围内的峰肩和1040~1350cm -1范围内的峰肩均有逐渐增强的趋势,可得知随着n (Li 2O)/n (Na 2O)比例的增大,玻璃内部网络结构中的Li +含量越来越多,对Si O Si 键的反极化作用越来越强,更多的桥氧键遭受到破坏,从而导致非桥氧键数目上升㊂表2㊀Li 2O-Al 2O 3-SiO 2系玻璃中一些常见基团特征振动Table 2㊀Characteristic vibration of some common groups in Li 2O-Al 2O 3-SiO 2glassWave number /cm -1Corresponding characteristic vibration 434~547Bending vibration of Si O b Si 520The Al O bending vibration in [AlO 6]700The Al O bending vibration in [AlO 4]760Symmetric expansion and contraction vibration of Si O b Si 780~800Symmetric bending vibration of O Si O 950Anti-symmetric telescopic vibration of Si O nb 1020~1060Anti-symmetric expansion vibration of Si O b Si 2.6㊀Raman结果分析图6㊀不同R 值璃样品的拉曼光谱图[22]Fig.6㊀Raman spectra of glass samples with different R values [22]图6为不同n (Li 2O)/n (Na 2O)比例的拉曼光谱[22]㊂从图中可看出样品R =0的拉曼光谱与含Li样品的拉曼光谱走势存在较大差异㊂当玻璃样品中n (Li 2O)/n (Na 2O)比例逐渐增大时,出现位于484cm -1处的Si O b Si 的弯曲振动和850~1200cm -1处的Si O nb 的反对称伸缩振动㊂而只添加Na 2O 样品的Si O Si 的伸缩振动主要在750~850cm -1区域内出现㊂这是由于Li 2O 和Na 2O 都作为网络外体,在玻璃内部网络结构中同时存在时会出现混合碱金属效应㊂为分析不同n (Li 2O)/n (Na 2O)比例玻璃样品的拉曼光谱图,需进一步对850~1200cm -1范围内的振动峰进行分析(当R =0时考察的波数范围为700~1200cm -1)㊂不同类型的[SiO 4],即Q n (n 为[SiO 4]中的桥氧个数,其值为1㊁2㊁3㊁4)在拉曼光谱测试图中对应的主要峰位和形状如表3所示[23]㊂用高斯函数对850~1250cm -1处拉曼光谱振动图形进行卷积积分,拟合得到不同样品的硅氧四面体Q n 的含量分布㊂第11期曾㊀麟等:混合碱效应对Li2O-Al2O3-SiO2系玻璃结构和热膨胀性能的影响3819㊀表3㊀锂铝硅系玻璃中硅氧四面体Q n在拉曼光谱图中对应峰位和形状Table3㊀Corresponding peak position and shape of silicon-oxygen tetrahedron Q n in Li-Al-Si glass in Raman spectrogram Q n Wave number/cm-1ShapeQ1950Two-body shapeQ21020ChainQ31100StratiformQ41200Rack shape 图7为不同R值玻璃样品振动峰经高斯卷积积分拟合后的分峰图形㊂图8为经分峰拟合后各个玻璃样品中硅氧四面体Q n面积所占百分含量的变化曲线图,硅氧四面体Q1㊁Q2㊁Q3和Q4的分布含量变化都受到了一定程度的混合碱金属效应的影响㊂图7㊀不同R值玻璃的高波数处的拉曼峰进行高斯卷积积分拟合的分峰图Fig.7㊀Peak-splitting diagram fitted by Gaussian convolution integral for Raman peaks athigh wave number of glasses with different R values结合图7和图8,针对五个样品中自身不同硅氧四面体Q n含量进行比较,R=0的玻璃样品中主要的硅氧四面体Q n为Q1;R=0.25时的玻璃样品中主要硅氧四面体Q n为Q2和Q3;R=0.5时的玻璃样品中主要硅氧四面体Q n为Q4和Q1;R=0.75时的玻璃样品中主要硅氧四面体Q n为Q3和Q2;R=1时的玻璃样品中主要硅氧四面体Q n为Q2和Q3㊂针对同种硅氧四面体Q n在不同样品中含量变化进行比较,R=0时Q1含量大于R=1样品中Q1含量,说明Na+的断网能力强于Li+,Q1含量的变化在开始加入Li+后大量减少,随后趋于平缓,表明混合碱金属效应对Q1分布含量的影响程度较弱㊂五个样品中Q2和Q3的整体变化较为一致,在图8中有相同的起伏趋势,说明混合碱金属效应在该体系玻璃中对Q2和Q3的影响大体一致㊂R值从0.25到0.75的玻璃样品中, Q2和Q3的含量先降低后增大,主要是n(Li2O)/n(Na2O)比例变化的过程中大部分Q2㊁Q3与Q4相互转化的结果,且在R=0.5时,Q4的含量达到最大,即当玻璃样品中n(Li2O)/n(Na2O)比为1ʒ1时,混合碱金属效3820㊀玻㊀璃硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第40卷图8㊀Q n 含量随R 值变化的函数图Fig.8㊀Function diagram of Q n content changing with Li-Na ratios in components应对Q 4影响程度达到最大㊂碱金属离子的存在,不仅可以为玻璃网络结构提供游离氧,一定程度上增加桥氧键,提高桥氧数目,此外对原玻璃结构中的桥氧键也有破坏效果㊂R 值升高,随着Na +含量减少,对玻璃的断网能力下降;Li +含量增多,体现出其增强网络骨架的能力,同时Li +更高的场强作用㊁对硅氧键的反极化作用促使硅氧四面体Q 2㊁Q 3与Q 4的生成和分解㊂R 值从0.5到1,Q 4含量略有降低且在硅氧四面体Q n 中占最少部分,Q 2和Q 3含量接近且在硅氧四面体中占大多数部分,Q 1含量先下降再升高,略有变化,此过程中由于混合碱金属效应的影响,玻璃内部网络结构呈现出无序性越来越强的状态㊂3㊀结㊀论(1)不同碱金属氧化物含量比对玻璃样品的密度和热膨胀系数的影响一致,随着R 值的增大,其密度和热膨胀系数变化为先增大后减小:当R =0.25时,密度达到最大2.4474g /cm 3,热膨胀系数达到最大7.8117ˑ10-6/ħ;当R =1时,密度达到最小2.4254g /cm 3,热膨胀系数达到最小6.0018ˑ10-6/ħ㊂(2)混合碱金属效应对锂铝硅系玻璃特征温度的影响随着温度的升高作用减弱直至消失㊂当温度较低时,玻璃转变温度T g 受到混合碱金属效应的影响,随R 值增大出现负偏差非线性下降的趋势,且在R =0.5时受到该效应的影响最大,出现线性偏差最大值㊂当温度升高,玻璃软化温度T f 随R 值增大呈线性减少,没有受到混合碱金属效应的影响㊂(3)锂铝硅系高铝玻璃析晶行为在一定程度上受到混合碱金属效应的影响㊂R 值从0增大到1的过程中,Li +含量增多,Na +含量减少,表现出Li +析晶促进作用㊂(4)混合碱金属效应对玻璃网络骨架结构中的硅氧四面体Q n 的影响不尽相同㊂其中,Q 1分布含量受到的影响程度较弱;Q 2和Q 3受到的影响大体一致,表现为上下波动形;Q 4受到的影响程度最大,并且在R =0.5时达到最大㊂参考文献[1]㊀胡㊀伟,谈宝权,覃文城,等.化学强化玻璃的发展现状及研究展望[J].玻璃与搪瓷,2018,46(3):44-50.HU W,TAN B Q,QIN W C,et al.Development and prospects of chemically strengthened glasses[J].Glass &Enamel,2018,46(3):44-50(in Chinese).[2]㊀WILKINSON C J,POTTER A R,WELCH R S,et al.Topological origins of the mixed alkali effect in glass [J].The Journal of PhysicalChemistry B,2019,123(34):7482-7489.[3]㊀SUBHASHINI,SHASHIKALA H D,UDAYASHANKAR N K.Investigation of mixed alkali effect on mechanical,structural and thermalproperties of three-alkali borate glass system[J].Journal of Alloys and Compounds,2016,658:996-1002.[4]㊀张㊀璐.化学组成对高碱铝硅酸盐玻璃微观结构影响作用规律研究[D].北京:北京工业大学,2018.ZHANG L.Study on the effect of chemical composition on the microstructure of high-alkali aluminosilicate glass[D].Beijing:Beijing University of Technology,2018(in Chinese).[5]㊀元田委,袁㊀坚,郑伟宏,等.碱金属氧化物引入量对MgO-Al 2O 3-SiO 2微晶玻璃结构及其化学增强效果的影响[J].硅酸盐通报,2019,38(5):1522-1526+1555.YUAN T W,YUAN J,ZHENG W H,et al.Effect of the introduction of alkali metal oxides on the structure and chemical enhancement processof MgO-Al 2O 3-SiO 2glass-ceramics[J].Bulletin of the Chinese Ceramic Society,2019,38(5):1522-1526+1555(in Chinese).[6]㊀李俊杰,田英良,宫汝华,等.超薄屏幕保护玻璃组成与性能关系[J].玻璃与搪瓷,2019,47(2):11-15+32.LI J J,TIAN Y L,GONG R H,et al.Effect of glass composition on the properties of ultra thin screen cover glass[J].Glass &Enamel,2019,47(2):11-15+32(in Chinese).[7]㊀HOU Y,ZHANG G H,CHOU K C.Mixed alkali effect in SiO 2-CaO-Al 2O 3-TiO 2-R2O (R =Li,Na)glass ceramics[J].Journal of Alloys and。
不同水热条件下MnO2的制备及其催化炭烟颗粒燃烧性能
不同水热条件下MnO2的制备及其催化炭烟颗粒燃烧性能陈茂重;王斓懿;于学华;赵震【摘要】采用简单的水热法,通过控制不同锰源、酸碱性及水热温度等条件制备一系列MnO2催化剂,利用SEM、XRD、N2吸附-脱附和H2-TPR等对MnO2催化剂的物化性能进行表征,考察MnO2催化剂催化炭烟颗粒燃烧的性能.结果表明,制备的纳米棒状MnO2催化剂均具有良好的催化燃烧炭烟活性,在水热温度120℃、锰源为硝酸锰和酸性条件下,制备的MnO2催化剂具有最佳催化燃烧炭烟颗粒的性能.【期刊名称】《工业催化》【年(卷),期】2018(026)010【总页数】8页(P56-63)【关键词】催化剂工程;水热法;炭烟颗粒;二氧化锰【作者】陈茂重;王斓懿;于学华;赵震【作者单位】沈阳师范大学化学化工学院能源与环境催化研究所,辽宁沈阳110034;沈阳师范大学化学化工学院能源与环境催化研究所,辽宁沈阳110034;中国石油大学(北京)重质油国家重点实验室,北京102249;沈阳师范大学化学化工学院能源与环境催化研究所,辽宁沈阳110034;沈阳师范大学化学化工学院能源与环境催化研究所,辽宁沈阳110034;中国石油大学(北京)重质油国家重点实验室,北京102249【正文语种】中文【中图分类】TQ426.6;O643.36柴油车以其经济性高、有效热效率高、功率大、排放量低及机动性强等优点，在船舶、机舱、起重机和重型机动车等领域占主导地位[1-2]。
近年来，我国在大力支持柴油车发展的同时，对其排放标准也提出了更加严格的要求，所以控制柴油机排放的污染物成为研究热点。
柴油车发动机尾气排放的污染物主要有氮氧化物、少量的碳氢化合物、一氧化碳和炭烟颗粒等[3]。
其中，炭烟颗粒是由柴油不完全燃烧产生，对人体和环境危害较大。
因此，控制柴油车尾气炭烟颗粒物排放成为环境催化研究的重点之一[4-5]。
目前柴油车尾气有柴油品质的改良、柴油机的改进与完善和尾气后处理技术这三种主要的净化方法。
碱金属
练习1、7.8g Na2O2与足量的 水反应，计算生成的气体在标 准状况下的体积(标况下ρ(O2) ＝1.429ｇ· －１）。若取上述 L 所得溶液，用7.3﹪的盐酸进 行中和，则所需盐酸的质量是 多少克?
答案：(1) 1.12 L (2) 10 ｇ
练习2、在150℃时，CH4、O2、Na2O2 三种物质放在密闭容器中反应后压强为 零，则产物为________________； n(CH4)：n(O2)：n(Na2O2)=______。 答案：Na2CO3、NaOH ； 2 ：1 ：6 。 2CH4+O2+6Na2O2=2Na2CO3+8NaOH
过氧化钠39、氧化钠31
三、差量法 例5.在常温、常压下，30mL可能由CO、CO2、 O2组成的混合气体，通过足量的过氧化钠充分 反应，气体体积变为25mL。引燃剩余的气体， 后恢复到原温度，测得气体体积为20mL。试 讨论原混合气体可能由哪些气体组成，每一种 气体的体积各为多少?
CO2 10mL CO2 10mL CO 10mL CO 20mL O2 10mL
练习3、常温下，把CH4和O2组成的混合气体 共a mol通入装有4.68 g Na2O2固体的密闭容器 中，用电火花不断点燃，使之在高温下完全 反应，恢复到常温时，容器内气压几乎为零。 （1）讨论剩余固体的成分与a的取值、CH4与 O2的体积比值（n）三值的关系，填写下列表 格。 （2）当剩余固体全部加入足量盐酸中，产生 560 mL气体（标准状况），剩余干燥的固体 质量是多少？
增
多
金 属 性 逐 渐 增 强
铯 Cs 55
思考：密度呢？
钠
一.钠的物理性质
软、亮、轻、低、导
二.钠的化学性质
碱的化学性质
碱的化学性质碱是一种常见的化学物质，具有多种独特的化学性质。
了解碱的化学性质对于进行实验和解决实际问题都具有重要的意义。
碱具有强烈的碱性。
这是因为碱在水中解离出氢氧根离子，使得溶液呈现出强烈的碱性。
例如，氢氧化钠（NaOH）在水中解离出氢氧根离子和钠离子，使得溶液的pH值升高。
碱还具有腐蚀性。
这是因为碱在水中解离出的氢氧根离子可以与某些金属离子发生反应，生成金属氢氧化物沉淀，这些金属氢氧化物通常比原来的金属更加脆弱。
因此，许多碱都具有腐蚀性，可以腐蚀玻璃、陶瓷等材料。
碱与酸发生中和反应，生成盐和水。
这是酸和碱的基本反应之一。
例如，盐酸氢氧化钠（NaOH）与盐酸盐酸盐酸盐酸盐酸盐酸盐酸盐酸盐酸盐酸盐酸盐酸盐酸盐酸盐酸盐酸盐酸盐酸盐酸盐酸盐酸盐酸盐酸盐酸盐酸盐酸氧气，这个常见的气体，有着怎样的化学性质呢？氧气是氧元素的一种单质，它是一种无色、无味、无臭的气体。
在标准大气压下，氧气的密度是429克/升，比空气的密度略大。
在通常的温度和压力下，氧气是一种化学性质活泼的气体。
助燃性：氧气是一种很好的助燃剂，它可以使可燃物在有氧的环境下燃烧得更剧烈。
例如，在点燃的条件下，氢气和氧气可以反应生成水，同时放出大量的热。
这种反应是燃烧的一种形式，也是氧气的助燃性的体现。
氧化性：氧气可以与许多元素或化合物发生反应，使其被氧化。
例如，铁在空气中会生锈，这是因为铁与氧气和水蒸气反应生成了铁(III)氧化物。
这种反应中，氧气起到了氧化剂的作用，使铁从0价变为+3价。
参与生物呼吸：氧气是大多数生物呼吸作用中的重要元素。
在细胞中，氧气被消耗用于氧化有机物质，为生物体提供能量。
这个过程是生命活动的基础之一。
与金属反应：氧气可以与许多金属反应，生成金属氧化物。
例如，镁在点燃的条件下与氧气反应生成氧化镁。
这种反应通常会放出大量的热。
与非金属反应：氧气也可以与非金属反应，例如与磷反应生成五氧化二磷。
这种反应通常伴随着大量的热产生。
氧气的化学性质使得其在生活中有着广泛的应用。
第17章碱金属和碱土金属习题
碱金属的所有盐类都是无色的。
（）17章 碱金属和碱土金属习题目录判断题；二 选择题；三 填空题；四完成反应方程式；五 计算和解释 判断题 （返回目录）重水是由H 和18O 组成的水。
（）氢在自然界中主要以单质形式存在。
（）由于H 2是双原子分子，所以 H 2比He 的扩散速率小。
（ ）氢气是最轻的单质，所以它的熔点和沸点在所有单质中最低。
（）因为氢分子的极化率大于氦分子的极化率，所以氢的熔点比氦高。
（）常温下H 2的化学性质不很活泼，其原因之一是 H-H 键键能较大。
（） 在HMn（CO ） 5中，H 原子与Mn 原子以Mn-H 键相结合。
（）在H[Cr （CO ） 5]2分子中存在着 Cr-H-Cr 氢桥键。
（）。
如果某氢化物的水溶液为碱性，则此氢化物必为离子型氢化物。
（）碱金属氢化物都具有 NaCI 型晶体结构。
（）H -在水溶液中不能存在。
（）通常，s 区元素只有一种稳定的氧化态。
（）由于s 区、p 区元素性质活泼，它们都不能以单质的形式存在于自然界。
（）s 区元素在自然界不以单质形式存在。
（）金属钙保存在煤油中。
（）由于s 区元素单质的密度很小，它们都可以浸在煤油中保存。
（）碱金属熔点的高低次序为 Li>Na>K>Rb>Cs 。
（ ）碱土金属的（M 2+/M ）从Be 到Ba 依次变大。
（）N 2只能与碱土金属直接作用形成氮化物。
（）在周期表中，处于对角线位置的元素性质相似，这称为对角线规则。
（）所有碱金属和碱土金属都能形成稳定的过氧化物。
（）s 区元素形成的化合物大多是离子型化合物。
（）第 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25由于E-1（Li +/Li）最小，所以锂是金属性最强的元素。
（）碱土金属氢化物的熔点比同周期碱金属的氢化物熔点高。
（）碱金属的所有盐类都是无色的。
钠的化合物
步骤
加几滴水 加10mL水 加2滴酚酞 溶液
Na2CO3
NaHCO3
加水结块变成晶 细小白色粉末，加水 部分溶解；感受不到 体；放热
热量变化
振荡时间长时 固体量减小 可溶解 溶液变红（较 溶液变微红色 深）
加水先变成含结晶 加水部分溶解，溶液 水的晶体，溶液碱 碱性比Na2CO3的弱 性比NaHCO3的强
初步结论
实验探索 3、把碳酸钠放在试管里，约占试管容 积的1/6，往另一支试管里倒入澄清 的石灰水，然后加热，观察澄清的石 灰水是否变化。 向另一支试管放入等质量的碳酸氢钠， 加热。观察澄清石灰水的变化。
澄清的石灰水
对热稳定性
碳酸钠受热不分解
2NaHCO3== Na2CO3+H2O+CO2↑
结论：加热时，碳酸钠不分解，而碳酸氢钠 则分解。即：碳酸钠比碳酸氢钠更稳定。
碱金属
第2节 钠的化合物
钠的氧化物
二.知识储备
一、钠
1、钠的结构与性质的关系
+11 2 81
（1）易失去1个电子，表现出强还原性
（2）化合价：0价和+1价 （3）晶体结构：钠晶体为金属晶体
2、钠的物理性质
钠是银白色金属，
质地柔软，密度:0.97g.cm-3 ,
熔点：97.81℃，
是热和电的良导体。
钠和钾有较高的丰度，其主要矿物有钠长石、钾长石、光卤 石[KCl· MgCl2· 2O]、明矾石[K2SO4 · 2(SO4)3 · 6H Al 24H2O] 等。海水中的KCl约是NaCl的1/40。Li、Rb、Cs在自然界中储 量较少而且分散，故列为稀有金属。
2. 制备：要使M+→M，通常采用熔融盐电解法（利 用外加电源来迫使M+ 接受电子转变被还原成为M）。 3. 用途：Li: 制催化剂、电池、合金、高强度玻璃； K: 肥料； Rb、Cs：制光电管。
碱金属与碱土金属总结
【金属单质】Li Na K Rb CsBe Mg Ca Sr Ba1、物理性质①、共性：碱金属与碱土金属的单质都具有银白色的金属光泽，具有良好的导电性和延展性。
②、特性：碱金属a、熔点较低除Li外都在100℃以下（Cs熔点最低放手上就融化）b、沸点熔点的温度间距较大，沸点一般比熔点高700℃以上1c、较软莫氏硬度都小于1，可以用刀子切割d、.密度都娇小属于轻金属碱土金属有2个电子可以参与成键，因而金属键比碱金属的强，碱土金属的熔沸点、硬度、密度都比碱金属高得多。
2、化学性质①、共性：a、碱金属和碱土金属都是非常活泼的金属元素，同族从Li到Cs和从Be到Ba活泼性依次增强。
b、.都有很强的还原性，与许多非金属单质直接反应生成离子型化合物。
在绝大多数化合物中，它们以正离子形式存在。
②、与H2O反应碱金属及Ca Sr Ba同水反应生产氢氧化物和氢气如：2Na+2H2O=2NaOH+H22Ca+2H2O=Ca(OH)2+H2（注：a、Li Ca Sr Ba与水反应较平稳，因为它们的熔点较高，不易融化，与水反应不激烈；另一方面，由于它们的氢氧化物溶解度小，生成的氢氧化物覆盖在金属表面阻碍金属与水接触，从而减缓反应。
b、Be Mg的金属表面可以形成致密的氧化物保护膜，常温下它们对水是稳定的。
c、.其他碱金属与水反应非常剧烈，量大时会发生爆炸。
这些碱金属的熔点很低，与水反应放出的热恋是金属熔化为液态，跟有利于反应的进行；同时它们的氢氧化物溶解度很大，不会对反应起阻碍作用。
）③、与H2反应碱金属及Ca Sr Ba均可直接与H2作用，生成金属氢化物如：H2+Ca=CaH2(423-573K条件下）产物氢化钙是很强的还原剂用途：氢气发生剂、还原剂、干燥剂及还原氧化物金属④、与液氨碱金属及Ca Sr Ba均可溶于液氨中生成蓝色的导电溶液，高溶液中含有金属离子和溶剂化的只有电子，具有极强的还原能力。
3Na+2NH3（l）=Na+(NH3)+e-(NH3)⑤、制备稀有金属或贵金属由于碱金属和一些碱土金属单质都与水激烈反应，所以它们不能在水溶液中做还原剂使用。
知识总结——碱金属和碱土金属
第五节碱金属和碱土金属一．知识储备1.碱金属和碱土金属的通性1·1 碱金属特征(1)价电子层结构：ns1；(2)周期性表现得最鲜明和最规则的元素；(3)原子半径是同周期中最大的、有效核电荷数在同周期中最小；(4)电离能、电极电势、电负性是同周期中最小；(5)氧化数仅为＋1；(6)成键特征主要以离子键为主，Li的共价键倾向最大，Cs最小。
碱金属性质变化一般很有规律，但由于Li半径小，电荷密度大，极化力强，所以性质表现特殊，与Mg比较相似。
1·2 碱土金属特征与同周期的碱金属相比，由于增加了一个核电荷，故原子半径较小，电离能、电负性和电极电势较大，活泼性较差，但仍属活泼金属，氧化数仅为＋2，主要形成离子键化合物。
Be的性质亦与本族差距较大。
2.碱金属和碱土金属的单质2·1 化学性质(1)与空气作用：碱金属：Li2O、Li3N；M2O2(M = Na、K、Rb、Cs)；MO2(M = K、Rb、Cs)碱土金属：M3N2；MO(M = Mg、Ca、Sr、Ba)；BaO2(2)与水作用：Na反应猛烈；K、Rb、Cs燃烧，量大发生爆炸；Li、Ca、Sr、Ba反应比较慢；Be、Mg与水蒸气反应。
原因：①Li、Ca熔点较高，反应时产生的热量不足以使其熔化而分散；而钠则熔化，扩大了与水的接触面积，加速反应；②反应生成的LiOH、Ca(OH)2溶解度小，覆盖在金属表面，阻碍了反应的进行。
(3)与氧化物、卤化物反应SiO2 + 2Mg = Si + 2MgOTiCl4 + 4Na = Ti + 4NaCl(4)焰色反应碱金属和钙、锶、钡的挥发性化合物在高温火焰中，电子易被激发，当电子从高能级回到低能级时，便以光能的形式释放出能量，使火焰呈现特征颜色，称为焰色反应。
锂 钠 钾 铷 铯 钙 锶 钡红 黄 紫 紫 紫 橙红 洋红 绿这一性质可用来制作焰火、信号弹以及它们的检定等。
(5)与液氨的作用：碱金属的液氨溶液具有导电性、顺磁性、颜色，这是因为：M(s) + (x+y)NH 3(l ) = M(NH 3)x + + e(NH 3)y -(g)H 2NH 2M (l)2NH 2M(s)223++−→−+-+3.碱金属、碱土金属的氧化物普通氧化物(O 2-)、过氧化物(O 22-)、超氧化物(O 2-)、臭氧化物(O 3-)3·1 普通氧化物(1)制备碱金属：4Li + O 2 2Li 2O(白)Na 2O 2 + 2Na → 2Na 2O(白)2KNO 3 + 10K → 6K 2O + N 2碱土金属：MCO 3 → MO + CO 2M(NO 3)2 → MO + NO 2 + O 2(2)性质①与水作用：碱金属氧化物：M 2O+H 2O→2MOH 反应的剧烈程度由Li 到Cs 依次增加碱土金属氧化物：MO+H 2O→ M(OH)2 反应的剧烈程度从BeO 到BaO 依次增加 ②BeO 为两性，其余为碱性。
氧化物的稳定性及离子性盐的溶解性
盐的价型
1-1或2-2
1-2或2-1
1-3或3-1
2-3或3-2
界线值（kJ/mol）
22.8
30.8
38.5
45.6
B）水合能，晶格能和溶解度（热力学原理讨论能量因素和熵变因素对离子型盐类溶解过程的影响）
MX(s)====M+(g)+X-(g) = L-T 忽略∆S的影响，看成 L的影响，即晶格能（ L=U）（当然我感觉这是不合理的，当 造成的影响很大时就不能忽略熵变的影响）
半径较小的离子趋向于和价数高的异号离子相结合。
物质的相对稳定性从能量因素考虑，可以比较它们的生成自由能变，自由能变的负值越大，反应越容易进行，说明更容易生成该种物质，说明生成的产物更加稳定。
离子性盐类溶解性的判断方法
A）计算溶解过程的 ,用热力学的方法判断（我比较喜欢的方法）
a)比较简单的判断方法（但不一定准确）
(可以理解为 减小，所需外界提供的能量也就越少，更不稳定)
碱金属过氧化物稳定性（指分解为正常氧化物和氧气的倾向）
Cs2O2>Rb2O2>K2O2>Na2O2>Li2O2
同理
碱土金属过氧化物的稳定性顺序（理论上）：
BaO2>SrO2>CaO2>MgO2>BeO2
（实际上在碱土金属中只有Sr和Ba能形成过氧化物）
对于超氧化物：一般阳离子半径大的才能形成超氧化物，如KO2，RbO2,CsO2
金属与非金属反应生成离子晶体，若要达到最好的能量效应要求阴阳离子具有一定的匹配关系，一般遵循如下经验规则：
半径较小的阳离子趋向和半径较小的阴离子相结合；同样的，半径较大的阳离子趋向和半径较大的阴离子相结合。
中碱和无碱的区别
作为一种工业生产行业常用的无机非金属材料，玻璃纤维具有强度大、电绝缘性好、耐腐蚀、弹性模量高等优点，是充当增强材料、电绝缘材料和绝热保温材料的很好材料。
它有中碱和无碱的类型材料，那么到底这之间有什么区别呢？中碱和无碱的区别其实是以玻璃原料成分分类的，是目前通俗的一种方法。
以不同的碱金属氧化物含量来区分，碱金属氧化物一般指氧化钠、氧化钾，由纯碱、芒硝、长石等物质引人。
碱金属氧化物是普通玻璃的主要组分之一，其主要作用是降低玻璃的熔点。
但玻璃中碱金属氧化物的含量愈高，它的化学稳定性、电绝缘性能和强度都会相应降低。
因此，对不同用途的玻璃纤维，要采用不同含碱量的玻璃成分。
（1）无碱纤维(通称E玻璃)：R2O含量小于0.8%：是一种铝硼硅酸盐成分。
它的化学稳定性、电绝缘性能、强度都很好。
（2）中碱纤维(C玻璃)：R20的含量为11.9%-16.4%，是一种钠钙硅酸盐成分，因其含碱量高，不能作电绝缘材料，但其化学稳定性和强度尚好。
在力学性能方面，玻璃纤维纱线的强度取决于单纤维的强度，单纤维的强度与其化学组成相关。
国际上都是以新生态纤维的强度来代表玻璃的强度，所谓新生态纤维是指玻璃熔体流经拉丝漏板漏嘴后刚形成的纤维。
此时的纤维尚未遭受空气中水分的侵蚀，纤维表面微裂纹的数量和尺寸都极小，此时测得的强度较真实。
无碱、中碱2种玻璃的新生态纤维拉伸强度：无碱玻璃的强度高于中碱玻璃。
影响玻璃强度的因素很多，主要有化学成分、纤维直径、存放时间及环境等。
对于实际生产中的玻璃纤维产品来说，其强度除与上述因素有关外还与玻璃熔化质量、成型工艺及装备、浸润剂的种类和品质有很大关系。
弹性模量和断裂伸长率也是反映材料性能的重要指标，玻璃纤维弹性模量高、伸长小、并且没有塑性伸长，这是玻璃纤维的特性。
弹性模量和断裂伸长率主要取决于玻璃成分，与纤维直径关系不大。
在化学稳定性方面，它是指玻璃抵抗水、酸、碱等介质侵蚀的能力。
通常以受介质侵蚀前后的质量损失、析出的碱量及进入侵蚀介质中的玻璃组分、强度损失和直径减少率等指标来衡量。
碱金属及其氧化物知识大全
1、过氧化钠的结构特点：过氧化钠是离子化合物，阴离子是过氧根（O22-），其中氧元素的化合价为-1价,因此过氧化钠既有氧化性又有还原性,而以氧化性为主,是强氧化剂。
2、过氧化钠不是碱性氧化物：碱性氧化物的定义是：当和酸反应只生成盐和水的氧化物。
而过氧化钠与酸反应除了生成盐和水以外，还有氧气生成。
例如：2Na2O2+4HCl=4NaCl+2H2O+O2↑3、过氧化钠的氧化性和还原性：过氧化钠中，杨元素的化合价为-1价，当作氧化剂时，氧元素降至-2价；当作还原剂时，氧元素的化合价为0价。
⑴作氧化剂：Na2O2+SO2=Na2SO4在碱性条件下可以氧化一些中强氧化性物质。
例：Na2O2+MnO2=Na2MnO4⑵作还原剂：即遇到强氧化剂时，Na2O2被氧化。
⑶歧化反应a、与水反应b、与酸反应c、与CO2反应2Na2O2+2CO2=2NaCO3+O2↑这类反应的实质是过氧化钠先与水作用生成过氧化氢，其后过氧化氢再分解产生氧气。
Na2O2+2H2O=2NaOH+H2O2Na2O2+H2SO4=Na2SO4+H2O22H2O2=2H2O+O2↑4、过氧化物的漂白作用与氯气漂白作用类似，是不可逆过程，表现了过氧化钠的强氧化性。
5、Na2O与Na2O2的性质比较：233Na2CO3和NaHCO3都溶于水，但NaHCO3在水中的溶解度较小，这与其它碳酸盐在水中的溶解性规律不同。
盐类在水中溶解性的一般规律是酸式盐的溶解性大于正盐的溶解性。
候德榜制碱法正是利用NaHCO3在水中溶解度小的性质，向饱和的氯化钠和氨的混合液中通路过量CO2，析出NaHCO3。
在水中的电离：NaCO3=2Na++CO32-NaHCO3=Na++HCO3-3、NaCO3和NaHCO3与酸反应：NaHCO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑NaHCO3与酸反应剧烈得多，消耗的酸少（泡沫灭火器中盛有NaHCO3）CO2气体逸出；Na2CO3溶液中开始无气体逸出，加酸至一定量以后才有CO2气体产生。
碱金属元素性质总结讲解
元素周期律碱金属元素性质总结I.元素周期律1.周期表位置IA族（第1纵列），在2、3、4、5、6、7周期上均有分布。
元素分别为锂(Li)-3，钠(Na)-11，钾(K)-19，铷(Rb)-37，铯(Cs)-55，钫(Fr)-87。
2.碱金属的氢氧化物都是易溶于水, 苛性最强的碱, 所以把它们被称为为碱金属。
3.碱金属的单质活泼，在自然状态下只以盐类存在，钾、钠是海洋中的常量元素，其余的则属于轻稀有金属元素，在地壳中的含量十分稀少。
钫在地壳中极稀少，一般通过核反应制取。
4.保存方法：锂密封于石蜡油中，钠。
钾密封于煤油中，其余密封保存，隔绝空气。
II.物理性质II.1物理性质通性（相似性）1.碱金属单质皆为具金属光泽的银白色金属(铯略带金黄色)，但暴露在空气中会因氧气的氧化作用生成氧化物膜使光泽度下降，呈现灰色。
常温下均为固态。
2.碱金属熔沸点均比较低。
摩氏硬度小于2，质软。
.导电、导热性、延展性都极佳。
3.碱金属单质的密度小于2g/cm3，是典型轻金属，锂、钠、钾能浮在水上。
4.碱金属单质的晶体结构均为体心立方堆积，堆积密度小。
II-2.物理性质递变性随着周期的递增，卤族元素单质的物理递变性有：1.金属光泽逐渐增强。
2.熔沸点逐渐降低。
3.密度逐渐增大。
钾的密度具有反常减小的现象。
II.3.物理性质特性1.铯略带有金色光泽，钫根据测定可能为红色，且具有放射性。
2.液态钠可以做核反应堆的传热介质。
3.锂密度比没有小，能浮在煤油中。
4.钾的密度具有反常现象。
钾的密度反常变化的原因：根据公式：ρ=A r/V原子，可知相对原子质量的增大使密度增加，而电子层的增加又使原子体积增大使得密度减小。
即单质的密度由相对原子质量和原子体积两个因素决定。
对钾来说，核对最外层引力较小，体积增大的效应大于相对原子质量增加产生的影响，结果钾的密度反而比钠小。
II.5焰色反应1.碱金属离子及其挥发性化合物在无色火焰中燃烧时会显现出独特的颜色，这可以用来鉴定碱金属离子的存在，锂、铷、铯也是这样被化学家发现的。
热化学储能;碱金属硫酸盐;金属氧化物;氧化钙-概述说明以及解释
热化学储能;碱金属硫酸盐;金属氧化物;氧化钙-概述说明以及解释1.引言1.1 概述:热化学储能是一种能够将热能转化为化学能并在需要时再将其释放出来的先进能源储存技术。
通过控制化学反应过程，可以在储能阶段将热能储存在化学键中，而在释放阶段则可以通过热解反应将其释放出来。
这种储能技术具有高能量密度、高循环效率、长期储存等优势，因此在能源储存领域备受瞩目。
本文将深入探讨热化学储能技术以及其主要应用领域，重点介绍碱金属硫酸盐、金属氧化物和氧化钙等具有代表性的热化学储能材料。
同时将分析它们的物理特性、化学性质、应用场景以及可能的环境影响。
通过对这些材料的深入研究，可以更好地理解热化学储能技术的发展现状及未来趋势，为能源的高效利用和环境保护提供有益的启示。
json"1.2 文章结构":{"本文主要包括四个部分: 热化学储能、碱金属硫酸盐、金属氧化物和氧化钙。
在热化学储能部分，我们将介绍其基本概念、应用领域、以及优势与挑战。
在碱金属硫酸盐部分，我们将探讨其物理特性、化学性质和应用场景。
接着在金属氧化物部分，我们将讨论其结构与性质、工业应用以及环境影响。
最后，在氧化钙部分，我们将介绍其制备方法、化学反应以及应用领域。
通过这四个部分的内容，读者将全面了解热化学储能以及相关材料的特性和应用。
"}1.3 目的本文的目的在于探讨热化学储能技术在能源领域的应用和发展前景。
通过深入分析热化学储能、碱金属硫酸盐、金属氧化物和氧化钙等材料的基本概念、性质特点以及在工业和环境领域的具体应用，旨在揭示这些材料在能源存储和转换中的重要作用。
同时，通过对相关研究现状和未来趋势的分析，展望热化学储能技术的发展方向，为推动可持续能源的开发和利用提供参考和借鉴。
希望通过本文的探讨，能够加深对热化学储能技术及相关材料的认识，促进其在能源领域的广泛应用和推广。
2.正文2.1 热化学储能2.1.1 基本概念热化学储能是一种通过化学反应释放热能并将其储存起来的技术。
碱和金属氧化物反应
碱和金属氧化物反应
按稳定性考虑,Fe2O3远大于Fe（OH）3,因此加热的话,两者不会从NaOH变成Na2O呢?碱金属能从碱直接依靠加热就变成金属氧化物吗?可以说,很难!
认为这道题不妨从另外的一个角度上去思考!
不知道你记不记得有这样一类反应：
Al2O3 + 2 NaOH ==== 2 NaAlO2 + H2O
Al(OH)3 + NaOH ==== NaAlO2 + 2 H2O
为什么两种碱能反应?就是因为Al(OH)3是一种两性氢氧化物,能与强碱反应.
任何物质的性质都是两面的：还原性强的氧化性就弱；金属性强的非金属性就弱；酸性强的碱性就弱.这也是能从元素周期表里面看出来的.作为一种过渡金属,铁的氧化物,氢氧化物,都呈很弱的碱性,那么可以想象,它们在某些场合也能像氢氧化铝一样表现出一定的酸性!
那么这道题就基本可以解决了!
先按照上述思路,写出方程式：
Fe2O3 + 6 NaOH ==== 2 Na3FeO3 + 3 H2O
有了方程式,那么现象也可以描述了.
事实上,常温下反应很难进行,反应通常在高温下进行,现象是红棕色固体与白色固体逐渐消失,产生蓝黑色固体与生无色气体.因为是高温下的固体反应,那么方程式里的水就不要加箭头了,但是条件别忘了在等号上方注明.
Na3FeO3叫铁酸钠,是制备绿色消毒剂高铁酸钠（Na2FeO4 ）的原料.。
碱金属氧化物稳定性的讨论
碱金属氧化物稳定性的讨论
刘会媛
(唐山师范学院 化学系，河北 唐山 摘 063000)
要：从热力学角度对碱金属的各类氧化物的稳定性进行了讨论。 文献标识码：B 文章编号：1009-9115（2001）02-0032-02
关键词：碱金属；氧化物；稳定性 中图分类号：O61
碱金属与氧化合可以形成几种类型的氧化 物，即普通氧化物 M2O、过氧化物 M2O2 和超氧 化物 MO2．如碱金属在过量空气中燃烧时，锂生 成 Li2O，钠生成过氧化物 Na2O2，钾、铷、铯则 生成超氧化物 KO2、RbO2、CsO2．为什么碱金属 在同样条件下与 O2 作用生成的氧化物的类型不 一致呢？本文仅从热力学角度讨论一下各种氧化 物的稳定性。 关于物质的稳定性，一般主要考虑物质本身是 否容易分解或该物质能否与其环境中的物质发生化 学反应。故在讨论碱金属氧化物的稳定性时，就要 通过考虑其分解反应的可能性，来判断其稳定性的 大小。对于特定的化学反应，在一定条件下是否能 够进行，在热力学中是用反应的自由能变值（△G） 来判断的。若△G<0，则化学反应能正向自发进行。 如果可能的分解反应是自发的，则该氧化物在此条 件下是不稳定的，否则是稳定的。下面分别讨论一 下碱金属与 O2 作用所生成的不同形式的氧化物分 解反应的趋势。 我们知道，在标准状态下，某反应的自由能变 值（ G 0 ）是由焓变（ H 0 ）与熵变（ S 0 ）两 项决定的。根据熵函数的概念和定义可知，当同类 型化合物发生同类型分解反应时，它们的熵变值是 较接近的。 故比较此类反应时， 可用 H 0 代替 G 0 去说明化合物的稳定性。碱金属的各类氧化物所发 生的分解反应就属于同类型化合物发生同类型分解 反应，我们可以估计其熵变化近似。因此它们 G 的差别决定于 H 0 ，可以用 H 0 代替 G 0 去说明
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唐山师范学院学报 Journal of Tangshan Teachers College
2001 年 3 月 Mar. 2001
碱金属氧化物稳定性的讨论
刘会媛
(唐山师范学院 化学系，河北 唐山 摘 063000)
要：从热力学角度对碱金属的各类氧化物的稳定性进行了讨论。 文献标识码：B 文章编号：1009-9115（2001）02-0032-02
刘会媛：碱金属氧化物稳定性的讨论 根据热力学循环可得如下关系： ＋O2（g） 按如上的处理方法：
H = U M2 O2 — U M 2 O ＋x
0
根据卡普斯钦斯基的晶格能计算方程：
H 0 =2 U MO2 — U M2 O2 ＋x 2 108 1 1 2 108 1 2 3 x = rM rO rM rO 2 2 2
0
这些氧化物对于分解反应的稳定性。 1 普通氧化物的稳定性
H 这类氧化物按下式分解： M2O （S） 2M
0 1 O2 （g） ， 产物都是单质， 可用 H f （M2O） 2 值来比较其稳定性，数值如下： K2O Rb2O Cs2O Li2O Na2O
0
（S） ＋
H f
0
-596
-426
dH 0 4 6 108 2 2 drM (rM rO ) (rM rO 2 ) 2 2 rO 163pm rO2 180pm
2 2
U
108Z Z v （其中 Z+Z-是阳阴离子电荷数， r r
v 是离子数目，r 是离子半径） 。可得：
其中 U M2 O2 是 M2O2 的晶格能， U M 2 O 是 M2O 的晶格 能，x 是 2M+（g）＋O22 （g）→2M+（g）＋O2 （g）
－ －
＋
1 O2（g）过程的热效应。对于相同阴离子的化 2 合物来说 x 是常数。
────────── 收稿日期：2000-10-25 作者简介：刘会媛（1970-） ，女，河北滦县人，唐山师范学院化学系实验师。 - 32 -
108 1 2 3 108 1 2 3 x H r r rM rO2 M O2 2
0
1 1 x 648 (rM rO2 ) (rM rO2 ) 2
为了讨论 H 0 与 rM 的关系，将上式对 rM 求 导，可得：
热力学研究上将 r 差为 20pm 时，可认为近似 相等： rO �������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
-352
0
-339
-318 KJ/mol
说明 可以看出从左至右 H f 值负值逐渐减小， 氧化物稳定性递减。即氧化物中以 Li2O 最稳定。 2 过氧化物的稳定性 分解反应式为：
H 2M2O（S）＋ M2O2（S）
0
1 O2（g） 2
U M 2 O2
－
－ U M2O
－
x 2M+（g）O2 （g） 1 ＋ O2（g） 2
关键词：碱金属；氧化物；稳定性 中图分类号：O61
碱金属与氧化合可以形成几种类型的氧化 物，即普通氧化物 M2O、过氧化物 M2O2 和超氧 化物 MO2．如碱金属在过量空气中燃烧时，锂生 成 Li2O，钠生成过氧化物 Na2O2，钾、铷、铯则 生成超氧化物 KO2、RbO2、CsO2．为什么碱金属 在同样条件下与 O2 作用生成的氧化物的类型不 一致呢？本文仅从热力学角度讨论一下各种氧化 物的稳定性。 关于物质的稳定性，一般主要考虑物质本身是 否容易分解或该物质能否与其环境中的物质发生化 学反应。故在讨论碱金属氧化物的稳定性时，就要 通过考虑其分解反应的可能性，来判断其稳定性的 大小。对于特定的化学反应，在一定条件下是否能 够进行，在热力学中是用反应的自由能变值（△G） 来判断的。若△G<0，则化学反应能正向自发进行。 如果可能的分解反应是自发的，则该氧化物在此条 件下是不稳定的，否则是稳定的。下面分别讨论一 下碱金属与 O2 作用所生成的不同形式的氧化物分 解反应的趋势。 我们知道，在标准状态下，某反应的自由能变 值（ G 0 ）是由焓变（ H 0 ）与熵变（ S 0 ）两 项决定的。根据熵函数的概念和定义可知，当同类 型化合物发生同类型分解反应时，它们的熵变值是 较接近的。 故比较此类反应时， 可用 H 0 代替 G 0 去说明化合物的稳定性。碱金属的各类氧化物所发 生的分解反应就属于同类型化合物发生同类型分解 反应，我们可以估计其熵变化近似。因此它们 G 的差别决定于 H 0 ，可以用 H 0 代替 G 0 去说明