09第九章s区元素概述
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第09章s区元素ppt课件
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.
9.1 概述
generalization
9.2 单质
simple substance
9.3 化合物 compound
9.4 锂 、铍 special characteristic
● 金属 K 易溶在熔盐中，难于分离
● 金属 K 蒸气
易从电解槽 逸出造成易 燃爆环境
Na N2
排泄阱 NaCl 渣 热
热
不锈钢环
熔融 KCl(1550F)
N2 Na 蒸气
Na NaCl 渣
热 热(1620F)
N2K合金 (或K)蒸气
N2 N2K合金 (或K)
热
NaCl 渣和 N2
工业上钾的提取
Question 6
E(Be2+/Be) 明显低于同族其余电对，与其高电离能有关.无 法被水合焓补偿： I1 (Be) + I2 (Be) = 2 656 kJ·mol-1.
右图以自由能变给出了锂 和铯的热化学循环，该循环表 示了相关能量的补偿关系.根据 循环算得的标准电极电势与下 表中的数据十分接近.在计算时 要用到下面的公式：
(2) 与水作用 ●碱金属被水氧化的反应为:
2 M(s) + 2 H2O (l) → 2 M+(aq) + 2 OH-(aq) + H2(g) 钠和钠下方的同族元素与水反应十分激烈，过程中生成的氢气能自燃. 金属钠与水的反应在实验室用于干燥有机溶剂，但不能用于干燥醇！
Li
Na
K
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.
9.1 概述
generalization
9.2 单质
simple substance
9.3 化合物 compound
9.4 锂 、铍 special characteristic
● 金属 K 易溶在熔盐中，难于分离
● 金属 K 蒸气
易从电解槽 逸出造成易 燃爆环境
Na N2
排泄阱 NaCl 渣 热
热
不锈钢环
熔融 KCl(1550F)
N2 Na 蒸气
Na NaCl 渣
热 热(1620F)
N2K合金 (或K)蒸气
N2 N2K合金 (或K)
热
NaCl 渣和 N2
工业上钾的提取
Question 6
E(Be2+/Be) 明显低于同族其余电对，与其高电离能有关.无 法被水合焓补偿： I1 (Be) + I2 (Be) = 2 656 kJ·mol-1.
右图以自由能变给出了锂 和铯的热化学循环，该循环表 示了相关能量的补偿关系.根据 循环算得的标准电极电势与下 表中的数据十分接近.在计算时 要用到下面的公式：
(2) 与水作用 ●碱金属被水氧化的反应为:
2 M(s) + 2 H2O (l) → 2 M+(aq) + 2 OH-(aq) + H2(g) 钠和钠下方的同族元素与水反应十分激烈，过程中生成的氢气能自燃. 金属钠与水的反应在实验室用于干燥有机溶剂，但不能用于干燥醇！
Li
Na
K
《S区元素》PPT课件 (2)
钴亚硝酸钠
亮黄色沉淀
整理ppt
33
• Ca2+：
C a 2 C 2 O 4 2 C a C 2 O 4
白色沉淀
• Ba2+：
B a 2 C rO 4 2 B a C rO 4 黄色沉淀
B a2S O 42 B a S O 4
白色沉淀
整理ppt
34
硬水及其软化
Ca(3)H 2 C C Oa3 C H 2O C O 2
生成配位氢化物
强还原
4L A iH 3 l C 乙 醚 lLi[4]A 3lL HiCl性于，有用机
Li4 A 4l2 O H Li整 O 理A ppt H l(3 O 42 H H)
合成
24
13.3.2 氧化物
形成三类氧化物 正常氧化物(O2-) 1s22s22p8
σ σ σ π 过氧化物(O22-) K (2 K s)2 (* 2 s)2 (2 p )2 (2 p )4 (* 2 p )4
• 碱金属多以卤化物和硅铝盐形式存在。 明矾石:
K(A 3(整S 理lp4 pt)O O 23)2 H O
11
橄榄石：Mg2SiO4
硬玉：NaAl(SiO3)2
钾长石: K Al3S O8i 钠长石: NA a l3O S8i
整理ppt
12
光卤石:
KC Ml2 g6 C 2 H O l 锂辉石: LiAl(SiO3)2
整理ppt
39
13.4.2 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，硬度也其它 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。
S区元素(化学竞赛课件)
丰度可以用质量分数表示，也可用原子分数表述 氧是地壳中含量最多的元素，其次是硅，二者的总质 量约占地壳的75％。氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾、 总质量占地壳的90％以上。 人体中大约含有30多种元素，11中为常量元素，约占 人体质量的99.95％，其余的为微量元素或超微量元素。
❖ 3.元素的分类：普通元素和稀有元素。
都能与水反应，并生成氢气。
常将钠与钙作碱为金某属锂些的钠的有化、反学钾应反与不应水如反钠应激激烈烈，，另放外出， 机溶剂的脱水剂。反大应量生的成热的，氢使氧钠化、锂钾溶熔解化度，较
4LO i2(过 量 2L2 ） O i 小也同，降时覆低使盖了氢在反燃金应烧属速。表率面 。上，从而
2M S M 2S
稀有元素：一般是指在自然界中含量少，或被人 们发现较晚，或对其研究较少，或比较难以提炼， 以致在工业上应用得也较晚的元素。
在自然界中只有少数元素（如稀有气体，O2，N2， S，C，Au，Pt等）以单质的形态存在，大多数 以化合态，而且主要以氧化物、硫化物、卤化物 和含氧酸盐的形式存在。）
结 构 分 区
S区元素是最活泼的金属元素。（原子半径、核电 荷数、第一电离能）
✓同一族元素自上而下性质的变化是有规律的。 （原子半径、离子半径、电离能、电负性、金属 性、还原性）
✓各族元素通常只有一种稳定的价态。
✓除铍和镁外，都较易与水反应，形成稳定的氢 氧化物，这些氢氧化物大多是强碱。
✓S区元素所形成的化合物大多是离子型的。
Li Be B C
Na Mg Al Si
❖1. 锂与镁的相似性
✓在过量的氧气中燃烧时不生成过氧化物，而生成 正常氧化物；
✓它们的氢氧化物都是中强碱，溶解度都不大，在 加热时可分解为Li2O和MgO； ✓它们的某些盐类如氟化物、碳酸盐、磷酸盐均难 溶于水；
第九章s区元素
碱金属含氧酸盐：一般热稳定性高，除碳酸氢盐、 硝酸盐。
碱土金属含氧酸盐：热稳定性低，并且随半径增大， 分解温度升高。
BeCO3 MgCO3 CaCO3 SrCO3 B分解温度
升高
含氧酸盐热稳定性变化规律可用离子极化来解释：
以碳酸盐（MCO3）为例：CO32-为平面三角形，C4+ 对三个O2-产生极化，M2+与其接近时，对邻近的一个 O2-也产生极化作用，该极化与C4+对O2-的极化作用方 向相反，称为反极化。
正常氧化物 MO（M=Be,Mg,Ca,Sr,Ba）
2.与H2反应
除Be,Mg，在高温下均与氢化合，生成离子
型氢化物。 2Na+H2 = 2NaH
Ca+H2 = CaH2
离子型氢化物与水反应，放出H2
NaH + H2O = NaOH + H2
离子型氢化物是强还原剂
TiCl4+4NaH 高温 Ti + 4NaCl +2H2
锂与水反应速率慢的主要原因有：（1）反应产物 LiOH溶解度较小，阻碍反应进行，（2）锂的熔点高， 反应产生的热量不能使其熔化。铍、镁与冷水作用 很慢，也是因为产物在水中溶解度小。
9.3 氧化物和氢氧化物
9.3.1 氧化物 9.3.2 氢氧化物
9.3.1 氧化物
1.正常氧化物
锂和碱土金属在空气中燃烧，得到正常氧化物。
2、都能与N2直接化合生成氮化物(Li3N, Mg3N2)，其 他碱金属不与N2直接化合。 • 3、氟化物、碳酸盐、磷酸盐均难溶于水。其它碱金 属相应盐均为易溶盐。
4、氢氧化物均为中强碱，在水中溶解度不大，加热 易分解为氧化物，其它碱金属氢氧化物均为强碱， 不分解。
普通化学S区元素
的电力。一座100千瓦的电厂一年消耗5吨锂。（扎布耶湖）
S区元素用途
金属钠
1. 作为还原剂制造某些难熔的金属如铀、钍、锆等，特别
是还原制备钛：
加热
TiCl4 + 4 Na
Ti + 4 NaCl
2. 因具有高的导热性和低的中子吸收能力，被用做快速增
殖反应堆的致冷剂。
3. 制作钠电缆、钠基电池和钠硫电池等。
(3) 焰色反应 (flame reaction)
碱金属和碱土金属的化合物在无色火焰中燃烧 时 ， 会 呈 现 出 一 定 的 颜 色 ， 称 为 焰 色 反 应 (flame reaction)。可以用来鉴定化合物中某元素的存在，特 别是在野外。
元 素 Li
Na K
Rb
Cs
Ca
Sr
Ba
颜 色 深红 黄 紫 红紫 蓝 橙红 深红 绿
3.形成配位氢化物
4LiH AlCl 3 （无水）乙醚Li[AlH 4 ] 3LiCl
铝氢化锂
Li[AlH 4 ] 受潮时强烈水解 LiAlH 4 4H 2O LiOH Al(OH) 3 4H 2
12.3.2 氧化物
1.形成三类氧化物 正常氧化物(O2-)：1s2 2s2 2p6 过氧化物(O22-)：
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 元 素
无机化学
s 区元素
一、 s区金属
1. s区元素的通性
s区金属又称为成碱金属，包括第Ⅰ A族的碱金属元素Li、Na、K、 Rb、Cs、Fr和第Ⅱ A族的碱土金属元素Be、Mg、Ca、Sr、Ba和Ra。 它们以卤化物、硫酸盐、碳酸盐和硅酸盐存在于地壳中。Rb、Cs在自 然界存在较少，是稀有金属；Fr和Ra是放射性金属，Fr放射性极强，半 衰期极短，在天然放射性衰变和核反应中可形成微量的Fr，而Ra首先被 玛丽·居里(Marie Curie)从沥青油矿中分离出来，其所有的同位素都具 有放射性且寿命最长，如226Ra的半衰期为1602年。
s区元素
成碱金属能与水迅速反应放出氢气，所以不能在水溶 液中用于还原任何物质，但可成为非水介质中有机化学反 应的重要还原剂。同时也是高温条件下从氧化物或氯化物 中制备稀有金属的重要还原剂。当然，这些反应必须在真 空或稀有气体保护下进行。
对比锂和镁的性质，不难发现在它们之间有许多相似 之处，如它们都能与氧或者氮直接化合生成氧化物、氮化 物，它们的氢氧化物、碳酸盐、磷酸盐等都难溶于水。
s 区元素
成碱金属的基本性质列入表8-2中。成碱金属在物理 性质方面表现出金属的外观和良好的导电性，但硬度、熔 点和沸点与其他金属相比很低。这是因为成碱金属成键电 子数少，金属键弱，反映在宏观性质上表现出低熔点、低 沸点和低硬度的特点。第Ⅰ A和第Ⅱ A族元素的电子构型 分别为ns1和ns2，它们能失去1个或2个电子形成氧化数为 +1或+2的离子型化合物。同族中它们的有效核电荷相等， 但自上而下，原子（离子）半径依次增大，电离能、电负 性逐渐降低，金属活泼性增强。
碱金属氢化物中以LiH最稳定，加热到熔点也不分解。其他碱金 属氢化物的稳定性较差。LiH能与AlCl3在无水乙醚中反应生成LiAIH4 （氢配合物）：
s 区元素
一、 s区金属
1. s区元素的通性
s区金属又称为成碱金属，包括第Ⅰ A族的碱金属元素Li、Na、K、 Rb、Cs、Fr和第Ⅱ A族的碱土金属元素Be、Mg、Ca、Sr、Ba和Ra。 它们以卤化物、硫酸盐、碳酸盐和硅酸盐存在于地壳中。Rb、Cs在自 然界存在较少，是稀有金属；Fr和Ra是放射性金属，Fr放射性极强，半 衰期极短，在天然放射性衰变和核反应中可形成微量的Fr，而Ra首先被 玛丽·居里(Marie Curie)从沥青油矿中分离出来，其所有的同位素都具 有放射性且寿命最长，如226Ra的半衰期为1602年。
s区元素
成碱金属能与水迅速反应放出氢气，所以不能在水溶 液中用于还原任何物质，但可成为非水介质中有机化学反 应的重要还原剂。同时也是高温条件下从氧化物或氯化物 中制备稀有金属的重要还原剂。当然，这些反应必须在真 空或稀有气体保护下进行。
对比锂和镁的性质，不难发现在它们之间有许多相似 之处，如它们都能与氧或者氮直接化合生成氧化物、氮化 物，它们的氢氧化物、碳酸盐、磷酸盐等都难溶于水。
s 区元素
成碱金属的基本性质列入表8-2中。成碱金属在物理 性质方面表现出金属的外观和良好的导电性，但硬度、熔 点和沸点与其他金属相比很低。这是因为成碱金属成键电 子数少，金属键弱，反映在宏观性质上表现出低熔点、低 沸点和低硬度的特点。第Ⅰ A和第Ⅱ A族元素的电子构型 分别为ns1和ns2，它们能失去1个或2个电子形成氧化数为 +1或+2的离子型化合物。同族中它们的有效核电荷相等， 但自上而下，原子（离子）半径依次增大，电离能、电负 性逐渐降低，金属活泼性增强。
碱金属氢化物中以LiH最稳定，加热到熔点也不分解。其他碱金 属氢化物的稳定性较差。LiH能与AlCl3在无水乙醚中反应生成LiAIH4 （氢配合物）：
普通化学S区元素
S区元素概述
(2) 与水作用 ● 碱金属被水氧化的反应为: 2 M(s) + 2 H2O (l) → 2 M+(aq) + 2 OH-(aq) + H2(g)
Li
●
Na
K
碱土金属被水氧化的反应为:
M(s) + 2 H2O (l)→ M+(aq) + 2 OH-(aq) + H2(g)
远不如相邻碱金属那样剧烈，镁和铍在水和空气中因生成致
S区元素概述
(3) 焰色反应 (flame reaction) 碱金属和碱土金属的化合物在无色火焰中燃烧 时 ， 会 呈 现 出 一 定 的 颜 色 ， 称 为 焰 色 反 应 (flame reaction)。可以用来鉴定化合物中某元素的存在，特 别是在野外。
元 颜 素 色 Li 深红 670.8 Na 黄 589.2 K 紫 766.5 Rb 红紫 780.0 Cs 蓝 455.5 Ca 橙红 714.9 Sr 深红 687.8 Ba 绿 553.5
密的氧化物保护膜而显得十分稳定。
S区元素概述
Question 2
Solution
锂的标准电极电势比钠或钾的标准电极 电势小，为什么 Li与水反应没有其他金属 与水的反应激烈？ Li Na 453.69 370.96 5.3 26.4 K Rb Cs 336.8 312.04 301.55 19.1 17.9 25.8
金属锂
S区元素用途
1. 制造氢化锂、氨化锂和合成有机锂化合物，后者用做
有机化学中的还原剂和催化剂； 2. 制造合金Al-Li(含锂3 % ),因质量轻和强度大而用于空
间飞行器；
3. 制造高功率长效电池（用于手表、计算机、心脏起搏 器等）； 4. 同位素(在天然锂中约占７.５%)受中子轰击产生热核 武器的主要原料氚：
s区元素
氘
氘化锂 - 6
锂 – 6元件 (锂 - 铝合金) 反应堆辐照
氢弹 氚
分离纯化
在此裂变中，1kg锂具有的能量大约相当于两万吨优质 煤炭, 比U-235裂变产生的能量还要大8倍。1kg锂至少可
以发出340千瓦的电力。
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“摇椅电池” 副篇内容 知识介绍
—安装在笔记本电脑中的锂离子电池是怎样工作的?
间飞行器；
3. 制造高功率长效电池（用于手表、计算机、心脏起搏 器等）； 4. 同位素(在天然锂中约占７.５%)受中子轰击产生热核 武器的主要原料氚：
1 0 4 n Li H 2He 6 3 3 1
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金属锂
锂矿石冶炼 锂盐
未来的新能源
同位素分离 锂-6
重水生产
金属性、还原性减弱
原子半径减小
电离能、电负性增大
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1、几个问题的说明
(1).锂和铍的的特殊性
锂和铍离子半径都特别小（60和31pm）。因此其
极化能力很强，其化合物具有一定的共价性。
尤其是Be2+，离子半径特别小，电荷又高，因而
其化合物的共价性往往超过离子性。
LiI的共价性约为50%；BeI2的共价性约为75%。
的研究中用于高精度计时。
1999年花费65万美元,安放在美国国家标准 和技术研究所.2000万年内误差不超过1 s
最近由中科院研制的铯原子钟, 200万年内误差不超过1 s
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金属铍
“轻金属”，70 %～80 % 用来制造铍
铜合金。 金属铍和铍基合金的弹性-质量比
、拉伸应力和导热性都较高，因而用于各 种空间飞行器。还用于制造氧化物陶瓷、
第9章s区
第9章s区、d区、ds区重要元素及其化合物(s Block, ds Block, d Block Elements and Compounds)9.1 s区元素s区元素中锂(Lithium)、钠(Sodium)、钾(Potassium)、铷(Rubidium)、铯(Cesium)、钫(Francium)六种元素被称为碱金属(alkali Metals)元素。
铍（Beryllium）、镁(Magnesium)、钙(Calcium)、锶(Strontium)、钡(Barium)、镭(Radium)六种元素被称为碱土金属(alkaline earth metals)元素。
锂、铷、铯、铍是稀有金属元素，钫和镭是放射性元素。
碱金属和碱土金属原子的价层电子构型分别为ns1和ns2，它们的原子最外层有1～2个电子，是最活泼的金属元素。
9.1.1 通性碱金属和碱土金属的基本性质分别列于表9-1和表9-2中。
表9-1碱金属的性质碱金属原子最外层只有1个ns电子，而次外层是8电子结构(Li的次外层是2个电子)，它们的原子半径在同周期元素中(稀有气体除外)是最大的，而核电荷在同周期元素中是最小的，由于内层电子的屏蔽作用较显著，故这些元素很容易失去最外层的1个s电子，从而使碱金属的第一电离能在同周期元素中最低。
因此，碱金属是同周期元素中金属性最强的元素。
碱土金属的核电荷比碱金属大，原子半径比碱金属小，金属性比碱金属略差一些。
s区同族元素自上而下随着核电荷的增加，无论是原子半径、离子半径，还是电离能、电负性以及还原性等性质的变化总体来说是有规律的，但第二周期的元素表现出一定的特殊性。
例如锂的EΘ(Li+/Li)反常地小。
表9-2碱土金属的性质s区元素的一个重要特点是各族元素通常只有一种稳定的氧化态。
碱金属的第一电离能较小，很容易失去一个电子，故氧化数为＋1。
碱土金属的第一、第二电离能较小，容易失去2个电子，因此氧化数为＋2。
S区元素
CaSO4 ⋅ 2H2 O
大理石: CaCO 3 萤石 CaF 2 天青石: SrSO 4 重晶石:
BaSO 4
碱金属和碱土金属的重要工业和制取单质的方法
金 属 锂 钠 钾 铍 镁 钙 重要的工业资源 锂辉石 (LiO2⋅Al2O3⋅SiO2) 岩盐、海水和盐湖水中的 NaCl 钾石盐 (KCl)，盐卤 绿柱石 (3BeO⋅Al2O3⋅6SiO2) 菱镁矿 (MgCO3)、白云石 (CaCO3⋅MgCO3)、盐卤中的 MgCl2 石灰石 (CaCO3) 提取方法 电解熔融的 LiCl 电解熔融的 NaCl 金属钠还原 KCl 金属钠还原 BeF2 电解熔融的 BeCl2 电解熔融的 MgCl2 硅热还原法还原白云石 金属铝还原 CaO
Ca + H2
CaH2
这些离子型氢化物是白色固体，其性质类似盐，又称为 盐型氢化物。 盐型氢化物 与水反应: 离子型氢化物易与水反应而产生氢气 氢气
MH + H2O
MOH + H2(g)
热分解: 热分解 离子型氢化物在受热时可以分解： 2MH
∆
2M + H2(g)
分解温度各不相同，碱金属氢化物中以LiH最稳定，而 碱土金属氢化物中则CaH2最为稳定。
Li电极电势的异常 明显小于其他碱金属） Li电极电势的异常（明显小于其他碱金属） 电极电势的
从Li到Cs，电离能I逐渐明显减小，即在气态失去电子的 能力逐渐明显增强。若按此趋势推论，则还原性逐渐增强， 即电极电势逐渐减小。但实际电极电势是： Li -3.04, Na -2.71, K -2.93, Rb -2.93, Cs -2.92
除碱性外，还具土性（难溶于水、难熔融） 性外，还具土 难溶于水、难熔融）
无机化学课件12-s区元素
对土壤的影响
土壤污染
S区元素在工业生产过程中 可能通过废渣、废气等途 径进入土壤，导致土壤污 染。
土壤质量下降
这些元素在土壤中积累， 可能影响土壤的理化性质 ，导致土壤质量下降。
农产品安全问题
被污染的土壤可能影响农 作物的生长和品质，进而 影响农产品安全。
对大气的影响
大气污染
S区元素可能以气态或颗粒物的形 式排放到大气中，造成大气污染 。
SUMMAR Y
01
S区元素的概述
定义与特性
定义
S区元素指的是元素周期表中第12族（IIIB族）的元素，包括钪（Sc）、钇（Y ）、镧（La）、锕（Ac）等。
特性
S区元素都是金属元素，具有金属的通性，如导电、导热、延展性等。它们在化 学反应中通常表现出较强的还原性，易于失去电子成为正离子。
S区元素在自然界中的存在形式
金属氢化物是S区元素与氢反应生成的化合物，它们具有高的能量密度和稳定性。金属氢化物在能源储存和转换领域有潜在的 应用价值。
金属氢化物在工业中有一定的应用，如作为储氢材料和制备其他金属氢化物的原料。此外，一些金属氢化物还具有特殊的物 理和化学性质，可用于制备新型材料和器件。
REPORT
CATALOG
环保催化剂
利用硫元素制备的催化剂可用于 处理工业废气，降低污染物排放 。
合成新物质
含硫化合物
硫单质或硫化物可与其他元素合成多 种含硫化合物，如硫酸、硫代硫酸盐 等。
高分子材料
含硫元素的高分子材料具有特殊性能 ，如耐高温、抗氧化等，在航空、航 天等领域有广泛应用。
REPORT
CATALOG
DATE
REPORT
CATALOG
DATE
第九章 s区元素
BeO几乎不与水作用，MgO与水缓慢反应，其余氧 化物遇水都生成碱。
溶解性：
碱金属氢氧化物，除LiOH，都溶于水。 碱土金属氢氧化物：Be(OH)2, Mg(OH)2难溶， 从Be(OH)2到 Ba(OH)2溶解度增大。
碱性： Be(OH)2为两性， LiOH，Mg(OH)2中强碱，
2Al + 2NaOH + 6H2O = 2Na[Al(OH)4] + 3H2 Si + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2H2 卤素、硫、磷等在碱中能发生歧化反应。
X2 + 2NaOH = NaX + NaXO + H2O X=Cl,Br,I
9.4 盐 类
9.4.1 晶型 9.4.2 溶解性 9.4.3 含氧酸盐的热稳定性
同一族从上到下，反应剧烈程度增加。Li2O, BeO, MgO反应缓慢。
2.过氧化物
除Be外都可形成过氧化物
Na2O2 白色粉末（工业品一般为黄色），可用作 氧化剂，漂白剂和氧气发生剂。
性质：与水、稀酸、CO2作用 Na2O2 + 2H2O = 2NaOH + H2O2 Na2O2 + H2SO4 = Na2SO4 + H2O2 Na2O2 + 2CO2 = 2Na2CO3 + O2 H2O2易分解 H2O2 = 2H2O + O2 2Na2O2 + 2 H2O（热） = 4NaOH + O2
第九章 s区元素
9.1 s区元素概述 9.2 单质的化学性质 9.3 氧化物和氢氧化物 9.4 盐类 9.5 锂、铍的特殊性和对角线规则
溶解性：
碱金属氢氧化物，除LiOH，都溶于水。 碱土金属氢氧化物：Be(OH)2, Mg(OH)2难溶， 从Be(OH)2到 Ba(OH)2溶解度增大。
碱性： Be(OH)2为两性， LiOH，Mg(OH)2中强碱，
2Al + 2NaOH + 6H2O = 2Na[Al(OH)4] + 3H2 Si + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2H2 卤素、硫、磷等在碱中能发生歧化反应。
X2 + 2NaOH = NaX + NaXO + H2O X=Cl,Br,I
9.4 盐 类
9.4.1 晶型 9.4.2 溶解性 9.4.3 含氧酸盐的热稳定性
同一族从上到下，反应剧烈程度增加。Li2O, BeO, MgO反应缓慢。
2.过氧化物
除Be外都可形成过氧化物
Na2O2 白色粉末（工业品一般为黄色），可用作 氧化剂，漂白剂和氧气发生剂。
性质：与水、稀酸、CO2作用 Na2O2 + 2H2O = 2NaOH + H2O2 Na2O2 + H2SO4 = Na2SO4 + H2O2 Na2O2 + 2CO2 = 2Na2CO3 + O2 H2O2易分解 H2O2 = 2H2O + O2 2Na2O2 + 2 H2O（热） = 4NaOH + O2
第九章 s区元素
9.1 s区元素概述 9.2 单质的化学性质 9.3 氧化物和氢氧化物 9.4 盐类 9.5 锂、铍的特殊性和对角线规则
s区元素及稀有气体知识归纳
1、写出XeF4与H2O反应的方程式； 2、14.72 g XeF6完全水解后，再加入100 mL 0.600 mol·L－1 Mn2＋的水溶液， 反应完全后，放出的气体干燥后再通过红热的金属铜，体积减少20％。 （1）通过计算可确定Mn2＋的氧化产物为_____，相应的化学方程式为： ___________； （2）将所得溶液稀释到1000 mL后，求溶液pH以及氟离子浓度。（已知弱 酸HF在水溶液中存在电离平衡，Ka＝[H＋][F－]/[HF]＝3.5×10—4） 溶液的pH为_______，F－浓度为_______mol·L－1。 3、合成XeF2、XeF4、XeF6时通常用Ni制反应容器，使用前用F2使之钝化。 （1）上述化合物的分子构型分别是______________________； （2）使用Ni制反应容器前用F2钝化的两个主要原因是_______； （3）红外光谱和电子衍射表明XeF6的结构绕一个三重轴发生畸变。画出 XeF6结构发生畸变的示意图。
数较小的氦、氖尚未制得化合物。有人从理论上预言了它们的化
合物是可以制得的。不久澳洲国立大学的拉多姆宣布了化学上一 奇闻，氦能够与碳结合形成分子。像CHexx＋不仅存在，而且能 够用实验手段观察到，并借助计算机算出了CHe33＋、CHe44＋的 键长分别为：0.1209 nm，0.1212 nm。 1、Ne、He的化合物难以合成的主要原因是什么？ 2、如果CHe33＋、CHe44＋果真存在的话，请写出它们的立体结构 式；
3、今拟制取分压为1 atm（1.013×105 Pa）的XeF2，其中XeF4 的含量须低于1%。试计算起始的Xe︰F2分压比值至少为多少？ （提示：可利用Xe（g）＋XeF4（g）=2XeF2（g）减少XeF4的 生成）
1、523 K时和673 K时，最有利的反应为（2）； 523 K时和673 K时，最不利的反应分别为（1）和（3）。
数较小的氦、氖尚未制得化合物。有人从理论上预言了它们的化
合物是可以制得的。不久澳洲国立大学的拉多姆宣布了化学上一 奇闻，氦能够与碳结合形成分子。像CHexx＋不仅存在，而且能 够用实验手段观察到，并借助计算机算出了CHe33＋、CHe44＋的 键长分别为：0.1209 nm，0.1212 nm。 1、Ne、He的化合物难以合成的主要原因是什么？ 2、如果CHe33＋、CHe44＋果真存在的话，请写出它们的立体结构 式；
3、今拟制取分压为1 atm（1.013×105 Pa）的XeF2，其中XeF4 的含量须低于1%。试计算起始的Xe︰F2分压比值至少为多少？ （提示：可利用Xe（g）＋XeF4（g）=2XeF2（g）减少XeF4的 生成）
1、523 K时和673 K时，最有利的反应为（2）； 523 K时和673 K时，最不利的反应分别为（1）和（3）。
无机化学s区元素PPT课件
能 量 2p
σ*2p π*2p
2p
σπ22pp
O2分子轨道式
σ*2s
2s
2s
O2[(1s)2(*1s)2 (2s)2
(*2s)2(2px)2 (2py)2
(2pz)2(*2py)1 (*2pz)1]
1s
σ 2s σ *1s
1s
σ1s
A.O M.O A.O
第17页/共34页
3.化学性质
•与H2O的作用：
这是由于对角线位置上的邻近两个元素的电荷数和半径对极化 作用的影响恰好相反，使得它们离子极化力相近而引起的。
第32页/共34页
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。
2NH3 (l) →2M +
+
2NH
2
+
H 2 (g)
M(s) 液氨溶剂 M+ (am) + e- (am)
第9页/共34页
12.2.2 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 3O8
光卤石： KCl MgCl 2 6H 2O 明矾石： K(AlO) 3 (SO 4 )2 3H 2O 锂辉石： LiAl(SiO 3 )2
第27页/共34页
对于IIA族的化合物溶解度变化如下：
其氟化物、氢氧化物
从 上 到 下
溶 解 度 增 大
其硫酸盐、铬酸盐、碘化物
从 上 到
下
溶 解 度 减 小
第28页/共34页
第9章s区元素
9.3.1 氧化物
制备： 制备： 直接： 直接：2Na + O 2 Na 2 O 2 →
K + O 2 KO 2 →
间接： 间接：Na 2 O 2 + 2Na 2Na 2 O →
2KNO3 + 10K 6K CO 2 (g) →
2Na 2 O 2 + 2CO 2 2Na 2 CO 3 + O 2 (g ) →
4KO 2 + 2CO 2 2K 2 CO 3 + 3O 2 (g ) →
9.3.2 氢氧化物
碱金属和碱土金属的氢氧化物都是白色 固体。 固体。 易吸水而潮解 MOH易溶于水 放热。 MOH易溶于水，放热。 易溶于水， 碱土金属溶解度（ ℃ 碱土金属溶解度（15℃）
稀 有 元 素
φӨ(Li+/Li)最负？ 最负？ 外围电子组态 无变价） 氧化态 （无变价）
水合能
Mz+(g) + H2O Mz+(aq)
离子半径越小，电荷越高水合能越大， 离子半径越小，电荷越高水合能越大， 结合水分子数越多。 结合水分子数越多。 Be2+和Mg2+因电荷高、半径小、水合作 因电荷高、半径小、 用强，所以其水合盐加热时， 用强，所以其水合盐加热时，发生水解 反应。 反应。 BeCl2·4H2O BeO+2HCl+3H2O MgCl2·6H2O Mg(OH)Cl+HCl+5H2O
∆Gs
<0 >0
可溶 难溶
∆Gs = ∆Hs - T∆Ss ∆
一般变化不大，破坏晶格∆ 下降， T∆Ss一般变化不大，破坏晶格∆rS下降，但溶解 后溶剂分子规则取向∆ 后溶剂分子规则取向∆rS上升
制备： 制备： 直接： 直接：2Na + O 2 Na 2 O 2 →
K + O 2 KO 2 →
间接： 间接：Na 2 O 2 + 2Na 2Na 2 O →
2KNO3 + 10K 6K CO 2 (g) →
2Na 2 O 2 + 2CO 2 2Na 2 CO 3 + O 2 (g ) →
4KO 2 + 2CO 2 2K 2 CO 3 + 3O 2 (g ) →
9.3.2 氢氧化物
碱金属和碱土金属的氢氧化物都是白色 固体。 固体。 易吸水而潮解 MOH易溶于水 放热。 MOH易溶于水，放热。 易溶于水， 碱土金属溶解度（ ℃ 碱土金属溶解度（15℃）
稀 有 元 素
φӨ(Li+/Li)最负？ 最负？ 外围电子组态 无变价） 氧化态 （无变价）
水合能
Mz+(g) + H2O Mz+(aq)
离子半径越小，电荷越高水合能越大， 离子半径越小，电荷越高水合能越大， 结合水分子数越多。 结合水分子数越多。 Be2+和Mg2+因电荷高、半径小、水合作 因电荷高、半径小、 用强，所以其水合盐加热时， 用强，所以其水合盐加热时，发生水解 反应。 反应。 BeCl2·4H2O BeO+2HCl+3H2O MgCl2·6H2O Mg(OH)Cl+HCl+5H2O
∆Gs
<0 >0
可溶 难溶
∆Gs = ∆Hs - T∆Ss ∆
一般变化不大，破坏晶格∆ 下降， T∆Ss一般变化不大，破坏晶格∆rS下降，但溶解 后溶剂分子规则取向∆ 后溶剂分子规则取向∆rS上升
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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§9-1 s区元素概述
碱金属元素的一些基本性质
元素 性质 价电子构型 主要氧化数 第一、二电离 势(kJ.mol1-) 521 7295 0.98 499 4591 0.93 Li 2S1 Na 3S1 K 4S1 +1 421 3088 0.82 405 2675 0.82 -2.925 293 371 2436 0.79 -2.93 254 Rb 5S1 Cs 6S1
小于Na2CO3，NaCl的溶解度随温度的变化不大。难溶盐的 种类以较多。
２、吸湿性 钠盐的吸湿性比相应的钾盐强，因此在分
析上一般用钾盐作标准试剂，如作标定用的邻苯二甲酸氢 钾，重铬酸钾等。
３、结晶水 钠盐之所以溶解度大，吸湿性强，很大的
一个因素是它溶易形成结晶水合物，如Na2SO4·10H2O， Na2HPO4·12H2O，Na2S2O3·5H2O等。
2-
过氧化物 Na2O2、 BaO2 ¨ ¨ :O —O: ¨ ¨ 抗磁性
2-
超氧化物
臭氧化物
MO2 (M = K、 MO3 (M=K、 Rb、Cs) Rb、Cs)
• • •
:O—O: ¨ ¨ 顺磁性
-
O
O
3 5
O
顺磁性
§9-2 单质的化学性质
２、与氢气反应
除Bｅ、Mg外在高温下直接与氢气作用生成离子型氢化物
第九章
s区元素概述
内容提要
本章重点讨论s区元素 的 通行、单质、氧化物、氢氧化 物、盐类等的化学性质，最后 学习对角线规则。
第九章
ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA
S区元素
11Na 12Mg 19K 37Rb 38Sr 87Fr 88Ra 20Ca
s区元素
3Li
4Be
55Cs 56Ba
ⅤA ⅥA ⅦA 0 P区元素 2He 5B 6C 7N 8O 9F 10Ne 13Al 14Si 15P 16S 17Cl 18Ar 31Ga 32Ge 33As 34Se 35Br 36Kr 49In 50Sn 51Sb 52Te 53I 54Xe 81Tl 82Pb 83Bi 84Po 85At 86Rn
第九章
s区元素
学习要求 ★ 掌握s区元素的电子构型与性质递变规 律性的关系。 ★ 掌握s区元素的氧化物类型和性质及氢 化物的性质。 ★ 掌握s区元素氢氧化物的碱性及其变化 规律。
第九章
s区元素
教学内容
§9-1 S区元素概述。 §9-2 氢与单质的化学性质。 §9-3 化合物。〈氧化物；氢氧化物； 盐类的溶解性和热稳定性。〉 §9-4 锂，铍的特殊性和对角线规则。
§9-4 盐类
三、含氧酸盐的热稳定性
由于碱金属的原子半径在同 周期元素中最大,离子的极化能力 最弱,因此碱金属盐是最稳定的盐。 只有锂的盐稳定性较差。碱土金 属盐的稳定性比碱金属盐差，同 族元素随原子半径增大稳定性增 强。
§9-4 盐类
硝酸盐的分解：
4LiNO3===2Li2O+4NO2↑+O2 ↑
2M(NO3)2===2MO+4NO2 ↑ +O2 ↑(M=碱土离子)
2NaNO3=2NaNO2+O2 ↑ (K、Rb、Cs的盐分解类似)
碱金属碳酸盐加热融化不分解(碳 酸锂例外) ；碱土金属碳酸盐熔点前分 解为氧化物和二氧化碳。
§9-5锂、镁的特殊性和对角线规则
锂和镁的相似性
1. 镁与锂在过量的氧气中燃烧，不形成过氧化物， 只生成 正常的氧化物。 2. 镁和锂的氢氧化物在加热时都可以分解为相应的 氧化物。 3. 镁和锂的碳酸盐均不稳定，热分解生成相应的氧 化物和放出二氧化碳气体。 4. 镁和锂的某些盐类如氟化物、碳酸盐、磷酸盐等 及氢氧化物均难溶于水。 5. 镁和锂的氧化物、卤化物共价性较强，能溶于有 机溶剂中，如溶于乙醇。 6. 镁离子和锂离子的水合能力均较强。
§9-3 氧化物和氢氧化物
2.2<
<2.2时： 金属氢氧化物属碱性；
<3.2时： 金属氢氧化物属两性；
>3.2时： 金属氢氧化物属酸性
同一主族的金属氢氧化物，从上到下碱 性增强； 同一周期的金属氢氧化物，从右到左碱 性增强。
§9-4 盐类
一、晶型
碱金属和碱土金属离子型晶体大多数为NaCl型和CsCl型
§9-1 s区元素概述
第IA族包括锂、 钠、钾、铷、铯 和钫六种元素， 由于它们的氢氧 化物都是易溶于 水的强碱，所以 称它们为碱金属 元素。其中钫是 放射性元素。
ⅠA
ⅡA
Li
Be
Na
K
Mg
Ca
Rb
Cs
Sr
Ba
Fr
Ra
第IIA族包括铍、镁、钙、 锶、钡和镭六种元素， 由于钙、锶和钡的氧化 物在性质上介于“碱性 的”碱金属氧化物和 “土性的” 难熔的氧化 物Al2O3之间，所以称它 们为碱土金属。现在习 惯上把铍和镁也包括在 内，统称为碱土金属元 素。其中镭是放射性元 素。
§9-3 氧化物和氢氧化物
一、氧化物 Na2O2＋2H2O＝H2O2＋2NaOH 2H2O2＝2H2O＋O2↑ 2MO2＋2H2O＝O2＋H2O2＋2MOH 2MO3＋2H2O＝2O2＋H2O2＋2MOH M2O+CO2 = M2CO3 与CO2反应 强氧化性 2M2O2+CO2==2M2CO3+O2
碱土金属 仍是活泼 性相当强 的金属元 素，也是 强还原剂，
§9-1 s区元素概述
碱金属和碱土金属原子的最外层电子排布分 别为:ns1和ns2,这两族 元素构成了周期系的s区元 素。它们的次外层具有稀有气体原子式的稳定的 电子层结构， 对核电荷 的屏蔽作用较大，所碱金 属元素的第一电离势在同一周期中为最低。 碱金属元素的原子很容易失去一个电子而呈 +1氧化态，因此碱金属是活泼性很强的金属元素。 它们不会具有其它氧化态。碱土金属元素的原子 很容易失去二个电子而呈+２氧化态。
与水反应
4MO2＋2CO2＝2M2CO3＋3O2
Cr2O3+3Na2O2==2Na2CrO4+Na2O MnO2+Na2O2==Na2MnO4
§9-3 氧化物和氢氧化物
碱土氧化物 氧化剂 漂白剂 供氧剂
碱土金属的BeO,MgO具有很高的熔点和硬 度， 用于制耐火材料和金属陶瓷。CaO俗 称石灰或生石灰，作建筑材料，也用做干 燥剂，炼钢工业上用于除去Si、P杂质。 过氧化物、超氧化物、臭氧化物都是 强氧化剂。 由于它们的强氧化性，可用于纸张、 织物等的漂白剂 利用它们与二氧化碳反应生成氧气的 性质作为潜水、登山、高空作业的供 氧剂 过氧化钡常用于爆破作业上作强火 剂
§9-1 s区元素概述
碱土金属原子比相邻的碱金属多一个核电荷 ， 因而原子核对最外层的两个s电子的作用增强了， 所以碱土金属原子要失去一个电子比相应碱金属 难。 碱金属和碱土金属元素在化合时，多以离子 结合为主要特征 。 碱金属和碱土金属的原子半径，从上至下依 次增大，电离能和电负性依同样次序减小。金属 活泼性也从上至下依次增强。 它们不能以单质形式存在于自然界中。
面心立方构型，配位数均为6
简单立方构型，配位数均为8
§9-4 盐类
二、溶解性
碱金属盐类易溶，少数难溶： 锂盐：氟化锂 LiF、碳酸锂Li2CO3、 磷酸锂Li3PO4.5H2O 钠盐：六羟基锑酸钠 Na[Sb(OH)6] （白） 醋酸铀酰锌钠NaZn(UO2)3(CH3COO)9· 9H2O（黄绿） 钾盐：KClO4(白色)、KHC4H4O6(酒石酸氢钾，白色)、 K4[PtCl6](淡黄色)、 K2Na[Co(NO2)6](亮黄色)、 K[B(C6H5)4](四苯硼酸钾白色)
极化性: Na < Li < Be Mg < Be < B Al < B < C
B
Al
C
Si
Na < Mg < Be 所以 Li≈Mg Mg < Al < B 所以 Be≈Al Al < Si < C 所以 B≈Si
§9-5锂、镁的特殊性和对角线规则
本章作业：3、6、8、9、10、14．
2M(熔化)＋H2=2MH M(熔化)＋H2=MH2 H－ ＋Ｈ2O=H2+OH—
§9-2 单质的化学性质
3、与水和空气的反应 、
2Na+2H2O==2NaOH+H2↑ Li反应时由于产物溶解度小而吸 附在金属表面上，使反应缓慢进 行。
§9-3 氧化物和氢氧化物
离子型氢化物都是强还原剂，在水中水 释放出氢气： TiCl4＋4NaH＝Ti＋4NaCl＋2H2 LiH ＋H2O＝LiOH＋H2↑ CaH2＋2H2O＝Ca(OH)2＋2H2↑
§9-2 单质的化学性质
单质的物理性质
碱金属特殊物理性质： 密度小 钾钠保存于煤油中，锂保存于蜡中。 硬度小 用小刀可以切割它们。 熔沸点较低 随原子量的增大而降低。 导电性强 Cs、Rb用于作光电材料。 碱土金属的物理物质： 密度较小但硬度大 镁和铍用于制轻质合金，如镁 铝合金和电子合金，用于制造飞机部件，铍铜合金具有 强度大，硬度高弹性好等优点。碱土金属的导电性最好 的是镁和钙，其它的导电能力较差。
§9-5锂、镁的特殊性和对角线规则
在周期表中，在第二周期和第三周期元素中，处于对 角线位置上的三对元素：Li—Mg、Be—Al、B—Si，它们 的性质具有相似性。这种相似性称为“对角线规则”。
Li Be 因为处于对角线上的元素， 具有相近的离子势Z/r和电负性， Na Mg 对于相同的阴离子具有相似的极化 能力，因而表现出相似的化学性质。
碱金属在常温下能形成液态合金： Na-Hg合金(称钠汞齐 )——用于有机合成中作还原剂
§9-2 单质的化学性质