第十二章 碱金属和碱土金属

除去溶液中的杂质Fe3+
⑵与两性金属(Zn、Al)、某些非金属（B、Si）及其氧化物反应
2Al+2NaOH+6H2O=2Na[Al(OH)4]+3H2↑ Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O
Si+2NaOH（浓）+ H2O=Na2SiO3+2H2↑
SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O（玻璃瓶用橡皮塞） ⑶与多变价非金属（Cl2、Br2、I2、P、S)发生歧化反应 X2+6OH-=5X-+XO3-+3H2O 3S+6NaOH=2Na2S+Na2SO3+3H2O
M2＋(2x＋y)NH3 = M2(NH3)2＋y ＋2e(NH3)x－（蓝色）
2 M(s) + 2 NH3 (l ) 2 M 2 NH 2 H 2 ( g )
碱金属的一些化学反应
M 3P M3N(M=Li) MH MNH2 + H2 MOH + H2
P N2 H2 NH3(液态或气态） H2O X2 S
碱金属氧化物
碱金属在空气中充分燃烧的产物 碱金属 O2 N2 Li Li2O Li3N Na Na2O2 ---K Rb MO2 ---Cs
（1）普通氧化物 4Li+O2→2Li2O 制 备
Na2O2+2Na→2Na2O
2KNO3+10K→6K2O+N2 ↑
性质： Li2O 颜色 白
Na2O 白
MX(X=卤素） M 2S
M2O(M=Li) M2O2(M=Na,K,Rb,Cs) MO2(M=K,Rb,Cs)
M
O2
O2 + CO2
TiCl4 或 RECl3
M2CO3
Ti+MCl （M=Na,RE=希土） RE + MCl 或
碱土金属的一些化学反应
MX2(X=卤素） M 3N 2 M(OH)2 + H2
MgO(s) + C(s) = CO(g) + Mg(g) K2CO3 + 2C = 3CO + 2K
12.3 s区元素的化合物
12.3.1 氢化物
制备 s区金属（Be、Mg除外）在氢气流中加热可生成相应的离子型 （盐型）氢化物。
2Li H 2 2LiH 2 Na H 2 653K 2 NaH Ca H 2 CaH 2
（M=Be,Mg） N2 H2O
水蒸气
X2
O2 NH3 NaOH
MO
M
H2
(M=Ca,Sr,Ba)
M(NH2)2 + H2 HMO2- + H2
（M=Be）
MO + H2
MH2(M=Ca,Sr,Ba)
（4）焰色反应 钙、锶、钡及碱金属的挥发性化合物在高温火焰中，电子易 被激发。当电子从较高的能级回到较低能级时，便分别发射 一定波长的光（形成光谱线），使火焰呈现特征颜色：
元素的分类
普通元素和稀有元素 轻稀有金属：Li、Rb、Cs、Be; 高熔点稀有金属：Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、W等 分散稀有元素：Ga、In、Tl、Ge、Se、Te; 稀有元素 稀有气体：He、Ne、Ar、Kr、Xe、Rn; 稀土金属：Sc、Y、Ln;
铂系元素：Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt;
4KO2+2CO2=2K2CO3+3O2↑
(过)超氧化物广泛用做引火剂、供氧剂、漂白剂。 （4）臭氧化物(NaO3、 KO3、RbO3、CsO3)
3KOH(s)+2O3(g) = 2KO3(s)+KOH· 2O(s)+1/2O2(g) H RO3不稳定→RO2+O2 4MO3+2H2O=4MOH+5O2↑
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， 其I1比碱金属大。 碱金属和碱土金属元素在化合时，多以离子结合，但在某些 情况下仍显一定程度的共价性。 原子半径从上至下依次增大，电离能和电负性从上至下依次 减小。 金属活泼性从上至下依次增强。 不能以单质形式存在于自然界中。
芒硝
食盐 钾 K 钾长石 光卤石 铍 Be 镁 Mg 绿柱石 光卤石
铷Rb 铯Cs与钾共生
白云石
CaMg(CO3)2
钙、锶、钡三种元素以碳酸盐及硫酸盐矿物形式存在于自然界
12.2 s区元素的单质
12.2.1 物理性质和化学性质
物理性质
又轻又软，常温下呈 半液体状，金属家族 的软骨头；对光敏感， “长眼睛的金属”
正常氧化物(O2-) 过氧化物(O22-)
[-O-O-]2－
KK (σ 2 s ) 2 (σ * 2 s ) 2 (σ 2 p ) 2 ( 2 p ) 4 (π* 2 p ) 4 超氧化物(O2-) O O KK (σ 2 s ) 2 (σ * 2 s ) 2 (σ 2 p ) 2 ( 2 p ) 4 (π* 2 p ) 3
放射性稀有元素：Fr、Ra、Tc、Po、At、锕系元素
12.1 s区元素概述
ⅠA：Li、Na、K、Rb、Cs、(Fr)——碱金属ns1
s区 ⅡA： Be、Mg、Ca、Sr、Ba、(Ra)——碱土金属ns2
s区元素的通性 原子的最外层电子排布为： ns1和ns2 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，所以碱金属元素的I1在同一周期中为最低。 碱金属元素的原子易失去一个电子而呈+1氧化态，不会有其 它氧化态，因此碱金属是活泼金属。
4 LiH AlCl3 Li[ AlH 4 ] 3LiCl
乙醚
Li[ AlH 4 ] 4 H 2O LiOH Al (OH )3 4 H 2
Li[AlH4]强还原性，将醛、酮、羧酸等还原为醇，硝基还原为氨基。
12.3.2 氧化物
正常氧化物 ⅠA ⅡA Na2O CaO 过氧化物 Na2O2 CaO2 超氧化物 NaO2 CaO4 臭氧化物 KO3
P4+3KOH+3H2O=3KH2PO2（次磷酸钾)+PH3(膦)
碱土金属氢氧化物 Be(OH)2 Mg(OH)2 两性 难溶 中强 难溶 Ca(OH)2 强 微溶 Sr(OH)2 强 易溶 Ba(OH)2 强 易溶
12.3.3 氢氧化物
碱金属氢氧化物
物理性质：
⑴白色固体，除LiOH外，均易溶于水并放出大量热。 ⑵固体在空气中易吸湿潮解，NaOH可用做干燥剂。 ⑶对纤维、皮肤及其它有机物具有强腐蚀性-苛性碱（熔融或 蒸浓NaOH时，可用Ag、Ni或Fe制容器）。 LiOH NaOH KOH RbOH CsOH 碱性 中强 水溶性 难 强 易 强 易 强 易 强 易
第十二章 碱金属与碱土金属
s区元素概述 s区元素的单质 s区元素的化合物 s区元素的盐类 对角线规则
元素化学
1A 0
H ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA He
Li Na K Rb Cs Fr
Be Mg Ca Sr Ba Ra ⅢB Sc Y La-Lu Ac-Lr La Ac ⅣB ⅤB ⅥB Ti Zr Hf Rf Ce Th V Nb Ta Db Pr Pa Cr Mo W Sg Nd U ⅦB Mn Tc Re Bh Pm Np Fe Ru Os Hs Sm Pu Ⅷ Co Rh Ir Mt Eu Am Ni Pd Pt Uun Gd Cm ⅠB Cu Ag Au Uuu Tb Bk ⅡB Zn Cd Hg Uub Dy Cf
物理性质 白色晶体，熔沸点较高，熔融时能导电。
423573K

化学性质
热稳定性 ：大多不稳定，加热易分解放出氢气，可做储氢材料。 还原性： Eθ（H2/H-）＝-2.23V 溶于水放出氢气 MH + H2O = MOH + H2↑ CaH2 + H2O = Ca(OH)2 + H2 ↑(军事或气象野外生氢剂) TiCl4 + 4NaH = Ti + 4NaCl + 2H2 ↑ 有机合成中的重要还原剂
2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2↑
3Na2O2＋Cr2O3=2Na2CrO4+Na2O MnO2+Na2O2 = Na2MnO4 (熔矿剂) 碱性条件下为强氧化剂，遇棉花、木炭等爆炸。
5Na2O2+2MnO42-+16H+=5O2+2Mn2++10Na++8H2O
（3）超氧化物
K(Rb、Cs)+O2=MO2（橙黄，深棕，深黄） 2KO2+2H2O=2KOH+H2O2+O2↑ 2KO2+H2SO4=K2SO4+H2O2+O2↑
B AI Ga In TI
C Si Ge Sn Pb 114
N P As Sb Bi
O S Se Te Po 116
F Cl Br I At
Ne Ar Kr Xe Rn 118
镧系 锕系
Ho Es
Er Fm
Tm Md
Yb No
Lu Lr
元素的丰度与分类
元素的丰度
——化学元素在地壳（地球表面下16km厚的岩石层）中的含量 O、Si——总质量约占地壳的75％ O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg 8种元素的总质量占 地壳的99％以上 人体中大约含30多种元素，其中O、C、H、N、Ca、P、K、S、 Na、Al、Mg 11种常量元素约占人体质量的99.95％。
化学性质：
⑴与酸、酸性氧化物及盐等反应 2NaOH+CO2= Na2CO3+H2O 配不含Na2CO3溶液：先配饱和液，静置，Na2CO3↓，清液用 煮沸冷却的蒸馏水冲稀。 NaOH+NH4Cl=NaCl+H2O+NH3↑ 实验室制NH3↑