高中化学竞赛碱金属和碱土金属
化学竞赛-碱金属与碱土金属
天青石 碳酸锶
重晶石 碳酸钡
锂辉石 LiAlSi2O6 钠长石 NaAlSi3O8 硝石 NaNO3 钾长石 KAlSi3O8 光卤石 KCl· MgCl2 · 6H2O 芒硝 Na2SO4 泻盐 MgSO4 · 7H2O 方解石 CaCO3 石膏 CaSO4 · 2H2O 天青石 SrSO4 重晶石 BaSO4
通常碱土金属的超氧化物很不纯净！
简介：MO2是更加活泼的钾、铷、铯在空气中燃烧的产物，有色，KO2橙黄色， RbO2深棕色， CsO2深黄色
2、与空气中的氧、氮及其它非金属反应：
6M + N2 = 2M3N 3M + N2 = M3N2
镁在氧气中燃烧
SiO2 + Mg =Si + 2MgO TiCl4 + Na = Ti + 4NaCl
3、与化合物作用：
钠、镁、钙高温下能夺取氧或氯，在非水体系，如固相反应和有机体系中，做还原剂。
2NH3 + 2M = 2M(NH2) + H2↑
冷
热
453~473K
573~673K
点燃
Na2O2 + H2SO4==Na2SO4 + H2O2 BaO2 + H2SO4 ==BaSO4↓+ H2O2
实验室制备H2O2
Cr2O3难溶+ 3Na2O2 = 2Na2CrO4易溶+ Na2O
1
MnO + Na2O2 = Na2MnO4 用做分解矿石的熔剂
Li Be Na Mg K Ca Rb Sr Cs Ba
金属活泼性增加
金属活泼性增加
一是因为这些金属熔点高 二是因为氢氧化物溶解度小
全国高中化学竞赛之化学元素化学-碱金属与碱土金属75页PPT
55、 为 中 华 之 崛起而 读书。 ——周 恩来
全国高中化学竞赛之化学元素化学-碱 金属与碱土金属
36、如果我们国家的法律中只有某种 神灵， 而不是 殚精竭 虑将神 灵揉进 宪法， 总体上 来说， 法律就 会更好 。—— 马克·吐 温 37、纲纪废弃之日，便是暴政兴起之 时。— —威·皮 物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律 是丝毫 没有力 量的。 ——菲 力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们 迅速累 聚，进 而变成 法律。 ——朱 尼厄斯
40、人类法律，事物有规律，这
51、 天 下 之 事 常成 于困约 ，而败 于奢靡 。——陆 游 52、 生 命 不 等 于是呼 吸，生 命是活 动。——卢 梭
高中化学竞赛碱金属和碱土金属共52页
16、业余生活要有意义，不要越轨。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突破在于用人，而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、自己活着，就是为了使别人过得更美好。——雷锋 20、要掌握书，莫被书掌握；要为生而读，莫为读而生。——布尔沃
高中化学竞赛碱金属和碱土金属
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6、黄金时代是在我们的前面，而不在 我们的 后面。
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7、心急吃不了热汤圆。
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8、你可以很有个性，但某些时候请收 敛。
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9、只为成功找方法，不为失败找借口 (蹩脚 的工人 便几乎 能克服 任何恐 惧。因 为，请 记住， 除了在 脑海中 ，恐惧 无处藏 身。-- 戴尔． 卡耐基 。
END
高中化学竞赛-碱金属和碱土金属
高中化学奥林匹克竞赛辅导碱金属和碱土金属一、s区元素简介碱金属包括锂(Li)、钠(Na)、钾(K)、铷(Rb)、铯(Cs)、钫(Fr，具有放射性)六种元素，位于元素周期表第ⅠA族。
由于钠、钾的氢氧化物是常见的碱，所以本族元素称为碱金属，碱金属元素价电子构型为n s1。
位于元素周期表第Ⅰ A族的铍(Be)、镁(Mg)、钙(Ca)、锶(Sr)、钡(Ba)、镭(Ra，具有放射性) 称为碱土金属，是因为这些元素的性质介于碱金属和稀土元素之间。
碱土金属的价电子构型为n s2。
第Ⅰ A族和第Ⅰ A的元素同属于元素周期表中的s区。
在化学性质方面，碱金属、碱土金属的单质能与大多数非金属物质反应，如均极易在空气中燃烧。
除了Be、Mg外，都较易与水反应。
s区元素能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化合物。
Li和Be的离子半径小，极化作用较强，形成的化合物基本上是共价型的（LiF是离子型化合物），少数Mg的化合物也是共价型的。
在物理性质方面，s区元素单质的主要特点是：轻、软、低熔点。
密度最低的是锂(0.53g/cm3)，是最轻的金属，即使密度最大的镭，其密度也小于5g/cm3。
碱金属、碱土金属的硬度除Be和Mg 外也很小，其中碱金属和钙、锶、钡可以用刀切。
二、碱金属元素1.碱金属简介碱金属晶体金属键较弱，熔沸点较低，硬度较小，用小刀即可切割。
由于碱金属阳离子半径较大（Li+除外），电荷低，碱金属阳离子的极化作用一般都比较小，形成的化合物主要是离子化合物。
Li+为2电子构型，半径远小于同族的其他阳离子，因此极化作用较大，锂的化合物具有一定程度的共价特征。
碱金属的性质化学活泼性。
本节将着重以Na和K为代表介绍碱金属的性质。
2.钠及其化合物钠的化学性质很活泼，和其他碱金属和碱土金属元素一样，它在自然界里不能以游离态存在，只能以化合态存在。
自然界中的含钠化合物有食盐(NaCl)、智利硝石(NaNO3)、纯碱(Na2CO3)、冰晶石(Na3AlF6)等。
碱金属和碱土金属
碱金属和碱土金属在化学元素周期表中，碱金属和碱土金属是两个重要的元素类别。
它们在自然界中广泛存在，具有独特的化学和物理性质。
本文将深入探讨碱金属和碱土金属的特点、用途以及对环境和人类健康的影响。
一、碱金属碱金属是指位于元素周期表第1A族的锂（Li）、钠（Na）、钾（K）、铷（Rb）、铯（Cs）和铍（Fr）。
它们通常具有相似的特性，并且在自然界中以化合物形式存在。
碱金属的特点如下：1. 金属性质：碱金属是典型的金属元素，具有良好的导电性和导热性。
2. 电子配置：碱金属的电子配置以ns1的形式出现，其外层只有一个s电子，容易失去这个电子形成带正电荷的离子。
3. 低密度：碱金属的密度相对较低，从锂到铯依次递增。
4. 相对活泼：碱金属对水和空气中的氧气具有很高的反应性，它们能够与水反应产生氢气，并在空气中形成氧化物。
碱金属具有广泛的应用领域。
首先，钠和钾是人体必需的微量元素，对维持正常的生理功能至关重要。
其次，碱金属可以用于制备合金、导热材料、催化剂等。
此外，碱金属化合物还被广泛应用于玻璃工业、电池制造、化学实验等领域。
然而，碱金属也存在一些潜在的危害性。
例如，钠和钾金属与水反应时会放出大量的氢气，可能引发火灾。
此外，过量摄入碱金属离子对人体健康有害，可能导致水电解质平衡失调甚至中毒。
二、碱土金属碱土金属是周期表中第2A族的含钙（Ca）、镁（Mg）、锶（Sr）、钡（Ba）和镭（Ra）的元素。
与碱金属相比，碱土金属的化学性质略微稳定。
以下是碱土金属的主要特点：1. 金属性质：碱土金属也是典型的金属元素，具有较好的导电性和导热性。
2. 电子配置：碱土金属的电子配置为ns2，外层具有两个s电子。
3. 密度：碱土金属的密度相对较高，从镁到钡递增。
4. 反应性：碱土金属相对于碱金属来说较不活泼，但依然能与水和氧气反应，生成相应的化合物。
碱土金属也有广泛的应用。
首先，钙是人体骨骼和牙齿的主要成分之一，对维持骨骼健康至关重要。
高中化学竞赛碱金属和碱土金属
(汞齐, 是金属溶解于汞中形成的溶液, 常作还原剂)
金属铯由于其原子半径大，最外层的s电子活泼性 极高，当金属表面受到光照时，电子便可获得能 量从表面逸出。 利用铯的这一特性，它被用来制造光电管中的 阴极。
单质的化学性质:
钠、钾和钙、镁是s区元素中最重要的元素。因电 负性都较低，都是很活泼的金属元素，能直接或 间接地与电负性较高的非金属元素，如卤素、硫、 氧、磷、氮和氢等形成相应的化合物： 2Na+ Cl2= 2NaCl 和H2O反应剧烈(除Be、Mg之外): Ca + 2H2O --- Ca(OH)2 + H2 置换稀有金属: ZrO2 + 2Ca --- Zr + 2CaO 和H2的反应(除Be、Mg之外): 2Na + H2 --- 2NaH NaH: 白色晶体, H显负价, 是强还原剂.
Ι
M 2 O H 2O 2MOH （Li Cs剧烈程度） M II O H 2 O M(OH)2
（BeO和MgO 除外）
Na 2 O 2 2H2 O 2NaOH H 2 O 2 2KO2 2H2 O 2KOH H 2 O 2 O 2
第一章 碱金属与碱土金属
1.1 概述
金 属 性 、 还 原 性 增 强
原 子 半 径 增 大
ⅠA Li Na K Rb Cs n s1 +1
ⅡA Be Mg Ca Sr Ba n s2 +2
原子半径减小 金属性、还原性减弱
活泼金属
它们容易失去外层电子，故化学性质活泼。 大多数金属可形成离子型化合物，但在某些 情况下仍显一定程度的共价性。
金属的氨溶液中含有金属离子和溶剂化自由电子, 这种溶剂化自由电子非常活泼，具有极强的还原能 力. 金属的氨溶液：强还原性（低温）、导电性、 顺磁性
碱金属与碱土金属
碱金属与碱土金属碱金属和碱土金属是元素周期表中的两个主要族群，它们具有一些共同的特性，也有一些明显的区别。
本文将详细介绍碱金属和碱土金属的性质以及它们在日常生活和科学领域中的应用。
一、碱金属的性质碱金属是元素周期表第一族的元素，包括锂（Li）、钠（Na）、钾（K）、铷（Rb）、铯（Cs）和钫（Fr）。
它们都是银白色金属，在常温下具有较低的熔点和沸点，且具有较低的密度。
碱金属的金属性质非常活泼，容易与非金属元素反应，例如与水、氧气和卤素等。
这些反应通常都是剧烈的，产生大量的能量和气体。
碱金属的电子结构也具有一定的特点。
它们的原子外层只有一个电子，容易失去此电子形成阳离子。
这种电子结构使碱金属具有良好的导电性和导热性。
此外，碱金属的化合物主要是离子化合物，如氯化钠（NaCl）和氢氧化钾（KOH）等。
碱金属在日常生活中有许多应用。
钠是一种常用的食盐成分，它在食物中起到增强味道的作用。
钾在植物生长中起到重要的作用，是必需的营养元素之一。
锂离子电池是目前最常用的电池类型之一，广泛应用于手机、笔记本电脑等电子设备。
二、碱土金属的性质碱土金属是元素周期表第二族的元素，包括铍（Be）、镁（Mg）、钙（Ca）、锶（Sr）、钡（Ba）和镭（Ra）。
它们在常温下也是银白色金属，具有较高的密度和熔点。
与碱金属相比，碱土金属的反应性更低，但仍然活泼。
碱土金属的电子结构与碱金属类似，外层电子结构为ns2。
与碱金属类似，碱土金属也容易失去外层两个电子形成阳离子。
这种电子结构使得碱土金属具有良好的导电性。
与碱金属不同，碱土金属的氢氧化物和碳酸盐是碱性的。
例如，氢氧化钙（Ca(OH)2）是一种通常用于调节土壤酸碱度的物质。
碱土金属在许多领域中都有重要应用。
镁是一种重要的金属材料，广泛应用于航空、汽车和船舶制造。
钙是构成人体骨骼和牙齿的重要元素，对维持骨骼健康至关重要。
三、碱金属与碱土金属的区别1. 电子结构：碱金属和碱土金属的外层电子结构相似，都是ns1或ns2。
碱金属与碱土金属的性质与反应
碱金属与碱土金属的性质与反应碱金属和碱土金属是化学元素周期表中两个重要的元素家族。
它们在自然界中广泛存在，并且具有独特的性质和反应。
本文将探讨碱金属和碱土金属的性质以及它们的一些典型反应。
一、碱金属的性质与反应碱金属包括锂（Li）、钠（Na）、钾（K）、铷（Rb）和铯（Cs），它们在元素周期表的第一组。
碱金属具有以下一些共同的性质。
首先，它们是非常活泼的金属，容易与其他元素发生反应。
其次，它们的密度都很低，比较轻盈。
此外，碱金属在室温下都是固体，但可以很容易地被切割成薄片。
碱金属在空气中的反应也是引人注目的。
它们与氧气反应会产生相应的氧化物。
例如，钠与氧气反应会生成氧化钠，这是一种白色晶体。
而钾与氧气反应则会产生氧化钾，这是一种紫色的晶体。
这些氧化物在水中溶解后会形成碱性溶液，因此碱金属也被称为“碱”。
碱金属与水的反应也是非常剧烈的。
它们与水反应会放出大量的氢气，并产生相应的氢氧化物。
例如，钠与水反应会生成氢氧化钠，这是一种强碱。
这种反应非常剧烈，甚至会引起火灾。
因此，在实验室中处理碱金属时需要非常小心。
二、碱土金属的性质与反应碱土金属包括铍（Be）、镁（Mg）、钙（Ca）、锶（Sr）和钡（Ba），它们在元素周期表的第二组。
碱土金属与碱金属相比，具有一些不同的性质。
首先，它们的密度比碱金属要高，但仍然比较轻盈。
其次，碱土金属的熔点和沸点较高，因此它们在常温下都是固体。
碱土金属与水的反应相对于碱金属来说较为温和。
它们与水反应会放出氢气，并生成相应的氢氧化物。
例如，钙与水反应会生成氢氧化钙，这是一种弱碱。
与碱金属不同的是，碱土金属与水的反应不会引起火灾。
碱土金属还具有一些其他的重要性质和反应。
例如，它们的氧化态通常为+2。
此外，碱土金属在燃烧时会产生明亮的火焰，这是由于金属离子激发气体中的电子而引起的。
这种现象在烟花制造中得到了广泛应用。
总结起来，碱金属和碱土金属具有独特的性质和反应。
碱金属非常活泼，容易与氧气和水反应，并产生相应的氧化物和氢氧化物。
化学奥赛无机元素化学习题-碱金属元素及碱土金属元素(含答案)
化学奥赛无机元素化学习题-碱金属元素及碱土金属元素(含答案)【高中化学奥林匹克竞赛辅导】无机元素化学习题第十章碱金属与碱土金属1. 钠、钾、锂、铷和铯在过量氧气中燃烧时，各生成何种氧化物？各类氧化物与水的作用情况如何？2. 金属钠为什么放在煤油中保存？放在汽油中好不好？放在液氨中行不行？金属锂能否放在煤油中？3. Li、Na、K、Rb和Cs的逸出功分别为2.42、2.28、2.24、2.09和1.96eV，(1) 这样一个顺序与碱金属的什么性质有关？(2) 这些金属中有哪些用可见光照射，能显示光电效应？4. 解释下列事实：(1) 碳酸钠溶液加到铜盐溶液中,得到碱式碳酸盐的沉淀。
(2) IA族中只有锂与氮反应,生成氮化物。
(3) 如果用氨—氯法得到碳酸钠的方法来制备碳酸钾是不可行的。
5. 提纯NaCl过程中,为什么要先加入BaCl2，再加入Na2CO3，然后将溶液调至酸性？各步的作用是什么？6. 根据Born－Haber循环，指明什么因素构成氮化锂稳定，氮化钾不稳定？7. 根据Born－Haber循环，指明什么因素构成锂的还原电位与铯的相近？8. 氟化铯晶体虽然具有最高的离子性，但为什么它的熔点却较低？9. 氢化钠和水作用，放出氢气并生成苛性钠。
已知氢化钠的生成热为56.43kJ⋅mol－1，苛性钠生成热为468.2kJ⋅mol－1，试计算氢化钠与水反应的热效应。
10. Li(s) + H2O −→LiOH(aq) + 1/2H2(g) 的∆Hө298= －508.3kJ⋅moi－1，而Na(s) + H2O −→NaOH(aq) + 1/2H2(g) 的∆Hө298= －469.5kJ⋅mol.－1，但为什么锂与水的反应不激烈？11. Na+(aq)的∆Hөf = －239.4kJ⋅mol－1，Na的第一电离势是493.2kJ⋅mol－1，钠的升华热为108.6kJ⋅mol－1，试求：Na+离子的水合能。
化学竞赛无机化学绝密课件_碱金属和碱土金属综述
碱土金属的熔点明显高于
碱金属。 最低的镁为 650 ℃。 最高的铍为 1287 ℃。
碱金属质地较软，可以用刀 子切割。 碱金属的密度都较小，属于 轻金属，其中锂、钠、钾的密度 比水还小。
碱金属和碱土金属等活泼金属 可用来置换稀有金属 ZrO2 + 2 Ca ——— Zr + 2 CaO
加热
除 Be 与 H2 直接化合的工作未见
报道，以及 Mg 需要在特定的条件下
才可以与 H2 反应之外，
其余碱金属和碱土金属均可以在
300700℃ 下与 H2 反应。
例如 2 Na + H2 ——— 2 NaH
Ca 与水的反应要比 Na 和 K
平和得多 Ca + 2 H2O —— Ca （OH） 2 + H2
钠、钾等金属可以溶于汞中，得 到合金，即汞齐。 汞齐是平和的还原剂，与水反应
不剧烈，可以控制。
例如钠汞齐 Na•nHg 与水反 应的方程式可以写成
2 （ Na•nHg）+ 2 H2O —— 2 NaOH + H2 + 2n Hg
白云石 CaMg （CO3） 2 菱镁矿 MgCO3 海水中的镁离子
镁在地壳中的质量含量 为 2.3 % 列第 7 位
钙 Ca 碳酸盐及硫酸盐矿物
钙在地壳中的质量含量
为 4.1 % 列第 5 位。
锶 Sr 碳酸盐及硫酸盐矿物
锶在地壳中的质量含量
为 0.037 %
列第 16 位。
钡 Ba 碳酸盐及硫酸盐矿物 钡在地壳中的质量含量 为 0.050 % 列第 14 位。
◆高中化学竞赛 无机化学课件(s区+B族)
§12.4 碱金属和碱土金属的化合物
12.4.1 氢化物 12.4.2 氧化物 12.4.3 氢氧化物 12.4.4 重要盐类及其性质
12.4.1 氢化物
s区元素的单质(除Be、Mg外)均能与氢 形成离子型氢化物。 1.均为白色晶体， 热稳定性差 LiH NaH KH RbH CsH NaCl -90.4 -57.3 -57.7 -54.3 -49.3 -441
2KNO 3 + 10K 6K 2O + N 2
MCO 3 MO + CO 2 (g) 除BeO外，均能与水化合生成相应的碱。
MⅠ2O + H2O 2MOH （Li Cs剧烈程度）
MⅡO + H2O 2M(OH) 2 （BeO除外） Li 2O + CO 2 Li 2CO 3
2. 过氧化物
§12.2 碱金属和碱土金属概述
碱金属(IA )：ns1 Li, Na, K, Rb, Cs, Fr
碱土金属(IIA )：ns2 Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra 都是活泼金属。
通性：
1. 易与H2直接化合成MH、MH2离 子型化合物；
如何证明H的化合 价为-1价？ 电解熔融态氢化物，
化合物生成焓 △ fHm / kJ·mol-1
化合物生成焓越大(绝对值)，放出热量越多，物质的热稳定 性越好。 与高中所学，同主族，从上到下氢化物的稳定性越差一致。
2.还原性强
(E (H2/H- ) = - 2.23V)
⊖越小，还原型物质(H-)的还原能力越强，对应的氧 化剂H2的氧化能力越弱。 H-为强还原剂。
金属性、还原性减弱
§12.3 碱金属和碱土金属的单质
12.3.1 单质的性质 12.3.2 单质的制备和用途
碱金属与碱土金属
锂,银白色金属。
质软。
露置湿空气中渐变黄色。
遇水反应生成氢氧化锂和氢气,与稀盐酸和稀硫酸迅速作用,放出氢气,与冷硫酸作用较慢,与硝酸作用猛烈。
溶于氨水后成蓝色溶液。
常温下不与氧起反应,加热至100℃以上时生成氧化锂,红热时能与氢作用。
一定条件下能与氮、卤素和硫直接化合。
遇水、氮、酸或氧化剂有起火和爆炸危险。
钠,银白色立方体结构金属。
新切面发光,在空气中氧化转变为暗灰色。
质软而轻,密度比水小,在-20℃时变硬,遇水剧烈反应,生成氢氧化钠和氢气并产生大量热量而自燃或爆炸。
在空气中,燃烧时发亮黄色火焰。
遇乙醇也会反应,跟乙醇的羟基反应,生成氢气和乙醇钠,同时放出热量。
能与卤素和磷直接化合。
能还原许多氧化物成元素状态,也能还原金属氯化物。
溶于液氨时成蓝色溶液。
在氨中加热生成氨基钠。
溶于汞生成钠汞齐。
有腐蚀性。
铍,钢灰色的稀有金属,是最轻的碱土金属元素,也是最轻的结构金属之一。
呈灰白色,质坚硬。
和锂一样,也形成保护性氧化层,故在空气中即使红热时也很稳定。
不溶于冷水,微溶于热水,可溶于稀盐酸,稀硫酸和氢氧化钾溶液而放出氢。
金属铍对于无氧的金属钠即使在较高的温度下,也有明显的抗腐蚀性。
铍价态为正2价,可以形成聚合物以及具有显著热稳定性的一类共价化合物。
镁,银白色的金属,是轻金属之一,具有延展性,金属镁无磁性,且有良好的热消散性。
空气中,镁的表面会生成一层很薄的氧化膜,使空气很难与它反应。
镁和醇、水反应能够生成氢气。
粉末或带状的镁在空气中燃烧时会发出强烈的白光。
在氮气中进行高温加热,镁会生成氮化镁;镁也可以和卤素发生强烈反应;镁也能直接与硫化合。
具有比较强的还原性,能与热水反应放出氢气,燃烧时能产生眩目的白光,镁与氟化物、氢氟酸和铬酸不发生作用,也不受苛性碱侵蚀,但极易溶解于有机和无机酸中。
镁能直接与氮、硫和卤素等化合。
钙,银白色的轻金属。
质软。
化学性质活泼,能与水、酸反应,有氢气产生。
在空气在其表面会形成一层氧化物和氮化物薄膜,以防止继续受到腐蚀。
最新化学竞赛-碱金属与碱土金属
350
以钠为例：加 CaCl2 的作用(助熔剂，flux)
● 降低熔点，减少液Na挥发
● 混合盐密度增大，液Na浮在熔盐表面，易于收集
● 降低液Na在熔融体中溶解度
● 增加熔盐导电性
2）热还原法 白云石CaMg(CO3)2热分解为CaO和MgO的混合物， 在镍容器中用铁硅还原：
2CaO + 2MgO + Si = 2Mg +Ca2SiO4 金属钾的生产
Ca(EDTA)2-
第二节 碱金属和碱土金属的单质
一、单质的物理性质和应用
1、金属的光泽 银白色 2、密度小 最轻的金属Li 3、低熔点 4、低硬度 可用刀切割 5、良好的导电性 6、形成液态合金
77.2% K + 22.8% Na mp = 260.7 K，被用做核 反应堆的冷却剂。
Li
Na
Ca
Li Ca Sr Ba 反应平稳 Be Mg 常温下在水中稳定
金 Li Be
属 活
Na Mg
泼 K Ca
性 增
Rb
Sr
加 Cs Ba
金属活泼性增加
一是因为这些金属熔点高 二是因为氢氧化物溶解度小
钾与水反应
2、与空气中的氧、氮及其它非金属反应：
4M + O2 = 2M2O 室温迅速反应，金属失去光泽 2M + O2 = 2MO 加热显著发生反应
化学竞赛-碱金属与碱土金属
元素周期表
IA IIA IIIB IVB VB VIB VII VIIIB B
IB IIB IIIA IVA VA VIA VII VIII
A
A
1H
He
2 Li Be
B C N O F Ne
竞赛培训11碱金属和碱土金属
KCl + Na ===NaCl + K↑
高温
2RbCl + Ca=== CaCl2 + 2Rb(g)
1473K
K2CO3+2C
====
真空
2K↑+3CO↑
二、碱土金属的氧化物
1.分类：
普通氧化物 (含O2-)、过氧化物(O22-)、超氧化物(O2-)、臭氧化 物(O3-)
2.制备：
(1)空气中燃烧或加热： 碱金属中Li只能得Li2O，其他碱金属分别生成过氧化物 (Na2O2)、超氧化物(KO2，RbO2 和 CsO2)
碱土金属将生成正常氧化物 MO
要制得纯净 Na2O: Na2O2 + 2Na =△== 2 Na2O
（2）钠、钾的正常氧化物可以通过金属或其叠氮化物还原
过氧化物、硝酸盐、亚硝酸盐得到。
△
2 Na
+
2 NaOH
===
△
2 Na2O
+
H2↑
3 NaN3 + NaNO2 === 2 Na2O + 5 N2↑
竞赛培训10 碱金属与碱土金属
一、 单质
金原 属子 性半 、径 还增 原大 性 增 强
ⅠA
ⅡA
Li
Be
Na
Mg
K
Ca
Rb
Sr
Cs
Ba
+1
+2
原子半径减小 金属性、还原性减弱
1.活泼金属
它们容易失去外层电子，故化学性质活泼。大多数 金属可形成离子型化合物，但在某些情况下仍显一 定程度的共价性。
其中锂和铍由于原子半径相当小，电离能相对地高 于其他同族元素，形成共价键的倾向比较显著。
【高中化学奥赛】碱金属与碱土金属
4. 碱土金属的物理性质变化不如碱金属那么有规律，是由于其晶 格类型不完全相同。
三、化学性质
1、与非金属作用： 碱金属: Li2O、Li3N； M2O2 (M = Na、K、Rb、Cs) MO2 (M = K、Rb、Cs)
1.结构： KK(σ2s)2(σ2s*)2(σ2px)2(π2py)2(π2pz)2(π2py*)2(π2pz*)1 2.性质：
3、过氧化钡
Ba(NO3)2+3H2O2+2NH3·H2O=BaO2·2H2O2 +2NH4NO3+2H2O
然后加热至383~388K，即脱去H2O2而得BaO2
三、超氧化物
碱金属MO2 碱土金属M(O2)2。 一般说来，金属性越强的元素越容易形成含氧较多的氧化物。 因此，K、Rb、Cs易形成超氧化物。 K(Rb、Cs) + O2 = MO2 Na2O2 + O2 = 2NaO2
1. 融盐电解法
Na：电解40%NaCl + 60%CaCl2
2NaCl = 2Na + Cl2 CaCl2的作用： a.降低电解质的熔点，防止钠的挥发； b.减小金属Na的分散性(混盐密度>金属钠，钠浮在上层)。
2. 热还原法：一般采用焦炭或碳化物为还原剂
MgO(s) + C(s) = CO(g) + Mg(g) K2CO3 + 2C = 2K + 3CO 2KF + CaC2 = CaF2 + 2K + 2C
Na 钠
Sodium
K Rb Cs Fr 钾 铷铯钫
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硝酸盐 硫酸盐 碳酸盐
LiNO3· H2O和LiNO3· 3H2O 仅Li2SO4· H2O和Na2SO4· 10H2O 除Li2CO3外其余都带结晶水
从阴离子角度看, 碱金属强酸盐水合能力小, 弱酸盐水合能力 较大.
性质
碱土金属的盐类
带结晶水的趋势 更大 吸潮性
常见水合盐：MgCl2· 6H2O、CaCl2· 6H2O 、MgSO4· 7H2O、CaSO4· 2H2O、 BaCl2· 2H2O 干燥剂
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.镁和锂的水合氯化物受热水解。
LiCl▪H2O ∆
ⅠA ⅡA 金属活泼，可与氢形成离子性氢化物，有以下特点：
1. 均为白色晶体, 热稳定性差
LiH NaH KH RbH CsH NaC
2. 还原性强
( E (H 2 /H ) 2 . 23 V)
Θ
2LiH TiO 2 Ti 2LiOH 4NaH TiCl 4 Ti 4NaCl 2H 2
(汞齐, 是金属溶解于汞中形成的溶液, 常作还原剂)
金属铯由于其原子半径大，最外层的s电子活泼性 极高，当金属表面受到光照时，电子便可获得能 量从表面逸出。 利用铯的这一特性，它被用来制造光电管中的 阴极。
单质的化学性质:
钠、钾和钙、镁是s区元素中最重要的元素。因电 负性都较低，都是很活泼的金属元素，能直接或 间接地与电负性较高的非金属元素，如卤素、硫、 氧、磷、氮和氢等形成相应的化合物： 2Na+ Cl2= 2NaCl 和H2O反应剧烈(除Be、Mg之外): Ca + 2H2O --- Ca(OH)2 + H2 置换稀有金属: ZrO2 + 2Ca --- Zr + 2CaO 和H2的反应(除Be、Mg之外): 2Na + H2 --- 2NaH NaH: 白色晶体, H显负价, 是强还原剂.
金属的氨溶液中含有金属离子和溶剂化自由电子, 这种溶剂化自由电子非常活泼，具有极强的还原能 力. 金属的氨溶液：强还原性（低温）、导电性、 顺磁性
由于氨合电子存在 , 溶 液有导电性和顺磁性, e(NH3)y-是很强的还原剂, 用于无机和有机合成.
氨合电子结构示
例题
1.2.2 离子型氢化物（除BeБайду номын сангаасMg）
单质在空气中燃烧（含焰色反应） ，形成相应的 氧化物
如：
生成正常氧化物的有Li2O、MgO、CaO等；
生成过氧化物的有Na2O2、BaO2等；
生成超氧化物的有KO2、RbO2等；
稳定性:
O2- > O2- > O22-
Li2O BeO
Na2O2 MgO
KO2 CaO
RbO2 SrO
CsO2 Ba2O2
LiAlH 4 4H 2 O LiOH Al(OH) 3 4H 2
1.3 对角线规则
Li Na Be B C Si
原因：
Mg Al
Z / r 比较相似。
1. 3.1 B、Si的相似性
2B + 6NaOH == 2Na3BO3 +3H2 Si+2NaOH+H2O == Na2SiO3+2H2
2．碱土金属普通氧化物的制取方法有三： ① M +O2 → MO（白色固体）
② MCO3 △ MO +CO2
③ M（NO3）2 △ MO +NO2 ↑ + O2 ↑
[问题11] Na2O2有哪些典型的化学性质？ 答：① 与水反应： Na2O2+2H2O（冷）= H2O2 +2 NaOH
② 与酸反应： Na2O2+H2SO4 （稀）= H2O2 + 有何用途? Na2SO4 ③与CO2反应： 2H2O2 = 2H2O +O2 2Na2O2+ 2CO2 = 2Na2 CO3 +O2 ↑
2 2 2 2 2
]
碱金属和碱土金属氢氧化物的碱性 LiOH 中强 Be(OH)2 两性 NaOH KOH 强 强 Mg(OH)2 Ca(OH)2 中强 强 RbOH CsOH 强 强 Sr(OH)2 Ba(OH)2 强 强
3. 巴索洛规则：
当阴阳离子电荷绝对值相同, 阴阳离子 半径较为接近则难溶；否则，易溶。 LiF LiI BaSO4 BeSO4
碱金属含氧酸盐的热稳定性一般比碱土金属的热稳定性高
原因：正离子电荷越高，半径越小，其含氧酸盐不
稳定，分解温度越低 碳酸盐的受热分解产物为金属氧化物和二氧化碳
Li2CO3 Li2O CO2 MgCO3 MgO CO2
12—3—2 盐的结晶水合与复盐
正离子电荷越高，半径越小，形成结晶水合盐类 的倾向越大。 碱金属盐的结晶水
臭氧化物 将K, Rb, Cs的氢氧化物与臭氧反应，可得臭 氧化物。如:
3KOH(s) + 2O3(g) = 2KO3(s) + KOH· H2O(s)+1/2O2(g)
用液氨重结晶，可得橘红色KO3。但它不稳定， 可缓慢分解：
2KO3=2KO2 + O2
3.三类氧化物的化学性质 (1) 与H2O的作用:
单质的制备
1、熔盐电解法 2、化学还原法
MgO + C --- CO + Mg (高温)
KCl(l) + Na --- NaCl + K(g) 2RbCl(l) + Ca--- CaCl2 + 2Rb(g)
热还原法 热还原法是制备碱金属或碱土金属单质的一 种较为简便的方法。 例如用碳可以将碳酸钾中的钾还原成金属钾： K2CO3+2C = 2K+3CO （1473K） 镁除了常用熔融的无水氯化镁进行电解制备外， 工业上还采用一种氧化镁与碳或碳化钙的热还原 法。 例如： MgO(s)十C(s) = CO(g)十Mg(g) (高温)
3. 剧烈水解
MH H 2 O MOH H 2 (g) CaH 2 2H 2 O Ca(OH) 2 2H 2 (g)
4. 形成配位氢化物
氢化铝锂
（无水）乙醚 4LiH AlCl 3 Li[AlH 4 ] 3LiCl
Li[AlH4]受潮时强烈水解
④强氧化性：在碱性介质中是强氧化剂
3Na2O2+Cr2O3 = 2Na2CrO4 + Na2O Na2O2+MnO2 = Na2MnO4
三、超氧化物
[问题12]超氧化物与过氧化物的性质 超氧离子 O2-的分子轨道：
有哪些相似之处？ [KK（σ2s ）2（σ2s*）2（σ2p）2 4（π * ）2（π * ）1 （ π ） 2p +2H O 2 2p z ↑ 答：2KO = py H O +2KOH+O 4KO2+2CO2 = 2K2CO3 +3O2↑
其中锂和铍由于原子半径相当小，电 离能相对地高于其他同族元素，形成共价键 的倾向比较显著。
单质的物理性质 有金属光泽 密度小
硬度小
熔点低 导电、导热性好
碱金属单质的熔点变化
由于碱金属原子只有一个价电子且原子半径较大， 故金属键很弱，其熔、沸点都很低。 碱土金属不仅有两个价电子，而且比同周期碱金属 的原子半径小，因此所形成的金属键比碱金属强， 使得其熔点、沸点、密度和强度都高于碱金属。 碱金属和碱土金属单质都具有金属光泽，有良好的 导电性和延展性。除了铍和镁以外，其他金属都很 软，可用刀子切割。锂、钠和钾的密度很小，浮在 水面不下沉。 Li的密度是金属中最小的，比煤油 还小，故只能保存在石蜡中。
(2)与CO2的作用： Li 2 O CO 2 Li 2 CO 3
2Na 2 O 2 2CO 2 2Na 2 CO 3 O 2 (g) 4KO 2 2CO 2 2K 2 CO 3 3O 2 (g )
3、碱金属和钙、锶、钡+液氨→蓝色导电溶液
Na 2 NH3 Na ( NH3 ) e ( NH3 )
CaH 2 2H 2 O Ca(OH) 2 2H 2 (g)
2 制备:
直接:
2Na O 2 Na 2 O 2 K O2 KO 2
Na 2 O 2 2Na 2Na 2 O
2KNO 3 10K 6K 2 O N 2
间接:
MCO 3 MO CO 2 (g)
Ι
M 2 O H 2O 2MOH （Li Cs剧烈程度） M II O H 2 O M(OH) 2
（BeO和MgO 除外）
Na 2 O 2 2H 2 O 2NaOH H 2 O 2 2KO 2 2H 2 O 2KOH H 2 O 2 O 2
2Mg(NO3)2 == 2MgO + 4NO2 + O2
4LiNO3 == 2Li2O + 4NO2 + O2
LiCl· H2O == LiOH + HCl
MgCl2· 6H2O == Mg(OH)Cl + HCl + 5H2O MgO + HCl
镁与锂性质上的相似性表现在以下几点：
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。
第一章 碱金属与碱土金属
1.1 概述
金 属 性 、 还 原 性 增 强
原 子 半 径 增 大