s区元素

第9章 s 区元素

【9-1】试说明碱金属和碱土金属在同一族从上到下，同一周期从左到右下列性质递变的情况：（1）离子半径，（2）电离能，（3）离子水和能。并解释原因。

解：（1）碱金属和碱土金属从上到下离子半径增大，这是因为随着主量子数的增加，外层电子在核外出现概率最大的距离明显增加；在同一周期中，从左到右离子半径减小，这是因为随着核电荷的增加，核对于核外电子的吸引力（即有效核电荷）增强的缘故。

（2）碱金属和碱土金属从上到下电离能减小，是因为随着原子半径的增加，原子核对外层电子的束缚力减小；在同一周期中，从左到右电离能增大，这是因为随着有效核电荷的增加，和对外层电子的束缚力增加的缘故。

（3）碱金属和碱土金属从上到下水合能减小，这是因为随着原子序数增加，离子半径增加，正离子与水分子相互作用力减小的缘故。。在同一周期中，从左到右水合能增加，碱土金属离子在水溶液中，均为正二价离子，所以电荷高于正一价碱金属离子的缘故。

【9-2】锂、钠、钾在氧气中燃烧生成何种氧化物？这些氧化物与水反应情况如何？以化学方程式来说明。

解：分别生成Li 2O 、Na 2O 2、KO 2 ；

LiO; Na 2O 2; KO 2LiO + H 2O = 2LiOH 2 Na 2O 2 + 2H 2O = 4NaOH + O 2↑4KO 2 + 2H 2O = 4KOH 3O 2↑ iO; Na 2O 2; KO 2LiO + H 2O = 2LiOH 2 Na 2O 2 + 2H 2O = 4NaOH + O 2↑4KO 2 + 2H 2O = 4KOH 3O 2↑ iO; Na 2O 2; KO 2LiO + H 2O = 2LiOH 2 Na 2O 2 + 2H 2O = 4NaOH + O 2↑

4KO 2 + 2H 2O = 4KOH 3O 2↑

【9-3】写出下列反应方程式： （1）Al 溶于NaOH 溶液中 （2）Ba(NO 3)2加热分解 （3）Na 2O 2+CO 2 （4）CaH 2+H 2O

（5）Na 2O 2+Cr 2O 3

（6）K+KNO 3

解：(1) 2Al + 2NaOH + 6H 2O = 2NaAl(OH)4 + 3H 2↑(2)Ba(NO 3)2 = Ba(NO 2)2 + O 2↑(3) 2Na 2O 2 + 2CO 2 =2NaCO 3 + O 2(4) CaH 2 + 2H 2O =Ca(OH)2 + 2H 2↑(5) 3Na 2O 2 + Cr 2O 3 = 2Na 2CrO 4 + Na 2O (6) 10K + 2KNO 3 = 6K 2O + N 2↑

(1) 2Al + 2NaOH + 6H 2O = 2NaAl(OH)4 + 3H 2↑(2)Ba(NO 3)2 = Ba(NO 2)2 + O 2↑(3) 2Na 2O 2 + 2CO 2 =2NaCO 3 + O 2(4) CaH 2 + 2H 2O =Ca(OH)2 + 2H 2↑(5) 3Na 2O 2 + Cr 2O 3 = 2Na 2CrO 4 + Na 2O (6) 10K + 2KNO 3 = 6K 2O + N 2↑ 1) 2Al + 2NaOH + 6H 2O = 2NaAl(OH)4 + 3H 2↑(2)Ba(NO 3)2 = Ba(NO 2)2 + O 2↑(3) 2Na 2O 2 + 2CO 2 =2NaCO 3 + O 2(4) CaH 2 + 2H 2O =Ca(OH)2 + 2H 2↑(5) 3Na 22 + Cr 2O 3 = 2Na 2CrO 4 + Na 2O (6) 10K + 2KNO 3 = 6K 2O + N 2↑ 1) 2Al + 2NaOH + 6H 2O = 2NaAl(OH)4 + 3H 2↑(2)Ba(NO 3)2 = Ba(NO 2)2 + O 2↑(3) 2Na 2O 2 + 2CO 2 =2NaCO 3 + O 2(4) CaH 2 + 2H 2O =Ca(OH)2 + 2H 2↑(5) 3Na 2O 2 + Cr 2O 3 = 2Na 2CrO 4 + Na 2O (6) 10K + 2KNO 3 = 6K 2O + N 2↑ 1) 2Al + 2NaOH + 6H 2O = 2NaAl(OH)4 + 3H 2↑(2)Ba(NO 3)2 = Ba(NO 2)2 + O 2↑(3) 2Na 2O 2 + 2CO 2 =2NaCO 3 + O 2(4) CaH 2 + 2H 2O =Ca(OH)2 + 2H 2↑(5) 3Na 2O 2 + Cr 2O 3 = 2Na 2CrO 4 + Na 2O (6) 10K + 2KNO 3 = 6K 2O + N 2↑

1) 2Al + 2NaOH + 6H 2O = 2NaAl(OH)4 + 3H 2↑(2)Ba(NO 3)2 = Ba(NO 2)2 + O 2↑(3) 2Na 2O 2 + 2CO 2 =2NaCO 3 + O 2(4) CaH 2 + 2H 2O =Ca(OH)2 + 2H 2↑(5) 3Na 2O 2 + Cr 2O 3 = 2Na 2CrO 4 + Na 2O (6) 10K + 2KNO 3 = 6K 2O + N 2↑

【9-4】比较下列性之的大小：

（1）溶解度：CsI ，LiI ，CsF ，LiF ，LiClO 4，KClO 4 （2）碱性的强弱：Be(OH)2， Mg(OH)2，Ca(OH)2， NaOH （3）分解温度:Na 2CO 3，NaHCO 3，MgCO 3， K2CO 3

（4）水和能：Na +， K +，Mg 2+，Be 2+ 解：（1）溶解度：CsILiF; LiClO 4>KClO 4

（2）碱性的强弱：Be(OH)2Na 2CO 3> MgCO 3>NaHCO 3 （4）水和能：Na +>K +> Be 2+>Mg 2+

【9-5】解释下列事实：

（1）卤化锂在非极性溶剂中的溶解度大小顺序为LiI ＞LiBr ＞LiCl ＞LiF 。 （2）虽然电离能I(Li)＞I(Na)，但φθ(Li +/Li)＜φθ(Na +/Na)更低。

（3）虽然φθ(Li+/Li)＜φθ(Na+/Na)，但金属锂与水反应没有金属钠与水反应剧烈。 （4）锂的第一电离能小于铍的第一电离能，但锂的第二电离能大于铍的第二电离能。 （5）在实验室里，为什么标准溶液不能装在酸滴定管中，而只能装在碱滴定管。

解：（1）非极性或弱极性溶质的溶解性可以用相似相溶原理来说明，随着F －

、Cl －

、Br －

、I －

的

离子半径增大，极化率增大，LiF 、LiCl 、LiBr 、LiI 的共价键成分增强，分子的极性减弱，所以在非极性溶剂中的溶解度依次增大。

（2）φθ(M ＋

/M)与△f 0m G (M ＋

，aq )有关，但从金属生成水合离子时，Li 与Na 的△r 0m S 相近，可

忽略二者的差异，只考虑△f 0m

H 。虽然Li 在升华及电离时吸收的能量都比Na 多，但Li ＋

半径很小，水合热比Na ＋

大得多，足以抵消前两项吸热而有余。因此，△f 0m H (Li ＋

，aq )比△f 0m H (Na ＋

，aq )更

小，所以φθ(Li ＋

/Li)比φθ(Na ＋

/Na)小。

（3）虽然φθ(Li ＋

/Li)＜φθ(Na ＋

/Na)，但Li 熔点高，升华焓大，不易活化，同时Li 与H 2O 反应的

产物LiOH 溶解度较小，覆盖在金属表面减缓了反应。因此锂与水反应不如金属钠与水反应激烈。

（4）因原子半径Be 比Li 小，而有效核电荷Be 比Li 大，所以第一电离能Be 比Li 大。第二电离能对 Li 来说是失去一个1s 电子所需的能量，对Be 来说是失去2s 电子所需的能量，2s 电子能量比1s 电子高得多，易失去。 【9-6】回答下列问:

（1）在水溶液中，离子在电场作用下移动速度的快慢常用离子的迁移速率来描述。为什么测得碱金属的迁移速率大小顺序是Cs +＞Rb +＞K +＞Na ＞+Li +

（2）氯化钙加入冰中可获得低温，从致冷效果来看，采用无水CaCl 2还是CaCl 2·6H 2O 好？ （3）为什么碱金属氯化物的熔点NaCl ＞KCl ＞RbCl ＞CsCl?而碱土金属的熔点MgCl 2＜CaCl 2＜SrCl 2＜BaCl 2？

（4）加热CaCl 2·6H 2O 和MgCl 2·6H 2O 时,为什么前者得到CaCl 2而后者得到Mg(OH)Cl ？

解：（1）离子越小水合程度越大,就水合离子半径而言，Li + Cs +递减，而水合离子半径越小迁移率

就越大。

（2）用CaCl 2·6H 2O 为好。因为无水CaCl 2溶于水时水合作用强，放出大量的水合能不利于温度降