◆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
12.3.1 单质的性质
1. 物理性质
Li
Na
保存在煤油等不含 H+的液体中。 NhomakorabeaK
Rb
Cs
Be Mg Ca Sr
Ba
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
s区单质的熔、沸点变化
2Na + O2 Na 2O2 Na 2O2 + 2H 2O 2NaOH + H2O2
Na 2O2 + H2SO 4 (稀) Na 2SO 4 + H2O2
2Na 2O2 + 2CO 2 2Na 2CO 3 + O2 (g)
硼烷：2NaH+B2H4 →2NaBH4
12.4.2 氧化物
微粒
电子排布式
正常氧 1s22s22p6 化物(O2-)
过氧化 物(O22-)
KK(σ2s)2(σ*2s)2(σ2px)2(2py)2(2p z)2(*2py)2(*2pz)2
超氧化 物(O2-)
[He2](σ2s)2(σ*2s)2(σ2px)2(2py)2( 2pz)2(*2py)2(*2pz)1
臭氧化
物(O3-)
——
键级
顺磁性
/抗磁 性
—— 抗磁性
抗磁性
1
3/2 顺磁性
—— 顺磁性
12.4.2 氧化物
1.形成四类氧化物：
单质在空气中燃烧，形成相应的氧化物：
Li2O Na2O2 KO2 RbO2 BeO MgO CaO SrO
CsO2 BaO2
除Be以外所有碱金属和碱土金属均能形成过氧化物； Na、K、Rb、Cs；Ca就能生成超氧化物； Na、K、Rb、Cs的干燥氢氧化物粉末同O3反应可以生 成臭氧化物MO3。
3.形成配位氢化物
4LiH + AlCl 3 （无水）乙醚氢Li化[A铝lH锂4 ] + 3LiCl
提供H-，具有强还原能力 高中学过：R-CH2OH Li[AlH4] R-COOH
Li[AlH 4 ] 受潮时强烈水解
LiAlH 4 + 4H 2O LiOH + Al(OH) 3 + 4H 2
水解原理同CaH2，提供H-与H+共有电子对生成H2， H-为强还原剂。
均以矿物形式存在：
钠长石： Na AlSi 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
绿柱石：Be 3Al2 (SiO 3 )6
菱镁矿：MgCO 3
石膏：CaSO 4 2H 2O 大理石：CaCO 3 萤石：CaF2 天青石：SrSO 4 重晶石：BaSO 4 制备：电解熔融的盐、高温还原等方法。 用途：
探究奥赛 明确考向
4．(2010 4-1 2分)分别将O2、KO2、BaO2 和O2[AsF6]填 入与O—O键长相对应的空格中。
O—O键长 112 pm 121 pm 128 pm 149 pm
化学式 O2[AsF6]
O2
KO2
BaO2
键级越大，键长越短。
2. 氧化物的制备
制备：Na 2O2 + 2Na 2Na 2O
2. 化学性质
与氧、硫、氮、卤素反应， 形成相应的化合物。
单质在空气中燃烧，形成相应的氧化物：
Li2O Na2O2 KO2 RbO2 BeO MgO CaO SrO
Li2O
Na2O2
CsO2 BaO2
镁 带 的 燃 烧
KO2
Li、Mg均可与N2反应， Na不可。原因见后。
•与水作用 2M + 2H2O → 2MOH + H2(g)
2. 与O2形成正常氧化物、过氧化物、在阳极上产生H2。 超氧化物；
3. 与其他非金属作用形成相应的化
合物；
4. 易与H2O反应(除Be、Mg外)。
注：它们的活泼性有差异
金电原 属离子 性能半 、、径 还电增 原负大 性性 增减 强小
IA
IIA
Li
Be
Na
Mg
K
Ca
Rb
Sr
Cs
Ba
原子半径减小
电离能、电负性增大
Li Ca
Na
K
Ca与水反应并不 剧烈。类似于Na 和乙醇的反应。
•与液氨的作用(Be、Mg不可)
2M(s) + 2NH3 (l) →2M + + 2NH-2 + H 2 (g)
蓝色溶液
M(s) 液氨溶剂 M+ (am) + e- (am)
溶剂合电子e(NH3)-
•焰色反应
12.3.2 s区元素的存在和单质的制备
(1)钛的冶炼：
2LiH + TiO 2 Ti + 2LiOH
4NaH + TiCl 4 Ti + 4NaCl + 2H 2
工业制Ti：TiO2+C+2Cl2→TiCl4+CO2(高温)
(2)剧烈水解：
MH + H2O MOH + H2 (g)
CaH 2 + 2H2O Ca(OH) 2 + 2H2 (g)