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第八章 主族金属元素（一） 碱 金属和碱土金属

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34 diapositives · 594 Views · Nov 04, 2014

第八章 主族金属元素（一） 碱 金属和碱土金属. 第一节 化学元素的自然资源 第二节 碱金属 第三节 碱土金属. 第一节 化学元素的自然资源. 1-1 地壳中元素的分布和存在类型 ( 见 P169 表 8-1 ）. 1-2 元素资源的存在形式和提取、利用. 1 化学矿物 2 天然含盐水 3 大气 4 农副产品 5 工业废料. Gc2-704-18.8. Na. K. Li. Rb Cs. Sr. Mg. Ca. Be. Ba. 第二节 碱金属. 2-1 碱金属元素概述. 1 、 价电子构型

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第八章 主族金属元素（一） 碱 金属和碱土金属
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  1. 第八章 主族金属元素（一） 碱 金属和碱土金属 第一节 化学元素的自然资源 第二节 碱金属 第三节 碱土金属

  2. 第一节 化学元素的自然资源 1-1 地壳中元素的分布和存在类型(见P169表8-1） 1-2 元素资源的存在形式和提取、利用 1 化学矿物 2天然含盐水 3 大气 4 农副产品 5 工业废料

  3. Gc2-704-18.8 Na K Li Rb Cs Sr Mg Ca Be Ba

  4. 第二节 碱金属 2-1 碱金属元素概述 1、 价电子构型 碱金属(IA ): ns1 Li, Na, K, Rb, Cs, Fr

  5. 2、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 Gc2-705-18.9 图片 s区单质的熔点变化

  6. 3、存在形式 由于碱金属和碱土金属的化学性质很活泼，所以它们只能以化合状态存在于自然界中 。主要矿物有： 绿柱石: 钠长石: 菱镁矿: 钾长石: 石 膏: 光卤石: 大理石: 明矾石: 萤石： 天青石: 锂辉石: 重晶石:

  7. 2-2 金属钠和钾 • 钠和钾性质相似，质软，均能与水剧烈作用生成对应的碱 和氢气，易引起燃烧和爆炸，需贮存于煤油和石蜡油中。 • 钠和钾具有高的活泼性和强传热性，在冶金工业中是重要的还原剂。

  8. 制备方法： 电解 如：2NaCl === 2Na + Cl2 1、电解熔融盐 2、热还原法 1473K 如：K2CO3 +2C===2K + 3CO 真空 3、金属置换法(工业上制取钾) 如：KCl +Na == NaCl + K↑

  9. 2-3 碱金属的氢化物 离子型氢化物 （1） 均为白色晶体, 热稳定性差 LiH NaH KH RbH CsH -90.4 -57.3 -57.7 -54.3 -49.3

  10. （2 ) 还原性强 • 钛的冶炼: • 剧烈水解:

  11. 形成配位氢化物 铝氢化锂 受潮时强烈水解

  12. 2-4 碱金属的氧化物和氢氧化物 1、钠、钾的氧化物 单质在空气中燃烧，形成相应的氧化物： Li2O Na2O2KO2 RbO2 CsO2 (1) 与H2O的作用: （Li  Cs剧烈程度） （BeO除外）

  13. (2) 与CO2的作用：

  14. （3）与矿石一起熔融分解矿物 熔矿时要使用铁或镍制坩埚，陶瓷、石英和铂制坩埚容易被腐蚀. 熔融的 Na2O2 与棉花、硫粉、铝粉等还原性物质会爆炸,使用时要倍加小心。

  15. 2 钠和钾的氢氧化物 LiOH NaOH KOH RbOH CsOH 中强 强 强 强 强 性质：⑴ 易吸水溶解 ⑵ 溶解度与碱性 (箭头指向) 溶解度增大, 碱性增强

  16. NaOH、 KOH的性质 碱金属的氢氧化物对纤维和皮肤有强烈的腐蚀作用，所以称它们为苛性碱。氢氧化钠和氢氧化钾通常分别称为苛性钠(又名烧碱)和苛性钾。它们都是白色晶状固体，具有较低的熔点。除氢氧化锂外，其余碱金属的氢氧化物都易溶于水，并放出大量的热。在空气中容易吸湿潮解，所以固体NaOH是常用的干燥剂。它们还容易与空气中的CO2反应而生成碳酸盐，所以要密封保存。

  17. 2A1+2NaOH+6H2O＝2Na[Al(OH)4]+3H2↑ • A12O3+2NaOH熔融 2NaAlO2+H2O • Si + 2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑ • SiO2+2NaOH＝Na2SiO3+H2O 因为氢氧化钠、氢氧化钾易于熔化，又具有溶解某些金属氧化物、非金属氧化物的能力，因此工业生产和分析工作中常用于分解矿石。溶融的氢氧化钠腐蚀性更强，工业上熔化氢氧化钠一般用铸铁容器，在实验室可用银或镍的器皿

  18. 2-5 钠盐和钾盐 碱金属盐类的最大特征是易溶于水，并且在水中完全电离，所有碱金属离子都是无色的。只有少数碱金属盐是难溶的。 1、钠盐和钾盐性质的差异 (1) 溶解度 钠、钾盐的溶解度都比较大，相对说来，钠盐更大些。仅NaHCO3的溶解度不大，NaCl的溶解度随温度的变化不大，这是常见的钠盐中溶解性较特殊的。

  19. (2) 吸湿性 钠盐的吸湿性比相应的钾盐强。因此，化学分析工作中常用的标准试剂许多是钾盐，如用邻苯二甲酸氢钾标定碱液的浓度，用重铬酸钾标定还原剂溶液的浓度。在配制炸药时用KNO3或KClO3，而不用相应的钠盐。 (3) 结晶水 含结晶水的钠盐比钾盐多。如Na2SO4·10H2O、K2SO4、Na2HPO4·10H2O等。

  20. （1）氯化钠（2）碳酸钠（3）碳酸氢钠（4）碳酸钾（1）氯化钠（2）碳酸钠（3）碳酸氢钠（4）碳酸钾 2、几种重要的钠盐和钾盐

  21. 联合制碱法 • 利用NH4Cl在低温时的溶解度比NaCl小的特性,在5—10度下向母液中加入NaCl粉末,可以得到NH4Cl做氮肥,同时可以利用合成厂的废气CO2,且不生成无用CaCl2

  22. 苏尔维法 • NH3 + CO2 + H2O NH4HCO3 • NH4HCO3 + NaCl NaHCO3 + NH4Cl • 2NaHCO3 Na2CO3+ CO2 + H2O • 2NH4Cl + Ca(OH) 2 CaCl2 + 2 NH3 + 2H2O 优缺点: 原料经济, NaCl利用低 , CaCl2废液无法利用

  23. 第三节 碱土金属 3-1 碱土金属元素概述 1、价电子构型 碱土金属(IIA ): ns2 Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra 都是活泼金属， 2、碱土金属活泼型略低于碱金属，同一主族从上至下活泼性递增

  24. 3、焰色反应 Na K Ca Sr Li Ba

  25. 碱金属和钙、锶、钡的挥发性盐在无色火焰中灼烧时，能使火焰呈现出一定颜色。这叫“焰色反应”。碱金属和钙、锶、钡的挥发性盐在无色火焰中灼烧时，能使火焰呈现出一定颜色。这叫“焰色反应”。 碱金属和钙、锶、钡的盐，在灼烧时为什么能产生不同的颜色呢？ 因为当金属或其盐在火焰上灼烧时，原子被激发，电子接受了能量从较低的能级跳到较高能级，但处在较高能级的电子是很不稳定很快跳回到低能级，这时就将多余的能量以光的形式放出。原子的结构不同，就发出不同波长的光，所以光的颜色也不同。碱金属和碱土金属等能产生可见光谱，而且每一种金属原子的光谱线比较简单，所以容易观察识别。

  26. 对角线规则 4 、 锂 、铍的特殊性 对角线规则 （1 ） 内容 Li Be B C Na Mg Al Si

  27. （2） 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

  28. 3-2 碱土金属的氧化物和氢氧化物 1. 单质在空气中燃烧，形成相应的氧化物： BeO MgO CaO SrO Ba2O2

  29. 2 氢氧化物 （除BeO外） 性质：⑴ 易吸水溶解 ⑵ 溶解度与碱性 LiOH NaOH KOH RbOH CsOH 中强 强 强 强 强 Be(OH)2 Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr(OH)2 Ba(OH)2 两性 中强 强 强 强 (箭头指向) 溶解度增大, 碱性增强

  30. 金属氢氧化物MOH的离解 • M- O- H M+ + OH- • M- O- H MO- + H+ • Փ= z/r (z: M离子的电荷；r：离子半径) • Փ1/2　＜　0.22　　MOH显碱性 • Փ1/2 在 0.22~0.32间 MOH显两性 Փ1/2 ＞ 0.32　　　 MOH显酸性

  31. 溶解度 MOH易溶于水，放热 碱土金属溶解度（20℃）

  32. 3-3 碱土金属的盐类 重要盐类：卤化物、硝酸盐、硫酸盐、碳酸盐 （1) 晶体类型：绝大多数是离子晶体 但碱土金属卤化物有一定的共价性。 Be2+极化力强 BeCl2 MgCl2 CaCl2 SrCl2 BaCl2 熔点 / ℃ 405 714 782 876 962 离子性增强

  33. (2) 一般无色或白色 (3) 溶解度：碱金属盐类一般易溶于水； 碱土金属盐类除卤化物、硝酸盐外多数溶解度较小。 (4) 热稳定性：较高。

  34. 2－ ① 硝酸盐热稳定性差 ②BeCO3 MgCO3 CaCO3 SrCO3 BaCO3 T分 /℃ ＜100 540 900 1290 1360 O C O O ③ 稳定性 M2CO3＞ MCO3