大学无机化学-课件-第12章 碱金属、碱土金属.ppt

第 12 章 碱金属和碱土金属 (1) 熔融盐电解: 此法可制备 Li、Na、Mg、Ca、Ba 问题：加入CaCl2有何作用? (2) 高温还原: 此法制备 K、Rb、Cs KCl ＋ Na NaCl ＋ K(g) 2 RbCl ＋ Ca CaCl2 ＋ Rb (g) 2 CsCl ＋ Ca CaCl2 ＋ Cs (g) 问题: 不活泼的金属为何可置换活泼金属? R拉电子能力与离子势有关: ф＝Z/r (r以pm为单位) 重要盐类：卤化物、硝酸盐、硫酸盐、碳酸盐 * * 12 － 1 金属单质 12 － 1 － 1 物理性质 IA Li Na K Rb Cs ns1 ＋1 IIA Be Mg Ca Sr Ba ns2 ＋2 这些金属单质都具有银白色的金属光泽，具有良好的导电性和延展性。 由于碱土金属的金属键比碱金属的金属键要强，所以碱土金属的熔沸点、硬度、密度都比碱金属高得多。 碱金属和碱土金属都是非常活泼的金属元素，同族从 Li 到 Cs 和从 Be 到 Ba 活泼性依次增强。 碱金属和碱土金属都有很强的还原性，与许多非金属单质直接反应生成离子型化合物。在绝大多数化合物中，它们以阳离子形式存在。 12 － 1 － 2 化学性质 1 碱金属、碱土金属与水的作用 2 M ＋ 2 H2O 2 MOH ＋ H2 (g) M1 ＋ (x＋y) NH3 M1(NH3)y＋ ＋ e(NH3)x－ M2＋ (2x＋y) NH3 M2(NH3)y2＋ ＋ 2 e(NH3)x－ 2 碱金属、碱土金属与液氨的作用 长期放置或有催化剂存在： 2 Na ＋ 2 NH3 2 NaNH2 ＋ H2 氨合电子结构示意图 12 － 1 － 3 金属单质的制备 钾的沸点(766 oC)比钠的(890 oC)低，当反应体系的温度控制在两沸点之间，使金属钾变成气态，金属钠和KCl、NaCl 仍保持在液态，钾由液态变成气态，熵值大为增加，反应的 TΔrSm 项变大，有利于ΔrGm变成负值使反应向右进行。 同时，钾为蒸气状态，设法使其不断离开反应体系，让体系中其分压始终保持在较小的数值，有利于反应向右进行。 12 － 2 含氧化合物 12 － 2 － 1 氧化物 碱金属形成三类氧化物： 正常氧化物(O2－) 过氧化物(O22－) 超氧化物(O2－) 碱土金属的氧化物可以通过其碳酸盐、氢氧化物、 硝酸盐或硫酸盐的热分解来制备。 氧化物热稳定性总的趋势是，同族从上到下依次降 低，熔点也按此顺序降低。 碱土金属离子半径较小，电荷高，其氧化物的晶格能大，因而其熔点比碱金属氧化物的熔点高得多。 锂以外的碱金属氧化物的制备一般可以用碱金属单质或叠氮化物还原其过氧化物、硝酸盐或亚硝酸盐制备。 12 － 2 － 2 氢氧化物 1 氢氧化物性质 碱金属和碱土金属的氢氧化物都是白色固体。 Be(OH)2为两性氢氧化物，LiOH和Be(OH)2为中强碱，其余氢氧化物都是强碱。 碱金属的氢氧化物都易溶于水，在空气中很容易吸潮，它们溶解于水时放出大量的热。除氢氧化锂的溶解度稍小外，其余的碱金属氢氧化物在常温下可以形成很浓的溶液。 2 氢氧化物酸碱性判断标准 解离方式与 拉电子能力有关 0.22 Ф 0.32 两性 Ф 0.22 碱性 Ф 0.32 酸性 R－O－H RO－ ＋ H＋ R＋ ＋ OH－ ф ф LiOH 0.12 0.25 Be(OH)2 NaOH 0.10 0.18 Mg(