第12章 s区元素

nullnullChapter 12 s-Block Elementss区元素概述 s区元素的单质 s区元素的化合物 锂 、铍的特殊性 对角线规则 IntroductionIntroductionAlkali Metals 碱金属(IA ): ns1 Lithium (Li), Sodium(Na), Potassium (K), Rubidum (Rb), Caesium(Cs),Francium(Fr)nullAlkaline Earth Metals 碱土金属(IIA ): ns2 Beryllium(Be), Mg(Magnesium), Ca(Cacium), Sr(Strontium), Ba(Barium), Ra(Radium) 都是活泼金属 Li and Be show considerable differences from the rest of the group respectively. null 原子半径增大 金属性、还原性增强 电离能、电负性减小IA IIA Li Be Na Mg K Ca Rb Sr Cs Ba原子半径减小 金属性、还原性减弱 电离能、电负性增大nulls区元素的单质Physical Properties and Chemical Properties Occurrence and preparationnull单质的物理性质:有金属光泽 密度小 硬度小 熔点低 导电、导热性好图片Gc2-705-18.9s区单质的熔点变化nullChemical Properties 1.与氧、硫、氮、卤素反应，形成相应的化合物 2.易与H2O反应(除Be、Mg外） 3.与液氨作用形成相应的化合物 4.焰色反应（化合物在高温中呈现出特征的颜色） 5.经典反应 注：它们的活泼性有差异null单质在空气中燃烧，形成相应的氧化物：Li2O Na2O2 KO2 RbO2 CsO2 BeO MgO CaO SrO Ba2O2 Li2ONa2O2KO21 与氧、硫、氮、卤素反应，形成相应的化合物null该问题可以从以下几个方面讨论： 为什么在空气中燃烧碱金属 所得的产物不同？与氧反应的产物与氧反应的产物2M(s)+1/2O2(g) M2O O O2-(以碱金属氧化物为例)＋ΔH2S1/2DE-UΔH=2S+2I+1/2D+E+(-U) + + + + -半径较小的O2-与半径较小的Li+结合，U大，放出能量更多，Li2O稳定半径较大的O22-,阳离子半径大小对核间距影响不大，而形成大阳离子所需的S和I要小得多，因此与较大的阳离子结合能放出更多的能量。null能量效应匹配规则 a.离子半径的匹配 大配大 小配小 b.电荷匹配 高配高 低配低 c.半径小的离子趋向于与价数高的异号离子结合 产物判断： Li+(r+小) O2-(r-小) Li2O K+,Rb+,Cs+,Sr2+,Ba2+ (r+大) O2-(大) 超氧化物稳定 Na+比Li+的r+大，比K+的r+小，与r-较大电荷较高的O22-结合稳定 Na2O2null说明下列反应方向： (1)KBr+LiF KF+LiBr (2)Na2SO4+BaCl2 BaSO4+2NaCl 2 与水作用 2M + 2H2O → 2MOH + H2（g）钠和钠下方的同族元素与水反应十分激烈，过程中生成的氢气能自燃. 钙、锶、钡与水的反应远不如相邻碱金属那样剧烈，镁和铍在金属表面形成一层难溶的氢氧化物. 思考思考锂的电极电势比铯的还小，但锂与水反应不如钠激烈，是什么原因？null3 与液氨的作用 不论溶解的是何种金属，稀溶液都具有同一吸收波长的蓝光.这暗示各种金属的溶液中存在着某一共同具有的物种.后来实验这个物种是氨合电子null 金属钠与水、液氨、乙醇 的反应有何不同？ null碱 金 属 单 质 的 某 些 典 型 反 应H2null碱 土 金 属 单 质 的 某 些 典 型 反 应思考思考Na2O2与稀硫酸反应的产物是？null均以矿物形式存在: 钠长石: 钾长石: 光卤石: 明矾石: 锂辉石:绿柱石:菱镁矿: 石膏:萤石天青石: 重晶石:大理石:Occurrence and preparationnullCompoundHydride Oxide Hydroxide Important salts ComplexnullHydride 离子型氢化物可由金属与氢气在不同条件下直接合成制得 离子型氢化物（除Be、Mg）LiH NaH KH RbH CsH -90.4 -57.3 -57.7 -54.3 -49.3 1 均为白色晶体, 热稳定性差 注null2 还原性强(1) 钛的冶炼:(2)剧烈水解:θ氢化钙剧烈水解思考：水解规律？课堂练习课堂练习配平下列反应式 CaH2+H2O= Li+H2= NaH+HCl=null3. 形成配位氢化物氢化铝锂受潮时强烈水解nullOxide1 形成三类氧化物 正常氧化物(O2-) 过氧化物(O22-) 超氧化物(O2-)稳定性: O2- > O2- > O22-null2 制备:直接: 间接:nullLi在空气中的燃烧产物主要是Li2O,其他碱金属在空气中燃烧得不到正常氧化物. 在含氧量不足的空气中可以得到氧化物，但是条件不易控制，得到产物不纯净。 通过其他方法制备null除Ba外，其它碱土金属空气中的燃烧产物均为普通氧化物，也可以通过含氧酸盐或氢氧化物的分解来制备null3 化学性质(1) 与H2O的作用:(2)与CO2的作用：（Li  Cs剧烈程度）（BeO除外）HydroxideHydroxide 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（除BeO外）性质：⑴ 易吸水溶解 ⑵ 溶解度与碱性溶解度增大, 碱性增强null 碱性规律(氢氧化物离解方式)：金属阳离子的离子势φ＝Z/r,离子势越大，对氧原子的的电子云吸引越强，导致氧原子与氢原子之间的电子密度变小，O-H键变弱，H+易解离出，酸式电离，呈酸性，反之则碱式电离，呈碱性。溶解度溶解度MOH易溶于水，放热 碱土金属溶解度（20℃）null 溶解度规律：阴、阳离子半径相差较大的离子型化合物在水中溶解度较大，离子半径相近的溶解度较小，即 “相差溶解” 规律. OH-是较小的阴离子，趋向与小阳离子或价数高的阳离子形成的稳定化合物，U比较大，不易被破坏，因此溶解度小。如LiOH。而Be2+ ，Mg2+的电荷高，半径小，极化强，较多共价成分，因此水溶液中溶解度小。 重要盐类：卤化物、硝酸盐、硫酸盐、碳酸盐重要盐类：卤化物、硝酸盐、硫酸盐、碳酸盐Important salts1 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null2 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。 热稳定性：较高。 溶解度依然符合“相差溶解”规律课堂练习课堂练习试说明下列溶解度的差别 LiF的溶解度比AgF小，而LiI的溶解度比AgI大。 null⑴ 硝酸盐热稳定性差 ⑵ BeCO3 MgCO3 CaCO3 SrCO3 BaCO3 T分 /℃ ＜100 540 900 1290 1360⑶ 稳定性 M2CO3＞ MCO3COOOnull记忆技巧 含氧酸盐分解后是金属氧化物和二氧化碳，金属氧化物Z/r 越大，C-O拣越容易断裂，越不稳定 也可以用极化解释 极化越强，阴阳离子结合越强 试说明下列碳酸盐中，热稳定最差的是？ BaCO3,CaCO3,K2CO3,Na2CO3 null碱金属的配合物过去研究得很少， 主要是金属离子的的电荷和大体积使其配位能力比较小的缘故. 2. 大环配位化合物的发展得利于3位Nobel 奖的获得者：碱金属的 配合物（Complex）null(1) 冠醚 (crown ether) 冠醚和穴醚统称为大环配位化合物 (macrocyclic coordination compound).作为配位体的冠醚和穴醚，不同大小、不同形状的穴腔对碱金属阳离子具有选择性.穴醚几乎能够实现对K+和Na+离子的完全分离，选择性可高达 105 ：1.（2）穴醚 (cryptant)对角线规则对角线规则 Li Be B C Na Mg Al Si 锂 、铍的特殊性 对角线规则p227-2281 内容null2 锂与镁的相似性： ⑴ 单质与氧作用生成正常氧化物 ⑵ 氢氧化物均为中强碱，且水中溶解度不大 ⑶ 氟化物、碳酸盐、磷酸盐均难溶 ⑷ 氯化物均能溶于有机溶剂中 ⑸ 碳酸盐受热分解，产物为相应氧化物