5 碱金属和碱土金属

碱金属和碱土金属 专业 扬州大学化教 班级 化学0901 姓名 张磊 实验目的 1.试验金属钠、镁的重要性质； 2.试验并掌握碱金属和碱土金属一些难溶盐的生成及其应用； 3.了解锂盐与镁盐的相似性； 4.练习焰色反应的操作并熟悉使用纳，汞等的安全。 实验原理 周期系第ⅠA族元素称为碱金属，价电子层结构为ns1；周期系第ⅡA族元素称为碱土金属，价电子层结构为ns2.这两组元素系周期系中最典型的金属元素，化学性质非常活泼，其单质都是强还原剂。 碱金属盐多数易溶于水，只有少数几种盐难溶，可利用它们的难溶性来鉴定K+、Na+离子。 在碱土金属盐中，硝酸盐、卤化物、出酸盐易溶于水；碳酸盐、草酸盐等难溶。可利用难溶盐的生成和溶解性差异来鉴定Mg2+、Ca2+离子。 实验内容 1.金属镁的性质 实验项目 现象 解释或反应方程式 结论 除去氧化膜的镁条+水（冷）+1d酚酞 首先没有变化，放置一段时间后溶液颜色变红 Mg + 2H2O === Mg(OH)2 + H2↑有气体放出 镁与冷水反应缓慢几乎不反应，反应需要很长的时间 除去氧化膜的镁条+水（近沸）+1d酚酞 颜色缓缓变红，并有少量气泡生成 Mg + 2H2O === Mg(OH)2 + H2↑有气体放出 镁与热水反应比冷水剧烈，并能观察到气体 2.碱金属的难溶盐 实验项目 现象 解释或反应方程式 结论 1mol/l氯化钾+饱和酒石酸氢钠 有白色沉淀生成 KCl + C4H5NaO6 = KHC4H4O6↓ + NaCl 酒石酸氢钠溶于水，而酒石酸氢钾溶于水（但溶解度不大），这个反应就是利用溶解度的差异来反应的 1mol/l氯化钾+钴亚硝酸钠 黄色沉淀生成 2K+ +Na+ +[Co(NO2)6]3- =K2 Na [Co(NO2)6]↓ 用来鉴别钾离子 碱土金属的难溶盐 实验项目 现象 解释或反应方程式 结论 （数滴）0.1mol/L氯化镁+(1d)1mol/L碳酸钠 有白色沉淀生成 CO32-+Mg2+====MgCO3 镁离子与碳酸根生成白色不溶于水的沉淀 （数滴）0.1mol/L氯化钙+(1d)1mol/L碳酸钠+6mol/L醋酸 先有白色沉淀生成，加入醋酸后沉淀溶解 CaCl2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaCl CaCO3 + 2CH3COOH ===2CH3COO- + Ca2+ + H2O +CO2↑ 钙离子与碳酸根生成白色沉淀，其不溶于水但溶于醋酸 0.1mol/L氯化镁+饱和草酸铵 无现象 不反应 镁离子与草酸铵不反应 0.1mol/L氯化钙+饱和草酸铵+6mol/L醋酸+2mol/L盐酸 先产生白色沉淀，加入醋酸后沉淀不溶，加盐酸后溶解 Ca2+ ＋ (NH4)2C2O4 → CaC2O4↓(白色)＋ 2 NH4＋ CaC2O4 ＋ 2 HCl→CaCl2 ＋ HOOC-COOH 草酸钙难溶于水 酸性：醋酸<草酸<盐酸 0.1mol/L氯化钡+饱和草酸铵+6mol/L醋酸+2mol/L盐酸 有白色沉淀生成，加入醋酸后沉淀不溶，加盐酸后溶解 BaCl2+（NH4）2C2O4====BaC2O4+2NH4Cl BaC2O4+2H+==Ba2+ +H2C2O4 草酸钡难溶于水 酸性：醋酸<草酸<盐酸 0.1mol/L氯化钙+0.5mol/L铬酸钾+6mol/L醋酸+2mol/L盐酸 有黄色沉淀生成，加醋酸后溶解 CaCl2+K2CrO4=2KCl+CaCrO4↓ 沉淀难溶于水，溶于稀酸 0.1mol/L氯化锶+0.5mol/L铬酸钾+6mol/L醋酸+2mol/L盐酸 溶液变浑浊，加酸后变澄清 SrCl2+K2CrO4=2KCl+SrCrO4↓ 沉淀溶与醋酸，微溶与水 0.1mol/L氯化钡+0.5mol/L铬酸钾+6mol/L醋酸+2mol/L盐酸 有黄色沉淀生成,加醋酸后不溶，加盐酸后溶解 BaCl2+K2CrO4=2KCl+BaCrO4↓ 沉淀不溶于水，溶于盐酸和硝酸 0.1mol/L氯化镁+1mol/L硫酸钠 无现象 不反应 氯化镁与硫酸钠不反应 0.1mol/L氯化钙+1mol/L硫酸钠+浓硝酸 有少量白色沉淀析出，加酸后部分溶解 Na2SO4+CaCl2=CaSO4↓+2NaCl 硫酸钙微溶，硫酸钙不与浓硝酸反应，也是微溶于酸 0.1mol/L氯化钡+1mol/L硫酸钠+浓硝酸 产生白色沉淀，加酸后不溶解 BaCl2+Na2SO4==2NaCl+BaSO4↓ 硫酸钡难溶于水和酸，且不与它们反应 锂盐和镁盐的相似性 实验项目 现象 解释或反应方程式 结论 1mol/l氯化锂+1mol/l氟化铵 有白色沉淀生成 Li+ +F- =LiF↓ 氟化锂难溶于水 0.1mol/l氯化镁+1mol/l氟化铵 有白色沉淀生成 Mg2+ +2F- =MgF2↓ 氟化镁极微溶于水 1mol/l氯化锂+少量1mol/l碳酸铵，微热 有白色沉淀生成 2Li+ +CO3 2- =Li2CO3↓ 碳酸锂微溶于水，在冷水中溶解度较热水下大 0.1mol/l氯化镁+少量1mol/l碳酸氢铵 有白色沉淀生成 Mg2+ +CO3 2- =MgCO3↓ 碳酸镁微溶于水 1mol/l氯化锂+少量0.1mol/l磷酸一氢钠，加热 有白色沉淀生成 3Li+ +PO4 3- =Li3PO4↓ 微溶于水 0.1mol/l氯化镁+少量0.1mol/l磷酸一氢钠 有白色沉淀生成 3Mg2+ +2PO4 3- =Mg3(PO4)2↓ 几乎不溶于冷水 钠离子，镁离子，钙离子，钡离子混合分析 取钠离子，镁离子，钙离子，钡离子试液个三滴，混合均匀。 A.在试管中加入2mol/l氯化铵4d，加6mol/l氨水至溶液呈碱性。加热，再搅拌下滴加2mol/l碳酸铵溶液至沉淀完全，离心，移清夜与另一试管。 B.热蒸馏水洗涤沉淀一次，弃去洗涤液。加6mol/l乙酸使沉淀溶解，加3mol/l醋酸铵2d。逐滴加入0.1mol/l重铬酸钾溶液至出现橙色为止，产生黄色沉淀示有钡离子，离心沉降。 C.取B的清液在溶液中加入含碳酸根化合物，有白色碳酸钙沉淀生成来检验钙离子。 D.取A的清液在溶液中加入碱，有白色氢氧化镁沉淀来检验镁离子。 E.取A的清液用焰色反应来检验钠离子的存在。 思考题 1.锂盐，镁盐的相似性还表现在哪些方面？ 答：a.镁和锂的碳酸盐均不稳定，热分解生成相应的氧化物和放出二氧化碳气体。 b.镁离子和锂离子的水合能力均较强。 c.镁和锂的某些盐类如氟化物、碳酸盐、磷酸盐等及氢氧化物均难溶于水。 d.镁和锂的氧化物、卤化物共价性较强，能溶于有机溶剂中，如溶于乙醇。 2.金属离子在高温灼烧时产生焰色反应的原理是什么？为什么观察钾离子要透过钴玻璃？ 答：当碱金属及其盐在火焰上灼烧时，原子中的电子吸收了能量，从能量较低的轨道跃迁到能量较高的轨道，但处于能量较高轨道上的电子是不稳定的，很快跃迁回能量较低的轨道，这时就将多余的能量以光的形式放出。而放出的光的波长在可见光范围内（波长为400nm～760nm），因而能使火焰呈现颜色。透过钴玻璃是因为蓝色钴玻璃可以滤去钠离子的黄光使其不会对观察产生影响。 3.碱土金属硫酸盐的溶解度从上至下递减，而氢氧化物溶解度递增的原理？ 答：碱土金属氢氧化物的溶解度较低，其溶解度变化按从上至下的顺序依次递增，Be(OH)2和氢氧化镁属难溶氢氧化物。溶解度依次增大的原因是随着金属离子半径的递增，正、负离子之间的作用力逐渐减小，易被水分子所解离的缘故。它们的硫酸盐按照软硬理论，从上至下随着半径的增加，但电荷相同，容属于“软”酸，而硫酸根离子半径很大，电荷小属于“软”碱，“软”“软”结合更稳定，所以从上至下溶解度减小。