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第1章碱金属和碱土金属


注:它们的活泼性有差异
IA
电 离 能 、 电 负 性 减 小
IIA
Be Mg Ca Sr Ba n s2
金 属 性 、 还 原 性 增 强
原 子 半 径 增 大
Li Na K Rb Cs n s1
原子半径减小 金属性、还原性减弱 电离能、电负性增大
1.2
单质的性质
一、物理性质
Li
Na
K
Rb
Cs
顺磁性,强氧化性,碱性,不稳定性
2MO2 + 2H2O == H2O2 + 2MOH + O2↑
4MO2 + 2CO2 == 2M2CO3 + 3O2 ↑
4KO2 == 2K2O + 3O2 ↑ 应用:供氧剂
四、臭氧化物
3KOH + 2O3 = 2KO3 + KOH· H2O(s) +1/2O2
Rb, Cs进行相同的反应。
过氧化物(O22-):
KK (σ 2s ) 2 (σ * 2s ) 2 (σ 2p ) 2 (π 2p ) 4 (π * 2p ) 4
超氧化物(O2-)
KK (σ 2s ) (σ
稳定性:
2
*
2s
) (σ 2p ) (π 2p ) (π
2
2
4
*
2p
)
3
O2- > O2- > O22-
一、普通氧化物 M2O,MO 1、生成: ①在空气中燃烧 4Li + O2= 2Li2O 2Mg + O2 = 2MgO ②室温下直接作用 2Ca + O2 = 2CaO ③还原 Na2O2 + 2Na = 2Na2O 10K + 2KNO3 = 6K2O +N2 ↑ 3 NaN3 + NaNO2 = 2Na2O + 5 N2 ↑ ④盐分解 CaCO3 = CaO + CO2↑ 2Ba(NO3)2= 2BaO + 4NO2↑+ O2↑ ⑤氢氧化物脱水 2LiOH = Li2O + H2O↑
MgCl2· 6H2O == Mg(OH)Cl + HCl + 5H2O
MgO + HCl
3. Be、Al 相似性
① 两者都是活泼金属,在空气中易形成致密的 氧化膜保护层 ② 两性元素,氢氧化物也属两性 Al(OH)3 + OH- == Al(OH)4- Be(OH)2 + 2OH-== Be(OH)42- ③ 氧化物的熔点和硬度都很高 ④ 卤化物均有共价型:在蒸气中,氯化物两分子缔合。
• 钛的冶炼:
2LiH T iO2 T i 2LiOH 4NaH TiCl4 Ti 4NaCl 2H2

•剧烈水解: MH H 2 O MOH H 2 (g)
CaH2 2H 2 O Ca(OH)2 2H 2 (g)
3.形成配位氢化物
Be(2578) Mg(2806) Ca Sr Ba(1973) 降低
Li2O熔点高(其它的未到熔点已经分解),原因:Li半径小,晶格能大。
3)水合作用:
M2O + H2O = 2MOH + Q, Li→Cs反应速度增加
MO + H2O = M(OH)2 + Q , BeO和 MgO不溶于水, Ca→Ba反应速度增加 CaO吸收酒精中的水 4)碱性: Na2O + CO2= Na2CO3
2. 与其他非金属作用:
单质与硫、氮、卤素反应,形成相应的化合物 (一般为离子型)。
3. 与水的作用:
2 M + 2 H2O = 2 MOH + H2(g)
4. 碱金属、碱土金属与液氨的作用
(1)低温纯液氨溶液 M1+(x+y)NH3 == M1(NH3)+y +e(NH3)x-(蓝色) M2+(2x+y)NH3 == M2(NH3)2+y +2e(NH3)x-(蓝色) (2)长时间放置或有催化剂时
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区单质的熔点变化
二、化学性质
1. 单质在空气中燃烧,形成相应的氧化物: Li2O BeO Na2O2 MgO KO2 CaO RbO2 SrO Na2O2 CsO2 BaO2 镁 带 的 燃 烧
Li2O
KO2
过氧化物M2O2中含有过氧离子O22-或[-O-O-]2-。其分子轨道式如下:
由填充2p轨道的电子形成
一个 键, 键级为1。 取决于:半径大小的匹配程度,大配 大稳定。 能量效应:体积较大的过氧阴离子、 超氧阴离子和臭氧阴离子更易被较大 的金属阳离子所稳定。
1、生成:
在空气中燃烧 2Na + O2 == Na2O2 4Na + O2 ==== 2Na2O 2Na2O + O2==== 2Na2O2 控制氧气的量 2M + O2 = MO2
1.3 锂 、铍的特殊性 对角线规则
1.对角线规则:
ⅠA 族的Li与ⅡA族的Mg, ⅡA族的Be与ⅢA族的Al,
ⅢA 族的B与ⅥA族的Si,这三对元素在周期表中处于对 角线位置:
Li Na
Be Mg
B Al
C Si
相应的两元素及其化合物的性质有许多相似之处。这种
相似性称为对角线规则。
原因: Z / r 比较相似。
2M(Na,K, Rb, Cs)(s) 2NH3 (l) 2M 2NH2 H 2 (g)

碱金属与液氨的反应很特别,在液氨中碱金属的溶
解度达到了超出人们想象的程度. 溶于液氨的反应如下:
碱金属在液氨中的溶解度 (-35℃) 碱金属元素 M Li Na K Rb 溶解度/ (mol · L-1) 15.7 10.8 11.8 12.5
4Li + O2 == 2Li2 O 2Mg + O2 == 2MgO
6Li + N2 == 2Li3N 3Mg + N2 == Mg3N2
2Mg(NO3)2 == 2MgO + 4NO2 + O2
4LiNO3 == 2Li2O + 4NO2 + O2 LiCl· H2O == LiOH + HCl
1 2
H
He
Li
Be
B
C
N
O
F
Ne
3 4
5 6 7
Na Mg K Ca Sc
Y La
Al Ti
Zr Hf Rf Nd U
Si Ge
Sn Pb
P As
Sb Bi
S Se
Te Po
Cl Br
I At
Ar Kr
Xe Rn
V
Nb Ta Db Pm Np
Cr
Mo W Sg Sm Pu
M n
Tc Re Bh Eu Am
1.1 概述
Humphry Davy (戴维1778—1829) 利用
电解法制取了金属K、Na、Ca、Mg、Sr、
Ba,确认氯气是一种元素,氢是一切酸类不
可缺少的要素,为化学做出了杰出贡献。
元素周期表
IA IIA IIIB IVB VB VIB VII B VIIIB IB IIB IIIA IVA VA VIA VII A VIII A
573~673K 453~473K
M = Sr, Ba
和H2O2 作用 LiOH· H2O +H2O2 →LiOOH · H2O →Li2O2 2、性质: 1)强碱性——与水及酸反应 Na2O2 + 2H2O
冷 热
2NaOH + H2O2
2NaOH + 1/2O2 +H2O
Na2O2 + H2SO4==Na2SO4 + H2O2 BaO2 + H2SO4 ==BaSO4↓+ H2O2
4LiH AlCl3 Li[AlH4 ] 3LiCl 铝氢化锂
(无水)乙醚
Li[AlH4 ] 受潮时强烈水解,具有强还原性
LiAlH4 4H2 O LiOH Al(OH)3 4H2
1.5 氧化物
三类氧化物
2 2 6 2正常氧化物(O ): 1s 2s 2p
Cs 13.0
有趣的是,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, 电子处于4~6个 NH3 的 “空穴” 中。 溶液的蓝色由溶剂合电子跃迁引起。
此蓝色稀溶液具有顺磁性,并随碱金
属浓度增加顺磁性降低。???
溶剂合电子
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。 2. 是活泼金属,极易在空气中燃烧。与O2形成正常氧 化物、过氧化物、超氧化物。
3. 易与H2O反应(除Be、Mg外),生成相应氢氧化物
(大多为强碱),与非金属作用形成相应的化合物 (大多为离子型的,Li,Be的化合物多为共价型 )。 4. 其盐类不发生水解。
3、过氧化物的应用
氧化剂,引火剂:避免与有机物、强还原剂混合 漂白剂 热熔剂——使用耐碱金属容器,铁、镍器
三、超氧化物 MO2 O2MO2是钾、铷、铯在空气中燃烧的产物。
[KK(σ2s)2(σ2s*)2(σ2p)2(π2p)2(π2p)2 (π2p*)2(π2p*)1 ]
键级=1.5
有色,KO2橙黄色, RbO2深棕色, CsO2深黄色
CaO + SiO2 = CaSiO3,除矿渣反应
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