1、第十章第十章 碱金属和碱土金属元素碱金属和碱土金属元素一、一、碱金属、碱土金属的通性碱金属、碱土金属的通性 价层电子构型：价层电子构型：IAIA，nsns1 1 IIAIIA，nsns2 2 1 1、金属性和非金属性金属性和非金属性 均为金属元素（外层电子少，原子半径大，核电荷均为金属元素（外层电子少，原子半径大，核电荷周期最少）。周期最少）。金属性：金属性：IAIIAIAIIA。性质：金属键不牢固。性质：金属键不牢固，所以单质熔、沸点很低，硬度较小，其中，所以单质熔、沸点很低，硬度较小，其中IIAIAIIAIA。碱金属中碱金属中CsCs、RbRb金属性质最强，失电子倾向最大，金属性质最强，失
2、电子倾向最大，所以可作光电管，如所以可作光电管，如CsCs光电管制成的自动报警器可报告远光电管制成的自动报警器可报告远处火警；制成的天文仪器可以测定与地球距离。处火警；制成的天文仪器可以测定与地球距离。2 2、氧化数：、氧化数：分别为分别为+1+1和和+2+2，一般无变价。，一般无变价。3 3、化合物键型：、化合物键型：以离子键为主，其中以离子键为主，其中LiLi+、BeBe2+2+由于由于半径小，其化合物有一定的共价性，如半径小，其化合物有一定的共价性，如BeClBeCl2 2等。等。4 4、特性：、特性：碱金属和碱土金属可溶于液氨，形成深蓝碱金属和碱土金属可溶于液氨，形成深蓝色溶液。色溶液
3、。IAIA：M(s)+M(s)+（x+yx+y）NHNH3 3=M=M+(NH(NH3 3)x x+e+e-(NH(NH3 3)y y IIA:M(s)+(x+2y)NH IIA:M(s)+(x+2y)NH3 3=M=M2+2+(HN(HN3 3)x x+2e+2e-(NH(NH3 3)y y 所以，所以，IAIA、IIAIIA的氨溶液具有较高的导电性和与金属的氨溶液具有较高的导电性和与金属相同的还原性。相同的还原性。二、氧化物二、氧化物 碱碱 金属和碱土金属能形成多种类型的氧化物：正常氧金属和碱土金属能形成多种类型的氧化物：正常氧化物（含）、过氧化物（含）、超氧化物（含），臭氧化化物（含）、
4、过氧化物（含）、超氧化物（含），臭氧化物（含）及低氧化物。物（含）及低氧化物。（一）（一）正常氧化物正常氧化物 多数为白色固体，多数为白色固体，K K2 2O O（淡黄）、（淡黄）、RbRb2 2O O（亮黄）、（亮黄）、CsCs2 2O(O(桔红桔红)；熔点：；熔点：IIAIAIIAIA；硬度；硬度IIAIAIIAIA，所以，所以BeOBeO、MgOMgO作耐火材料和金属陶瓷，作耐火材料和金属陶瓷，BeOBeO还有反射放射线的能力，常还有反射放射线的能力，常用作原子反应堆外壁砖块材料。用作原子反应堆外壁砖块材料。2O22O2O3O（二）过氧化物和超氧化物（二）过氧化物和超氧化物 除除BeBe
5、外外IAIA、IIAIIA均能形成过氧化物（离子型）均能形成过氧化物（离子型）除除LiLi、BeBe、MgMg外，外，IAIA、IIAIIA能形成超氧化物。能形成超氧化物。性质：性质：（1 1）室温下，均能与水和稀酸反应：）室温下，均能与水和稀酸反应：NaNa2 2O O2 2+2H+2H2 2O2NaOH+HO2NaOH+H2 2O O2 2 Na Na2 2O O2 2+H+H2 2SOSO4 4NaNa2 2SOSO4 4+H+H2 2O O2 2 2KO 2KO2 2+2H+2H2 2O2KOH+HO2KOH+H2 2O O2 2+O+O2 2 2KO 2KO2 2+2H+2H2 2S
6、OSO4 42K2K2 2SOSO4 4+H+H2 2O O2 2+O+O2 2 （2 2）与）与COCO2 2的反应：的反应：2 2NaNa2 2O O2 2+2CO+2CO2 22NaCO2NaCO3 3+O+O2 2 4KO4KO2 2+2CO+2CO2 22K2K2 2COCO3 3+3O+3O2 2 因此，过氧化物和超氧化物常用作防毒面具、因此，过氧化物和超氧化物常用作防毒面具、高空飞行、潜水的供氧剂。高空飞行、潜水的供氧剂。NaNa2 2O O2 2为常用的过氧化为常用的过氧化物，纯的为白色，工业品带浅黄；在碱性介质中是物，纯的为白色，工业品带浅黄；在碱性介质中是强氧化剂，常作矿熔
7、剂。如：强氧化剂，常作矿熔剂。如：2 2Fe(CrOFe(CrO2 2)2 2+7Na+7Na2 2O O2 2 2Na2Na2 2CrOCrO4 4+Fe+Fe2 2O O3 3+3Na+3Na2 2O O 还可用于纺织、纸浆漂白。还可用于纺织、纸浆漂白。NaNa2 2O O2 2熔融分解，但熔融分解，但遇到棉花、遇到棉花、AlAl粉等还原性物质，会爆炸，故使用粉等还原性物质，会爆炸，故使用NaNa2 2O O2 2要小心。要小心。（三）臭氧化物和低氧化物（三）臭氧化物和低氧化物 低温下，臭氧低温下，臭氧O O3 3和粉末状无水碱金属（除和粉末状无水碱金属（除LiLi外）氢外）氢氧化物反应，
8、用液氨提取可得红色的氧化物反应，用液氨提取可得红色的MOMO3 3固体：固体：3 3MOH(s)+2OMOH(s)+2O3 3(g)2MO(g)2MO3 3(s)+MOH(s)+MOHH H2 2O(s)+1/2 OO(s)+1/2 O2 2(g)(g)室温下，臭氧化物会缓慢分解：室温下，臭氧化物会缓慢分解：MOMO3 3MOMO2 2+1/2 O+1/2 O2 2 遇水会发生反应：遇水会发生反应：4 4MOMO3 3+2H+2H2 2O4MOH+5OO4MOH+5O2 2 此外，此外，RbRb和和CsCs还可形成低氧化物，如低温下，还可形成低氧化物，如低温下，RbRb发发生不完全氧化得到生不
9、完全氧化得到RbRb6 6O O，在在-7.3-7.3以上分解：以上分解：2 2RbRb6 6O O Rb Rb9 9O O2 2+3Rb+3Rb Cs Cs形成的低氧化物有形成的低氧化物有CsCs7 7O(O(青铜色青铜色)、CsCs4 4O(O(红色红色)、CsCs1111O O3 3（紫色），（紫色），CsCs（3+x3+x）O O等。等。C3.7三、氢氧化物三、氢氧化物 IAIA和和IIAIIA中（除中（除BeOBeO、MgOMgO外）直接与水形成对应氢氧化外）直接与水形成对应氢氧化物。这些氧氧化物均为白色固体，易潮解，在空气中吸收物。这些氧氧化物均为白色固体，易潮解，在空气中吸收CO
10、CO2 2 或碳酸盐。碱金属氢氧化物对纤维、皮肤有强烈腐蚀或碳酸盐。碱金属氢氧化物对纤维、皮肤有强烈腐蚀作用，故称荷性碱。作用，故称荷性碱。1 1、碱性、碱性 LiOH NaOH KOH RbOH CsOHLiOH NaOH KOH RbOH CsOH 中强碱中强碱 强碱强碱 强碱强碱 强碱强碱 强碱强碱 Be(OH)Be(OH)2 2 Mg(OH)Mg(OH)2 2 Ca(OH)Ca(OH)2 2 Sr Sr(OH)(OH)2 2 Ba Ba(OH)(OH)2 2 两性两性 中强中强 强强 强强 强强 Be(OH)Be(OH)2 2+2H+2H+BeBe2+2+2H+2H2 2O O Be(
11、OH)Be(OH)2 2+2OH+2OH-Be(OH)Be(OH)4 4 2-2-R-OHR-OH规则解释：规则解释：氧化物的水合物通式氧化物的水合物通式R(OH)R(OH)n n，R R为成酸或成碱元素，为成酸或成碱元素，有两种解离可能：有两种解离可能：RORO-+H+H+R-O-H R-O-H R R+OH+OH-其可能性与阳离子的极化作用有关，科学家卡特里其可能性与阳离子的极化作用有关，科学家卡特里奇以奇以“离子势离子势”来衡量阳离子极化作用的强弱。来衡量阳离子极化作用的强弱。在在R-OHR-OH中，若中，若R R的的值大，其极化作用强，氧原子电值大，其极化作用强，氧原子电子云偏向子云偏
12、向R R，使，使O-HO-H键极性增强，则呈现酸式解离；若键极性增强，则呈现酸式解离；若R R的的值小，值小，R-OR-O键极性强，则成碱式解离。键极性强，则成碱式解离。酸式 碱式nm)-(r rZ 阳离子半经阳离子电荷当当 1/210时时R(OH)n显酸性显酸性当当10 1/27时时R(OH)n显两性显两性当当 1/27时时R(OH)n显碱性显碱性据此，有人提出用据此，有人提出用值作为判断值作为判断R-O-HR-O-H酸碱性的酸碱性的标度：标度：值：值：10R-O-H酸碱性：酸碱性：碱性碱性 两性两性 酸性酸性注意：这种判断是一个经验规则，有些物质不适注意：这种判断是一个经验规则，有些物质不
13、适用，用，如如Zn(OH)Zn(OH)2 2，ZnZn的的=5.2=5.2，但它是两性氢氧化物。但它是两性氢氧化物。2 2、溶解性、溶解性 IAIA均溶于水，仅均溶于水，仅LiOHLiOH溶解度较小。溶解度较小。IIAIIA溶解度比溶解度比IAIA的小得多，且从上到下溶解度增大，的小得多，且从上到下溶解度增大，因因M M2+2+半径增大，半径增大，M M2+2+与与OHOH-吸引力减弱的原因造成。吸引力减弱的原因造成。IIAIAIIAIA的原因也是静电引力前者大，后者小的缘故。的原因也是静电引力前者大，后者小的缘故。四、盐类四、盐类（一）盐类的性质：（一）盐类的性质：盐类很多（卤化物，硫酸盐，
14、硝酸盐，碳酸盐，磷酸盐类很多（卤化物，硫酸盐，硝酸盐，碳酸盐，磷酸盐等等），着重通性及盐等等），着重通性及LiLi盐、盐、BeBe盐的特殊性。盐的特殊性。1 1、晶型、晶型 绝大多数为离子晶体，有较高熔、沸点，常温下为固绝大多数为离子晶体，有较高熔、沸点，常温下为固体，熔化时能导电。体，熔化时能导电。但但BeBe2+2+的半径小，电荷较多，极化力较强，光与易变的半径小，电荷较多，极化力较强，光与易变形的形的ClCl-、BrBr-、I I-结合则形成共价化合物。如结合则形成共价化合物。如BeClBeCl2 2，熔点，熔点低，易升华，能溶于有机溶剂，这些性质说明其共价化合低，易升华，能溶于有机溶剂
15、，这些性质说明其共价化合物特性。物特性。2 2、颜色、颜色 M M+、M M2+2+均无色，它们形成的盐类只要阴离子无色，其均无色，它们形成的盐类只要阴离子无色，其化合物必为无色；若阴离子有色，则化合物有色。化合物必为无色；若阴离子有色，则化合物有色。3 3、热稳定性、热稳定性 IAIA一般有较高稳定性：卤化物高温挥发而不分解；硫一般有较高稳定性：卤化物高温挥发而不分解；硫酸盐高温不挥发，难分解；碳酸盐除酸盐高温不挥发，难分解；碳酸盐除LiLi2 2COCO3 3在在10001000以上以上部分分解为部分分解为LiLi2 2O O和和COCO2 2外，其余皆不分解；仅硝酸盐差，外，其余皆不分解
16、；仅硝酸盐差，加热到一定温度分解：加热到一定温度分解：4 4LiCOLiCO3 3 2Li2Li2 2O+4NOO+4NO2 2+O+O2 2 2NaNO 2NaNO3 3 2NaNO2NaNO2 2+O+O2 2 2KNO 2KNO3 3 2KNO 2KNO2 2+O+O2 2 IIA IIA碳酸盐常温下（除碳酸盐常温下（除BeCOBeCO3 3不到不到100100分解）稳定，分解）稳定，强热下分解。强热下分解。Co650 Co830Co6304 4、溶解度、溶解度IAIA一般易溶于水，仅两类型微溶于水一般易溶于水，仅两类型微溶于水:（1 1）若干）若干LiLi盐：盐：LiFLiF 、LiL
17、i2 2COCO3 3、LiLi3 3POPO4 4等等（2 2）K K+、PbPb+、CsCs+(及及NH )NH )的大阴离子盐。的大阴离子盐。IIAIIA中，中，BeBe盐多数易溶，盐多数易溶，MgMg盐部分易溶，盐部分易溶，CaCa、SrSr、BaBa盐盐则多为难溶，其中氟化物溶解度：则多为难溶，其中氟化物溶解度：CaFCaF2 2SrFSrF2 2BaFBaF2 2（增（增强）；强）；CaSOCaSO4 4SrSOSrSO4 4BaSOBaSO4 4（减弱）；（减弱）；注意，注意，BeBe盐和可溶性钡盐有毒。盐和可溶性钡盐有毒。5 5、K K+、NaNa+、MgMg2+2+、CaCa
18、2+2+、BaBa2+2+的鉴定。的鉴定。4（二）某些盐类的生产和应用（二）某些盐类的生产和应用1 1、碳酸钠（纯碱，苏打，碱面）、碳酸钠（纯碱，苏打，碱面）索维尔法：饱和食盐水吸收索维尔法：饱和食盐水吸收NHNH3 3和和COCO2 2气体，制得溶解气体，制得溶解度较小的度较小的NaHCONaHCO3 3，再焙烧：，再焙烧：NaClNaCl+NH+NH3 3+CO+CO2 2+H+H2 2O NaHCOO NaHCO3 3+NH+NH4 4ClCl 2NaHCO 2NaHCO3 3 NaNa2 2COCO3 3+H+H2 2O+COO+CO2 2 析出析出NaHCONaHCO3 3后，母液中
19、后，母液中NHNH4 4ClCl用消石灰来回收，以循环用消石灰来回收，以循环使用：使用：2 2NHNH4 4Cl+Ca(OH)Cl+Ca(OH)2 2 NHNH3 3+CaCl+CaCl2 2+2H+2H2 2O O 所需所需COCO2 2和石灰由石灰石煅烧得来。和石灰由石灰石煅烧得来。此法，技术成熟，原料丰富价廉，但食盐利用率低，此法，技术成熟，原料丰富价廉，但食盐利用率低，NHNH3 3损失大，损失大，CaClCaCl2 2废渣造成环境污染。废渣造成环境污染。Co200侯德榜法：侯德榜法：将制碱和合成氨联为一体，称侯氏联合制碱将制碱和合成氨联为一体，称侯氏联合制碱法，或氨碱法。法，或氨碱法
20、。该法，先用水煤气转化的该法，先用水煤气转化的H H2 2和和N N2 2合成氨，同时有合成氨，同时有COCO2 2放放出；由此合成氨系统提供的出；由此合成氨系统提供的NHNH3 3和和COCO2 2来制碱，副产品来制碱，副产品NHNH4 4ClCl可作化肥。可作化肥。此法，此法，NaClNaCl利用率达利用率达96%96%以上，成本降低，可连续化生以上，成本降低，可连续化生产，对制碱上作出较大贡献。产，对制碱上作出较大贡献。2 2、碳酸氢钠、碳酸氢钠（小苏打，重碳酸氢钠或焙碱）（小苏打，重碳酸氢钠或焙碱）制纯度高的可用制纯度高的可用NaNa2 2COCO3 3溶液中通溶液中通COCO2 2：
21、NaNa2 2COCO3 3+CO+CO2 2+H+H2 2O2NaHCOO2NaHCO3 3（溶解度小，析出）（溶解度小，析出）3 3、NaClNaCl4 4、CaSOCaSO4 4：CaSOCaSO4 42H2H2 2O O称石膏（生石膏），白粉，微溶称石膏（生石膏），白粉，微溶于水。于水。CaSOCaSO4 4 1/2H 1/2H2 2O O为熟石膏，白粉，吸潮（熟石膏粉为熟石膏，白粉，吸潮（熟石膏粉+水）可膨胀、硬化，用于制模、塑像、石膏绷带等。水）可膨胀、硬化，用于制模、塑像、石膏绷带等。CaClCaCl2 2+(NH+(NH4 4)2 2SOSO4 4+2H+2H2 2OCaSOO
22、CaSO4 42H2H2 2O+2NHO+2NH4 4ClCl CaSO CaSO4 42H2H2 2O O经煅烧脱水，得经煅烧脱水，得CaSOCaSO4 41/2H1/2H2 2O O五、配合物五、配合物 碱金属因电荷少、半径大，形成配合物倾向小，但可碱金属因电荷少、半径大，形成配合物倾向小，但可形成螯合物和大环配合物，如与水杨醛反应形成螯合物和大环配合物，如与水杨醛反应。碱土金属中碱土金属中CaCa2+2+、SrSr2+2+、BaBa2+2+可与多齿配体（可与多齿配体（EDTAEDTA）形）形成螯合物或冠醚配合物。成螯合物或冠醚配合物。基本要求：基本要求：1 1、掌握碱金属、碱土金属的过氧化物、超氧、掌握碱金属、碱土金属的过氧化物、超氧化物的性质，氢氧化物的性质和盐类的共性。化物的性质，氢氧化物的性质和盐类的共性。2 2、了解、了解碱金属、碱土金属单质的性质和一些碱金属、碱土金属单质的性质和一些典型盐的生产。典型盐的生产。
