1、第20章堿金屬 堿土金屬The Elements of the Alkali and the Alkaline Earth Metals,教學(xué)要求,1掌握堿金屬、堿土金屬單質(zhì)的性質(zhì)，了解其存在、制備及用途與性質(zhì)的關(guān)系。 2掌握堿金屬、堿土金屬氧化物的類型及重要氧化物的性質(zhì)及用途。 3了解堿金屬、堿土金屬氫氧化物溶解性和堿性的變化規(guī)律。 4掌握堿金屬、堿土金屬重要鹽類的性質(zhì)及用途，了解鹽類熱穩(wěn)定性、溶解性的變化規(guī)律。,學(xué)習(xí)重點(diǎn) 氧化物的化學(xué)性質(zhì) 堿土金屬氫氧化物的酸堿性變化規(guī)律 鹽的熱穩(wěn)定性變化規(guī)律 對角線規(guī)則 學(xué)習(xí)難點(diǎn) 鹽的熱穩(wěn)定性變化規(guī)律 對角線規(guī)則,第一節(jié) 堿金屬和堿土金屬的通性,第IA族

2、包括鋰、鈉、鉀、銣、銫和鈁六種元素，由于它們的氫氧化物都是易溶于水的強(qiáng)堿，所以稱它們?yōu)閴A金屬元素。其中鈁是放射性元素。,第IIA族包括鈹、鎂、鈣、鍶、鋇和鐳六種元素，由于鈣、鍶和鋇的氧化物在性質(zhì)上介于“堿性的”堿金屬氧化物和“土性的” 難熔的氧化物Al2O3之間，所以稱它們?yōu)閴A土金屬。其中鐳是放射性元素。,A,A,Li Na K Rb Cs Fr,Be Mg Ca Sr Ba Ra,表20-1 堿金屬元素的一些基本性質(zhì),為何電離能 逐漸降低?,從上往下，活潑 性逐漸升高還是 逐漸降低?,電極電勢很小， 具有強(qiáng)還原性,表20-2 堿土金屬元素的一些基本性質(zhì),問題：堿金屬和堿土金屬的氧化物誰的熔點(diǎn)

3、更高，硬度更大,Na2O和MgO均為離子晶體，后者中陽離子半徑更小，電荷更高，因而離子鍵能更大，熔點(diǎn)高，硬度大。,原子半徑增大 金屬性、還原性增強(qiáng) 電離能、電負(fù)性減小,Li Be Na Mg K Ca Rb Sr Cs Ba,原子半徑減小 金屬性、還原性減弱 電離能、電負(fù)性增大,第二節(jié) 堿金屬和堿土金屬的單質(zhì),在自然界中的存在,物理性質(zhì),密度小，容易反應(yīng)。 鉀鈉保存于煤油中，鋰保存于蠟中。 硬度小用小刀可以切割它們。 熔沸點(diǎn)較低隨原子量的增大而降低。 導(dǎo)電性強(qiáng) Cs、Rb用于作光電材料。,堿金屬單質(zhì),熔點(diǎn),單質(zhì)的 化學(xué)性質(zhì),A族是最活潑的金屬元素，其次是A族，同族中單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)由上到下活潑性

4、增強(qiáng),切割一小塊鈉放在水中，可觀察到鈉浮在水面上與水激烈反應(yīng)而來回運(yùn)動(dòng)著： 2Na+2H2O=2NaOH+H2 鉀可在水面上燃燒呈現(xiàn)紫紅色火焰。,1、Li反應(yīng)時(shí)由于產(chǎn)物溶解度小而覆蓋在金屬表面上，使反應(yīng)緩慢進(jìn)行。 2、Li熔點(diǎn)較高，升華熱也大，難活化。,如果將金屬Li 放于水中呢？ 更劇烈還是溫和？,與水反應(yīng),思考：將Be、Mg放于水中會(huì)發(fā)生劇烈化學(xué)反應(yīng)嗎？,焰色反應(yīng),4LiO22Li2O 6LiN22Li3N 4NaO22Na2O Na2OCO2Na2CO3,堿金屬在常溫下可 以與空氣中的O2、 CO2、水汽等反應(yīng),堿土金屬一般要加熱 才能進(jìn)行反應(yīng)。這是 因?yàn)樗谋砻嫒菀咨?成氧化膜保護(hù)層。

5、, 3CaN2=Ca3N2 3MgN2=Mg3N2,在空氣在燃燒時(shí)，鈉生成過氧化物，鉀、銣、銫生成超氧化物,與空氣反應(yīng),思考：活潑金屬應(yīng)當(dāng)如何保存？,要避免與空氣接觸。鋰要保存于蠟中，鉀、鈉、鈣等應(yīng)保存于煤油中。,常溫下鋰可 與氮?dú)夥磻?yīng),想一想,1、為什么自然界沒有游離態(tài)的堿金屬和堿土金屬？它們主要以哪些形式存在？ 2、堿金屬有哪些特殊的物理性質(zhì)？,1、答：因?yàn)閴A金屬和堿土金屬是最活潑的金屬，它們與空氣或水接觸時(shí)會(huì)發(fā)生反應(yīng)，因此它們總是以化合態(tài)存在于自然界，主要形式有鹵化物，硅酸鹽礦，硫酸鹽礦和碳酸鹽礦。,2、堿金屬的特殊物理性質(zhì)：密度小、硬度小、導(dǎo)電性強(qiáng)、容易形成液態(tài)合金。,3、工業(yè)上常用電

6、解方法制備的堿金屬和堿土金屬有哪些？為什么不用電解法制備金屬鉀。,工業(yè)上常用電解的方法制備的堿金屬是鋰和鈉，堿土金屬是鎂和鈣。鉀一般不用電解法制備，因?yàn)樗埸c(diǎn)低，易揮發(fā)，生成的K易溶在熔融的KCl中，難于分離，且電解中產(chǎn)生的超氧化物與金屬鉀會(huì)發(fā)生爆炸。,4、鈉不比鉀活潑，但工業(yè)上可用鈉與氯化鉀高溫反應(yīng)制備鉀，你知道其中原因嗎？,低溫時(shí)，反應(yīng)：Na(l)+KCl(l)NaCl(l)+K(l)，難進(jìn)行。 溫度為900時(shí)，反應(yīng)：Na(l)+KCl(l)NaCl(l)+K(g)，鉀成為氣體揮發(fā)，使平衡向右移動(dòng)，反應(yīng)得以進(jìn)行。,氫氧化物,堿金屬的氫氧化物對皮膚和纖維有強(qiáng)烈 的腐蝕作用，所以又稱為荷性堿。

7、,物理性質(zhì),堿金屬和堿土金屬的氫氧化物均為白色 固體，吸水容易潮解，溶于水時(shí)放熱。,溶解性 moll-1,LiOH NaOH KOH RbOH CsOH 5.3 26.4 19.1 17.9 25.8 Be(OH)2 Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr(OH)2 Ba(OH)2 810-6 510-4 1.810-2 6.710-2 210-1,Be(OH)2+NaOH=NaBe(OH)4 Be(OH)2+2HCl= 2NaCl +2H2O Be(OH)2具有兩性，而后者沒有，利用此可區(qū)別,問題：如何利用 化學(xué)方法區(qū)別 Be(OH)2與 Mg(OH)2？ (重要),氫氧化物酸堿性判斷標(biāo)準(zhǔn),R

8、吸電子能力與離子勢 有關(guān):=Z/r (r以pm 為單位）,LiOH Be(OH)2 NaOH Mg(OH)2 KOH Ca(OH)2 RbOH Sr(OH)2 CsOH Ba(OH)2,ROH,RO + H+ =,= R+ + OH,解離方式與R+的吸電子能力有關(guān),酸性增強(qiáng),堿 性 增 強(qiáng),酸式離解,堿式離解,LiOH NaOH KOH RbOH CsOH 中強(qiáng) 強(qiáng) 強(qiáng) 強(qiáng) 強(qiáng) Be(OH)2 Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr(OH)2 Ba(OH)2 兩性 中強(qiáng) 強(qiáng) 強(qiáng) 強(qiáng),你能用有關(guān)理論解釋為何Be(OH)2具有兩性嗎？,由此請你比較H2SO4、H4SiO4、H3PO4、HClO4 的

9、酸性強(qiáng)弱并解釋其中的原因（重要?。?提示：根據(jù)中心原子或離子電荷數(shù)的高低來判斷， 待斷裂鍵的數(shù)目來判斷酸式離解程度？,s區(qū)元素的單質(zhì)(除Be、Mg外)均能與氫形成離子型氫化物。,LiH NaH KH RbH CsH NaCl -90.4 -57.3 -57.7-54.3 -49.3 -441,1.均為白色晶體， 熱穩(wěn)定性差,/ kJmol-1,20.3.1 氫化物,第三節(jié) 堿金屬和堿土金屬的化合物,2.還原性強(qiáng),鈦的冶煉：,劇烈水解：,氧化物,普通氧化物,過氧化物,超氧化物,臭氧化物,Li2O、MO (M = 堿土金屬),Na2O2、BaO2,MO2 (M = K、Rb、Cs),MO3 (M=

10、K、Rb、Cs),:O:,2-,:OO:,2-,:OO:, ,-,O,O,O,-,35,抗磁性,抗磁性,順磁性,順磁性,結(jié) 構(gòu),魔 術(shù) 棉花自然,1.形成三類氧化物,穩(wěn)定性:O2- O2- O22-,正常氧化物(O2-)：,過氧化物(O22-)：,超氧化物(O2-),20.3.2 氧化物,你能判斷幾種離子的 穩(wěn)定性強(qiáng)弱嗎？,453-473K 4NaO2=2Na2O 573-673K 2Na2OO2=2Na2O2 773-793K 2BaOO2=2BaO2,燃燒 MO2=MO2,臭氧與K、Rb、Cs的氫氧化物反應(yīng)，可以制得臭氧化物： 6KOH + 4O3 = 4KO3 + 2KOH H2O +

11、O2,過氧化物,超氧化物,臭氧化物,鈉在空氣中燃燒 可制得黃色的過 氧化鈉粉末,氧化鋇在氧 氣中燃燒可 得白色的過 氧化鋇,鉀、銣、銫與氧氣可生成三種類型氧化物： M2O、 M2O2、MO2。在空氣中燃燒時(shí)生成超氧化物,用液氨結(jié)晶KO3 可得桔紅色的 KO3晶體,堿土氧化物,氧化劑,漂白劑,供氧劑,引火劑,堿土金屬BeO,MgO具有高的熔點(diǎn)和硬度， 用于制耐火材料和金屬陶瓷。CaO俗稱石灰或生石灰，作建筑材料，也用做干燥劑。,過氧化物、超氧化物、臭氧化物都是強(qiáng)氧化劑。,由于它們的強(qiáng)氧化性，可用于紙張、織物等的漂白劑,利用它們與二氧化碳反應(yīng)生成氧氣的性質(zhì)作為潛水、登山、高空作業(yè)的供氧劑,過氧化鋇

12、常用于爆破作業(yè)上作強(qiáng)火劑,3.化學(xué)性質(zhì),與H2O的作用：,（Li Cs劇烈程度）,（BeO除外）,與CO2的作用：,1.晶體類型： 絕大多數(shù)是離子晶體，熔沸點(diǎn)較高,Be2+極化力強(qiáng)， BeCl2已過渡為共價(jià)化合物。,離子性增強(qiáng),重要鹽類：鹵化物、硝酸鹽、硫酸鹽、碳酸鹽,BeCl2 MgCl2 CaCl2 SrCl2 BaCl2 熔點(diǎn)/ 415 714 775 874 962,NaCl與MgCl2的沸點(diǎn)誰高誰低？原因？,碳酸鹽,Na2CO3,NaHCO3,碳酸鈉俗名純堿，蘇打。含水鹽容易風(fēng)化,它水解呈強(qiáng)堿性，常用它代替NaOH用，用于制玻璃、搪瓷、肥皂、造紙、紡織和冶金等方面。,碳酸氫鈉俗名叫小

13、蘇打，主要用于食品和醫(yī)藥工業(yè)。,1) 先用NH3將食鹽水飽和,然后通入CO2,使溶解度較小的NaHCO3析出： NH3NaClH2OCO2= NaHCO3NH4Cl,煅燒NaHCO3得Na2CO3: 600K 2NaHCO3=Na2CO3+CO2+H2O,如何區(qū)別碳酸鈉和 碳酸氫鈉？,CaCO3=CaO+CO2,1098K,CaO+H2O=Ca(OH)2,碳酸鈣溶于含CO2的水中: CaCO3+CO2+H2O=Ca(HCO3)2 含有 Ca(HCO3)2的水稱為硬水,它受熱時(shí)會(huì)生成沉淀: Ca(HCO3)2=CaCO3+CO2+H2O,石灰?guī)r溶洞的形成就是這個(gè)道理，巖石中的 碳酸鈣被地下水（含

14、有二氧化碳的水）溶解 后再沉淀出來，就形成了鐘乳石和石筍。,硫酸鋇,它是溶解度最小的硫酸鹽，也是唯一無毒的鋇鹽。它的礦石稱重晶石，是制備其他鋇鹽的原料： BaSO44C=BaS4CO BaS2HClBaCl2H2S BaSCO2H2OBaCO3H2S,硫酸鎂,MgSO47H2O是無色晶體，易溶于水，俗稱瀉鹽， 用于作食物中毒導(dǎo)瀉劑。,硫酸鋇是唯一無毒的鋇鹽,能強(qiáng)烈阻止X 射線，醫(yī)學(xué)上用于消化道的X射線造影檢查。在為腸胃拍攝X光射線照片時(shí)，要先吃硫酸鋇，半小時(shí)以后再拍攝，就能呈現(xiàn)腸胃的形狀。BaSO4與ZnSO4的混合物叫作立德粉，或叫鋅鋇白，是白漆的原料。,BeCO3 MgCO3 CaCO3

15、SrCO3 BaCO3 T分 / 100 540 900 1290 1360,總結(jié)：穩(wěn)定性 M2CO3 MCO3,實(shí)質(zhì)上，碳酸鹽的熱穩(wěn)定性取決于金屬離子的極化能力,碳酸鹽的熱穩(wěn)定性,總結(jié)：堿土金屬碳酸鹽的穩(wěn)定性隨金屬離子半徑的增大而增強(qiáng),MgCO3 CaCO3較容易受熱分解，而Na2CO3和K2CO3受熱較難分解,你能總結(jié)出熱穩(wěn)定性 的影響因素嗎？,Be2+ Mg2+ Ca2+ Sr2+ Ba2+, MCO3(s) MO(s) +CO2,愈 來 愈 難 分 解,問題1：酸式鹽與正鹽（NaHCO3和Na2CO3）誰的熱穩(wěn)定性差？,問題2：堿金屬中Li2CO3、堿土金屬中Be2CO3的熱穩(wěn)定性 特

16、別低，原因是什么？,問題3：請你想出兩種化學(xué)方法鑒別Be(OH)2和Mg(OH)2,硝酸鹽的 熱穩(wěn)定性,由于堿金屬的原子半徑在同周期元素中最大,離子的極化能力最弱,因此堿金屬鹽是最穩(wěn)定的鹽。只有鋰的鹽穩(wěn)定性較差。堿土金屬鹽的穩(wěn)定性比堿金屬鹽差。,硝酸鹽的分解： 4LiNO3=2Li2O+4NO2+O2 2M(NO3)2=2MO+4NO2 +O2 (M=堿土離子) 2NaNO3=2NaNO2+O2 (K、Rb、Cs的鹽分解類似),請你對于上述熱分解反應(yīng)的產(chǎn)物給予解釋,A 族的Li與A族的Mg， A族的Be與A族的Al， A 族的B與A族的Si，這三對元素在周期表中處于對角線位置：,相應(yīng)的對角線上

17、的兩元素及其化合物的性質(zhì)有許多相似之處。這種相似性稱為對角線規(guī)則。,對角線規(guī)則,對角線規(guī)則,Li Be B C Na Mg Al Si,20. 3.1 B、Si的相似性 2B + 6NaOH = 2Na3BO3 +3H2 Si+2NaOH+H2O = Na2SiO3+2H2 其單質(zhì)均為原子型晶體，BO、SiO十分穩(wěn)定。,1、 Al 、Be金屬可與濃硝酸形成鈍化膜。,20.3.2 Be、Al相似性,共價(jià)性：氯化物蒸氣為兩分子締合,2、 Al 、Be的氧化物和氫氧化物均有兩性 Al(OH)3+OH = Al(OH)4 Be(OH)2+2OH= Be(OH)42,Al3+ 、Be2+易水解,4Li + O2 = 2Li2 O 2Mg + O2 = 2MgO,2Mg(NO3)2 = 2MgO + 4NO2 + O2 4LiNO3 = 2Li2O + 4NO2 + O2,LiClH2O = LiOH + HCl MgCl26