B-Chap01 碱金属和碱土金属.pptVIP

第一章 碱金属和碱土金属 本章作业：P436 2、6、12 1.1 元素 基本性质 电极电势 碱金属中E?最低的是Li（水溶液中Li的还原性最强） 酸碱性对碱土金属E?影响不太规则 Be(OH)2的两性和Mg(OH)2、Ca(OH)2的低溶解度使得它们的EB? EA?，碱性环境下还原性增强 自然资源 1.2 单质 物理和化学性质 单质制备 用途概述 1.2.1 基本物理性质 碱金属和碱土金属单质都具有典型的金属特征 金属光泽，导电、导热性好 Cs为金黄色（P421有误），其他为银白色或银灰色 碱金属和碱土金属单质一般保存在煤油中（Li除外） 碱金属基本物理性质 除Li外，碱金属熔点均低于100oC，Cs熔点仅29oC Li、Na、K的密度1 硬度低（0.6以下） 易形成合金 Na-K合金熔点可低至-13oC，用作核反应堆冷却剂 Na汞齐是有机合成中还原剂 微观解释 价电子少，原子半径相对较大 ?金属键很弱 碱土金属基本物理性质 碱土金属金属键强于碱金属，因此熔沸点、密度、硬度等也高于碱金属 基本物理性质 基本化学性质 都是最活泼的金属，还原性很强 通常只有一种稳定的氧化态 形成的化合物大多是离子型的 Li、Be、Mg在部分化合物中呈现一定共价性 i) 与非金属单质反应 碱金属和碱土金属单质直接与许多非金属单质（X2、S等）反应，生成相应化合物 与O2的反应 氧化物、过氧化物、超氧化物 与N2的反应 Li、Be、Mg可在N2中燃烧，生成氮化物。但其他碱金属和碱土金属不与N2直接反应 ii) 与水反应 碱金属都能直接还原水 2M + 2H2O = 2M+ + 2OH- + H2 Li与H2O反应较平稳 与水反应 碱土金属与水作用远不如相邻碱金属那样剧烈 M + 2H2O = M2+ + 2OH- + H2 Be、Mg表面存在致密氧化膜，常温下不与水作用 Li、Ca的E?比K、Na的E?更负，为什么与水反应反而不太激烈？ 电极电势属于热力学范畴，而反应剧烈程度属于动力学范畴，两者之间并无直接的联系 Li、Ca与水反应不激烈，主要原因 熔点高，与水反应产生的热量不会使它们熔化 对Ca而言，反应产物Ca(OH)2溶解度较小，易覆盖在金属上，阻碍反应继续进行 iii) 与液氨反应 碱金属与碱土金属（Be、Mg除外）在液氨具有很大的溶解度 与液氨发生特别的反应 Na(s) NH3 Na+(am) + e-(am) 生成“氨合电子” 氨合电子 任何碱金属的液氨稀溶液，都吸收同一波长的光，而呈现深蓝色 ? 同一物种 实验证明该物种是氨合电子 自由电子处于若干个NH3分子空穴中 导电性、强还原性 蒸发浓缩或催化剂Fe存在时，分解放出H2 iv) 与H2反应 碱金属与碱土金属（Be、Mg除外）直接与H2反应，得到氢化物 Na + H2 = 2NaH BeH2、MgH2只能用间接方法得到 白色晶体，不纯呈灰色，结构类似于卤化物，但稳定性不够 研究表明，这类化合物中存在H-，为离子型氢化物，也称盐型氢化物 v) 焰色反应 用于快速鉴定元素的存在 vi) Be的特殊反应 Be具有两性，Be2+易形成配离子 Be + 2H+ + 4H2O = Be2+ + H2 Be + 2OH- + 2H2O = [Be(OH)4]2- + H2 Be2+ + 4Cl- = [BeCl4]2- Be在冷的氧化性酸（浓HNO3、浓H2SO4）中会钝化（类似于Al） 碱金属单质化学反应总结 碱土金属单质化学反应总结 1.2.2 单质的制备 熔盐电解法、热还原法 单质的制备 Li、Na、Be、Mg、Ca、Sr可通过电解熔融氯化物方法制备 K、Rb、Cs、Ba不宜采用电解法制备 K、Rb、Cs采用Na或Ca高温置换法制备 KCl(l) + Na(l) = NaCl(l) + K(g)（850oC） Mg用C还原，Ba用Al还原，Be用Mg还原 MgO + C = Mg + CO（1800oC） 用途 两族元素金属和化合物的按年产量排序 单质: NaLiKCsRb MgCaBeBaSr 化合物: NaKLiCsRb CaMgBaSrBe 一些用途介绍 Li 制造LiH、LiNH2和合成有机锂化合物，用做有机化学中的还原剂和催化剂 Al-Li合金用于空间飞行器 制造高功率长效电池 热核聚变的原材料（受中子轰击产生氚） 一些用途介绍 Na 作为还原剂制造某些难熔的金属如U、Th、Zr等，特别是用于制备Ti 快速增殖反应堆的冷剂 制作钠电缆、钠基电池和钠硫电池等 K 制备低熔点钠钾合金，也用做核反应堆的冷却剂 一些用途介绍 Cs 制造光电池 制作铯原子钟（SI单位制的时间单位s，就是根据Cs的原子振动频率规定的） 一些用途介绍 Be 制造铍