第1章碱金属和碱土金属.ppt

本章要求1．了解s区元素的物理性质。,6．掌握对角线规则和锂、铍的特殊性。,5．掌握碳酸盐的分解规律。,4．掌握s区元素的重要盐类化合物的性质，会用热力学观点解释盐类溶解性。,3．掌握s区元素的氢化物、氧化物、氢氧化物的性质，掌握氢氧化物的碱性变化规律。,2．了解主要元素单质的制备,掌握钾和钠制备方法。,第1章碱金属与碱土金属,ⅠALiNaKRbCsns11,ⅡABeMgCaSrBans22,HumphryDavy戴维17781829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。,1.1概述,,,活泼性依次增强,原子半径增大,1.2单质的性质,,1.单质在空气中燃烧，形成相应的氧化物,Li2ONa2O2KO2RbOCsO2BeOMgOCaOSrOBaO2,2.与其他非金属作用单质与硫、氮、卤素反应，形成相应的离子型化合物。,3.与水的作用2M2H2O2MOHH2（g）,4.碱金属、碱土金属与液氨的作用M1＋x＋yNH3M1NH3＋y＋eNH3x－（蓝色）M2＋2x＋yNH3M2NH32＋y＋2eNH3x－（蓝色）,1.3氢化物,LiHNaHKHRbHCsHNaCl－90.4－57.3－57.7－54.3－49.3－441,1.均为白色晶体,热稳定性差,2.还原性强,ⅠAⅡA金属活泼，可与氢形成离子型氢化物（除Be、Mg）,,3.剧烈水解,4.形成配位氢化物,氢化铝锂,Li[AlH4]受潮时强烈水解,,1.氢氧化物性质,碱金属和碱土金属的氢氧化物都是白色固体。BeOH2为两性氢氧化物，LiOH和BeOH2为中强碱，其余氢氧化物都是强碱。,碱金属的氢氧化物都易溶于水，在空气中很容易吸潮，它们溶解于水时放出大量的热。除氢氧化锂的溶解度稍小外，其余的碱金属氢氧化物在常温下可以形成很浓的溶液。,1.4氢氧化物,,R拉电子能力与离子势有关фZ/rr以pm为单位）,LiOHBeOH2NaOHMgOH2KOHCaOH2RbOHSrOH2CsOHBaOH2,,,ROH,RO－H,ROH－,,解离方式与拉电子能力有关,酸性增强,碱性增强,2.氢氧化物酸碱性判断标准,1.5盐类,1.共同特点（1）基本上是离子型化合物。（2）阳离子基本无色，盐的颜色取决于阴离子的颜色。（3）ⅠA盐类易溶，ⅡA盐类难溶，一般与大直径阴离子相配时易形成难溶的ⅡA盐。,ⅠA易溶为主难溶K2[PtCl6]、Na[SbOH6]、KClO4、Li3PO4、K2Na[CoNO23],ⅡA难溶为主如MCO3、MC2O4、M3PO42、MSO4、MCrO4,,（2）碳酸盐的热稳定性,BeCO3MgCO3CaCO3SrCO3BaCO3,,,热稳定性取决于M离子的反极化能力,△MCO3s＝MOsCO2,越来越难分解,2.盐类的热稳定性,（1）硝酸盐的热稳定性,3.复盐,1矾硫酸盐形成的复盐M2SO4MgSO46H2OMK、Rb、Cs软钾镁矾MⅠMⅢSO426H2O[KAlSO426H2O]2光卤石MClMgCl26H2O问Li为什么难以形成复盐由于半径特别小。,特点形成复盐溶解度变小，溶水后电离出简单离子。,Li,Na,K,Ca,Sr,Ba,4.焰色反应,可以用来鉴定化合物中某元素的存在，特别是在野外。,1熔融盐电解此法可制备Li、Na、Mg、Ca、Ba问题加入CaCl2有何作用2高温还原此法制备K、Rb、CsKClNaNaClKg不活泼的金属为何可置换活泼金属2RbClCaCaCl2Rbg2CsClCaCaCl2Csg,1.6制备简介,,1.单质制备,2.重晶石制备钡盐,600800℃BaSO42CBaS2CO2或CO,,,,,,,BaS,BaCl2,BaSO4,BaCO3,BaOH2BaHS2,BaNO32,HNO3,BaNO32,1.7对角线规则,LiBeBCNaMgAlSi,1.B、Si的相似性其单质为原子型晶体B－O、Si－O十分稳定,原因Z/r比较相似。,,Al、Be金属可与浓硝酸形成钝化膜。AlOH3OH－AlOH4－BeOH22OH－BeOH42－Al3、Be2易水解。均有共价性在蒸气中，氯化物两分子缔合。,2.Be、Al相似性,4LiO22Li2O2MgO22MgO,2MgNO322MgO4NO2O24LiNO32Li2O4NO2O2,LiClH2OLiOHHClMgCl26H2OMgOHClHCl5H2O,6LiN22Li3N3MgN2Mg3N2,,,MgOHCl,3.Li、Mg的相似性,1.8应用,,1、锂电池金属锂作为负极,种类Li-I2、Li-Ag2CrO4、Li-CFn、Li-MnO2、Li-SO2、LiO-SOCl2,应用心脏起搏器、电子手表、计算器、录音机、通信设备、导弹点火等。,正极（多种）MnO2Lie→LiMnO2,电解质（多种）有机溶剂锂盐,电池符号Li|LiClO4有机溶剂|MnO2,负极Li-e→Li,原理,2、锂离子电池,锂离子电池由日本索尼公司于1990年最先开发成功负极锂离子嵌入碳中正极LixCoO2或LixNiO2和LixMnO4电解液LiPF6＋二乙烯碳酸酯（EC）＋二甲基碳酸酯（DMC）锂离子二次电池充放电时的反应式为充电LiCoO2＋CLi1－xCoO2＋LixC放电,3.盐湖无机盐工业的重要宝库,每升水中含盐量大于50g的湖泊称为盐湖。除主要成分氯化钠外，盐湖其他成分有相当大的差异。可分为氯化物、硫酸盐、碳酸盐三种类型，硫酸盐型又可分为硫酸镁和硫酸钠两个亚型。,我国内蒙古以碳酸盐型盐湖为主，新疆以硫酸盐型盐湖为主，青海柴达木盆地则以硫酸镁-氯化物型为主；西藏则以碳酸盐-硫酸盐型为主。不同类型的盐湖资源要采用不同的加工工艺，产品也不同。除食盐外，通常盐湖资源的特色产品是钾盐、镁化合物、硼酸和硼酸盐、溴碘及锂化合物等。,1.9专题讨论,锂的水合数与水合能kJmol-1rMrMaqn水合△H水合Li7834025.3－530Na9827616.6－420K13323210.5－340Rb14922810.0－315Cs1652289.9－280,ELi/Li特别负，为什么,Θ,1.锂的特殊性,,LiNaK△rH－279－239－251△rS51.374.6104.7△rG－294－261－282E池3.052.712.92EM/M－3.052.71－2.92,,,,,△H升I1△HhLi161520－522Na108.5496－406K90419－322,MsHaq＝Maq1/2H2,Mg,Hg,Mg,Hg,△H升M－HhHI1M－I1HHhM－1/2DH2,[△H升MI1MHhM]－[HhHI1H1/2DH2],[△H升I1Hh]M－438,△rH,,→,2.离子晶体盐类溶解性的判断标准,（1）溶解自由能变MXsMaqX-aq△sG,以溶解度0.01molL-1作为易溶和难溶的“界线”,MXsMn＋aq＋Xn-aqn1或2KSP[Mn＋][Xn-]0.012110－4则△Gs-RTlnKSP22.8kJmol-1,△Gs22.8kJmol-1属难溶盐。,1-1或2-2型1-2或2-1型1-3或3-1型2-3或3-2型△Gs界线kJmol-122.830.838.545.6,（2）半定量规则,,MgX-g,△G1,,△G2,△sG△G1△G2△H1△H2-T△S1△S2≈U△Hh比较U与△Hh绝对值,△HhU溶解度KI-82676312.2NaI-71170311.8LiF-103410390.1CsF-77973024.2,,溶解度增大,,溶解度减小,（3）巴索洛规则当阴、阳离子电荷绝对值相同,阴、阳离子半径较为接近则难溶，否则，易溶。,F-、OH-,SO42-、CrO42-、I-,BaSO4BeSO4,LiFLiI,CsICsF,IAMClO4Na[SbOH6]K2[PtCl6][CuCl5]3-[CrNH6]3,,IIA,