碱金属与碱土金属总结Word文档下载推荐.docx
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c、.其他碱金属与水反应非常剧烈,量大时会发生爆炸。
这些碱金属的熔点很低,与水反应放出的热恋是金属熔化为液态,跟有利于反应的进行;
同时它们的氢氧化物溶解度很大,不会对反应起阻碍作用。
)
③、与H2反应
碱金属及CaSrBa均可直接与H2作用,生成金属氢化物如:
H2+Ca=CaH2(423-573K条件下)
产物氢化钙是很强的还原剂用途:
氢气发生剂、还原剂、干燥剂及还原氧化物金属
④、与液氨
碱金属及CaSrBa均可溶于液氨中生成蓝色的导电溶液,高溶液中含有金属离子和溶剂化的只有电子,具有极强的还原能力。
Na+2NH3(l)=Na+(NH3)+e-(NH3)
⑤、制备稀有金属或贵金属
由于碱金属和一些碱土金属单质都与水激烈反应,所以它们不能在水溶液中做还原剂使用。
利用碱金属和碱土金属单质的强还原性,可以在非水溶液或熔融条件下制备稀有金属或贵金属如:
NbCl5+5Na=Nb+5NaCl
ZrO2+2Ca=Zr+2CaO
TiCl4+2Mg=Ti+2MgCl2
⑥、焰色反应
碱金属、碱土金属及其化合物置于高温火焰中,可以使火焰呈现出特征的颜色,这种现象称为焰色反应。
这些物质在高温火焰中原子化,江苏原子的电子受高温火焰的激发而跃迁到高能级轨道上,但电子从高能级轨道反悔到低能级轨道时,就会依据两轨道间的能级差大小发射出对应的一定波长的光,从而使火焰呈现出特征的颜色
Li--深红色Na--黄色K--紫色Rb--紫红色Cs--蓝色Ca--橙红色Sr--洋红色Ba--绿色
3、金属单质的制备熔盐电解法热还原法
①、熔盐电解法:
LiNaBeMgCaSrBa
如:
2NaCl=2Na+Cl2
CaCl2在电解过程中起助熔剂作用,通过与NaCl形成共融物而使盐的熔点下降,以达到降低能耗的目的。
金属Be可以由电解熔融BeCl2的方法制得。
由于BeCl2的共价性较强,生产过程中需加入CaCl2或碱金属氯化物以增加熔盐的导电性。
②、热还原法:
KRbCsBe
工业上一般不采用电解熔融氯化物的方法来制备金属K。
只是因为金属K极易溶于熔融的氯化物中,以致很难分离出来。
而且金属K的熔沸点低,其蒸气易从电解槽中逸出。
Na+KCl=NaCl+K
RbCs的制备方法与K类似,以金属钙为还原剂,在750℃下还原氯化物。
金属Be可用金属Mg在约1300℃下还原BeF2进行制备。
Ⅰ、离子型氢化物(除Be、Mg)
性质:
(1)、均为白色晶体,热稳定性差:
△fHΘ<
0,相对较大
(2)、还原性强(H-)①EΘ(H2/H-)=-2.23V
②2LiH+TiO2→Ti+2LiOH
4NaH+TiCl4→Ti+4NaCl+2H2
(3)、剧烈水解碱金属:
MH+H2O→MOH+H2(g)
碱土金属:
MH2+2H2O→M(OH)2+2H2
(4)、形成配位氢化物4LiH+AlCl3Li[AlH4]+3LiCl
Li[AlH4],四氢铝锂或氢化铝锂,受潮时强烈水解
Li[AlH4]+4H2O→LiOH+Al(OH)3+4H2
Ⅱ、氧化物
1、普通氧化物(正常氧化物)O2-1S22S22P6
(1)、制备
碱金属
Li
在空气中燃烧
其他
①在含氧量不足的空气中燃烧,但条件不易控制,难以制得较纯产物
②用碱金属单质或曡氮化物还原其过氧化物、硝酸盐或亚硝酸盐
碱土金属
热分解其碳酸盐、氢氧化物、硝酸盐或硫酸盐
2Na+Na2O2=2Na2O
10K+2KNO3=6K2O+N2↑
3NaN3+NaNO2=2Na2O+5N2↑
MCO3→MO+CO2(g)
顺序(上→下)
颜色
逐渐加深(白→白→淡黄→亮黄→橙红)
均为白色
热稳定性
逐渐降低
熔点
硬度
与水作用
依次增强
(2)、性质
(3)、用途
BeO、MgO作耐火材料和金属陶瓷
BeO能反射放射线,常用作原子反应堆外壁材料
MgO粉末是一种很好的补强材料,常用做橡胶、塑料、纸张的填料
PbGeZr防止辐射
补:
CeO2吸收所有的紫外线
2、过氧化物O22-/-O-O-(除Be)KK(2S)2(*2S)2(2P)2(2P)4(*2P)4
键级1,抗磁性,1个键NaBa
最重要:
Na2O2Ca2O2BaO2
(1)制备直接2Na+O2→Na2O2K+O2→KO2
间接
金属过氧化物
制备方法
Na2O2
4Na+O2
2Na2O2Na2O+O2
2Na2O2
Li2O2
将LiOH溶于乙醇形成饱和溶液,使之与H2O2反应
K2O2
在真空中长时间加热超氧化钾
MgO2
Na2O2与冷浓的MgCl2作用
CaO2
低温和碱性条件下,CaCl2与H2O2反应制得近白色的含结晶水的CaO2,含结晶水的CaO2在超过1000C温度下脱水可生成黄色的无水CaO2
(2)性质
①粉末状固体,易吸潮。
室温下,均能与水和酸反应:
Na2O2+2H2O→2NaOH+H2O2
Na2O2+H2SO4→Na2SO4+H2O2
2KO2+2H2O→2KOH+H2O2+O2↑
2KO2+2H2SO4→2K2SO4+H2O2+O2↑
②与CO2反应
2Na2O2+2CO2→2Na2CO3+O2↑
4KO2+2CO2→2K2CO3+3O2↑
③较强的氧化性
Fe2O3+3Na2O2=2Na2FeO4+Na2O
Cr2O3+3Na2O2=2Na2CrO4+Na2O
④还原性5Na2O2+2MnO4-+16H+=5O2+2Mn2++10Na++8H2O
⑤热稳定性
碱金属过氧化物
Li2O2稳定性较差,其他过氧化物的热稳定性较高
碱土金属过氧化物
从MgO2到BaO2逐渐增加,但稳定性不如碱金属高
(3)用途
①氧化剂、氧气发生剂、漂白剂
②防毒面具、高空飞行、潜水时的CO2吸收剂,供给氧气
③氧化剂、溶矿剂、纺织、纸浆漂白
3、超氧化物O2-KK(2S)2(*2S)2(2P)2(2P)4(*2P)3
键级1.5,顺磁性,1个键和1个3电子键
KO2RbO2CsO2
钾、铷、铯在过量的氧气中燃烧生成黄色的超氧化物
NaO2
在450oC和15MPa的压力下,Na与O2反应制得纯净的黄色的NaO2
(1)制备
①半径大的正离子的超氧化物稳定,NaO2稳定性较差
②同族的熔点从上到下依次升高
③很强的氧化剂,与水或其他质子溶剂发生剧烈反应产生氧气和过氧化氢
2KO2+2H2O=O2+H2O2+2KOH
④在高温下分解为氧化物和氧气
4KO2=2K2O+3O2
⑤与CO2反应放出氧气
4KO2+2CO2=2K2CO3+3O2
作氧气源
4、臭氧化物O3-顺磁性
(1)制备:
臭氧和粉末状无水碱金属氢氧化物(除Li外)反应,用液氨提纯可得MO3固体
3MOH(s)+2O3(g)→2MO3+MOH·
H2O+1/2O2(g)
①不稳定,缓慢分解为MO2和O2
MO3→MO2+1/2O2↑
②遇水剧烈反应,放出O2
4MO3+2H2O=4MOH+5O2↑
5、低氧化物
M暴露在少量O2中
例如:
Cs形成的低氧化物:
Cs7O(青铜色)、Cs4O(红色)、Cs11O3(紫色)、Cs(3+x)O等
金属-金属键,形成原子簇
Ⅲ、氢氧化物
1、
(1)制备
ⅠA和ⅡA中普通金属氧化物(除BeO、MgO外)直接与水反应形成对应氢氧化物
①白色固体,易潮解,称为苛性碱,在空气中吸收CO2形成碳酸盐
②同主族,从上到下,碱性增强,溶解度增加,对应位置碱土金属氢氧化物溶解度远小于碱金属氢氧化物。
③Be(OH)2是典型的两性氢氧化物,可溶于强碱中形成[Be(OH)4]2-
2、氢氧化物酸碱性的确定
(1)酸式解离方式:
M-O-H→MO-+H+
碱式解离方式:
M-O-H→M++OH-
(2)确定标准:
离子式Φ=
Z:
离子的电荷数r:
离子半径
(3)确定公式:
(前提:
离子半径*r的单位为pm)
0.22金属氢氧化物为碱性
0.22
0.32金属氢氧化物为两性
0.32金属氢氧化物为酸性
注:
适用于判断8e型氢氧化物
3、氢氧化钠:
又称为烧碱、火碱和苛性碱
电解氯化钠水溶液隔膜法离子膜法
①强碱,很强的腐蚀性
②吸收空气中的CO2
③与SiO2反应生成Na2SiO3
(3)用途:
十分重要的基本化工原料
(4)危害:
①腐蚀衣服、玻璃、陶瓷等。
②能够严重烧伤皮肤及眼睛的角膜
1、晶体类型
碱金属都是离子化合物(除Li外),碱土金属盐都是离子化合物,但碱土金属卤化物有一定的共价性。
2、溶解性
①碱金属盐类大部分易溶于水(除Li外)
Li强酸盐易溶于水,一些弱酸盐如:
LiF、和等溶解度较差
其他碱金属的微溶盐有锑酸钠Na[Sb],醋酸铀酰锌钠等
②碱土金属
硝酸盐、醋酸盐、高氯酸盐以及除氟化物之外的其他卤化物都是易溶的,而碳酸盐、草酸盐和磷酸盐都是难溶的,对于、这两个大阴离子而言,与阳离子半径较小的铍离子、镁离子形成的盐是易溶的,与阳离子半径较大的、、形成的盐溶解度一般都较小,难溶。
巴素洛规则:
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。
3、含氧酸盐的热稳定性
①、硝酸盐热分解
锂和碱土金属离子的极化能力较强,其硝酸盐分解产物为金属氧化物、二氧化氮和氧气,如:
4LiNO3=2Li2O+4NO2+O2
其他碱金属硝酸盐受热分解的产物为亚硝酸盐和氧气,如:
500℃:
2NaNO3====2NaNO2+O2
在更高的温度分解则生成氧化物、氮气和氧气
800℃:
4NaNO3====2N2O+2N2+5O2
②、碳酸盐的热分解,产物为金属氧化物和二氧化碳
MCO3(s)=MO(s)+CO2(g)
正离子电荷越高,半径越小,极化能力越强,其含氧酸盐越不稳定,分解温度越低。
因此从上到下碱金属及碱土金属的含氧酸盐的越来越难分解,而同周期的碱金属的含氧酸盐一般比碱土金属的含氧酸盐难分解。
4、形成结晶水合物的倾向
正离子的电荷越高,半径越小,对水的引力越大,形成结晶水合盐类的倾向就越大。
碱金属离子的水合能力从Li+到Cs+是降低的。
几乎所有锂盐都是水合,钠盐约有75%是水合,钾盐有25%是水合物,铷盐和铯盐仅有少数是水合盐。
同周期碱土金属形成结晶水合物的倾向大于碱金属。
5、复盐
除锂以外,碱金属还能形成一系列复盐(复盐的溶解度一般比简单盐小)。
复盐主要有光卤石类和矾类。
6、重要的盐类
①、卤化物
NaCl:
俗称食盐,大量存在于海水中,主要用于食品加工。
Mg:
水溶液俗称卤水,能使蛋白质凝固,应用在豆制加工品中,同时因其凝固点较低,常用作融雪剂,但不宜多用。
且有毒。
②、碳酸盐
:
俗称苏打或纯碱,大量用于生产纸浆等化学试剂。
NaHC俗称小苏打,重要化工原料,加热后易脱水成碳酸钠。
碳酸钙作为添加剂大量用于涂料的生产。
③硫酸盐
硫酸钡俗称重晶石,可做白色涂料和添加剂,溶解度小且毒性低,医学上常被用做钡餐进行胃部X射线检查。
④、硝酸盐和卤素含氧酸盐
硝酸钾,可大量用作化肥,有氧化性,易爆炸,可用来制造炸药。
氯酸钾:
强氧化剂,可用作炸药
次氯酸钙:
漂白剂
1、在氧气中燃烧的主产物是普通氧化物
2、氢氧化物的溶解度很小,而其它碱金属对应的盐易溶
3、硝酸锂受热分解产物是金属的普通氧化物、二氧化氮、氧气,而其他碱金属硝酸盐受热分解产物为亚硝酸盐和氧气。
4、与氮气直接反应生成氮化物,其他金属不行。
很多性质与Mg相似(对角线规则)
组员:
李艺李亚静陈雨梅
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