09第九章s区元素概述.

第九章s区元素概述内容提要本章重点讨论s区元素的通行、单质、氧化物、氢氧化物、盐类等的化学性质，最后学习对角线规则。第九章s区元素ⅠAⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA02He3Li4Be5B6C7N8O9F10Ne11Na12Mg13Al14Si15P16S17Cl18Ar19K20Ca31Ga32Ge33As34Se35Br36Kr37Rb38Sr49In50Sn51Sb52Te53I54Xe55Cs56Ba81Tl82Pb83Bi84Po85At86Rn87Fr88RaS区元素P区元素第九章s区元素学习要求★掌握s区元素的电子构型与性质递变规律性的关系。★掌握s区元素的氧化物类型和性质及氢化物的性质。★掌握s区元素氢氧化物的碱性及其变化规律。第九章s区元素教学内容§9-1S区元素概述。§9-2氢与单质的化学性质。§9-3化合物。〈氧化物；氢氧化物；盐类的溶解性和热稳定性。〉§9-4锂，铍的特殊性和对角线规则。§9-1s区元素概述第IA族包括锂、钠、钾、铷、铯和钫六种元素，由于它们的氢氧化物都是易溶于水的强碱，所以称它们为碱金属元素。其中钫是放射性元素。第IIA族包括铍、镁、钙、锶、钡和镭六种元素，由于钙、锶和钡的氧化物在性质上介于“碱性的”碱金属氧化物和“土性的”难熔的氧化物Al2O3之间，所以称它们为碱土金属。现在习惯上把铍和镁也包括在内，统称为碱土金属元素。其中镭是放射性元素。ⅠAⅡALiNaKRbCsFrBeMgCaSrBaRa§9-1s区元素概述元素性质LiNaKRbCs价电子构型2S13S14S15S16S1主要氧化数+1第一、二电离势(kJ.mol1-)52172954994591421308840526753712436电负性0.980.930.820.820.79E0(M+/M)(V)-3.045-2.7109-2.923-2.925-2.93M+水合热(kJ.mol-1)519406322293254碱金属元素的一些基本性质碱金属是活泼性最强的金属元素，都是强还原剂§9-1s区元素概述元素性质BeMgCaSrBa价电子构型2S23S24S25S26S2主要氧化数+2第一、二电离势(kJ.mol-1)9051768742146059311525521070564971第三电离势(kJ.mol-1)149397658494243513575E0(M2+/M)(V)-1.85-2.375-2.76-2.89-2.90M2+水合热(kJ.mol-1)24941921157714431305碱土金属元素的一些基本性质碱土金属仍是活泼性相当强的金属元素，也是强还原剂，§9-1s区元素概述碱金属和碱土金属原子的最外层电子排布分别为:ns1和ns2,这两族元素构成了周期系的s区元素。它们的次外层具有稀有气体原子式的稳定的电子层结构，对核电荷的屏蔽作用较大，所碱金属元素的第一电离势在同一周期中为最低。碱金属元素的原子很容易失去一个电子而呈+1氧化态，因此碱金属是活泼性很强的金属元素。它们不会具有其它氧化态。碱土金属元素的原子很容易失去二个电子而呈+２氧化态。§9-1s区元素概述碱土金属原子比相邻的碱金属多一个核电荷，因而原子核对最外层的两个s电子的作用增强了，所以碱土金属原子要失去一个电子比相应碱金属难。碱金属和碱土金属元素在化合时，多以离子结合为主要特征。碱金属和碱土金属的原子半径，从上至下依次增大，电离能和电负性依同样次序减小。金属活泼性也从上至下依次增强。它们不能以单质形式存在于自然界中。§9-1s区元素概述物理性质碱金属具有密度小、硬度小、熔沸点低、升华热低、导电性强等特性。密度最小的金属元素是Li，其次是K、Na。Li的密度只有水的一半，可以浮在煤油上。碱金属可以用小刀切割，具有金属光泽，但很快会被氧化而失去光泽。§9-1s区元素概述成键特征1、以离子键为主，ⅠA族是离子键特征最强的元素，其次是ⅡA族；2、可以形成共价化合物的元素是：Li、Be、Mg等，气态的Na2、Cs2也是共价分子。§9-2单质的化学性质单质的物理性质碱金属特殊物理性质：密度小钾钠保存于煤油中，锂保存于蜡中。硬度小用小刀可以切割它们。熔沸点较低随原子量的增大而降低。导电性强Cs、Rb用于作光电材料。碱土金属的物理物质：密度较小但硬度大镁和铍用于制轻质合金，如镁铝合金和电子合金，用于制造飞机部件，铍铜合金具有强度大，硬度高弹性好等优点。碱土金属的导电性最好的是镁和钙，其它的导电能力较差。碱金属在常温下能形成液态合金：Na-Hg合金(称钠汞齐)——用于有机合成中作还原剂§9-2单质的化学性质１、与氧反应4Li＋O2＝2Li2O4Na＋O2＝2Na2O在空气在燃烧时，钠生成过氧化物，钾、铷、铯生成超氧化物。§9-2单质的化学性质普通氧化物过氧化物超氧化物臭氧化物Li2O、MO(M=碱土金属)Na2O2、BaO2MO2(M=K、Rb、Cs)MO3(M=K、Rb、Cs):O:¨¨2-:O—O:¨¨¨¨2-:O—O:•••¨¨-OOO35抗磁性抗磁性顺磁性顺磁性结构§9-2单质的化学性质２、与氢气反应2M(熔化)＋H2=2MH除Bｅ、Mg外在高温下直接与氢气作用生成离子型氢化物M(熔化)＋H2=MH2H－＋Ｈ2O=H2+OH—§9-2单质的化学性质3、3、与水和空气的反应2Na+2H2O==2NaOH+H2↑Li反应时由于产物溶解度小而吸附在金属表面上，使反应缓慢进行。§9-3氧化物和氢氧化物离子型氢化物都是强还原剂，在水中水释放出氢气：TiCl4＋4NaH＝Ti＋4NaCl＋2H2LiH＋H2O＝LiOH＋H2↑CaH2＋2H2O＝Ca(OH)2＋2H2↑§9-3氧化物和氢氧化物一、氧化物Na2O2＋2H2O＝H2O2＋2NaOH2H2O2＝2H2O＋O2↑2MO2＋2H2O＝O2＋H2O2＋2MOH2MO3＋2H2O＝2O2＋H2O2＋2MOH与水反应M2O+CO2=M2CO32M2O2+CO2==2M2CO3+O24MO2＋2CO2＝2M2CO3＋3O2与CO2反应Cr2O3+3Na2O2==2Na2CrO4+Na2OMnO2+Na2O2==Na2MnO4强氧化性§9-3氧化物和氢氧化物碱土氧化物氧化剂漂白剂供氧剂引火剂碱土金属的BeO,MgO具有很高的熔点和硬度，用于制耐火材料和金属陶瓷。CaO俗称石灰或生石灰，作建筑材料，也用做干燥剂，炼钢工业上用于除去Si、P杂质。过氧化物、超氧化物、臭氧化物都是强氧化剂。由于它们的强氧化性，可用于纸张、织物等的漂白剂利用它们与二氧化碳反应生成氧气的性质作为潜水、登山、高空作业的供氧剂过氧化钡常用于爆破作业上作强火剂§9-3氧化物和氢氧化物二、氢氧化物碱金属的氢氧化物对皮肤和纤维有强烈的腐蚀作用，所以又称为荷性碱。物理性质碱金属和碱土金属的氢氧化物均为白色固体。颜色和状态碱金属氢氧化物的熔点较低：LiOHNaOHKOHRbOHCsOH723591633574545碱土金属氢氧化物在熔点前脱水分解熔点(K)溶解性mol·l-1LiOHNaOHKOHRbOHCsOH5.326.419.117.925.8Be(OH)2Mg(OH)2Ca(OH)2Sr(OH)2Ba(OH)28×10-65×10-41.8×10-26.7×10-22×10-1§9-3氧化物和氢氧化物2.2时：金属氢氧化物属碱性；2.23.2时：金属氢氧化物属两性；3.2时：金属氢氧化物属酸性同一主族的金属氢氧化物，从上到下碱性增强；同一周期的金属氢氧化物，从右到左碱性增强。§9-4盐类一、晶型碱金属和碱土金属离子型晶体大多数为NaCl型和CsCl型面心立方构型，配位数均为6简单立方构型，配位数均为8§9-4盐类二、溶解性碱金属盐类易溶，少数难溶：锂盐：氟化锂LiF、碳酸锂Li2CO3、磷酸锂Li3PO4.5H2O钠盐：六羟基锑酸钠Na[Sb(OH)6]（白）醋酸铀酰锌钠NaZn(UO2)3(CH3COO)9·9H2O（黄绿）钾盐：KClO4(白色)、KHC4H4O6(酒石酸氢钾，白色)、K4[PtCl6](淡黄色)、K2Na[Co(NO2)6](亮黄色)、K[B(C6H5)4](四苯硼酸钾白色)§9-4盐类碱土金属的卤化物（氟化物除外），其它盐多难溶：碳酸盐：都难溶硫酸盐：以BaSO4最难溶，MgSO4易溶草酸盐：以CaC2O4的最小，它是所有钙盐中溶解度最小的。铬酸盐：除铬酸镁易溶外，其他的难溶。凡难溶弱酸盐都易溶于酸。§9-4盐类１、溶解性钠盐溶解度较特殊的是，NaHCO3的溶解度小于Na2CO3，NaCl的溶解度随温度的变化不大。难溶盐的种类以较多。２、吸湿性钠盐的吸湿性比相应的钾盐强，因此在分析上一般用钾盐作标准试剂，如作标定用的邻苯二甲酸氢钾，重铬酸钾等。３、结晶水钠盐之所以溶解度大，吸湿性强，很大的一个因素是它溶易形成结晶水合物，如Na2SO4·10H2O，Na2HPO4·12H2O，Na2S2O3·5H2O等。§9-4盐类三、含氧酸盐的热稳定性由于碱金属的原子半径在同周期元素中最大,离子的极化能力最弱,因此碱金属盐是最稳定的盐。只有锂的盐稳定性较差。碱土金属盐的稳定性比碱金属盐差，同族元素随原子半径增大稳定性增强。§9-4盐类硝酸盐的分解：4LiNO3===2Li2O+4NO2↑+O2↑2M(NO3)2===2MO+4NO2↑+O2↑(M=碱土离子)2NaNO3=2NaNO2+O2↑(K、Rb、Cs的盐分解类似)碱金属碳酸盐加热融化不分解(碳酸锂例外)；碱土金属碳酸盐熔点前分解为氧化物和二氧化碳。§9-5锂、镁的特殊性和对角线规则锂和镁的相似性1.镁与锂在过量的氧气中燃烧，不形成过氧化物，只生成正常的氧化物。2.镁和锂的氢氧化物在加热时都可以分解为相应的氧化物。3.镁和锂的碳酸盐均不稳定，热分解生成相应的氧化物和放出二氧化碳气体。4.镁和锂的某些盐类如氟化物、碳酸盐、磷酸盐等及氢氧化物均难溶于水。5.镁和锂的氧化物、卤化物共价性较强，能溶于有机溶剂中，如溶于乙醇。6.镁离子和锂离子的水合能力均较强。§9-5锂、镁的特殊性和对角线规则在周期表中，在第二周期和第三周期元素中，处于对角线位置上的三对元素：Li—Mg、Be—Al、B—Si，它们的性质具有相似性。这种相似性称为“对角线规则”。因为处于对角线上的元素，具有相近的离子势Z/r和电负性，对于相同的阴离子具有相似的极化能力，因而表现出相似的化学性质。极化性:NaLiBeNaMgBe所以Li≈MgMgBeBMgAlB所以Be≈AlAlBCAlSiC所以B≈SiLiBeBCNaMgAlSi§9-5锂、镁的特殊性和对角线规则本章作业：3、6、8、9、10、14．