高中化学(碱金属、卤素等)课件

化学（第二讲）二零零九年五月第一册目录绪言化学——人类进步的关键第一章化学反应及其能量变化氧化还原反应离子反应能量变化第二章碱金属钠钠的化合物碱金属元素第三章物质的量物质的量气体摩尔体积物质的量浓度第四章非金属氢和水卤素说明：本次课所讲内容，以红色字体表示。目录第二章碱金属化学，是研究物质的①组成、②结构、③性质、及其④变化规律的科学。在第一部分，我们学习了物质结构、元素周期律、原子和分子、化学反应、溶液和电解质等基本概念和基础理论，这些都是工具。我们学会使用这些工具，目的是为了研究常见元素（的原子）、化合物的①组成、②结构、③性质、和④变化规律（用途、制法）。地球上已经发现114种元素，我们重点学习短周期的前18种元素，注意各种元素之间的联系。第二章碱金属一、金属（一）金属的一些共有性质1、金属的物理性质12013141516173456789101112副族镧系锕系镧系元素15个锕系元素15个稀有气体元素金属都有光泽，不透明，容易导电、导热，有延展性。除汞外，所有金属常温下都是固体，有各自的熔沸点（Hg低，W高）和密度（Li低，Cr高）。金属/第二章碱金属（一）金属的一些共有性质2、金属的化学性质金属参加化学反应，分为两大类。（1）与非金属反应；（2）与水、酸、盐之间的置换反应。现在分别说明。（1）金属与非金属反应活泼金属与活泼非金属反应，发生电子得失，金属失电子被氧化（生成金属阳离子），非金属得电子被还原（形成非金属阴离子），通过静电作用生成离子化合物。金属：还原剂非金属：氧化剂金属/第二章碱金属（一）金属的一些共有性质2、金属的化学性质（1）金属与非金属反应活泼金属（Ca）与活泼非金属（Br2）反应，生成卤化物Ca＋Br2＝＝CaBr2失去2e－，化合价升高，被氧化。得到2e－，化合价降低，被还原。活泼金属（Mg）与活泼非金属（O2）反应，生成氧化物2Mg＋O2＝＝2MgO失去2e－×2，化合价升高，被氧化。得到2e－×2，化合价降低，被还原。活泼金属：金属活动性顺序表前几位，K、Ca、Na等活泼非金属：卤素中的F2、Cl2、Br2，O2等金属/第二章碱金属（一）金属的一些共有性质（2）金属与水、酸的置换反应都是氧化还原反应，置换顺序满足金属活动顺序表。活泼金属（Na）与水（H2O）反应，生成碱，置换出H22Na＋2H2O＝＝2NaOH＋H2↑失去e－×2，化合价升高，被氧化。得到e－×2，化合价降低，被还原。活泼金属（Zn）与酸（HCl）反应，生成盐，置换出H2Zn＋2HCl＝＝ZnCl＋H2↑失去2e－，化合价升高，被氧化。得到e－×2，化合价降低，被还原。金属活动性顺序表：K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、H、Cu、Hg、Ag金属/第二章碱金属（一）金属的一些共有性质（3）金属与盐的置换反应是氧化还原反应，置换顺序满足金属活动顺序表。活泼金属（Na）与水（H2O）反应，生成碱，置换出H2Fe＋CuSO4＝＝FeSO4＋Cu失去2e－，化合价升高，被氧化。得到2e－，化合价降低，被还原。活泼金属（Zn）与酸（HCl）反应，生成盐，置换出H2Zn＋2HCl＝＝ZnCl＋H2↑失去2e－，化合价升高，被氧化。得到e－×2，化合价降低，被还原。金属活动性顺序表（单质还原性强←→金属离子氧化性强）：K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、H、Cu、Hg、Ag金属/第二章碱金属（一）金属的一些共有性质（4）金属与非金属、水、酸、盐的反应总结都是氧化还原反应，能否反应，看金属活动顺序表。金属单质：还原剂，得到电子被氧化。氧化剂：非金属，酸、盐中的金属离子，水中的H原子金属活动性顺序表（单质还原性强←→金属离子氧化性强）：反应K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、H、Cu、Hg、Ag、Pt、Au与O2容易能常温干燥，不加热能不能与水常温能加热、或在水蒸气中能不能反应与酸能从酸（盐酸、稀硫酸）中置换出H2被硝酸、浓盐酸氧化只跟王水位于金属活动性顺序表前面的金属单质，可置换后面的离子金属/第二章碱金属（一）金属的一些共有性质（5）金属与非金属的性质比较金属单质：固体，还原性，看金属活动顺序表。非金属单质：气体，固体，氧化性。金属、非金属性质比较：物理性质化学性质金属单质非金属单质金属单质非金属单质具有金属光泽一般没有金属光泽易失电子成阳离子易得电子成阴离子常温固体(Hg除外)常温固液气态都有活泼金属是强还原剂活泼非金属是强氧化剂电、热的良导体电、热不良导体(石墨除外)固体有延展性固体呈脆性氧化物的水化物氧化物的水化物密度都比较大密度都比较小一般呈碱性一般呈酸性融沸点左下，降低融沸点向下，升高1.3合金：两种（以上）金属或金属与非金属熔合的具有金属特性的物质。化学、机械等性能更优异，合金都比相应的金属成分熔点低。金属/第二章碱金属二、碱金属碱金属元素位于第IA主族，有锂Li、钠Na、钾K、铷Rb、铯Cs、钫Fr一共六个元素。它们氧化物的水化物都是可以溶解于水的碱。2.1钠的性质和用途（1）物理性质：①硬度：金属钠很软，可以用刀切割；②外观：银白色光泽；③导电性、导热性：热、电的良导体；④密度：略小于水（0.97g/cm3），可浮于水面；⑤熔沸点：熔点97.8℃；沸点882.9℃。碱金属/第二章碱金属二、碱金属－－2.1钠的性质和用途（2）化学性质：金属钠化学性质很活泼，能与许多物质反应，失去一个电子呈现强还原性，金属活动性排第3位（K、Ca、Na）①与氧气反应：在空气中常温可以进行，Na表面形成一层氧化膜（类似Al），Na在空气中燃烧，生成过氧化钠（淡黄色）。2Na＋O2＝＝Na2O2过氧化钠不稳定，与水反应生成NaOH和O2，与CO2反应生成Na2CO3和O2，可以作为呼吸面具及潜水时的的气源，也用于漂白。②与其它非金属反应：Na可以在氯气中燃烧（与S化合爆炸）2Na＋Cl2＝＝2NaCl③与水反应：Na遇水发生剧烈反应，置换出H22Na＋2H2O＝＝2NaOH＋H2↑由于Na的活泼性，所以保存在煤油、石蜡中，与空气隔绝。燃烧碱金属/第二章碱金属二、碱金属－－2.1钠的性质和用途（3）Na的用途：制取过氧化钠等化合物；制取钾钠合金（含Na20％～50％，常温液态，是原子反应堆的导热剂）；Na具有强还原性，用于冶炼一些不常见的金属（从钛、锆、铌、钽等金属的熔融卤化物中）；Na用于电光源上（黄色光）。（4）钠在自然界中的存在活泼的元素，多半不能在自然界中以游离态的单质存在。钠很活泼，多以氯化钠形式存在于海水中，占比3％；也以硫酸钠、碳酸钠、硝酸钠等形式存在。碱金属/第二章碱金属碱金属，锂、钠、钾、铷、铯、钫，沿元素周期表向下，电子层数逐渐增加，原子半径增大，原子核对外层电子吸引力降低，最外层的1个电子更容易失去，金属性和还原性更强。常见碱金属的金属性、还原性：钾钠锂二、碱金属－－2.2碱金属在元素周期表中的位置和原子结构特性碱金属，位于元素周期表第一主族，IA族，最外层只有一个电子，容易失去电子，被氧化为＋1价的阳离子。碱金属都是强还原剂。碱金属/第二章碱金属碱金属随着原子序数增大，熔沸点逐渐降低①碱金属都容易与氧气反应：依次生成氧化物和过氧化物，原子序数越大，生成物的结构越复杂。锂2Li＋O2＝＝Li2O生成氧化锂钠2Na＋O2＝＝Na2O2生成过氧化钠②碱金属都容易与水反应：生成氢氧化物（碱），放出氢气。2Na＋2H2O＝＝2NaOH＋H2↑2K＋2H2O＝＝2KOH＋H2↑反应更剧烈二、碱金属－－2.3碱金属性质比较物理性质：碱金属五个元素，锂、钠、钾、铷、铯（钫具有放射性，不讨论）。如右边表，原子序数从上到下，碱金属的原子半径逐渐增大，融沸点逐渐降低，密度渐增（例外：K密度小于Na）。化学性质：随着原子序数增大，金属性、活泼性逐渐增强。点燃碱金属/第二章碱金属碱金属与盐溶液反应，不能置换出不活泼金属，生成H2二、碱金属－－2.3碱金属性质比较化学性质比较：相同点，最外层一个电子容易失去；不同点，随着荷电核数增加，电子层数增加，金属性、活泼性逐渐增强。碱金属性质比较元素名称锂钠钾铷铯元素符号LiNaKRbCs颜色和状态银白色，柔软银白带金色,软密度/g/cm30.5340.970.861.5321.879融沸点降低与氧反应产物Li2ONa2ONa2O2比过氧化物更复杂产物（遇air燃烧）常温与水反应剧烈剧烈剧烈,轻微爆炸剧烈，爆炸氧化物水化物逐渐增强的碱性物理性质化学性质碱金属/第二章碱金属碱金属与盐溶液反应(类似与水)，先生成H2和碱，碱再反应二、碱金属－－2.3碱金属性质比较化学性质比较：焰色反应（金属或化合物在火焰上灼烧放出的颜色）。碱金属焰色比较元素名称锂钠钾钙锶钡铜元素符号LiNaKCaSrBaCu火焰颜色红色黄色紫色桔黄深红浅蓝绿色图谱碱金属/第二章碱金属观察钾(紫)，用蓝色钴玻璃，能滤去黄光(钠)干扰二、碱金属－－2.4氢氧化钠物理性质：NaOH是强碱，俗名苛性钠、火碱、烧碱，易潮解的白色固体，易溶于水并大量放热，有很强的腐蚀性，水溶液涩味、手感滑腻。..Na＋[:O:H]－..化学性质：可以与非金属化合物、酸、盐反应。①与非金属化合物反应：生成盐和水。与CO22NaOH＋CO2＝＝Na2CO3＋H2O密闭存放与SiO22NaOH＋SiO2＝＝Na2SiO3＋H2O粘连玻璃②与酸反应，酸碱中和：生成盐和水。NaOH＋HCl＝＝NaCl＋H2O③与弱碱盐反应：生成盐和弱碱。2NaOH＋CuCl2＝＝2NaCl＋Cu(OH)2↓碱金属/第二章碱金属二、碱金属－－2.5过氧化钠物理性质：淡黄色的固体。化学性质：，可以与水反应，生成氧气，大量放热。①与水反应：2Na2O2＋2H2O＝＝4NaOH＋O2↑NaHCO3＋2HCl＝＝NaCl＋H2O＋CO2↑②氧化反应：过氧化钠是强氧化剂，可以与CO2反应。2Na2O2＋2CO2＝＝2Na2CO3＋O2↑因此可以作为呼吸面罩中的氧气源（登山、潜水）。碱金属/第二章碱金属二、碱金属－－2.6碳酸钠&碳酸氢钠物理性质：碳酸钠，俗名纯碱、苏打，白色、易溶于水，含10个结晶水的固体，在空气中易失去结晶水，颜色发暗、碎裂成粉末，即无水碳酸钠；碳酸氢钠：是酸式盐，俗名小苏打，比碳酸钠更易溶于水（酸式碳酸盐比碳酸盐更易溶于水）。化学性质：碳酸氢钠不稳定，受热易分解出CO2；可以与酸反应。①与酸反应：放出CO2。Na2CO3＋2HCl＝＝2NaCl＋H2O＋CO2↑NaHCO3＋2HCl＝＝NaCl＋H2O＋CO2↑②碳酸氢钠热分解：生成碳酸钠，放出CO2（鉴别二者的方法）2NaHCO3＝＝Na2CO3＋H2O＋CO2↑碱金属/第二章碱金属二、碱金属－－2.7侯氏联合制碱法（1）传统制碱法:1862年，比利时人索尔维发明制取碳酸钠的氨碱法，使用食盐、氨和二氧化碳。NaCl＋NH3＋H2O＋CO2＝NaHCO3↓＋NH4Cl2NaHCO3＝Na2CO3＋H2O＋CO2↑索尔维制碱法：食盐利用率低，成本高，废渣、废液多。（2）侯氏制碱法中国化学家侯德榜于1943年发明“侯氏制碱法”，可以同时生产出氨、碳酸钠，生产效率大大提高，成本降低，三废降低。碱金属/第二章碱金属二、碱金属－－2.8一些碱金属化合物的鉴别（1）钠盐和钾盐的鉴别要点：许多金属、金属化合物在灼烧时，火焰呈现不同的颜色，由此可以鉴别某种金属（离子）的存在，叫做焰色反应。钠、钠离子的火焰黄色，钾、钾离子的火焰是紫色，很容易鉴别。（2）碳酸钠和碳酸氢钠的鉴别在试管中加热，将可能生成的气体通入烧杯（盛石灰水）。碳酸钠加热，没有变化。碳酸氢钠加热，放出CO2，可以使烧杯中的石灰水混浊。注意：试管口向下，以免生成的水流回，使试管炸裂。碱金属/第二章碱金属二、碱金属－－2.9钠及其重要化合物之间的转化关系CO2O2燃烧H2OC2H5OHH2OCO2CO2,H2OCa(OH)2Cl2燃烧HClHClHClNaNa2CO3Na2O2NaClNaOHC2H5ONaNaH