第12章-碱金属和碱土金属.ppt

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1、第12章碱金属和碱土金属主要内容金属单质含氧化合物盐类123碱金属IALi，Na，K，Rb，Cs锂、钠、钾、铷、铯碱土金属IIABe，Mg，Ca，Sr，Ba铍、镁、钙、锶、钡锂Li锂在地壳中的质量分数为2.010－3%锂辉石LiAlSiO32（）钠Na钠在地壳中的质量分数为2.3%钠长石NaAlSi3O8硝石NaNO3盐井中的NaCl海水中的NaCl钾K钾在地壳中的质量分数为2.1%钾长石KAlSi3O8海水中的钾离子铷Rb与锂、钾共生铷在地壳中的质量分数为9.010－3%铯Cs与钾共生铯在地壳中的质量分数为3

2、.010－4%铍Be铍在地壳中的质量分数为2.610－4%绿柱石3BeO•Al2O3•6SiO2镁Mg镁在地壳中的质量分数为2.3%白云石CaMgCO32（）菱镁矿MgCO3光卤石KMgCl3•6H2O钙Ca钙在地壳中的质量分数为4.1%碳酸盐及硫酸盐矿物锶Sr锶在地壳中的质量分数为0.037%碳酸盐及硫酸盐矿物钡Ba钡在地壳中的质量分数为0.050%碳酸盐及硫酸盐矿物12－1金属单质12－1－1物理性质碱金属和碱土金属单质都具有银白的金属光泽，具有良好的导电性和延展性。碱金属的熔点较低，除锂外都在100℃以下

3、，铯的熔点最低。熔点与沸点差距较大，沸点一般比熔点高出700℃以上。碱金属较软，莫氏硬度都小于1，可用刀子切割。碱金属的密度小，锂是最轻的金属，密度大约是水的一半。由于碱土金属的金属键比碱金属的金属键要强，所以碱土金属的熔沸点、硬度、密度都比碱金属高得多。碱金属和碱土金属都是非常活泼的金属元素，同族从Li到Cs和从Be到Ba活泼性依次增强。12－1－2化学性质碱金属和碱土金属具有很强的还原性。除Be，Mg之外，均与水剧烈反应，Ca+2H2O——CaOH2+H2（）Mg可以和热水缓慢发生反应，Be则同水蒸气也不发生反

4、应。Be，Mg的金属表面可以形成致密的氧化物保护膜，常温下对水是稳定的。Li，Ca，Sr和Ba与水反应比较平稳，其它碱金属与水反应非常剧烈，量大时会发生爆炸。除Be，Mg之外，均可以和H2反应，生成金属氢化物，例如：产物CaH2为灰色离子晶体，其中H显－1价，Ca显+2价。Ca+H2——CaH2活泼金属的氢化物是强还原剂。除Be，Mg之外，均可溶于液氨中形成蓝色的导电溶液Na+2NH3——Na+（NH3）+e－（NH3）长期放置或有催化剂存在时2Na+2NH3——2NaNH2+H2利用碱金属和碱土金属单质的强还原性

5、，可以在非水溶液或熔融条件下制备稀有金属或贵金属。ZrO2+2Ca——Zr+2CaONbCl5+5Na——Nb+5NaClTiCl4+2Mg——Ti+2MgCl2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殊的颜色，称焰色反应。锂－深红色，钠－黄色，钾－紫色，铷－紫红色，铯－蓝色，钙－橙红色，锶－洋红色，钡－绿色。碱金属和碱土金属等活泼金属经常采用熔盐电解方法和热还原法生产。碱金属中的Li和Na常用电解熔融氯化物的方法大量生产，而K，Ru，Cs则采用金属热还原法制备。12－1－3金属单质的制备金属钠

6、的生产是采用以石墨为阳极，以铸钢为阴极，电解NaCl熔盐的方式进行。1溶盐电解法阳极2Cl－——Cl2+2e－阴极2Na++2e－——2NaNa的沸点与NaCl的熔点相近，易挥发损失掉Na。这样，在比Na的沸点低的温度下NaCl即可熔化。为此要加助熔剂，如CaCl2，以降低熔盐的温度。液态Na的密度小，浮在熔盐上面，易于收集。加助熔剂不利的影响是，产物中总有少许Ca。电解BeCl2熔盐，可得金属单质铍。与此相类似，电解MgCl2熔盐，可得金属单质镁。钙、锶、钡都可以通过电解其熔融氯化物制备。KCl（l）+Na——N

7、aCl+K（g）用热还原法制备金属钾，在850℃用金属钠来还原氯化钾，其反应为：2热还原法钾的沸点低，KCl熔融温度下，钾已汽化，使平衡右移。铷和铯的制备方法与钾类似，铍通常是用金属镁在约1300℃下还原BeF2进行制备。12－2含氧化合物12－2－1氧化物碱金属和碱土金属形成的氧化物主要有：正常氧化物（O2－）过氧化物（O22－）超氧化物（O2－）臭氧化物（O3－）碱金属、碱土金属在空气中燃烧，得到不同的主产物：碱土金属将生成正常氧化物MO，碱金属中只有锂生成正常氧化物Li2O。其他碱金属分别生成过氧化物Na2O

8、2；超氧化物KO2，RbO2和CsO2。K，Rb，Cs有臭氧化物MO3。锂在空气中燃烧的主要产物为Li2O，其他碱金属的普通氧化物可以用碱金属单质或叠氮化物还原其过氧化物、硝酸盐或亚硝酸盐制备：3NaN3+NaNO2——2Na2O+5N2↑1普通氧化物2KNO3+10K——6K2O+N2↑2Na+Na2O2——2Na2O碱土金属的普通氧化物可以通过其碳酸盐、