无机化学 第7章 S区元素 公开课课件

1、第七章、S区元素,Chapter 7 S block element,无机化学（Inorganic Chemistry）,一、S区元素概述,第七章 S区元素,S区元素在周期表中的位置,一、S区元素概述,锂锂辉石、锂云母、透锂长石 钠盐湖和海水中的氯化钠，天然碱、硝石，芒硝 钾光卤石，盐湖和海水中的氯化钾，钾长石 铍绿柱石，硅铍石，铝铍石 镁菱镁矿，光卤石，白云石 钙大理石，方解石，白垩，石灰石，石膏，萤石 锶天青石，碳酸锶矿 钡重晶石，毒重石,第七章 S区元素,一、S区元素概述,S区元素的应用 镁合金具有很好的机械强度和质轻的特点，是很重要的结构 材料。除镁之外，锂、铍的合金也有较多的应用。 Mg可以用做耐火材料。 钠的低熔点、低粘度及低的中子吸收截面，并兼有异常高的热容量和导 热率，在快增殖核反应堆中钠钾合金被用作热交换介质。 Li电池。,第七章 S区元素,一、S区元素概述,S区元素的生物效应,第七章 S区元素,二、S区元素通性,第七章 S区元素,二、S区元素通性,第七章 S区元素, 都是最活泼的金属, 形成的化合物大多是离子型的, 通常只有一种稳定的氧化态, 同一族自上而下性质的变

2、化有规律,二、S区元素通性,焰色反应：外层电子的受火焰高温激发到高能轨道，电子返回到基态时，会发射特定波长的光，使得部分元素火焰产生特征的颜色。,第七章 S区元素,二、S区元素通性,对角线规则,第七章 S区元素,三、S区元素性质,1、单质,第七章 S区元素,它们都有金属光泽，密度小，硬度小，熔点低，导电、导热性好的特点.,三、S区元素性质,第七章 S区元素,s区金属单质的制备方法,加 CaCl2 的作用(助熔剂，flux) 降低熔点，减少液Na挥发 混合盐密度增大，液Na浮在熔盐表面， 易于收集,三、S区元素性质,第七章 S区元素,MX （X = 卤素）,M2O （M = Li, Na）,M2CO3,M+ (am) + e- (am),M2S,M2O2 （M = Na, K, Rb, Cs）,MO2 （M = K, Rb, Cs）,碱 金 属 单 质 的 某 些 典 型 反 应,P,N2,MH3(溶液或气态),H2O,M,X2,S,液NH3,有 Fe 存在,Hg,O2,O2 + CO2,三、S区元素性质,第七章 S区元素,碱 土 金 属 单 质 的 某 些 典 型 反 应,M3N2 (

3、M = Mg),MO + H2 (M = Be, Mg),MO2 (M = Ba), MO,M(OH)2 + H2 (M = Ca, Sr, Ba),MH2 (M = Ca, Sr, Ba),M(NH2)2 + H2,HMO2- + H2 (M = Be),N2,H2O,水蒸气,M,O2,NH3,MX2,NaOH,三、S区元素性质,2、氢化物 金属的强还原性使得生成各自对应的氢化物。NaH，CaH2，LiH，BeH2等。,第七章 S区元素,还原性强,钛的冶炼,剧烈水解:,三、S区元素性质,3、氧化物 碱金属、碱土金属与氧气反应生成普通氧化物、过氧化物、超氧化物和臭氧化物四类。 燃烧产物可从燃烧反应的能量变化中推测。例如，Na 生成Na2O、Na2O2 和 NaO2的G 分别是 -376 kJmol-1, -430 kJmol-1和 389.2 kJmol-1。 晶格能的影响以及离子半径的影响。,第七章 S区元素,三、S区元素性质,3、氧化物 普通氧化物。 碱金属只有Li可以直接氧化得到。其他的需要使用其他方法制备。 氧化物的晶格能从上到下逐渐减少，稳定性变差。 碱土金属的氧化物由于半径

4、小，电荷高，晶格能很大，导致其稳定性高，熔沸点高，MgO等可以用高温材料、耐火材料等。,第七章 S区元素,三、S区元素性质,3、氧化物 过氧化物。 除Be外碱金属和碱土金属均可生成过氧化物。有强氧化性。 超氧化物 除Li，Be，Mg外，都可以得到超氧化物。强氧化性。 臭氧化物 活性非常高的K，Rb，Cs可以得到臭氧化物。 6MOH+4O3=4MO3 + 2MOHH2O + O2,第七章 S区元素,三、S区元素性质,3、氧化物,第七章 S区元素,与 H2O 作用,三、S区元素性质,3、氢氧化物,第七章 S区元素,（除Be(OH)2为两性外）,易吸水溶解,溶解度,三、S区元素性质,3、氢氧化物 碱性：均为强碱，除了Be的氢氧化物为两性之外。 氢氧化物的解离：MOH 氢氧化物碱性的判断：离子势，离子电荷数除以半径。,第七章 S区元素,三、S区元素性质,4、常见盐 重要盐类：卤化物、硝酸盐、硫酸盐、碳酸盐。 绝大多数是离子型晶体，但锂和铍的某些盐有一定的共价性。由于Be2+极化力强， BeCl2的共价性非常明显。 盐类的颜色一般为无色或白色。,第七章 S区元素,三、S区元素性质,4、常见盐 溶

5、解度 除锂外，碱金属的盐一般均溶于水。Li的强酸盐易溶。 碱土金属盐类除一价阴离子外，比如卤化物、硝酸盐，多数盐的溶解度较小。半径小，电荷增大。 氟化物因半径太小，晶格能特别大，溶解度很小。 磷酸盐，草酸盐，碳酸盐等溶解度都很小。 形成酸式盐后，溶解度显著增加。,第七章 S区元素,三、S区元素性质,4、常见盐 水合作用 阳离子电荷越高，半径越小，对水分子的引力越大，形成结晶水合盐类的倾向越大。碱金属，碱土金属的盐易形成结晶水合物。 碱金属：卤化物一般无结晶水；硝酸盐只有Li带结晶水；硫酸盐只有Li，Na带结晶水；碳酸盐只有Li不带结晶水。 碱土金属：形成结晶水的趋势更大。其无水盐吸潮，如氯化钙用作干燥剂。 复盐：光卤石，KClMgCl26H2O,第七章 S区元素,三、S区元素性质,4、常见盐 含氧酸盐的热稳定性 由于离子极化作用和变形性，硝酸盐最不稳定，碳酸盐次之，其他的盐均比较稳定。 硝酸盐的分解： Li和碱土金属的离子极化能力强 4LiNO3 = Li2O + 4 NO2 + O2 其他碱金属盐的热分解(受温度影响) NaNO3 = 2 NaNO3 + O2,第七章 S区元素,三、

6、S区元素性质,4、常见盐 碳酸盐的热分解 电荷越高，半径越小，极化能力越强，含氧酸盐越不稳定，分解温度越低。 Li2CO3 = Li2O + CO2 （700） MgCO3 = MgO + CO2 （540） 碱金属含氧酸盐的热稳定性要好于碱土金属。 那么对于同族元素呢？,第七章 S区元素,三、S区元素性质,4、常见盐 卤化物：氯化钠，氯化镁，氯化钙等。 碳酸盐：碳酸钠，碳酸氢钠，碳酸钙等。 硫酸盐：硫酸钠，硫酸钡，硫酸钙等。 硝酸盐：硝酸钾钾肥，炸药。 卤素含氧酸盐：氯酸钾，次氯酸钙等。,第七章 S区元素,三、S区元素性质,5、配合物 碱金属金属离子的电荷和大体积使其配位能力比较小的缘故。 大环配位化合物： “大环效应”的发现使人们对该领域的兴趣和系统研究迅速发展了起来！,第七章 S区元素,C.Pedersen 美国化学家 首次报道“冠醚” (crown ether),D.Cram 美国有机化学家 提出“主-客体化学” （host-guest chemistry）,J.M.Lehn 法国生物化学家 首次报道“穴醚” (cryptant),三、S区元素性质,5、离子鉴定 Na离子鉴定 专属反应：3UO22+ + Zn2+ + Na+ + 9Ac- + 9H2O = 3UO2(Ac)2Zn(Ac)2NaAc9H2O（黄色沉淀） 焰色反应：钠，黄色。 K离子鉴定 专属反应：2K+ + Na+ + Co(NO2)63- = K2NaCo(NO2)6(橙黄) 焰色反应：钾，紫色。,第七章 S区元素,三、S区元素性质,5、离子鉴定 Ca离子鉴定 专属反应：Ca2+ + C2O42- = CaC2O4（白色沉淀） 可溶于强酸，不溶于醋酸。 焰色反应：钙，砖红色。 Ba离子鉴定 专属反应：Ba2+ + CrO42- = BaCrO4（黄色沉淀） 可溶于强酸，不溶于醋酸。 焰色反应：钡，黄绿色。,第七章 S区元素,三、S区元素性质,5、离子鉴定 Mg离子鉴定 专属反应：Mg2+ + HPO42- + NH3 = MgNH4PO4 （白色沉淀） 镁试剂（对硝基苯偶氮间苯二酚） Mg(OH)2沉淀与镁试剂发生特殊的颜色反应。酸性溶液中呈黄色，碱性溶液中呈红色或紫色，与镁离子作用生成天蓝色沉淀。,第七章 S区元素,

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