第八章-主族金属元素(一)---内蒙古化工职业学院-精品课程网站.doc

第七章 金属元素本章要求1.掌握碱金属、碱土金属的性质、结构、存在状态、制备、用途之间的关系2.掌握碱土金属、碱金属氧化物，氢化物的性质以及氢氧化物的溶解度，碱性和盐类溶解度，热稳定性的变化规律通过对比锂、镁的相似性等了解对角线规则3.了解铝、锡和铅、锑和铋的一般制备方法和原理，认识其单质的主要反应掌握铝、锑、铋、锡和铅盐的水解性和溶解性；锡（Ⅱ）的还原性和锡（Ⅳ）氧化性；铋、（Ⅴ）的氧化性4.掌握铜锌的氧化物和氢氧化物的酸碱性及主要性质掌握过渡元素的结构和性质特点5.掌握铜、主要化合物的性质掌握锌、主要化合物的性质，掌握Hg（Ⅰ）和Hg（Ⅱ）间的转化关系 6.掌握铬（Ⅲ）、铬（Ⅵ）化合物的性质特别是Cr2O72-与CrO42-间平衡，Cr2O72-在酸性介质中的强氧化性掌握高锰酸钾的性质 7.掌握铁、钴、镍及其化合物的主要性质，熟练掌握Fe2+、Fe3+的性质和鉴定 本章共计11学时第一节 化学元素的自然资源1-1． 地壳中元素的分布和存在类型1． 元素的丰度：元素在地壳中的相对含量称为丰度丰度通常以质量分数或原子分数表示丰度最大的前十位的元素是：表7―1 地壳中主要含量元素的丰度（质量分数）元素OSiAlFeCaNaKMgHTi：48.626.37.734.753.452.742.742.000.760.421-2． 周期表中各元素在地壳中的和要存在形式： LiBe BCNOFNeNaMgAlSiPSClAr（2）KCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKrRbSrYZrNbMoTcRuRhPdAgCdInSnSbTeIXeCsBaLaHfTaWReOsIrPtAuHgTlPbBiPoAtRn（1）（2）（3） （4）（5） 图7–1 元素在地壳中的主要存在形式（1） 以卤化物、含氧酸盐存在（2） 以氧化物或含氧酸盐存在（3） 主要以单质存在（4） 主要以硫化物存在（5） 以阴离子形式存在，有些也以单质存在1-3． 元素资源的存在形式和提取、利用：1． 化学矿物：自然界3000余种，可利用的仅150来种，目前我国已发现的可有矿物有136种。

分为金属矿物和非金属矿物2． 天然含盐水：包括海水、盐湖水、地下卤水和气井水等3． 大气：是游离是游离N2，O2和稀有气体的大本营4． 农副产品：可以用来提取无机物5． 工业废料：废水、废气和废渣含有大量的可用之物第二节 碱 金 属2-1．碱金属元素概述：1． 碱金属是周期表的是周期表的IA族，包括锂、钠、钾、铷、铯和钫2． 电子层结构：ns13． 金属性：同周期元素中，原子半径最大，电力能最低，表现出强烈的金属性本族自上而下原子半径和离子半径依次增大，其活泼性有规律地增强表7―2 碱金属的性质锂Li钠Na钾K铷Rb铯Cs原子序数3.11193755价电子构型2s13 s14 s15 s16 s1金属半径 rmet∕pm152190227.2247.5265.4电负性1.00.90.80.80.7电离能 I∕kJ·mol― 1520496419403376密度ρ∕g·cm― 30.530.970.861.531.90熔点 t m∕℃180.5497.863.239.02805沸点 t b∕℃1347881.4756.5688705硬度（金刚石 = 10）0.60.40.50.30.24． 离子焰色： 锂（红色） 钠（黄色） 钾（紫色） 铷（红紫色） 铯（蓝色）5． 碱金属元素的化合物多为离子型 6． 对角线规则：在周期表中某一元素的性和它右下方的另一元素相似的现象。

Li Be B C╲╲╲Na Mg Al Si 7． 氢氧化物：锂、镁为中强碱，水溶性小，受热易分解为氧化物；锂和镁的氟化物、碳酸盐、磷酸盐等都难溶于水其余的碱金属盐通常都易溶2-2．金属钠和钾 钠和钾的性质十分相似，质软似蜡，易用小刀切开 钠与水作用易引起燃烧和爆炸，钾比钠更活泼，制备、储存和使用时应更加小心由于钠、钾的搞活破性和强传热性用以还原制备相应金属，作核反应堆得到热剂金属钠工业上由电解氯化钠的熔融盐制取金属钾因其沸点低，易挥发，难分离，而难以用电解其熔融盐法制取，通在熔融状态下用金属钠置换法制取，因此金属钾的价格约是钠的10倍2-3．碱金属的氢化物：1． 性质和用途：主要有LiH和NaH，皆为白色粉末，具有与碱金属卤化物相似的性质，受热分解为氢气和金属它们都是离子型化合物，是很强的还原剂：NaH + H2O ─→ NaOH + H2↑；4NaH + TiCl4─→ Ti + 4NaCl + 2H24LiH + AlCl3─→ Li[AlH4] + 3LiCl四氢铝锂是白色多孔的轻质粉末状复合氢化物，用于制备有机试剂、药物、香料。

2． 制备：由碱金属与热的氢气流反应制得：2Na + H2 2NaH500~600℃约700℃2Li + H2 2LiH4LiH + AlCl3 Li[AlH4] + 3LiCl乙醚2-4．碱金属的氧化物和氢氧化物：1． 氧化物：氧化物，过氧化物；超氧化物碱金属在充足的空气中燃烧时，锂生成氧化锂Li2O，钠生成过氧化钠Na2O2，而钾、铷、铯则生成超氧化物KO2，RbO2，CsO2 过氧化钠：是淡黄色粉末或粒状物与水或酸作用生成H2O2Na2O2 + 2H2O ─→ 2NaOH + H2O2 Na2O2 + 2H2SO4（稀） ─→ Na2SO4 + H2O22H2O2 ─→ 2H2O + O2↑2． 氢氧化钠：烧碱、火碱、苛性碱1） NaOH有强碱性，除了与非金属及其氧化物作用外，还与一些两性金属及其氧化物作用，生成钠盐2）工业上用苛性法和电解盐溶液法制备2-5．钠盐和钾盐： 1. 钠盐和钾盐的溶解性1． 氯化钠：食用是人类赖以生存的物质，也是化学工业的基础。

NaCl广泛存在与海洋、盐湖和岩盐中工业NaC的精制通常采用重结晶法纯晶体用于红外光谱仪作滤光材料2． 碳酸钠：又称纯碱、苏打、或碱面有无水、一水、七水及十水结晶物生产方法主要有氨碱法（苏尔维法）联碱法（侯氏制碱法）1） 氨碱法：NH3 + CO2 + H2O ─→ NH4HCO3NaCl + NH4HCO3─→ NaHCO3↓ + NH4Cl2NaHCO3─→ Na2CO3 + CO2↑ + H2O↑2NH4Cl + Ca（OH）2─→ CaCl2 + 2NH3↑ + 2H2O2） 联碱法：是经冷冻结晶析出氯化铵，母液再用于溶解氯化钠循环使用3． 碳酸氢钠：小苏打4． 碳酸钾：工业上路布兰法是用K2SO4与碳和碳酸钙共烧制取第二节 碱土金属3-1．碱土金属元素概述：碱土金属是周期表的IIA族元素表7-3 碱土金属的性质铍Be镁Mg钙Ca锶Sr钡Ba原子序数412203856价电子构型2s23 s24 s25 s26 s2金属半径 rmet∕pm111.3160197.3215.1217.3电负性1.51.21.01.00.9电离能 I∕kJ·mol― 1900738590549502密度ρ∕g·cm― 31.851.741.552.633.62熔点 t m∕℃1287649839768727沸点 t b∕℃2500110514941381（1850）硬度（金刚石 = 10）42.521.8 碱土金属和碱金属两族元素性质的相似、差异：1） 碱土金属元素的价电子构型为ns22） 碱土金属的活泼性略低于碱金属3） 碱土金属也有焰色4） 碱土金属和碱金属一样，也能形成氢化物5） 碱土金属的盐类比碱金属的盐溶解度小3-2．碱土金属的氧化物和氢氧化物1． 氧化镁（MgO）：2． 氧化钙（CaO）和氢氧化钙[Ca(OH)2]3-3．碱土金属的盐类：1． 碱土金属盐类的通性（1） 晶体类型：多数为离子晶体，卤化物的熔点依次升高：氯化物BeCl2 MgCl2 CaCl2 SrCl2 BaCl2熔点 t m∕℃405 714 782 876 962由于随半径增大，极化力减弱，离子性增强。

2）溶解度：大多难溶除硝酸盐和氯化物外，钙、锶、钡的碳酸盐、硫酸盐草酸盐等皆难溶2） 热稳定性：与碱金属相比，碱土金属含氧酸盐的热稳定性较差， 绝大多数含氧酸盐的分解温随半径增大而升高2． 由碱土金属矿制取相应的盐（1） 镁盐和钙盐：天然存在的矿物多为碳酸盐，利用它们受热分解为氧化物，然后与酸反应；或使矿石直接与酸反应得相应的盐氯化钙：无水氯化钙可用作多种气体及多种有机试剂的干燥剂但不能干燥氨和乙醇因为易生成CaCl2·8NH3和CaCl2·4C2H5OH加合物二水氯化钙可用作致冷剂：其与冰的混合物可获得-55℃的低温食盐与冰可得-21℃硫酸钙：二水物为生膏，可作填料及豆腐凝固剂；在压力下有蒸汽加热脱水得α-半水物，为建筑石膏；若在常压下加热脱水可得β-半水物，称之为熟石膏或烧石膏，可制模型2） 锶盐：天青石中含有65%~85%的SrSO4，它不溶于水,也不溶于一般的酸. SrSO4(s) + Na2CO3 SrCO3 + Na2SO4KspΘ（SrSO4）==3.2×10-7 > KspΘ（SrCO3）== 1.1×10-10.工业上通过粉碎为极细的粉末制得水浆后,分批加入过量的碳酸钠使其转化为SrCO3. 再用硝酸或盐酸溶解制取相应的盐。

锶盐用于电视机显像管和玻璃工业Sr（NO3）2可用于红色烟火及信号弹3） 钡盐：硫酸钡BaSO4是重晶石的主要成分，BaSO4具有强烈的阻止X射线的功能第三节 铝3-1．金属铝Al是蕴藏最丰富的金属元素，主要以铝矾土（Al2O3 •xH2O）矿物存在1． 铝的性质：纯铝是银白色的轻金属，无毒，富有延展性，具有很高的导电、传热性和抗腐蚀性，无磁。