化学竞赛无机化学绝密课件 碱金属和碱土金属

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 Na2O2， 超氧化物 KO2，RbO2 和 CsO2。
钠、钾的正常氧化物可以通过 金属或其叠氮化物还原过氧化物、 硝酸盐、亚硝酸盐得到。 例如
2 Na + 2 NaOH —加—热— 2 Na2O + H2↑
锂是最轻的金属，其密度大约 是水的一半。
碱土金属的密度也不大，其中 密度最大的是钡，也只有 3.62。
碱金属和碱土金属，具有金 属单质的各种化学性质和活泼金 属的特殊性质。
碱金属和碱土金属，可以和氧气 反应生成含氧的二元化合物。
高温下 IIA 族的 Mg，Ca，Sr， Ba 可以和 N2 直接化合，例如
最低的铯为 28.5 ℃，在手中 即可熔化。
质量分数 77.2 % 的钾和 22.8 % 的钠可形成常温下的液体合金。
这种合金的熔点约为 – 12℃。
碱土金属的熔点明显高于 碱金属。
最低的镁为 650 ℃。 最高的铍为 1287 ℃。
碱金属质地较软，可以用刀 子切割。
碱金属的密度都较小，属于 轻金属，其中锂、钠、钾的密度 比水还小。
NaH 是强还原剂。 TiCl4 + 4 NaH —加—热— Ti + 2 H2 + 4 NaCl
KH + H2O —— KOH + H2 LiH，NaH，KH，RbH 中，
LiH 最稳定。
11. 2 碱金属和碱土金属的化合物
11. 2. 1 含氧二元化合物 碱金属、碱土金属在氧气中 燃烧，得到不同的主产物。
Mg 与冷水反应极慢，生成的 Mg（OH）2 膜阻碍了反应的进行。
Mg 可以与热水发生反应，也 可以与 NH4Cl 的水溶液发生反应， 放出 H2。
因为 Mg（OH）2 是一种碱性物 质， Ksp = 5.61 10－12，属于溶解 度较大的难溶物。
故 NH4Cl 水解产生的酸足以 将其膜溶解掉。
2 BaO + O2 —> —500℃— 2 BaO2 过氧化锶的制取与过氧化钡相似， 但除加热之外还要加高压。
CaO2 可以由硝酸钙在碱性条件 下与 H2O2 反应制得。
但完全无水的 MgO2 尚未制得。
水合的 CaO2 和 MgO2 可以用 强干燥剂脱水，但很难将水脱净。
Be 没有超氧化物。 其余超氧化物，可采用使高压 氧气通过加热的过氧化物的方法制 得，如超氧化钡 Ba（O2）2。
地壳中质量百分含ห้องสมุดไป่ตู้居前 20 位的元素是
1 氧 （47.4%） 2 硅 （27.7%） 3 铝 （8.2 %） 4 铁 （4.1 %） 5 钙 （4.1 %） 6 钠 （2.3 %） 7 镁 （2.3 %） 8 钾 （2.1 %） 9 钛 （0.56 %） 10 氢 （0.152 %）
11 磷 （0.1 %） 13 氟 （0.095 %） 15 碳 （0.048 %） 17 硫 （0.026 %） 19 钒 （0.016 %）
铷 Rb 与钾共生 铷在地壳中的质量含量 为 9.0 10－3 %
铯 Cs 与钾共生 铯在地壳中的质量含量 为 3.0 10－4 %
铍 Be
绿柱石 3 BeO•Al2O3•6 SiO2 铍在地壳中的质量含量 为 2.6 10－4 %
镁 Mg 光卤石 KMgCl3•6 H2O 白云石 CaMg（CO3）2 菱镁矿 MgCO3 海水中的镁离子
3 Ca + N2 —4—10℃— Ca3N2
IA 族的 Li 在加热条件下可以 和 N2 直接化合。
6 Li + N2 —— 2 Li3N
除 Be，Mg 之外，均与水剧烈 反应。例如金属 Na 2 Na + 2 H2O —— 2 NaOH + H2
Na 和 K 等金属还原性强，与 水反应猛烈。
在真空中，使叠氮化钠与亚硝酸 钠反应，可以制备 Na2O 3 NaN3 + NaNO2 —加—热— 2 Na2O + 5 N2↑
在隔绝空气的条件下，将金 属钾与硝酸钾一同加热，可以制 备 K2O 10 K + 2 KNO3 —加—热— 6 K2O + N2↑
过氧化钡的生成可以通过下面 反应实现
第十一章 碱金属和碱土金属
锂 Li 锂辉石 LiA（l SiO3）2 锂在地壳中的质量含量 为 2.0 10－3 %
钠 Na
钠长石 NaAlSi3O8
芒硝
Na2SO4•10 H2O
海水中的 NaCl
钠在地壳中的质量含量 为 2.3 % 列第 6 位
钾K
钾长石 KAlSi3O8 海水中的钾离子 钾在地壳中的质量含量 为 2.1 % 列第 8 位
12 锰 （0.095%） 14 钡 （0.05 %） 16 锶 （0.037 %） 18 锆 （0.019 %） 20 氯 （0.013 %）
11. 1 金属单质的性质
碱金属和碱土金属的单质均 具有银白色的金属光泽、良好的 导电性和延展性。
碱金属的熔点较低，最高的锂 为 180.5℃，其余均在 100 ℃以下。
Ca 与水的反应要比 Na 和 K 平和得多 Ca + 2 H2O —— Ca（OH）2 + H2
钠、钾等金属可以溶于汞中，得 到合金，即汞齐。
汞齐是平和的还原剂，与水反应 不剧烈，可以控制。
例如钠汞齐 Na•nHg 与水反 应的方程式可以写成
2（Na•nHg）+ 2 H2O —— 2 NaOH + H2 + 2n Hg
碱金属和碱土金属等活泼金属 可用来置换稀有金属
ZrO2 + 2 Ca —加—热 — Zr + 2 CaO
除 Be 与 H2 直接化合的工作未见 报道，以及 Mg 需要在特定的条件下 才可以与 H2 反应之外，
其余碱金属和碱土金属均可以在 300700℃ 下与 H2 反应。
例如 2 Na + H2 —加—热— 2 NaH NaH 为白色离子晶体，其中 H 的氧化数为 －1，Na 为 + 1。
镁在地壳中的质量含量 为 2.3 % 列第 7 位
钙 Ca 碳酸盐及硫酸盐矿物 钙在地壳中的质量含量 为 4.1 % 列第 5 位。
锶 Sr 碳酸盐及硫酸盐矿物 锶在地壳中的质量含量 为 0.037 % 列第 16 位。
钡 Ba 碳酸盐及硫酸盐矿物 钡在地壳中的质量含量 为 0.050 % 列第 14 位。