第八章 S 区 元 素元 素化学周期AA1AAAAAA23BBBBBBBB4Sp5dds67镧 系f锕 系元素周期表的分区绪论 元素化学概要1、无机化学 基本理论 轻有色 元素化学 黑色金属 重有色2、元素的分类 自然存在的72种 贵金属金属元素88种 有色金属 稀有 110种元素 人造元素16种 准金属非金属元素22种3、元素的丰度4、金属通论（1）金属的存在：金属矿藏、金属单质等（矿物化学、地 质化学）（2）金属的提取：高温冶金、湿法冶金（冶金化学）（3）金属的物理、化学性质（4）金属的应用5、非金属通论（1）非金属的存在，聚集状态（2）单质的制备（3）非金属的物理、化学性质（4）非金属的应用6、元素化学学习的要求（1）综合运用化学原理方面的知识；（2） “粗”、“细”结合，元素化学具有叙述性、实验性质 ，但是有规律的。既要学习、掌握元素变化的规律性的东西，元 素的共性，又要学习、掌握某些元素具体的性质（个性），如： 在自然界中的存在形式、提取方法、单质及化合物的性质、相互 转化规律、应用等等。（3）要重视基本理论的学习，又要重视实验，要与元素化学 实验相结合。1、S区元素包括第一主族和第二主族：Li、Na、K、 Rb、Cs、FrBe、Mg、Ca、Sr、Ba、Ra2、S区元素在自然界中的存在形式及丰度1）多以卤化物、碳酸盐等矿物形式（为什么？） ；2）电解还原法制取（为什么？）3、 S区元素单质及化合物性质变化的规律性单质：同一周期从上到下的物理性质与化学性质 的变化规律性；同一类化合物性质变化的规律性。8.1 S区元素概述LiNaKRbCs价电子层构型2s13s14s15s16s1金属半径/pm52186227248265沸点/0C1341881.4759691668.2熔点/0C180.5497.8263.3839.3128.44密度/(g.cm-3)0.5340.9680.891.5321.878电负性0.980.930.820.820.79电离能(I1)526.41502.04425.02409.22381.90电子亲合能-59.6-52.9-48.446.945电极电势-3.040-2.714-2.936-2.943-3.027氧化值+1+1+1+1+1晶体结构碱金属的基本性质碱土金属的基本性质BeMgCaSrBa价电子层构型2s23s24s25s26s2金属半径/pm111160197215217沸点/0C24671100148413661845熔点/0C1287651842757727密度/(g.cm-3)1.8471.7381.5512.643.51电负性1.571.311.000.950.89电离能(I1)905.63743.94596.1555.7508.9电子亲合能48.238.628.928.9电极电势-1.968-2.357-2.869-2.899-2.906氧化值+2+2+2+2+2晶体结构1、物理性质1）固体密度小，多为极轻金属或轻金属例如：Li的密度为0.53,K:0.86,Ba的密度也只有 3.51.2) 熔点低：Cs的m.p28.60C ,Rb:39.00C, Be: 12850C3) 硬度低4）光电性在光的照射下能产生光电子原因呢？8.2 S区元素的单质（2）化学性质1）电子构型：ns1 和ns2（次外层？）2）极活泼的金属：电负性低、电极电势低，第一、或第一 和第二电离能低。3）主要氧化态为+1和+2，离子状态为主，也有共价态的：a. M M2（ Li2、Na2、K2 ，T b.p)b.有机化合物中：C6H5Lic.无机化合物中：MgOd.配合物中4） S区元素的多数化合物多是离子型的，易溶于水，难形 成配位化合物。原因？5） S区元素的氧化物的水化物均有强碱性6） 易形成过氧化物。7） S区元素的化合物的性质变化规律性强。8） 较难形成配合物碱金属、碱土金属的化学反应M + O2 MOn (n 1)M + S MnS (n 1)M + H2O M(OH)n (n 1)M + O2 MOn (n 1)M + H2 MHnM + H+ Mn+ + H2 M + X2 MXn 应注意的问题：1、反应的条件2、反应的激烈程度在一些军事方面应用在日常生活及医药方面的应用（3）单质的应用S区元素单质的用途不广泛、价值不大（为什么？）主要用途： 还原剂（冶金、有机合成） 某些特殊用途：光电池、核反应冷却剂、特殊光源材料 制造合金（Na、Be、Mg）在一些军事方面应用：照明弹的组成： 信号弹的组成NaNO3 45% 成分 红 绿 黄 Mg 45% Mg 29 15 26聚氯乙烯 2% Sr(NO3)2 34 16 / 聚酯树脂 8% CuO / 2 /Ba(NO3)2 / 45 29KClO4 29 / 23沥青 2 2 2草酸钠 / / 13 在日常生活及医药方面的应用8.3 S区元素的化合物 氢化物氧化物S区元素的化合物 水化物卤化物 盐的制取重要盐 硝酸盐 盐的物理性质硫酸盐 盐的化学性质碳酸盐 盐的应用 1、氢化物（1）氢化物的制备：M + H2 MH （注意反应条件）M + H2 MH2 （注意反应条件）（2）氢化物的性质： MH + H2O MOH + H2MH2 + 2H2O M(OH)2 + 2H2(3) 氢化物的应用：主要用作还原剂2、氧化物（1）氧化物种类及制备：M + O2 MnO（注意反应条件） M=Li,Na,K n = 1,2正常氧化物、过氧化物、超氧化物，哪些元素易形成过氧化物和超氧化物？为什么？（2）氧化物的性质：碱金属氧化物的物理性质性质 Li2O Na2O K2O Rb2O Cs2O颜色 白 白 淡黄 亮黄 橙红熔点/0C 1700 1275 950(分解) 400（分解）400（分解） 碱土金属氧化物的物理性质性质 BeO MgO CaO SrO BaO 熔点/0C 2530 2852 2614 2430 1918硬度 9 5.5 4.5 3.5 3.3化学性质：M2O + H2O 2MOH M2O2 + 2H2O 2MOH + H2O2 M2O2+2H2SO4 M2SO4+H2O2 2M2O2+2CO2 M2CO3+ O2(3) 氧化物的应用3 氢氧化物1）氢氧化物的制备2）氢氧化物的化学性质3）氢氧化物碱性、水溶性的变化规律性（为什么？）3）氢氧化物的应用氢氧化合物酸碱性强弱的经验判据：1、离子势概念（Cartledge提出） = Z/r2、判据 1/2 0.22 碱性0.22 1/2 0.32 碱性1/2 0.32 酸性3、优缺点该判据有很多的例外。为什么？碱土金属氢氧化物的酸碱性Be(OH)2 Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr(OH)2 Ba(OH)2R+(pm) 35 66 99 112 1341/2 0.24 0.17 0.14 0.13 0.12酸碱性 两性 碱 碱 碱 碱4、重要化合物CO2-3 M2CO3 CO2-3 MCO3 NO3- MNO3 NO3- M(NO3)2 M+ + SO42- M2SO4 M2+ + SO42- MSO4 X- MX X- MX2 要求掌握：（1）晶型 （2）晶体的颜色（3）溶解性 为什么？（4）热稳定性（5）形成复盐的能力（6）应用例如钠盐：mp s 作用力SO42- Na2SO4 884 27.9 大CO2-3 Na2CO3 852 29.4 Na+ + X- NaX 801 36NO3- Na2NO3 307 91.6 小 作用力大表示：化合物有较大的热稳定性，熔点高；在水溶液中溶解度较小。 可以看出：阳离子相同时，阴离子的作用力取决于： 阴离子所带的电荷，电荷越高，作用力越大； 阴离子中心离子的电负性，电负性越大，作用力越大；同样一个道理，考虑同一种阴离子，不同阳离子的状态 ：Be2+ 61 Be2+ 1000分解Mg2+ 95 Mg2+ 5000分解NO3- + Ca2+ CO32- + Ca2+ Sr2+ Sr2+Ba2+ 595 Ba2+ 14500分解硝酸盐和碳酸盐的热稳定性、水溶性是不同的，变化是有规律的。性质的不同取决于阳离子的有关性质：1、所带电荷的多少2、r的大小3、离子的外层电子构型（1）碳酸盐1）水溶性碱金属的碳酸盐碱土金属的碳酸盐2）热稳定性碱金属的碳酸盐的热稳定性较好（为什么？）碱土金属的碳酸盐比碱金属的碳酸盐要差一些（为什么？）碳酸盐中金属离子与碳酸根的作用关系可视为：OM O COM是带正电荷的阳离子，CO32-是容易变形的原子团，M的 电荷、半径、电子层结构不同的时候，其作用力（极化力）不 一样，使得CO32-离子的受极化作用的程度不一样（变形性不一 样），MCO3的分解温度不一样。含氧酸盐热稳定性Na2CO3 CaCO3 ZnCO3 (NH4)2CO3 分解温度/C 1800 910 350 58Na2SO4 CaSO4 ZnSO4 (NH4)2SO4 分解温度/C 不分解 1450 930 100碳酸酸盐的分解Mg2+ Ca2+ Sr2+ Ba2+ Fe2+ Cd2+ Pb2+ r+ 0.78 1.06 1.27 1.43 0.83 1.03 1.32离子电 子构型 8e 8e 8e 8e 14e 18e 18+2e 分解温度 600 910 1290 1360 280 360 300含氧酸盐