碱金属和碱土金属思维导图笔记

《碱金属和碱土金属》在物理的性质上两者的共性都是有银白色的金属光泽，具有良好的导电性和延展性，在化学性质上两者都非常活泼，同时两者有很强的还原性。

碱金属和碱土金属

• 1. 常见形式
  • 锂（Li）
    • 锂辉石（LiAlSi₂O₆）磷铝石（LiAlPO₄）
  • 钠（Na）
    • 钠长石（NaAlSi₃O₈）岩盐（NaCl）硝石（NaNO₃）
  • 钾（K）
    • 光卤石（KCl·MgCl₂·6H₂O）钾长石（KAlSi₃O₈）
  • 铍（Be）
    • 绿柱石（Be₃Al₂Si₆O₁₈）
  • 镁（Mg）
    • 白云石（MgCO₃·CaCO₃）菱镁矿（MgCO₃）泻盐（MgSO₄·7H₂O）光卤石（KCl·MgCl₂·6H₂O）
  • 钙（Ca）
    • 方解石（CaCO₃）石膏（CaSO₄·2H₂O）萤石（CaF₃）磷灰石[Ca₅（PO₄）₃F]
  • 锶（Sr）
    • 天青石（SrSO₄）菱锶矿（SrCO₃）
  • 钡（Ba）
    • 重晶石（BaSO₄）毒重石（BaCO₃）
• 2. 金属单质
  • 物理性质
    • 颜色：钡（Ba）是黄色，其余为银白色
    • 良好的导电性和延展性
    • 熔点较低，质软，密度较小（碱土金属的熔点、沸点、硬度、密度都比碱金属高）
    • 锂是最轻的金属，铯是掌心金属
  • 化学性质
    • 碱金属和碱土金属都有很强的还原性，且碱金属还原性强于碱土金属还原性
    • 碱金属及钙、锶、钡同水反应生成氢氧化物和氢气，锂、钙、锶、钡与水反应温和
    • 碱金属及钙、锶、钡可直接与H₂作用生成金属氢化物
    • 碱金属及钙、锶、钡可溶于液氨中生成蓝色的导电溶液
    • 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
  • 金属单质的制备：熔盐电解法、热还原法
    • 电解熔融氯化物：锂、钠、镁、钙、锶、钡
    • 金属热还原法：钾、铷、铯
• 3. 含氧化合物
  • 氧化物
    • 普通氧化物
      • 在充足的空气中燃烧：Li，Be,Mg,Ca，Sr生成普通氧化物Li₂0，Be0,Mg0，CaO，SrO
      • 碱金属的普通氧化物从Li₂0到Cs₂O颜色上逐渐加深
      • 熔点、热稳定性：同族从上到下依次降低，碱土金属比碱金属高
    • 过氧化物
      • 除铍以外的其他元素都能形成过氧化物
      • 过氧化物为粉末状固体，易吸潮
      • 过氧化物可做氧化剂、氧气发生剂和漂白剂
      • 碱土金属过氧化物的热稳定性从MgO₂到BaO₂逐渐增加，但热稳定性不如碱金属高。（极化作用）
    • 超氧化物和臭氧化物
      • 在充足的空气中燃烧：Ba0₂；K，Rb，Cs生成超氧化物KO₂，RbO₂，CsO₂；Na，K,Rb，Cs的干燥氢氧化物粉末同O₃反应可以生成臭氧化物MO₃。
      • 碱金属超氧化物的熔点，同族从上到下依次升高
      • 超氧化物是很强的氧化剂
      • 超氧化物可做氧气源
  • 氢氧化物
    • 碱金属和碱土金属的氢氧化物都是白色固体，Be(OH)₂为两性氢氧化物，其余氢氧化物均显碱性。
      • 金属阳离子的离子式∮为离子的电荷数z与离子半径r之比
        • √∮＜0.22 金属氢氧化物为碱性
        • 0.22＜√∮＜0.32 金属氢氧化物为两性
        • √∮＞0.32 金属氢氧化物为酸性
    • 碱金属氢氧化物都易溶于水，在空气中很容易吸潮，它们溶解于水时放出大量的热。 碱土金属氢氧化物在水中的溶解度要小得多，溶解度在同族中按丛上到下的顺序增大。
    • 氢氧化钠（NaOH）又称烧碱、火碱或苛性钠，是强碱，有很强的腐蚀性，会与玻璃的主要成分SiO₂反应生成粘性的Na₂SiO₃，固体NaOH容易吸收空气中的水汽和酸性气体，生产NaOH主要反映是电解NaCl溶液，具体方法有隔膜法和离子膜法
• 4. 盐类
  • 盐的溶解性
    • 除锂外，碱金属盐都是离子型化合物，大部分易溶于水。锂的强酸盐易溶于水，锂的一些弱酸盐在水中的溶解度较差，
    • 碱土金属盐多是离子型化合物。碱土金属与-1价阴离子(除F⁻外)形成的盐一般易溶于水。（电荷数低时离子键的静电引力较小，晶能较小）
    • 碱土金属与负电荷数高的阴离子形成的盐的溶解度一般都较小
      • 半径大的阳离子与复杂阴离子形成的盐一般溶解度较小，半径小的阴离子可以与半径小的阳离子结合，形成溶解度较小的盐
      • 离子电荷数越高，半径越小，水合时放热越多，越有利于溶解
  • 盐的结晶水合与复盐
    • 阳离子电荷数越高，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。
    • 碱金属盐中，卤化物一般不带结晶水；硝酸盐中，只有硝酸锂带结晶水；带结晶水的碱金属硫酸盐有硫酸锂和硫酸钠；碳酸盐中除Li₂CO₃外，其他碱金属碳酸盐都带结晶水（钾盐不易吸水潮解）
    • 碱土金属带结晶水的趋势更大，碱土金属的无水盐有吸潮性
    • 除锂外，碱金属和碱土金属离子能形成一系列复盐，复盐的溶解度一般比简单盐小
  • 含氧酸盐的热稳定性
    • 锂离子和碱土金属离子的极化能力较强，其硝酸盐热分解的产物为金属氧化物、二氧化氮和氧气；其他碱金属硝酸盐热分解的产物为亚硝酸盐和氧气
    • 碱金属含氧酸盐的热稳定性一般比碱土金属含氧酸盐的热稳定性高（阳离子电荷数越高，半径越小，极化能力越强，其含氧酸盐越不稳定，分解温度越低）
  • 重要盐类简介
    • 卤化物
      • NaCl俗称食盐，可做融雪剂
      • MgCl₂的水溶液俗称卤水，也可做融雪剂
      • 无水氯化钙（CaCl₂）是重要的干燥剂
      • MgCl₂和BaCl₂有毒
      • 碱土金属卤化物中，只有BeX₂具有较强的共价性，熔、沸点低，易升华
    • 碳酸盐
      • 碳酸钠（Na₂CO₃）俗称苏打或纯碱
        • 氨碱法
        • 联合制碱法
      • 碳酸氢钠（NaHCO）俗称小苏打，加热脱水得碳酸钠
      • 碳酸钙(CaCO₃)存在于自然界中的石灰石，高温分解得CaO和CO₂
    • 硫酸盐
      • 无水硫酸钠（Na₂SO₄）俗称元明粉；十水硫酸钠（Na₂SO₄·10H₂O）俗称芒硝，是储热材料
      • 硫酸钙（CaSO₄）用来制作模型。塑像和室内装修材料，生石膏（CaSO₄·2H₂O）120℃加热脱水可得生石膏（CaSO₄·0.5H₂O）
      • 硫酸钡（BaSO₄）俗称重晶石，可做白色涂料和添加剂，医学上可用作钡餐（不溶于酸碱溶液，吸收X射线）
    • 硝酸盐和卤素含氧酸盐
      • 硝酸钾（KNO₃）可做肥料补充N和K，硝酸钾有氧化性，易爆炸，可制作炸药
      • 氯酸钾（KNO₃）作为氧化剂，克用来制作炸药
      • 次氯酸钙[Ca（ClO）₂]可用来制作漂白剂
  • 锂的特殊性
    • 性质与ⅡA族的镁相似（对角线规则）
    • 锂和镁的氢氧化物的溶解度都很小，其他碱金属的氢氧化物都易溶于水
    • 锂与镁的氟化物、碳酸盐、磷酸盐都是难溶盐，而其他碱金属的氟化物、碳酸盐、磷酸盐都易溶于水。
    • 硝酸锂和硝酸镁受热分解的产物是金属的普通氧化物、二氧化氮和氧气，而其他碱金属硝酸盐受热分解的产物为亚硝酸盐和氧气
    • 金属锂和镁都能直接与氮气反应生成氮化物，而其他碱金属不能直接与氮气反应
• 碱金属：锂（Li）钠（Na）钾（K）铷（Rb）铯（Cs）钫（Fr）； 碱土金属：铍（Be）镁（Mg）钙（Ca）锶（Sr）钡（Ba）镭（Ra）