导图社区 碱金属和碱土金属
这是一篇关于碱金属和碱土金属的思维导图,从存在形式、性质、制备u、配合物、鉴定、盐类、氧化物、氰化物等方面作了阐述。
编辑于2022-03-22 08:33:27碱金属和碱土金属
存在形式
Li ——最重要的矿石是锂辉石(LiAlSi2O6)
Na——主要以NaCl形式存在于海洋、盐湖和岩石中
K——主要矿物是光卤石(KCl·MgCl2·6H2O) 、 钾石矿,我国青海钾盐储量占全国96.8%
Be——主要矿物是绿柱石(3BeO·Al2O3 ·6SiO2)
Mg——主要以菱镁石(MgCO3)、 白云石[MgCa(CO3)2]存在
Ca——主要以方解石(CaCO3)、石膏CaSO4·2H2O)、 天青石(SrSO4)、碳酸锶矿(SrCO3)、 重晶石(BaSO4)、毒重石(BaCO3) 等碳酸盐、硫酸盐形式存在
性质
碱金属和碱土金属中的Ca、Sr、Ba均可用刀切割 Cs是最软的金属
Cs(铯)熔点低于人的体温 熔点低于人的体温,,放在手心里即可熔化
为具有银白色(铍 灰色,铯 略带金色)光泽的金属
氧化数与族号一致,常见的化合物以离子型为主, 由于Li+、Be2+半径小,其化合物具有一定共价性
可溶于液氨,形成深蓝色溶液
碱金属 M(s) + (x+y)NH3 ==M+(NH3)x+ e‐(NH3)y
碱土金属 M(s)+(x+2y)NH3 ==M2+(NH3)x+2e‐(NH3)y
氨溶液
具有较高的导电性
与金属本身相同的化学反应
稀碱金属氨溶液是还原剂
碱金属和碱土金属化学性质活泼 且 化学活泼性 碱金属 > 碱土金属
重要反应
碱金属 碱土金属 (Ca, Sr,Ba)
+H2
2M + H2 → 2MH
M + H2 → MH2
碱金属 Ca、Sr、Ba,Mg
H2O
2M + 2H2O →2MOH+H2
M + 2H2O →M(OH)2+H2
M + H2O(g) →MO + H2
碱金属 碱土金属
卤素
2M + X2 →2MX
M + X2 → MX2
Li、Mg、Ca、 Sr、Ba
N2
6Li + N2 → 2Li3N
3M + N2 → M3N2
碱金属 Mg、Ca、Sr、Ba
S
2M + S → M2S
M + S → MS
Li 、Na、K 、Rb、Cs 碱土金属 Ca、Sr、Ba
O2
4Li + O2 → 2Li2O
2Na + O2 → Na2O2
M + O2 → MO2
2M + O2 → 2MO
M + O2 → MO2
制备
锂:450℃下电解55%LiCl和45%KCl的熔融混合物
钠:580℃下电解40%NaCl和60%CaCl2的混合物
钾:850℃下,用金属钠还原氯化钾
铷、铯:800℃左右、减压下,用钙还原氯化物
铍:1. 350-400℃下电解NaCl和 BeCl2的熔融盐 2. 用镁还原氯化铍
镁:1. 先脱去水合氯化镁所含的水,再电解 2. 硅热还原 2(MgO∙CaO)+FeSi → 2Mg+Ca2SiO4+Fe
钙:1. 700‐800 ℃下,电解CaCl2 和KCl的混合物 2. 铝热法:6CaO+2Al=3Ca+3CaO·Al2O3
锶、钡:铝热法或硅还原法
配合物
碱金属离子(Na+、K+、Rb+、Cs+)因其电荷少,半径大,形成配合物的倾向小;唯有与配位能力较强的螯合剂作用,能形成螯合物或大环配合物
鉴定
Na+
KH2SbO4
Na+ + (H2SbO4)¯→ (中性或弱碱性) NaH2SbO4↓(白色)
K+
Na3[Co(NO2)6]
2K+ + Na+ +[Co(NO2)6]3- →(中性或弱碱性)K2Na[Co(NO2)6]↓(亮黄色)
Mg2+
镁试剂
Mg2+ +镁试剂→(碱性)天蓝色↓
Ca2+
(NH4)2C2O4
Ca2+ + [C2O4]2- →CaC2O4↓ (白色)
Ba2+
K2CrO4
Ba2+ +[CrO4]2- →BaCrO4↓ (黄色)
盐类
性质
绝大多数碱金属、碱土金属盐类的晶体,属于离子晶体,熔、沸点较高。常温下是固体,熔化时能导电。
碱金属、碱土金属与无色阴离子形成的化合物是无色或白色;碱金属、碱土金属与有色阴离子形成的化合物常呈阴离子的颜色
如 卤化物、硝酸盐、碳酸盐、硫酸盐等为无色 BaCrO4为黄色、KMnO4为紫色
铍与易变形的阴离子的化合物为共价化合物
BeCl2熔点低、易升华、能溶于有机溶剂中。
一般来说,碱金属和碱土金属盐具有较高的热稳定性,硝酸盐热稳定性较差
4LiNO3→(650℃) 2Li2O+4NO2↑+O2↑
2NaNO3→(830℃)2NaNO2+O2↑
一般来说,碱金属盐易溶于水
碱土金属:铍盐大多数易溶, 镁盐部分易溶, 钙、锶、钡盐多为难溶
铍盐和可溶性钡盐有毒
溶解性
氢氧化物
性质
易潮解 在空气中吸收CO2生成碳酸盐 均为白色固体
碱金属氢氧化物又称为苛性碱,因它对纤维、 皮肤有强烈腐蚀作用
碱性
强碱
NaOH KOH RbOH CsOH
Ca(OH)2 Sr(OH)2 Ba(OH)2
中强碱
LiOH
Mg(OH)2
两性
Be(OH)2
与酸反应 Be(OH)2 + 2H+ →Be2+ + 2H2O
与碱反应 Be(OH)2+ 2OH‐ →[Be(OH)4]2‐
溶解性
碱金属的氢氧化物易溶于水,但LiOH溶解度较小。
溶解度:碱土金属的氢氧化物 < 碱金属氢氧化物
Be(OH)2 Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr (OH)2 Ba (OH)2 →溶解度增大
随着阳离子半径的增大,阳离子与阴离子之间的吸引力 减小,易被水分子拆开
递变规律 R-OH
氧化物水合物通式 R(OH)n
解离方式
RO‐ + H+酸式解离
R+ + OH‐ 碱式解离
取决于Rn+的极化作用
离子势(Φ)
阳离子电荷/阳离子半径
R的Φ大,使O-H键极性增强,则为酸式解离
R的Φ小,使R—O键极性增强,则为碱式解离
氧化物
类型
过氧化物
如Na2O2、CaO2
超氧化物
如KO2
臭氧化物
如KO3
室温下,缓慢分解为MO2和O2 MO3 → MO2 + ½O2↑
与水反应生成MOH和O2 4MO3 + 2H2O →4MOH + 5O2↑
低氧化物
如Cs7O
正常氧化物
如Na2O、CaO
形成
正常氧化物
在空气中直接形成
Li、Be、Mg、Ca、Sr、Ba
间接形成
ⅠA、ⅡA族所有元素
用途
BeO
具有反射放射性射线的能力, 常用作原子反应堆外壁砖块材料。
MgO
常用来制造耐火材料和金属陶瓷
CaO
是重要建筑材料;可做熔矿剂; 制取电石的原料
过氧化物
在空气中直接形成
Na
间接形成
除Be外的所有元素
超氧化物
在空气中直接形成
Na、K、Rb、Cs
间接形成
除Be、Mg、Li外 所有元素
性质及用途
在碱性介质中是强氧化剂,常用作熔矿剂 例:2Fe(CrO2)2+7Na2O2 →4Na2CrO4+Fe2O3+3Na2O
室温下,与水或稀酸反应生成H2O2
Na2O2 + 2H2O → 2NaOH + H2O2
Na2O2 + H2SO4 → Na2SO4+ H2O2
2KO2 + 2H2O → 2KOH + H2O2 + O2↑
2KO2 + H2SO4 → K2SO4 + H2O2 + O2↑
2H2O2 → 2H2O + O2↑
与CO2反应放出O2
2Na2O2 + 2CO2 → 2Na2CO3 + O2↑
4KO2 + 2CO2 → 2K2CO3 + 3O2↑
Na2O2在熔融时不分解,遇到棉花、木炭或铝粉 等还原剂时,会发生爆炸,使用时应特别小心。
过氧化物和超氧化物常用做防毒面具、高空飞 行、潜水作业的供氧剂。
氢化物
制备
2M + H2 → 2MH (M代表碱金属) M + H2 → MH2(M代表Ca、Sr、Ba)
性质
离子型氢化物
纯离子型氢化物都是白色晶体;不纯的通常为浅灰色至黑色, 其性质类似盐, 又称为类盐型氢化物
熔点、沸点较高,熔融时能够导电,其密度都 比相应的金属的密度大得多。
受热时可以分解为氢气和游离金属
2MH→(加热)2M + H2
MH2 →(加热)M + H2
易与水反应而产生氢气
LiH + H2O → LiOH + H2
CaH2 + 2H2O → Ca(OH)2 + 2H2
强还原性
TiCl4 + 4NaH → Ti + 4NaCl + 2H2
可形成复合氢化物
4LiH + AlCl3 →(乙醚) Li[AlH4] + 3LiCl
Li[A1H4] +4H2O → LiOH +Al(OH)3 +4H2
第IA族的元素称为碱金属,第IIA族元素称为碱土金属