第12 章 s区金属（ⅠA、ⅡA）

基本内容和重点要求 § 12、1 s区元素的通性 §12、2 s 区元素的单质 § 12、3 s 区元素的化合物 § 12．4 对角线规则

教学目的： 1.通过课堂讲授和自学掌握碱金属、碱土金属单质的性质，了解其结构、存在、制备及用途与性质的关系； 2.掌握碱金属、碱土金属氧化物的类型及重要氧化物的性质和用途； 3.了解碱金属、碱土金属氢氧化物溶解性和碱性的变化规律； 4.掌握碱金属、碱土金属重要盐类的性质及用途，了解盐类热稳定性、溶解性的变化规律。

教学重点： 　 碱金属和碱土金属的单质及其化合物的 性质变化规律 教学难点：　　　 碱金属、碱土金属氢氧化物溶解性和碱 性的变化规律

元素的丰度和分类简单介绍 ： 　　地球表面下16km厚的岩石层称为地壳， 化学元素在地壳中的含量称为丰度。 在化学上按习惯将元素分为普通元素和稀有 元素，这种划分只是相对的，它们之间没有严 格的界限。 通常稀有元素分为以下几类：

轻稀有金属：Li，Rb，Cs，Be； 高熔点稀有金属，Ti，Zr．IIf，V，Nb，Ta，Mo，W，Re； 分散稀有元素：Ga，In，Tl，Ge，Se，Te； 稀有气体：He，Ne，Ar，Kr，Xe，Rn 稀土金属：Sc，Y，Lu，和镧系元素； 铂系元素；Ru，Rh，Pd，Os，Ir，Pt； 放射性稀有元素：Fr，Ra，Tc，Po，At，Lr和锕系元素。

它们的次外层具有稀有气体原子式的稳定的电子层结构，对核电荷的屏蔽作用较大，所碱金属元素的第一电离势在同一周期中为最低。 §12、1 s区元素的通性 碱金属和碱土金属原子的最外层电子排布分别为:ns1和ns2。 它们的次外层具有稀有气体原子式的稳定的电子层结构，对核电荷的屏蔽作用较大，所碱金属元素的第一电离势在同一周期中为最低。 碱金属元素的原子很容易失去一个电子而呈+1氧化态，因此碱金属是活泼性很强的金属元素。它们不会具有其它氧化态。

碱金属和碱土金属元素在化合时，多以离子结合为特征，但在某些情况下仍显一定程度的共价性。 碱土金属原子比相邻的碱金属多一个核电荷 ，因而原子核对最外层的两个s电子的作用增强了，所以碱土金属原子要失去一个电子比相应碱金属难。碱土金属的主要呈+2氧化态。 碱金属和碱土金属元素在化合时，多以离子结合为特征，但在某些情况下仍显一定程度的共价性。 碱金属和碱土金属的原子半径，从上至下依次增大，电离能和电负性依同样次序减小。金属活泼性、还原性也从上至下依次增强。

常温下在s区元素的盐类水溶液中，金属离子大多数不发生水解反应。除铍以外，s区元素的单质都能溶于液氨生成蓝色的还原性溶液。 熔点、沸点硬度低，且从上自下，由高到低。碱土金属由于核外有2个有效成键电子，原于间距离较小，金属键强度较大，因此，它们的熔点、沸点和硬度均较碱金属高，导电性却低于碱金属。

s区元素的单质是活泼金属，具有强还原性。它们都能与大多数非金属反应。如与氢反应、与氧气反应、除了镁和铍外，它们都易于水反应，形成稳定的氢氧化物，这些氢氧化物大多是强碱，与非金属反应。 它们不能以单质形式存在于自然界中。

§12、2 s 区元素的单质 12.2.1.单质的物理性质、化学性质及用途 １．物理性质 碱金属和碱土金属都是具有金属光泽的银白色(铍为灰色)金属。它们理性质的主要特点是：轻、软、低熔点。有良好的导电性和延展性。碱金属原子只有一个价电子且原子半径较大，故金属键弱，熔沸点低，碱土金属的金属键要强一些，熔沸点、密度和强度也高一些。

２．化学性质 碱金属和碱土金属是化学活泼性很强或较强的金属元素。它们能直接或间接地与电负性较大的非金属元素形成相应的化合物。碱金属和碱土金属的重要化学反应分别列于表12—6和表12—7中。 除铍和镁外，其它单质易与水反应： 2Na + 2H2O = 2NaOH + H2↑ Ca + 2H2O = Ca(OH)2 + H2↑

焰色反应 Na K Li Sr Ca Ba

12.2.2 单质的制备 由于钠和镁等S 区主要金属有很强的还原性,它们的制备方法一般都采用电解熔融盐的方法. 电解熔融的氯化钠 阳极：2Cl- =Cl2 + 2e- 阴极：2Na+ + 2e- = 2Na 总反应：2NaCl = 2Na +Cl2 热还原法 MgO(s) + C(s) = CO(g) + Mg(g)

§ 12、3 s 区元素的化合物 12.3.1 氧化物 1．氧化物 M2O Li Na K Rb Cs 空气中燃烧 Li2O Na2O2 KO2 RbO2 CsO2 2．过氧化物 制备： 4Na + O2 =2Na2O 2Na2O + O2 =2Na2O2 反应： Na2O2 + 2H2O = H2O2 + NaOH Na2O2 + H2SO4（稀） = H2O2 + Na2SO4 Na2O2 + 2CO2 = O2 + Na2CO3

３．超氧化物 MO2 + 2H2O = O2 + H2O2 + 2MOH 4MO2 + 2CO2 = M2CO3 + 3O2 ４．臭氧化物 3KOH(s)+2O3(g) =2KO3(s)+KOH• H2O(s) +1/2O2(g)

12、3、2、氢氧化物 除 外均可由相应的氧化物与水反应而得，NaOH亦可在溶液中由下法制取： Na2CO3+ Ca（OH）2=2NaOH+ CaCO3↓ 碱金属和碱土金属的氢氧化物都是白色固体，它们在空气中易吸水而潮解，故固体NaOH、Ca（OH）2常用做干燥剂。强碱，对纤维和皮肤有强烈的腐蚀作用，所以称它们为苛性碱。

一、 溶解度 碱金属的氢氧化物在水中都是易溶的(其中LiOH的溶解度稍小些)，溶解时还放出大量的热。碱土金属的氢氧化物的溶解度则较小，其中Be(OH)2和Mg(OH)2是难溶的氢氧化物。对碱土金属来说，由Be(OH)2到Ba(OH)2溶解度依次增大。因为U 减小，易拆开.

二、碱性 碱 性 增 强 酸性增强 LiOH (中强碱) Be(OH)2(两性) NaOH Mg(OH)2 KOH Ca(OH)2 RbOH Sr(OH)2 CsOH Ba(OH)2 碱 性 增 强 酸性增强

2Al+2NaOH+6H2O = 2Na[Al(OH)4]+3H2↑ 氢氧化物制备和用途 　 工业上制备NaOH 采用电解食盐水溶液的方法,常用隔膜电解法和离子交换膜电解法.用碳酸钠和熟石灰(苛化法)也可以制备NaOH .　 在空气中易潮解，常作干燥剂。 　 NaOH能溶解Al、Zn等两性金属及其氧化物，也能溶解许多非金属(Si、B等）及其氧化物。 2Al+2NaOH+6H2O = 2Na[Al(OH)4]+3H2↑ Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O

SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O（能腐蚀玻璃） Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑ SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O（能腐蚀玻璃） 　　因其能溶解某些金属氧化物、非金属氧化物，在工业生产和分析工作中常用于分解矿石。 　　熔融的氢氧化钠腐蚀性很强，工业上熔化氢氧化钠一般用铸铁容器，在实验室可用银或镍的器皿。 氢氧化钙价格低廉,大量用于化工和建筑工业.

12.3.3氢化物 　1、热稳定性差异较大 碱金属和碱土金属中较活泼的Ca、Sr、Ba能与氢在高温下直接化合，形成离子晶体。 　 碱金属氢化物中以LiH最稳定，加热到(961K)也不分解。但其它氢化物不稳定，加热易分解成金属和氢。碱土金属氢化物比碱金属氢化物的稳定性高一些.

2.强还原性 V) 23 . 2 ) /H (H ( - =  E Θ

3. 剧烈水解 4. 形成配位氢化物 氢化铝锂 Li[AlH4]受潮时强烈水解

　 由于氢化钙与水反应而能放出大量的氢气，所以常用它作为野外产生氢气的材料。 镁和镁系合金(如Mg2Ni，Mg2Cu、镁-稀土系合金)是一类贮氢合金。贮氢时，用合金与氢反应，生成金属氢化物。用氢时，把金属氢化物加热，将氢放出来，以供使用。

12.3.4 盐类 1、碱金属的盐类 大部分碱金属盐类是离子型晶体； M+是无色的； 一般易溶于水，并与水形成水合离子。Li+的半径小，所以许多锂盐难溶；碱金属的弱酸盐在水中都发生水解，水解后的溶液呈碱性；碱金属盐类有形成结晶水合物的倾向；碱金属盐一般具有较高的热稳定性；碱金属的硝酸盐热稳定性差,加热时易分解。

2、碱土金属的盐类 多为无色的离子晶体； 碱土金属的盐 比相应的碱金属盐溶解度小，而且不少是难溶的（氟化物、碳酸盐、磷酸盐和草酸盐等）； 碱土金属盐的热稳定性比碱金属差，但常温下也都是稳定的。碱土金属的碳酸盐、硫酸盐等的稳定性都是随金属离子半径的增大而增强. 氯化钙可用作制冷剂和干燥剂； 氯化钡是最重要的可溶性钡盐，可制备各种钡的化合物。

§12．4 锂、铍的特殊性 对角线规则 12. 4.1 B、Si的相似性 2B + 6NaOH = 2Na3BO3 +3H2 §12．4 锂、铍的特殊性 对角线规则 Li Be B C Na Mg Al Si 原因： Z / r 比较相似。 12. 4.1 B、Si的相似性 2B + 6NaOH = 2Na3BO3 +3H2 Si+2NaOH+H2O =Na2SiO3+2H2 其单质为原子型晶体，B－O、Si－O十分稳定。

Al(OH)3+OH－ = Al(OH)4－ Be(OH)2+2OH－= Be(OH)42－ 12.4.2 Be、Al相似性 Al 、Be金属可与浓硝酸形成钝化膜。 Al(OH)3+OH－ = Al(OH)4－ Be(OH)2+2OH－= Be(OH)42－ Al3+ 、Be2+易水解。 均有共价性：在蒸气中，氯化物两分子缔合。

12.4.3 Li、Mg的相似性 4Li + O2 == 2Li2 O 2Mg + O2 == 2MgO 6Li + N2 == 2Li3N 3Mg + N2 == Mg3N2 2Mg(NO3)2 == 2MgO + 4NO2 + O2 4LiNO3 == 2Li2O + 4NO2 + O2 LiCl·H2O = LiOH + HCl MgCl2·6H2O = Mg(OH)Cl + HCl + 5H2O MgO + HCl