第八章主族金屬元素（一）堿金屬和堿土金屬第一節化學元素的自然資源第二節堿金屬第三節堿土金屬第八章主族金屬元素（一）堿金屬和堿土金1第一節化學元素的自然資源1-1地殼中元素的分布和存在類型(見P169表8-1）1-2元素資源的存在形式和提取、利用1化學礦物2天然含鹽水3大氣4農副產品5工業廢料第一節化學元素的自然資源1-1地殼中元素的分布和存在2Gc2-704-18.8LiNaKRbCsBeMgCaSrBaGc2-704-18.8LiNaKRbCsBeMgCa3第二節堿金屬2-1堿金屬元素概述1、價電子構型堿金屬(IA):

ns1

Li,Na,K,Rb,Cs,Fr第二節堿金屬2-1堿金屬元素概述1、價電子構型Li42、單質的物理性質:有金屬光澤密度小硬度小熔點低導電、導熱性好圖片Gc2-705-18.9s區單質的熔點變化2、單質的物理性質:有金屬光澤圖片Gc2-705-18.9s53、存在形式由于堿金屬和堿土金屬的化學性質很活潑，所以它們只能以化合狀態存在于自然界中。主要礦物有：綠柱石:菱鎂礦:螢石：天青石:大理石:鈉長石:鉀長石:明礬石:鋰輝石:光鹵石:石膏:重晶石:3、存在形式綠柱石:菱鎂礦:螢石：天青石:大理石:鈉長石:鉀62-2金屬鈉和鉀

鈉和鉀性質相似，質軟，均能與水劇烈作用生成對應的堿和氫氣，易引起燃燒和爆炸，需貯存于煤油和石蠟油中。

鈉和鉀具有高的活潑性和強傳熱性，在冶金工業中是重要的還原劑。2-2金屬鈉和鉀鈉和鉀性質相似，質軟，均能與水劇烈作用7制備方法：1、電解熔融鹽如：2NaCl===2Na+Cl2電解2、熱還原法如：K2CO3+2C===2K+3CO3、金屬置換法(工業上制取鉀)如：KCl+Na==NaCl+K↑1473K真空制備方法：1、電解熔融鹽如：2NaCl===2N82-3堿金屬的氫化物

離子型氫化物

LiH NaHKH RbHCsH-90.4-57.3-57.7 -54.3-49.3

（1）均為白色晶體,熱穩定性差2-3堿金屬的氫化物LiH NaHKH 9（2)還原性強鈦的冶煉:劇烈水解:（2)還原性強鈦的冶煉:劇烈水解:10形成配位氫化物鋁氫化鋰受潮時強烈水解形成配位氫化物鋁氫化鋰受潮時強烈水解112-4堿金屬的氧化物和氫氧化物1、鈉、鉀的氧化物單質在空氣中燃燒，形成相應的氧化物：Li2ONa2O2

KO2 RbO2 CsO2(1)與H2O的作用:（LiCs劇烈程度）（BeO除外）2-4堿金屬的氧化物和氫氧化物1、鈉、鉀的氧化物單質在空氣12(2)與CO2的作用：(2)與CO2的作用：13（3）與礦石一起熔融分解礦物

熔礦時要使用鐵或鎳制坩堝，陶瓷、石英和鉑制坩堝容易被腐蝕.熔融的Na2O2與棉花、硫粉、鋁粉等還原性物質會爆炸,使用時要倍加小心。（3）與礦石一起熔融分解礦物熔礦時要使用鐵或鎳制坩142鈉和鉀的氫氧化物

LiOHNaOHKOHRbOHCsOH中強強強強強性質：⑴易吸水溶解⑵溶解度與堿性(箭頭指向)溶解度增大,堿性增強2鈉和鉀的氫氧化物LiOHN15NaOH、KOH的性質堿金屬的氫氧化物對纖維和皮膚有強烈的腐蝕作用，所以稱它們為苛性堿。氫氧化鈉和氫氧化鉀通常分別稱為苛性鈉(又名燒堿)和苛性鉀。它們都是白色晶狀固體，具有較低的熔點。除氫氧化鋰外，其余堿金屬的氫氧化物都易溶于水，并放出大量的熱。在空氣中容易吸濕潮解，所以固體NaOH是常用的干燥劑。它們還容易與空氣中的CO2反應而生成碳酸鹽，所以要密封保存。NaOH、KOH的性質堿金屬的氫氧化物對纖維和皮膚有強烈的162A1+2NaOH+6H2O＝2Na[Al(OH)4]+3H2↑A12O3+2NaOH

熔融2NaAlO2+H2OSi+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑SiO2+2NaOH＝Na2SiO3+H2O因為氫氧化鈉、氫氧化鉀易于熔化，又具有溶解某些金屬氧化物、非金屬氧化物的能力，因此工業生產和分析工作中常用于分解礦石。溶融的氫氧化鈉腐蝕性更強，工業上熔化氫氧化鈉一般用鑄鐵容器，在實驗室可用銀或鎳的器皿2A1+2NaOH+6H2O＝2Na[Al(OH)4]+3H172-5鈉鹽和鉀鹽

堿金屬鹽類的最大特征是易溶于水，并且在水中完全電離，所有堿金屬離子都是無色的。只有少數堿金屬鹽是難溶的。1、鈉鹽和鉀鹽性質的差異

(1)溶解度鈉、鉀鹽的溶解度都比較大，相對說來，鈉鹽更大些。僅NaHCO3的溶解度不大，NaCl的溶解度隨溫度的變化不大，這是常見的鈉鹽中溶解性較特殊的。

2-5鈉鹽和鉀鹽堿金屬鹽類的最大特征是易溶于水18(2)吸濕性鈉鹽的吸濕性比相應的鉀鹽強。因此，化學分析工作中常用的標準試劑許多是鉀鹽，如用鄰苯二甲酸氫鉀標定堿液的濃度，用重鉻酸鉀標定還原劑溶液的濃度。在配制炸藥時用KNO3或KClO3，而不用相應的鈉鹽。

(3)結晶水含結晶水的鈉鹽比鉀鹽多。如Na2SO4·10H2O、K2SO4、Na2HPO4·10H2O等。(2)吸濕性鈉鹽的吸濕性比相應的鉀鹽強。因此，化學分析19（1）氯化鈉

（2）碳酸鈉

（3）碳酸氫鈉

（4）碳酸鉀

2、幾種重要的鈉鹽和鉀鹽（1）氯化鈉

（2）碳酸鈉

（3）碳酸氫鈉

（4）碳酸鉀

220聯合制堿法利用NH4Cl在低溫時的溶解度比NaCl小的特性,在5—10度下向母液中加入NaCl粉末,可以得到NH4Cl做氮肥,同時可以利用合成廠的廢氣CO2,且不生成無用CaCl2聯合制堿法21蘇爾維法NH3+CO2+H2ONH4HCO3NH4HCO3+NaClNaHCO3+NH4Cl2NaHCO3Na2CO3+CO2+H2O2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3+2H2O優缺點:原料經濟,NaCl利用低,CaCl2廢液無法利用蘇爾維法NH3+CO2+H2O22第三節堿土金屬3-1堿土金屬元素概述1、價電子構型堿土金屬(IIA):ns2Be,Mg,Ca,Sr,Ba,Ra都是活潑金屬，2、堿土金屬活潑型略低于堿金屬，同一主族從上至下活潑性遞增第三節堿土金屬3-1堿土金屬元素概述1、價電子構型23LiNaKCaSrBa3、焰色反應LiNaKCaSrBa3、焰色反應24

堿金屬和鈣、鍶、鋇的揮發性鹽在無色火焰中灼燒時，能使火焰呈現出一定顏色。這叫“焰色反應”。

堿金屬和鈣、鍶、鋇的鹽，在灼燒時為什么能產生不同的顏色呢？因為當金屬或其鹽在火焰上灼燒時，原子被激發，電子接受了能量從較低的能級跳到較高能級，但處在較高能級的電子是很不穩定很快跳回到低能級，這時就將多余的能量以光的形式放出。原子的結構不同，就發出不同波長的光，所以光的顏色也不同。堿金屬和堿土金屬等能產生可見光譜，而且每一種金屬原子的光譜線比較簡單，所以容易觀察識別。

堿金屬和鈣、鍶、鋇的揮發性鹽在無色火焰中灼燒時25對角線規則

LiBeBCNaMgAlSi4、鋰、鈹的特殊性對角線規則（1）內容對角線規則Li26（2）鋰與鎂的相似性：單質與氧作用生成正常氧化物氫氧化物均為中強堿，且水中溶解度不大氟化物、碳酸鹽、磷酸鹽均難溶氯化物均能溶于有機溶劑中碳酸鹽受熱分解，產物為相應氧化物（2）鋰與鎂的相似性：273-2堿土金屬的氧化物和氫氧化物1.單質在空氣中燃燒，形成相應的氧化物：BeO MgO CaOSrOBa2O2

3-2堿土金屬的氧化物和氫氧化物1.單質在空氣中燃燒，28

LiOHNaOHKOHRbOHCsOH中強強強強強Be(OH)2Mg(OH)2Ca(OH)2Sr(OH)2Ba(OH)2兩性中強強強強（除BeO外）性質：⑴易吸水溶解⑵溶解度與堿性(箭頭指向)溶解度增大,堿性增強2氫氧化物LiOHNaOHKOH29金屬氫氧化物MOH的離解M-O-HM++OH-M-O-HMO-+H+

?=z/r(z:M離子的電荷；r：離子半徑)

?

1/2＜0.22MOH顯堿性

?

1/2在0.22~0.32間MOH顯兩性

?

1/2＞0.32MOH顯酸性金屬氫氧化物MOH的離解M-O-H30溶解度MOH易溶于水，放熱堿土金屬溶解度（20℃）溶解度MOH易溶于水，放熱31重要鹽類：鹵化物、硝酸鹽、硫酸鹽、碳酸鹽3-3堿土金屬的鹽類（1)晶體類型：絕大多數是離子晶體但堿土金屬鹵化物有一定的共價性。Be2+極化力強

BeCl2MgCl2CaCl2SrCl2BaCl2熔點/℃405714782876962

離子性增強重要鹽類：鹵化物、硝酸鹽、硫酸鹽、碳酸鹽3-3堿土金屬的鹽32(2)一般無色或白色(3)溶解度：堿金屬鹽類一般易溶于水；堿土金屬鹽類除鹵化物、硝酸鹽外多數溶解度較小。(4)熱穩定性：較高。(2)一般無色或白色33①

硝酸鹽熱穩定性差②

BeCO3MgCO3CaCO3SrCO3BaCO3T分/℃＜100540900129013602－③穩定性M2CO3＞MCO3COOO①硝酸鹽熱穩定性差2－③穩定性M2CO3＞MCO34第八章主族金屬元素（一）堿金屬和堿土金屬第一節化學元素的自然資源第二節堿金屬第三節堿土金屬第八章主族金屬元素（一）堿金屬和堿土金35第一節化學元素的自然資源1-1地殼中元素的分布和存在類型(見P169表8-1）1-2元素資源的存在形式和提取、利用1化學礦物2天然含鹽水3大氣4農副產品5工業廢料第一節化學元素的自然資源1-1地殼中元素的分布和存在36Gc2-704-18.8LiNaKRbCsBeMgCaSrBaGc2-704-18.8LiNaKRbCsBeMgCa37第二節堿金屬2-1堿金屬元素概述1、價電子構型堿金屬(IA):

ns1

Li,Na,K,Rb,Cs,Fr第二節堿金屬2-1堿金屬元素概述1、價電子構型Li382、單質的物理性質:有金屬光澤密度小硬度小熔點低導電、導熱性好圖片Gc2-705-18.9s區單質的熔點變化2、單質的物理性質:有金屬光澤圖片Gc2-705-18.9s393、存在形式由于堿金屬和堿土金屬的化學性質很活潑，所以它們只能以化合狀態存在于自然界中。主要礦物有：綠柱石:菱鎂礦:螢石：天青石:大理石:鈉長石:鉀長石:明礬石:鋰輝石:光鹵石:石膏:重晶石:3、存在形式綠柱石:菱鎂礦:螢石：天青石:大理石:鈉長石:鉀402-2金屬鈉和鉀

鈉和鉀性質相似，質軟，均能與水劇烈作用生成對應的堿和氫氣，易引起燃燒和爆炸，需貯存于煤油和石蠟油中。

鈉和鉀具有高的活潑性和強傳熱性，在冶金工業中是重要的還原劑。2-2金屬鈉和鉀鈉和鉀性質相似，質軟，均能與水劇烈作用41制備方法：1、電解熔融鹽如：2NaCl===2Na+Cl2電解2、熱還原法如：K2CO3+2C===2K+3CO3、金屬置換法(工業上制取鉀)如：KCl+Na==NaCl+K↑1473K真空制備方法：1、電解熔融鹽如：2NaCl===2N422-3堿金屬的氫化物

離子型氫化物

LiH NaHKH RbHCsH-90.4-57.3-57.7 -54.3-49.3

（1）均為白色晶體,熱穩定性差2-3堿金屬的氫化物LiH NaHKH 43（2)還原性強鈦的冶煉:劇烈水解:（2)還原性強鈦的冶煉:劇烈水解:44形成配位氫化物鋁氫化鋰受潮時強烈水解形成配位氫化物鋁氫化鋰受潮時強烈水解452-4堿金屬的氧化物和氫氧化物1、鈉、鉀的氧化物單質在空氣中燃燒，形成相應的氧化物：Li2ONa2O2

KO2 RbO2 CsO2(1)與H2O的作用:（LiCs劇烈程度）（BeO除外）2-4堿金屬的氧化物和氫氧化物1、鈉、鉀的氧化物單質在空氣46(2)與CO2的作用：(2)與CO2的作用：47（3）與礦石一起熔融分解礦物

熔礦時要使用鐵或鎳制坩堝，陶瓷、石英和鉑制坩堝容易被腐蝕.熔融的Na2O2與棉花、硫粉、鋁粉等還原性物質會爆炸,使用時要倍加小心。（3）與礦石一起熔融分解礦物熔礦時要使用鐵或鎳制坩482鈉和鉀的氫氧化物

LiOHNaOHKOHRbOHCsOH中強強強強強性質：⑴易吸水溶解⑵溶解度與堿性(箭頭指向)溶解度增大,堿性增強2鈉和鉀的氫氧化物LiOHN49NaOH、KOH的性質堿金屬的氫氧化物對纖維和皮膚有強烈的腐蝕作用，所以稱它們為苛性堿。氫氧化鈉和氫氧化鉀通常分別稱為苛性鈉(又名燒堿)和苛性鉀。它們都是白色晶狀固體，具有較低的熔點。除氫氧化鋰外，其余堿金屬的氫氧化物都易溶于水，并放出大量的熱。在空氣中容易吸濕潮解，所以固體NaOH是常用的干燥劑。它們還容易與空氣中的CO2反應而生成碳酸鹽，所以要密封保存。NaOH、KOH的性質堿金屬的氫氧化物對纖維和皮膚有強烈的502A1+2NaOH+6H2O＝2Na[Al(OH)4]+3H2↑A12O3+2NaOH

熔融2NaAlO2+H2OSi+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑SiO2+2NaOH＝Na2SiO3+H2O因為氫氧化鈉、氫氧化鉀易于熔化，又具有溶解某些金屬氧化物、非金屬氧化物的能力，因此工業生產和分析工作中常用于分解礦石。溶融的氫氧化鈉腐蝕性更強，工業上熔化氫氧化鈉一般用鑄鐵容器，在實驗室可用銀或鎳的器皿2A1+2NaOH+6H2O＝2Na[Al(OH)4]+3H512-5鈉鹽和鉀鹽

堿金屬鹽類的最大特征是易溶于水，并且在水中完全電離，所有堿金屬離子都是無色的。只有少數堿金屬鹽是難溶的。1、鈉鹽和鉀鹽性質的差異

(1)溶解度鈉、鉀鹽的溶解度都比較大，相對說來，鈉鹽更大些。僅NaHCO3的溶解度不大，NaCl的溶解度隨溫度的變化不大，這是常見的鈉鹽中溶解性較特殊的。

2-5鈉鹽和鉀鹽堿金屬鹽類的最大特征是易溶于水52(2)吸濕性鈉鹽的吸濕性比相應的鉀鹽強。因此，化學分析工作中常用的標準試劑許多是鉀鹽，如用鄰苯二甲酸氫鉀標定堿液的濃度，用重鉻酸鉀標定還原劑溶液的濃度。在配制炸藥時用KNO3或KClO3，而不用相應的鈉鹽。

(3)結晶水含結晶水的鈉鹽比鉀鹽多。如Na2SO4·10H2O、K2SO4、Na2HPO4·10H2O等。(2)吸濕性鈉鹽的吸濕性比相應的鉀鹽強。因此，化學分析53（1）氯化鈉

（2）碳酸鈉

（3）碳酸氫鈉

（4）碳酸鉀

2、幾種重要的鈉鹽和鉀鹽（1）氯化鈉

（2）碳酸鈉

（3）碳酸氫鈉

（4）碳酸鉀

254聯合制堿法利用NH4Cl在低溫時的溶解度比NaCl小的特性,在5—10度下向母液中加入NaCl粉末,可以得到NH4Cl做氮肥,同時可以利用合成廠的廢氣CO2,且不生成無用CaCl2聯合制堿法55蘇爾維法NH3+CO2+H2ONH4HCO3NH4HCO3+NaClNaHCO3+NH4Cl2NaHCO3Na2CO3+CO2+H2O2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3+2H2O優缺點:原料經濟,NaCl利用低,CaCl2廢液無法利用蘇爾維法NH3+CO2+H2O56第三節堿土金屬3-1堿土金屬元素概述1、價電子構型堿土金屬(IIA):ns2Be,Mg,Ca,Sr,Ba,Ra都是活潑金屬，2、堿土金屬活潑型略低于堿金屬，同一主族從上至下活潑性遞增第三節堿土金屬3-1堿土金屬元素概述1、價電子構型57LiNaKCaSrBa3、焰色反應LiNaKCaSrBa3、焰色反應58

堿金屬和鈣、鍶、鋇的揮發性鹽在無色火焰中灼燒時，能使火焰呈現出一定顏色。這叫“焰色反應”。

堿金屬和鈣、鍶、鋇的鹽，在灼燒時為什么能產生不同的顏色呢？因為當金屬或其鹽在火焰上灼燒時，原子被激發，電子接受了能量從較低的能級跳到較高能級，但處在較高能級的電子是很不穩定很快跳回到低能級，這時就將多余的能量以光的形式放出。原子的結構不同，就發出不同波長的光，所以光的顏色也不同。堿金屬和堿土金屬等能產生可見光譜，而且每一種金屬原子的光譜線比較簡單，所以容易觀察識別。

堿金屬和鈣、鍶、鋇的揮發性鹽在無色火焰中灼燒時59對角線規則

LiBeBCNaMgAlSi4、鋰、鈹的特殊性對角線規則（1）內容對角線規則Li60（2）鋰與鎂的相似性：單質與氧作用生成正常氧化物氫氧化物均為中強堿，且水中溶解度不大氟化物、碳酸鹽、磷酸鹽均難溶氯化物均能溶于有機溶劑中碳酸鹽受熱分解，產物為相應氧化物（2）鋰與鎂的相似性：613-2堿土金屬的氧化物和氫氧化物1.單質在空氣中燃燒，形成相應的氧化物：BeO MgO CaOSrOBa2O2

3-2堿土金屬的氧化物和氫氧化物1.單質在空氣中燃燒，62

LiOHNaOHKOHRbOHCsOH中強強強強強Be(OH)2Mg(OH)2Ca(OH)2Sr(OH)2Ba(OH)2兩