无机化学-碱金属与碱土金属元素氮化物和碳化物
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第一章碱金属和碱土金属Alkali and Alkali-earth MetalsAlkali Metals and their Compounds它们之所以有碱金属元素之称,是由于它们的氢氧化物都易溶于水(除了LiOH的溶解度较小之外)的强碱。
一、General Properties1.Valence electron of alkali metals:(1) 其氧化数为+1,不会有其它正氧化态。
因为碱金属的第二电离势特别大,有可能出现-1氧化态。
即-→+MeM。
在无水、无氧条件下,可以制得低氧化态的非寻常化合物,如钠化物。
钠在乙二胺和甲胺中所形成的溶液具有导电性,可以观察到Na-的光谱带,说明主要的导电体应是钠电离出的Na+ 和Na-,即-+++−−−−→−NaNaNa223NHCHen2Na(s) + C20H36O6[Na(C20H36O6)]+·Na-(2) 由于价电子数少,所以碱金属原子之间的作用力比绝大多数其他金属原子之间的作用力要小,因此碱金属很软,低熔、沸点,且半径大、密度小。
Li的密度是所有金属中最小的,它的密度比煤油还小,所以只能放在石蜡中保存。
2.在形成化合物时,碱金属元素以离子键结合为特征,也呈现一定程度的共价性。
即使最典型的离子化合物CsF也有共价性。
(1) Li的一些化合物中共价成份最大,从Li →Cs某些碱金属的有机物,有共价特征。
例如M+Na K Rb Cs-2.71 -2.92 -2.93 -2.92-2.43 -2.61 -2.74 -2.91,使得V05.3Li(sol)Li-=+ϕBorn-Haber循环:pI1M (aq) + e+M (g) + ehH msH m P = + I1+sH mΔ h H mΔ二、Lithium and its Compounds1.General properties:Li的性质与碱金属有很大区别,但与碱土金属,特别是Mg的化学性质相似,这种关系称为对角线关系(diagonal relationship)。
高中无机化学知识点高中无机化学知识点概述一、基本概念与原理1. 物质的组成与分类- 元素与化合物- 纯净物与混合物- 无机物与有机物2. 原子结构- 原子的组成:质子、中子、电子- 原子核与电子云- 原子序数、同位素、离子3. 元素周期表- 周期与族的划分- 元素周期律- 表中元素的特性与位置关系4. 化学键- 离子键、共价键、金属键- 键能与键长- 配位键与配位化合物5. 化学反应- 反应类型:合成、分解、置换、还原-氧化- 反应速率与催化剂- 化学平衡与勒夏特列原理二、重要元素及其化合物1. 碱金属与碱土金属- 元素性质与族特性- 重要化合物:氧化物、氢氧化物、盐类2. 卤素- 元素性质与族特性- 重要化合物:酸类、氧化剂、卤化物3. 氧族元素- 硫、硒、碲、钋- 硫的氧化物与硫化物- 硫酸与硫酸盐4. 氮族元素- 氮、磷、砷、锑、铋- 氮的氧化物与氮化物- 硝酸与硝酸盐5. 碳族元素- 碳、硅、锗、锡、铅- 碳的有机化合物- 硅酸盐与硅酸盐工业6. 过渡金属- d区元素的特性- 金属的氧化态与颜色- 金属配合物与催化作用三、无机化学实验技能1. 实验安全与操作- 实验室安全规则- 常见仪器使用与维护- 化学试剂的分类与处理2. 物质的分离与提纯- 溶解与沉淀- 过滤与结晶- 蒸馏与萃取3. 定量分析- 滴定法:酸碱滴定、氧化还原滴定 - 重量分析:溶解度、重量百分比 - 光度法:比色分析、分光光度法4. 定性分析- 火焰试验- 试剂反应- 电化学分析四、无机化学在日常生活中的应用1. 材料科学- 金属与合金的应用- 陶瓷与玻璃的制备- 半导体材料2. 环境科学- 水处理与净化- 大气污染与控制- 土壤修复技术3. 能源与化工- 石油化工与煤化工- 电池技术与能量存储- 化肥的生产与使用4. 食品与医药- 食品添加剂与防腐剂- 药物的无机成分- 微量元素与健康五、结论无机化学是化学科学的一个基础分支,它不仅涵盖了物质的基本组成和性质,还包括了化学反应的原理和应用。
【金属单质】Li Na K Rb CsBe Mg Ca Sr Ba1、物理性质①、共性:碱金属与碱土金属的单质都具有银白色的金属光泽,具有良好的导电性和延展性。
②、特性:碱金属a、熔点较低除Li外都在100℃以下(Cs熔点最低放手上就融化)b、沸点熔点的温度间距较大,沸点一般比熔点高700℃以上1c、较软莫氏硬度都小于1,可以用刀子切割d、.密度都娇小属于轻金属碱土金属有2个电子可以参与成键,因而金属键比碱金属的强,碱土金属的熔沸点、硬度、密度都比碱金属高得多。
2、化学性质①、共性:a、碱金属和碱土金属都是非常活泼的金属元素,同族从Li到Cs和从Be到Ba活泼性依次增强。
b、.都有很强的还原性,与许多非金属单质直接反应生成离子型化合物。
在绝大多数化合物中,它们以正离子形式存在。
②、与H2O反应碱金属及Ca Sr Ba同水反应生产氢氧化物和氢气如:2Na+2H2O=2NaOH+H22Ca+2H2O=Ca(OH)2+H2(注:a、Li Ca Sr Ba与水反应较平稳,因为它们的熔点较高,不易融化,与水反应不激烈;另一方面,由于它们的氢氧化物溶解度小,生成的氢氧化物覆盖在金属表面阻碍金属与水接触,从而减缓反应。
b、Be Mg的金属表面可以形成致密的氧化物保护膜,常温下它们对水是稳定的。
c、.其他碱金属与水反应非常剧烈,量大时会发生爆炸。
这些碱金属的熔点很低,与水反应放出的热恋是金属熔化为液态,跟有利于反应的进行;同时它们的氢氧化物溶解度很大,不会对反应起阻碍作用。
)③、与H2反应碱金属及Ca Sr Ba均可直接与H2作用,生成金属氢化物如:H2+Ca=CaH2(423-573K条件下)产物氢化钙是很强的还原剂用途:氢气发生剂、还原剂、干燥剂及还原氧化物金属④、与液氨碱金属及Ca Sr Ba均可溶于液氨中生成蓝色的导电溶液,高溶液中含有金属离子和溶剂化的只有电子,具有极强的还原能力。
3Na+2NH3(l)=Na+(NH3)+e-(NH3)⑤、制备稀有金属或贵金属由于碱金属和一些碱土金属单质都与水激烈反应,所以它们不能在水溶液中做还原剂使用。
锂,银白色金属。
质软。
露置湿空气中渐变黄色。
遇水反应生成氢氧化锂和氢气,与稀盐酸和稀硫酸迅速作用,放出氢气,与冷硫酸作用较慢,与硝酸作用猛烈。
溶于氨水后成蓝色溶液。
常温下不与氧起反应,加热至100℃以上时生成氧化锂,红热时能与氢作用。
一定条件下能与氮、卤素和硫直接化合。
遇水、氮、酸或氧化剂有起火和爆炸危险。
钠,银白色立方体结构金属。
新切面发光,在空气中氧化转变为暗灰色。
质软而轻,密度比水小,在-20℃时变硬,遇水剧烈反应,生成氢氧化钠和氢气并产生大量热量而自燃或爆炸。
在空气中,燃烧时发亮黄色火焰。
遇乙醇也会反应,跟乙醇的羟基反应,生成氢气和乙醇钠,同时放出热量。
能与卤素和磷直接化合。
能还原许多氧化物成元素状态,也能还原金属氯化物。
溶于液氨时成蓝色溶液。
在氨中加热生成氨基钠。
溶于汞生成钠汞齐。
有腐蚀性。
铍,钢灰色的稀有金属,是最轻的碱土金属元素,也是最轻的结构金属之一。
呈灰白色,质坚硬。
和锂一样,也形成保护性氧化层,故在空气中即使红热时也很稳定。
不溶于冷水,微溶于热水,可溶于稀盐酸,稀硫酸和氢氧化钾溶液而放出氢。
金属铍对于无氧的金属钠即使在较高的温度下,也有明显的抗腐蚀性。
铍价态为正2价,可以形成聚合物以及具有显著热稳定性的一类共价化合物。
镁,银白色的金属,是轻金属之一,具有延展性,金属镁无磁性,且有良好的热消散性。
空气中,镁的表面会生成一层很薄的氧化膜,使空气很难与它反应。
镁和醇、水反应能够生成氢气。
粉末或带状的镁在空气中燃烧时会发出强烈的白光。
在氮气中进行高温加热,镁会生成氮化镁;镁也可以和卤素发生强烈反应;镁也能直接与硫化合。
具有比较强的还原性,能与热水反应放出氢气,燃烧时能产生眩目的白光,镁与氟化物、氢氟酸和铬酸不发生作用,也不受苛性碱侵蚀,但极易溶解于有机和无机酸中。
镁能直接与氮、硫和卤素等化合。
钙,银白色的轻金属。
质软。
化学性质活泼,能与水、酸反应,有氢气产生。
在空气在其表面会形成一层氧化物和氮化物薄膜,以防止继续受到腐蚀。