第十一章　S区元素 11.1　氢 一、性质 （一）物理性质 1、无色、无臭、无味的气体；2、易燃、易爆； 3、难以液化，（临界温度-240℃），常用压缩氢，气瓶颜色：深绿色，红色的"氢"字 （二）化学性质 1、可燃性和还原性 2、除希有气体外，几乎和所有元素形成化合物 ①共价型氢化物（P区元素） HF、H2O、NH3、C4H、HCl、H2S、PH3、Si4H、HBr、H2Se、AsH3、HI、H2Te ②离子型化合物（S区，除Be、Mg外）：NaH、CaH2等。 二、制备 1、水煤气法：  2、电解法： 15-20%NaOH或KOH溶液水解：（阴极：2H+ + 2e = H2；阳极：4OH- - 4e = O2 + 2H2O） 食盐水电解：（阴极：2H+ + 2e = H2；阳极：2Cl- - 2e = Cl2；溶液中剩NaOH。） 三、用途 1、合成工业的原料（重要的化工原料）  2、优良的还原剂（还原金属氧化物或卤化物）  11.2　S区元素通论 s区：ⅠA：碱金属：Li、Na、K、Rb、Cs、Fr，氧化物溶于水呈强碱性。 ⅡA：碱土金属：Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Ra 由于Ca、Sr、Ba的氧化物在性质上介于“碱性的”和“土性的”（难溶氧化物）之间，（把Be、Mg也包括在内）称碱土金属。 一、碱金属和碱土金属的通性 1.电子层构型：、它们的次外层均属8电子稀有气体型（除Li外）的稳定结构。 2.原子半径：由于每一周期是从碱金属开始建立一个新的电子层，因此都有较大的原子半径。 3.电离势： 碱金属：由于内层具有稀有气体的稳定电子层构型，对荷电荷的屏蔽作用较高，所以碱金属的第一电离势在同一周期中为最低，使碱金属原子原子很容易失去一个电子呈+1氧化态，因此碱金属是活泼性很高的金属。而第二电离势很大，不会表现出其它氧化态。 碱土金属：比相邻的碱金属多了一个核电荷，因而原子核对最外层的两个s电子的作用增强了，使碱土金属的原子半径较同周期碱金属为小，所以要失去一个电子比相应的碱金属难，活泼性次于碱金属。 碱土金属的第二电离势约为第一电离势的二倍。Mg：-738KJ/mol；-1451KJ/mol。 在反应中似乎不可能失去第二个电子，但当它们和其他元素作用时，从第一个电子化合所释放的能量，足以使第二个电子随后也参与反应而形成氧化数为+2价的化合物。而第三电离势：7733KJ/mol太大。 4.化合时价键特征： 以离子键结合为特征，但在某些情况下仍显一定程度的共价性，其中Li和Be，由于具有较小的原子半径，电离势高于同族其它元素，形成共价键的倾向比较显著，常表现出与同族元素不同的化学性质。 5.物理、化学性质的变化规律： 自上而下，下列性质基本上依次减小或减弱： 金属的熔点，沸点和升华热：Li最轻、Cs最软；电离势和电负性；水合热 一切盐类的晶格能；分子中共价键的强度 二、单质 1、物理性质：自学 2、化学性质： （1）与H2O的反应： 除了Be和Mg由于表面形成致密的氧化物保护膜，因而对水稳定外，碱金属和Ca、Sr、Ba都容易同水反应。虽然这两族金属标准电极电势很负，都处于水的稳定区以下，在水溶液中迅速同水反应释放出H2，所以，不能用来还原水溶液中的其它物质。它们的强还原性在干态和有机反应中得到广泛应用。 （2）液氨溶液： 碱金属、碱土金属均溶于液氨中，生成具有导电性的蓝色溶液。  导电性与液体金属相似。将氨从溶液中蒸发掉，可重新收回金属，这样，浓的金属氨溶液为有机和无机提供了一种理想的均相还原剂——实现了在水中无法实现的均相氧化还原反应。 （3）焰色反应： Ca—橙红；Sr—洋红；Ba—绿色。把它们的硝酸盐或氯酸盐配以镁粉，松香，火药之类又可做各色焰火。 3、一般制备方法：； （1）熔融盐电解法： 从理论上讲，电解任何熔融的碱金属和碱土金属盐类都可以制得单质，但为了防止金属在高温下挥发和节约能源，一般采用熔点较低的氯化物为原料，并加入些助熔剂使电解质的熔点进一步降低。 NaCl中加入一些CaCl(熔点降低，防止Na挥发，减小Na的分散性，因为混合物密度大，Na可以浮在上面)。 （2）氧化物的热还原性： （3）金属置换法：； （4）热分解法： 碱金属的亚铁氰化物，氰化物，和叠氮化合物加热分解成金属。 ； M：Na、K、Rb、Cs(重金属的叠氮化物易容易爆炸) 11.3　碱金属和碱土金属的盐类 一、、离子特征： 1、大多数是离子型化合物。 2、离子很容易和水分子结合形成水合离子、。 3、盐和碱大多数是强电解质，除Be外，其他阳离子水解度很小或基本不水解。 4、碱金属的氢氧化物和盐大多数易溶于水，比碱土金属的氢氧化物和盐的溶解度大。 5、它们的离子都是无色的 二、氧化物： 　　 普通氧化物： 颜色：；；；； 白色；白色；淡黄色；亮黄色；橙红色加深。碱土金属氧化物——呈白色。 热稳定性： ； 熔点： ，1973K以上；，1548K以上。其余碱金属氧化物在未达到熔点前即开始分解，难测定。碱土金属氧化物熔点都较高。 与的反应： 经过煅烧的、难溶于水，而、、则同水猛烈反应而生成相应的氢氧化物并放出大量的热，反应热依顺序而增大。 过氧化物：除外，其它ⅠA、ⅡA金属都有过氧化物，其中最重要。 性质： 强氧化性： a)能强烈地氧化一些金属（）。 b)与不溶于酸的一些矿石共熔可使氧化分解。 c)在潮湿空气中，能吸收并放出。 （供氧剂）可用在防毒面具，高空飞行，潜艇中。 但当遇到象这样的强氧化剂，显还原性。 3、超氧化物： 纯净的超氧化锂至今尚未制得，其它均可制得。 离子：结构：一个键，一个三电子键。（键级=1.5，顺磁性） 因此离子的稳定性比差（键级=2）。 反应：与反应： 与反应：（供氧剂） 碱土金属的，其稳定性依顺序降低。 4、臭氧化物： 制备： 性质：与反应： 放置时缓慢分解为超氧化物和氧气。 三、氢氧化物 1、溶解度变化规律 ⅠA溶解度>ⅡA很多，ⅠA的（除外），S很大。是难溶氢氧化物。溶解度递增。 2.碱性变化规律 除）显两性外，其余均为强碱性或中强碱（、）。同一周期ⅠA>ⅡA，同一族从上到下碱性增强。 3、主要反应： ①同两性金属反应： 同非金属、反应： 同非金属卤素发生歧化反应： 中和反应： ⑤与氧化物反应： ⑥与盐反应： 强腐蚀性。 四、氢化物： 所有s区元素（除Be、Mg外）在加热时，可与氢直接化合生成氢化物。 性质： 1、氢化物都是离子型化合物，且具有型晶格，亦称盐型氢化物。 2、都是白色似盐晶体，熔点、沸点较高，和碱金属卤化物性质很为相似。 3、最稳定，加热到其熔点688°C不会分解，而其它在400°C左右便会分解。 4、与剧烈反应： 5、它们都是极强的还原剂。 6、与缺电子原子如B、等形成配合物氢化物： （氢化铝锂） 遇水猛烈反应 五、盐类： 常见的碱金属盐类有卤化物、硝酸盐、硫酸盐、碳酸盐、磷酸盐，我们着重讨论它们的共性及锂盐的特殊性。 晶型： 绝大多数碱金属和碱土金属的盐类是离子型晶体，只是、、的卤化物，由于金属离子有较小的离子半径及较强的极化能力，而具有一定程度的共价性。 所有碱金属离子，不论在晶体中，还是在溶液中，都是无色的。 在水溶液中的行为： 碱金属盐类一般都易溶于水，并与水形成水合离子，这是碱金属盐类的最大特征之一。仅少数碱金属盐是难溶的，这些难溶盐一般由大的阴离子组成，而且碱金属离子越大，难溶盐的数目越多（除外）。 所有的碱金属盐类在水溶液中都完全电离——强电解质。 相当数量碱金属盐能以水合物形式存在，形成水合盐的倾向，随着离子半径的增大而递减。 盐和盐约有是水合的。盐只有是水合盐。碱金属卤化物大多是无水的。 碱土金属盐类许多是难溶的： 它们的硫酸盐、碳酸盐、草酸盐和铬酸盐都是难溶的（、易溶于水），尽管它们在水中难溶，但在稀酸中却易于溶解。在中性或微碱性溶液中，则有利于沉淀的生成，利用盐类在不同条件下溶解度的改变，人们常控制PH值以进行无机盐制备及分离。 在熔融状态时行为： 由于碱金属盐多属离子型晶体，熔融时也以离子状态存在，因此，具有很强的导电能力。 热稳定性： 一般来说，碱金属盐类具有较高的热稳定性，结晶卤化物在高温时挥发而不分解，硫酸盐在高温时既不挥发又不难分解，碳酸盐（除外）也难分解，仅硝酸盐热稳定性较低，加热会分解。  碱土金属的卤化物、硫酸盐、碳酸盐对热也较稳定，但它们碳酸盐的热稳定性较碱金属低，并按的顺序稳定性升高。 形成复盐的能力： 碱金属盐，尤其是和，具有形成复盐的能力。 光卤石类：，：、、 矾类：通式： 复盐比相应单盐溶解度小，稳定性大。 总结： 碱金属盐类大多数是离子型化合物，具有易溶于水，易形成复盐，高熔点，高稳定性等共性。 碱土金属虽多数是离子型化合物，但溶解度和热稳定性都比相应碱金属小。 重要化合物： 1、硫酸钠：芒硝（Na2SO4.10H2O）用作缓泻剂 2、碳酸钠：Na2CO3用作洗涤剂 碳酸钠(Na2CO3)，其水合物为Na2CO3.10H2O。俗称苏打、洗涤碱或洗涤苏打。 (1)制备：（p200） (2)性质 (白色粉末，易溶于水，溶液呈碱性，但无腐蚀性 CO32-+H2O→HCO3-+OH- (与酸反应生成CO2 Na2CO3+2H+→2Na++CO2+H2O (3)用途 (因无腐蚀性，故可供洗涤之用 (Na2CO3可用作应水(含Ca2+、Mg2+)之软化剂 Ca2+(aq)+CO32-(aq)→CaCO3(s) Mg2+(aq)+CO32-(aq)→MgCO3(s) (工业上用以制造玻璃、纸浆、清洁剂 3、碳酸氢钠：NaHCO3作发酵粉和治胃酸过多