无机化学实验——碱金属元素实验.doc

实验五 s区元素
一、实验目的
熟悉碱金属和碱土金属某些盐类的溶解性
S区元素的金属活性、氧化物和氢氧化物的碱性
学习并掌握焰色反应的操作方法;
利用Na+、K+、NH4+、Ca2+、 Ba2+等离子的特性,自行设计实验方案对混合液中各离子进行分离和鉴定。
二、实验原理
1. S区元素的通性
碱金属族:最外层电子排列为ns1,包括锂、钠、钾、铷、铯、钫,都是活泼性很强的金属元素。
Ø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,所以碱金属元素的 I1 在同一周期中为最低。
表1:碱金属元素的基本性质





电负性
376
403
419
496
520
I1/kJ·mol-1
169
148
133
95
60
离子半径/pm
235
216
203
154
123
原子半径/pm
6s1
5s1
4s1
3s1
2s1
价电子构型
Cs
Ru
K
Na
Li
元素
碱土金属:最外层电子排列为ns2,包括铍、镁、钙、锶、钡、镭。
碱土金属的原子半径比同周期的碱金属为小,原子核对最外层的s电子的作用力强于碱金属,活泼性次于碱金属.
表2:碱土金属元素的基本性质





电负性
503
550
590
738
900
I1/kJ·mol-1
135
113
99
65
31
离子半径/pm
198
191
174
136
89
原子半径/pm
6s2
5s2
4s2
3s2
2s2
价电子构型
Ba
Sr
Ca
Mg
Be
元素
2. S区元素的单质
碱金属族和碱土金属都为活泼金属元素,它们能直接或间接与电负性较高的非活泼金属元素如卤素、硫、氧、磷、氮和氢等形成相应的相应的化合物。
Na + O2 = Na2O2
除了锂、铍、镁的一些化合物具有明显的共价性外,其余都具有离子键的性质
除铍和镁由于表面形成致密的保护膜因而对水稳定外,其余都易于与水反应,并放出大量的热:
2Na + 2H2O = 2NaOH + H2 △rHm= -·mol-1
Ca + 2H2O = Ca(OH)2 + H2 △rHm= -·mol-1
碱金属 Li Na K Rb Cs
空气中燃烧 Li2O Na2O2 KO2 RbO2 CsO2
颜色白色白色淡黄色亮黄色橙红色
3 .S区元素的氢氧化物
碱金属和碱土金属的氢氧化物的碱性随离子半径的增大而增强。
LiOH NaOH KOH RbOH CsOH
Be(OH)2 Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr(OH)2 Ba(OH)2
4. S区元素的盐类
(1)碱金属的盐类
一般易溶与水,并与水形成水合离子;仅有少数盐是难溶的。
钠的难溶盐有:六氢氧锑(Ⅴ)酸钠 Na[Sb(OH)6] 醋酸铀酰锌钠 NaZn(UO2)3(CH3COO)9·6H2O
钾、铷、铯的难溶盐有:钴亚硝酸盐 M3[Co(NO2)6]、四苯硼化物 MB(C
6H5)4, 氯铂酸