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碱土金属氧化物热稳定性顺序?碱土金属碳酸盐热稳定性的变化规律(碱土金属)发布日期:2023-12-06 浏览次数:

1.普通氧化物热稳定性从上到下依次降低,熔点依次减低

2. li之外的碱金属普通氧化物可用碱金属单质或叠氮化物在真空中还原其过氧化物、硝酸盐、亚硝酸盐方法制备

3.碱土金属普通氧化物可通过其碳酸盐、氢氧化物

您好,我就为大家解答关于碱土金属碳酸盐热稳定性的变化规律,碱土金属相信很多小伙伴还不知道,现在让我们一起来看看吧!1、碱土金属(alka...

您好,我就为大家解答关于碱土金属碳酸盐热稳定性的变化规律,碱土金属相信很多小伙伴还不知道,现在让我们一起来看看吧!

1、碱土金属(alkaline-earth metals)周期系ⅡA族元素,包括铍(Be)、镁(Mg)、钙(Ca)、锶(Sr)、钡(Ba)、镭(Ra)六种金属元素。

2、因为这些金属的氧化物既是熔点很高的,它们溶于水又显较强的碱性,历史上曾经把难熔的氧化物称为土性的,所以这6种金属被称为碱土金属。

3、它们都是灰色至银白色金属,容易同空气中的氧气和水蒸气作用,在表面形成氧化物和碳酸盐,失去光泽。

4、碱土金属的硬度略大于碱金属,钙、锶、钡、镭仍可用小刀切割,其熔点和密度也都大于碱金属,但仍属于轻金属。

5、碱土金属的导电性和导热性能较好。

6、它们的化学性质活泼,在空气中加热时,发生燃烧,产生光耀夺目的火光,形成氧化物。

7、与水作用时,放出氢气,生成氢氧化物,碱性比碱金属的氢氧化物弱,但钙、锶、钡、镭的氢氧化物仍属强碱。

8、碱土金属最外电子层上有两个价电子,氧化态为+2,所生成的盐多半很稳定,遇热不易分解,在室温下也不发生水解反应。

9、碱土金属的离子为无色的,其盐类大多是白色固体,和碱金属的盐不同,碱土金属的盐类(如硫酸盐、碳酸盐等)溶解度都比较小。

10、在自然界中,碱土金属都以化合物的形式存在,可用焰色反应鉴定。

11、由于它们的性质活泼,只能用电解方法制取。

氢是元素周期表中的第一号元素,元素名来源于希腊文,原意是“水素”。氢是由英国化学家卡文迪许在1766年发现,称之为可燃空气,并证明它在空气中燃烧生成水。1787年法国化学家拉瓦锡证明氢是一种单质并命名。氢在地壳中的丰度很高,按原子组成占15.4%,但重量仅占1%。在宇宙中,氢是最丰富的元素。在地球上氢主要以化和态存在于水和有机物中。有三种同位素:氕、氘、氚。氢在通常条件下为无色、无味的气体;气体分子由双原子组成;熔点-259.14°C,沸点-252.8°C,临界温度33.19K,临界压力12.98大气压,气体密度0.0899克/升;水溶解度21.4厘米3/千克水(0°C),稍溶于有机溶剂。在常温下,氢比较不活泼,但可用合适的催化剂使之活化。在高温下,氢是高度活泼的。除稀有气体元素外,几乎所有的元素都能与氢生成化合物。非金属元素的氢化物通常称为某化氢,如卤化氢、硫化氢等;金属元素的氢化物称为金属氢化物,如氢化锂、氢化钙等。

氢是重要的工业原料,又是未来的能源。

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编辑本段氦(Helium)

元素符号He,原子序数2,原子量4.002602,为稀有气体的一种。元素名来源于希腊文,原意是“太阳”。1868年有人利用分光镜观察太阳表面,发现一条新的黄色谱线,并认为是属于太阳上的某个未知元素,故名氦。后有人用无机酸处理沥青铀矿时得到一种不活泼气体,1895年英国科学家拉姆赛用光谱证明就是氦。以后又陆续从其他矿石、空气和天然气中发现了氦。氦在地壳中的含量极少,在整个宇宙中按质量计占23%,仅次于氢。氦在空气中的含量为0.0005%。氦有两种天然同位素:氦3、氦4,自然界中存在的氦基本上是氦4。

氦在通常情况下为无色、无味的气体;熔点-272.2°C(25个大气压),沸点-268.9°C;密度0.1785克/升,临界温度-267.8°C,临界压力2.26大气压;水中溶解度8.61厘米³/千克水。氦是唯一不能在标准大气压下固化的物质。液态氦在温度下降至2.18K时,性质发生突变,成为一种超流体,能沿容器壁向上流动,热传导性为铜的800倍,并变成超导体;其比热容、表面张力、压缩性都是反常的。

氦是最不活泼的元素,基本上不形成什么化合物。氦的应用主要是作为保护气体、气冷式核反应堆的工作流体和超低温冷冻剂。

原子序数3,原子量6.941,是最轻的碱金属元素。元素名来源于希腊文,原意是“石头”。1817年由瑞典科学家阿弗韦聪在分析透锂长石矿时发现。自然界中主要的锂矿物为锂辉石、锂云母、透锂长石和磷铝石等。在人和动物机体、土壤和矿泉水、可可粉、烟叶、海藻中都能找到锂。天然锂有两种同位素:锂6和锂7。金属锂为一种银白色的轻金属;熔点为180.54°C,沸点1342°C,密度0.534克/厘米3,硬度0.6。金属锂可溶于液氨。锂与其它碱金属不同,在室温下与水反应比较慢,但能与氮气反应生成黑色的一氮化三锂晶体。锂的弱酸盐都难溶于水。在碱金属氯化物中,只有氯化锂易溶于有机溶剂。锂的挥发性盐的火焰呈深红色,可用此来鉴定锂。

锂很容易与氧、氮、硫等化合,在冶金工业中可用做脱氧剂。锂也可以做铅基合金和铍、镁、铝等轻质合金的成分。锂在原子能工业中有重要用途。

-----铍

原子序数4,原子量9.012182,是最轻的碱土金属元素。1798年由法国化学家沃克兰对绿柱石和祖母绿进行化学分析时发现。1828年德国化学家维勒和法国化学家比西分别用金属钾还原熔融的氯化铍得到纯铍。其英文名是维勒命名的。铍在地壳中含量为0.001%,主要矿物有绿柱石、硅铍石和金绿宝石。天然铍有三种同位素:铍7、铍8、铍10。铍是钢灰色金属;熔点1283°C,沸点2970°C,密度1.85克/厘米3,铍离子半径0.31埃,比其他金属小得多。

铍的化学性质活泼,能形成致密的表面氧化保护层,即使在红热时,铍在空气中也很稳定。铍即能和稀酸反应,也能溶于强碱,表现出两性。铍的氧化物、卤化物都具有明显的共价性,铍的化合物在水中易分解,铍还能形成聚合物以及具有明显热稳定性的共价化合物。

金属铍主要用作核反应堆的中子减速剂。铍铜合金被用于制造不发生火花的工具,如航空发动机的关键运动部件、精密仪器等。铍由于重量轻、弹性模数高和热稳定性好,已成为引人注目的飞机和导弹结构材料。

铍化合物对人体有毒性,是严重的工业公害之一。

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--硼,原子序数5,原子量10.811。约公元前200年,古埃及、罗马、巴比伦曾用硼沙制造玻璃和焊接黄金。1808年法国化学家盖·吕萨克和泰纳尔分别用金属钾还原硼酸制得单质硼。硼在地壳中的含量为0.001%。天然硼有2种同位素:硼10和硼11,其中硼10最重要。

硼为黑色或银灰色固体。晶体硼为黑色,熔点约2300°C,沸点3658°C,密度2.34克/厘米³,硬度仅次于金刚石,较脆。

属于非金属元素,符号B(borum)

--------------碳是一种非金属元素,位于元素周期表的第二周期IVA族。拉丁语为Carbonium,意为“煤,木炭”。汉字“碳”字由木炭的“炭”字加石字旁构成,从“炭”字音。

碳是一种很常见的元素,它以多种形式广泛存在于大气和地壳之中。碳单质很早就被人认识和利用,碳的一系列化合物——有机物更是生命的根本。碳是生铁、熟铁和钢的成分之一。碳能在化学上自我结合而形成大量化合物,在生物上和商业上是重要的分子。生物体内大多数分子都含有碳元素。

碳化合物一般从化石燃料中获得,然后再分离并进一步合成出各种生产生活所需的产品,如乙烯、塑料等。

碳的存在形式是多种多样的,有晶态单质碳如金刚石、石墨;有无定形碳如煤;有复杂的有机化合物如动植物等;碳酸盐如大理石等。单质碳的物理和化学性质取决于它的晶体结构。高硬度的金刚石和柔软滑腻的石墨晶体结构不同,各有各的外观、密度、熔点等。

常温下单质碳的化学性质比较稳定,不溶于水、稀酸、稀碱和有机溶剂;不同高温下与氧反应,生成二氧化碳或一氧化碳;在卤素中只有氟能与单质碳直接反应;在加热下,单质碳较易被酸氧化;在高温下,碳还能与许多金属反应,生成金属碳化物。

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氮,原子序数7,原子量为14.006747。元素名来源于希腊文,原意是“硝石”。1772年由瑞典药剂师舍勒和英国化学家卢瑟福同时发现,后由法国科学家拉瓦锡确定是一种元素。氮在地壳中的含量为0.0046%,自然界绝大部分的氮是以单质分子氮气的形式存在于大气中,氮气占空气体积的78%。氮的最重要的矿物是硝酸盐。氮有两种天然同位素:氮14和氮15,其中氮14的丰度为99.625%。

··········通常条件下呈无色、无臭和无味的气体。密度1.429克/升,1.419克/厘米3(液),1.426克/厘米3(固)。熔点-218.4℃,沸点-182.962℃,化合价一般为0和-2。电离能为13.618电子伏特。除惰性气体外的所有化学元素都能同氧形成化合物。大多数元素在含氧的气氛中加热时可生成氧化物。有许多元素可形成一种以上的氧化物。氧分子在低温下可形成水合晶体O2.H2O和O2.2H2O,后者较不稳定。氧气在空气中的溶解度是:4.89毫升/100毫升水(0℃),是水中生命体的基础。氧在地壳中丰度占第一位。干燥空气中含有20.946%体积的氧;水有88.81%重量的氧组成。除了O16外,还有O17和O18同位素。

············氟,原子序数9,原子量18.9984032,元素名来源于其主要矿物萤石的英文名。1812年法国科学家安培指出氢氟酸中含有一种新元素,但自由状态的氟一直没有制得。直到1886年,法国化学家穆瓦桑将氟化钾溶解在无水氢氟酸中进行电解,才制得单质氟。由于氟非常活泼,所以自然界中不存在游离状态的氟。氟在地壳中的含量为0.072%,重要的矿物有萤石、氟磷酸钙等。氟的天然同位素只有氟19。

氟是化学性质最活泼、氧化性最强的物质,,氟能同所有其他元素化合;氟与溴、碘、硫、磷、碳、硅等物质在低温下就能猛烈化合;氟离子体积小,容易与许多正离子形成稳定的配位化合物;氟与烃类会发生难以控制的快速反应,氟与NaOH反应:2NaOH+2F2=2NaF+H2O+OF2,氟与水反应:2H2O+2F2

=4HF+O2。

········氖(neon),一种化学元素。化学符号Ne,原子序数10,原子量20.1797,属周期系零族,为稀有气体的成员之一。1898年英国W.拉姆齐和M.W.特拉弗斯在液态空气中发现一种新的稀有气体,取名neon,含义是新奇。氖在地球大气中的含量为18.18×10-4%(体积百分),有3种同位素:氖20、氖21和氖22。氖是无色、无臭、无味的气体,熔点-248.67℃,沸点-245.9℃,气体密度0.9002克/升(0℃,1×105帕),在水中的溶解度10.5微升/千克水。在一般情况下,氖不生成化合物。氖可由液态空气分馏产物经低温选择吸附法制取。氖在放电时发出橘红色辉光,用于制造霓虹灯,还大量用于高能物理研究。·············

原子序数11,原子量22.989768,是最常见的碱金属元素。元素名来源拉丁文,原意是“天然碱”。1807年英国化学家戴维首先用电解熔融的氢氧化钠的方法制得钠,并命名。在地壳中钠的含量为2.83%,居第六位,主要以钠盐的形式存在。钠是有银白色光泽的软金属,用小刀就能很容易的切割。熔点97.81°C,沸点882.9°C,密度0.97克/厘米3。通常保存在煤油中。钠是一种活泼的金属。钠与水会产生激烈的反应,生成氢氧化钠和氢;钠还能与钾、锡、锑等金属生成和金;金属钠与汞反应生成汞齐,这种合金是一种活泼的还原剂,在许多时候比纯钠更适用。钠离子能使火焰呈黄色,可用来灵敏地检测钠的存在。

以往金属钠主要用于制造车用汽油的抗暴剂,但由于会污染环境,已经日趋减少。金属钠还用来制取钛,及生产氢氧化钠、氨基钠、氰化钠等。熔融的金属钠在增值反应堆中可做热交换剂。

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原子序数12,原子量24.305,为碱土金属中最轻的结构金属。1808年英国化学家戴维通过电解氧华镁和氧化汞的混合物,制得镁汞齐,蒸出其中的汞后,析出金属镁。1828年法国科学家比西用金属钾还原熔融的无水氯化镁得到纯镁。镁在地壳中的含量约2.5%,是第8个最丰富的元素。镁的矿物主要有菱镁矿、橄榄石等。海水中也含有大量的镁。镁也存在于人体和植物中,它是叶绿素的主要组分。

镁为银白色金属;熔点648.8°C,沸点1107°C,密度1.74克/厘米3。镁具有优良的切削加工性能。金属镁能与大多数非金属和酸反应;在高压下能与氢直接合成氢化镁;镁能与卤化烃或卤化芳烃作用合成格利雅试剂,广泛应用于有机合成。镁具有生成配位化合物的明显倾向。

镁是航空工业的重要材料,镁合金用于制造飞机及森、发动机零件等;镁还用来制造照相和光学仪器等;镁及其合金的非结构应用也很广;镁作为一种强还原剂,还用于钛、锆、铍、铀和铪的生产中。

·······铝银白色有光泽金属,密度2.702克/厘米3,熔点660.37℃,沸点2467℃。化合价+3。具有良好的导热性、导电性,和延展性,电离能5.986电子伏特,虽是叫活泼的金属,但在空气中其表面会形成一层致密的氧化膜,使之不能与氧、水继续作用。在高温下能与氧反应,放出大量热,用此种高反应热,铝可以从其它氧化物中置换金属(铝热法)。例如:8Al+3Fe3O4=4Al2O3+9Fe+795千卡,在高温下铝也同非金属发生反应,亦可溶于酸或碱放出氢气。对水、硫化物,浓硫酸、任何浓度的醋酸,以及一切有机酸类均无作用。

磷单质磷有几种同素异形体。其中,白磷或黄磷是无色或淡黄色的透明结晶固体。密度1.82克/厘米3。熔点44.1℃,沸点280℃,着火点是40℃。放于暗处有磷光发出。有恶臭。剧毒。白磷几乎不溶于水,易溶解与二硫化碳溶剂中.在高压下加热会变为黑磷,其密度2.70克/厘米3,略显金属性。电离能为10.486电子伏特。不溶于普通溶剂中。白磷经放置或在400℃密闭加热数小时可转化为红磷。红磷是红棕色粉末,无毒,密度2.34克/厘米3,熔点59℃,沸点200℃,着火点240℃。不溶于水。在自然界中,磷以磷酸盐的形式存在,是生命体的重要元素。存在于细胞、蛋白质、骨骼和牙齿中。在含磷化合物中,磷原子通过氧原子而和别的原子或基团相联结

通常为淡黄色晶体,它的元素名来源于拉丁文,原意是鲜黄色。单质硫有几种同素异形体,菱形硫(斜方硫)和单斜硫是现在已知最重要的晶状硫。它们都是由S8环状分子组成。

密度熔点沸点存在条件

菱形硫(S8) 2.07克/厘米3 112.8℃ 444.674℃ 200℃以下

单斜硫(S8) 1.96克/厘米3 119.0℃ 444.6℃ 200℃以上

硫单质导热性和导电性都差。性松脆,不溶于水,易溶于二硫化碳(弹性硫只能部分溶解)。无定形硫主要有弹性硫,是由熔态硫迅速倾倒在冰水中所得。不稳定,可转变为晶状硫(正交硫),正交硫是室温下唯一稳定的硫的存在形式

氯常温常压下为黄绿色气体。密度3.214克/升。熔点-100.98℃,沸点-34.6℃。化合价-1、+1、+3、+5和+7。有毒,剧烈窒息性臭味。电离能12.967电子伏特,具有强的氧化能力,能与有机物和无机物进行取代和加成反应;同许多金属和非金属能直接起反应。

氩其是单原子分子,单质为无色、无臭和无味的气体。是稀有气体中在空气中含量最多的一个,100升空气中约含有934毫升。密度1.784克/升。熔点-189.2℃。沸点-185.7度。电离能为15.759电子伏特。化学性极不活泼,按化合物这个词的一般意义来说,它是不会形成任何化合物的。氩不能燃烧,也不能助燃。

原子序数19,原子量39.0983。元素名来源于拉丁文,原意是“碱”。1807年由英国化学家戴维首次用电解法从氢氧化钾熔体中制得金属钾,并定名。钾在地壳中的含量是2.59%,居第七位。重要的价矿物有钾石盐、钾硝石等;海水中含有氯化钾,其含量为氯化钠的1/40;土壤中的钾很容易进入植物组织,所以植物灰中都含有碳酸钾。钾有三种天然同位素:钾39、钾40和钾41。钾是一种轻而软的低熔点金属;熔点为63.25°C,沸点760°C,密度0.86可/厘米3。钾比钠活泼,金属钾与水或冰的反应,即使温度低到-100°C,也非常剧烈;与酸的水溶液反应更为剧烈。金属钾在空气中燃烧,易生成橘红色的超氧化钾。金属钾与氢气反应很慢,但在400°C时反应很快。金属钾与一氧化碳反应能生成一种爆炸性的羰基化合物。含钾的化合物能使火焰呈现紫色。

钾盐是重要的肥料,是植物生长的三大营养元素之一。

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原子序数20,原子量40.078,是碱土金属中最活泼的元素。元素名来源于拉丁文,愿意为“石灰”。1808年英国化学家戴维在电解石灰和氧化汞的混合物时得到钙汞齐,然后蒸掉汞制得纯的金属钙。钙在地壳中的含量为3.64%,排第5位。钙以化合物的形式广泛存在于自然界中,钙的主要矿物有石灰石、方解石、大理石等。

钙呈银白色;熔点839°C,沸点1484°C,密度1.54克/厘米3。钙的氧化态为+2,它能同空气中的氧和氮缓慢作用生成一层氧化物和氮化物保护膜;钙与冷水作用缓慢,在热水中发生剧烈反应放出氢;钙可与卤族元素直接反应,在加热下与硫、碳反应;钙与浓氨水形成六氨合钙,这是一种有金属光泽的高导电性固体。

钙在生物体中是一种重要的元素。动物体内的钙不仅参加骨骼和牙齿的组成,而且参与新陈代

金属活动顺序 [编辑本段]金属活动顺序顾名思义,就是指金属的活跃程度而已。至于反应的难易程度就属于应用。在金属活动顺序表中,一般位置越后的金属,金属性越弱,原子的还原性越弱。金属活动顺序表 [编辑本段](初中)钾钡钙钠镁铝、锌铁锡铅氢、铜汞银铂金。 K Ba Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H) Cu Hg Ag Pt Au(高中)钾钡钙钠镁铝锰锌、铬铁镍、锡铅氢;铜汞银铂金。 K Ba Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Ni Sn Pb(H) Cu Hg Ag Pt Au金属活动顺序表常有如下应用。 [编辑本段] 1、判断金属与酸反应情况(1)在氢以前的金属(K→Pb)能置换出非氧化性酸中的氢生成氢气,且从左到右由易到难,K→Na会爆炸。(2)氢以前的金属与氧化性酸(如浓H2SO4、HNO3)反应,但无氢气生成,反应的难易及产物与金属活动性、酸的浓度、温度等因素有关。①Fe、Al在冷的浓H2SO4、浓HNO3中钝化,加热或稀HNO3可充分反应。②Zn与HNO3反应时, HNO3浓度由浓变稀可分别生成NO2、NO、N2O、N2、NH4NO3。③氢以后的金属(Cu→Ag)与非氧化性酸不反应,但与氧化性酸反应,与硝酸反应时,浓硝酸一般生成NO2,稀硝酸生成NO。④氢以后的Pt→Au与氧化性酸也不反应,只能溶于王水。 2、判断金属与水反应情况(1)K→Na,遇冷水剧烈反应,且易发生爆炸。(2)Mg、Al在冷水中反应很慢,在沸水中可反应。(3)Zn→Pb在冷水中不反应,但在加热条件下可与水蒸气反应。如:3Fe+4H2O(气) Fe3O4+4H2 3、判断金属元素在自然界的存在状况(1)K→Pb在自然界中只有化合态。(2)Cu→Au在自然界中既有化合态,又有游离态。只是Pt Au大多已游离态存在 4、判断金属单质的冶炼方法(1)K→Al用电解法,如:2Al2O3(熔融) 4Al+3O2↑特例:Na+KCl NaCl+K(↑)(2)Zn→Cu用热还原法,常见的还原剂为:C、CO、H2或Al等。如:3CO+Fe2O3=2Fe+3CO2;2Al+Cr2O3=2Cr+Al2O3(铝热反应,冶炼难熔金属)特例:湿法炼铜:Fe+CuSO4= FeSO4+Cu,电解精炼铜:2CuSO4+2H2O=2Cu+2H2SO4+O2↑(3)Hg→Ag用热分解法,如2HgO=2Hg+O2↑(4)Pt→Au用物理方法:如用浮洗法进行沙里淘金。 5、判断氢氧化物的溶解性、碱性强弱金属性越强,其对应氢氧化物的碱性越强。(1)K→Na对应的氢氧化物为可溶性强碱[Ca(OH)2微溶]。(2)Mg→Cu对应的氢氧化物为难溶性弱碱[Al(OH)3、Zn(OH)2为两性氢氧化物]。(3)Hg→Au对应的氢氧化物不存在或不稳定、易分解。 6、判断氢氧化物的热稳定性(1)K→Na对应的氢氧化物不易分解。(2)Mg→Fe对应的氢氧化物加热可分解。如2Fe(OH)3=Fe2O3+3H2O。(3)Sn→Cu对应的氢氧化物微热即分解。如Cu(OH)2=CuO+H2O。(4)Hg→Ag对应的氢氧化物常温即易分解,如2AgOH= Ag2O+H2O。(5)Pt→Au一般无对应的氢氧化物。 7、判断金属单质与氧气反应情况(1)K→Na在常温下易被氧气氧化,加热时燃烧。Na在O2中燃烧生成Na2O2,K与O2可生成KO2。(2)Mg→Fe在常温下可缓慢氧化生成一层致密而坚固的氧化物保护膜,高温时易燃烧。(3)Sn→Pb在通常条件下,Pb可生成氧化膜,而Sn不能。高温时在氧气中燃烧。(4)Cu→Ag在高温时与氧气化合。(5)Pt→Au与氧气不反应,但存在氧化物,如有PtO2。 8、判断金属原子还原性、金属阳离子氧化性强弱(1)K→Au金属原子还原性逐渐减弱。(2)K+→Ag+金属离子氧化性逐渐增强。(Fe3+氧化性较强) 9、判断原电池的电极和电极反应式相对活泼的金属为原电池的负极,失去电子发生氧化反应,被腐蚀。如Cu-Zn原电池(稀硫酸作电解质溶液)电极反应式为: Zn为负极:Zn―2e―=Zn2+ Cu为正极:2H++2e―=H2↑ 10、判断电解时阳离子的放电顺序阳离子放电强弱顺序与金属活动顺序表相反,即由强到弱的顺序为:Ag+>Fe3+>Hg2+>Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+。 11、判断金属离子的水解情况(1)K→Mg的金属阳离子不水解。(2)Al→Ag的金属阳离子可水解,且水解程度逐渐增强。如Fe3++3H2O=Fe(OH)3+3H+。 12、判断硝酸盐热分解(1)K→Na活泼金属的硝酸盐分解生成亚硝酸盐和氧气。(2)Mg→Cu等较活泼金属的硝酸盐分解生成氧化物、NO2和O2。(3)Hg以后不活泼金属的硝酸盐分解生成金属、NO2和O2。 13、碳酸、酸式碳酸盐、碳酸盐的热稳定性一般说,碳酸的热稳定性比碳酸氢盐小,碳酸氢盐的热稳定性比相应的碳酸盐小。不同阳离子的碳酸盐或酸式碳酸盐的热稳定性也不同。例如碳酸水溶液稍微加热就分解,碳酸氢钠在150℃左右分解,而碳酸钠加热至850℃以上才分解成氧化钠和二氧化碳。以上各类物质的热稳定性规律可以用阳离子对碳酸根离子的反极化作用来解释。CO32-离子为一等边三角形,碳原子在中间,键角∠O—C—O为120°。在无外电场的情况下,三个氧原子被正四价的碳极化,形成偶极。当阳离子靠近某一个氧原子时,阳离子产生的外加电场使这个氧原子产生的诱导偶极方向恰好与这个氧原子原有的偶极方向相反,这个作用叫做反极化。反极化作用使这个氧原子与碳原子之间的键被削弱,甚至使CO22-离子完全分解为CO2和O2-。阳离子的极化作用越大,碳酸盐就越容易分解。半径小,电荷大的阳离子对碳酸根的极化作用大。H+离子的半径很小,正电荷密度大,极化作用强。所似,含2个H+离子的碳酸最不稳定,其次是含1个H+离子的酸式碳酸盐,而不含H+的碳酸盐则相对较为稳定。在碳酸盐中,不同阳离子对CO32-的极化作用不同,热稳定性也不相同。例如碱金属的碳酸盐中,Li2CO3因Li+离子半径小,极化作用强而较易热分解。Na2CO3和K2CO3都因Na+离子和K+离子为半径较大,电荷较少的稀有气体型离子,对CO32-离子的极化作用较小而有较高的热稳定性。碱土金属的碳酸盐,随金属离子半径增大,对CO32-离子极化作用减小而热稳定性升高。 14、判断金属与盐溶液反应情况(1)K→Na与盐溶液反应时,因金属活泼性太强,金属先与水反应。(2)Mg→Zn与盐溶液反应时,其实质是金属与盐水解产生的H+反应。如Mg与AlCl3溶液反应为:Al3++3H2O=Al(OH)3+3H+,Mg+ 2H+=Mg2++ H2↑。总反应为:3Mg+2Al3++6H2O= 2Al(OH)3↓+3 H2↑。(3)除K→Mg外,顺序表中前面金属可将后面金属从其盐溶液中置换出来。 15、判断金属硫化物的溶解性(1)K→Na的金属硫化物易溶于水。(2)Mg→Al的金属硫化物易水解,在水中不存在。(3)Zn→Pb的金属硫化物均不溶于水。 16、判断金属硫化物的颜色(1)K→Zn的金属硫化物为无色或白色。(2)Fe以后的金属硫化物均为黑色。注意: [编辑本段] I.湿态置换遵守金属活动性顺序。II.置换反应必为氧化还原反应,但氧化还原反应不一定为置换反应。酸与金属反应的一个公式金属相对原子质量=金属质量*化合价/氢气质量以HCl,金属符号为M相对原子质量为O。实际质量为N x为化合价氢气质量为a M+xHCl=MClx+x/2H2 O x N a所以O/x=N/a所以O=N*x/a即金属相对原子质量=金属质量*化合价/氢气质量

碳酸钙热分解温度898摄氏度,硫酸钙热分解温度在1200摄氏度以上,完全分解温度在1350~1400摄氏度。

原因:

碳酸钙热分解:Ca++ CO3--= CaO+ CO2

硫酸钙热分解:

2 Ca++ SO4--= 2 CaO+ 2 SO2+ O2

碳酸根为平面结构,两个负电荷分布于三个氧原子上,C-O距离小,极化性低,所以稳定性不如硫酸根。硫酸根为正四面体结构S-O间距大,极化性高,两个负电荷分布于四个氧原子上,电荷排斥小,更稳定。

高一化学奥赛辅导资料

极性分子与非极性分子

你知道冰为什么在4℃时密度最大吗?

这就是本讲所学内容——分子间作用力和氢键的有关知识。由于水分子间有氢键缔合这样的特殊结构。根据近代X射线的研究,证明了冰具有四面体的晶体结构。这个四面体是经过氢键形成的,是一个敞开式的松弛结构,因为5个水分子不能把全部四面体的体积占完,在冰中氢键把这些四面体联系起来,成为一个整体。这种通过氢键形成的定向有序排列,空间利用率较小,约占34%,因此冰的密度较小。

液态水不像冰那样完全是有序排列了,而是有一定程度的无序排列,即水分子间的距离不像冰中那样固定,H2O分子可以由一个四面体的微晶进入另一微晶中去。这样,分子间的空隙减少,密度就增大了。

温度升高时,水分子的四面体集团不断被破坏,分子无序排列增多,使密度增大。但同时,水分子的热运动也增加了分子间的距离,使密度又减小。这两个矛盾的因素在4℃时达到平衡,因此,在4℃时水的密度最大。过了4℃后,分子的热运动使分子间的距离增大的因素,就占优势了,水的密度又开始减小。

知识延伸

一、分子间作用力

分子型物质无论是气态、液态或固态,都是由许多分子组成的,在分子间存在着一种较弱的作用力叫分子间作用力,也叫做范德华力。它比分子内原子间的作用力(化学键)要小。

分子间的作用力是一个总的提法,按作用力产生的原因和特性可分为三种力:

l.取向力

当两个极性分子靠近时,同极相斥,异极相吸,产生相对转动,最后必然是异极相对,同极尽量远离,这叫做分子的取向。这种由于极性分子取向而产生的力叫取向力。

2.诱导力

当极性分子接近非极性分子时,极性分子的偶极电场使非极性分子发生极化从而产生正、负电荷重心不相重合,这种由于外来的影响而产生的偶极叫诱导偶极,诱导偶极与固有偶极产生的力称为诱导力。一般说来,极性分子的极性越大,诱导力越大。分子的变形性越大,诱导力也越大。

3.色散力

非极性分子之间也存在着相互吸引力,非极性分子内部的原子核和电子都在不断地运动,不断地改变它们相对的位置。在某一瞬间,分子的正电荷重心和负电荷重心可能发生某一瞬时的不相重合,这就产生了瞬间偶极。如果相邻分子也产生了相应的瞬间偶极,相互取向的瞬间偶极之间就产生了吸引力,这种吸引力叫做色散力。

因此可以近似地说,相对分子质量越大,这种力越大,它们的熔沸点就相应地增高,但必须指出;色散力不仅存在于非极性分子之间也存在于极性分子之间、极性分子与非极性分子之间。

在考虑分子的极性时,不仅要考虑键的极性,还要考虑分子的形状,有时还必须对顺反异构体加以注意。

二、氢键

l.氢键

由于与电负性极强的元素(如F、O、N等)相结合的氢原子和其他电负性极强的原子间所产生的引力而形成的。通常用X—H…Y表示,式中的虚线表示氢键。其中X和Y代表F、O、N等电负性强而

1

原子半径较小的非金属原子。

2.氢键的特点

(1)氢键基本上还是静电吸引作用,它的键能一般小于41.84kJ/mol,与分子间作用力的数量相近。

(2)有饱和性和方向性。

(3)X、Y电负性越大,半径越小,所形成的氢键越稳定。

3.氢键的类型

氢键可分为分子间氢键和分子内氢键两种类型。如H2O、HF、NH3分子间存在氢键,故它们比同主族其他元

素的氢化物的沸点要高。如甲酸分子间氢键:

又如邻羟基苯甲酸分子存在分子内氢键,一般会使化合物的沸点、熔点降低,

汽化热、升华热减小。

三、离子的极化与离子的变形

在离子化合物中,阴、阳离子都带有电荷,它的电荷场会对离子产生作用,我们把一个离子使另一个离子产生某些结构变化(原子核和电子云发生相对位移)的过程叫做极化。离子被极化的结果叫做变形。

1.影响离子的变形因素

(1)离子的大小是决定离子变形的主要因素,离子半径越大,核对最外层电子的吸力越弱,离子越易变形。

(2)在离子大小相近时,其变形主要由离子外层的电子数决定,例如一般外层具有9~18个电子时,其变形要比8电子型的离子大得多。

(3)离子的电荷,正离子电荷越多,其变形越小;负离子的电荷越多,其变形大。

(4)复杂的阴离子变形性通常不大,而且中心原子氧化数越高,变形性越小。如常见的一些复杂离子和简单阴离子的变形性对比如下:

2.离子的极化学说及其应用

离子是带电的粒子,它使邻近离子变形的能力叫该离子的极化力。

离子极化力的强弱主要决定于以下三个因素:

①离子的大小:离子越小,极化力越强;

②离子的电荷;电荷数越多,极化力越强;

③离子的电子层结构:外层具有18、18+2个电子的离子,极化力最强;外展具有9~17个电子的离子,极化力次之。外层具有8个电子(惰性气体型)构型的离子极化力最弱。离子的极化对无机化合物的溶解度、稳定性、熔沸点以及颜色等均有一定的影响。

(1)离子极化对金属化合物熔点的影响

我们先看下面几组金属化合物熔点数据:

从左边一组熔点数据来看,Hg2+的极化作用和变形性都很大,Be2+的极化作用大于Ca2+,所以HgCl2中的共价性成分最大,BeCl2中次之,CaCl2中最少,即HgCl2转化为由极性分子组成的分子晶体倾向最大,熔点最低,BeCl2的熔点次之,CaCl2的熔点最高。从右边一组熔点数据来看,正好说明从F到I,随着原子序数的增加X-离子半径增大,离子的变形性增大,因而键的离子性减弱,熔点下降。

(2)离子极化对金属化合物在水中溶解度的影响

离子键结合的无机化合物一般可溶于水,溶解度的大小,可用晶格能和水合能的差异来解释,而共价型的无机物晶体却难溶于水。例如AgF溶于水(18g/L),而AgCl、AgBr、AgI都难溶于水,其溶解度依次减小。这是由于离子的极化改变了彼此的电荷分布,导致离子键向共价键过渡。由于F-变形性小,所以AgF仍属于离子晶体,随着Cl—Br—I-的顺序,负离子的变形性依次增加,所以AgX的共价性也依次增加,它们的溶解度就依次减小了。

(3)离子极化对金属碳酸盐热稳定性的影响

对于离子型化合物而言,晶格能是离子晶体稳定性的量度,但下表中的数据,却不能用晶格能来解释

这些数据反映出:(1)碱金属碳酸盐的热分解温度高于碱土金属碳酸盐;(2)碱土金属碳酸盐,随原子序数的增大,热分解温度升高;(3)过渡金属碳酸盐的热稳定性差。我们可以用离子极化学说来解释:当没有外界电场(或正离子)影响时,CO32-离子中的3个O2-同样被中心的CW)所极化,但M2+(或M+)的正电场对最邻近的一个O2-也发生极化作用,这种极化作用与中心C(IV)对O2-的极化作用正好相反,叫做反极化作用。由于这种反极化作用的存在,减弱了碳氧间的键。当反极化作用相当强烈时,可以超过C(IV)对O2-的极化作用,导致碳酸根破裂,分解为MO和CO2。显然,金属离子的极化作用越强,它对碳酸根离子的反极化作用也越强,碳酸根离子越不稳定。上述碳酸盐热分解的一些规律,正说明金属离极化能力的强弱规律。

(4)离子极化导致化合物颜色的加深

离子化合物有无颜色.首先取决于组成离子化合物的离子本身有无颜色。但有时无色的离子也可以形成有色地化合物。如Pb2+、I-和S2-都是无色的离子,而PbS、PbI2分别是黑色和黄色的,这是由于Pb2+的极化作用强,而S2-、I-的变形性大,离子间的极化可以使原来离子的能级相互靠近,容易发生从阴离子到阳离子的电荷跃迁,所以PbS、PbI2可以吸收一部分可见光来完成这种电荷跃迁,从而显现其互补色。因此离子的相互极化可以使无色离子形成有色化合物,而且阴离子的半径越大,变形性越大,化合物随颜色就越深。如卤化物中以碘化物的颜色最深,硫化物的颜色比相应的氧化物的颜色深。

(5)离子极化可以转变晶型

离子极化引起离子键向共价键过渡,在这种过渡中,离子间的距离缩短,使得r+/r-的比值减小,往往也减小晶体的配位数,导致晶型的转变。如CdS的离子半径比r+/r-= 97pm/184pm=0.53,应属于NaCl型晶体,实际上CdS的晶体属于ZnS型。

在化学上把组成相同的物质,可以取不同晶型的现象,称为同质多晶现象。与同质多晶现象相反,有一些组成不同,但化学性质类似的物质,能够生成外形完全相同的晶体的现象,称为类质同晶现象。

这些物质互称为类质同晶体。如明矾[Kal(SO4)2·12H2O]和铬矾[KCr(SO4)2·12H2O]都形成八面体结晶,MgSO4·7H2O和NiSO4·7H2O也是类质同晶体。它们的特征是:存在于同一种溶液的这类物质能一起结晶出来,生成完全均匀的混晶。

上述的离子极化学说在无机化学中有多方面的应用,可以说是对离子键理论的一个补充,它能够帮助我们理解和记忆金属化合物的性质的变化规律。

好题妙解

例1下列各对分子之间,存在的相互作用力分别是:

(1)CH3Cl和CH4分子间存在;

(2)CH3Cl和CH3Cl分子间存在;

(3)CCl4和CH3Cl分子之间存在;

(4)CH3OH和C2H5OH分子之间存在。

解析:先根据分子有无极性,然后根据分子间作用力的类型来判断。

(1)CH3Cl和CH4分别属于极性分子和非极性分子,故它们之间存在诱导力、色散力;同理(2)诱导力、色散力、取向力;(3)色散力、诱导力;(4)取向力、诱导力、色散力、氢键。

点评:此题先根据判断极性分子和非极性分子的一般经验规律判断分子的极性,然后根据分子间作用力的类型来判断。

例2自然界中往往存在许多有趣也十分有意义的现象,下面列出了若干化合物的结构式、化学式、相对分子质量和沸点。

从它们的沸点可以说明什么问题?

解析:从分子间作用力及氢键加以分析。(2)、(3)、(6)均为醇类,相对分子质量越大,分子间作用力越大,沸点越高;(4)、(6)、(7)分子相对质量均为60,沸点不同,这是由于(4)、(6)分子间存在氢键。因此从表中可以得出如下结论:

(1)组成和结构相似的分子化合物,相对分子质量越大,沸点越高。

(2)分子间存在氢键、会使沸点升高,氢键越强、沸点越高。

点评:根据分子间作用力和氢键的影响因素,判断分子晶体中熔、沸点的大小是常见题型,需熟练掌握。

例3(知识探究学习)常压下,水冷却至0℃以下,即可结晶成六方晶胞的冰。日常生活中见到的冰、霜和雪等都是属于这种结构,其晶胞如图12-2所示,晶胞参数为a=4.52× 10-10m,c=3.73×10-10m。回答下列问题

(1)晶胞中会有几个水分子?

(2)计算氢键O-H…O的长度。

(3)计算冰的密度。

解析:(1)对于给定的冰的六方晶胞,含有的水分子数为:

(2)要计算氢键的长度,就要搞清氢键在哪里。图上只标出O原子的位置,因此需要进一步认识冰的微观结构。在冰中,每个水分子周围应有4个水分子,形成四面体结构,四面体中心的水分子中的两个氢原子指向四面体的两个顶点,两对孤对电子指向四面体的另外两个顶点,图中原子4比较容易被看出是处于一个四面体中心的氧原子,所以原子4与原子3之间的距离就是氢键的长度:(3)水的密度计算比较简单,不过计算晶胞体积时应注意六方晶胞与立方晶胞的区别:

点评:解决晶体结构问题,必须具备较强的空间想象能力。本题关键是搞清氢键的位置在哪里。

竞赛样题展示

例4(2000年全国竞赛初赛试题)已经探明,我国南海跟世界上许多海域一样,海底有极其丰富的甲烷资源。其总量超过已知蕴藏在我国陆地下的天然气总量的一半。据报道,这些蕴藏在海底的甲烷是高压下形成的固体,是外观像冰的甲烷水合物。

1.试设想,若把它从海底取出,拿到地面上,它将有什么变化?为什么?它的晶体类型是分子晶体、离子晶体还是原子晶体?判断的根据是什么?

2.已知每l m3这种晶体能释放出164 m3的甲烷气体,试估算晶体中水与甲烷的分子比(不足的数据由自己假设,只要假设得合理均按正确论)。

解析:由题意知,这种固体是在高压条件下形成的甲烷的水合物,故从海底取出后,拿到地面上,甲烷水合物将熔化并放出

碳酸盐的稳定性是有规律的:

1、碱金属的碳酸盐,从碳酸锂到碳酸铯稳定性逐渐增强;

2、碱土金属的碳酸盐,从碳酸铍到碳酸钡稳定性也逐渐增强;

3、同周期的碱金属碳酸盐比碱土金属碳酸盐稳定。

热稳定性顺序为:碱金属碳酸盐>其它金属碳酸盐>碳酸氢盐>铵盐>碳酸。

扩展资料

性质

碳酸盐和酸式碳酸盐大多数为无色的。碱金属和铵的碳酸盐易溶于水,其他金属的碳酸盐都难溶于水。碳酸氢钠在水中的溶解度较小,其他酸式碳酸盐都易溶于水。碱式碳酸盐一般难溶于水。

关于碳酸盐在水中的溶解性,一般来说,碳酸盐难溶的金属,碳酸氢盐溶解度相对较大;而碳酸盐易溶的金属,碳酸氢盐的溶解度则明显减小。普遍认为是HCO3-离子在溶液中形成了氢键相互缔合,使溶解度减小的缘故。可溶性碳酸盐在水溶液中都会水解,使溶液呈碱性。


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