高中化学(碱金属、卤素等)ppt课件.ppt
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1、化化 学学(第二讲)(第二讲)(第二讲)(第二讲)二零零九年五月二零零九年五月1 1第一册第一册 目录目录l l绪言绪言 化学化学人类进步的关键人类进步的关键l l第一章第一章 化学反应及其能量变化化学反应及其能量变化l l 氧化还原反应氧化还原反应氧化还原反应氧化还原反应 离子反应离子反应离子反应离子反应 能量变化能量变化能量变化能量变化l l第二章第二章 碱金属碱金属l l 钠钠钠钠 钠的化合物钠的化合物钠的化合物钠的化合物 碱金属元素碱金属元素碱金属元素碱金属元素 l l第三章第三章 物质的量物质的量l l 物质的量物质的量物质的量物质的量 气体摩尔体积气体摩尔体积气体摩尔体积气体摩尔体
2、积 物质的量浓度物质的量浓度物质的量浓度物质的量浓度l l第四章第四章 非金属非金属 氢和水氢和水 卤素卤素说明:本次课所讲内容,以红色字体表示。说明:本次课所讲内容,以红色字体表示。目目目目 录录录录2 2l l第二章第二章第二章第二章 碱金属碱金属碱金属碱金属 化学,是研究物质的化学,是研究物质的组成、组成、结构、结构、性质性质、及、及其其变化规律变化规律的科学。的科学。在第一部分,我们学习了物质结构、元素周期律、原在第一部分,我们学习了物质结构、元素周期律、原子和分子、化学反应、溶液和电解质等基本概念和基础子和分子、化学反应、溶液和电解质等基本概念和基础理论,这些都是工具。理论,这些都是
3、工具。我们学会使用这些工具,目的是为了研究常见元素我们学会使用这些工具,目的是为了研究常见元素(的原子)、化合物的(的原子)、化合物的组成组成、结构结构、性质性质、和、和变化规律变化规律(用途、制法)。(用途、制法)。地球上已经发现地球上已经发现 114 种元素,我们重点学习短周期种元素,我们重点学习短周期的前的前 18 种元素,注意各种元素之间的联系。种元素,注意各种元素之间的联系。第二章第二章第二章第二章 碱金属碱金属碱金属碱金属3 3l l一、金属一、金属一、金属一、金属(一)金属的一些共有性质(一)金属的一些共有性质 1、金属的物理性质、金属的物理性质 1 2 0 13 14 15 1
4、6 17 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 副副 族族 镧系镧系 锕系锕系 镧系元素镧系元素 15 个个 锕系元素锕系元素 15 个个稀稀 有有 气气 体体 元元 素素 金属都有光泽,金属都有光泽,不透明,容易导不透明,容易导电、导热,有延电、导热,有延展性。展性。除汞外,所有除汞外,所有金属常温下都是金属常温下都是固体,有各自的固体,有各自的熔沸点(熔沸点(Hg低,低,W高)和密度高)和密度(Li低,低,Cr高)。高)。金属金属金属金属/第二章第二章第二章第二章 碱金属碱金属碱金属碱金属4 4(一)金属的一些共有性质(一)金属的一些共有性质 2、金属的化学性质、金属的化学性质 金
5、属参加化学反应,分为两大类。金属参加化学反应,分为两大类。(1)与非金属反应;)与非金属反应;(2)与水、酸、盐之间的置换反应。)与水、酸、盐之间的置换反应。现在分别说明。现在分别说明。(1)金属与非金属反应)金属与非金属反应 活泼金属与活泼非金属反应,发生电子得失,金属失活泼金属与活泼非金属反应,发生电子得失,金属失电子被氧化(生成金属阳离子),非金属得电子被还原电子被氧化(生成金属阳离子),非金属得电子被还原(形成非金属阴离子),通过静电作用生成离子化合物。(形成非金属阴离子),通过静电作用生成离子化合物。金属:还原剂金属:还原剂 非金属:氧化剂非金属:氧化剂金属金属金属金属/第二章第二章
6、第二章第二章 碱金属碱金属碱金属碱金属5 5(一)金属的一些共有性质(一)金属的一些共有性质 2、金属的化学性质、金属的化学性质 (1)金属与非金属反应)金属与非金属反应 活泼金属(活泼金属(Ca)与活泼非金属()与活泼非金属(Br2)反应,生成)反应,生成卤化物卤化物 Ca Br2 CaBr2 失去2e,化合价升高,被氧化。得到2e,化合价降低,被还原。活泼金属(活泼金属(Mg)与活泼非金属()与活泼非金属(O2)反应,生成)反应,生成氧化物氧化物 2Mg O2 2MgO 失去2e2,化合价升高,被氧化。得到2e2,化合价降低,被还原。活泼金属:金属活动性顺序表前几位,活泼金属:金属活动性顺
7、序表前几位,K、Ca、Na等等 活泼非金属:卤素中的活泼非金属:卤素中的F2、Cl2、Br2,O2等等金属金属金属金属/第二章第二章第二章第二章 碱金属碱金属碱金属碱金属6 6(一)金属的一些共有性质(一)金属的一些共有性质 (2)金属与水、酸的置换反应)金属与水、酸的置换反应 都是氧化还原反应,置换顺序满足都是氧化还原反应,置换顺序满足金属活动顺序表金属活动顺序表。活泼金属(活泼金属(Na)与水()与水(H2O)反应,生成)反应,生成碱碱,置换出,置换出H2 2Na 2H2O 2NaOH H2 失去e2,化合价升高,被氧化。得到e2,化合价降低,被还原。活泼金属(活泼金属(Zn)与酸()与酸
8、(HCl)反应,生成)反应,生成盐盐,置换出,置换出H2 Zn 2HCl ZnCl H2 失去2e,化合价升高,被氧化。得到e2,化合价降低,被还原。金属活动性顺序表:金属活动性顺序表:K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、H、Cu、Hg、Ag金属金属金属金属/第二章第二章第二章第二章 碱金属碱金属碱金属碱金属7 7(一)金属的一些共有性质(一)金属的一些共有性质 (3)金属与盐的置换反应)金属与盐的置换反应 是氧化还原反应,置换顺序满足是氧化还原反应,置换顺序满足金属活动顺序表金属活动顺序表。活泼金属(活泼金属(Na)与水()与水(H2O)反应,生成)反应,生成碱碱,置换出,置
9、换出H2 Fe CuSO4 FeSO4 Cu 失去2e,化合价升高,被氧化。得到2e,化合价降低,被还原。活泼金属(活泼金属(Zn)与酸()与酸(HCl)反应,生成)反应,生成盐盐,置换出,置换出H2 Zn 2HCl ZnCl H2 失去2e,化合价升高,被氧化。得到e2,化合价降低,被还原。金属活动性顺序表(单质还原性强金属活动性顺序表(单质还原性强 金属离子氧化性强):金属离子氧化性强):K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、H、Cu、Hg、Ag金属金属金属金属/第二章第二章第二章第二章 碱金属碱金属碱金属碱金属8 8(一)金属的一些共有性质(一)金属的一些共有性质 (4)金
10、属与非金属、水、酸、盐的反应总结)金属与非金属、水、酸、盐的反应总结 都是氧化还原反应,能否反应,看都是氧化还原反应,能否反应,看金属活动顺序表金属活动顺序表。金属单质:还原剂,得到电子被氧化。金属单质:还原剂,得到电子被氧化。氧化剂:非金属,酸、盐中的金属离子,水中的氧化剂:非金属,酸、盐中的金属离子,水中的H原子原子 金属活动性顺序表(单质还原性强金属活动性顺序表(单质还原性强 金属离子氧化性强):金属离子氧化性强):反应反应 K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、H、Cu、Hg、Ag、Pt、Au与与O2 容易容易 能能 常温干燥,不常温干燥,不 加热能加热能 不能不能与水与
11、水 常温能常温能 加热、或在水蒸气中能加热、或在水蒸气中能 不能反应不能反应与酸与酸 能从酸(盐酸、稀硫酸)中置换出能从酸(盐酸、稀硫酸)中置换出H2 被硝酸、浓盐酸氧化被硝酸、浓盐酸氧化 只跟王水只跟王水 位于金属活动性顺序表前面的金属单质,可置换后面的离子位于金属活动性顺序表前面的金属单质,可置换后面的离子金属金属金属金属/第二章第二章第二章第二章 碱金属碱金属碱金属碱金属9 9(一)金属的一些共有性质(一)金属的一些共有性质 (5)金属与非金属的性质比较)金属与非金属的性质比较 金属单质:固体,还原性,看金属单质:固体,还原性,看金属活动顺序表金属活动顺序表。非金属单质:气体,固体,氧化
12、性。金属、非金属性质比较:非金属单质:气体,固体,氧化性。金属、非金属性质比较:物理性质物理性质 化学性质化学性质 金属单质金属单质 非金属单质非金属单质 金属单质金属单质 非金属单质非金属单质 具有金属光泽具有金属光泽 一般没有金属光泽一般没有金属光泽 易失电子成阳离子易失电子成阳离子 易得电子成阴离子易得电子成阴离子 常温固体常温固体(Hg除外除外)常温固液气态都有常温固液气态都有 活泼金属是强还原剂活泼金属是强还原剂 活泼非金属是强氧化剂活泼非金属是强氧化剂 电、热的良导体电、热的良导体 电、热不良导体电、热不良导体(石墨除外石墨除外)固体有延展性固体有延展性 固体呈脆性固体呈脆性 氧化
13、物的水化物氧化物的水化物 氧化物的水化物氧化物的水化物 密度都比较大密度都比较大 密度都比较小密度都比较小 一般呈碱性一般呈碱性 一般呈酸性一般呈酸性 融沸点左下,降低融沸点左下,降低 融沸点向下,升高融沸点向下,升高 1.3 合金:合金:两种(以上)金属或金属与非金属熔合的具有金属特性两种(以上)金属或金属与非金属熔合的具有金属特性的物质。化学、机械等性能更优异,合金都比相应的金属成分熔点低。的物质。化学、机械等性能更优异,合金都比相应的金属成分熔点低。金属金属金属金属/第二章第二章第二章第二章 碱金属碱金属碱金属碱金属1010二、碱金属二、碱金属 碱金属元素位于第碱金属元素位于第IA主族,
14、有锂主族,有锂Li、钠、钠Na、钾、钾K、铷、铷Rb、铯、铯Cs、钫、钫Fr一共六个元素。它们氧化物的水化物都是可以溶解于一共六个元素。它们氧化物的水化物都是可以溶解于水的碱。水的碱。2.1 钠的性质和用途钠的性质和用途 (1)物理性质:)物理性质:硬度:金属钠很软,可以用刀切割;硬度:金属钠很软,可以用刀切割;外观:银白色光泽;外观:银白色光泽;导电性、导热性:热、电的良导体;导电性、导热性:热、电的良导体;密度:略小于水(密度:略小于水(0.97 g/cm3),可浮于水面;),可浮于水面;熔沸点:熔点熔沸点:熔点 97.8;沸点;沸点 882.9 。碱金属碱金属碱金属碱金属/第二章第二章第
15、二章第二章 碱金属碱金属碱金属碱金属1111二、碱金属二、碱金属2.1 钠的性质和用途钠的性质和用途 (2)化学性质:)化学性质:金属钠化学性质很活泼,能与许多物质反应,失去一个电子呈现金属钠化学性质很活泼,能与许多物质反应,失去一个电子呈现强还原性,金属活动性排第强还原性,金属活动性排第3位(位(K、Ca、Na)与氧气反应与氧气反应:在空气中常温可以进行,:在空气中常温可以进行,Na表面形成一层氧化膜表面形成一层氧化膜(类似(类似Al),),Na在空气中燃烧,生成过氧化钠(淡黄色)。在空气中燃烧,生成过氧化钠(淡黄色)。2Na O2 Na2O2 过氧化钠不稳定,与水反应生成过氧化钠不稳定,与
16、水反应生成NaOH和和O2,与,与CO2反应生成反应生成Na2CO3和和O2,可以作为呼吸面具及潜水时的的气源,也用于漂白。,可以作为呼吸面具及潜水时的的气源,也用于漂白。与其它非金属反应与其它非金属反应:Na可以在氯气中燃烧(与可以在氯气中燃烧(与S化合爆炸)化合爆炸)2Na Cl2 2NaCl 与水反应与水反应:Na遇水发生剧烈反应,置换出遇水发生剧烈反应,置换出H2 2Na 2H2O 2NaOH H2 由于由于Na的活泼性,所以保存在煤油、石蜡中,与空气隔绝。的活泼性,所以保存在煤油、石蜡中,与空气隔绝。燃烧燃烧碱金属碱金属碱金属碱金属/第二章第二章第二章第二章 碱金属碱金属碱金属碱金属
17、1212二、碱金属二、碱金属2.1 钠的性质和用途钠的性质和用途 (3)Na的用途:的用途:制取过氧化钠等化合物;制取过氧化钠等化合物;制取钾钠合金(含制取钾钠合金(含Na2050,常温液态,是原子反应堆的,常温液态,是原子反应堆的导热剂);导热剂);Na具有强还原性,用于冶炼一些不常见的金属(从钛、锆、铌、具有强还原性,用于冶炼一些不常见的金属(从钛、锆、铌、钽等金属的熔融卤化物中);钽等金属的熔融卤化物中);Na用于电光源上(黄色光)。用于电光源上(黄色光)。(4)钠在自然界中的存在)钠在自然界中的存在 活泼的元素,多半不能在自然界中以游离态的单质存在。活泼的元素,多半不能在自然界中以游离
18、态的单质存在。钠很活泼,多以氯化钠形式存在于海水中,占比钠很活泼,多以氯化钠形式存在于海水中,占比 3;也以硫酸;也以硫酸钠、碳酸钠、硝酸钠等形式存在。钠、碳酸钠、硝酸钠等形式存在。碱金属碱金属碱金属碱金属/第二章第二章第二章第二章 碱金属碱金属碱金属碱金属1313 碱金属,锂、钠、钾、铷、铯、钫,沿元素周期表向下,电子层碱金属,锂、钠、钾、铷、铯、钫,沿元素周期表向下,电子层数逐渐增加,原子半径增大,原子核对外层电子吸引力降低,最外层数逐渐增加,原子半径增大,原子核对外层电子吸引力降低,最外层的的1个电子更容易失去,金属性和还原性更强。个电子更容易失去,金属性和还原性更强。常见碱金属的金属性
19、、还原性:常见碱金属的金属性、还原性:钾钾 钠钠 锂锂二、碱金属二、碱金属 2.2 碱金属在元素周期表中的碱金属在元素周期表中的 位置和原子结构特性位置和原子结构特性 碱金属,位于碱金属,位于元素周期表第一主元素周期表第一主族族,IA族,最外层只有一个电子,容族,最外层只有一个电子,容易失去电子,被氧化为易失去电子,被氧化为1价的阳离价的阳离子。碱金属都是强还原剂。子。碱金属都是强还原剂。碱金属碱金属碱金属碱金属/第二章第二章第二章第二章 碱金属碱金属碱金属碱金属碱金属随着原子序数增大,熔沸点逐渐降低碱金属随着原子序数增大,熔沸点逐渐降低1414 碱金属都容易与氧气反应碱金属都容易与氧气反应:
20、依次生成氧化物和过氧化物,原:依次生成氧化物和过氧化物,原子序数越大,生成物的结构越复杂。子序数越大,生成物的结构越复杂。锂锂 2Li O2 Li2O 生成生成氧化锂氧化锂 钠钠 2Na O2 Na2O2 生成生成过氧化钠过氧化钠 碱金属都容易与水反应碱金属都容易与水反应:生成氢氧化物(碱),放出氢气。生成氢氧化物(碱),放出氢气。2Na 2H2O 2NaOH H2 2K 2H2O 2 KOH H2 反应更剧烈反应更剧烈 二、碱金属二、碱金属 2.3 碱金属性质比较碱金属性质比较 物理性质物理性质:碱金属五个元素,锂、钠、钾、铷、铯(钫具有放射:碱金属五个元素,锂、钠、钾、铷、铯(钫具有放射性
21、,不讨论)。如右边表,原子序数从上到下,碱金属的原子半径逐性,不讨论)。如右边表,原子序数从上到下,碱金属的原子半径逐渐增大,融沸点逐渐降低,密度渐增(例外:渐增大,融沸点逐渐降低,密度渐增(例外:K密度小于密度小于Na)。)。化学性质化学性质:随着原子序数增大,金属性、活泼性逐渐增强。:随着原子序数增大,金属性、活泼性逐渐增强。点燃点燃碱金属碱金属碱金属碱金属/第二章第二章第二章第二章 碱金属碱金属碱金属碱金属碱金属与盐溶液反应,不能置换出不活泼金属,生成碱金属与盐溶液反应,不能置换出不活泼金属,生成H21515二、碱金属二、碱金属 2.3 碱金属性质比较碱金属性质比较 化学性质比较化学性质
22、比较:相同点,最外层一个电子容易失去;不同点,随:相同点,最外层一个电子容易失去;不同点,随着荷电核数增加,电子层数增加,金属性、活泼性逐渐增强。着荷电核数增加,电子层数增加,金属性、活泼性逐渐增强。碱金属性质比较碱金属性质比较 元素名称元素名称 锂锂 钠钠 钾钾 铷铷 铯铯 元素符号元素符号 Li Na K Rb Cs 颜色和状态颜色和状态 银白色,柔软银白色,柔软 银白带金色银白带金色,软软 密度密度/g/cm3 0.534 0.97 0.86 1.532 1.879 融沸点融沸点 降低降低 与氧反应产物与氧反应产物 Li2O Na2O Na2O2 比过氧化物更复杂产物(遇比过氧化物更复杂
23、产物(遇air燃烧)燃烧)常温与水反应常温与水反应 剧烈剧烈 剧烈剧烈 剧烈剧烈,轻微爆炸轻微爆炸 剧烈,爆炸剧烈,爆炸 氧化物水化物氧化物水化物 逐渐增强逐渐增强 的碱性的碱性物物理理性性质质 化化学学性性质质碱金属碱金属碱金属碱金属/第二章第二章第二章第二章 碱金属碱金属碱金属碱金属碱金属与盐溶液反应碱金属与盐溶液反应(类似与水类似与水),先生成,先生成H2和碱,碱再反应和碱,碱再反应1616二、碱金属二、碱金属 2.3 碱金属性质比较碱金属性质比较 化学性质比较化学性质比较:焰色反应:焰色反应 (金属或化合物在火焰上灼烧放出的颜色)。(金属或化合物在火焰上灼烧放出的颜色)。碱金属焰色比较
24、碱金属焰色比较 元素名称元素名称 锂锂 钠钠 钾钾 钙钙 锶锶 钡钡 铜铜 元素符号元素符号 Li Na K Ca Sr Ba Cu 火焰颜色火焰颜色 红色红色 黄色黄色 紫色紫色 桔黄桔黄 深红深红 浅蓝浅蓝 绿色绿色 图图 谱谱 碱金属碱金属碱金属碱金属/第二章第二章第二章第二章 碱金属碱金属碱金属碱金属观察钾观察钾(紫紫),用蓝色钴玻璃,能滤去黄光,用蓝色钴玻璃,能滤去黄光(钠钠)干扰干扰1717二、碱金属二、碱金属 2.4 氢氧化钠氢氧化钠 物理性质物理性质:NaOH是强碱,俗名是强碱,俗名苛性钠、火碱、烧碱苛性钠、火碱、烧碱,易潮解的白,易潮解的白色固体,易溶于水并大量放热,有很强的
25、腐蚀性,水溶液涩味、手感滑色固体,易溶于水并大量放热,有很强的腐蚀性,水溶液涩味、手感滑腻。腻。.Na :O:H .化学性质:可以与非金属化合物、酸、盐反应。化学性质:可以与非金属化合物、酸、盐反应。与非金属化合物反应与非金属化合物反应:生成盐和水。:生成盐和水。与与CO2 2NaOH CO2 Na2CO3 H2O 密闭存放密闭存放 与与SiO2 2NaOH SiO2 Na2SiO3 H2O 粘连玻璃粘连玻璃 与酸反应,酸碱中和与酸反应,酸碱中和:生成盐和水。生成盐和水。NaOH HCl NaCl H2O 与弱碱盐反应与弱碱盐反应:生成盐和弱碱。生成盐和弱碱。2NaOH CuCl2 2NaCl
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