鹼金屬和鹼土金屬-火爆一族

2020-12-24 中國數字科技館

本展項通過圖文板和實物相結合,以鋰元素,鈣元素為例,介紹鹼金屬和鹼土金屬元素的特性。

①什麼是鹼金屬?

鹼金屬元素,是指在元素周期表中ⅠA族除氫(H)外的六個金屬元素,包括鋰(Li)、鈉(Na)、鉀(K)、銣(Rb)、銫(Cs)、鍅(Fr),位於元素周期表的最左邊。鹼金屬最外層電子數均為1。

②鹼金屬——家族特徵

作為同一家族,鹼金屬有很多相似的性質:

--多為銀白色的金屬(除銫呈金黃色光澤外)

--質地軟,可用刀切開

--密度小,熔點和沸點比較低

--化學性質活潑,極易失去電子形成帶+1電荷的陽離子

③鹼金屬——火爆脾氣

在自然界中鹼金屬從不以單質形式存在。它們能和水發生激烈的反應,生成強鹼性的氫氧化物,並隨相對原子質量增大反應能力增強,是名副其實的「火爆一族」。因此鹼金屬單質被存放在礦物油或封在稀有氣體中,以隔絕空氣或水。

④鹼金屬——它們在哪裡?

鹼金屬元素在生活中很常見。

鋰元素——用於輕質合金、原子反應堆等,以鋰合金為負極材料的鋰離子電池,廣泛用於電子產品和電動汽車供電。

鈉元素——食鹽的主要成分是氯化鈉;碳酸鈉也叫純鹼或蘇打,常用於軟化水以及用作除鏽劑;小蘇打碳酸氫鈉常用作膨鬆劑,在造紙等工業生產領域也有重要的應用。

鉀元素——氯化鉀和硝酸鉀是重要的農作物肥料;氫氧化鉀用於製造肥皂、鹼性電池等化工產品。

銣元素——銣及其化合物應用於電子器件、催化劑、特種玻璃等領域。

銫元素——銫最重要的用途是製作原子鐘。

⑤什麼是鹼土金屬?

鹼土金屬指元素周期表中ⅡA族元素,與鹼金屬所在的ⅠA族相鄰,包括鈹(Be)、鎂(Mg)、鈣(Ca)、鍶(Sr)、鋇(Ba)、鐳(Ra)六種元素。其中鈹屬於輕稀有金屬,鐳是放射性元素。

⑥鹼土金屬——家族特徵

作為同一家族,鹼土金屬有很多相似的性質:

--單質為銀白色(鈹為灰色)固體,在空氣中表面易被氧化,失去光澤而變暗

--硬度大於鹼金屬,鈣、鍶、鋇可用刀切割

--導電性和導熱性能較好

--化學性質較活潑,易失去電子形成帶+2電荷的陽離子

⑦鹼土金屬——火爆脾氣

鹼土金屬可以看做「低反應活性版」的鹼金屬,與水作用時(鈹不與水反應)放出氫氣,生成氫氧化物,鹼性比鹼金屬的氫氧化物弱,但鈣、鍶、鋇、鐳的氫氧化物仍屬於強鹼

⑧鹼土金屬——它們在哪裡?

鹼土金屬元素在生活中很常見。

鈹元素——用於生產高彈耐磨的「鈹青銅」。

鎂元素——鎂的化合物瀉鹽(水合硫酸鎂)是浴鹽的主要成分,也可用於解決土壤缺鎂。

鈣元素——鈣元素的化合物廣泛存在於巖石或礦物中,是建築業的重要原料;鈣元素是人體重要元素,構成骨骼和牙齒,並參與激素釋放、血液酸鹼度調節等重要生命活動。

鍶元素——氧化鍶主要用於製造電視機的陰極射線管。

鋇元素——硫酸鋇可用作塗料或塑料的增稠劑,也是「鋇餐」的有效成分,用於消化道X光檢測。

鐳元素——鐳的放射性使得它的唯一實際用途就是物理實驗。

⑨石灰吟中的化學反應

《石灰吟》是明代政治家、文學家于謙創作的一首七言絕句。此詩託物言志,採用象徵手法,字面上是詠石灰,實際借物喻人,託物寄懷,表現了詩人高潔的理想。詩句中共包含三種化學反應:

千錘萬鑿出深山

烈火焚燒若等閒

CaCO3(加熱)=CaO+CO2(氣體)分解反應

粉身碎骨渾不怕

CaO+H2O=Ca(OH)2 化合反應

只留清白在人間

Ca(OH)2+CO2=CaCO3+H2O 中和反應

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