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碱金屬的化合物

铜臭 / 2022-08-02

1.氧化物

碱金屬的氫化物是由碱金屬与氫在高溫下直接作用而制得，2M +H₂=2MH。氫化鋰的形700--720°;氫化鈉和鉀在300-400°;其余的氫化物在450°，惟在常压下反应进行很慢。

碱金屬氯化物皆为白色晶体，屬离子型的NaCl晶格，故为盐型氧化物。氫化物中以LiH为最稳定。电解熔融的氯化鋰，在阳极上放出氢，证明氨是带负电的粗份。其他碱金属鲍化物皆不稳定，在加热不到熔点时即分解。它們都与水发生剧烈作用面放出氢:

MH+H₂O= MOH+2H₂

所有碱金属氧化物都是强还原剂，如氨化鋰常用来还原有机物。氢化鈉于400°时使四氯化鈦还原为金蜀鈦:

TiCl₄+4NaH= Ti + 4NaCl+2H₂

2.氧化物

(i)普通氧化物(M₂O)当金局鋰在空气中燃燒时，主要产物是Li₂O,其它的M₂O要在缺氧的情况下制备，但这种条件不易控制。故在实验室中用簡接方法制备，如用碱金属还原硝酸盐或亚硝酸盐而制得氧化物:

2NaNO₂+ 6Na= 4N₂O+ N₂

由表17-3可見，氧化物的颜色从Li₂O到Cs₂O依大加深，稳定性依大降低。Li₂O和Na₂O的高熔点表示它們都是离子化合物。

表17-3 M₂O的性质
性质	Li₂O	Na₂O	K₂O	Rb₂O	Cs₂O
颜色熔点，°C 生成热，千卡/克原子	白 >1700° 71.5	白 920 51.5	淡黄 — 43.4	亮黄 — 41.7	橙红 — 41.3

其余的氧化物不很稳定，在未达到熔急前即开始分解，故熔点不能测得。M₂O与水化合，形成相应的氢氧化物:

M₂O+H₂O=2MOH

锂的氧化物与本作用根慢，而銣和銫的氧化物与水化合时，作用猛烈放出的强热可达自热程度。

(ii)过氧化物(M₂O₂)工业上制备过氧化锅的方法是，将钠加热至熔化，通入一定量的除去CO₂的干燥空气，维持温度在180—200℃之间，鈉即氧化为Na₂O,是为第一阶段。然后增加空气的流量并迅速提高温度至300—400℃, 即可制得Na₂O₂:

过氧化钠与水或稀酸在低温时作用，生成过氧化管:

Na₂O₂+2H₂O= H₂O₂+ 2NaOH

Na₂O₂+H₂SO₄=H₂O₂+Na₂SO₄

所生成的过氧化氫在常温下立即分解为氧，故过氧化筑广泛地用做氧气发生剂和漂白剂。

过氧化鈉在潮湿空气中能吸收CO₂并放出氧:

2Na₂O₂+2CO₂= 2Na₂CO₃+O₂

因此，它常用作高空飞行或潜水时的供氧剂。它的热稳定性高，熔化时并不分解，与不溶于酸的-些矿石共熔可使矿石分解。

(iii)超氧化物(MO₂)超氧化鋰的制备是将水合过氧化鋰Li₂O₂·2H₂O在100—129°时其空干燥，得含有9% LiO₂的固体。純超氧化鋰佝未制得。在10大气压和400 —500°，鈉与氧直接化合而生成NaO₂。鉀在过量空气中燃燒即得超氧化鉀，KO₂将金屬銣或銫溶于液氨中，通入純净干燥的氧，所得到的RbO₂或CsO₂純度可达98%。超氧化物与水反应立即产生氧和过氧化氧:

2MO₂+ 2H₂O= O₂+2MOH+H₂O₂

較易制备的KO₂常用于急救器中。

3.氢氧化物

工业制备碱金屬氨氧化物的旧法是利用碳酸盐和氢氧化鈣的复分解作用：

M₂CO₃+Ca(OH)₂ =2MOH +CaCO₃↓

现代方法是电解金属氧化物面得氢氧化物。这里以NaOHI的制遭为例，介招一种通用的电解方法。

电解槽的装置示意于图17-2。D为石棉隔膜。石墨A作为阳极;铁赫网与隔膜的下面接触，作为阴极。这样，所膜就把两电极隔开。自M处不断注入食盐水。为了防止食盐水透过石棉隔膜太快，在隔膜的上面金以硫酸织。当电流通过食盐水时，在阳极上放出氯，在阴极上放出氩。

阳极上: 2Cl⁻=Cl₂+2e

阴极上: 2H⁺+2e =H₂

在阴极附近，氫氧化鈉随着电解的进行而积集。含有NaOH的盐水超过空同R,不断自U处流出。氯气自C逸出;氩气自W逸出。

将含有NaCl和NaOH的混合溶液蒸发，首先析出的是NaCl,剩下的母液合氩氧化纳。将母液再行蒸发，即得固体氢氧化鈉。

表17-4列出碱金屬氢氧化物的若干性质。碱金屬氨氧化物是无色固体，且易熔(在300—400℃)。除LiOH在100℃左右即分解为氧化物外，其余氫氧化物在赤热时只揮发而不分解。熔融的氢氧化物对于玻璃、陶壳和鉑有强的腐触性，因此在熔融固体或蒸发碱液时，不可使用这类器皿，而须使用銀、鎳或铁皿。盛碱液的瓶子应盖以木塞或橡皮塞。

表17-4 碱金属氢氧化物的性质
性质	LiOH	NaOH	KOH	RbOH	CsOH
密度熔点，°C 生成热（从H₂O），千卡/克分子溶解热，千卡/克分子在水中的溶解度，克分子/升，15°C	2.5 450 11.2 4.8 5.3	2.1 328 18.0 10.4 26.4	2.0 360 21.7 13.2 19.1	3.2 300 25.7 14.7 17.9	3.7 275 25.0 16.8 25.8

碱金局氫氧化物皆溶于水和乙醇中。在溶解于水时釋出大量热来(表17-4)。在水溶液中它們完全电离，因此是最强的碱。LiOH比其它氫氧化物的吸水性差，但可从溶液中析出一水合物LiOH·H₂O。其它碱金属氫氧化物也形成水合物。

碱金屬氩氧化物很容易与空气中的CO₂作用，生成碳酸盐:

2MOH +CO₂=Mg₂CO₃+H₂O

气体中CO₂含量的测定就是利用这种作用。也由于这种作用，碱金属氫氧化物中常含有碳酸盐。如欲配制不含碳酸盐的氨氧化鈉溶液，可先制备极濃的NaOH溶液。在这种溶液中碳酸盐不溶，故靜置后即沉淀，上面的清液就是純NaOH溶液。

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