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單質(zhì)的存在與單質(zhì)的制備

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堿金屬和堿土金屬是活潑的金屬元素,因此在自然界中不存在堿金屬和堿土金屬的單質(zhì),這些元素多以離子型化合物的形式存在。堿金屬中的鈉、鉀和堿土金屬(除鐳外)在自然界中的分布均很廣,Na,K,Mg,Ca和Ba的豐度比較大,它們的主要礦物資源見表12-9。

由于鈉和鎂等s區(qū)主要金屬有很強的還原性,它們的制備一般都采用電解熔融鹽的方法。鈉和鎂主要用電解熔融的氯化物制取。NaCl,BeCl2,MgCl2等。在金屬鉀的實際生產(chǎn)中,并不采用電解KCl熔鹽的方法。這是因為鉀太容易溶解在熔化的KCl中,以致不能浮在電解槽的上部加以分離收集。同時,還因為鉀在操作溫度下迅速氣化,增加了不安全因素。工業(yè)上采用熱還原法,在850℃以上用金屬鈉還原氯化鉀得到金屬鉀:

Na(g)+KCI(1)→NaCI(1)+K(s)

由于鉀的沸點比鈉的沸點低,鉀比鈉更容易氣化。隨著鉀蒸氣的不斷逸出,平衡不斷向右移動,可以得到含少量鈉的金屬鉀,再經(jīng)過蒸餾可得到純度為99%-99.99%鉀。用類似的方法,在減壓的情況下,于750℃時用金屬鈣還原,可以生產(chǎn)金屬銣和銫。由于鍶、鋇在電解質(zhì)中有較大的溶解度,不能用電解法生產(chǎn)鍶和鋇。一般用-鋁熱法生產(chǎn)鍶和鋇(也可用硅還原法)。

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