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考點5堿金屬元素

1． 復(fù)習(xí)重點

堿金屬元素的原子結(jié)構(gòu)及物理性質(zhì)比較，堿金屬的化學(xué)性質(zhì)，焰色反應(yīng)實驗的操作步驟；

    原子的核外電子排布堿金屬元素相似性遞變性

2．難點聚焦

（1）堿金屬元素單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)：

1）相似性：堿金屬元素在結(jié)構(gòu)上的相似性，決定了鋰、鈉、鉀、銣、銫在性質(zhì)上的相似性，堿金屬都是強還原劑，性質(zhì)活潑。具體表現(xiàn)在都能與、、水、稀酸溶液反應(yīng)，生成含（為堿金屬）的離子化合物；他們的氧化物對應(yīng)水化物均是強堿；

2）遞變性：隨著原子序數(shù)的增加，電子層數(shù)遞增，原子半徑漸大，失電子漸易，還原性漸強，又決定了他們在性質(zhì)上的遞變性。具體表現(xiàn)為：①與反應(yīng)越來越劇烈，產(chǎn)物越來越復(fù)雜，②與反應(yīng)越來越劇烈，③隨著核電荷數(shù)的增強，其最高價氧化物對應(yīng)的水化物的堿性增強：；

（2）實驗是如何保存鋰、鈉、鉀：均是活潑的金屬，極易氧化變質(zhì)甚至引起燃燒，它們又都能與水、水溶液、醇溶液等發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，是易燃易爆物質(zhì)，存放它們要保證不與空氣、水分接觸；又因為它們的密度小，所以鋰只能保存在液體石蠟或封存在固體石蠟中，而將鈉、鉀保存在煤油中；

（3）堿金屬的制�。航饘�和主要是用電解熔融氯化物的方法制取；金屬因為易溶于鹽不易分離，且電解時有副反應(yīng)發(fā)生，故一般采用熱還原法用從熔融中把置換出來（不是普通的置換，而是采用置換加抽取的方法，屬于反應(yīng)平衡）；銣和銫一般也采用活潑金屬還原法制取。

（4）．焰色反應(yīng)操作的注意事項有哪些？

(1)所用火焰本身的顏色要淺，以免干擾觀察．

(2)蘸取待測物的金屬絲本身在火焰上灼燒時應(yīng)無顏色，同時熔點要高，不易被氧化．用鉑絲效果最好，也可用鐵絲、鎳絲、鎢絲等來代替鉑絲．但不能用銅絲，因為它在灼燒時有綠色火焰產(chǎn)生．

(3)金屬絲在使用前要用稀鹽酸將其表面的氧化物洗凈，然后在火焰上灼燒至無色，以除去能起焰色反應(yīng)的少量雜質(zhì)．

(4)觀察鉀的焰色時，要透過藍色的鈷玻璃片，因為鉀中�；煊锈c的化合物雜質(zhì)，藍色鈷玻璃可以濾去黃色火焰，以看清鉀的紫色火焰．

3． 例題精講

例1  已知相對原子質(zhì)量：6.9，23，39，85。今有某堿金屬M及其氧化物組成的混合物10.8 g，加足量水充分反應(yīng)后，溶液經(jīng)蒸發(fā)和干燥得固體16 g，據(jù)此可確定堿金屬M是[    ]

A、    B、    C、     D、

解析  設(shè)M的相對原子質(zhì)量為A，當(dāng)設(shè)混合物全是堿金屬或全是堿金屬氧化物時有如下關(guān)系：

10.8 g→10.8×[(A＋17)/A]g                              10.8 g→10.8×[2(A＋17)/(2A＋16)]g

但實際上該混合物中堿金屬及其氧化物都存在，則可建立不等式：。

解得：35.3＞A＞10.7，從堿金屬的相對原子質(zhì)量可知該堿金屬只能是鈉。

答案  B

例2  為了測定某種堿金屬的相對原子質(zhì)量，有人設(shè)計了如圖所示的實驗裝置。該裝置(包括足量的水)的總質(zhì)量為。將質(zhì)量為的某堿金屬單質(zhì)放入水中，立即塞緊瓶塞，完全反應(yīng)后再稱量此裝置的總質(zhì)量為。

（1）列出計算該堿金屬相對原子質(zhì)量的數(shù)學(xué)表達式；

（2）無水氯化鈣的作用是什么？如果不用，測定的堿金屬相對原子質(zhì)量比實際值偏大還是偏小？說明理由。

解析  本題測定未知堿金屬的相對原子質(zhì)量，所依據(jù)的化學(xué)反應(yīng)原理是：，只要通過實驗，取得一定質(zhì)量(題設(shè))的堿金屬和足量的水反應(yīng)產(chǎn)生的的質(zhì)量，即可根據(jù)化學(xué)方程式的計算求得堿金屬的相對原子質(zhì)量。

（1）依題設(shè)實驗數(shù)據(jù)，堿金屬與足量水反應(yīng)產(chǎn)生的質(zhì)量為。設(shè)所求堿金屬的相對原子質(zhì)量為，有，解得。

（2）無水氯化鈣吸收水蒸氣。若不用，則使測定值較實際值偏小。討論上述表達式，不難知道，若裝置內(nèi)的水蒸氣外逸(反應(yīng)放熱，更容易使產(chǎn)生的水蒸氣被帶走)，則值減少，值增大，分式的分母增大，分?jǐn)?shù)值即減小。

小結(jié)  還可以另想其他方法進行測定實驗。譬如，若獲得一定質(zhì)量的堿金屬與水反應(yīng)所得的質(zhì)量，本題亦可完成。

例3  在120℃時，將氣體A 3.88 g通過足量的，放出，充分反應(yīng)后固體的質(zhì)量增加2.28 g，試通過計算判斷氣體 A的組成及各成分的質(zhì)量。

解析  120℃能和反應(yīng)放出的氣體有可能是和，因此首先判斷A是什么物質(zhì)？可采用極端假設(shè)法。

解  如果A都是，設(shè)其質(zhì)量為，

                32             4

                                 2.28g

   ，故假設(shè)不成立。

如果A都是，設(shè)其質(zhì)量為：

      88                 32          56

                                  2.28g

     ，故假設(shè)不成立。

所以A應(yīng)為和的混合物

設(shè)的質(zhì)量為 g，的質(zhì)量為 g，則，。

例4  堿金屬(如鋰、鈉、鉀、銣等)溶于汞中形成良好的還原劑“汞齊”。取某種堿金屬的汞齊7g，與足量水作用得到0.2g氫氣，并得到密度為的溶液1，則溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可能是[     ]

A、    B、    C、    D、

解析  汞不能與水反應(yīng)，堿金屬(M)與水反應(yīng)的化學(xué)方程式為：。

設(shè)M質(zhì)量為，相對原子質(zhì)量為，則，故。相對原子質(zhì)量小于35的堿金屬只有和，所以本題中堿金屬可能為和。

答案  A、B 

例5  (1993年全國)將70 g過氧化鈉和氧化鈉的混合物跟98 g水充分反應(yīng)后，所得氫氧化鈉溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%。試分別寫出過氧化鈉和氧化鈉跟水反應(yīng)的化學(xué)方程式，并計算原混合物中過氧化鈉和氧化鈉的質(zhì)量各多少克。

解析  發(fā)生的反應(yīng)有：

Na₂O＋H₂O＝2NaOH

2Na₂O₂＋2H₂O＝4NaOH＋O₂↑

設(shè)混合物中Na₂O₂、Na₂O的質(zhì)量分別為x、y，由化學(xué)方程式分別解出生成的NaOH的質(zhì)量和放出的O₂質(zhì)量。

溶液的總質(zhì)量為：70 g＋98 g－[32x(2×78)]

由上述關(guān)系量可列二元一次方程組為

解得：x＝39 g  y＝31 g

本題也可從下列角度入手列關(guān)系：由于NaOH溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%，因此在溶液中NaOH的質(zhì)量等于H₂O的質(zhì)量

4．實戰(zhàn)演練

1.用純凈的鉑絲蘸取某無色溶液在無色火焰上灼燒，火焰呈黃色，說明該溶液中金屬離子

A.只有Na^＋?

B.可能有Na^＋、也可能有K^＋?

C.一定有K^＋?

D.一定有Na^＋、也可能有K^＋

2.電子工業(yè)制造光電管時，需要一種經(jīng)強光照射就失電子而接通電路的材料，制造這種材料的物質(zhì)應(yīng)屬于

A.放射性元素                                          B.ⅦA族元素?

C.鹵化銀                                                 D.ⅠA族元素

3.某溫度下，w g某物質(zhì)在足量氧氣中充分燃燒，其燃燒產(chǎn)物立即與過量的Na₂O₂反應(yīng)，固體質(zhì)量增加w g。在①H₂②CO  ③CO和H₂的混合氣  ④HCHO  ⑤CH₃COOH

⑥HO―CH₂―CH₂―OH中，符合題意的是

A.均不符合                                      B.只有①②③?

C.只有④⑤                                       D.全部符合

4.已知鋰及其化合物的許多性質(zhì)與堿金屬差異較大，卻與鎂相似。下面有關(guān)鋰及其化合物性質(zhì)的敘述不正確的是?

A.鋰在過量氧氣中燃燒主要產(chǎn)物是氧化鋰而不是過氧化鋰?

B.碳酸鋰受強熱很難分解?

C.碳酸鋰的溶解度比碳酸氫鋰的大?

D.鋰可以與氮氣化合生成氮化鋰(Li₃N）

5.已知鋇的活潑性介于鈉和鉀之間，下列說法中正確的是?

A.鋇可以從氯化鈉溶液中置換出鈉?

B.鋇可以從氯化銅溶液中置換出銅?

C.鋇可以從冷水中置換出氫而得到氫氣?

D.在水溶液中，鋇離子可以氧化金屬鈉

6.Na₃N與NaH均為離子化合物，都能與水反應(yīng)放出氣體。下列有關(guān)敘述正確的是?

A.二者中Na^＋半徑都比陰離子大?

B.與水反應(yīng)時，水都作氧化劑?

C.與水反應(yīng)所產(chǎn)生的氣體都能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍?

D.二者與鹽酸反應(yīng)，前者可產(chǎn)生兩種鹽，后者只有一種鹽生成。

7.將2.3 g鈉與另一種金屬元素組成的合金放入足量鹽酸中，完全反應(yīng)時收集到1.13 L　H₂(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，則另一種金屬可能是?

①K ②Mg ③Al ④Li ⑤Rb ⑥Fe?

A.①⑤⑥                                                 B.①⑤?

C.②③④                                                 D.①②③④

8.鉀與氧組成的某種離子晶體，含鉀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是，其陰離子只有過氧離子O和超氧離子O兩種，則此晶體中，O與O的物質(zhì)的量之比為?

A.2∶1                        B.1∶1                         C.1∶2                         D.1∶3

二、非選擇題（共60分）?

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一、1.解析：鈉的焰色反應(yīng)為黃色，鉀的焰色反應(yīng)為淡紫色，在觀察鉀的焰色時必須排除黃光的干擾。?

答案：D?

2.D?

3.解析：組成要符合（CO）_n（H₂）_m的形式?

答案：D?

4.BC  5.C  6.D  7.C  8.C?

二、9.解析：在A中：1 mol NaHCO₃分解生成0.5 mol CO₂和0.5 mol H₂O和0.5 mol Na₂CO₃，若先考慮0.5 mol CO₂與Na₂O₂反應(yīng)則有2CO₂+2Na₂O₂===2Na₂CO₃+O₂，故消耗0.5 mol Na₂O₂，生成0.5 mol Na₂CO₃，然后0.5 mol H₂O和0.5 mol Na₂O₂剛好完全反應(yīng)生成1 mol NaOH，故因為Na₂CO₃和NaOH不反應(yīng)，結(jié)果相同，但應(yīng)注意，若CO₂過量，則CO₂可和生成NaOH反應(yīng)，而轉(zhuǎn)化為H₂O過量，因此通常在定量條件下先考慮CO₂和Na₂O₂的反應(yīng)情況。

答案：A.1 mol Na₂CO₃、1 mol NaOH  B.1 mol Na₂CO₃  C.1 mol CaCO₃、 1 mol Na₂CO₃  C＞A＞B?

10.（1）4KO₂+2CO₂===2K₂CO₃+3O₂↑?

（2）0.61∶1  （3）1∶3?

（4）KO₂  因等質(zhì)量的KO₂與CO₂反應(yīng)時放出的O₂的量更多?

11.(1)O₂?(2)2Na₂O₂＋2H₂O===4NaOH+O₂↑?

(3)H₂O₂  催化劑  (4)濃H₂SO₄  干燥氧氣?

12.4KO₂＋2CO₂===2K₂CO₃＋3O₂?4RbO₃＋2CO₂===2Rｂ₂CO₃＋5O₂  AB?

13.(1)0.5A  (2)0.75A?

(3)0＜­x＜0.5時，y=0.5A；0.5≤x＜1時，y=xA

14.(1)2HCl+CaCO₃===CaCl₂＋H₂O＋CO₂↑  CO₂＋NaOH===NaHCO₃?

(2)0.5 mol NaOH?

(3)稱取20 g NaOH放入燒杯中，加100 g H₂O，不斷攪拌，使之溶解，等冷卻后，通入過量CO₂氣體。過濾，用濾紙將濾渣表面的水吸干。?

(4)A點標(biāo)注略  0.125 mol  正鹽?