高一化学碱金属元素.docx

1、高一化学碱金属元素第三节碱金属元素一、钠的原子结构和元素的性质钠原子的结构，可用原子结构示意图表示为：钠原子的最外电子层上仅有一个电子，该电子很易失去，使钠原子(Na)变为钠离子(Na+)。因此，钠元素具有很强的金属性。二、钠的典型化学反应1.与非金属化合4Na+O2常温2Na2O2Na+O2Na2O22Na+Cl22NaCl2Na+S2-Na2S2.与水反应2Na+2H2O2NaOH+H22Na+2H2O2Na+2OH-+H2课本知识导学运用课本知识诠解重要提示1.碱金属元素的相似性和递变性LiNaKRbCs碱金属原子结构相似性：最外层都有一个电子递变性核电荷数递增电子层数依次增加原子半径依

2、次增大元素性质相似性均为活泼金属元素最高正价为+1价递变性失电子能力依次增强金属性依次增强单质物理性质相似性都具有银白色光泽(铯略带金色)，质软、密度小、熔点低、导电、导热性强递变性单质熔、沸点逐渐降低密度逐渐增大单质化学性质相似性都能与非金属、O2、H2O、酸反应，而且生成物均为离子化合物递变性：还原性逐渐增强化合物性质相似性：ROH都为强碱递变性氢氧化物ROH的水溶液的碱性逐渐增强1.钠、钾的密度大小出现反常情况。随笔：2.碱金属的化学性质性质 碱金属锂钠钾与氧气反应现象剧烈反应(次于Na)生成固体Li2O加热剧烈反应，生成淡黄色固体稍加热剧烈反应，生成固体KO2化学方程式4Li+O2点燃

3、2Li2O=2Na+O2点燃或2-Na2 O2=K+O22-小结碱金属单质在空气中燃烧一般生成过氧化物或超氧化物，Li却只生成Li2O，但与氧气反应的速率是不同的，Li缓慢氧化，Na、K易被氧化，Cs常温下自燃。与水反应现象浮在水面，缓慢反应，产生气体浮在水面上，剧烈反应，熔成小球、迅速游动、产生气体浮在水面上，剧烈反应且燃烧化学方程式2Li+2H2O=2LiOH+H2 2Na+2H2O=2NaOH+H22K+2H2O=2KOH+H2小结都能与水反应，但剧烈程度不同，从左右依次增强，都生成碱和H2 3.单质的保存方法钾、钠保存在煤油中，锂封存在石蜡中。4.焰色反应(1)焰色反应：很多金属或它们

4、的化合物在灼烧时，使火焰呈现出特殊的颜色，叫焰色反应。(2)钠的焰色反应呈黄色；钾的焰色反应呈紫色，但钾的焰色反应是透过蓝色钴玻璃观察，其原因是滤去黄色的光，避免干扰。(3)焰色反应用来鉴别物质。其优点是现象明显、无污染、用量少。2.从Li到Cs氧化的产物越来越复杂。随笔：3.此性质为元素的性质，与其游离态、化合态无关。4.“灼烧”非“燃烧”。5.不是产生特殊颜色的火焰，而是使火焰呈现特殊的颜色。6.焰色反应为物理变化。基础例题点拨一拖二【例题1】钠和铯都是碱金属元素，下列关于铯及其化合物的叙述中不正确的是()A.少量铯通常可保存在煤油中B.铯与水反应十分剧烈，甚至会发生爆炸C.碳酸铯加热时易

5、分解生成二氧化碳和氧化铯D.氢氧化铯是强碱，碱性比氢氧化钾强【分析】金属铯易与氧气和水反应，保存时必须与空气和水隔绝，故A正确。铯和钠、钾一样，原子的最外层电子数都是一个，而且铯的电子层数比钠、钾的电子层数多，因此铯的金属性比钠、钾强，当它与水反应时，反应十分剧烈，甚至会发生爆炸，故B是正确的。氢氧化铯不仅是强碱，而且碱性比氢氧化钾强，D也是正确的。由于碳酸铯和碳酸钠一样，热稳定性好，受热时一般不易分解，因此C选项是错误的。【解析】C【例题2】 下列关于碱金属元素的叙述中，不正确的是()A.单质有很强的还原性B.其离子的氧化性很强C.电子层数越多，其单质与水反应越剧烈D.随着原子的电子层数的增

6、加，其单质的熔沸点逐渐降低【分析】碱金属元素的原子最外层上都只有一个电子，又有较大的原子半径，容易失去最外层电子而表现出很强的金属性。因此，它们的单质在化学反应中都是很强的还原剂。故A选项是正确的。碱金属元素的原子失去最外层电子后，形成相对稳定的离子，它们很难得到电子，从而表现出较弱的氧化性，故B选项是错误的。随着核电荷数的增加，原子的电子层数增多，原子半径逐渐增大，碱金属的金属性逐渐增强，单质与水反应的剧烈程度也随之增强，故C选项是正确的。碱金属元素随着原子的电子层数的增加，其单质的熔、沸点逐渐降低，因此D选项也是正确的。【解析】B拖1下列关于锂的叙述正确的是() A.在氧气中燃烧生成过氧化

7、锂B.投入冷水中能浮在水面上C.投入冷水中能立即燃烧D.在实验室中应保存在煤油中答案：B(锂在氧气中燃烧时的生成物是稳定产物氧化锂，故A项错。锂的密度比水和煤油的都小，故B项对，D项错。由碱金属的化学性质的递变规律可知，锂的化学性质不如钠活泼，与水反应不发生燃烧，故C项错误)拖2下列对铷的性质的预测中正确的是()A.它极易失去电子B.Rb+ 氧化性很强C.它的密度比水小D.熔点比钠高答案：A(碱金属从Li到Cs，原子电子层数依次增多，原子半径依次增大，越来越容易失去电子形成金属阳离子，形成的离子的氧化性依次减弱，所以Rb+的氧化性极弱，从LiCs密度变化的趋势增大，熔点依次降低)拖3下列关于碱

8、金属的描述中正确的是()A.碱金属都可以保存在煤油里B.硬度小、密度小、熔点低C.在空气中加热均可生成多种氧化物D.碱金属从锂到铯密度依次增大答案：B(锂的密度比煤油小，不能保存在煤油中，应保存在石蜡油中，锂在空气中燃烧只能生成Li2O，碱金属从LiCs密度的变化趋势增大，但钾的密度比钠的密度小)重难点突破重点难点易混点易错点方法技巧重点难点1.碱金属跟氧气的反应及其生成物碱金属是一族很活泼的金属元素，单质和氧气起反应能生成氧化物(M2O)、过氧化物(M2O2)、超氧化物(MO2)等。其中M代表碱金属元素。最简单的氧化物是Li2O、Na2O、K2O等。但是，除Li2O外，M2O都不是最稳定的氧

9、化物。当锂在氧气中燃烧时生成的是氧化锂，同时只有微量的过氧化锂生成。当钠在氧气中燃烧时，生成的产物是过氧化钠。这是因为氧化钠不稳定，会跟氧气继续起反应，生成过氧化钠。有人曾经做过实验，使钠在有限的氧气中起反应，结果生成的是氧化钠(4Na+O22Na2O)。当氧化钠暴露在空气中时，就继续氧化为过氧化钠，这个反应的实际意义：成为过氧化钠的一种工业制法。比钠更活泼的钾、铷、铯，在跟氧气的反应中，主要产物分别是KO2、RbO2和CsO2，这些元素的超氧化物比相应的过氧化物稳定。课本中所说的钾、铷等跟氧气起反应，生成比过氧化物更复杂的氧化物，即是指相应的超氧化物。碱金属的过氧化物和超氧化物，均是离子化合

10、物。2.关于焰色反应的一些问题(1)做焰色反应时如没有煤气灯可用酒精灯代替，但要用其外焰的侧面，这样火焰颜色较浅，干扰较小。(2)用稀盐酸清洗金属丝是为了除去其表面的氧化物或附着的其他化合物。(3)观察钾的焰色时，透时蓝色的钴玻璃片是为了滤去黄光，因为钾在工业上是用钠和氯化钾反应制得的，其中常混有钠杂质。(4)焰色反应不是化学检验方法。焰色反应的显色过程是它们的原子或离子的外围电子受热后被激发跃迁，相应的能量以光的形式释放出来，产生线状光谱。火焰的颜色是相应于强度较大的谱线区域。不同的原子因结构不同而产生各种颜色的光。随笔：易混易错点1.钾、钠密度的大小碱金属单质密度从锂到铯的变化趋势是由小到

11、大，但其中钾的密度有反常，小于钠的密度。这是由于钾的质量增加的幅度小于体积增加的幅度，所以钠到钾密度反而变小。2.锂的保存碱金属钠、钾、铷、铯保存在煤油中，而锂的密度小于煤油的密度，故锂不能保存在煤油中，通常保存在石蜡或凡士林中。3.焰色反应的本质焰色反应为元素的性质，与其游离态、化合态无关，是“灼烧”而不是“燃烧”；是使火焰呈现特殊的颜色，而不是产生特殊颜色的火焰；是物理变化而不是化学变化。随笔：【例题3】 某物质灼烧时，焰色反应为黄色，下列判断中正确的是()A.该物质一定是钠的化合物B.该物质一定含钠元素C.该物质一定是金属钠D.不能确定该物质是否含钾元素【分析】焰色反应不是单质或化合物的

12、性质，故AC不对，B正确。钠元素的焰色反应对钾元素的焰色存在干扰。故D正确。【解析】BD【例题4】实验室里临时需用NaOH溶液和CO2来制取Na2CO3溶液。已知通入NaOH溶液中的CO2极容易过量，从而生成NaHCO3，且无明显的现象。下表列出的是各物质在常温时的溶解度：Na2CO3NaHCO3NaClNa2SO4NaHSO4NaOH15.9g8.4g35g35.5g20g40g(1)请简要叙述制得纯Na2CO3溶液的实验步骤。(2)试利用表中数据求出当NaOH溶液中溶质的质量分数大于多少时，在制取Na2CO3的过程中会有晶体析出？【解析】(1)“通入NaOH溶液中的CO2极容易过量”，说明

13、无法控制条件直接得到Na2CO3。鉴于此，不妨设全部生成了NaHCO3。怎样使NaHCO3溶液转化为Na2CO3溶液呢？因NaHCO3+NaOHNa2CO3+H2O，故应取两等份的NaOH溶液，向其中的一份中通入过量的CO2，然后与另一份混合，即得纯Na2CO3溶液。(2)观察表中各物质的溶解度可知，所用药品溶解度最小的是NaHCO3，只要不析出NaHCO3晶体，就一定不会析出NaOH和Na2CO3晶体。100g水最多可溶解NaHCO38.4g，而生成8.4gNaHCO3时需4.0gNaOH，故NaOH溶液的质量分数为100%=3.85%。可见，当NaOH溶液的质量分数大于3.85%时，配制过

14、程中就会有晶体析出。拖4下列说法中正确的是()A.灼烧时火焰呈黄色的物质一定是金属钠B.灼烧时火焰呈黄色的物质一定是钠的化合物C.灼烧时火焰呈黄色的物质一定是金属钠和钠盐D.灼烧时火焰呈黄色的物质一定是金属钠或钠的化合物答案： D(焰色反应是某些金属元素的性质，可以是单质，也可以是化合物)拖5下列哪种方法可以制得纯净的KHCO3溶液()A.KOH溶液中通入少量的CO2气体B.KOH溶液中通入过量的CO2气体C.K2CO3溶液中滴加适量盐酸D.饱和K2CO3溶液中通入过量CO2气体答案；BD(KOH溶液中通入少量CO2生成K2CO3，K2CO3溶液中加入适量盐酸，有杂质KCl生成)随笔：方法技巧

15、1.碱金属及其化合物的特性碱金属具有典型的代表性，必须掌握以下特性：(1)常温下碱金属很容易被空气中的氧气氧化，也易与水蒸气反应，故所有碱金属都必须保存在煤油中，以隔绝空气和水。(Li的密度小于煤油，只能保存在密度更小的石蜡油中或封在石蜡中)(2)碱金属与足量的氧气反应都能生成过氧化物或超氧化物。但Li与O2反应，只能生成Li2O。(3)碱金属中，随原子序数递增，其密度一般增大，但钾的密度0.862g/ml反比钠0.971g/ml小。出现这一反常现象是由于从钠到钾原子量增大的作用小于原子体积增大的作用。(4)一般酸式盐的溶解度大于正盐的溶解度，但NaHCO3的溶解度却小于Na2CO3的溶解度。

16、(5)通常情况下，氧显-2价，氢显+1价，但在Na2O2、H2O2等过氧化物中氧显-1价，在NaH等碱金属氢化物，氢显-1价。(6)试剂瓶中药品取出以后，剩余药品不允许放回原试剂瓶，但取用后剩余的钠、钾等，应立即放回原瓶。(7)金属的置换反应，通常是活泼金属置换出不活泼金属，但工业上制取钾，却是用钠从KCl中置换出钾Na+KCl熔融760880NaCl+K在水溶液中，Na、K等活泼金属不可能置换出不活泼金属。而是与水反应，如：2Na+CuSO4+2H2O=Cu(OH)2+ H2+ Na2SO4(8)金属反应的剧烈程度与金属的活动性通常一致。在金属活动顺序表中，钙在钠的前面，但与水反应时，钙与水

17、反应远不如钠与水反应剧烈，其中一个原因是生成的Ca(OH)2的溶解度比较小，覆盖在金属表面，阻止了反应的进行。(9)碱金属单质与水反应都很快，但锂与水反应比较慢，这是因为产物LiOH溶解度较小，覆盖在锂表面，阻止了反应的进行，此外锂的熔点较高，反应时锂块不如钠球与水接触面大。(10)碱金属的氢氧化物一般是强碱，受热不易分解，但LiOH是中强碱，受热易分解。随笔：2.混合物计算常用的方法(1)平均值法(又称中间值法)【例题5】 已知相对原子量：Li：6.9，Na：23，K：39，Rb：85，今有某碱金属R及其氧化物R2O的混合物10.8g，加足量的水充分反应后，溶液经蒸发、干燥得固体16g，试经

18、计算确定是哪一种碱金属及混合物的组成。【解析】用常规方法对可能存在的四种碱金属作逐一尝试，逐一淘汰求解，运算量大，解题过程繁杂，本处从略。由于碱金属不确定，可用极限法，根据平均值求解。设此碱金属的相对原子质量为Mr，则16g固体为ROH。假设10.8g全部是碱金属R，则：R ROHMr (17+Mr)10.8g 16g Mr=35.3假设10.8g全部是碱金属氧化物R2O，则R2O 2ROH(2Mr+16) (2Mr+34)10.8g 16g=10.69由平均值原理：10.6Mr35.3，符合此条件的碱金属为钠(23)。设10.8g混合物中Na和Na2O的质量分别为x、y则解得：m(Na)=x

19、=4.6gm(Na2O)=y=6.2g(2)守恒法(如质量守恒，原子或离子守恒)【例题6】将55gCO2通入含有60gNaOH的溶液中，充分反应后溶液中含有哪些溶质，各多少克？【解析】CO2与NaOH反应时，有以下两种可能：2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O 80g 44g 60g 33gNaOH+CO2=NaHCO3 40g 44g 60g 66g若按式反应，需33 g CO2，若按式反应，需66g CO2，故本题两个反应都发生了。溶液中溶质为Na2CO3和NaHCO3。设溶液中Na2CO3为x g，NaHCO3为y g。根据钠原子守恒得80+440=60根据碳原子守恒得44+44=3

20、5联立得拖6有70gNa2O和Na2O2的混合物，将其溶于水，然后将溶液蒸发所得固体的质量为80g，则混合物Na2O和Na2O2分别为多少克？答案：解：设10g混合物中Na2O，Na2O2分别为xg，y g则有x+y=70根据钠元素守恒，有以下关系式Na2O2NaOHNa2O22NaOH62g 80g 78g 80g xg y g 则x+=80联立得x=31y=39即，Na2O：31g，Na2O2：39g。随笔：拖7有18g CH4、H2的混合气体完全燃烧以后，将其产物依次通过盛有浓H2SO4的洗气瓶和盛有足量NaOH的干燥管，测得浓H2SO4增重54g，NaOH增重44g，则原混合气体中CH

21、4和H2分别为多少克？(3)极端假设法答案：解：设18g混合气体中，CH4：x g H2：y gCH4+2O2=CO2+2H2O2H2+O2=2H2O16g 44g 36g 4g 36gXg xgxg yg 9yg依题意可知，燃烧产物中含水54g，含CO2：44g，则有解得x=16y=2答：原混合气体中CH4和H2分别为16g和2g。【例题7】向100g11.2%的KOH溶液中通入CO2，在低温下蒸干得固体16.9g，问通入了多少克CO2气体。【分析】(1)假设生成的全部是正盐K2CO3xg，则2KOH+CO2=K2CO3+H2O 112 13810011.2%xx=13.8g16.9g，不合

22、题意。(2)设K2CO3mg KHCO3n gm=6.9g n=10g(3)根据碳原子守恒，得m(CO2)=()44=6.6g【解析】通入6.6g CO2气体。拖8将11.1g含有杂质的CaCl2溶于水，得澄清溶液，然后加入足量的AgNO3溶液，得到白色沉淀，将沉淀洗涤、过滤、干燥，称得质量为30g，则样品中混有的杂质可能为()A.NaClB.KClC.MgCl2 D.AlCl3典型例题解析【例题8】m g某碱金属R的单质与3.55g Cl2恰好反应，生成了(m+3.55)g氯化物，将mg R与O2反应，生成的化合物的质量可能为()A.(m+6.4)gB.(m+0.8)gC.(m+1.6)gD

23、.(m+3.4)g答案：CD(解析：假设11g全为CaCl2，则根据Cl元素守恒有以下关系CaCl22AgCl 111g 287g11.1g 28.7g即可得到28.7g白色沉淀。即30g28.7g说明：样品中含有氯元素质量分数比CaCl2大的杂质)【分析】本题结合化学计算考查碱金属与O2反应的性质，由于不知该金属为何种碱金属，因此其与O2拖9将61g的Li2O和Na2O的混合物在空气加强热，冷却以后测得固体质量变为69g(不考虑与CO2反应)，则原混合物中Li2O和Na2O的质量分别为多少？反应产物可能为氧化物、过氧化物或更为复杂的超氧化物。设该碱金属的相对原子质量为x根据碱金属与Cl2反应

24、的情况2M+Cl22MCl2x 2(x+35.5)m m+3.55则x=10m若生成氧化物，根据守恒，则有2M M2O20m 20m+16m 20m+1620mm=m+0.8若生成过氧化物，则有2M M2O220m 20m+32m20m+m=m+1.6若生成超氧化物，则有M MO210m 10m+32m 10m+m=m+3.2答案：解析：Li2O和Na2O在空气中加热，Li2O较稳定，不与O2反应，而Na2O不稳定，将继续氧化生成Na2O2。设Na2O的质量为x Na2ONa2O2 2m62g 78g 16g x 8g=则x=31(g)所以Li2O的质量为(61-31)g=30g。【解析】BC

25、【例题9】当金属铷和另一种碱金属组成的合金4.6g跟水完全反应时，产生氢气的质量为0.2g，则另一种碱金属可能是()A.LiB.NaC.KD.Cs【分析】设合金的平均相对原子质量为x，则有：2R+2H2O=2ROH+H22x 24.6g 0.2g得x=23铷的相对原子质量大于23，故另一种碱金属的相对原子质量应小于23，只有A项符合。【解析】A【例题10】某混合气体，可能含有N2、HCl、CO。随笔：拖10A、B、C三种白色粉末，其焰色反应均为紫色，它们具有下列性质：(1)均易溶于水，且A、B的溶液反应生成C的溶液。(2)加热B的粉末时，生成无刺激性气味的气体D，D能使澄清的石灰水变浑浊，浑浊

26、物为E。(3)加热A、C时均不反应。(4)少量C溶液通入过量D可以得到B。(5)A溶液和D反应，A过量时生成C，A不足时生成B把混合气体依次通过足量的NaHCO3溶液和灼热的CuO，气体体积都没有变化；再通过足量的Na2O2固体，气体体积减小；最后通过灼热的铜网，经充分反应后，气体体积又减小，但还有剩余气体。以下说法正确的是()A.一定含有N2 B.一定含有HCl而不含COC.一定含有CO而不含HClD.HCl和CO至少含有一种答案：A.KOHB.KHCO3C.K2CO3D.CO2E.CaCO3离子方程式：OH-+HCO3-=H2O+CO32-CO2+Ca2+2OH-=CaCO3+H2OCO2

27、-3+CO2+H2O=2HCO3-OH-+CO2=HCO3-2OH-+CO2=CO2-3+H2O解析：切入点为B，加入B物质，可产生无色无味使澄清石灰水变浑浊的气体D，则D为CO2，B为KHCO3，E为CaCO3。在C溶液中通入过量CO2，可生成KHCO3，则C可能为KOH或K2CO3，由A和B反应生成C可知A必为KOH，C则是K2CO3。【分析】此题隐含陷阱的条件是通过足量的NaHCO3溶液和灼热的CuO，气体体积都没有变化，不少学生误认为二者均没有发生反应。实际上HCl和NaHCO3或CO与CuO都可发生的反应，但反应前后气体体积均不发生变化：NaHCO3+HClNaCl+CO2+H2O；

28、CuO+CO2-Cu+CO2。因为两个反应生成的气体都是CO2，故下一步Na2O2的反应，使气体体积减小：2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2。因为含有O2，混合气体通过灼热铜网会使O2体积减小。最后还有剩余气体，必然是有化学惰性的N2。总之，凡是肯定有HCl无CO或有CO无HCl都是不全面的。应该说一定有N2，HCl和CO至少有一种，不能排除CO和HCl同时存在的可能性。【解析】AD【例题11】有一包白色粉末，取少量溶于水，用铂丝蘸取少许溶液，在无色火焰上灼烧，火焰呈黄色，若透过蓝色玻璃观看，则呈浅紫色。称取少量粉末加热，没有气体产生，但加入稀盐酸后，则有无色无味的气体生成，此气体能使

29、澄清石灰水变浑浊，继续加入稀盐酸至过量后，再加入硝酸钡，出现白色沉淀。试问：白色粉末中肯定有哪几种离子？写出上述变化的离子方程式。则其化学式分别是：A，B，C，D，E，用离子方程式表示下列反应A+BDEC+DA+DBA+DC拖11碱金属与卤素所形成的化合物大都具有的性质是()高沸点能溶于水 水溶液能导电低熔点 熔融状态不导电A.B.C.D.答案：A(解析：碱金属与卤素所形成的化合物大都是离子化合物，因此具有高沸点、能溶于水、熔融状态或水溶液都能导电的性质)12.(解析：Na与O2在不同条件下反应产物不同，常温下暴露在空气中生成Na2O，点燃时，在空气中燃烧生成Na2O2；Na2O、KO2均能与

30、CO2反应产生O2，故可为特殊情况下的氧气源)(1)3O2放电2O32Na+O2Na2O24Na+O2暴露空气中(2)0-1-2(3)4KO2+2CO2=2K2CO3+3O2(4)22112【分析】焰色反应可知粉末中含有K+、Na+。加热无气体放出说明无HCO3-，加入盐酸放出无色无味气体能使石灰水变浑浊，说明有CO2-3；在酸性环境下加入Ba(NO3)2有白色沉淀说明溶液中有SO2-4，所以粉末中含有K+、Na+、CO2-3、SO2-4。【解析】含K+、Na+、CO2-3、SO2-4离子方程式为：CO2-3+2H+CO2+ H2OCa2+2OH-+CO2=CaCO3+ H2OBa2+SO2-4BaSO4随笔：名题活题创新探究例题分析解答【例题12】(上海高考题)某