高考第一轮复习化学碱金属元素.docx

1、高考第一轮复习化学碱金属元素二、碱金属元素知识梳理网络构建自学感悟1.正确理解碱金属的性质规律（1）碱金属元素原子最外层电子数都为1，次外层电子数都为8（锂除外），化合价都为+1价。它们都表现出很强的还原性，都易跟水或酸迅速反应生成R+，其对应的氢氧化物ROH都是可溶性的强碱，碱金属因此而得名。但碱金属原子的核电荷数越大，其最高价氧化物对应水化物的碱性就越强。（2）下列关于碱金属的叙述正确的是（）碱金属的单质及合金在通常情况下都是银白色的固体。碱金属在空气中加热均可生成多种氧化物。碱金属都是典型的金属，具有强还原性。所有碱金属的氧化物都属于碱性氧化物。由于碱金属形成的碱均为强碱，所以碱金属形成

2、的盐均不会水解。碱金属都可以保存在煤油里。将锂投入冷水中，能浮在水面并能立即燃烧。虽然自然界含钾的物质都易溶于水，但土壤中钾含量太少，故需施钾肥。2.焰色反应（1）概念：多种金属或它们的化合物在燃烧时使火焰呈特殊的颜色，这在化学上叫焰色反应，该反应属物理变化。（2）用品：铂丝（或铁、铬、镍、钨等）、酒精灯（或煤气灯）、试剂。（3）操作：进行焰色反应的操作，应把装在玻璃棒上的铂丝放在酒精灯火焰里灼烧，等到与原来火焰颜色相同的时候，蘸上要检验的溶液，放在火焰上观察火焰的颜色。观察钾的火焰颜色的时候，要透过蓝色的钴玻璃片去观察，这样可以滤去黄色的光，避免其中钠元素杂质所造成的干扰。思考讨论1.已知锂

3、及其化合物的许多性质与碱金属差异较大，却与镁相似。由此你能预测出Li及其化合物有哪些化学性质。请与同学合作讨论。提示：从你熟知的Mg及MgO、Mg（OH）2、MgCO3、MgCl2、Mg（HCO3）2等的性质分析，类比推测出Li及Li2O、LiOH、Li2CO3、LiCl、LiHCO3等的可能性质。2.焰火是普通黑色火药里再加入一些化学药品作彩药配制而成的，当焰火爆炸或彩药引燃时，就会发出各种颜色的光。你了解其中的道理吗？提示：因为彩药中含有碱金属以及镁、锶、钡、铜等不同的金属化合物，它们的焰色反应呈现各种鲜艳的色彩。疑难突破1.碱金属元素单质的化学性质（1）相似性碱金属元素在原子结构上的相似

4、性，决定了锂、钠、钾、铷、铯在性质上的相似性，碱金属都是强还原剂，性质活泼。具体体现在都能与O2、Cl2、水、稀酸溶液反应，生成含R+（R为碱金属）的离子化合物；它们的氧化物对应的水化物均是强碱。（2）递变性随着原子序数的增加，电子层数递增，原子半径渐大，失电子渐易，还原性渐强，又决定了它们在性质上的递变性。具体表现在：与O2反应越来越剧烈，产物越来越复杂；与H2O反应越来越剧烈；高价氧化物对应水化物的碱性：CsOHRbOHKOHNaOHLiOH。2.碱金属的性质规律与特例（1）通常合金多呈固态，而钠钾合金却是液态。（2）碱金属单质在空气或氧气中燃烧时，生成过氧化物甚至比过氧化物更复杂的氧化物

5、，而Li只生成Li2O。（3）碱金属单质密度一般随核电荷数增大而递增，但K的密度比Na小。（4）碱金属单质一般跟水剧烈反应，但Li跟水反应缓慢（LiOH溶解度小）。（5）碱金属单质因其活动性强，多保存在煤油中，而Li却因密度比煤油更小，只能保存在液体石蜡中。（6）碱金属的盐一般都易溶于水，但Li2CO3却微溶。（7）一般说，酸式盐较正盐溶解度大，但NaHCO3却比Na2CO3溶解度小。（8）Fr是放射性元素，所以在自然界中不存在。特别提示（1）对每族元素的学习，不仅要掌握其相似性，还要掌握其递变性规律，并且都要从结构入手进行分析。（2）在元素周期律理论的指导下学习各族元素的相似性和递变性规律的

6、同时，要特别注意各种元素特殊性的考查。3.钾肥氮、磷、钾是作物生长必不可少的三种重要元素。钾在土壤中大部分是以矿物的形式存在，如正长石（KAlSi3O8）、白云母（KH2Al3Si3O12）等，这些矿物难溶于水，故人们要通过施用可溶性钾肥（如KCl、K2SO4、K2CO3等），来促进植物的吸收，满足作物生长的需要。在施用这些可溶性钾肥时，应注意防止雨水淋湿。深化拓展草木灰是一种常用的农家肥料，它的有效成分是什么？应如何进行提取检验？提示：草木灰的有效成分是：K2CO3（主要）、KCl、K2SO4。提取的方法是：溶解过滤蒸发冷却结晶。检验：用焰色反应检验K+，加盐酸检验K2CO3，加BaCl2溶

7、液和稀盐酸检验K2SO4，加AgNO3溶液和稀硝酸检验KCl。典例剖析【例1】 以下关于锂、钠、钾、铷、铯的叙述不正确的是氢氧化物中碱性最强的是CsOH 单质熔点最高的是铯 它们都是热和电的良导体 它们的密度依次增大，且都比水轻 它们的还原性依次增强 它们对应离子的氧化性也依次增强A. B. C. D.剖析：从碱金属元素的原子结构入手，把握其单质及化合物的化学性质。随着核电荷数增多，碱金属原子半径增大，失电子的能力增强，其还原性增强，对应离子的氧化性减弱。根据碱金属单质物理性质变化规律，它们的熔点逐渐降低，密度逐渐增大，但钾却反常，密度小于钠。答案：C特别提示在碱金属性质规律中隐含着特殊性，容

8、易忽略，如钾的密度比钠小，氢氧化锂微溶于水，锂的密度比煤油密度小，锂不能保存在煤油中等。【例2】 现有A、B、C、D四种化合物，透过蓝色钴玻璃其焰色反应均为紫色，A、B、C和盐酸反应后，均可得到D；将固体C加热可制得A；若在A的溶液中通入一种无色无味气体，又可制得C；若B与C的溶液混合可制得A。（1）推断A是_， B是_， C是_， D是_。（2）写出B+CA的离子方程式：_。剖析：根据“焰色反应均为紫色”可知四种化合物均含有钾元素；A、B、C都和盐酸反应并生成D，推知它们可能是KOH、K2O、K2CO3、KHCO3等，D为KCl。固体C加热可得A，说明其热稳定性差，可能为KHCO3，在A的溶

9、液中通入无色无味的气体，可得C，则A有可能为K2CO3，气体为CO2，C可能为KHCO3。如果B与C的溶液混合可得A，则B可能是KOH，进一步证实A为K2CO3。答案：（1）K2CO3 KOH KHCO3 KCl（2）HCO+OH=CO+H2O【例3】 最近，德国科学家实现了铷原子气体超流体态与绝缘态的可逆转换，该成果将在量子计算机研究方面带来重大突破。已知铷是37号元素，质量数是85。根据材料回答下列问题：（1）铷位于元素周期表的第_周期第_族。（2）关于铷的下列说法正确的是与水反应比钠更剧烈 Rb2O在空气中易吸收水和二氧化碳 Rb2O2与水能剧烈反应并释放出O2 它是极强的还原剂 RbO

10、H碱性比同浓度NaOH弱（3）已知RbH+H2O=RbOH+H2，则下列叙述正确的是_。A.氢化铷溶于水显酸性B.氢化铷与水反应时被还原为氢气C.氢化铷是离子化合物，其中氢离子最外层有2个电子D.氢化铷与水反应时，生成1 mol H2将转移2 mol e（4）现有铷和另一种碱金属形成的合金5 g，与足量水反应时生成标准状况下气体2.24 L，另一碱金属可能是_。剖析：（1）Rb是碱金属的37号元素，位于K的下面，它在第五周期第A族；（2）Rb的结构性质与Na相似，且更活泼，对应的Rb2O，Rb2O2、RbOH的性质分别与Na2O、Na2O2、NaOH相似，所以选；（3）RbH+H2O=RbOH

11、+H2，可见反应后溶液为碱性，且H2O作氧化剂，转移电子数为1 e，C正确；（4）从碱金属与水反应通式2R+2H2O=2ROH+H2看，生成0.1 mol H2，碱金属的物质的量为0.2 mol，所以合金的平均摩尔质量M=5 g/0.2 mol=25 gmol1，而M（Rb）25 gmol1，另一碱金属的M必小于25 gmol1，所以可能是Na或Li。答案：（1）五 A （2） （3）C （4）Na或Li闯关训练夯实基础1.下列物质性质的比较，正确的是A.热稳定性：Na2CO3NaHCO3H2CO3B.熔点：KNaLiC.溶解度：NaHCO3Na2CO3D.氧化性：Li+Na+K+解析：热稳定

12、性规律M2CO3MHCO3H2CO3，A正确。碱金属单质随核电荷数递增，熔沸点逐渐降低，还原性逐渐增强，对应离子的氧化性逐渐减弱，因此B、D不正确。Na2CO3的溶解度大于NaHCO3。答案：A2.下列对碱金属性质的叙述不正确的是A.单质都是银白色的柔软金属，密度都较小B.单质在空气中燃烧生成的都是过氧化物C.碱金属单质与水剧烈反应生成碱和氢气D.单质的熔沸点随着原子序数的增加而降低解析：单质在空气中燃烧不一定生成过氧化物，如锂生成氧化锂。单质的熔沸点随着原子序数的增加而降低。答案：B3.（2005年黄冈模拟题）试管中装有足量的煤油和水的混合物，静置后投入一小块碱金属，可观察到金属在煤油和水的

13、界面附近上下往复运动。下列说法不正确的是A.此碱金属可能是钾或钠B.反应一段时间煤油不会燃烧C.碱金属上下运动是由于与水反应产生了氢气D.若是金属铷则上下运动的幅度比钠大解析：据题意，此碱金属的密度应介于水和煤油之间，故A正确；燃烧须三要素，此时缺少氧气，故煤油不会燃烧；若是铷的话，由于铷的密度大于水的密度，有可能沉入水中。故选D。答案：D4.（2004年广东，10）下列有关碱金属铷（Rb）的叙述不正确的是A.灼烧氯化铷时，火焰有特殊颜色B.硝酸铷是离子化合物，易溶于水C.在钠、钾、铷三种单质中，铷的熔点最高D.氢氧化铷是强碱解析：Rb的火焰有特殊焰色，A对；Rb是活泼金属，其硝酸盐一定是离子

14、化合物，而硝酸盐都溶于水，B也对；氢氧化铷是强碱，D对。答案：C5.做焰色反应实验时，所用的铂丝在每次用完后都要A.用纸擦干净才能使用B.放在火焰上灼烧，直到铂丝发红为止C.用水洗涤几次D.用稀盐酸洗涤，再灼烧到与酒精灯火焰颜色相同为止解析：做焰色反应时，为防止铂丝上残留杂质元素的干扰，应用稀盐酸洗，且灼烧至与灯焰颜色相同为止，确定无干扰存在，再进行实验。答案：D6.（2005年北京东城区模拟题）钾钠合金（含50%80%钾）可用作原子反应堆的导热剂，以下所述该合金的事实跟此项应用无关的是A.熔点260.7 K B.具有很高的比热C.可作冷却剂 D.能跟水剧烈反应解析：此项应用为作导热剂，能作导

15、热剂的条件应该为液态，有很高的比热等，故A、B、C项与此有关。D项与此无关。故选D。答案：D培养能力7.（1）分别写出由氧气在一定条件下生成下列物质的化学方程式（注明反应条件）：O3：_。Na2O2：_。Na2O：_。（2）指出氧元素在下列各物质中的化合价：O3_；K2O2_；Na2O_。（3）RbO2也能吸收CO2放出氧气，其化学方程式是_。（4）人体内O（超氧离子）对健康有害，使人过早衰老，但在催化剂SOD存在下可发生如下反应，请完成该反应的离子方程式： O+ H2O H2O2+ O2+解析：本题（1）（2）两小题属基础题，较易解答。（3）小题可依据过氧化钠与CO2反应生成Na2CO3和O

16、2进行知识类比，推导出RbO2和CO2反应的化学方程式。（4）小题可依据质量守恒和电荷守恒确定未知生成物为OH。答案：（1）3O22O3 2Na+O2Na2O2 4Na+O22Na2O（2）0 1 2（3）4RbO2+2CO2=2Rb2CO3+3O2（4）2 2 1 1 2 OH8.有某白色粉末，取出少量溶于水，用铂丝蘸取溶液做焰色反应实验，焰色呈黄色，再透过钴玻璃观察，焰色呈浅紫色。另取少量粉末加热无明显现象，冷却后加入稀盐酸，则逸出无色、无气味的气体，该气体不能使品红溶液褪色，但能与Ba（OH）2溶液产生白色沉淀。继续向原反应液加盐酸至过量，再滴入BaCl2溶液，有白色沉淀产生。则原来的混

17、合物白色粉末中肯定含有的离子是_。写出有关反应的离子方程式：_。解析：由焰色反应知，白色粉末中肯定含有Na+和K+；由粉末与盐酸反应产生气体的性质知，此气体不是SO2而是CO2，即粉末中含有CO或HCO，但此粉末加热无明显现象，排除了HCO的可能（因碳酸氢盐受热易分解）。从后一步实验知，难溶于盐酸的白色钡盐沉淀只能是BaSO4，由此确定出原粉末中含有SO。答案：K+、Na+、CO、SO CO+2H+=CO2+H2O，CO2+Ba2+2OH=BaCO3+H2O， SO+Ba2+=BaSO49.已知氧化物有：普通氧化物，如Na2O；过氧化物，如Na2O2；超氧化物，如KO2；臭氧化物，如RbO3。

18、其中后三种均能与水或CO2反应产生O2。试分别写出KO2、RbO3与CO2反应的化学方程式：_。图22现已用平底烧瓶收集得到CO2，在瓶内有一只扎紧在玻璃管末端的气球，如图22所示。打开塞子迅速往瓶里加入下列物质中的_（填序号），立即塞紧塞子，一段时间后，气球就会自动膨胀起来。A.Na2O BNa2O2 CKO2 DRbO3解析：依据Na2O2与CO2的反应，可类推KO2、RbO3与CO2的反应，根据化学方程式即可判断容器内气体压强是增大还是减小。答案：4KO22CO2=2K2CO33O2；4RbO32CO2=2Rb2CO35O2 AB探究创新10.某一研究小组，为了探究二氧化硫与过氧化钠反应

19、的产物，设计如图23所示的实验装置。A B图23（1）甲同学先打开活塞K2，然后打开活塞K1，几分钟后，发现C管内固体变白色，从而得出结论：SO2与CO2相似，跟过氧化钠反应产物为亚硫酸钠和氧气。试分析甲同学结论的正确性，为什么？_。（2）乙同学认为产物应该有Na2SO4，故重新添加C中药品，然后关闭活塞K2，打开活塞K1。试回答：装置B的作用_，D的作用_。确认反应产物有氧气生成，操作方法：_，现象结论：_。确认有硫酸钠生成的操作方法：_，现象结论：_。解析：本题是一道探究实验题，解答该题时，一是要全面理解二氧化硫的性质，二氧化硫具有还原性，可被过氧化钠氧化，这一点与二氧化碳不同；二是要先干

20、燥二氧化硫，防止水蒸气对实验结果的影响。答案：（1）不正确；SO2具有还原性，产物有可能是Na2SO4，同时SO2中含有水蒸气，也会与Na2O2反应产生O2（2）除水蒸气、干燥二氧化硫 防止空气中CO2和H2O（g）与Na2O2反应用带火星的木条靠近D管口附近 若木条复燃，则产物有氧气生成，若熄灭，则无O2生成将反应后的Na2O2固体溶于水配成溶液，再加盐酸，然后加入BaCl2溶液 有沉淀生成，证明有Na2SO4生成，无沉淀，则无Na2SO4生成11.有点难度哟！在长期载人太空飞行的宇航器中，每个宇航员平均每天需要消耗0.9 kg氧气，呼出1.0 kg二氧化碳。为了能保持飞船座舱内空气成分的稳

21、定，宇航科学家进行了大量的科学探索。有的科学家提出“金属过氧化物处理系统”，即不断把座舱内的空气通过盛有金属过氧化物（以过氧化钠为例）的容器，并把处理后的气体充入座舱。有关反应的化学方程式是_；_；将处理后的气体充入座舱时，应注意采取的一项措施是_。有人提出用超氧化钾（KO2）代替过氧化钠供氧，预计其优点是_。解析：过氧化钠可与飞船座舱内的CO2和水蒸气反应：2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2，2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2，由于人呼出的CO2的质量远大于水蒸气的质量，故考虑CO2与Na2O2反应生成O2，由方程式计算知，宇航员呼出1.0 kg CO2与Na2O2反应产生的

22、O2为0.36 kg，小于宇航员需要消耗的0.9 kg氧气，故需通过补充水蒸气，既用于补充所需的氧气，又能维持空气成分的稳定。KO2与CO2的反应方程式为：4KO2+2CO2=2K2CO3+3O2，可以计算1.0 kg CO2与KO2反应生成O2的质量为1.1 kg，与Na2O2相比释放的O2多。答案：2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2 2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2 补充适量的水蒸气 消耗等质量的CO2，KO2释放出的O2比Na2O2更多教师下载中心教学点睛本部分为教材内容的第三自然节。其主要考点有：碱金属性质的相似性和递变性及解释；碱金属主要物理性质和化学性质的应用；焰

23、色反应及其应用；钾肥和从草木灰中提取钾盐。在复习本部分内容时应注意如下几点：1.要强化与理论知识的联系，运用原子结构知识理解与记忆碱金属元素的相似性与递变性；运用电解原理与氧化还原知识理解钠、钾的制法，其中高温置换法可用平衡移动原理来分析理解。2.密切联系生活和生产实际，熟悉生活中一些常见的物质，了解碱金属及其化合物在工农业生产实际中的应用。3.运用比较的方法，总结归纳碱金属及其化合物的主要特性。如碱金属密度的大小、熔点的高低、活泼性强弱，其化合物一般均易溶于水，且水溶液均为无色等。并能由此来理解掌握碱金属的保存方法及碱金属离子的检验方法。4.本部分内容的复习可安排一课时。其复习方法建议如下：

24、（1）在复习钠及其化合物性质的基础上，指出碱金属与钠具有相似性，并系统总结归纳出碱金属的共性（写出有关的化学方程式）：4M+O2=2M2O，2M+Cl2=2MCl2M+2H2O=2MOH+H22M+2HCl=2MCl+H2M2O+H2O=2MOH，M2O+2HCl=2MCl+H2O2M2O2+2H2O=4MOH+O22M2O2+2CO2=2M2CO3+O2碱金属能发生焰色反应过氧化物具有漂白性热稳定性：M2CO3MHCO3溶解度（同温下）：M2CO3MHCO3MHCO3既能与强酸反应，又能与强碱反应。启发学生运用原子结构知识解释碱金属具有共性的原因，并分析推测其递变性。（2）启发学生思考回答：

25、实验室如何保存钠锂等碱金属？为什么？然后总结归纳出如下规律：实验室保存药品、试剂是要根据它们的性质来决定的。例如白磷因其着火点低而又易被氧化燃烧，所以必须保存在水中，就是切割时也应放在水中进行。又如硝酸是见光或受热易分解的试剂，那么一定要保存在棕色细口瓶中，还要放在阴凉处。再如氢氧化钠溶液因能与玻璃的成分Na2SiO3、CaSiO3、SiO2等发生反应而发生玻璃被腐蚀而黏结现象，故氢氧化钠溶液不能久存于玻璃试剂瓶中，另外还要用橡皮胶塞而不能用玻璃塞，而盛溴水、硝酸的试剂瓶因其腐蚀橡胶而要用玻璃塞等等。（3）为何不用试剂鉴别NaCl、KCl、CaCl2三种无色溶液？在学生回答的基础上，指出焰色反

26、应是一种物理现象；在进行焰色反应时应注意的是：焰色反应所用火焰本身的颜色要浅，否则会干扰实验现象的观察，一般采用煤气灯较理想，若用酒精灯焰，则要使用外焰的侧面（因为焰心的颜色偏黄）。蘸取待测物的金属丝，最好用铂丝，也可用铁丝、镍丝、钨丝来代替，每次使用金属丝时必须在火焰上灼烧至无色，以免对实验现象产生干扰。金属丝在使用前要用稀盐酸将其表面物质洗净，然后在火焰上灼烧至无焰色，这是因为金属氯化物灼烧时易汽化而挥发，若用H2SO4洗涤金属丝，则由于硫酸盐的熔沸点较高而难以挥发，造成对后一个实验产生干扰。观察钾的焰色时，要透过蓝色钴玻璃片，因为钾中常混有钠的杂质，蓝色钴玻璃片可以滤去黄光。常见的一些金

27、属或金属离子的焰色反应的颜色：钠（钠原子或钠离子）黄色；钾（钾原子或钾离子）紫色；钙（钙原子或钙离子）砖红色；钡（钡原子或钡离子）黄绿色；铜（铜原子或铜离子）绿色。例题注释本部分共设计了三个典型例题。【例1】主要考查碱金属的共性和递变性。解答该题时，在理解掌握碱金属物理性质和化学性质递变规律的同时，要注意它们的特殊性。【例2】为文字叙述型推断题，主要考查钾的化合物间的转化关系。关键是找出解题的突破口，突破口一找到，根据物质的性质顺藤摸瓜，问题便迎刃而解。【例3】为典型的学科内综合题，考查的内容包括元素在周期表中位置的推断、物质性质的定性分析、计算确定合金的成分等。解答时，要结合元素周期律综合推

28、理，并注意物质性质的相似性、递变性和特殊性。拓展题例【例1】 碱金属与O2反应生成的氧化物较复杂，有普通氧化物（如Na2O）、过氧化物（如Na2O2），还有超氧化物和臭氧化物等。因此，要制备碱金属的普通氧化物一般是用碱金属还原对应的过氧化物、硝酸盐或亚硝酸盐。试用方程式表示以下反应。（1）钠与过氧化钠反应_。（2）钾还原硝酸钾还产生了一种单质气体_。答案：（1）2Na+Na2O2=2Na2O（2）10K+2KNO3=6K2O+N2【例2】 为了测定某种碱金属的相对原子质量而设计的装置如图24。该装置（包括水）的总质量为a g，将质量为b g（不足量）的碱金属放入水中，立即塞紧瓶塞。完全反应后再称量此装置的总质量为c g。则：图24（1）列出计算该碱金属相对原子质量的数学表示式_。（2）无水氯化钙的作用是_。（3）如果不用CaCl2，求出的相对原子质量比实际相对原子质量偏大还是偏小?_，理由是_。解析：根据碱金属与水反应的原理：2M2H2O=2MOHH2，称得一定质量的某碱金属并测出与水反应放出氢气的体积，便可计算该碱金属的相对原子质量，但如果不用CaCl2干燥放出的气体，相当于一定质量的金属从水中置换出的氢气更多，测出的相对原子质量偏小