高考第一轮复习化学碱金属元素.docx
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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（③）
①碱金属的单质及合金在通常情况下都是银白色的固体。
②碱金属在空气中加热均可生成多种氧化物。
③碱金属都是典型的金属，具有强还原性。
④所有碱金属的氧化物都属于碱性氧化物。
⑤由于碱金属形成的碱均为强碱，所以碱金属形成的盐均不会水解。
⑥碱金属都可以保存在煤油里。
⑦将锂投入冷水中，能浮在水面并能立即燃烧。
⑧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：
①与O2反应越来越剧烈，产物越来越复杂；②与H2O反应越来越剧烈；③高价氧化物对应水化物的碱性：
CsOH＞RbOH＞KOH＞NaOH＞LiOH。
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，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
①氢氧化物中碱性最强的是CsOH②单质熔点最高的是铯③它们都是热和电的良导体④它们的密度依次增大，且都比水轻⑤它们的还原性依次增强⑥它们对应离子的氧化性也依次增强
A.①③B.②⑤C.②④⑥D.①③⑤
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+C
A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）K2CO3KOHKHCO3KCl
（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
①与水反应比钠更剧烈②Rb2O在空气中易吸收水和二氧化碳③Rb2O2与水能剧烈反应并释放出O2④它是极强的还原剂⑤RbOH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1molH2将转移2mole－
（4）现有铷和另一种碱金属形成的合金5g，与足量水反应时生成标准状况下气体2.24L，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ⅠA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①②③④；（3）RbH+H2O====RbOH+H2↑，可见反应后溶液为碱性，且H2O作氧化剂，转移电子数为1e－，C正确；（4）从碱金属与水反应通式2R+2H2O====
2ROH+H2↑看，生成0.1molH2，碱金属的物质的量为0.2mol，所以合金的平均摩尔质量M=5g/0.2mol=25g·mol－1，而M（Rb）>25g·mol－1，另一碱金属的M必小于25g·mol－1，所以可能是Na或Li。
答案：
（1）五ⅠA
（2）①②③④（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：
Na2CO3＞NaHCO3＞H2CO3
B.熔点：
K＞Na＞Li
C.溶解度：
NaHCO3＞Na2CO3
D.氧化性：
Li+＜Na+＜K+
解析：
热稳定性规律M2CO3＞MHCO3＞H2CO3，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：
A
2.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：
B
3.（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：
D
4.（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：
C
5.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：
D
6.（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260.7KB.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）：
①O3：
_________________________________________。
②Na2O2：
______________________________________。
③Na2O：
_______________________________________。
（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O2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）①3O2
2O3②2Na+O2
Na2O2
③4Na+O2
2Na2O
（2）0－1－2
（3）4RbO2+2CO2====2Rb2CO3+3O2
（4）22——112OH－
8.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+====BaSO4↓
9.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。
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2－2
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2－2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.Na2OB．Na2O2C．KO2D．RbO3
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：
4KO2＋2CO2====2K2CO3＋3O2；4RbO3＋2CO2====2Rb2CO3＋5O2AB
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的产物，设计如图2－3所示的实验装置。
AB
图2－3
（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：
①装置B的作用_______，D的作用_______。
②确认反应产物有氧气生成，操作方法：
_________，现象结论：
___________________。
③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）①除水蒸气、干燥二氧化硫防止空气中CO2和H2O（g）与Na2O2反应
②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
③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0.9kg氧气，呼出1.0kg二氧化碳。
为了能保持飞船座舱内空气成分的稳定，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①____________；②_________________；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1.0kgCO2与Na2O2反应产生的O2为0.36kg，小于宇航员需要消耗的0.9kg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1.0kgCO2与KO2反应生成O2的质量为1.1kg，与Na2O2相比释放的O2多。
答案：
2Na2O2+2CO2====2Na2CO3+O22Na2O2+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：
①碱金属性质的相似性和递变性及解释；②碱金属主要物理性质和化学性质的应用；③焰色反应及其应用；④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：
（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）：
①4M+O2====2M2O，2M+Cl2====2MCl
②2M+2H2O====2MOH+H2↑
③2M+2HCl====2MCl+H2↑
④M2O+H2O====2MOH，M2O+2HCl====2MCl+H2O
⑤2M2O2+2H2O====4MOH+O2↑
2M2O2+2CO2====2M2CO3+O2
⑥碱金属能发生焰色反应
⑦过氧化物具有漂白性
⑧热稳定性：
M2CO3＞MHCO3
⑨溶解度（同温下）：
M2CO3＞MHCO3
⑩MHCO3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：
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，指出焰色反应是一种物理现象；在进行焰色反应时应注意的是：
①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）。
②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。
③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。
④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2－4。
该装置（包括水）的总质量为ag，将质量为bg（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cg。
则：
图2－4
（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：
2M＋2H2O====2MOH＋H2↑，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
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