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考點(diǎn)05 堿金屬元素

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1、考點(diǎn)5堿金屬元素 1. 復(fù)習(xí)重點(diǎn) 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(shí)驗(yàn)的操作步驟; 原子的核外電子排布?jí)A金屬元素相似性遞變性 2.難點(diǎn)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(qiáng)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(duì)應(yīng)水化物均是強(qiáng)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(qiáng),又決定了他們?cè)谛再|(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

2、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(qiáng),其最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物的堿性增強(qiáng):; (2)實(shí)驗(yàn)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?yàn)樗鼈兊拿芏刃?,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?。航饘俸椭饕怯秒娊馊廴诼然锏姆椒ㄖ迫?;金屬因?yàn)橐兹苡邴}不易分離,且電解時(shí)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

3、。 (4).焰色反應(yīng)操作的注意事項(xiàng)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(cè)物的金屬絲本身在火焰上灼燒時(shí)應(yīng)無顏色,同時(shí)熔點(diǎn)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?yàn)樗谧茻龝r(shí)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(shí),要透過藍(lán)色的鈷玻璃片,因?yàn)殁浿谐;煊锈c的化合物雜質(zhì),藍(lán)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(duì)原子質(zhì)量:,23,39,85。今有某堿金屬M(fèi)及其氧化

4、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(fèi)是[ ] A、 B、 C、 D、 解析 設(shè)M的相對(duì)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(shí)有如下關(guān)系: 10.8 g→×[(A+17)/A]g 10.8 g→×[2(A+17)/(2A+16)]g 但實(shí)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:>A>,從堿金屬的相對(duì)原子質(zhì)量可知該堿金屬只能是鈉。 答案 B

5、 例2 為了測(cè)定某種堿金屬的相對(duì)原子質(zhì)量,有人設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)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(jì)算該堿金屬相對(duì)原子質(zhì)量的數(shù)學(xué)表達(dá)式; (2)無水氯化鈣的作用是什么?如果不用,測(cè)定的堿金屬相對(duì)原子質(zhì)量比實(shí)際值偏大還是偏小?說明理由。 解析 本題測(cè)定未知堿金屬的相對(duì)原子質(zhì)量,所依據(jù)的化學(xué)反應(yīng)原理是:,只要通過實(shí)驗(yàn),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(jì)算求得堿金屬的相對(duì)原子質(zhì)量。 (1)依題設(shè)實(shí)驗(yàn)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

6、堿金屬的相對(duì)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(cè)定值較實(shí)際值偏小。討論上述表達(dá)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(jìn)行測(cè)定實(shí)驗(yàn)。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(shí),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(jì)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

7、是,設(shè)其質(zhì)量為, ???? 32 4 ???? ???,故假設(shè)不成立。 如果A都是,設(shè)其質(zhì)量為: ??? 88 32 56 ??? ??? ,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

8、作用得到氫氣,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(duì)原子質(zhì)量為,則,故。相對(duì)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(jì)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=2Na

9、OH 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(shí)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 + +、也可能有K+ + +、也可能

10、有K+ 2.電子工業(yè)制造光電管時(shí),需要一種經(jīng)強(qiáng)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 B.ⅦA族元素 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 ①②③ ④⑤ 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    D.鋰可以與氮?dú)饣仙傻?Li3N) 5.已知

11、鋇的活潑性介于鈉和鉀之間,下列說法中正確的是    D.在水溶液中,鋇離子可以氧化金屬鈉 3N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 +半徑都比陰離子大 B.與水反應(yīng)時(shí),水都作氧化劑  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。 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(shí)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

12、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 ∶∶1 ∶∶3 二、非選擇題(共60分) 2O2和NaHCO32O2和NH4HCO32O2和Ca(HCO3)2,其中每種物質(zhì)均為1 mol。將它們加熱至300℃,經(jīng)充分反應(yīng)后排出氣體,寫出各容器內(nèi)殘留的固體物質(zhì)名稱及其物質(zhì)的量。A ,B ,C ,如分別加入相同濃度的足量稀H2SO4與殘留物完全反應(yīng),則消耗硫酸的體積從大到小的順序依次為 。 10.(10分)呼吸面具中Na2O2可吸收CO

13、2放出O2,若用超氧化鉀(KO2)代替Na2O2也可起同樣的作用。 (1)寫出KO2與CO2反應(yīng)的化學(xué)方程式 。 (2)1 kg Na2O2和1 kg KO2 分別跟CO2反應(yīng),生成的O2的質(zhì)量比為 。 (3)等質(zhì)量的CO2分別與足量的Na2O2、KO2反應(yīng),生成的O2的質(zhì)量比為 。 (4)你認(rèn)為選用 作補(bǔ)氧劑更合適,理由是 。 11.(10分)為了制取純凈干燥的氣體A,可用下圖所示裝置,生成A

14、的速度可通過滴入液體B的速度控制。已知A是一種無色、無味、不能使酸堿指示劑變色,也不會(huì)在空氣中燃燒的氣體。 (1)A是 。 (2)若C是一種淡黃色固體,則燒瓶中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。 (3)若C是一種黑色粉末,則B物質(zhì)是 ,C物質(zhì)的作用是 。 (4)洗氣瓶中的試劑是 ,其作用是 。 12.(8分)已知氧化物有:普通氧化物,如Na2O;過氧化物,如Na2O2;超氧化物,如KO2;臭氧化物,如RbO3。其中后三種

15、均能與水或CO2反應(yīng)產(chǎn)生O2,試分別寫出KO2、RbO3與CO2反應(yīng)的化學(xué)方程式: 現(xiàn)已用平底燒瓶收集得到CO2,在瓶內(nèi)有一只緊扎在玻璃管末端的氣球,如上圖所示。打開塞子迅速往瓶里加入下列物質(zhì)中的 (填序號(hào)),立即塞緊塞子,一段時(shí)間后,氣球就會(huì)自動(dòng)膨脹起來。 22O2 23 13.(12分)由NaOH和NaHCO3組成的固體混合物A mol 置于密閉容器中加熱至200℃,充分反應(yīng)后排出氣體,得殘余固體y mol

16、。若以x表示原混合物中NaOH的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù),試回答: (1)當(dāng)x=25%時(shí),y的值; (2)當(dāng)x=75%時(shí),y的值; (3)若以x為橫坐標(biāo),y為縱坐標(biāo),在圖中畫出x、y的關(guān)系曲線,并求出y=f(x)的關(guān)系式。 14.(12分)用NaOH、H2O、大理石和鹽酸制取33 g純NaHCO3,請(qǐng)參照物質(zhì)的溶解度回答下列問題: 25℃ 溶解度/g NaOH 100 NaHCO3 9 Na2CO3 30 (1)寫出制取過程中反應(yīng)的化學(xué)方程式。 (2)若提供100 g水,則需NaOH的物質(zhì)的量為多少? (3)簡述實(shí)驗(yàn)的操作過程。 (4)在上圖反映上述實(shí)驗(yàn)

17、過程的圖象中,標(biāo)出A點(diǎn)[即當(dāng)n(CO2)/n(NaOH)=1/3,且n(CO2)=0.125 mol]的位置,并判斷此時(shí)所得鹽的組成及其物質(zhì)的量。 參考答案 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(shí)必須排除黃光的干擾。 答案:D  3.解析:組成要符合(CO)n(H2)m的形式 答案:D  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

18、 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?yàn)镹a2CO3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↑ ∶1 (3)1∶3 (4)KO2

19、因等質(zhì)量的KO2與CO2反應(yīng)時(shí)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 2+2CO2===2K2CO3+3O24RbO3+2CO2===2Rb2CO3+5O2 AB 13.(1)A (2)A (3)0<x<0.5時(shí),y=≤x<1時(shí),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(diǎn)標(biāo)注略 0.125 mol 正鹽

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