高中化学58个精讲(5)碱金属元素.doc

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高中化学58个考点精讲
5、碱金属元素
1． 复习重点
碱金属元素的原子结构及物理性质比较，碱金属的化学性质，焰色反应实验的操作步骤；
原子的核外电子排布碱金属元素相似性递变性
2．难点聚焦

（1）碱金属元素单质的化学性质：
1）相似性：碱金属元素在结构上的相似性，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。具体表现在都能与、、水、稀酸溶液反应，生成含（为碱金属）的离子化合物；他们的氧化物对应水化物均是强碱；
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，又决定了他们在性质上的递变性。具体表现为：①与反应越来越剧烈，产物越来越复杂，②与反应越来越剧烈，③随着核电荷数的增强，其最高价氧化物对应的水化物的碱性增强：；
（2）实验是如何保存锂、钠、钾：均是活泼的金属，极易氧化变质甚至引起燃烧，它们又都能与水、水溶液、醇溶液等发生反应产生氢气，是易燃易爆物质，存放它们要保证不与空气、水分接触；又因为它们的密度小，所以锂只能保存在液体石蜡或封存在固体石蜡中，而将钠、钾保存在煤油中；
（3）碱金属的制取：金属和主要是用电解熔融氯化物的方法制取；金属因为易溶于盐不易分离，且电解时有副反应发生，故一般采用热还原法用从熔融中把置换出来（不是普通的置换，而是采用置换加抽取的方法，属于反应平衡）；铷和铯一般也采用活泼金属还原法制取。
（4）．焰色反应操作的注意事项有哪些？
(1)所用火焰本身的颜色要浅，以免干扰观察．
(2)蘸取待测物的金属丝本身在火焰上灼烧时应无颜色，同时熔点要高，不易被氧化．用铂丝效果最好，也可用铁丝、镍丝、钨丝等来代替铂丝．但不能用铜丝，因为它在灼烧时有绿色火焰产生．
(3)金属丝在使用前要用稀盐酸将其表面的氧化物洗净，然后在火焰上灼烧至无色，以除去能起焰色反应的少量杂质．
(4)观察钾的焰色时，要透过蓝色的钴玻璃片，因为钾中常混有钠的化合物杂质，蓝色钴玻璃可以滤去黄色火焰，以看清钾的紫色火焰．

3． 例题精讲
例1 已知相对原子质量：6.9，23，39，85。今有某碱金属M及其氧化物组成的混合物10.8 g，加足量水充分反应后，溶液经蒸发和干燥得固体16 g，据此可确定碱金属M是[ ]
A、 B、 C、 D、
解析 设M的相对原子质量为A，当设混合物全是碱金属或全是碱金属氧化物时有如下关系：

10.8 g→10.8×[(A＋17)/A]g 10.8 g→10.8×[2(A＋17)/(2A＋16)]g
但实际上该混合物中碱金属及其氧化物都存在，则可建立不等式：。
解得：35.3＞A＞10.7，从碱金属的相对原子质量可知该碱金属只能是钠。
答案 B
例2 为了测定某种碱金属的相对原子质量，有人设计了如图所示的实验装置。该装置(包括足量的水)的总质量为。将质量为的某碱金属单质放入水中，立即塞紧瓶塞，完全反应后再称量此装置的总质量为。

（1）列出计算该碱金属相对原子质量的数学表达式；
（2）无水氯化钙的作用是什么？如果不用，测定的碱金属相对原子质量比实际值偏大还是偏小？说明理由。
解析 本题测定未知碱金属的相对原子质量，所依据的化学反应原理是：，只要通过实验，取得一定质量(题设)的碱金属和足量的水反应产生的的质量，即可根据化学方程式的计算求得碱金属的相对原子质量。
（1）依题设实验数据，碱金属与足量水反应产生的质量为。设所求碱金属的相对原子质量为，有，解得。
（2）无水氯化钙吸收水蒸气。若不用，则使测定值较实际值偏小。讨论上述表达式，不难知道，若装置内的水蒸气外逸(反应放热，更容易使产生的水蒸气被带走)，则值减少，值增大，分式的分母增大，分数值即减小。
小结 还可以另想其他方法进行测定实验。譬如，若获得一定质量的碱金属与水反应所得的质量，本题亦可完成。
例3 在120℃时，将气体A 3.88 g通过足量的，放出，充分反应后固体的质量增加2.28 g，试通过计算判断气体 A的组成及各成分的质量。
解析 120℃能和反应放出的气体有可能是和，因此首先判断A是什么物质？可采用极端假设法。
解 如果A都是，设其质量为，

     32 4
     2.28g
   ，故假设不成立。
如果A都是，设其质量为：

    88 32 56
    2.28g
    ，故假设不成立。
所以A应为和的混合物
设的质量为 g，的质量为 g，则，。
例4 碱金属(如锂、钠、钾、铷等)溶于汞中形成良好的还原剂“汞齐”。取某种碱金属的汞齐7g，与足量水作用得到0.2g氢气，并得到密度为的溶液1，则溶液中溶质的质量分数可能是[ ]
A、 B、 C、 D、
解析 汞不能与水反应，碱金属(M)与水反应的化学方程式为：。
设M质量为，相对原子质量为，则，故。相对原子质量小于35的碱金属只有和，所以本题中碱金属可能为和。
答案 A、B

例5 将70 g过氧化钠和氧化钠的混合物跟98 g水充分反应后，所得氢氧化钠溶液中溶质的质量分数为50%。试分别写出过氧化钠和氧化钠跟水反应的化学方程式，并计算原混合物中过氧化钠和氧化钠的质量各多少克。
解析 发生的反应有：
Na2O＋H2O＝2NaOH
2Na2O2＋2H2O＝4NaOH＋O2↑
设混合物中Na2O2、Na2O的质量分别为x、y，由化学方程式分别解出生成的NaOH的质量和放出的O2质量。

溶液的总质量为：70 g＋98 g－[32x(2×78)]
由上述关系量可列二元一次方程组为

解得：x＝39 g y＝31 g
本题也可从下列角度入手列关系：由于NaOH溶液中溶质的质量分数为50%，因此在溶液中NaOH的质量等于H2O的质量
4．实战演练
1.用纯净的铂丝蘸取某无色溶液在无色火焰上灼烧，火焰呈黄色，说明该溶液中金属离子
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.电子工业制造光电管时，需要一种经强光照射就失电子而接通电路的材料，制造这种材料的物质应属于
A.放射性元素 B.ⅦA族元素 C.卤化银 D.ⅠA族元素
3.某温度下，w g某物质在足量氧气中充分燃烧，其燃烧产物立即与过量的Na2O2反应，固体质量增加w g。在①H2②CO ③CO和H2的混合气 ④HCHO ⑤CH3COOH
⑥HO—CH2—CH2—OH中，符合题意的是
A.均不符合 B.只有①②③ C.只有④⑤ D.全部符合
4.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。下面有关锂及其化合物性质的叙述不正确的是
A.锂在过量氧气中燃烧主要产物是氧化锂而不是过氧化锂B.碳酸锂受强热很难分解
C.碳酸锂的溶解度比碳酸氢锂的大 D.锂可以与氮气化合生成氮化锂(Li3N）
5.已知钡的活泼性介于钠和钾之间，下列说法中正确的是
A.钡可以从氯化钠溶液中置换出钠 B.钡可以从氯化铜溶液中置换出铜
C.钡可以从冷水中置换出氢而得到氢气D.在水溶液中，钡离子可以氧化金属钠
6.Na3N与NaH均为离子化合物，都能与水反应放出气体。下列有关叙述正确的是
A.二者中Na＋半径都比阴离子大C.与水反应所产生的气体都能使湿润的红色石蕊试纸变蓝
B.与水反应时，水都作氧化剂D.二者与盐酸反应，前者可产生两种盐，后者只有一种盐生成。
7.将2.3 g钠与另一种金属元素组成的合金放入足量盐酸中，完全反应时收集到1.13 L　H2(标准状况)，则另一种金属可能是
①K ②Mg ③Al ④Li ⑤Rb ⑥Fe
A.①⑤⑥ B.①⑤ C.②③④ D.①②③④
8.钾与氧组成的某种离子晶体，含钾的质量分数是，其阴离子只有过氧离子O和超氧离子O两种，则此晶体中，O与O的物质的量之比为
A.2∶1 B.1∶1 C.1∶2 D.1∶3
二、非选择题（共60分）
9.（8分）在三个密闭容器内分别装有：A.Na2O2和NaHCO3，B.Na2O2和NH4HCO3，C.Na2O2和Ca（HCO3）2，其中每种物质均为1 mol。将它们加热至300℃,经充分反应后排出气体，写出各容器内残留的固体物质名称及其物质的量。A ，B ，C ，如分别加入相同浓度的足量稀H2SO4与残留物完全反应，则消耗硫酸的体积从大到小的顺序依次为 。
10.（10分）呼吸面具中Na2O2可吸收CO2放出O2，若用超氧化钾（KO2）代替Na2O2也可起同样的作用。
（1）写出KO2与CO2反应的化学方程式 。
（2）1 kg Na2O2和1 kg KO2 分别跟CO2反应，生成的O2的质量比为 。
（3）等质量的CO2分别与足量的Na2O2、KO2反应，生成的O2的质量比为 。
（4）你认为选用 作补氧剂更合适，理由是 。
11.(10分)为了制取纯净干燥的气体A，可用下图所示装置，生成A的速度可通过滴入液体B的速度控制。已知A是一种无色、无味、不能使酸碱指示剂变色，也不会在空气中燃烧的气体。

(1)A是 。
(2)若C是一种淡黄色固体，则烧瓶中发生反应的化学方程式为 。
(3)若C是一种黑色粉末，则B物质是 ，C物质的作用是 。
(4)洗气瓶中的试剂是 ，其作用是 。
12.(8分)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：

现已用平底烧瓶收集得到CO2，在瓶内有一只紧扎在玻璃管末端的气球，如上图所示。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 B.Na2O2 C.KO2 D.RbO3
13.(12分)由NaOH和NaHCO3组成的固体混合物A mol 置于密闭容器中加热至200℃，充分反应后排出气体，得残余固体y mol。若以x表示原混合物中NaOH的物质的量分数，试回答：

(1)当x=25%时，y的值；
(2)当x=75%时，y的值；
(3)若以x为横坐标，y为纵坐标，在图中画出x、y的关系曲线，并求出y=f(x)的关系式。
14.(12分)用NaOH、H2O、大理石和盐酸制取33 g纯NaHCO3，请参照物质的溶解度回答下列问题：
25℃
溶解度/g
NaOH
100
NaHCO3
9
Na2CO3
30

(1)写出制取过程中反应的化学方程式。
(2)若提供100 g水，则需NaOH的物质的量为多少?
(3)简述实验的操作过程。
(4)在上图反映上述实验过程的图象中，标出A点［即当n(CO2)／n(NaOH)=1/3，且n(CO2)＝0.125 mol］的位置，并判断此时所得盐的组成及其物质的量。
参考答案
一、1.解析：钠的焰色反应为黄色，钾的焰色反应为淡紫色，在观察钾的焰色时必须排除黄光的干扰。答案：D
2.D
3.解析：组成要符合（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，若先考虑0.5 mol CO2与Na2O2反应则有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刚好完全反应生成1 mol NaOH，故因为Na2CO3和NaOH不反应，结果相同，但应注意，若CO2过量，则CO2可和生成NaOH反应，而转化为H2O过量，因此通常在定量条件下先考虑CO2和Na2O2的反应情况。
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 因等质量的KO2与CO2反应时放出的O2的量更多
11.(1)O2(2)2Na2O2＋2H2O===4NaOH+O2↑(3)H2O2 催化剂 (4)浓H2SO4 干燥氧气
12.4KO2＋2CO2===2K2CO3＋3O24RbO3＋2CO2===2Rｂ2CO3＋5O2 AB
13.(1)0.5A (2)0.75A
(3)0＜x＜0.5时，y=0.5A；0.5≤x＜1时，y=xA

14.(1)2HCl+CaCO3===CaCl2＋H2O＋CO2↑ CO2＋NaOH===NaHCO3
(2)0.5 mol NaOH
(3)称取20 g NaOH放入烧杯中，加100 g H2O，不断搅拌，使之溶解，等冷却后，通入过量CO2气体。过滤，用滤纸将滤渣表面的水吸干。
(4)A点标注略 0.125 mol 正盐
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