第三节 碱金属元素

第三节 碱金属元素

一、碱金属单质的物理性质

     1、相似性：软可切，银白色（铯略带金色光泽）丽光泽、密度小、熔沸点较低，良好的导电导热性。

     2、递变规律：熔点、沸点逐渐降低，密度呈增大趋势（ ）

二、碱金属的原子结构

1、相同点：最外层电子数相同都是一个电子，次外层电子数相同为8电子（Li除外）。

 2、不同点：核外电子层数不同。

 3、递变规律：按Li、Na、K、Rb、Cs、顺序，原子半径依次增大，离子半径依次增大。（同种元素的原子半径大于离子半径）。

 4、推论性质递变：随原子核外电子层数的增多原子半径依次增大核对外层电子引力的减弱、失去电子的趋势增强，无素的金属性增强，单质的还原性增强。

三、碱金属的化学性质

它们都能跟卤素、氧气、硫等非金属直接化合，在反应中表现出很强的还原性。单质都能与水剧烈反应，生成相应的碱和氢气。反应的实质可表示为：

2R+2H₂0＝2ROH+H₂↑反应的现象各不相同。与水反应不熔化；钠与水反应时熔化；钾与水反应熔化，且使产生的H₂燃烧；铷、铯都与水猛烈反应。碱金属与盐溶液反应，都是先与水反应，若符合复分解反应发生的条件，则生成的氢氧化物继续同盐发生复分解反应。碱金属均不能在水溶液中置换另外的金属单质。

1、跟非金属反应

 卤素：

 氧气：

       （K、Rb、Cs与氧气反应，都生成比过氧化物更复杂的氧化物）。

 氢气：Na、K、Rb、Cs与氢气反应，都生成  RH。

 与硫等大多多数的非金属起反应。

 2、跟水的反应

 碱金属都能跟水反应生成氢氧化物和氢气。 。钠与水反应比锂与水反应激烈，钾跟水的反应比钠更剧烈，常使生成的氢气燃烧并发生轻微爆炸，据此可得出结论：金属单质置换出水中氢越容易说明该元素的金属性越强。因此随着原子的电子层数增多原子半径的增大，碱金属的活动性增强。

 与常见盐溶液反应的离子方程式：（R表示碱金属元素）

四、焰色反应

 定义：某些金属或它们的化合物在灼烧时使火焰呈特殊的颜色。这在化学上叫做焰色反应。

焰色反应鉴别盐类的步骤：

 ①铂丝在火焰上灼烧至原火焰色②蘸取溶液（沾取固体）放在火焰上灼烧，观察火焰颜色，观察钾火焰颜色要透过蓝色的钴玻璃去观察。③盐酸洗铂丝④铂丝在火焰上灼烧至原火焰色（如不能灼烧至原火焰色，则需再酸洗，再灼烧）。⑤再蘸取（沾取）另外化学药品进行实验。

 钾、钠焰色反应颜色：钾――紫色（透过蓝色钴玻璃）

                     钠――黄色

五、钾肥

 通常使用的钾肥：氯化钾、硫酸钾、碳酸钾，由于均易溶于水，在施用时要防止雨水淋失。草木灰中含碳酸钾。

 钾肥肥效通常以氧化钾的质量分数表示：

六、常见钠的化合物的化学式和俗称：

重点、难点点拨

    1.钠氧化物制取

    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。所以工业常用钠在氧气中燃烧制过氧化钠：2Na+O₂=Na₂O₂

  氧化钠一般用间接方法来制取，如：  

  2NaN0₂+6Na＝4Na₂0+N₂↑

  2.碱金属中的一般和特殊之处

  (1)Na、K需保存于煤油中，但Li的密度比煤油小，所以Li必须保存在密度更小的石蜡油中或密封于石蜡

  (2)碱金属中，从LiàCs，密度呈增大的趋势，但ρ(K)=0.862g/cm³<p(Na)=0.971e/cm³。

  (3)酸式盐的溶解度一般大于正盐，但溶解度NaHC0₃<Na₂C0₃。

  (4)氧在化合物中一般显-2价，氢显+1价，但Na₂O₂ 、H₂0₂中的氧显-1价，NaH、CaH₂中的氢显[-1]价。

  (5)试剂瓶中的药品取出后，一般不能放回原瓶，但I_A金属Na、K等除外。 

(6)一般活泼金属能从盐中置换出不活泼金属，但对I_A非常活泼的金属Na、K等除外。如：2Na+CuS0₄+2H₂0=Cu(OH)₂↓=H₂↑+Na₂S0₄。

经典解析

1、(2001・上海)碱金属与卤素所形成的化合物，大都具有的性质是    (    )

    ①高沸点  ②能溶于水  ③水溶液能导电  ④低熔点  ⑤熔融状态不导电

    A.①②③     B.③④⑤

    C.①④⑤    D.②③⑤

  [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、熔融态或水溶液都能导电的性质。

    [答案]  A

  2、(竞赛题)碱金属(如锂、钠、钾、铷等)溶于汞中可形成良好的还原剂“汞齐”。取7g某种碱金属的汞齐与水作用得到0.2g氢气，并得到几密度为ρ g/cm³的溶液，则溶液中溶质的质量分数可以是    (    )

    A.     B.     C.        D.

    [解析]  汞不能与水反应，碱金属(M)能与水发生反应。

    设碱金属的质量为x(x<7g)，相对原子质量为a。

    2M+2H₂0=2MOH+H₂↑x=0.2ag。

    因为0.2ag<7g，故a<35，相对原子质量小于35的碱金属只有Li和Na，分别计算可知答案为A、B。

    [答案]  AB

 3、(上海)甲、乙、丙、丁四个烧杯内分别放人 0.1mol的钠、氧化钠、过氧化钠和氢氧化钠，然后各加入 100mL水，搅拌，使固体完全溶解，则甲、乙、丙、丁的质量分数大小的顺序是    (    )

    A.甲<乙<丙<丁    B.丁<甲<乙=丙

    C.甲=丁<乙：丙    D.丁<甲<乙<丙

    [解析]  由Na⁺守恒比较四种溶液中的溶质质量；由溶液净增重(△m)比较溶液质量。每摩尔Na、Na₂0、 Na₂0₂溶于水，分别使溶液净增重(23-1)g、(62-0)g、 (78-16)g，即Na₂0、Na₂0₂使溶液净增重相等。

[答案]  B

4、A为单质，B、C、D是A元素的三种不同的化合物，用铂丝蘸取B、C、D的溶液进行焰色反应，都呈紫色，按各图变化，写出有关反应的化学方程式。

 [解]：B、C、D中都含钾元素，则A为单质钾，B为钾的氢氧化物，C为钾的碳酸盐，D为钾的氯化物。

 答：①      ②

     ③         ④

5、8.1g某碱金属（R）及其氧化物（R₂O）组成的混合物，与水充分反应后，蒸发反应后的溶液，得到12g无水晶体，通过计算确定该金属的名称。

 [解]：假设该混合物为单一成分组成的纯净物。

 Ⅰ：若全为金属，则

 Ⅱ：若全为氧化物，则

 因为应满足： ，在此区间的金属只能钠，钠原子量为23。

 说明：按常规法解题非常麻烦，亦可得。

6、KHCO₃和CaCO₃的混合物和与之等质量的NaHCO₃分别与盐酸反应时，消耗酸的量相等，求混合物中KHCO₃、CaCO₃的质量比。

 [解]：设混合物的质量为m

    解得：

    因为 ，所以

7、现有A、B、C三种白色固体及一种无色气体D。A、B、C均可溶于水，其中C的溶液为碱溶液，焰色反应均呈黄色，且四种物质中间存在如下反应关系：

①                    ②

③                       ④

     试推断：A是 ________ B是 ________ C是 _________ D是 ________。

     答案：  A:Na₂CO₃     B:NaHCO₃     C:NaOH       D:CO₂

         或  A:Na₂SO₃     B:NaHSO₃     C:NaOH       D:SO₂

8、NaHCO₃和Na₂CO₃的混合物100g和20gNaOH固体混合物加热，充分反应后冷却称量，剩余固体质量为108g，求原混合物中Na₂CO₃的质量分数是多少？

     [解]：设20gNaOH与足量NaHCO₃反应减少质量为x，消耗NaHCO₃质量为y

         因为 ，所以肯定有过量的NaHCO₃分解。

         设：分解的NaHCO₃为m

        答：（略）。

9、现有 和 的混合物，为了测定x的值，某同学采用如下图装置进行实验：

（1） A的装置的作用是 _____________________________

（2） B的装置的作用是 _____________________________

（3） C的装置的作用是 _____________________________

      （4）若在试管A中装入 和 的混合物3.7g，用酒精灯加热到反应完全，此时B管增重1.89g，C管增重0.22g，则x值为 ______ 。

      [解]：（1）加热使 失去结晶水，使 分解。

          （2）吸收反应中生成的水。

          （3）吸收CO₂。

          （4）

        答：（略）。

10、向5.68gCaCO₃和MgCO₃组成的混合物中加入足量的盐酸，将产生的气体通入500mL 0.2mol/L NaOH 溶液中，CO₂完全被吸收，NaOH无剩余，把吸收CO₂后的溶液在减压低温条件下蒸干，得无水固体5.92g。求混合物质MgCO₃的质量分数。

     [解]：0.1mol NaOH全部转变成Na₂CO₃,则

          0.1mol NaOH全部转变成NaHCO₃， 则

     因为 ，所以5.92g固体为 和 的混合物。

      答：（略）。