金属钠及其化合物知识归纳和巩固之三碱金属.pdf

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1、金属钠及其化合物知识归纳和巩固 三、碱金属元素 知识点精析 I：碱金属元素的原子结构 相同点：次外层 8个电子（Li 是 2个）；最外层 1个电子。不同点：核电荷数增加，电子层数增多，原子半径增大。II：碱金属单质的物理性质 相同点：均为银白色（铯略带金色光泽），轻（其中锂、钠、钾比水还轻）软金属，低熔点，导电，导热。不同点：随着原子序数的递增，密度逐渐增大（但 NaK），硬度变小，熔沸 点降低。III：碱金属单质的化学性质 相同点：均与卤素、硫、氧气、水等反应。不同点：在氧气中燃烧时：Li 的生成物一般是 Li 2O，Na的生成物是 Na2O2，而 K、Rb、Cs等生成过氧化物或超氧化物；在

2、与水反应时：Li 较剧烈，Na剧烈，K更 剧烈并轻微爆炸，Rb很猛烈并爆炸，Cs 更猛烈并爆炸。（1）Li 与水反应时不熔化，且生成的氢氧化锂溶解度较小，阻碍反应的进行。（2）碱金属元素所对应的碱（MOH）均为可溶性强碱，碱性从 LiOH 到 CsOH依次 增强。（3）碱金属氧化物（M2O）是碱性氧化物。过氧化物（M2O2）和超氧化物（MO2）都不是碱性氧化物，与酸反应除生成盐和水外，还放出氧气。2K2O2+4HCl=4KCl+2H2O+O2 4KO2+4HCl=4KCl+2H2O+3O2 综上所述：物 质的结构决定性质，性质反映结构。结构相似，性质相似；结构不相似，性质差 异大。IV：碱金属

3、单质的保存 碱金属单质化学性质十分活泼，所以碱金属元素均以化合态存在于自然界中。碱 金属元素的性质非常活泼，常温下易和氧气、水等反应，所以碱金属单质单质保 存时必须隔绝空气和水。如钠、钾、铷、铯保存于煤油中。由于锂的密度小于煤 油的密度，将锂放入煤油会浮在液面上，起不到保护作用，因此锂不保存在煤油 中，一般浸没在液态石蜡里。V：碱金属的氢化物 碱金属跟氢气发生反应，生成碱金属氢化物，它们都是离子化合物，其中氢 以 H形式存在，显-1 价。碱金属的氢化物是强还原剂。在较高的温度下，它们能从熔融盐中将金属还 原出来。例如在 400时，NaH能够把 TiCl 4还原成 Ti；NaH可用于铁制品的除

4、锈；碱金属氢化物常用来还原某些有机物，如将醛、酮、羧酸还原为醇，将硝基 还原为氨基。碱金属氢化物与水反应放出氢气。MH+2HO=MOH+H2，1 千克氢化锂与水 反应可以放出 2800L 氢气。因此，氢化锂可以看做是储藏氢气的“仓库”，常用 于军事上和其他需要氢气的地方，比如在航空航天上可以作为燃料电池的原料。VI：焰色反应 1.定义：某些金属或它们的化合物在灼烧时都会使火焰呈现特殊的颜色，这在 化学上叫做焰色反应。2.焰色反应原理：灼烧某些金属或它们的化合物时，核外电子获得能量被激发，被激发后的电 子不稳定，又恢复到原来状态，以光的形式释放能量，此乃元素的性质，与价态 无关。原子结构不同，发

5、出的光波长就不同，所以各种金属的焰色各不相同，该 过程中无新物质生成，故不是化学变化，而是物理变化。3.焰色反应的操作步骤（1）点燃酒精灯。（2）铂丝在酒精灯上灼烧至火焰呈原色，如有色蘸盐酸再烧，直至与原来的火 焰颜色相同为止。（3）铂丝蘸取固体或溶液灼烧、观察。（若是钾元素，应通过蓝色钴玻璃，滤去 遮盖紫色的黄光。）（4）铂丝用稀盐酸洗净，在火焰上灼烧至原色，放好。注意：焰色反应的操作应注意下列几个问题：所用火焰本身的颜色要浅，以免干扰观察。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

6、烧时有绿色火焰产生。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焰 色，以除去能起焰色反应的少量杂质。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。4.钠、钾等金属的焰色 K（K+）紫色（透过蓝色钴玻璃），Na（Na+）黄色，Cu（Cu2+）绿色，Ca（Ca2+）砖红色。VII：钾肥和从草木灰中提取钾盐 1.土壤中的钾元素多以矿物形式存在，如云母、正长石等。通常使用的钾肥主 要有 KCl、K2SO4、K2CO3等钾盐。钾在这些盐中均以离子存在，易被农作物吸收，所以这些钾肥都是速效的，但是这些盐易溶于水，

7、在使用时要防止雨水淋失。2.从草木灰中提取钾盐 草木灰的主要成分是 K2CO3，可分四个步骤提取：（1）溶解；（2）过滤；（3）蒸发；（4）冷却结晶。解题方法指导 题型 1 考查碱金属化合物的性质 例 1 某 K2CO3样品中含有 Na2CO3、KNO3、Ba（NO3）2三种杂质中的一种或两种。现 将 13.8g 样品加入足量水中，样品全部溶解。再加入过量的 CaCl2 溶液，得到 9 克沉淀，对样品所含杂质的正确判断是（）A肯定有 KNO3 B 肯定有 KNO3，可能还含有 Na2CO3 C肯定没有 Ba（NO3）2，可能有 KNO3 D肯定没有 Na2CO3和 Ba（NO3）2 解析：固体

8、能溶于水，说明固体中肯定没有硝酸钡，因为如果有会与碳酸钾生成 沉淀 如果碳酸钾是纯净的，那么 K2CO3+CaCl2=CaCO3+2KCl 138 100 13.8 x x=10g 将产生 10g 碳酸钙沉淀 如果全是碳酸钠的话 Na2CO3+CaCl2=CaCO3+2NaCl 106 100 13.8 y y13g 若含有碳酸钠 则得到沉淀的质 量应该大 于 10g 小于 13g，而实际 只得到 9g，故不可能 含有碳酸钠，一 定含有硝 酸钾，观察 选项，故 选 A、D 题型 2 检验锂的性质 例 2 关于锂的结构和性质的判断，错误的是（）（1）与水反应比钠剧烈（2）它的原子半径比钠小（3）

9、它的氧化物暴露在空气中易吸收二氧化碳（4）它的阳离子最外层电子数和钠相同（5）它是还原剂 A.只有（1）B.（3）和（5）C.（2）和（3）D.（1）和（4）题型 3 检验碱金属的性质递变规律 例 3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.解析：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

10、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。题型 4 有关碱金属单质及其氧化物的计算 例4 由某碱金属（R）及其氧化物（R2O）组成的混合物 4.0g 与水充分反应，蒸发，结晶得到干燥的固体 5.0g。试通过计算确定该金属元素的名称。解析:设 R的相对原子质量为 a（1）设:4.0g都是碱金属（R）则有:R-ROH-m a 17g 4.0（5.0g-4.0g）解得 a=68（2）设 4.0g都是碱金属的氧化物（R2O）则有;R2O-2ROH-m（2a+16）18g 4.0（5.0g-4.0g）解得:a=28 因为：Li 7；Na 23；K39；Rb85；Cs

11、133 那么碱金属的相对分子质量就是在 2868 之间 所以碱金属只能是 K 蒸发反应后的溶液，得到 5.0g 无水晶体。题型 5 综合考察钾及化合物的性质 例5 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和盐酸发生反应后，均得到 D；将固体 C加热可得到 A；若在 A 的溶液中通 入一种无色无味气体，可制得 C，若 B 与 C 的溶液混合可制得 A；推断：A 为；B为；C 为；D 为。写出有关 反应的化学方程式。解析：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、KHCO

12、3 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 KHC3O。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：K2CO3 KOH KHCO3 KCl 基础达标演练 1.某物质燃烧时，焰色为黄色，下列判断正确的是（）3.把一小块金属钾投入硫酸铜溶液中，生成物有（）A.Cu 和 K2SO4 B.Cu、K2SO4和 H2 C.K2SO4、Cu（OH）2和 H2 D.Cu、KOH和 H2 4.钾和钠的性质相似，下列说法中能较好

13、地解释这个事实的是（）A.最外层电子数相同 B.都是金属元素 C.原子半径相差不大 D.最高化合价相同 5.下列关于铯及其化合物的说法，不正确的是（）A.氢氧化铯是一种强碱 B.铯与水或酸反应剧烈，都能放出氢气 C.碳酸铯加热可生成氧化铯和 CO2 D.铯与氧气反应的产物很复杂 6.把 7.4g 小苏打和 Na2CO310H2O组成的混合物溶于水制成 100mL溶液，其中 c（Na+）=0.6mol/L。若将等质量的该混合物加热至恒重，则该混合物的质量减小 了（）A.2.12g B.3.18g C.4.22g D.5.28g 解析：混合 物加热至恒重时,残留 物质的是 Na2CO3，Na+的物

14、质的 量：0.6molL0.1L=0.06mol，相当于 0.03mol 的 Na2CO3，残留固体的质量是：106g/mol 0.03mol=3.18g。故答案选 C。7.以下关于铷的叙述，不正确的是（）A.该物质一定是钠的化合物 C.该物质一定是金属钠 2.跟水反应最剧烈的碱金属是（B.该物质中一定含有钾元素 D.该物质中一定含有钠元素）铷的密度比钠大，熔点比钠高 与冷水不反应，与热水反应放出氢气 铷盐大多数都易溶于水 铷的原子半径和离子半径都分别比钠大 A.B.C.D.8.在天平两边各放一个相同质量的烧杯，分别加入 100gH2O，向左盘烧杯中加入 4.6g 金属钠，为了保持天平指针指向

15、零点，应向右盘加入金属钾的质量为（）A.3.90g B.4.52g C.5.12g D.7.80g 解析：设加入钠后生成 H2 质量为 x 克 2Na+2H2O=2NaOH+H2 46 2 4.6g xg 46/4.6g=2/xg x=0.2g 所以烧杯增加总质量为 4.6-0.2=4.4g 设加入钾 m 克后生成 H2质量为 n 克 2K+2H 2O=2KOH+H 2 78 2 mg ng 78/mg=2/ng n=m/39 所以烧杯增加总质量为：m-n=38m/39 因为天平平衡，所以 38m/39=4.4g 所以 m=4.52g 应向右盘加入金属钾的质量为（4.52g）9.有一包固体粉末

16、，其中可能含有 Na2CO3、NaCl、Na2SO4、CuCl2、BaCl2、K2CO3 和 K2SO4 中的一种或几种，现进行以下实验。（1）将该粉末溶于水得无色溶液和白色沉淀（2）将滤出的沉淀中加入稀硝酸后有部分沉淀溶解，并有无色气体。（3）取滤液做焰色反应，火焰呈黄色，隔着蓝色的钴玻璃，不见紫色，由上述 实验现象判断：混合物中一定含有；一定不含有；不 能肯定是否含有。解析：BaCl2、Na2CO3、Na2SO4；CuCl2、K2CO3、K2SO4；NaCl 能力拓展 释疑解难 命题规律 1：碱金属元素的相似性和递变性 注意：（1）通常的合金多呈固态，而钠钾合金是液态；（2）碱金属单质在空

17、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，但 Li 只生成 Li 2O；（3）碱金属单质的密度一般随核电荷数的增大而增大，但钾的密度小于钠；（4）碱金属单质一般与水剧烈反应，但锂跟水反应缓慢（LiOH 的溶解度小）；（5）碱金属单质因性质活泼，多保存在煤油中，而锂却因密度比煤油小，只能 保存在液态石蜡中；（6）碱金属的盐一般易溶于水，但 Li 2CO3却是微溶性物质；（7）一般来说，酸式盐的溶解度大于正盐的溶解度，但 NaHC3O较 Na2CO3的溶解 度小。命题规律 2：碱金属的制取 1.金属 Li 和 Na 主要是用电解熔融氯化物的方法制取。如：2NaCl 电 解2Na

18、+Cl 2 熔融 2.金属 K 因为易溶于熔盐不易分离，且电解时有副反应发生，故一般采用还原 法，在 850的高温下，用 Na从熔融 KCl 中把 K置换出来：Na+KCl 8 5 0 K+NaCl 置换出来的 K由于密度比 Na小，故浮在熔融液上面，同时，由于 K 的沸点比 Na 低，在850时，K变为蒸气挥发出来，而 Na还未气化。根据化学平衡移动原理，K的挥发导致产物浓度降低，使平衡右移，直至反应完全。3.Rb 和 Cs 的金属性更强，电解熔融盐类时，收集金属更困难；另一方面，Rb 和 Cs 的沸点更低（分别为 688和 678.4），有利于气态时收集，故工业上常 用活泼金属还原法制取

19、Rb和 Cs。注意：此金属的制取原理并不是活泼金属去置换不活泼金属，而是用平衡移动原 理去解释。命题规律 3：碱金属与氧生成的化合物 氧化物中存在 O2，如 Na2O、K2O、Li 2O、属碱性氧化物，与酸反应，只能生 成盐和水，如：Na 2O+2HCl=2NaCl+2HO 而过氧化物中存在 O22过氧根离子，其中氧价态为-1 价，如 Na2O2、CaO2、与 酸反应生成盐和水，同时还有 O2 放出，如：2Na2O2+4HCl=4NaCl+2H2O+O2 还有超氧化物，如：KO2，含有 O2，其中氧价态为-1/2 价，当然可能有更复杂的 化合物。注意：过氧化物、超氧化物都不属于碱性氧化物。命题

20、规律 4：用讨论法解化学元素计算题的一般思路 有一类化学计算题，由于某一条件的不确定，结果可能是两个或两个以上，也可 能在某个范围内取值，这类题目就需要用讨论的方法求解。近几年高考中出现的 涉及讨论的试题主要有四种类型：（1）讨论反应发生的程度；（2）讨论反应物是否过量；（3）讨论反应物或生成物的组成范围；（4）讨论不定方程的解。前三种类型的讨论题一般思路是：（1）首先利用有关反应方程式（或加工变形的 关系式）确定两种反应物恰好完全作用时，各反应物和生成物的具体的量的关系；（2）然后再按某一反应物的量不足或过量分别讨论；（3）最后将（1）（2）联系起来找出各种情况下对应的答案或取值范围。对不定

21、方程的讨论，需充分利用题目中给出的条件，有选择范围地讨论。典型例题导析 题型 1 碱金属卤化物的性质 例 1 碱金属与卤素所形成的化合物大都具有的性质是（）高沸点 能溶于水 水溶液能导电 低熔点 熔融状态不导电 A.B.C.D.题型 2 碱金属元素的离子半径的大小比较 例 2 下列化合物中阴离子半径和阳离子半径之比最大的是（）A.LiI B.NaBr C.KCl D.CsF 例 3 为维持人体内电解质平衡，人在大量出汗后应及时补充的离子是（）A.Mg 2+B.Ca 2+C.Na+D.Fe 3+题型 3 考查碱金属元素性质的递变规律 例 4（2008山东）下列说法正确的是（）A.SiH 4比 C

22、H4稳定 B.O 2半径比 F的小 C.Na和 Cs属于第 A族元素，Cs失电子能力比 Na的强 D.P 和 As属于第 A族元素，H3PO4酸性比 H3AsO4的弱 题型 4 碱金属元素化合物的推断 例 5 A 和 B均为钠盐的水溶液，A呈中性，B呈碱性并具有氧化性。下图为相 关实验步骤和实验现象：请回答：（1）写出 A、B和C的化学式：A，B，C。（2）依次写出 AD和 DE（E中含有某+5价元素的含氧酸根离子）的离子方 程式：，。（3）写出将 SO2 气体通入 K溶液中发生反应的离子方程式：。（4）写出由 FH 的化学方程式：。解析：（1）NaI NaClO AgI（2）2IClOH2O

23、I 2Cl2OH I 25ClO2OH2IO35ClH2O 3 2 2 （3）2Fe3SO22H2O2Fe2SO424H（4）Cl22NaOHNaClONaClH2O 题型 5 以信息题的形式考查碱金属元素的氧化物 例 6（2007上海）钾是活泼的碱金属，钾和氧有氧化钾（K2O）、过氧化钾（K2O2）和超氧化钾（KO2）等多种化合物。（1）钾和硝酸钾反应可制得 K2O（10K2KNO3=6K2ON2），39.0 g 钾与 10.1 g 硝酸钾充分反应生成 K2O的质量为 g。（2）某过氧化钾样品中氧的质量分数（杂质不含氧）为 0.28，则样品中 K2O2的 质量分数为。（3）超氧化钾和二氧化碳

24、反应生成氧气（4KO22CO2=2K 2CO33O2），在医院、矿井、潜水、高空飞行中用作供氧剂。13.2 L（标准状况）CO2和 KO2反应 后，气体体积变为 18.8 L（标准状况），计算反应消耗的 KO2 的质量。（4）KO2加热至 600 部分分解得到产物 A。6.30 g 产物 A充分吸收二氧化碳 生成碳酸钾并产生氧气 1.12 L（标准状况），试确定产物 A 中钾氧两种原 子个数之比。如果产物 A 只含有两种化合物，写出所有可能的化学式并计 算 A 中两种化合物的物质的量之比。解析：(1)28.2g(2)96.25 (4)n(K):n(O)2:3;n(KO 2):n(K 具体过程：

25、设 K2O 的质量为 xg(1)n(K)=1mol n(KNO3)=0.1mol 知硝酸钾完全反应 10K2KNO 3=6K 2ON2 2 564 0.1 x 2/0.1=564/x x=28.2g(3)71g 2O2)=2:1，n(KO2):n(K 2O)=4:1(2)设 K2O2 的质量分数为 y K2O2-2O 110 32 y 0.28 110/y=32/0.28 y=0.9625=96.25%设消耗的 KO2 的质量为 zg(3)4KO22CO22K2CO33O2 284 2x22.4 3x22.4 z V(3-2)x22.4L 18.8-13.2=5.6L z=71g(4)解得 x

26、:y 2:3，即 n(K):n(O)2:3。即得化学式为：n(KO2):n(K 2O2)=2:1 284/z=22.4/5.6(合理即给分)，n(KO2):n(K 2O)=4:1 思维拓展训练 1.A.C.2.A.3.下列物品的存放错误的是（过氧化钾固体必须密封保存 碱金属必须保存在煤油中 在空气或氧气中加热，主要生成碱性氧化物的是（Li B.Na C.K D.Rb)B.D.烧碱必须密封保存 氢氧化钠溶液用带橡胶塞的玻璃瓶盛放）（2009浙江）市场上经常见到的标记为 Li-ion 的电池称为 它的负极材料是金属锂和碳的复合材料（碳作为金属锂的载体）能传到 Li+的高分子材料。这种锂离子电池的电

27、池反应为 放电 Li+2Li 0.35 NiO2 充 2电Li 0.85 NiO2 下列说法不正确的是（A.放电时，负极的电极反应式：Li e=Li+B.充电时，Li 0.85 NiO2既发生氧化反应又发生还原反应 C.该电池不能用水溶液作为电解质 D.放电过程中 Li+向负极移动 4.用一种试剂和必要的实验操作就能鉴别 NaHC3O、NaCl、KCl、此试剂与实验操作是（）A.盐酸、焰色反应 C.盐酸、加热 锂离子电池”。，电解质为一种 K2SO4四种物质，B.Ba（OH）2溶液、焰色反应 D.BaCl 2溶液、焰色反应 5.超氧化钾用于急救供养 4KO2+2CO2=2K2CO3+3O2，若

28、用 156g K 与 O2完全反应生 成超氧化钾，用此超氧化钾和 CO2 完全反应可放出氧气的体积是（标准状况）（）A.67.2L B.22.4L C.44.8L D.11.2L 6.能正确表示下列反应的离子方程式是（）A.硫酸铁与氢氧化钡溶液反应 Ba 2+SO42=BaSO4 B.钾和水反应 K+2H 2O=K+2OH+H2 C.小苏打与烧碱溶液反应 HCO3+OH=CO32+H 2O D.苏打与盐酸反应 HCO3+H+=CO2+H2O 和足量的水完全反应时产生氢气 0.2g，则合金 C.钾 D.铯 A 和硫的质量比为 7:16，硫的相对原子质量为）A.7 B.14 C.23 D.39 9

29、.测定某种碱金属的相对原子质量设计的装置如图所示。该装置的总 质量（包括水）为 ag，将质量为 bg 的碱金属投入水中，立即塞紧瓶塞（水过量），完全反应后再称此装置的总质量为 cg。则：（1）列出计算该碱金属相对原子质量的数学表达式。（2）无水 CaCl2 的作用是。（3）如不用无水 CaCl2，求出的相对原子质量比实际相对原子质量（填“偏大”、“偏小”）。解析：（1）bg碱金属与足量水反应产生 H2的质量为（a+b-c）g。设所求碱金属的相对原子质量为 x，有 2x/2=b/（a+b-c），解得 x=b/（a+b-c）（2）无水氯化钙吸收水蒸气。（3）若不用无水氯化钙，则使测定值较实际值偏

30、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 H2带走），则 c 值减少，（a+b-c）值增大，分式的分母增大，分数 值即减小。10.取 5.4g 由某碱金属 R 及其氧化物 R2O组成的混合物，与足量的水反应。反 应完毕，蒸发反应后得到的溶液，得到 8g 无水晶体。试通过计算，判断该金属 是哪一种碱金属;各成分的质量分数是（同时写出正确的结果和完 整的判断过程，否则不计分）解析：设该碱金属相对原子质量为 1.当混合物中全为碱金属时 2R+H2O=2ROH+H2 2X 2（X+17）5.4 8 5.4g/2x=8g/2（x+17）x35 所以 11x35 所以该碱金属为 Na.设其中钠为 a mol,氧化钠为 b mol.x,则 8 克无水晶体相对分子量 X+17 2,混合物中全为碱金属氧化物时 R2O+H2O=2ROH 2X+16 2X+34 5.4 8 5.4g/(2x+16)=8g/(2x+34)x117.铷和另一种金属的合金 4.6g 中另一金属一定是（）A.锂 B.钠 8.某碱金属元素 A 的硫化物中，则 的相对原子质量为（则有：23a+62b=5.4 a+2b=8/40（钠元素守恒）解得 a=0.1mol b=0.05mol 钠质量分数为:0.123/5.4=42.6%氧化钠质量分数为:1-42.6%=57.4%