碱金属元素

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一、 复习目标

1. 了解焰色反应的概念、操作要点，并能利用其进行检验、鉴定、鉴别。

2．能运用原子结构、元素周期律的知识理解、分析碱金属的性质差异及递变规律，熟记特性。

二、问题与例题

问题1：如何从原子结构分析碱金属？碱金属有哪些重要的性质？

1．碱金属概述

（1）周期表中的位置：

（2）原子结构

（3）单质及其化合物的相似性

①最高正价为 ；②氧化物对应水化物为强碱，典型的活泼金属元素；③同类物质结构及性质相似。

（4）递变性(按原子序数递增的顺序)：

①原子半径由 ；②元素的金属性增强；③对应碱的碱性增强；④单质的熔沸点降低；⑤与O2反应越来越剧烈，生成物也不同。如Li只有Li2O，Na有Na2O、Na2O2，K、Rb、Cs产物更复杂；⑥与水或酸反应越来越剧烈。如Na与水剧烈反应；K与水反应剧烈，放出的热可以使生成的氢气燃烧，并发出轻微的爆炸(可结合实验复习)。

2．物理性质：碱金属除铯略带 ，都是 色。质 ，有 ，密度比较 ，熔、沸点比较 ， 的良导体。

3．化学性质：

　（1）与非金属反应：4Li＋O2== Na能形成 Na2O、Na2O2 两种氧化物，K能形成更加复杂(如KO2) 的氧化物。

（2）与水反应：2K＋2H2O ==

现象： Rb、Cs遇水立即燃烧甚至爆炸。

结论：碱金属元素 都是金属性较强 的元素，且金属性从Li →Cs依次增强。

（3）都能像钠一样与盐溶液发生反应。

问题2：工业上如何制取碱金属？

4．（1）Li和Na主要是电解熔融氯化物来制取。

如：2NaCl(熔融) == 2Na＋Cl2↑。

（2）金属钾因为易溶于熔融盐而不易分离，且电解时有副反应发生，故一般采用热还原法，在850 ℃的高温下用Na从熔融KCl中把钾置换出来：Na＋KCl == NaCl + K↑。在850 ℃ 时，钾变为蒸气挥发出去，而钠还未被气化。根据化学平衡移动原理，钾的挥发 导致 产物的浓度 减小，故平衡右移。

（3）铷和铯也常用活泼金属还原制取：

2RbCl＋Mg == MgCl2＋2Rb↑

【说明】

(1)ⅠA族元素中的H元素不是金属元素，不是碱金属。

(2)同一主族元素，原子序数相差可能是2、8、18、32。

问题3：焰色反应是化学反应吗？其应用是什么？怎样应用？

【注意】1．锂在空气中燃烧时可生成Li3N；LiOH、Li2CO3难溶于水且受热易分解；Li与水反应较慢。

2 ． 碱金属中，从Li → Cs，密度呈增大的趋势，但ρ(K)＝→Cs， 密度呈增大的趋势，但ρ(K)＝0.862 g·cm－3<ρ(Na)＝0.971 g·cm－3。

3．酸式盐的溶解度一般大于正盐，但溶解度NaHCO3。

4．氧在化合物中一般显－2价，氢显＋1价，但Na2O2、H2O2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，但碱金属Na、K等除外。

6．不是所有金属元素都有焰色反应，但所有碱金属都有焰色反应(观察钾的紫色须将黄色用蓝色钴玻璃滤去)

【例1】 （2010·改编题）我国载人航天飞船使用的火箭启动炸药为氢化锂、氘化锂和氚化锂，它们(　　)　　　　　　　　　　　　　　

A．都是共价化合物 B．由同位素原子构成的同分异构体

C．具有较强还原性 D．互为同素异形体

【变式训练】(2010·天津八校联考)下列叙述中正确的是(　　)

A．在碱金属元素中，所有碱金属的氧化物均属于碱性氧化物

B．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

C．金属锂不能保存于煤油中，金属钾可以保存于煤油中

D．虽然自然界含钾的物质均易溶于水，但土壤中钾含量太少，故需施用钾肥

[例1] 以下各叙述中错误的是（ ）

A. 原子半径由小到大的顺序是Li＜Na＜K＜Rb＜Cs

B. 同一种碱金属元素的离子半径比原子半径小

C. 碱金属单质的密度比较Li＜K＜Na＜Rb

D. 碱金属离子的氧化性比较为Li+＜Na+＜K+＜Rb+

[例2] 欲观察氢气的焰色，氢气导管口的材料最好是（ ）

A. 钠玻璃（含Na元素） B. 钾玻璃（含K元素）

C. 石英玻璃（主要是SiO2） D. 铜管

[例3] 某碱金属及其氧化物的混合物2克，与水完全反应后生成了3克碱，则此碱金属是什么？

[例4] 下列关于铯及其化合物的叙述不正确的是（ ）

A. 无色硫酸铯的化学式为Cs2SO4，它易溶于水

B. 碳酸铯加热分解为二氧化碳和氧化铯

C. 铯与水反应发生爆炸，铯可以从电解它的熔融氯化物中提取

D. 在碱金属中，铯的熔点最低

[例5] 下列有关碱金属的如下各项说法中正确的是（ ）

A. 用作原子反应堆导热剂的钠钾合金在常温下呈固态，但熔点却很低。

B. 碱金属单质的熔沸点变化规律与卤素单质相同。

C. 碱金属单质的化学性质中，都表现出碱金属的强还原性。

D. 碱金属与水反应有气体生成，碱金属的氧化物与水反应也可能生成气体。

[例6] 已知相对原子质量：Li 6.9，Na 23，K 39，Rb 85。今有某碱金属M及其氧化物M2O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. Li B. Na C. K D. Rb

[例7] 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ag。将质量为bg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cg。

（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CaCl2，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。

[例8] 在120℃时，将气体A 3.88 g通过足量的Na2O2，放出O2，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。

[例9] 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ρg·cm-3的溶液1L，则溶液中溶质的质量分数可能是（ ）

A.（0.8/ρ）% B.（0.48/ρ）% C.（0.32/ρ）% D.（0.7/ρ）%

[例10]（1993年全国）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。

[例11] 工业生产的纯碱中常含有少量的NaCl杂质，如图是测定产品中Na2CO3质量分数的实验装置。实验步骤有：

A. 干燥管内填满碱石灰，质量为mg B. 取ng样品装入广口瓶中

C. 检查装置的气密性 D. 缓缓鼓入空气数分钟，再称干燥管的质量为wg

E. 关闭止水夹 F. 打开止水夹

G. 缓缓加入稀H2SO4，至不再产生气体为止 H. 缓缓鼓入空气数分钟

回答下列问题：

（1）正确的操作顺序是（填写符号）：

C→　　　 →F→　　　 →E→　　　 →G→　　　 →D

（2）操作D中，要缓缓鼓入空气数分钟，鼓入空气的作用是　　　　　　　　　　 。

装置甲的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

装置乙的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

（3）计算样品中Na2CO3的质量分数的计算式为　　　　　　　　　　　　　 。

（4）若去掉装置甲，测定结果会　　　 ；若去掉乙装置，测定结果会　　　 。（填偏大、偏小或不变）

目标检测：1、(2010·原创题)下列对焰色反应实验操作注意事项的说明，正确的是(　　)

①观察钾的火焰颜色，要通过蓝色钴玻璃观察　②先把铂丝灼烧到与原来火焰颜色相同，再蘸被检验的物质　③每次实验后，要用盐酸把铂丝洗净 ④实验时最好选择本身颜色较微弱的火焰⑤没有铂丝，也可用光洁无锈的铁丝代替

A．仅有③不正确 B．仅有④不正确

C．仅有⑤不正确 D．全对

2、(2010·模拟题)下列有关碱金属元素及其化合物的叙述：①碱金属元素原子的次外层电子数是2或8；②碱金属元素位于元素周期表的ⅠA族；③碱金属的氯化物都是强电解质；④碱金属的最高价氧化物的水化物都是强碱。其中正确的是(　　)　

　A．只有② B．只有④ C．只有①②④ D．①②③④

　3、(2010·模拟题)用光洁的铂丝在蘸取了某无色溶液后，在无色火焰上灼烧，直接观察，火焰呈黄色，下列各判断正确的是(　　)

　　A．只含有Na＋　　　　　　　　　B．一定含有Na＋，可能有K＋

　　C．既含有Na＋，又含有K＋　 　D．可能有Na＋，可能有K＋

配餐作业：A组

1、下列说法是否正确？

(1)Li、Na、K元素的原子核外电子层数随着核电荷数的增加而增多。( )

(2)因为Na比K容易失去电子，所以Na比K的还原性强。 ( )

(3)碱金属的单质中锂的密度最小，熔点最低。 ( )

(4)用电解铯盐溶液的方法冶炼金属铯。 ( )

(5)某物质灼烧时，焰色反应为黄色，该物质一定含有钠元素，不含钾元素( )

2、下列对焰色反应实验操作注意事项的说明，正确的是

①钾的火焰颜色，要通过蓝色钴玻璃观察，②先把铂丝灼烧到原来火焰颜色相同，再蘸取被检验的物质，③每次实验后，要用盐酸把铂丝洗净，④实验时最好选择本身颜色较微弱的火焰，⑤没有铂丝，也可用光洁无锈的铁丝代替（D）

A．仅有③不正确 B．仅有④不正确

C．仅有⑤不正确 D．全对

3、以下各项叙述中错误的是 (　　)

A．原子半径由小到大的顺序是Li

B．同一种碱金属元素的离子半径比原子半径小

C．碱金属单质的密度比较为Li

D．碱金属离子的氧化性比较为Li＋＋＋＋

4、以下对锂、钠、钾、铷、铯的叙述中不正确的是(　　)

①氢氧化物中碱性最强的是氢氧化铯　②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，且都比水密度小　⑤它们的还原性依次增强　⑥对应离子的氧化性依次增强（ ）

A．①③ B．②⑤ C．②④⑥ D．①③⑤

B组

1、下列关于碱金属与卤素所形成的化合物的性质说法正确的是 (　　)

①大都具有较高的熔、沸点　②其水溶液都能导电　

③熔融状态都不能导电

A．①③ B．②③ C．①② D．②④

2、欲观察氢气燃烧的颜色，燃气导管口的材料最好是（ ）

A．钠玻璃　 B．钾玻璃 C．石英玻璃 D．铜管

3、(2010·模拟题)碱金属元素是周期性表现得最鲜明和最规律的一族元素。下列说法正确的是(　　)

A．碱金属单质中锂的密度最小，熔点最低

B．碳酸钾溶液的pH＜7

C．乙醇与金属钾反应生成氢气

D．用电解铯盐溶液的方法冶炼金属铯

4、(2010·改编题)下列物质的保存方法正确的是(　　)

①少量金属钠保存在汽油中　②浓硝酸盛放在棕色带橡胶塞的试剂瓶中　③少量金属钾保存在煤油中　④氢氧化钠溶液盛放在带有橡胶塞的试剂瓶中　⑤氯水盛放在带有玻璃塞的无色细口瓶中⑥碳酸钠固体保存在带有橡胶塞的细口瓶中

A．②③④ B．③④⑥ C．③④ D．①③④

5、(2010·模拟题)在下列四种演示金属钾与水反应的实验装置图中正确的是(　　)

6、(2010·西安铁一中期中考题)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K2O2反应，固体质量增加w g。在①H2　②CO　③CO和H2的混合气　④HCHO ⑤CH3CHO　⑥HOCH2—CH2OH中，符合题意的是(　　)

A．均不符合 B．只有①②③ C．只有⑤不符合 D．全部符合

7、(2010·陕西师大附中期中考题)实验室进行NaCl溶液蒸发实验时，一般有以下操作过程：①放置酒精灯；②固定铁圈位置；③放上蒸发皿；④加热搅拌；⑤停止加热，余热蒸干。其正确的操作顺序为(　　)

A．②③④⑤① B．①②③④⑤ C．②③①④⑤ D．②①③④⑤

8、(2010·合肥一中期中考题)用下列装置能达到有关实验目的的是(　　)

A．用甲图装置电解精炼铝 B．用乙图装置制备Fe(OH)2

C．用丙图装置可制得金属锰 D．用丁图装置验证NaHCO3和Na2CO3的热稳定性

C组

1、1 mol过氧化钠与2 mol碳酸氢钠固体混合后，在密闭容器中加热充分反应，排出气体物质后冷却，残留的固体物质是(　　)　　　

A．Na2CO3 B．Na2O2、Na2CO3 C．NaOH、Na2CO3 D．Na2O2、NaOH、Na2CO3

易错分析：对Na2O2与CO2、H2O混合气体反应时，应是Na2O2先与CO2

反应，后与H2O反应的顺序不清楚，导致错选C项。

2、A、B、C三种物质之间在一定条件下满足如下转化关系，

则B不可能是(　　)

A．CO B．Na C．S D．CH3COOC2H5

3、下列操作或实验装置没有错误的是(　　)

4、右图中的A～H是中学化学中常见的八种物质，所有物质均由短周期元素组成，其中B、C、G都含有同一种元素，B、E、F均为单质。常温、常压下，D为液体，E、F为气体。C由两种元素组成，其晶体的熔点很高，硬度很大，且有着晶莹的光泽。A～H有可能发生如下的转化，其反应关系如图所示：

请填写下列空白：

(1)写出E＋F―→D的化学反应方程式_________________________________________。

(2)A的电子式为________，H的化学式为________。

(3)如框图所示，A与C两种固体混合后，加入液体D发生反应的化学方程式为________________________________________________________________________。

5、 下图中A、B、C、D、E、F、G均为有机化合物。

根据上图回答问题：

（1）D的化学名称是         。

（2）反应③的化学方程式是                     。（有机物须用结构简式表示）

（3）B的分子式是         。A的结构简式是                 。反应①的反应类型是           。

（4）符合下列3个条件的B的同分异构体的数目有      个。

i）含有邻二取代苯环结构

ii)与B有相同官能团

iii）不与FeCl3溶液发生显色反应。

写出其中任意一个同分异构体的结构简式                。

（5）G是重要的工业原料，用化学方程式表示G的一种重要的工业用途                                             。