第三節(jié) 堿金屬元素

一、堿金屬單質(zhì)的物理性質(zhì)

     1、相似性：軟可切，銀白色（銫略帶金色光澤）麗光澤、密度小、熔沸點較低，良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性。

     2、遞變規(guī)律：熔點、沸點逐漸降低，密度呈增大趨勢（ ）

二、堿金屬的原子結(jié)構(gòu)

 

 

 

 

 

1、相同點：最外層電子數(shù)相同都是一個電子，次外層電子數(shù)相同為8電子（Li除外）。

 2、不同點：核外電子層數(shù)不同。

 3、遞變規(guī)律：按Li、Na、K、Rb、Cs、順序，原子半徑依次增大，離子半徑依次增大。（同種元素的原子半徑大于離子半徑）。

 4、推論性質(zhì)遞變：隨原子核外電子層數(shù)的增多原子半徑依次增大核對外層電子引力的減弱、失去電子的趨勢增強，無素的金屬性增強，單質(zhì)的還原性增強。

三、堿金屬的化學(xué)性質(zhì)

它們都能跟鹵素、氧氣、硫等非金屬直接化合，在反應(yīng)中表現(xiàn)出很強的還原性。單質(zhì)都能與水劇烈反應(yīng)，生成相應(yīng)的堿和氫氣。反應(yīng)的實質(zhì)可表示為：

2R+2H20＝2ROH+H2↑反應(yīng)的現(xiàn)象各不相同。與水反應(yīng)不熔化；鈉與水反應(yīng)時熔化；鉀與水反應(yīng)熔化，且使產(chǎn)生的H2燃燒；銣、銫都與水猛烈反應(yīng)。堿金屬與鹽溶液反應(yīng)，都是先與水反應(yīng)，若符合復(fù)分解反應(yīng)發(fā)生的條件，則生成的氫氧化物繼續(xù)同鹽發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)。堿金屬均不能在水溶液中置換另外的金屬單質(zhì)。

1、跟非金屬反應(yīng)

 鹵素：

 氧氣：

      

       （K、Rb、Cs與氧氣反應(yīng)，都生成比過氧化物更復(fù)雜的氧化物）。

 氫氣：Na、K、Rb、Cs與氫氣反應(yīng)，都生成  RH。

 與硫等大多多數(shù)的非金屬起反應(yīng)。

 2、跟水的反應(yīng)

 堿金屬都能跟水反應(yīng)生成氫氧化物和氫氣。 。鈉與水反應(yīng)比鋰與水反應(yīng)激烈，鉀跟水的反應(yīng)比鈉更劇烈，常使生成的氫氣燃燒并發(fā)生輕微爆炸，據(jù)此可得出結(jié)論：金屬單質(zhì)置換出水中氫越容易說明該元素的金屬性越強。因此隨著原子的電子層數(shù)增多原子半徑的增大，堿金屬的活動性增強。

 與常見鹽溶液反應(yīng)的離子方程式：（R表示堿金屬元素）

 

四、焰色反應(yīng)

 定義：某些金屬或它們的化合物在灼燒時使火焰呈特殊的顏色。這在化學(xué)上叫做焰色反應(yīng)。

焰色反應(yīng)鑒別鹽類的步驟：

 ①鉑絲在火焰上灼燒至原火焰色②蘸取溶液（沾取固體）放在火焰上灼燒，觀察火焰顏色，觀察鉀火焰顏色要透過藍(lán)色的鈷玻璃去觀察。③鹽酸洗鉑絲④鉑絲在火焰上灼燒至原火焰色（如不能灼燒至原火焰色，則需再酸洗，再灼燒）。⑤再蘸�。ㄕ慈。┝硗饣瘜W(xué)藥品進(jìn)行實驗。

 鉀、鈉焰色反應(yīng)顏色：鉀——紫色（透過藍(lán)色鈷玻璃）

                     鈉——黃色

五、鉀肥

 通常使用的鉀肥：氯化鉀、硫酸鉀、碳酸鉀，由于均易溶于水，在施用時要防止雨水淋失。草木灰中含碳酸鉀。

 鉀肥肥效通常以氧化鉀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示：

                      

六、常見鈉的化合物的化學(xué)式和俗稱：

名稱

氫氧化鈉

氯化鈉

硫酸鈉晶體

 鈉晶體

化學(xué)式

NaOH

NaCl

Na2SO4·10H2O

Na2CO3·10H2O

俗稱

苛性鈉、火堿、燒堿

食鹽

芒硝

蘇打、純堿

 

名稱

碳酸氫鈉

硫代硫酸鈉

硅酸鈉

硝酸鈉

化學(xué)式

NaHCO3

Na2S2O3 ·5H2O

Na2SiO3

NaNO3

俗稱

小蘇打

大蘇打、海波

泡花堿、水溶液叫水玻璃

智利硝石

重點、難點點撥

    1．鈉氧化物制取

    當(dāng)鈉在氧氣中燃燒時，生成的產(chǎn)物是過氧化鈉。這是因為氧化鈉不穩(wěn)定，會跟氧氣繼續(xù)起反應(yīng)，生成過氧化鈉。所以工業(yè)常用鈉在氧氣中燃燒制過氧化鈉：2Na+O2=Na2O2

  氧化鈉一般用間接方法來制取，如：  

  2NaN02+6Na＝4Na20+N2↑

  2．堿金屬中的一般和特殊之處

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

  (2)堿金屬中，從LiàCs，密度呈增大的趨勢，但ρ(K)=0．862g／cm3<p(Na)=0.971e／cm3。

  (3)酸式鹽的溶解度一般大于正鹽，但溶解度NaHC03<Na2C03。

  (4)氧在化合物中一般顯-2價，氫顯+1價，但Na2O2 、H202中的氧顯-1價，NaH、CaH2中的氫顯[-1]價。

  (5)試劑瓶中的藥品取出后，一般不能放回原瓶，但I(xiàn)A金屬Na、K等除外。 

(6)一般活潑金屬能從鹽中置換出不活潑金屬，但對IA非�；顫姷慕饘貼a、K等除外。如：2Na+CuS04+2H20=Cu(OH)2↓=H2↑+Na2S04。

經(jīng)典解析

1、(2001·上海)堿金屬與鹵素所形成的化合物，大都具有的性質(zhì)是    (    )

    ①高沸點  ②能溶于水  ③水溶液能導(dǎo)電  ④低熔點  ⑤熔融狀態(tài)不導(dǎo)電

    A.①②③     B.③④⑤

    C．①④⑤    D．②③⑤

  [解析]  堿金屬與鹵素所形成的化合物大都是離子化合物，因此具有高沸點、能溶于水、熔融態(tài)或水溶液都能導(dǎo)電的性質(zhì)。

    [答案]  A

  2、(競賽題)堿金屬(如鋰、鈉、鉀、銣等)溶于汞中可形成良好的還原劑“汞齊”。取7g某種堿金屬的汞齊與水作用得到0．2g氫氣，并得到幾密度為ρ g／cm3的溶液，則溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可以是    (    )

    A．     B．     C.        D.

    [解析]  汞不能與水反應(yīng)，堿金屬(M)能與水發(fā)生反應(yīng)。

    設(shè)堿金屬的質(zhì)量為x(x<7g)，相對原子質(zhì)量為a。

    2M+2H20=2MOH+H2↑x=0.2ag。

    因為0．2ag<7g，故a<35，相對原子質(zhì)量小于35的堿金屬只有Li和Na，分別計算可知答案為A、B。

    [答案]  AB

 3、(上海)甲、乙、丙、丁四個燒杯內(nèi)分別放人 0．1mol的鈉、氧化鈉、過氧化鈉和氫氧化鈉，然后各加入 100mL水，攪拌，使固體完全溶解，則甲、乙、丙、丁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大小的順序是    (    )

    A.甲<乙<丙<丁    B．丁<甲<乙=丙

    C.甲=丁<乙：丙    D．丁<甲<乙<丙

    [解析]  由Na+守恒比較四種溶液中的溶質(zhì)質(zhì)量；由溶液凈增重(△m)比較溶液質(zhì)量。每摩爾Na、Na20、 Na202溶于水，分別使溶液凈增重(23-1)g、(62-0)g、 (78-16)g，即Na20、Na202使溶液凈增重相等。

[答案]  B

 

4、A為單質(zhì)，B、C、D是A元素的三種不同的化合物，用鉑絲蘸取B、C、D的溶液進(jìn)行焰色反應(yīng)，都呈紫色，按各圖變化，寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式。

 [解]：B、C、D中都含鉀元素，則A為單質(zhì)鉀，B為鉀的氫氧化物，C為鉀的碳酸鹽，D為鉀的氯化物。

 答：①      ②

     ③         ④

5、8.1g某堿金屬（R）及其氧化物（R2O）組成的混合物，與水充分反應(yīng)后，蒸發(fā)反應(yīng)后的溶液，得到12g無水晶體，通過計算確定該金屬的名稱。

 [解]：假設(shè)該混合物為單一成分組成的純凈物。

 Ⅰ：若全為金屬，則

     

 Ⅱ：若全為氧化物，則

     

 因為應(yīng)滿足： ，在此區(qū)間的金屬只能鈉，鈉原子量為23。

 說明：按常規(guī)法解題非常麻煩，亦可得。

6、KHCO3和CaCO3的混合物和與之等質(zhì)量的NaHCO3分別與鹽酸反應(yīng)時，消耗酸的量相等，求混合物中KHCO3、CaCO3的質(zhì)量比。

 [解]：設(shè)混合物的質(zhì)量為m

   

    解得：

    因為 ，所以

7、現(xiàn)有A、B、C三種白色固體及一種無色氣體D。A、B、C均可溶于水，其中C的溶液為堿溶液，焰色反應(yīng)均呈黃色，且四種物質(zhì)中間存在如下反應(yīng)關(guān)系：

①                    ②

③                       ④

     試推斷：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固體混合物加熱，充分反應(yīng)后冷卻稱量，剩余固體質(zhì)量為108g，求原混合物中Na2CO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是多少？

     [解]：設(shè)20gNaOH與足量NaHCO3反應(yīng)減少質(zhì)量為x，消耗NaHCO3質(zhì)量為y

          

         因為 ，所以肯定有過量的NaHCO3分解。

         設(shè)：分解的NaHCO3為m

         

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