考點5堿金屬元素
1． 復習重點
堿金屬元素的原子結構及物理性質比較，堿金屬的化學性質，焰色反應實驗的操作步驟；
原子的核外電子排布堿金屬元素相似性遞變性
2．難點聚焦
（1）堿金屬元素單質的化學性質：
1）相似性：堿金屬元素在結構上的相似性，決定了鋰、鈉、鉀、銣、銫在性質上的相似性，堿金屬都是強還原劑，性質活潑。具體表現在都能與
、
、水、稀酸溶液反應，生成含
（
為堿金屬）的離子化合物；他們的氧化物對應水化物均是強堿；
2）遞變性：隨著原子序數的增加，電子層數遞增，原子半徑漸大，失電子漸易，還原性漸強，又決定了他們在性質上的遞變性。具體表現為：①與反應越來越劇烈，產物越來越復雜，②與
反應越來越劇烈，③隨著核電荷數的增強，其最高價氧化物對應的水化物的堿性增強：
；
（2）實驗是如何保存鋰、鈉、鉀：均是活潑的金屬，極易氧化變質甚至引起燃燒，它們又都能與水、水溶液、醇溶液等發生反應產生氫氣，是易燃易爆物質，存放它們要保證不與空氣、水分接觸；又因為它們的密度小，所以鋰只能保存在液體石蠟或封存在固體石蠟中，而將鈉、鉀保存在煤油中；
（3）堿金屬的制取：金屬
和
主要是用電解熔融氯化物的方法制取；金屬
因為易溶于鹽不易分離，且電解時有副反應發生，故一般采用熱還原法用從熔融
中把置換出來（不是普通的置換，而是采用置換加抽取的方法，屬于反應平衡）；銣和銫一般也采用活潑金屬還原法制取。
（4）．焰色反應操作的注意事項有哪些？
(1)所用火焰本身的顏色要淺，以免干擾觀察．
(2)蘸取待測物的金屬絲本身在火焰上灼燒時應無顏色，同時熔點要高，不易被氧化．用鉑絲效果最好，也可用鐵絲、鎳絲、鎢絲等來代替鉑絲．但不能用銅絲，因為它在灼燒時有綠色火焰產生．
(3)金屬絲在使用前要用稀鹽酸將其表面的氧化物洗凈，然后在火焰上灼燒至無色，以除去能起焰色反應的少量雜質．
(4)觀察鉀的焰色時，要透過藍色的鈷玻璃片，因為鉀中常混有鈉的化合物雜質，藍色鈷玻璃可以濾去黃色火焰，以看清鉀的紫色火焰．
3． 例題精講
例1 已知相對原子質量：6.9，23，39，
85。今有某堿金屬M及其氧化物
組成的混合物
A、 B、 C、
D、
解析 設M的相對原子質量為A，當設混合物全是堿金屬或全是堿金屬氧化物時有如下關系：
但實際上該混合物中堿金屬及其氧化物都存在，則可建立不等式：
。
解得：35.3＞A＞10.7，從堿金屬的相對原子質量可知該堿金屬只能是鈉。
答案 B
例2 為了測定某種堿金屬的相對原子質量，有人設計了如圖所示的實驗裝置。該裝置(包括足量的水)的總質量為
。將質量為
的某堿金屬單質放入水中，立即塞緊瓶塞，完全反應后再稱量此裝置的總質量為
。
（1）列出計算該堿金屬相對原子質量的數學表達式；
（2）無水氯化鈣的作用是什么？如果不用
，測定的堿金屬相對原子質量比實際值偏大還是偏小？說明理由。
解析 本題測定未知堿金屬的相對原子質量，所依據的化學反應原理是：，只要通過實驗，取得一定質量(題設)的堿金屬和足量的水反應產生的
的質量，即可根據化學方程式的計算求得堿金屬的相對原子質量。
（1）依題設實驗數據，堿金屬與足量水反應產生的質量為
。設所求堿金屬的相對原子質量為
，有
，解得
。
（2）無水氯化鈣吸收水蒸氣。若不用，則使測定值較實際值偏小。討論上述表達式，不難知道，若裝置內的水蒸氣外逸(反應放熱，更容易使產生的水蒸氣被帶走)，則
值減少，
值增大，分式的分母增大，分數值即減小。
小結 還可以另想其他方法進行測定實驗。譬如，若獲得一定質量的堿金屬與水反應所得
的質量，本題亦可完成。
例3 在
，放出，充分反應后固體的質量增加
解析 反應放出的氣體有可能是
和，因此首先判斷A是什么物質？可采用極端假設法。
解 如果A都是，設其質量為
，
32
4
，故假設不成立。
如果A都是，設其質量為
：
88 32 56
，故假設不成立。
所以A應為和的混合物
設的質量為 g，的質量為
g，則
，
。
例4
堿金屬(如鋰、鈉、鉀、銣等)溶于汞中形成良好的還原劑“汞齊”。取某種堿金屬的汞齊
的溶液1
，則溶液中溶質的質量分數可能是[ ]
A、
B、
C、
D、
解析 汞不能與水反應，堿金屬(M)與水反應的化學方程式為：。
設M質量為
，相對原子質量為
，則
，故
。相對原子質量小于35的堿金屬只有和，所以本題中堿金屬可能為和。
答案 A、B
例5 (1993年全國)將70 g過氧化鈉和氧化鈉的混合物跟98 g水充分反應后，所得氫氧化鈉溶液中溶質的質量分數為50%。試分別寫出過氧化鈉和氧化鈉跟水反應的化學方程式，并計算原混合物中過氧化鈉和氧化鈉的質量各多少克。
解析 發生的反應有：
Na2O＋H2O＝2NaOH
2Na2O2＋2H2O＝4NaOH＋O2↑
設混合物中Na2O2、Na2O的質量分別為x、y，由化學方程式分別解出生成的NaOH的質量和放出的O2質量。
溶液的總質量為：70 g＋98 g－[32x(2×78)]
由上述關系量可列二元一次方程組為
解得：x＝39 g y＝31 g
本題也可從下列角度入手列關系：由于NaOH溶液中溶質的質量分數為50%，因此在溶液中NaOH的質量等于H2O的質量
4．實戰演練
1.用純凈的鉑絲蘸取某無色溶液在無色火焰上灼燒，火焰呈黃色，說明該溶液中金屬離子
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.電子工業制造光電管時，需要一種經強光照射就失電子而接通電路的材料，制造這種材料的物質應屬于
A.放射性元素 B.ⅦA族元素?
C.鹵化銀 D.ⅠA族元素
3.某溫度下，w g某物質在足量氧氣中充分燃燒，其燃燒產物立即與過量的Na2O2反應，固體質量增加w g。在①H2②CO ③CO和H2的混合氣 ④HCHO ⑤CH3COOH
⑥HO―CH2―CH2―OH中，符合題意的是
A.均不符合 B.只有①②③?
C.只有④⑤ D.全部符合
4.已知鋰及其化合物的許多性質與堿金屬差異較大，卻與鎂相似。下面有關鋰及其化合物性質的敘述不正確的是?
A.鋰在過量氧氣中燃燒主要產物是氧化鋰而不是過氧化鋰?
B.碳酸鋰受強熱很難分解?
C.碳酸鋰的溶解度比碳酸氫鋰的大?
D.鋰可以與氮氣化合生成氮化鋰(Li3N）
5.已知鋇的活潑性介于鈉和鉀之間，下列說法中正確的是?
A.鋇可以從氯化鈉溶液中置換出鈉?
B.鋇可以從氯化銅溶液中置換出銅?
C.鋇可以從冷水中置換出氫而得到氫氣?
D.在水溶液中，鋇離子可以氧化金屬鈉
6.Na3N與NaH均為離子化合物，都能與水反應放出氣體。下列有關敘述正確的是?
A.二者中Na＋半徑都比陰離子大?
B.與水反應時，水都作氧化劑?
C.與水反應所產生的氣體都能使濕潤的紅色石蕊試紙變藍?
D.二者與鹽酸反應，前者可產生兩種鹽，后者只有一種鹽生成。
7.將
①K ②Mg ③Al ④Li ⑤Rb ⑥Fe?
A.①⑤⑥ B.①⑤?
C.②③④ D.①②③④
8.鉀與氧組成的某種離子晶體，含鉀的質量分數是
，其陰離子只有過氧離子O
和超氧離子O
兩種，則此晶體中，O與O的物質的量之比為?
A.2∶1 B.1∶
二、非選擇題（共60分）?
9.（8分）在三個密閉容器內分別裝有：A.Na2O2和NaHCO3，B.Na2O2和NH4HCO3，C.Na2O2和Ca（HCO3）2，其中每種物質均為1 mol。將它們加熱至300℃,經充分反應后排出氣體，寫出各容器內殘留的固體物質名稱及其物質的量。A ，B ，C ，如分別加入相同濃度的足量稀H2SO4與殘留物完全反應，則消耗硫酸的體積從大到小的順序依次為 。
10.（10分）呼吸面具中Na2O2可吸收CO2放出O2，若用超氧化鉀（KO2）代替Na2O2也可起同樣的作用。
（1）寫出KO2與CO2反應的化學方程式 。
（2）1 kg Na2O2和1 kg KO2 分別跟CO2反應，生成的O2的質量比為 。
（3）等質量的CO2分別與足量的Na2O2、KO2反應，生成的O2的質量比為 。
（4）你認為選用 作補氧劑更合適，理由是 。
11.(10分)為了制取純凈干燥的氣體A，可用下圖所示裝置，生成A的速度可通過滴入液體B的速度控制。已知A是一種無色、無味、不能使酸堿指示劑變色，也不會在空氣中燃燒的氣體。
(1)A是 。
(2)若C是一種淡黃色固體，則燒瓶中發生反應的化學方程式為 。
(3)若C是一種黑色粉末，則B物質是 ，C物質的作用是 。
(4)洗氣瓶中的試劑是 ，其作用是 。
12.(8分)已知氧化物有：普通氧化物，如Na2O；過氧化物，如Na2O2；超氧化物，如KO2；臭氧化物，如RbO3。其中后三種均能與水或CO2反應產生O2，試分別寫出KO2、RbO3與CO2反應的化學方程式：?
現已用平底燒瓶收集得到CO2，在瓶內有一只緊扎在玻璃管末端的氣球，如上圖所示。打開塞子迅速往瓶里加入下列物質中的 (填序號)，立即塞緊塞子，一段時間后，氣球就會自動膨脹起來。
A.Na2O B.Na2O2 C.KO2 D.RbO3
13.(12分)由NaOH和NaHCO3組成的固體混合物A mol 置于密閉容器中加熱至200℃，充分反應后排出氣體，得殘余固體y mol。若以x表示原混合物中NaOH的物質的量分數，試回答：
(1)當x=25%時，y的值；?
(2)當x=75%時，y的值；?
(3)若以x為橫坐標，y為縱坐標，在圖中畫出x、y的關系曲線，并求出y=f(x)的關系式。
14.(12分)用NaOH、H2O、大理石和鹽酸制取33 g純NaHCO3，請參照物質的溶解度回答下列問題：
25℃
溶解度/g
NaOH
100
NaHCO3
9
Na2CO3
30
(1)寫出制取過程中反應的化學方程式。?
(2)若提供100 g水，則需NaOH的物質的量為多少??
(3)簡述實驗的操作過程。?
(4)在上圖反映上述實驗過程的圖象中，標出A點［即當n(CO2)／n(NaOH)=1/3，且n(CO2)＝0.125 mol］的位置，并判斷此時所得鹽的組成及其物質的量。
一、1.解析：鈉的焰色反應為黃色，鉀的焰色反應為淡紫色，在觀察鉀的焰色時必須排除黃光的干擾。?
答案：D?
2.D?
3.解析：組成要符合（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，若先考慮0.5 mol CO2與Na2O2反應則有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剛好完全反應生成1 mol NaOH，故因為Na2CO3和NaOH不反應，結果相同，但應注意，若CO2過量，則CO2可和生成NaOH反應，而轉化為H2O過量，因此通常在定量條件下先考慮CO2和Na2O2的反應情況。
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 因等質量的KO2與CO2反應時放出的O2的量更多?
11.(1)O2?(2)2Na2O2＋2H2O===4NaOH+O2↑?
(3)H2O2 催化劑 (4)濃H2SO4 干燥氧氣?
12.4KO2＋2CO2===2K2CO3＋3O2?4RbO3＋2CO2===2Rｂ2CO3＋5O2 AB?
13.(1)0.5A (2)0.75A?
(3)0＜x＜0.5時，y=0.5A；0.5≤x＜1時，y=xA
14.(1)2HCl+CaCO3===CaCl2＋H2O＋CO2↑ CO2＋NaOH===NaHCO3?
(2)0.5 mol NaOH?
(3)稱取20 g NaOH放入燒杯中，加100 g H2O，不斷攪拌，使之溶解，等冷卻后，通入過量CO2氣體。過濾，用濾紙將濾渣表面的水吸干。?
(4)A點標注略 0.125 mol 正鹽?
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