考點(diǎn)05 堿金屬元素

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1、考點(diǎn)5堿金屬元素 1． 復(fù)習(xí)重點(diǎn) 堿金屬元素的原子結(jié)構(gòu)及物理性質(zhì)比較，堿金屬的化學(xué)性質(zhì)，焰色反應(yīng)實(shí)驗(yàn)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(diǎn)聚焦 （1）堿金屬元素單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)： 1）相似性：堿金屬元素在結(jié)構(gòu)上的相似性，決定了鋰、鈉、鉀、銣、銫在性質(zhì)上的相似性，堿金屬都是強(qiáng)還原劑，性質(zhì)活潑。具體表現(xiàn)在都能與、、水、稀酸溶液反應(yīng)，生成含（為堿金屬）的離子化合物；他們的氧化物對應(yīng)水化物均是強(qiáng)堿； 2）遞變性：隨著原子序數(shù)的增加，電子層數(shù)遞增，原子半徑漸大，失電子漸易，還原性漸強(qiáng)，又決定了他們在性質(zhì)上的遞變性。具體表現(xiàn)為：①與反應(yīng)越來越劇烈，產(chǎn)物越來

2、越復(fù)雜，②與反應(yīng)越來越劇烈，③隨著核電荷數(shù)的增強(qiáng)，其最高價氧化物對應(yīng)的水化物的堿性增強(qiáng)：； （2）實(shí)驗(yàn)是如何保存鋰、鈉、鉀：均是活潑的金屬，極易氧化變質(zhì)甚至引起燃燒，它們又都能與水、水溶液、醇溶液等發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，是易燃易爆物質(zhì)，存放它們要保證不與空氣、水分接觸；又因?yàn)樗鼈兊拿芏刃?，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?。航饘俸椭饕怯秒娊馊廴诼然锏姆椒ㄖ迫?；金屬因?yàn)橐兹苡邴}不易分離，且電解時有副反應(yīng)發(fā)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(yīng)平衡）；銣和銫一般也采用活潑金屬還原法制取

3、。 （4）．焰色反應(yīng)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(yīng)無顏色，同時熔點(diǎn)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?yàn)樗谧茻龝r有綠色火焰產(chǎn)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(yīng)的少量雜質(zhì)． (4)觀察鉀的焰色時，要透過藍(lán)色的鈷玻璃片，因?yàn)殁浿谐；煊锈c的化合物雜質(zhì)，藍(lán)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(zhì)量：，23，39，85。今有某堿金屬M(fèi)及其氧化

4、物組成的混合物10.8 g，加足量水充分反應(yīng)后，溶液經(jīng)蒸發(fā)和干燥得固體16 g，據(jù)此可確定堿金屬M(fèi)是[ ] A、 B、 C、 D、 解析 設(shè)M的相對原子質(zhì)量為A，當(dāng)設(shè)混合物全是堿金屬或全是堿金屬氧化物時有如下關(guān)系： 10.8 g→×[(A＋17)/A]g 10.8 g→×[2(A＋17)/(2A＋16)]g 但實(shí)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：＞A＞，從堿金屬的相對原子質(zhì)量可知該堿金屬只能是鈉。 答案 B

5、 例2 為了測定某種堿金屬的相對原子質(zhì)量，有人設(shè)計了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置。該裝置(包括足量的水)的總質(zhì)量為。將質(zhì)量為的某堿金屬單質(zhì)放入水中，立即塞緊瓶塞，完全反應(yīng)后再稱量此裝置的總質(zhì)量為。 （1）列出計算該堿金屬相對原子質(zhì)量的數(shù)學(xué)表達(dá)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(zhì)量比實(shí)際值偏大還是偏?。空f明理由。 解析 本題測定未知堿金屬的相對原子質(zhì)量，所依據(jù)的化學(xué)反應(yīng)原理是：，只要通過實(shí)驗(yàn)，取得一定質(zhì)量(題設(shè))的堿金屬和足量的水反應(yīng)產(chǎn)生的的質(zhì)量，即可根據(jù)化學(xué)方程式的計算求得堿金屬的相對原子質(zhì)量。 （1）依題設(shè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，堿金屬與足量水反應(yīng)產(chǎn)生的質(zhì)量為。設(shè)所求

6、堿金屬的相對原子質(zhì)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(shí)際值偏小。討論上述表達(dá)式，不難知道，若裝置內(nèi)的水蒸氣外逸(反應(yīng)放熱，更容易使產(chǎn)生的水蒸氣被帶走)，則值減少，值增大，分式的分母增大，分?jǐn)?shù)值即減小。 小結(jié) 還可以另想其他方法進(jìn)行測定實(shí)驗(yàn)。譬如，若獲得一定質(zhì)量的堿金屬與水反應(yīng)所得的質(zhì)量，本題亦可完成。 例3 在120℃時，將氣體A 3.88 g通過足量的，放出，充分反應(yīng)后固體的質(zhì)量增加2.28 g，試通過計算判斷氣體 A的組成及各成分的質(zhì)量。 解析 120℃能和反應(yīng)放出的氣體有可能是和，因此首先判斷A是什么物質(zhì)？可采用極端假設(shè)法。 解 如果A都

7、是，設(shè)其質(zhì)量為， ???? 32 4 ???? ???，故假設(shè)不成立。 如果A都是，設(shè)其質(zhì)量為： ??? 88 32 56 ??? ??? ，故假設(shè)不成立。 所以A應(yīng)為和的混合物 設(shè)的質(zhì)量為 g，的質(zhì)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7g，與足量水

8、作用得到氫氣，并得到密度為的溶液1，則溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可能是[ ] A、 B、 C、 D、 解析 汞不能與水反應(yīng)，堿金屬(M)與水反應(yīng)的化學(xué)方程式為：。 設(shè)M質(zhì)量為，相對原子質(zhì)量為，則，故。相對原子質(zhì)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(yīng)后，所得氫氧化鈉溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%。試分別寫出過氧化鈉和氧化鈉跟水反應(yīng)的化學(xué)方程式，并計算原混合物中過氧化鈉和氧化鈉的質(zhì)量各多少克。 解析 發(fā)生的反應(yīng)有： Na2O＋H2O＝2Na

9、OH 2Na2O2＋2H2O＝4NaOH＋O2↑ 設(shè)混合物中Na2O2、Na2O的質(zhì)量分別為x、y，由化學(xué)方程式分別解出生成的NaOH的質(zhì)量和放出的O2質(zhì)量。 溶液的總質(zhì)量為：70 g＋98 g－[32x(2×78)] 由上述關(guān)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(guān)系：由于NaOH溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%，因此在溶液中NaOH的質(zhì)量等于H2O的質(zhì)量 4．實(shí)戰(zhàn)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 ＋ ＋、也可能有K＋ ＋ ＋、也可能

10、有K＋ 2.電子工業(yè)制造光電管時，需要一種經(jīng)強(qiáng)光照射就失電子而接通電路的材料，制造這種材料的物質(zhì)應(yīng)屬于 B.ⅦA族元素 D.ⅠA族元素 3.某溫度下，w g某物質(zhì)在足量氧氣中充分燃燒，其燃燒產(chǎn)物立即與過量的Na2O2反應(yīng)，固體質(zhì)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 ①②③ ④⑤ 4.已知鋰及其化合物的許多性質(zhì)與堿金屬差異較大，卻與鎂相似。下面有關(guān)鋰及其化合物性質(zhì)的敘述不正確的是    D.鋰可以與氮?dú)饣仙傻?Li3N） 5.已知

11、鋇的活潑性介于鈉和鉀之間，下列說法中正確的是    D.在水溶液中，鋇離子可以氧化金屬鈉 3N與NaH均為離子化合物，都能與水反應(yīng)放出氣體。下列有關(guān)敘述正確的是 ＋半徑都比陰離子大 B.與水反應(yīng)時，水都作氧化劑  D.二者與鹽酸反應(yīng)，前者可產(chǎn)生兩種鹽，后者只有一種鹽生成。 2.3 g鈉與另一種金屬元素組成的合金放入足量鹽酸中，完全反應(yīng)時收集到1.13 L　H2(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，則另一種金屬可能是 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

12、質(zhì)量分?jǐn)?shù)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(zhì)的量之比為 ∶∶1 ∶∶3 二、非選擇題（共60分） 2O2和NaHCO32O2和NH4HCO32O2和Ca（HCO3）2，其中每種物質(zhì)均為1 mol。將它們加熱至300℃,經(jīng)充分反應(yīng)后排出氣體，寫出各容器內(nèi)殘留的固體物質(zhì)名稱及其物質(zhì)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(yīng)，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CO

13、2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(yīng)的化學(xué)方程式 。 （2）1 kg Na2O2和1 kg KO2 分別跟CO2反應(yīng)，生成的O2的質(zhì)量比為 。 （3）等質(zhì)量的CO2分別與足量的Na2O2、KO2反應(yīng)，生成的O2的質(zhì)量比為 。 （4）你認(rèn)為選用 作補(bǔ)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

14、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(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。 (3)若C是一種黑色粉末，則B物質(zhì)是 ，C物質(zhì)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

15、均能與水或CO2反應(yīng)產(chǎn)生O2，試分別寫出KO2、RbO3與CO2反應(yīng)的化學(xué)方程式： 現(xiàn)已用平底燒瓶收集得到CO2，在瓶內(nèi)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(zhì)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。 22O2 23 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(yīng)后排出氣體，得殘余固體y mol

16、。若以x表示原混合物中NaOH的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，試回答： (1)當(dāng)x=25%時，y的值； (2)當(dāng)x=75%時，y的值； (3)若以x為橫坐標(biāo)，y為縱坐標(biāo)，在圖中畫出x、y的關(guān)系曲線，并求出y=f(x)的關(guān)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(zhì)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(yīng)的化學(xué)方程式。 (2)若提供100 g水，則需NaOH的物質(zhì)的量為多少? (3)簡述實(shí)驗(yàn)的操作過程。 (4)在上圖反映上述實(shí)驗(yàn)

17、過程的圖象中，標(biāo)出A點(diǎn)［即當(dāng)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(zhì)的量。 參考答案 一、1.解析：鈉的焰色反應(yīng)為黃色，鉀的焰色反應(yīng)為淡紫色，在觀察鉀的焰色時必須排除黃光的干擾。 答案：D  3.解析：組成要符合（CO）n（H2）m的形式 答案：D  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(yīng)則有2CO2+2Na2O2===2Na2CO3+O2，故消耗0.5

18、 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(yīng)生成1 mol NaOH，故因?yàn)镹a2CO3和NaOH不反應(yīng)，結(jié)果相同，但應(yīng)注意，若CO2過量，則CO2可和生成NaOH反應(yīng)，而轉(zhuǎn)化為H2O過量，因此通常在定量條件下先考慮CO2和Na2O2的反應(yīng)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↑ ∶1 （3）1∶3 （4）KO2

19、因等質(zhì)量的KO2與CO2反應(yīng)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 2＋2CO2===2K2CO3＋3O24RbO3＋2CO2===2Rｂ2CO3＋5O2 AB 13.(1)A (2)A (3)0＜x＜0.5時，y=≤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(diǎn)標(biāo)注略 0.125 mol 正鹽