第四讲 碱金属

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1、第三讲碱金属1钠钠的物理性质软、白、小、低、导.钠的化学性质(1) Na与O2反应：常温下：加热时：Na + O2 燃(钠在空气中燃烧，发出 色火焰，生成色固体).(2) Na与非金属反应：钠可与大多数的非金属反应，生成+1价的钠的化合物.例如：Na + C1?Na + S=2S=(3) Na与H2O反应化学方程式及氧化还原分析：失去m2Na+2H2O=2NaOH+H2 fI丰得到2心一离子方程式：Na与H2O反应的现象：浮熔游鸣红.(4) Na 与酸溶液反应 2Na + 2HCl=2NaCl + H2 2Na + H2SO4=Na2SO4 + H2 f 由于酸中H+浓度比水中H+浓度大得多，

2、因此Na与酸的反应要比水剧烈得多. 钠与酸的反应有两种情况： 酸足量(过量)时：只有溶质酸与钠反应. 酸不足量时：钠首先与酸反应，当溶质酸反应完后，剩余的钠再与水应.因此，在涉及有 关生成的NaOH或H2的量的计算时应特别注意这一点.(5) Na与盐溶液的反应.在以盐为溶质的水溶液中，应首先考虑钠与反应生成和，再分析 能发生的反应.例如，把钠投入CuSO4溶液中：2Na + 2H2O=2NaOH + H2 f2NaOH + CuSO4=Cu(OH)2 I + Na2SO4注意：钠与熔融的盐反应时，可置换出盐中较不活泼的金属.例如：4Na + TiCl4(熔融)=4NaCl + Ti实验室中钠的

3、保存方法由于钠的密度比煤油大且不与煤油反应，所以在实验室中通常将 钠保存在煤油里，以隔绝与空气中的气体和水接触.钠的主要用途(1) 制备过氧化钠.(原理：2Na + O2 燃Na2O2)(2) Na-K合金(常温下为液态)作原子反应堆的导热剂.(原因：NaK合金熔点低、导热性 好)(3) 冶炼如钛、锆、铌、钽等稀有金属.(原理：金属钠为强还原剂)制高压钠灯.(原因：发出的黄色光射程远，透雾能力强)2. 钠的化合物过氧化钠物理性质淡黄色固体粉末化 学 性 质与H2O反 应2血2。2 + 2H2O 二 4NaOH + 0?现象：反应产生的气体能使余烬的木条复燃；反应放出的热能使棉 花燃烧起来与CO

4、2反应2NaQ, + 2CO2 = 2Na2CO3 + 02说明：该反应为放热反应强氧化剂能使织物、麦秆、羽毛等有色物质褪色用途呼吸面具和潜水艇里氧气的来源；作漂白剂说明(1)Na2O2与H2O、CO2发生反应的电子转移情况如下:!失去 族旷得到2心一2Na2 O2+0=4NaOH+ O21驭电 &+2 C 6 =抽电 C t+6I|丰得到2冥亡失去2xe由此可见，在这两个反应中，Na2O2既是氧化剂又是还原剂，H2O或CO2只作反应物, 不参与氧化还原反应.(2) 能够与Na2O2反应产生O2的，可能是CO2、水蒸气或CO2和水蒸气的混合气体.(3) 过氧化钠与水反应的原理是实验室制氧气方法

5、之一，其发生装置为“固+液一气体” 型装置.碳酸钠与碳酸氢钠Na2CO3NaHCO3俗名纯碱、苏打小苏打颜色、状态白色粉末碳酸钠结晶水合物的化学式为Na2CO310H2O白色晶体.无结晶水合物水溶性易溶于水溶于水，但溶解度比Na2C03小热稳定性加热不分解加热易分解.化学方程式为：ZNaHCq 色 Na2CO3 + CO2f +H20与酸反应较缓慢.反应分两步进彳丁：企2-+ H+= HCq - hco3-+ h+= C02 f + H20较剧烈，放出co2的速度快hco3-+ h+= CO2 f +H2O与 NaOH反应不反应NaHCq + NaOH =血乂企 +H20酸式盐与碱反应可生成盐

6、和水与 CaCl2溶液反应CO32-+ Ca2+= CaCO3 1不反应。Ca(HCO3)2溶于水鉴别方法 固态时：分别加热，能产生使澄清石灰水变浑浊气体的是NaHCO3 溶液中：分别加入CaCl2或BaCl2溶液，有白色沉淀产生的是Na2C03主要用途 用于玻璃、制皂、造纸等 制烧碱用作制糕点的发酵粉用于泡沫 灭火器治疗胃酸过多相互关系也或NaOH _仃厂门MaHCQ coi+h2q Ng说明(1)由于NaHCO3在水中的溶解度小于Na2CO3，因此，向饱和的Na2CO3溶液中通入 CO2气体，能析出NaHCO3晶体.(2)利用Na2CO3溶液与盐酸反应时相互滴加顺序不同而实验现象不同的原理

7、，可在不加任何 外加试剂的情况下，鉴别Na2CO3溶液与盐酸.*侯氏制碱法制NaHCO3和Na2CO3的原理在饱和NaCl溶液中依次通入足量的NH3、CO2气体，有NaHCO3从溶液中析出有关反应的化学方程式为：NH + H O + CO =NH HCONH HCO + NaCl =NaHCO+ NH Cl32.24343342NaHCONa CO + HO + CO f32322金属钠知识结构Na ICO；3 碱金属元素碱金属元素的原子结构特征碱金属元素包括(1) 相似性：原子的最外层电子数均为个,次外层为8个(Li原子次外层电子数为2个).因此，在化学反应中易个电子而显价.(2) 递变规律

8、：随着碱金属元素核电荷数增多，电子层数,原子半径,失电子能力 金属活动性碱金属的物理性质(1) 相似性：都具有银白色金属光泽(其中铯略带金黄色)；柔软；熔点低；密度小， 其中Li、Na、K的密度小于水的密度；导电、导热性好.(2) 递变规律：从Li - Cs，随着核电荷数的递增，密度逐渐增大(特殊：K的密度小于Na 的密度)，但熔点、沸点逐渐降低.碱金属的化学性质(1) 与O2等非金属反应从Li - Cs，与O2反应的剧烈程度逐渐增加. Li与O2反应只生成Li2O：4Li + O2型埜2Li2O 在室温下，Rb、Cs遇到空气立即燃烧； K、Rb、Cs与O2反应生成相应的超氧化物KO2、RbO

9、2、CsO2(2) 与H2O反应发生反应的化学方程式可表示为：2R + 2H2O = 2ROH + H2 f(R 代表 Li、Na、K、Rb、Cs).从Li-Na，与H2O反应的剧烈程度逐渐增加.K与H2O反应时能够燃烧并发生轻微爆炸； Rb、Cs遇H2O立即燃烧并爆炸.生成的氢氧化物的碱性逐渐增强(其中LiOH难溶于水). 焰色反应是指某些金属或金属化合物在火焰中灼烧时，火焰呈现出的特殊的颜色.(1) 一些金属元素的焰色反应的颜色：钠黄色；钾紫色；铜绿色.(2) 焰色反应的应用：检验钠、钾等元素的存在.4、典型例题例1已知相对原子质量：Li 6.9, Na 23, K 39, Rb 85。今

10、有某碱金属M及其氧化 物M 2O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、LiB、NaC、KD、Rb解析设M的相对原子质量为A,当设混合物全是碱金属或全是碱金属氧化物时有如 下关系：2M + 2H O 二 2MOH + H T2 2M O + H O 二 2MOH2 210.8 gf 10.8X(A+17)/Ag10.8 g10.8X2(A+ 17)/(2A+16)g但实际上该混合物中碱金属及其氧化物都存在，则可建立不等式： 10.8x (A +17)/ A 16 10.8x (A +17)/(A + 8)。解得：35.3A 10.

11、7，从碱金属的相对原子质量可知该碱金属只能是钠。答案B例2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。星无水W CaClEpTi水(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CaCl，测定的碱金属相对原子质量比实际2值偏大还是偏小？说明理由。解析本题测定未知碱金属的相对原子质量，所依据的化学反应原理是：2M + 2H2O = 2MOH +冬T,只要通过实验，取得一定质量(题设bg )的碱金属和足量的

12、水反应产生的H的质量，即可根据化学方程式的计算求得碱金属的相对原子质量。2(1) 依题设实验数据，bg碱金属与足量水反应产生H的质量为(a + b -c)g。设所2求碱金属的相对原子质量为x，有2 x / 2 - b /(a + b-c)，解得x = b /(a + b-C)。(2) 无水氯化钙吸收水蒸气。若不用CaCl，则使测定值较实际值偏小。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H 2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。小结还可以另想其他方法进行测定实验。譬如，若获得一定质量的碱金属与水反应所 得MOH的

13、质量，本题亦可完成。例3在120C时，将气体A 3.88 g通过足量的Na O，放出O，充分反应后固体的2 2 2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。解析120C能和Na O反应放出O的气体有可能是CO和H O，因此首先判断A2 2 2 2 2是什么物质？可采用极端假设法。解 如果A都是H O，设其质量为x，2 12Na O + 2H O 二 4NaOH + OA m2 2 222 x 18324X12.28gX二20.52g 3.88g，故假设不成立。1如果A都是CO，设其质里为y:212Na O + 2CO 二2Na CO + OAm2 2 2232883256

14、y12.28g所以A应为CO2和H2O的混合物设H 2的质量为xg, C的质量为y g,则2x + y = 3.88 g4 x /(2 x 18) + (56 y/88) = 2.88gx = 0.36 g y = 3.52 g例4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P gm-3的溶液1L,贝帰液中 溶质的质量分数可能是A、(0.8/ p )% B、(0.48/ p )%C、(0.32/ p)%D、(0.7 / p )%设M质量为x(x 7g)，相对原子质量为a，则x = 0.2ag 7g，故a 35

15、。相对原 子质量小于35的碱金属只有Li和Na，所以本题中碱金属可能为Li和Na。答案A、B例5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。解析发生的反应有：Na2O+H2O=2NaOH2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2 t设混合物中Na2O2、Na2O的质量分别为x、y，由化学方程式分别解出生成的NaOH的质量和放出的。2质量。2Na O + 2H O = 4NaOH + O t2 2 2 22 X 784X 4032x(4X 40

16、x)/ (2 X 78) 32x / (2 X 78)Na O+H O = 2NaOH2 2622X 40y(2X 40y)/ 62溶液的总质量为：70 g+98 g-32x(2X78)由上述关系量可列二元一次方程组为x+y= 70 g(4 X 40x)三(2 X 78) + (2VX 40y)三 62三70 g+ 98 g-32x、三(2 X 78) X 100% =50%解得：x=39 g y=31 g本题也可从下列角度入手列关系：由于NaOH溶液中溶质的质量分数为50%,因此在溶液中NaOH的质量等于H2O的质量知识深化难点一、过氧化钠的强氧化性。 写出过氧化钠与CO2和SO2的反应式。

17、(2) 过氧化钠与FeCl2的反应现象？(3) 过氧化钠与水反应后的溶液滴加紫色石蕊试液,将会看到什么现象？遇到品红溶液呢？难点二、分子组成符合(C0)n(H)m形式的物质与Na 0反应的增重问题2 2 2过氧化钠在一定条件下可以与二氧化碳、水发生反应，反应的方程式分别为：2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2 2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2T :反应1中可以看成是：Na2O2+CO=Na2CO3。反应2中可以看成是：Na2O2+H2=2NaOH。可以得出以下结论：.凡是分子组成符合(CO)n(H2)m形式的一种或几种物质，w g该物质在 O2中完全燃烧，将其产物(CO2和水蒸

18、气)通过足量的Na2O2后，Na2O2固体增加的质量必为 w go中学阶段常见的符合这一关系的物质为无机物：h2、co及h2和CO的混合气体。有 机物：CH3OH、HCHO、CH3COOH、HCOOCH3、CH3CH(OH)COOH(乳酸)、C6H12O6(葡 萄糖)等。例题1、取a g某物质在02中完全燃烧，将生成物与足量Na2O2固体完全反应，反应后，固 体质量恰好也增加了 a g，下列物质不能满足上述结果的是(现象：.离子反应： Na2CO3溶液中逐滴加入稀盐酸中(1)现象; 2 )A. HB. COC. CH 0D. C H O2 6 12 6 12 22 12难点三、碳酸钠与碳酸氢钠

19、有关反应。思考：向饱和的碳酸钠溶液中通入CO2，有什么现象发生呢？解释原因？碳酸氢钠与少量的氢氧化钡反应离子方程式：Na2CO3溶液与氯化铝的双水解反应离子反应：NaHCO3溶液与氯化铝的双水解反应离子反难点四：学科思想-数形结合思想理解Na2CO3、NaHCO3、与盐酸的反应。1、盐酸逐滴加入Na2CO3溶液中(2)反应离子方程式：3、碳酸钠、碳酸氢钠与盐酸反应的基本图像归纳总结：(1) 向Na2CO3中逐滴加入盐酸，消耗HC1的体积与产生CO2的体积的关系如图所示(2) 向NaHCO3中逐滴加入盐酸，消耗HC1的体积与产生CO2的体积的关系如图所示(3) 向NaOH、Na2CO3(1:1)

20、的混合溶液中逐滴加入盐酸。消耗盐酸的体积如图(4) 向NaOH、Na2CO3(1:1)的混合溶液中逐滴加入盐酸。消耗盐酸的体积如图V( HC1)解题技巧方法总结：r(CO2)V(HCl)图2(1)差量法解题步骤：1)分析题意：化学前后的数量关系，引起差值的原因；2)确定是否使用差量法：分析差值与始态量或终态量是否存在比例关系；3)写化学反应方程式；4)利用差量法计算例61：把100g铁棒放入硫酸铜溶液里，过一会儿取出、洗涤、干燥，棒的质量增加到103g,则 析出铜的质量为多少克？【分析】Fe+CuSO4 FeSO4+Cu 固体增加的差量5664？x 增加3g练习：1、用1 L 1.0 mol/

21、L NaOH溶液吸收0.8 mol C0，所得溶液中CO2-和HCO-233的物质的量浓度之比是()。A.l：3B.2：lC.2：3D.3：22、有A、B两种常见化合物组成的混合物，其焰色反应均为黄色，其相互转化A、E混合物加水加稀H2SO4加热C J E无味气体D加稀H2SO4关系如图(其他物质均略去)。根据以上关系，回答下列问题:(1)写出A、B、C、D的化学式:A，BC，D。(2)写出混合物中加水反应的化学方程式:加热后，若只得到一种固体化合物，则A与B的物质的量之比的最大值为(填数字)。钠及其化合物 练习1 向各盛有1L水的甲、乙、丙、丁四个烧杯内分别加入等物质的量的Na、Na2O、N

22、a2O2 和NaOH,固体完全溶解后，各烧杯中溶质的质量分数大小顺序是（）A.甲V乙V丙V丁 B. 丁 V甲乙=丙 C.甲=丁乙=丙 D. 丁 V甲V丙V乙2. 在10 mL 0.01 molL-1纯碱溶液中，不断搅拌并逐滴加入1.2 mL 0.05 molL-1盐酸， 完全反应后在标准状况下生成CO2的体积为（）A. 1.334 mLB. 2. 240 mLC. 0.672 mLD. 0 mL3. 下列各组稀溶液，不用其它试剂或试纸，仅利用溶液间的相互反应，就可以将它们区别 开来的是（）A.硝酸钾、硫酸钾、氯化钙、氯化钡 B.硫酸、硫酸铝、氯化钠、氢氧化钠C.盐酸、硫酸钠、氯化钡、氢氧化钠D

23、.硫酸氢钠、硫酸镁、碳酸钠、氢氧化钠4. 用1L 1.0 mol L-1 NaOH溶液吸收0. 8 mol CO2，所得溶液中的CO32-和HCO3-的物质 的量浓度之比约是（）A. 1:3B. 1:2C. 2:3D. 3:25. 下列反应中，调节反应物用量或浓度，或改变反应的温度，不会改变反应产物的是（） Na与氧气反应乙醇和浓硫酸共热二氧化硫通入烧碱溶液硫酸中加入铁粉氨水加入硝酸银溶液铁与硝酸溶液硫化氢在氧气中燃烧金属钠投入水中A.B.C.D.6. 在一定温度下，向足量的饱和碳酸钠溶液中加入1.06g无水碳酸钠，搅拌后静置，最终 所得晶体的质量（）A.等于 1.06g B.大于 1.06g

24、，小于 2. 86gC.等于 2. 86g D.大于 2. 86g7一些盐的结晶水合物在温度不太高时就有熔化现象，既熔溶于自身的结晶水中，又同时吸收热量。它们在塑料袋中经日晒就熔化，又在日落后缓慢凝结而释放热量。故可用于调节 室内的温度，或作夏日防暑用枕垫或坐垫，这些物质可称之为潜热材料。现有几种盐的结晶 水合物有关数据如下：Na2S2O3 5HQCaCl2 6H2ONa2SO4 10H2ONa2HPO4 10HQ熔点（C）40 5029.9232.3835. 1溶化热(kJ mol)49.737.377100. 1根据上述数据和经济实用性考虑，实际运用时常采用的物质是（）A.B.C.D.8.

25、 某溶液中含有HCO3-、SO32-、CO32-、CH3COO-等4种阴离子。若向其中加入足量Na2O2 后，溶液中离子浓度基本保持不变的是（）A. CH3COO-B. SO32-C. CO32-D. HCO3-9. 某干燥粉末可能由Na2O、Na2O2、Na2CO3、NaHCO3、NaCl中的一种或几种组成。将该粉末与足量的盐酸反应有气体X逸出，X通过足量的NaOH溶液后体积缩小（同温、同压下 测定）。若将原来混合粉末在空气中用酒精灯加热，也有气体放出，且剩余固体的质量大于 原混合粉末的质量。下列判断正确的是（）A.粉末中一定有Na2O、Na2O2、NaHCO3B.粉末中一定不含有Na2CO

26、3和NaClC.粉末中一定不含有Na2O和NaClD 无法肯定粉末里是否含有Na2CO3和 NaCl10根据图示回答，经数小时后，U形管A、B两处的液面会出现下列哪种情况(实验装置足 以维持实验期间小白鼠的生命活动，瓶口密封，忽略水蒸气和温度变化对实验结果的影 响)()A足量ITaOM容液小白鼠A.A处上升，B处下降 B.A、B两处都下降C.A处下降，B处上升D.A、B两处都不变11有无色溶液，加入Na2O2时有无色无味气体放出，并有白色沉淀生成，加入Na2O2的量与生成白色沉淀的量如图所示。该无色溶液中含有的物质是()A. CaCl2 和 MgCl2B Al2 (S04) 3C. Al2 (

27、SO4) 3 和 MgSO4D. Na2SO4 和 MgSO4H是人们日12事实上许多氧化物在一定条件下能与Na2O2反应，且反应极有规律，如 Na2O2+SO2=Na2SO4 Na2O2+2SO3=2Na2SO4+O2o据此，你认为下列方程式正确的是()A. 2 Na O+2Mn O=4NaMnO+OB. Na O+2NO =2NaNO+O,22274222222C 2 Na O+2NO=4NaNO+OD 2 Na O+2N O =4NaNO+0o22232222253213. A、B、C、D是按原子序数由小到大排列的第二、三周期元素的单质。B、E均为组成空气的成分。F的焰色反应呈黄色。在G

28、中，非金属元素与金属元素的原子个数比为1：2。在一定条件下，各物质之间的相互转化关系如右(图中部分产物未列出): 请填写下列空白:(1) A 是， C 是(2) H与盐酸反应生成E的化学方程式是(3) E与F反应的化学方程式(4) F与G的水溶液反应生成I和D的离子方程式是答案：(1)碳(或 C) 钠(或 Na)(2) Na2CO3 + 2HCl= 2NaCl + H2O + CO2 t(3) 2CO2+ 2Na2O2=O2(4)+ 20= 4OH- + S J + 2Na+14右图中A、B、H都属于盐类，A和B的水溶液都能使酚酞变红, 常生活中最常用的食品添加剂之一，E是淡黄色固体A固体)枷

29、热(1) 写出下列物质的化学式F, I(2) 写出下列反应的化学方程式AB+C+DC+EB+GD+EF+G(3) 写出下列反应的离子方程式A+IH+C+DB+IH+C+D答案：（1） F： NaOHI： HC1（2）2NaHCO3 =加热=.Na2CO3+ CO2 f + H2O2NaO+ 2CO = 2Na CO + O2222322NaO+ 2H0=4 NaOH+ O f2 2 2 2（3）HCO-+H+= CO f + HO322CO32-+2H+= CO2 f + H2O15.现有A、B、C、D、E五种物质的焰色都呈黄色，它们都能发生如下：A + Q C + X fB + Q C + Y fC + Z （适量）一D + QC + Z （过量）一E E D + Z f + QX + Y Q气体X有还原性，气体Y有氧化性。气体Z在-7 8.5C时呈固态，可作人工降雨；Q常压下于100C沸腾，试推断A、B、C、D、E、X、Y、Z、Q各物质的分子式（或化学式）A B C DE X YZ Q答案：A Na B Na OCNaOHDNa CO E NaHCOXHYO.2 223322Z CO2 Q H2O