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1、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(xiàn)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(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,又決定了他們在性質上的遞變性。具體表現(xiàn)為:①與反應越來越劇烈,產(chǎn)物越來
2、越復雜,②與反應越來越劇烈,③隨著核電荷數(shù)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(fā)生反應產(chǎn)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?。航饘俸椭饕怯秒娊馊廴诼然锏姆椒ㄖ迫?;金屬因為易溶于鹽不易分離,且電解時有副反應發(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(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?;煊锈c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:,23,39,85。今有某堿金屬M及其氧化
4、物組成的混合物10.8 g,加足量水充分反應后,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是[ ]
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:
10.8 g→×[(A+17)/A]g 10.8 g→×[2(A+17)/(2A+16)]g
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:>A>,從堿金屬的相對原子質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(shù)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?。空f明理由。
解析 本題測定未知堿金屬的相對原子質量,所依據(jù)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(chǎn)生的的質量,即可根據(jù)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(shù)據(jù),堿金屬與足量水反應產(chǎn)生的質量為。設所求
6、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(chǎn)生的水蒸氣被帶走),則值減少,值增大,分式的分母增大,分數(shù)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120℃時,將氣體A 3.88 g通過足量的,放出,充分反應后固體的質量增加2.28 g,試通過計算判斷氣體 A的組成及各成分的質量。
解析 120℃能和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
7、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,則溶液中溶質的質量分數(shù)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(shù)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(fā)生的反應有:
Na2O+H2O=2Na
9、OH
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(shù)為50%,因此在溶液中NaOH的質量等于H2O的質量
4.實戰(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
B.ⅦA族元素
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(chǎn)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
①②③
④⑤
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
D.鋰可以與氮氣化合生成氮化鋰(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,都能與水反應放出氣體。下列有關敘述正確的是
+半徑都比陰離子大
B.與水反應時,水都作氧化劑
D.二者與鹽酸反應,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,完全反應時收集到1.13 L H2(標準狀況),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、質量分數(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,其中每種物質均為1 mol。將它們加熱至300℃,經(jīng)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
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
15、均能與水或CO2反應產(chǎn)生O2,試分別寫出KO2、RbO3與CO2反應的化學方程式:
現(xiàn)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。
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的物質的量分數(shù),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
17、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。
參考答案
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
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↑
∶1 (3)1∶3
(4)KO2
19、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
2+2CO2===2K2CO3+3O24RbO3+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點標注略 0.125 mol 正鹽