专题七 碱金属元素（讲义）-《无机化学》(化工社）专题复习讲练测

专题7 碱金属元素（讲义）-《无机化学》化工社-专题复习讲练测 一、考纲解读 1.能够准确描述钠的颜色、状态、硬度、密度、熔点等物理性质，如知道钠是银白色、质地柔软、密度比水小比煤油大、熔点低的金属。 2.理解氢氧化钠是强碱，能熟练书写氢氧化钠与酸、酸性氧化物、某些盐反应的化学方程式。 3.掌握碱金属元素物理性质（如密度、熔沸点、硬度、金属光泽等）随原子序数递增的变化规律，能解释这些规律产生的原因（与原子半径变化相关）。 二、知识点梳理 一、钠 1.钠的物理性质 钠具有银白色金属光泽，密度 0.97g/cm3，能浮在水上。质软，可以用刀切割。熔点97.8°C，沸点 882.9C，钠是电和热的良导体。 2.钠的化学性质 钠化学性质非常活泼，能和许多非金属以及水等物质起反应 (1) 与氧气反应 取一小块金属钠，用刀切开，观察钠表面颜色的变化，后把这块钠置于石棉网上加热观察现象。 新切开的钠的表面由银白色很快变暗，这是由于金属钠很快被空气中的氧气氧化，表面形成了一层氧化物薄膜。 加热后金属钠开始燃烧，发出黄色火焰，生成淡黄色的过氧化钠固体。 过氧化钠可用于高空飞行和潜水艇的呼吸面具中氧气的来源，因为过氧化钠可以和水或者二氧化碳反应生成氧气。同时，过氧化钠还是一种漂白剂，常用作织物、羽毛等的漂白。 钠及其化合物在灼烧时，会产生黄色的火焰。一些金属或它们的化合物在灼烧时使火焰呈现特殊颜色的现象，叫做焰色反应。利用焰色反应呈现的特殊颜色，可以检验金属或其化合物的存在。烟花中加入特定金属元素，可使焰火更加绚丽多彩，常见金属元素焰色反应的颜色见表 4-1。 (2) 与水反应 取绿豆粒大小金属钠，放入盛有水 (事先滴入两滴酚酞试液) 的烧杯中，观察现象。钠与水剧烈反应，反应放出大量的热，使金属钠熔成闪亮的小球，小球浮在水面上并不断转动，逐渐缩小，并发出嘶嘶的声音，可见反应中有气体生成。反应后烧杯中的液体变成红色，说明溶液显碱性。 综上所述，钠很容易和空气中的氧气和水起反应，所以在实验室中通常将金属钠保存在煤油中，钠的密度比煤油大，以隔绝氧气和水。大量的金属钠通常贮存在钢桶中充氟气密封保存。遇其着火时，只能用砂土或者干粉灭火器，千万不能用水灭火。 钠是一种很强的还原剂，能用于钦、钜、错等稀有金属的冶炼。钠和钾的合金在常温下是液体，可作为原子反应堆的导热剂。高压钠灯发出的黄光透雾能力强，射程远，可以用在电光源上。 二、钠的重要化合物 1.氢氧化钠 氢氧化钠是白色固体 (见图 4-1)，暴露在空气中易潮解，是一种常见的干燥剂。它极易溶于水，溶于水时会放出大量的热。氢氧化钠俗名烧碱火碱、苛性钠，因为它的浓溶液对皮肤、织物等具有很强的腐蚀能力。 氢氧化钠是强碱，具有碱的所有性质，能与酸性氧化物 (如CO2、SO2、SiO2)、酸和某些盐起反应。 2.碳酸钠和碳酸氢钠 碳酸钠 (Na2CO3) 俗称纯碱或苏打，是白色粉末。十水合碳酸钠 (Na2CO3·10H20俗称石碱)是白色晶体，在空气中容易风化失去结晶水，形成无水碳酸钠。它是工业上的所谓的“三酸两碱”中的两碱之一。 碳酸氢钠 (NaHCO3) 俗称小苏打，是细小的白色粉末 碳酸钠和碳酸氢钠都易溶于水，碳酸钠的溶解性更好一点，它们的水溶液都显碱性。和盐酸反应时都能释放出二氧化碳气体。 碳酸氢钠与盐酸反应比碳酸钠剧烈的多。 碳酸钠稳定，碳酸氢钠不稳定，受热时容易分解。可以用加热是否分解来鉴别碳酸钠和碳酸氢钠。 三、碱金属元素的性质比较 1.物理性质比较 碱金属都是银白色轻金属·，具有一般金属的通性，如具有金属光泽、延展性、导电性、导热性等。 碱金属元素硬度比较小，所以钠、钾都可以用刀切割。碱金属熔点和沸点比较低，其中艳的熔点最低，人体的温度就能将其熔化。随着核电荷数的递增，碱金属的密度略有递增，而硬度、熔点和沸点都呈现由高到低的变化规律 (见表 4-2)。 2.化学性质比较 碱金属原子最外层电子数都为 1个，在发生化学反应时易失去 1个电子而形成 8 个电子的稳定结构，呈现出典型的金属性。因此，它们的化学性质相似。如都能和氧气反应，能和水反应等。不过，它们的化学性质也表现出有规律的差异性，如表 4-3 所示。 随着核电荷数的增加，碱金属电子层数逐渐增多，因此原子半径逐渐增大，失去最外层电子的倾向也逐渐增大，因此碱金属的化学活动性顺序为: Li< Na< K<Rb<Cs。 三、真题练讲 1.(2021年湖南省统一考试)下列关于碱金属某些性质的排列中，正确的是（ ） A. 原子半径：Li＜Na＜K＜Rb＜Cs B. 密度：Li＜Na＜K＜Rb＜Cs C. 熔点、沸点：Li＜Na＜K＜Rb＜Cs D. 还原性：Li＞Na＞K＞Rb＞Cs 【答案】A 【解析】原子半径：Li＜Na＜K＜Rb＜Cs；密度：Li＜K＜Na＜Rb＜Cs（钾反常）；熔点、沸点：Li＞Na＞K＞Rb＞Cs；还原性：Li＜Na＜K＜Rb＜Cs。 2.(2021年河南省统一考试)钠在自然界中最主要的存在形式是（ ） A. 游离态 B. 氯化钠 C. 氢氧化钠 D. 氧化钠 【答案】B 【解析】钠的化学性质非常活泼，在自然界中主要以化合态存在，其中氯化钠是最主要的存在形式。 3.(2021年浙江省统一考试)往甲、乙、丙、丁四个烧杯内分别放入0.1 mol的钠、氧化钠、过氧化钠和氢氧化钠，然后各加入100 mL水，搅拌，使固体完全溶解，则甲、乙、丙、丁溶液中溶质的质量分数大小顺序是(　　) A．甲＜乙＜丙＜丁 B．丁＜甲＜乙＝丙 C．甲＝丁＜乙＝丙 D．丁＜甲＜乙＜丙 【答案】B 【解析】　(1)甲、丁相比： 甲：Na→NaOH　　消耗H2O，溶剂减少 丁：NaOH无反应　　溶剂不变 故NaOH的质量分数：甲>丁。 (2)乙、丙相比： 生成NaOH相等，消耗H2O相等，溶剂相等，故乙、丙溶液完全等同。 (3)乙、丙与甲相比 甲：Na 乙：Na2O 丙：Na2O2 当它们物质的量相等时，甲(Na)所得NaOH是乙、丙(Na2O、Na2O2)所得NaOH物质的量的，它们所消耗的水相等，故溶剂相等，因此甲的质量分数比乙、丙小。 4.(2020年浙江省统一考试)随着核电荷数的增加，碱金属元素的（ ） A. 熔点依次升高 B. 密度依次减小 C. 金属性依次增强 D. 氧化性依次增强 【答案】C 【解析】随着核电荷数增加，碱金属元素熔点降低、密度呈增大趋势（钾反常）、金属性依次增强、还原性增强，氧化性减弱。 5.(2019年浙江省统一考试)下列有关碱金属元素的性质判断正确的是（ ） A. K 与 H₂O 反应最剧烈 B. Rb 比 Na 活泼，故 Rb 可以从 NaCl 溶液中置换出 Na C. 碱金属的阳离子没有还原性，所以有强氧化性 D. 从 Li 到 Cs 都易失去最外层 1 个电子，且失电子能力逐渐增强 【答案】D 【解析】Cs 与水反应最剧烈；Rb 投入 NaCl 溶液中先与水反应，不能置换出 Na；碱金属阳离子氧化性很弱；从 Li 到 Cs 失电子能力逐渐增强。 四、限时练讲 1．某学生将一小块钠投入滴有酚酞的水中，此实验能证明钠下面4点性质中的(　　) ①钠的密度比水的小　②钠的熔点较低　③钠与水反应时放出热量　④钠与水反应后的溶液呈碱性 A．①④ B．①②④ C．①③④ D．①②③④ 【答案】D 【解析】①将一小块钠投入滴有酚酞的水中，会观察到金属钠浮在水面上，证明钠比水轻，故①正确； ②将一小块钠投入滴有酚酞的水中，会观察到金属钠熔成闪亮的小球，证明反应放热，钠的熔点低，故②正确； ③将一小块钠投入滴有酚酞的水中，会观察到金属钠熔成闪亮的小球，并且发出响声，证明反应放热，故③正确； ④将一小块钠投入滴有酚酞的水中，会观察到溶液变为红色，证明有碱性物质生成，故④正确。体现了①②③④四点性质． 2．过氧化钠可作为氧气的来源。常温常压下二氧化碳和过氧化钠反应后，若固体质量增加了28 g，反应中有关物质的物理量正确的是(NA表示阿伏加德罗常数) （ ） 二氧化碳 碳酸钠 转移的电子 A 1mol NA B 22.4L 1mol C 106 g 1mol D 106g 2NA 【答案】AC 【解析】二氧化碳和过氧化钠反应，当固体质量增加28g时，设参与反应二氧化碳的物质的量为x，生成碳酸钠的物质的量为y， =，   解得：x=1mol，= ，解得y=1mol，碳酸钠的质量=1mol×106g/mol=106g，因常温常压下发生的反应，1mol二氧化碳的体积＞22.4L；由化学方程式可知：1mol二氧化碳参与反应转移1mol电子，即有NA个电子转移。 3．关于Na2CO3和NaHCO3性质的说法不正确的是（ ） A．热稳定性：NaHCO3＜Na2CO3 B．在水中的溶解性：NaHCO3＜Na2CO3 C．与盐酸反应的速率：NaHCO3＜Na2CO3 D．等物质的量的Na2CO3、NaHCO3分别与足量盐酸反应产生的CO2质量相同 【答案】C 【解析】A、Na2CO3加热不分解，NaHCO3加热可分解：2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑，A项正确； B、相同条件下Na2CO3的溶解度大于NaHCO3的溶解度，B项正确； C、NaHCO3与盐酸反应速率比Na2CO3快，C项错误； D、由反应Na2CO3＋2HCl=2NaCl＋H2O＋CO2↑，NaHCO3＋HCl=NaCl＋H2O＋CO2↑可知，当Na2CO3、NaHCO3物质的量相同时，与足量盐酸反应，产生的CO2相同，D项正确； 4．观察是研究物质性质的基本方法。一同学将一小块金属钠露置于空气中，观察到下列现象：银白色变灰暗变白色表面潮湿白色固体，下列说法不正确的是 A．①中钠发生了氧化反应 B．②变白色是因为生成了氢氧化钠 C．③发生物理变化 D．④生成了碳酸氢钠 【答案】D 【解析】A．①中钠和氧气反应生成氧化钠，钠元素化合价升高，发生了氧化反应，故A正确； B．氢氧化钠是白色固体，②变白色是因为氧化钠和水反应生成了氢氧化钠，故B正确； C．氢氧化钠易潮解，③是氢氧化钠吸收空气中的水蒸气潮解，发生物理变化，故C正确； D．金属钠在空气中最终生成碳酸钠，④生成了碳酸钠，故D错误；答案选D。 5．下列有关焰色试验说法中正确的是（ ） A．用光洁的铂丝蘸取某无色溶液，灼烧时观察到黄色火焰，说明一定含Na＋，不含K＋ B．焰色试验中需用盐酸洗净铂丝 C．焰色试验均应透过蓝色钴玻璃观察 D．只有金属单质灼烧时火焰才有颜色 【答案】B 【解析】A. 用光洁的铂丝蘸取某无色溶液，灼烧时观察到黄色火焰，说明一定含Na＋，但不能确定是否含有K＋，需要再透过蓝色钴玻璃观察，A项错误；  B. 焰色反应最主要的是无其他离子干扰，每次做完焰色反应实验后，铂丝会留有实验的物质，为除去实验物质用盐酸洗涤，再灼烧至跟酒精灯火焰颜色相同后再使用，盐酸可以溶解氧化物等杂质，且易挥发不会残留痕迹，所以选用盐酸洗涤，B项正确；  C. 只有钾的焰色反应的观察需要透过蓝色钴玻璃滤去黄光，C项错误；  D. 焰色反应是元素的性质，金属单质和金属形成的化合物灼烧时都会发生焰色反应，D项错误；  答案选B。 6.下列物质可通过加热的方法除杂(括号中物质为杂质)的是（ ） A．NaCl(Na2CO3) B．CO2(SO2) C．Na2CO3(NaHCO3) D．Na2SO4(NaHSO4) 【答案】C 【解析】A．Na2CO3受热无变化，不能通过加热除去，A不满足题意； B．SO2受热无变化，不能通过加热除去，B不满足题意； C．NaHCO3受热分解成Na2CO3、水和二氧化碳，可以通过加热除去Na2CO3中的NaHCO3，C满足题意； D．NaHSO4受热无变化，不能通过加热除去，D不满足题意。 7.分别灼烧下列各组溶液，火焰呈黄色是（ ） A．NaCl溶液 B．稀盐酸 C．K2CO3 溶液 D．CuCl2 溶液 【答案】A 【解析】A．NaCl溶液中含有钠元素，焰色反应呈黄色，故A符合题意； B．稀盐酸的颜色反应为无色，故B不符合题意； C．K2CO3 溶液中含有钾元素，透过蓝色的钴玻璃，焰色反应呈紫色，故C不符合题意； D．CuCl2 溶液中含有铜元素，焰色反应呈绿色，故D不符合题意； 8．等质量的两块钠，第一块在足量氧气中加热，第二块在足量空气(常温)中充分反应，则 下列说法正确的是 A．第一块钠失去电子多 B．两块钠失去电子一样多 C．第二块钠的反应产物质量大 D．两块钠的反应产物质量一样大 【答案】B 【解析】钠在氧气中加热反应产物为过氧化钠 ，钠在常温下与空气中氧气反应，产物是氧化钠，根据反应产物的区别和联系分析作答。两种产物中钠的化合价变化均为0 +1，等质量的钠失去的电子数相同，故A错误、 B正确；根据元素守恒可知，等质量的钠产生的过氧化钠和氧化钠的物质的量相同，过氧化钠的摩尔质量大于氧化钠的摩尔质量，则产生的过氧化钠的质量大，因此第一块钠的反应产物的质量大，故C、D错误。故选：B。 9.根据你对金属钠性质的了解，回答下列问题： （1）关于钠的叙述中，正确的是________(填字母)。 A．钠是银白色金属，硬度很大 B．将金属钠放在石棉网上，用酒精灯加热后金属钠剧烈燃烧，产生黄色火焰，生成过氧化钠 C．金属钠在空气中燃烧，生成氧化钠 D．金属钠的熔点很高 （2）由于金属钠很容易跟空气中的______、________等物质反应，通常将它保存在_______里。 （3）将一小块钠投入到下列溶液中，既能产生气体又会出现白色沉淀的是________(填字母)。 A．稀硫酸 B．硫酸铜溶液 C．氢氧化钠溶液 D．氯化镁溶液 （4）为粗略测定金属钠的相对原子质量，设计的装置如图所示，该装置(包括水)的总质量为ag，将质量为bg的钠(不足量)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。 ①列出计算钠相对原子质量的数学表达式______________(用含有a、b、c的算式表示)。 ②无水氯化钙的作用是____________________。 【答案】（1）B （2）氧气 水蒸气 煤油 （3）D （4）①b/(a+b-c) ② 吸收H2中所含的H2O(g) 【解析】（1）A、钠是银白色金属，硬度很小，可以用小刀切，故A错误； B、钠在空气中燃烧产物是淡黄色的过氧化钠，故B正确； C、钠在空气中燃烧产物是淡黄色的过氧化钠，不是氧化钠，故C错误； D、金属钠的熔点很低，故D错误； （2）钠性质很活泼，易和水、氧气反应，所以保存钠时要隔绝空气和水，钠和煤油不反应，且密度大于煤油，所以保存钠可以放在煤油中； （3）A．钠和稀硫酸反应生成硫酸钠和氢气，没有沉淀产生，A不选； B．钠投入硫酸铜溶液中，首先和水反应生成氢氧化钠和氢气，氢氧化钠和硫酸铜反应生成氢氧化铜沉淀和硫酸钠，但沉淀不是白色的，而是蓝色的，B不选； C．钠投入氢氧化钠溶液中生成氢氧化钠和氢气，没有沉淀，C不选； D．钠投入氯化镁溶液中生成氯化钠、氢氧化镁白色沉淀和氢气，D选。 （4）①金属与水发生反应放出氢气的质量=ag+bg-cg=（a+b-c）g，假设金属为R，其相对原子质量为M，根据金属钠与水反应放出氢气的关系，可推断该金属与水放出氢气关系如下： 2R～～～～～H2 2M 2 bg （a+b-c）g 解得M＝； ②氯化钙具有吸水能力，是常用的干燥剂，在装置中吸收生成氢气中的水，而防止水分流失。 10.某同学设计如下实验，测定Na2CO3、NaHCO3和CaCO3固体混合物中钠元素的质量分数。实验过程如图所示： 请回答： (1)操作①、②的名称依次为_________。 (2)气体C是_________(填化学式)；溶液D是_________(填化学式)； (3)原样品中钠元素的质量分数为_________________。 【答案】溶解、过滤 CO2 NaCl 34.5% 【解析】测定Na2CO3、NaHCO3和CaCO3固体混合物中钠元素的质量分数，首先根据混合物组成成分溶解性的不同，通过先溶解再过滤的方法，可除去混合物中的碳酸钙；接着根据反应流程图可知，混合物中钠元素全部转化为氯化钠，由最后得到的氯化钠的质量，根据化学变化前后元素质量不变，计算混合物中钠元素的质量，钠元素质量与混合物质量的比可计算原样品中钠元素的质量分数，据此解答。 (1)通过溶解把碳酸钙与溶液初步分离，然后经过过滤除去混合物中的碳酸钙，所以操作①、②的名称依次为溶解、过滤，故答案为：溶解、过滤； (2)溶液A和溶液B的主要成分为：Na2CO3和NaHCO3；加入盐酸，发生反应为：Na2CO3+2HCl=2NaCl+CO2↑+H2O、NaHCO3+HCl=NaCl+CO2↑+H2O，所以气体C为CO2，溶液D为NaCl，故答案为：CO2；NaCl； (3)所得17.55g氯化钠中钠元素的质量为：17.55g××100%=6.90g，原样品中钠元素的质量分数为：×100%=34.5%，故答案为：34.5%。 五、学法建议 重点复习知识点： 1.钠是一种具有特殊物理性质的金属。它呈现出银白色金属光泽，质地柔软，可以用小刀轻易切割。钠的密度比水小，将钠投入水中，钠会浮在水面上。 2.与非金属反应：钠在空气中常温下与氧气反应生成氧化钠（白色固体），而在空气中燃烧则生成过氧化钠（淡黄色固体），这体现了反应条件对产物的影响。 3.氢氧化钠是一种强碱，俗称烧碱、火碱、苛性钠。它具有强腐蚀性，在水中能完全电离出氢氧根离子，使溶液呈碱性。 4.碱金属元素（锂、钠、钾、铷、铯等）原子最外层电子数均为 1。它们的物理性质呈现出一定的规律性变化：随着原子序数的递增，密度呈增大趋势（钾例外），熔沸点逐渐降低，硬度逐渐减小，金属光泽逐渐增强。 请同学们多结合实际操作，加深对理论知识的理解；操作需要反复练习，加深记忆；要注意安全，避免发生意外。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$