2025届高三化学二轮复习 元素化合物1-碱金属及其化合物 课件

碱金属及其化合物 颜色 状态 硬度 密度 熔点 导电 、导热性 银白色 、有 金属光泽 固体 小，可用小刀 切割 ρ(H2O)>ρ(Na)>ρ(煤油) 97.8℃ 良好 一 、钠及其化合物 （一）钠的性质 1.钠的物理性质 钠易失去最外层的一个电子 ，其第一电离能小 ，化学性质活泼， 表现出强还原性 。钠元素在化合物中均呈＋1价。 第一电离能是基态的气态原子失去最外层的一个电子所需能量。 第一电离能数值越小 ，原子越容易失去一个电子。 2.钠的化学性质 钠原子的结构： （ 1 ）与非金属反应 4Na＋O2 2Na2O（ 白色固体） 2Na＋O2 Na2O2（淡黄色固体） 2Na＋Cl2 2NaCl（ 白烟） （ 2 ）与水反应 2Na＋2H2O 2NaOH＋H2 ↑ 现象及解释： ①（浮）浮在水面上——密度比水小； ②（熔）熔成小球——钠的熔点低 ，反应放热； ③（游） 四处游动——生成气体； ④（响）有“嘶嘶 ”的响声——反应剧烈； ⑤（红）酚酞变红——反应中生成了碱。 【粉笔提示】 钠与稀硫酸 、盐酸等非氧化性酸反应时 ， 首先是钠直接与酸反应 ， 过 量的钠再与水反应 ，而不能认为钠先与水反应 ，生成的 NaOH再与酸中和。 （ 4 ）与碱溶液反应 钠与碱溶液反应的实质是钠与水反应 。但要注意Na与NaOH溶液 、澄清石 （ 3 ）与酸反应 2Na＋2H＋ 2Na＋＋H2 ↑（直接与 H＋ 反应） 灰水反应时 ，可能会引起溶液浓度的变化。 （ 5 ）与盐溶液反应 2Na＋CuSO4＋2H2O Cu(OH)2 ↓+H2 ↑+Na2SO4 （有蓝色沉淀和气体生成 ，并不置换出铜） 【粉笔提示】 钠与盐溶液反应 ，先考虑 Na 与水反应生成 NaOH ，再考虑 NaOH 是否与盐发生复分解反应。 （ 6 ）与熔融盐反应 4Na＋TiCl4 4NaCl＋Ti Na＋KCl NaCl＋K↑ （制取金属钾 ，该反应之所以能发生 ，是因为K 的沸点比Na 低， 钾蒸气逸出） （ 7 ）与含羟基的醇 、酚 、羧酸等有机物反应 2Na＋2C2H5OH→2C2H5ONa＋H2 ↑ 3.钠的制取和保存 （ 1 ）制取： 2NaCl（熔融） （ 2 ）保存： 通常保存于煤油或石蜡油中。 通电 2NaOH+Cl2 ↑+H2 ↑ 电解饱和食盐水： 2NaCl+2H2O 2Na+Cl2 ↑ 氧化钠（ Na2O ） 过氧化钠（ Na2O2 ） 颜色状态 白色固体 淡黄色固体 电子式 氧元素化合价 -2 -1 阴阳离子个数比 1 : 2 1 : 2 是否为碱性氧化物 是 不是 生成条件 常温下 加热或点燃金属钠 稳定性 不稳定，可继续氧化 稳定 所含键型 离子键 离子键，非极性共价键 （ 二 ）常见的钠的化合 1.氧化钠和过氧化钠 名称 氧化钠（ Na2O ） 过氧化钠（ Na2O2 ） 与水反应 Na2O＋H2O=2NaOH 2Na2O2＋2H2O=4NaOH＋O2 ↑ 与CO2反应 Na2O＋CO2=Na2CO3 2Na2O2＋2CO2=2Na2CO3＋O2 与酸反应 Na2O＋2HCl=2NaCl＋H2O 2Na2O2＋4HCl=4NaCl＋O2 ↑+2H2O 用途 制NaOH，用途较少 作漂白剂 、供氧剂 、氧化剂等 转化关系 2Na2O＋O2 2Na2O2 碳酸钠（ Na2CO3 ） 碳酸氢钠（ NaHCO3 ） 俗名 纯碱或苏打 小苏打 主 要 性 质 水溶性 易溶于水 ，溶液呈碱性 易溶于水（但溶解度比Na2CO3小） ，溶液呈碱性 稳定性 稳定 ，受热难分解 ，但碳酸钠 晶体（ Na2CO3·10H2O ）易风化 受热易分解： 2NaHCO3 Na2CO3＋H2O＋CO2 ↑ 与H＋反应 CO32 －＋2H＋= CO2 ↑+H2O （较快） HCO3 －＋H＋= H2O＋CO2 ↑ （很快） 与 Ca(OH)2 反应 Ca2＋＋CO32－=CaCO3 ↓ Ca2＋＋OH－＋HCO3－= CaCO3 ↓+H2O （碱过量） Ca2＋＋2OH－＋2HCO3－= CaCO3 ↓+2H2O＋CO32 - （碱不足） 2.碳酸钠和碳酸氢钠 碳酸钠（ Na2CO3 ） 碳酸氢钠（ NaHCO3 ） 主 要 性 质 与CO2 及水反应 Na2CO3＋CO2＋H2O =2NaHCO3 不反应 与CaCl2 或BaCl2溶液 反应 Ca2＋＋CO32－=CaCO3 ↓ 或Ba2＋＋CO32－=BaCO3 ↓ 不反应（溶液中继续加氨水或 NaOH 溶液时，则有沉淀生成） 主要用途 制玻璃 、造纸 、制皂 、制洗涤剂 制发酵粉 、医药 、灭火器 相互转化 1.Na2CO3与NaHCO3 的鉴别 白色块状物质 （生成Na2CO3·10H2O ） 白色粉末状物质 （生成Na2CO3 ） 表面形成溶液 （ NaOH潮解） 表面变暗 （生成Na2O ） 出现白色固体 （生成NaOH ） 银白色金属钠 （ Na） 2.钠露置在空气中的变化过程 风化 H2O CO2 氨碱法生产原理示意图 1.氨碱法生产纯碱（索尔维制碱法） （三）纯碱的生产 （ 1 ）生产原理 （ 2 ）主要生产过程 ①盐水的精制： 利用熟石灰 、纯碱等除去食盐水中的Mg2＋和Ca2＋ 。 ②盐水氨化： 使溶液显碱性 ，更易吸收CO2 ，增大溶液中的HCO3－浓 度 ，促使Na＋和HCO3－结合生成NaHCO3 ，从而结晶析出。 ③氨盐水碳酸化：NH3＋CO2＋H2O＋NaCl NaHCO3 ↓+NH4Cl 。 ④碳酸氢钠的转化： 煅烧得到纯碱 ， 同时回收近一半的二氧化碳再利 用。 ⑤氨的循环： 向母液中加入石灰乳 ， 回收氨循环利用。 2.联合制碱法（侯德榜制碱法） 联合制碱法生产原理示意图 NH3＋CO2＋H2O＋NaCl NaHCO3 ↓+NH4Cl 2NaHCO3 Na2CO3＋H2O＋CO2 ↑ 3.两种制碱法的对比 （ 1 ）相同点： 原理相同。 （ 2 ）不同点： 原料的来源与副产物不同。 氨碱法 联合制碱法 优点 原料（食盐和石灰石）便宜易得 、产品纯度高、 NH3和部分CO2可循环利用 、制造步骤简单 、生 产过程连续且规模大等 生产过程中所需要的NH3和CO2都是由合成氨厂提供的， 从滤出NaHCO3后所得到的母液中可回收 NH4Cl ， 因此， 它保留了氨碱法的优点 ，克服了它的缺点 ，使 NaCl的 利用率提高到了96%以上 。体现了大规模联合生产的 优越性 ，也是综合利用原料 、降低成本 、减少环境污 染的典型代表 缺点 原料食盐中的另一成分氯（ Cl－ ）和石灰石中 的另一成分钙（ Ca2＋ ）生成CaCl2 ，如何处理它 成为氨碱法生产的一个问题； 氨碱法生产中食盐的利用率不高 ，大约为70% ， 如何提高食盐的利用率成为氨碱法生产的另一 个问题 设备循环处理量大 ，加重了设备的腐蚀 （ 3 ）优缺点： 优缺点 氨碱法 联合制碱法 优点 原料（食盐和石灰石）便宜易得、 产品纯度高、NH3和部分CO2可 循环利用、制造步骤简单、生产 过程连续且规模大等 ①氨和二氧化碳都是由合成氨厂提供的 ②母液中的氯化铵为副产物，可回收 ③食盐利用率提高到了96%以上 ④体现了大规模联合生产的优越性，也是 综合利用原料 、降低成本 、减少环境污染 的典型代表 缺点 ①难以处理产生的副产物CaCl2 ②食盐利用率不高 ，大约为70% 设备循环处理量大，加重了设备的腐蚀 优缺点： 二 、碱金属元素 碱金属元素包含锂(Li) 、钠(Na) 、钾(K) 、铷(Rb) 、铯(Cs) 、钫(Fr)六种。 （一）相似性 1.原子结构： 最外层上都只有1个电子 ，次外层均为8个（ Li为2个） 电子。 2 .单质的物理性质： 都具有银白色金属光泽（铯略带金色光泽） ， 质软 ， 密度小 ，熔点低 ， 导热 、导电性好 。锂电池的比容量（单位质量的电极材料所 能转换的电量）特别大（这与锂的摩尔质量小有关） ， 因而具有广泛的应用。 3.单质的化学性质： 都能与氧气和水反应 ，生成物都是含R＋（ R为 碱金属元素）的离子化合物。 4.最高价氧化物对应的水化物(ROH)均是强碱。 1.原子结构： 随着核电荷数递增 ，核外电子层数依次增多 ，原子半径逐渐 增大。 2.单质的物理性质： 随着核电荷数递增 ，熔 、沸点逐渐降低（与卤素 、氧 族单质相反） ，密度逐渐增大（ K的密度小于Na； Li 、Na 、K的密度<1 g/cm3， Rb 、Cs的密度>1 g/cm3 ）。 3.单质的化学性质： 随着 Li 、Na 、K 、Rb 、Cs 核电荷数的递增 ，原子核 对最外层电子的吸引力逐渐减弱 ，失电子能力逐渐增强 ， 因此元素的金属性逐 渐增强 ，ROH 的碱性逐渐增强。 （ 二 ）递变性 1. 与 O2 反应时 ，Li 只生成 Li2O，Na 在常温时生成 Na2O ，加热 时易形成 Na2O2 。 2. 与 H2O 反应： 2R+2H2O 2ROH+H2 ↑ , 剧烈程度由 Li至Cs 逐渐增强。 （三）特殊性 1. 锂的密度比煤油小 ，不能保存在煤油中 ，通常密封在石蜡里。 2. 碱金属 Li ~ Cs 的密度呈增大趋势 ，但 ρ(Na)＞ ρ(K) 。 3. 酸式盐的溶解度一般比相应的正盐大 ，但S(Na2CO3)>S(NaHCO3) 。 4. 锂易与氮气反应（生成Li3N ）。 5. 锂的熔点最高 ，金属性最弱 ， 因而锂与水反应较慢且反应时锂并不熔化。 6. 碱金属单质及其离子的焰色反应呈现不同的颜色。 7. 试剂瓶中的药品取出后 ，一般不能放回原瓶 ，但金属Na 、K等需立即放回 原瓶。 1.概念： 某些金属或它们的化合物在无色火焰中灼烧时会使火焰呈 现特殊颜色的反应 。其原理是碱金属元素灼烧时发生电子跃迁释放出 不同能量的光子 ，使火焰呈现出不同的颜色 。焰色反应为物理变化， 属于元素自身的性质。 2.操作步骤： 洗 、烧 、蘸 、烧 、观 、洗 、烧。 铂丝 至无色 ，蘸取待测物 （固体也可以直接蘸取） 观察火焰颜色 至无色 （ 四）焰色反应 3.常见元素的焰色 钠： 黄色； 钾： 紫色（透过蓝色钴玻璃） 。 4.应用： 检验部分金属元素的存在（包括单质和化合物） 。 $$