碱金属元素
[高考要求分析]
1.以钠为例,了解碱金属的物理性质和化学性质.理解碱金属元素性质的相似性和递变性.了解焰色反应,并能用焰色反应检验钠,钾等元素.
2.注意锂,钾,铷,铯等碱金属元素及其化合物重要用途.
[知识综合脉络]
碱金属中的一般和特殊之处
(1)Na,K需保存于煤油中,但Li的密度比煤油小,所以Li必须保存在密度更小的石蜡油中或密封于石蜡
(2)碱金属中,从Li(Cs,密度呈增大的趋势,但ρ(K)=0.862g/cm3<p(Na)=0.971e/cm3.
(3)酸式盐的溶解度一般大于正盐,但溶解度NaHC03<Na2CO3.
(4)氧在化合物中一般显-2价,氢显 1价,但Na2O2 ,H2O2中的氧显-1价,NaH,CaH2中的氢显[-1]价.
(5)试剂瓶中的药品取出后,一般不能放回原瓶,但IA金属Na,K等除外.
(6)一般活泼金属能从盐中置换出不活泼金属,但对IA非常活泼的金属Na,K等除外.如:2Na CuSO4 2H2O=Cu(OH)2↓=H2↑ Na2SO4.
[基础知识梳理]
1.碱金属元素的原子结构
(1)相同点:最外层电子数相同都是一个电子,次外层电子数相同为8电子(Li除外).
(2)不同点:核外电子层数不同.
(3)递变规律:按Li,Na,K,Rb,Cs,顺序,原子半径依次增大,离子半径依次增大.(同种元素的原子半径大于离子半径).
(4)推论性质递变:随原子核外电子层数的增多原子半径依次增大核对外层电子引力的减弱,失去电子的趋势增强,无素的金属性增强,单质的还原性增强.
2.碱金属的化学性质
它们都能跟卤素,氧气,硫等非金属直接化合,在反应中表现出很强的还原性.单质都能与水剧烈反应,生成相应的碱和氢气.反应的实质可表示为:2R 2H2O=2ROH H2↑
碱金属均不能在水溶液中置换另外的金属单质.
(1)跟非金属反应
卤素:
氧气:
(K,Rb,Cs与氧气反应,都生成比过氧化物更复杂的氧化物).
(2)跟水的反应
碱金属都能跟水反应生成氢氧化物和氢气..钠与水反应比锂与水反应激烈,钾跟水的反应比钠更剧烈,常使生成的氢气燃烧并发生轻微爆炸,据此可得出结论:金属单质置换出水中氢越容易说明该元素的金属性越强.因此随着原子的电子层数增多原子半径的增大,碱金属的活动性增强.
3.焰色反应
定义:某些金属或它们的化合物在灼烧时使火焰呈特殊的颜色.这在化学上叫做焰色反应.
焰色反应鉴别盐类的步骤:
①铂丝在火焰上灼烧至原火焰色②蘸取溶液(沾取固体)放在火焰上灼烧,观察火焰颜色,观察钾火焰颜色要透过蓝色的钴玻璃去观察.③盐酸洗铂丝④铂丝在火焰上灼烧至原火焰色(如不能灼烧至原火焰色,则需再酸洗,再灼烧).⑤再蘸取(沾取)另外化学药品进行实验.
钾,钠焰色反应颜色:钾——紫色(透过蓝色钴玻璃);钠——黄色.
4.钾肥
通常使用的钾肥:氯化钾,硫酸钾,碳酸钾,由于均易溶于水,在施用时要防止雨水淋失.草木灰中含碳酸钾.
5.常见钠的化合物的化学式和俗称:
名称
氢氧化钠
氯化钠
硫酸钠晶体
碳酸钠晶体
化学式
NaOH
NaCl
Na2SO4·10H2O
Na2CO3·10H2O
俗称
苛性钠,火碱,烧碱
食盐
芒硝
苏打,纯碱
[典型例题分析]
[例1]碱金属与卤素所形成的化合物,大都具有的性质是(A )
①高沸点 ②能溶于水 ③水溶液能导电 ④低熔点 ⑤熔融状态不导电
A.①②③ B.③④⑤ C.①④⑤ D.②③⑤
[解析]碱金属与卤素所形成的化合物大都是离子化合物,因此具有高沸点,能溶于水,熔融态或水溶液都能导电的性质.
[例2]碱金属(如锂,钠,钾,铷等)溶于汞中可形成良好的还原剂"汞齐".取7g某种碱金属的汞齐与水作用得到0.2g氢气,并得到几密度为ρ g/cm3的溶液,则溶液中溶质的质量分数可以是 (AB )
A. B. C. D.
[解析]汞不能与水反应,碱金属(M)能与水发生反应.
设碱金属的质量为x(x<7g),相对原子质量为a.
2M 2H2O=2MOH H2↑x=0.2ag.
因为0.2agHCO3-,请分析下列反应:
少量二氧化碳通入NaClO溶液中:NaClO CO2 H2O=NaHCO3 HClO
氯气通入碳酸氢钠溶液中: Cl2 NaHCO3=NaCl CO2↑ HClO
(2)ClO-是一种弱酸的酸根离子,能发生水解反应:ClO- H2OHClO OH-,所以次氯酸钙溶液显碱性.
若遇到铁盐,铝盐易发生双水解:3ClO- Fe3 3H2O=Fe(OH)3↓ 3HClO
(3)HClO和ClO-都具有强氧化性,无论酸性,碱性条件下都可以跟亚铁盐,碘化物,硫化物等发生氧化还原反应,但不能使品红溶液褪色.如:
硫酸亚铁溶液遇漂白粉:2Fe2 5ClO- 5H2O = 2Fe(OH)3↓ Cl- 4HClO
漂白粉遇亚硫酸酸盐:ClO- SO32-=Cl- SO42-
(4)HClO见光易分解:2HClO2HCl O2↑
(5)次氯酸钙中的Ca2 ,ClO-可以表现出一些综合性质.如少量二氧化碳通入次氯钙溶液中:
Ca(ClO)2 CO2 H2O=CaCO3↓ 2HClO
注意理解二氧化碳,碳酸钠,碳酸氢钠分别跟次氯酸钙溶液反应的差异:
Ca(ClO)2 Na2CO3=CaCO3↓ 2NaClO
Ca(ClO)2 NaHCO3=CaCO3↓ HClO NaClO
[典型例题分析]
[例1]氯气是有毒的,曾被法西斯制成毒气弹用于侵略战争.当这种毒气弹顺风爆炸时,以下防御方法正确的是( )
(A)人,畜应躲到低洼的地方 (B)人,畜应到较高的地方去
(C)可用肥皂水或尿浸湿软布蒙面 (D)人可以闭住不呼吸,以免吸入氯气中毒
[解析]从物理性质角度分析,氯气的密度比空气的密度大,所以氯气易积聚在低洼的地方,所以人在较高的地方比在低洼处更安全.从化学性质考虑,氯气易跟碱反应,肥皂水或尿都是碱性物质,所以用肥皂水或尿浸湿软布蒙面有一定防护作用.从生理常识知道,人是不可能闭住不呼吸的.
[答案]BC.
[例2]市场上销售的"84"消毒液,其商品标识上有如下叙述:①本品为无色液体,呈碱性;②使用时加水稀释;③可对餐具,衣物进行消毒,可漂白浅色衣物.其有效成分可能是( ).
(A)Cl2 (B)SO2 (C)NaClO (D)KMnO4
[解析]具有漂白性的物质很多,只要抓住"本品为无色液体,呈碱性",就可从待选项中选出次氯酸钠.
