4碱金属元素.docx

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4碱金属元素

碱金属元素

1．钠及其化合物的转化关系

2．碱金属元素的相似性和递变性

Li、Na、K、Rb、Cs、Fr

相似性

差异性

原子结构及元素性质

最外层电子数1

易失电子，金属性强

最高化合价+1价

核电荷数依次增大，原子半径依次增大

失电子能力依次增强，金属性依次增强

有不同的焰色反应

单质的

物理性质

颜色：

银白色

硬度：

柔软

密度：

轻金属

熔、沸点：

较低

铯略有金色

硬度依次减小

密度增大，但K比钠小，反常。

熔沸点依次降低

单质的

化学性质

强还原性

与非金属单质化合

与H2O反应生成MOH+H2

还原较不活泼的金属

活泼性依次增强Li—Li2O；

与O2的燃烧产物：

Na—Na2O2；

K、Rb、Cs更复杂

与水反应剧烈程度依次增大

氧化物及其水化物

M2O都是易与水反应的碱性氧化物，水化物都是强碱

MOH的碱性依次增强

物质

比较

Na2O

Na2O2

属类

碱性氧化物

过氧化物

颜色、状态

白色固体

淡黄色固体

氧元素价态

-2价

-1价

稳定性

不稳定

较稳定

化学

与水反应

Na2O+H2O＝2NaOH

2Na2O2+2H2O＝4NaOH+O2↑

性质

与CO2反应

Na2O+CO2=Na2CO3

2Na2O2+2CO2＝2Na2CO3+O2↑

3．氧化钠和过氧化钠的比较

化学式

NaHCO3

Na2CO3

属类

酸式盐

正盐

俗名

小苏打

纯碱、苏打

颜色、状态

细小的白色晶体

白色粉末

热稳定性

不稳定，受热易分解

2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑

稳定，加热不易分解

溶解性

接近易溶，溶解度比Na2CO3小

易溶于水

与酸反应

迅速放出大量气体

HCO3ˉ+H+＝H2O+CO2↑

放出气体相对较缓和

酸不足：

CO32ˉ+H+=HCO3ˉ

酸足量：

CO32ˉ+2H+＝H2O+CO2↑

与碱反应

生成正盐HCO3ˉ+OHˉ=CO32ˉ+H2O

不反应

与CO2反应

不反应

Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3

水解

水解程度小，溶液碱性弱

HCO3ˉ+H2OH2CO3+OHˉ

水解程度大，溶液碱性较强

CO32ˉ+H2OHCO3ˉ+OHˉ

用途

作发酵粉成分，治疗胃酸过多症

广泛用于玻璃、制皂、造纸、纺织等工业，也用于制其它钠化合物

相互转化

HCO3ˉCO32-

鉴别

加热（固体）看有无气体生成；加酚酞（等浓度稀溶液）看红色深浅；加CaCl2稀溶液看有无沉淀

4．碳酸氢钠和碳酸钠

（一）碱金属元素：

元素周期表中IA族元素（除H外）称为碱金属，包括锂（Li）、钠（Na）、钾（K）、铷（Rb）、铯（Cs）、钫（Fr）。

由于它们的氢氧化物（MOH）均易溶于水，呈强碱性，因而统称碱金属。

碱金属是典型的活泼金属，在自然界没有单质存在，只能由人工（一般用电解法）制取。

钠是碱金属的代表物，以钠为参照物，根据递变关系可以推论出其它碱金属的主要性质。

碱金属不仅是有关金属性质理论学习和研究的典型物，在实际生产上也有重要用途。

如钠可用于制取Na2O2等重要化合物，可用作冶炼钛、锆、铌、钽等金属的还原剂，可用于制高压钠灯，钠、钾合金可用作原子反应堆的导热剂。

（二）金属钠

1．钠的化学性质

钠的化学性质很活泼，易失去电子被氧化，表现出强还原性：

Na–eˉ=Na+

（1）Na跟非金属（如Cl2、S、O2等）发生化合反应

2Na+O2Na2O2（淡黄色）

Na+S=NaS（反应剧烈，可能爆炸）

（2）Na跟水、酸、醇发生置换反应

2Na+2H2O==2NaOH+H2↑（剧烈）离子方程式：

2Na+2H2O=2Na++2OHˉ+H2↑

2Na+2C2H50H→2C2H5ONa+H2↑（平稳）

（3）Na与盐溶液反应。

一般不跟溶液中金属离子作用，而是与水反应。

必须考虑其产物（NaOH）与金属离子间的作用。

例如，钠与硫酸铜溶液的反应，可认为是两步反应：

2Na+2H2O=2NaOH+H2↑；2NaOH+CuSO4=Na2SO4+Cu（OH）2↓

也可合并写为总反应方程式：

2Na+2H2O+CuSO4=Na2SO4+Cu（OH）2↓+H2↑

钠与硫酸铜溶液反应的现象为：

钠块浮于液面，熔成闪亮的小球，四处游动，放出气体并逐渐消失（以上现象与钠跟水的反应现象相同）；溶液中则产生蓝色絮状沉淀。

（4）Na还原其它金属4Na+4TiCl4Ti+4NaCl（工业制钛）；

2．钠的存在、保存、制备

在自然界中，钠元素只能以化合态存在。

主要存在形式有NaCl及Na2SO4、Na2CO3、NaNO3等。

金属钠是人工制取的。

制取原理：

2NaCl（熔融）2Na+Cl2↑

实验室中通常将钠保存在煤油里，以使其与空气隔绝。

这是利用钠比煤油密度小，且不溶于煤油，也不与煤油反应的性质。

（三）过氧化钠（Na2O2）

1．Na2O2是浅黄色的固体。

其主要反应为：

（1）与水反应:

2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑

（2）与二氧化碳反应：

2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2↑

（3）与酸反应：

2Na2O2+2H2SO4=2Na2SO4+2H2O+O2↑

（4）氧化性：

过氧化钠（或其它过氧化物如过氧化氢、过氧化钾等）有强氧化性，不但可以氧化常见的还原性物质还可以起漂白、杀菌作用。

2．Na2O2的用途：

过氧化钠常用作生氧剂和漂白剂。

（四）NaOH

NaOH是最重要的常用碱。

实验室使用强碱时一般用NaOH。

工业上广泛用于制肥皂、造纸、纺织、印染等。

1．NaOH的重要理化性质

（1）白色固体，易潮解，易溶于水，溶解时放出大量热，有很强的腐蚀性。

（2）强吸水性，可用作干燥剂。

为防吸水后结块，常和CaO混合制成“碱石灰”。

（3）强碱，俗称火碱、烧碱、苛性钠。

具有碱的通性。

对玻璃有腐蚀作用。

2．NaOH的主要反应

（1）与酸碱指示剂作用；

（2）与酸或酚发生中和反应；（3）与酸性氧化物如SO2、SO3、CO2、SiO2、P2O5等反应；（4）与两性物质如Al、Al2O3、Al（OH）3等反应；（5）与盐类发生复分解反应，如与铵盐反应生成NH3，与MgCl2等一些盐反应生成氢氧化物沉淀，与酸式盐反应生成正盐等；（6）与多种非金属单质（如Cl2）反应；（7）在有机反应中作催化剂或反应物，例如卤化烃的水解反应、卤代烃的消去反应、酯类的水解反应、油脂的皂化反应等。

3．有关NaOH（及其它强碱）的实验问题

（1）防止对玻璃的腐蚀。

保存的试剂瓶不能用磨口玻璃塞；酸式滴定管、分液漏斗等有玻璃活塞的仪器一般避免与碱液接触；制取氨气用熟石灰而不用NaOH；制甲烷时要加入多量的石灰稀释NaOH；熔化固体NaOH要选金属铁、镍等金属质料的坩埚而不选用玻璃、陶瓷等硅酸盐质料的坩埚。

（2）注意其潮解性。

取用后应随时塞（盖）瓶口；保存应注意密封；称量时应放在玻璃器皿中而不是常规的垫纸的方法。

（3）注意安全。

NaOH对肌肤有很强的腐蚀性，应尽量避免与皮肤直接接触，万一碱溶液溅到皮肤上，应立即用大量水冲洗，然后再涂上硼酸溶液。

如果溅到眼睛中应立即用大量水冲洗，并急送医务室治疗。

4．NaOH的工业制备：

①电解饱和食盐水2NaCl+2H2OH2↑+Cl2↑+2NaOH

②Na2CO3+Ca（OH）2=CaCO3↓+2NaOH

（五）Na2CO3和NaHCO3

1．Na2CO3的工业制法：

把CO2通入饱和了氨和食盐的溶液中

NaCl+NH3+CO2+H2O==NaHCO3（结晶）+NH4Cl

然后加热过滤出的NaHCO3晶体

2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O

“侯氏制碱法”的发明人是中国化学家侯德榜。

产品为纯碱和NH4Cl。

2．碳酸及碳酸盐的热稳定性规律。

（1）正盐>酸式盐>H2CO3（盐含同种金属阳离子），如稳定性Na2CO3>NaHCO3>H2CO3。

（2）IA族碳酸盐>IIA族碳酸盐，如Na2CO3>CaCO3。

3．正碳酸盐和酸式碳酸盐的溶解性

IA族碳酸盐的溶解性：

正盐>酸式盐，如Na2CO3>NaHCO3。

IIA族碳酸盐的溶解性：

酸式盐>正盐，如Ca（HCO3）2>CaCO3。

（六）焰色反应

1．实验操作要领：

①所用火焰应该无色。

所用金属丝本身没有明显焰色。

②铂丝（或其代用品）要洗干净，以避免其它离子的干扰。

用盐酸洗涤，灼烧，并反复多次，直至火焰变为无色。

③检验K+时要透过蓝色钴玻璃片观察焰色。

2．焰色反应不属于化学反应；焰色是元素的性质，一种元素的游离态和化合态都具有同样的焰色反应。

（七）碱金属中的某些特殊性

1．钠、钾等常浸于煤油中保存，但锂的密度比煤油小，不能用煤油保存。

可浸于密度更小的油中或用石蜡封存。

2．随相对原子质量的增加，碱金属密度增大，但钾的密度比钠小。

3．碱金属在足量氧气中燃烧生成过氧化物或更复杂的氧化物，但Li与O2反应只能生成正常的氧化物Li2O。

4．较活泼金属能把较不活泼金属从它们的盐溶液中置换出来，但碱金属不能。

而是首先与水反应。

【命题战略】

高考经典聚焦

一、选择题（每小题有1-2个选项符合题意）

1．在允许加热的条件下，只用一种试剂就可以鉴别硫酸铵、氯化钾、氯化镁、硫酸铝和硫酸铁溶液，这种试剂是（2003年•江苏）

A．NaOHB．NH3·H2OC．AgNO3D．BaCl2

2．按图4-1装置持续通入x气体，并在管口P处点燃，实验结果使澄清的石灰水变浑浊；则

x、Y可以是（1993·全国）

A．H2和NaHCO3B．CO和Na2CO3

C．CO和CuOD．H2和Fe2O3

3．下列灭火剂能用于扑灭金属钠着火的是（1996·上海）

A．干冰B．黄沙

C．干粉（含NaHCO3）灭火剂D，泡沫灭火剂

4．在10mL0.01mol·L-1的纯碱溶液中．不断搅拌并逐滴加入

1.2mL0.05mol·L-1HCl，完全反应后在标准状况下生成二氧化碳的体积为（1998·上海）

A．1．344mLB．2．240mL

C．0．672mLD．0mL

5．用1L1.0mol·L-1NaOH溶液吸收0.8molCO2所得溶液中的CO32ˉ和HCO3ˉ的物质的量浓度之比约是（2000春·京皖）

A．1∶3B．1∶2C．2∶3D．3∶2

6．碱金属与卤素所形成的化合物大都具有的性质是：

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（2001·上海）

A.①②③B.③④⑤C.①④⑤D.②③⑤

二、非选择题

7．（1994·全国）现有一定量含有Na2O杂质的Na2O2试样，请从图4-2中选用适当的实验装置，设计一个最简单的实验，测定Na2O2试样的纯度（可供选用的反应物只有CaCO3固体，6mol·L-1HCl和蒸馏水）。

请填写下列空白：

（1）写出实验中Na2O2和

Na2O分别发生反应的化学

方程式_____________

（2）应选用的装置是（只要求

写出图中装置的标号）________________。

（3）所选用装置的连接顺序应是_________________（填各接口的字母，连接胶管省略）。

8．（1997·上海）某课外活动小组学生模拟呼吸面具中的原理（过氧化钠与潮湿二氧化碳反应），设计用图4-3所示仪器