02碱金属元素教案.docx

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02碱金属元素教案

第三节碱金属元素

●教学目标

1.使学生了解碱金属的物理性质和化学性质，并能运用原子结构的初步知识来了解它们在性质上的差异及递变规律，为今后学习元素周期律打好基础。

2.使学生了解焰色反应，并能利用焰色反应检验钾、钠及其化合物。

3.对学生进行科学方法的训练。

●教学重点

碱金属元素的性质以及原子结构的关系。

●教学难点

教学方法模式的训练。

●教学用具

第一课时：

投影仪、铁架台（带铁圈）、石棉网、酒精灯、烧杯、玻片、水、金属钠、钾、酚酞溶液。

第二课时：

投影仪、酒精灯、装在玻棒上的铂丝，Na２CO３、CuSO４、KCl、BaCl２、CaCl２溶液蓝色钴玻璃。

●课时安排

共2课时

第一课时：

碱金属元素的原子结构和碱金属的性质。

第二课时：

焰色反应及相关练习。

●教学过程

★第一课时

［复习提问］碱金属元素的家庭成员有哪些?

为什么把它们称做碱金属?

［引言］本节课我们就来系统地学习碱金属元素。

［板书］第三节碱金属元素

［讲解］人们把锂、钠、钾、铷、铯等叫做碱金属，并把它们放在一起研究，说明它们之间存在着某种内在的联系。

这种内在的联系是什么呢?

下面，我们将从它们的结构特征和性质等来进行探讨。

［板书］一、碱金属元素的原子结构

［教师］首先，我们来分析碱金属元素在原子结构上的差异。

［投影］

［学生分析总结］

［板书］相同点：

最外层都只有一个电子。

不同点：

随核电荷数的增多，电子层数增多，原子半径逐渐增大。

［讲解］根据碱金属元素在原子结构上的特点，我们可进行如下分析：

由于元素化学性质与元素原子的最外层电子数密切相关，碱金属元素原子的最外层上都只有一个电子，因此它们应该具有相似的化学性质，由此可推知它们也应该像碱金属的代表物钠一样，在化学反应中易失去一个电子，形成+1价的阳离子，并能与氧气等非金属元素及水发生化学反应。

现在，我们用实验来证明这个推测。

［板书］二、碱金属的化学性质

［演示实验2—9］取Nａ、K同时放在石棉网上灼烧。

［演示实验2—10］Na、K分别与水反应。

［讲解］实验证明，Na、K具有相似的化学性质。

K比Na更容易燃烧，K与水反应比Na与水反应更剧烈，说明K的金属性要比Na强。

元素的结构决定了元素的性质。

如果说K与Na的化学性质相似是由于碱金属元素的最外层电子数相等而引起的，那么K比Na性质活泼又应该怎样解释呢?

［学生讨论并回答］

［教师总结］元素金属性的强弱，是由元素原子失电子能力的难易程度决定的。

碱金属元素随核电荷数的增加，原子的电子层数逐渐增多，原子半径也逐渐增大，原子核对最外层电子的引力逐渐减弱。

因此，碱金属元素的原子失去最外电子层中电子的能力逐渐增强，也就是说从锂到铯，它们的金属性逐渐增强。

所以，K与O２及水反应时要比Na剧烈。

综合上述实验及分析，我们可得出碱金属的以下性质：

点燃

［板书］1.与非金属的反应

２Na＋O２======Na２O２

［教师］已知锂在空气中燃烧生成氧化锂，写出该反应的化学方程式。

［学生练习，教师板书］

４Li＋O２======2Li2O

［讲解］Rb、Cs在室温时，遇到空气会立即燃烧。

K、Rb等碱金属与O２反应，会生成比过氧化钠更复杂的氧化物。

碱金属除了能与O２反应外，还能与Cl２、S等大多数非金属发生反应，表现出很强的金属性，且金属性从锂到铯逐渐增强。

［过渡］除Na、K外，其他碱金属元素也都可以和水反应生成相应的碱与H２。

［板书］2.与水的反应

［教师］请大家写出Na、K、Rb分别与水反应的化学方程式。

［找一个同学上黑板板书］

２Na＋2H2O====2NaOH＋H２↑

２K＋2H２O====2KOH＋H２↑

2Rb＋2H2O====2RbOH＋H２↑

［教师］预测它们与水反应的剧烈程度并证明理由。

［学生回答］

［讲解］上面的实验及大量事实说明，碱金属元素随核电荷数的增加，原子的电子层数增多原子半径增大，它们的金属性由锂到铯逐渐增强。

［过渡］由刚才我们所学的碱金属的化学性质可知，碱金属元素的化学性质随核电荷数的递增而呈现出一定的相似性和递变性。

那么，碱金属的物理性质是否也符合上述规律呢?

大家分析课本上表2—1，并总结出碱金属元素物理性质的特点和递变规律。

［板书］三、碱金属的物理性质

［教师］请大家将分析结果填入下表：

［板书］

LiNakRbCs

相

似

点

颜色

硬度

密度

熔沸点

导电导热性

递变性

密度变化

熔沸点变化

［学生活动，填表］

［讲解］因为锂的密度比煤油小，因此，不能保存在煤油里，通常保存在石蜡中。

［小结］碱金属元素原子结构上的相似性和递变性，决定了碱金属元素性质的相似性和递变性。

［投影练习］

1.下列有关碱金属元素的叙述，错误的是（）

A.单质是很强的还原剂

B.碱金属与非金属直接化合后都生成盐

C.随原子的电子层数的增加，单质的熔沸点降低

D.原子电子层越多，其单质与水反应越剧烈

E.钾是最活泼的金属

2.碱金属元素在自然界中以什么状态存在?

说明理由。

［板书设计］第三节碱金属元素

一、碱金属元素的原子结构

相同点：

最外层都只有一个电子。

不同点：

随核电荷数的增多，电子层数增多，原子半径逐渐增大。

二、碱金属的化学性质

1．与非金属的反应

点燃

２Na＋O２======Na２O

点燃

4Lｉ＋O２======２Lｉ２O

2.与水的反应

２Na＋２H２O====２NaOH＋H２↑

2K＋２H２O====２KOH＋H２↑

2Ｒb＋２H２O====2RbOH＋H２↑

三、碱金属的物理性质

LiNakRbCs

相

似

点

颜色

均为银白色（Cs略带金色）

硬度

柔软

密度

较小

熔沸点

较低

导电导热性

强

递变性

密度变化

逐渐增大（K特殊）

熔沸点变化

单质的熔沸点逐渐降低

［教学说明］本节课从实验对比和理论分析入手，总结出了碱金属元素性质的相似性及递变规律。

教师在讲述本节课的同时，要特别注意启发，引导学生从物质的结构入手来分析物质的性质并逐渐使学生学会比较的学习方法，以此来培养学生分析问题、解决问题的能力，为以后学习元素周期律知识打下良好的基础。

★第二课时

［设问］钠在空气中燃烧时火焰是什么颜色?

［教师］现在，我用铂丝分别蘸取Na２CO３溶液与CｕSO４溶液在酒精灯上灼烧，请大家仔细观察火焰的颜色。

［演示上述实验］

［现象总结］Na２CO３溶液在酒精灯上灼烧时，与钠燃烧时的火焰相同，而CｕSO４溶液在酒精灯上灼烧时呈绿色。

［引入课题］很多金属或它们的化合物在灼烧时都会使火焰呈现出特殊的颜色，这在化学上叫焰色反应。

［板书］四、焰色反应

［讲解］焰色反应是元素的性质，主要用来检验金属元素。

［教师］请大家仔细阅读课本实验2—11，注意做焰色反应实验时的正确操作。

［投影练习］

1.焰色反应每次实验都要用试剂洗净铂丝，这种试剂是（）

A.Na２CO３溶液B.NaOH溶液C.硫酸D.稀盐酸

2.铂丝洗净后，需要在酒精灯上灼烧到为止，才能进行实验。

［教师］下面，我请两位同学上来分别做灼烧CaCl2与BaCl２溶液的试验，请大家注意观察他们的操作步骤是否正确，并注意观察火焰颜色。

［学生演示］

［结论］CaCl２：

砖红色BaCl２：

黄绿色

［教师］现在，我来做KCl的焰色反应的实验，请一个同学上来透过蓝色的钴玻璃看颜色，其他同学在下面观察。

［演示上述实验］

［结论］不透过钴玻璃：

黄色透过钴玻璃：

紫色

［讲解］造成上述现象的原因是什么呢?

原来，在钾的化合物中常混有钠元素，钠的黄色焰色遮盖了钾的焰色——紫色，透过蓝色钴玻璃看时，可滤去钠引起的干扰——黄光。

因此，用焰色反应测定钾元素时，应透过蓝色的钴玻璃去看。

［教师］我手里现在拿着一束细铜丝，请大家预测，其在酒精灯上灼烧时火焰颜色是什么?

［学生］绿色。

［教师验证上述实验］

［投影练习］3.焰色反应是（）

A.单质的性质B.化合物的性质C.离子的性质D.元素的性质

［讲解］节日晚上燃放的五彩缤纷的焰火，就是碱金属，以及锶、钡等金属化合物焰色反应所呈现的各种鲜艳色彩。

［教师］综合上述内容，对于焰色反应我们应掌握：

［讲解并板书］

1.焰色反应是元素的性质，与其存在状态无关；

2.焰色反应是指某些金属或它们的化合物在灼烧时会使火焰呈现出特殊的颜色；

3.注意操作；

4.应用：

检验金属元素，焰火；

5.Na：

黄色，K：

紫色（透过蓝色钴玻璃观察）。

［投影例题］有A、B、C、D四种物质的溶液，在进行焰色反应实验时，火焰都呈黄色，它们之间可发生如右图所示的转化，则这四种物质分别为：

A、B、C、D。



有关反应的离子方程式：

①

②

③

④

⑤

［分析］火焰呈黄色，说明它们均为钠的化合物，A能与酸性氧化物CO２反应，说明其为碱性氧化物或显碱性的物质，由反应③和⑤可推知：

D为硫酸盐。

再结合反应④可推知A必为NａOH。

以此为线索，可推知其他物质。

A.NaOHB．Na２CO３C．NaHCO３Ｄ．Na２SO４

（有关离子方程式可与学生共同于黑板上完成）

1２OH－＋CO２====CO

＋H２O

②CO

＋CO２＋H２O=====２HCO

③HCO

＋H＋====H２O＋CO２↑

④Ba２＋＋SO

====BaSO4↓

⑤CO

＋２H＋====H２O＋CO２↑

［投影练习］

4.有A、B、C、D、E五种金属，通过下述实验推断它们各是Na、K、Ｆｅ、Cｕ、Ａｇ中的哪一种?

并写出有关的离子反应方程式。

（1）金属A和D在室温下均可与水剧烈反应，焰色反应A为黄色，D为紫色（透过钴玻璃）。

（2）向D与水反应后的溶液中，加入C的可溶性盐溶液，有蓝色沉淀生成。

（3）金属B可生成两种价态的化合物，B与稀H２SO4反应生成H２。

（4）金属E与稀硫酸不反应，它的硝酸盐与NaCl液反应可产生不溶于稀HNO３的白色沉淀。

根据以上实验可知：

A、B、C、D、E。

有关离子方程式：

①

②

③

④

［学生活动、教师巡视，最后教师讲评］

［小结］焰色反应是元素的性质。

化学上我们常用焰色反应来鉴别或鉴定物质。

［布置作业］略

［板书设计］四、焰色反应

1.焰色反应是元素的性质，与其存在状态无关；

2.焰色反应是指某些金属或它们的化合物在灼烧时会使火焰呈现出特殊的颜色；

3.注意操作；

4.应用：

检验金属元素，焰火；

5.Na：

黄色，K：

紫色（透过蓝色钴玻璃观察）。

［教学说明］

本节焰色反应的知识较少，因此，可进行一些与所学知识有关的练习。

如本节课所选例题，既巩固了有关钠的化合物的知识，又重点复习了离子方程式的书写。

这样做可使学生知新而温故，从而使得课堂学习更为有效。

知识归纳

一、碱金属元素的原子结构及性质比较

元素名称

元素符号

核电荷数

相似性

递变性

最外层电子数

颜色状态

化学性质

核外电子层数

熔、沸点

化学性质

锂

都

是

1

都为银白色金属，柔软

_______

都为强还原剂，表现：

（1）与非金属反应

（2）与_________

逐

渐

︵

增

多

︶

逐

渐

︵

降

低

︶

金属

性逐

渐

︵

增

强

︶

钠

钾

铷

铯

二、钠及其重要化合物之间的相互转化关系

三、焰色反应（物理变化，用于检验、鉴别）

钠（____色）钾（_____色，透过______________）

［例１］下列关于铯（Cs）及其化合物的叙述不正确的是

A.无水硫酸铯的化学式为Cs2SO4，它易溶于水

B.碳酸铯加热分解为二氧化碳和氧化铯

C.铯只存在一种氧化物

D.氢氧化铯是一种强碱，其碱性比氢氧化钠强

解析：

Cs与Na同为碱金属元素，性质相似，且因电子层数、原子半径均大于Na,故其金属性比Na还强。

由Na2SO4易溶于水，迁移出Cs2SO4易溶于水；由Na2CO3加热不分解，迁移出Cs2CO3加热也不分解；钠存在Na2O2，铯不但存在Cs2O、Cs2O2，还存在更复杂的CsO2等；NaOH是强碱,CsOH也是强碱，且由于Cs的金属性比Na强，故CsOH的碱性也比NaOH强。

答案：

BC

点评：

由所学物质的结构、性质来推测判断结构相似、未学物质的性质，是中学化学重要的一类习题。

解答此类题目的关键就是要考虑二者的相似性和递变性。

［例2］有一包白色粉末，取出少量溶于水，用铂丝蘸取少许溶液，在无色火焰上灼烧，火焰呈黄色，若透过蓝色钴玻璃观看，则呈浅紫色。

另取少量粉末加热，没有气体产生，但加入稀盐酸后，则有无色无味的气体生成，此气体能使澄清石灰水变浑浊，继续加稀盐酸至过量后，再加入硝酸钡溶液，出现白色沉淀。

试问：

白色粉末中肯定含有哪几种离子?

写出上述变化的离子方程式。

解析：

从焰色反应可知粉末中含有Ｋ＋、Ｎａ＋。

加热无气体放出，说明无HCO

，加入盐酸放出无色无味气体能使石灰水变浑，说明有CO

；在酸性环境下加入Ba（NO3）2有白色沉淀，说明溶液中有SO

，所以粉末中含有K＋、Na＋、CO

、SO

。

答案：

含有K＋、Na＋、CO

、SO

离子方程式为：

CO

＋2H+====CO2↑＋H2O

Ca２＋＋2OH－＋CO2====CaCO3↓＋H2O

Ba2＋＋SO

====BaSO4↓

点评：

对常见离子如Na＋、K＋、SO

、Cl－、CO

的检验方法要熟练掌握，并且还要注意离子间的相互干扰。

*［例3］8.1g某碱金属（R）及其氧化物（R２O）组成的混合物，与水充分反应后，蒸发反应后的溶液，得到12g无水晶体，通过计算确定该金属的名称。

解析：

本题若用常规方法求解，非常麻烦。

若用极端假设法，则可事半功倍。

即假定该混合物是由单一成分组成的纯净物，可计算出该相对原子质量的取值范围。

解：

设R的相对原子质量为Ar（R），若全为金属，则有关系式：

R———ROH

Ar（R）Ar（R）+17

8.1g12g

解得Ar（R）=35.3

若全为氧化物，则有关系式：

R２Ｏ————2ROH

2Ar（R）+162[Ar（R）+17]

8.1g12g

解得：

Ar（R）=10.7

因为混合物是金属和氧化物混合而成，故金属的相对原子质量应介于10.7与35.3之间，在此区间内的碱金属只能是钠。

点评：

已知混合物各物质的相对分子质量，通常再有两个数据（即变化前后），就可以通过计算，推断出两种混合物的组成。

本题虽有变化前后的两个数据，但缺少混合物各物质的相对分子质量（缺少碱金属的相对原子质量），实际上是三个未知量，因此用二元一次方程组的常规解法，无法得出组成结论。

本题的解法选用了数学中极限的讨论方法，选择了混合物中两个极端（即全为单质或全为氧化物），将复杂混合物的计算简化为单一物质转化的计算。

当两端确定后，其混合物必然位于两端之间，通过讨论即可确定碱金属的相对原子质量。

极端假设法（又称极限分析法）是化学计算的一种重要巧解方法，特别在判断混合物的组成上有速效。

*［例4］当水和铷与另一碱金属的合金7.8g完全反应时，放出的氢气在标准状况下为0.2g，则合金中另一金属可能是

A.锂B.钠C.钾D.铯

解析：

所有的碱金属都可按下式与水发生反应：

2M+2H2O====2MOH+H２↑

设该合金的平均相对原子质量为Ａr（M）

2M+2H２Ｏ====2MOH+H２↑

=

解得Ar（M）=39该金属的平均相对原子质量为39，已知铷的相对原子质量为85.5，另一种碱金属的相对原子质量一定要小于39，即锂、钠满足题意要求。

答案：

AB

点评：

当x＜y＜z时，利用x和z的取值范围，就可判断出y的大小；或只要求出y的大小，就可判断出x和z的取值范围，此法称为平均值法，是解答化学计算题常用的一种思维方法。

一、选择题（每小题只有一个选项符合题意）

1.钠原子和钠离子比较，相同的是

A.核外电子层数B.最外层电子数

C.化学性质D.焰色反应

2.下列金属中，密度最小、熔点最高的是

A.钾B.锂C.钠D.铯

3.下列关于碱金属的原子结构和性质的叙述中不正确的是

A.碱金属原子最外层都只有一个电子，在化学反应中容易失去

B.都是强还原剂

C.都能在O2里燃烧生成过氧化物

D.都能与水反应生成碱

4.在滴有酚酞的水中，加入Na2O2粉末，水溶液的颜色变化是

A.由无色变红色

B.由无色变蓝色

C.不变色

D.先由无色变红色，后褪色

5.下列物质中最难分解的是

A.Na2CO3B．CaCO3C.Ca（HCO3）3Ｄ．NaHCO3

二、选择题（每小题有一个或两个选项符合题意）

6.下列叙述中错误的是

A.自然界中的钠全以化合态存在

B.金属钠保存在空气中

C.钠与硫化合时，Na作还原剂

D.钠与水反应时，Na作氧化剂

7.离子反应Ca２＋＋CO

====CaCO3↓可改写成下列哪一化学反应方程式

A.Ca（OH）2+CO2====CaCO3↓+H2O

B.Ca（OH）2+Na2CO3====CaCO3↓+2NaOH

C.Ca（OH）2+2NaHCO3====CaCO3+Na2CO3+2H2O

D.Ca（HCO3）2+Ca（OH）2====2CaCO3↓+2H2O

*8.某碱金属R的单质mg，与71gCl２恰好完全反应，生成（m+71）g氯化物，将mgR与O2反应，生成化合物的质量可能为

A.（m+8）gB.（m+16）gC.（m+32）gD.（m+24）g

9.下列对铷的性质的预测中正确的是

A.它极易失去电子B.它只存在一种氧化物

C.它的密度比水小D.熔点比钠高

10.下列几种物质露置在空气中，变质的过程中发生氧化还原反应的是

A.NaOHＢ．NaＣ．Na2O2D．Na2CO3·10H2O

11.用光洁的铂丝蘸取某无色溶液，在无色火焰上灼烧时观察到黄色火焰，则下列有关叙述中正确的是

A.只含有Na＋

B.一定含有Na＋，也可能含有K＋

C.既含有Na＋，又含有K＋

D.可能含有Na＋或K＋的一种

12.为了确证小苏打中是否含有纯碱，下列实验操作及判断正确的是

A.观察加热时能否放出气体

B.观察滴加盐酸时能否放出气体

C.溶于水中，再滴加石灰水，观察有无白色沉淀产生

D.溶于水中，滴加少量的氯化钡溶液，观察有无白色沉淀产生

13.以下各组物质的性质比较中，正确的是

A.热稳定性：

Na2CO3＞NaHCO3＞H2CO3

B.溶解度：

Na2CO3＜NaHCO３＜H2CO3

C.熔点：

Rb＞K＞Na＞Li

D.还原性：

Rb＜K＜Na＜Li

三、选择题（每小题只有一个选项符合题意）

14.工业上常用氨碱法制取碳酸钠（将氨和二氧化碳先后通入饱和食盐水而析出小苏打，再经过滤，焙烧而得到纯碱），但却不能用氨碱法制碳酸钾，这是因为在溶液中

A.KHCO3溶解度较大B.KHCO3溶解度较小

C.K2CO3溶解度较大D.K2CO3溶解度较小

15.钠和钾组成的合金4.6ｇ，与足量的水充分反应，得到H2的质量可能是

A.0.29ｇＢ．0.18ｇＣ．2gＤ．１ｇ

*16.超氧化钾（KO2）常用于急救器中，它能吸收CO2生成K2CO3和O2。

若用一定量金属钾在一定条件下与O2充分反应生成KO2，再用此吸收CO2，则生成KO2消耗的O2与KO2与CO2完全反应放出O2的质量之比为

A.１∶１B.２∶３C.４∶３D.３∶２

17.下列六种物质：

①Na２O②Na2O2③NaCl④Na2CO3溶液⑤NaOH⑥NaHCO3，其中不能与CO2反应的是

A.①④B.②③C.③⑥D.⑤⑥

18.20g纯碱和小苏打的混合物，加热至恒重时，产生4.4gCO2，则在混合物中，纯碱的质量分数是

A.84﹪B.8.4﹪C.16﹪D.1.6﹪

19.将等质量的①Na　②Na2O　③Na2O2　④NaOH⑤Na2CO3·10H2O露置于空气中，最后质量由小到大的顺序是

A.⑤＜④＜③＜②＜①Ｂ．①＜②＜③＜④＜⑤

C.⑤＜④＜②＝③＜①Ｄ．⑤＜③＜④＜②＜①

20.泡沫灭火机内装的药液之一是NaHCO3饱和溶液，而不选用更廉价的Na2CO3饱和溶液，其原因是：

①质量相同的两种钠盐，NaHCO３与足量酸反应产生的CO2比Na2CO3多②产生同质量的CO2，消耗酸的量NaHCO3比Na2CO3少③NaHCO３与酸的反应比Na2CO3快得多④NaHCO3比Na2CO3稳定，便于长期保存

A.只有①③B.只有②③

C.①②③D.①②③④

四、（本题包括2个小题）

21.用化学方程式表示金属钠久置于空气中的变化过程。

_______________________、________________、________________、________________、________________。

22.固体A、B都只含两种元素，且A、B中所含元素的种类完全相同，A、B中两元素的原子个数比分别为2∶1和1∶1。

A、B都能跟水反应：

A＋H2O====2X,2B+2H2O====4X+O2↑。

用洁净的铂丝蘸取X溶液灼烧，火焰呈黄色。

则A的化学式为________________，B的化学式为________________，B与CO2反应的化学方程式为________________________________。

在上述反应中，氧化剂是________________，还原剂是________________。

五、（本题包括2个小题）

23.呼吸面具中有Na2O2，可吸收CO2放出O2，若用超氧化钾（KO2）代替Na2O2，也能吸收CO2生成碳酸盐和氧气。

（1）写出KO2与CO2反应的化学方程式________________________________。

（2）1kgNa2O2和1kgKO2分别和CO2反应生成O2的质量分别为________________。

（3）你认为选用________________作为氧化剂更为合适。

理由是____________________。

24.下列是鉴别K2CO3、NaHCO3、NaCl、KNO3和Na2SO4的过程。

请在括号内填上所加试剂的化学式，并写出有关的离子反应方程式。

离子反应方程式_________________、_________________、_________________。

六、（本题包括2个小题）

*25.将Na2O2和NaHCO3的混合物加热，试分析可能发生的化学反应及最后产生气体的成分、残余固体的成分。

26.A、B、C、D四种化合物，其焰色反应通过钴玻璃观察均为紫色。

A、B、C和盐酸反应均生成D，B和C反应可生成A；在B溶液中通入一种无色、无味气体时，适量时得A，过量时得C。

（1）写出A、B、C、D四种化合物的分子式

A____________、Ｂ___________、Ｃ____________、Ｄ_____________。

（2）写出B和C反应生成A的化学方程式：

__________________________