碱金属元素

学而思教育·学习改变命运思考成就未来！高考网学而思教育·学习改变命运思考成就未来！高考网学科:化学教学内容：碱金属元素【基础知识精讲】一、碱金属元素的“三性”(括号内为特殊性)1.相似性(1)原子结构：最外层电子数都是1个，次外层为8个(Li为2个)的稳定结构.(2)单质的物理性质：都有银白色的金属光泽(除铯略带金色以外)，质软，密度小，熔点低，有强的导热、导电性能.(3)单质的化学性质：与钠相似，都能与金属、与氧气、与水、与稀酸溶液等反应，且生成物都是含R+(R为碱金属)的离子化合物.(4)它们最高价的氢氧化物(ROH)均是强碱.2.递变性(差异性)(1)原子结构：随着Li、Na、K、Rb、Cs核电荷数递增，核外电子层数增多，原子半径逐渐增大.(2)单质的物理性质：随着Li、Na、K、Rb、Cs核电荷数递增，碱金属熔、沸点逐渐降低(与卤族、氧族单质相反)，密度逐渐增大(Li、Na、K的密度＜1g/cm3，Rb、Cs的密度＞1g/cm3).(3)单质的化学性质：随着Li、Na、K、Rb、Cs核电荷数递增，核对电子引力减弱，失电子能力增强，因此金属性增强.例如，与氧气反应时，Li：常温或燃烧生成Li2O；Na：常温生成Na2O，燃烧生成Na2O2；K：常温生成K2O2，燃烧生成KO2(超氧化钾).(4)ROH碱性随R核电荷数递增而增强.二、焰色反应1.焰色反应是指某些金属或它们的化合物在灼烧时火焰呈特殊的焰色.2.常见金属，及其化合物焰色：Na：黄色K：紫色(透过蓝色钴玻璃)Cu：绿色Ca：砖红色Ba：黄绿Li：紫红色3.操作：取洁净铂丝(或无锈铁丝或镍、铬、钨丝)在盐酸中浸洗后灼烧至无色，然后蘸取待测物灼烧.4.焰色反应不属于化学法检验.【重点难点解析】一、碱金属与氧生成的化合物：氧化物中存在O2-，如：Na2O、K2O、Li2O、…属碱性氧化物，与酸反应，只能生成盐和水，如：Na2O+2HCl＝2NaCl+H2O而过氧化物中存在O22-过氧离子，其中氧价态为-1价，如Na2O2、CaO2、…与酸反应生成盐和水，同时还有O2放出，如：2Na2O2+4HCl＝4NaCl+2H2O+O2↑学而思教育·学习改变命运思考成就未来！高考网学而思教育·学习改变命运思考成就未来！高考网还有超氧化物，如：KO2，含有O2-，其中氧价态为-21价，当然可能有更复杂的化合物.应注意：过氧化物、超氧化物都不属碱性氧化物.二、碱金属元素的相似性、差异性和递变性：1.相似性(1)原子结构.最外层都只有1个电子，并且都容易失去这个电子而形成+1价阳离子.表现出强还原性.(2)单质的化学性质.①都能与O2、水、稀酸反应，反应中均为还原剂.②它们的最高价氧化物的水化物都是强碱.2.差异性、递变性(1)原子结构.从Li→Cs随着核电荷数的递增，电子层数增加，原子半径增大.(2)化学性质.①随着原子半径的逐渐增大，原子核对最外层电子的引力逐渐减弱，使得原子失电子的能力逐渐增强，则金属的还原性也逐渐增强.②随着核电荷数的增加，碱金属元素的最高价氧化物的水化物的碱性逐渐增强.三、用讨论法解化学元素计算题的一般思路：有一类化学计算题，由于某一条件的不确定，结果可能是两个或两个以上，也可能在某个范围内取值，这类题就需要用讨论的方法求解.近几年高考中出现的涉及讨论的试题主要有四种类型：①讨论反应发生的程度；②讨论反应物是否过量；③讨论反应物或生成物的组成范围；④讨论不定方程的解.前三种类型的讨论题一般思路是：①首先利用有关反应方程式(或加工变形的关系式)确定两种反应物恰好完全作用时，各反应物和生成物的具体的量的关系；②然后再按某一反应物的量不足或过量分别讨论；③最后将①②联系起来找出各种情况下对应的答案或取值范围.对不定方程的讨论，需充分利用题目中给出的条件，有选择范围地讨论.【难题巧解点拨】例1某K2CO3样品中含有Na2CO3、KNO3和Ba(NO3)2三种杂质中的一种或二种.现将13.8g样品加入足量水中，样品全部溶解.再加入过量的CaCl2溶液，得到9g沉淀.对样品所含杂质的正确判断是()A.肯定有KNO3B.肯定有KNO3，可能还含有Na2CO3C.肯定没有Ba(NO3)2，可能含有KNO3D.肯定没有Na2CO3和Ba(NO3)2解析将13.8g样品加入足量的水，样品全溶解则样品中一定无Ba(NO3)2(因能与K2CO3生成沉淀).下面用极值法分析：如13.8g是纯的K2CO3，则生成CaCO3沉淀应为10g，而现在得沉淀9g，则混进的杂质或不与CaCl2生成沉淀，或13.8g杂质与CaCl2作用生成的沉淀小于9g.杂质中KNO3不与CaCl2生成沉淀，符合题意.而13.8gNa2CO3与CaCl2混合生成沉淀为1068.13g×100＞9g不合理.所以选项A正确.但分析选项B，可能存在这样的情况，即混进很多的KNO3，而只混进少量的Na2CO3，这时也可以保证13.8g样品与CaCl2反应后只生成9g沉淀，故B正确.选项B很容易漏掉.故选A、B.评析此题考查学生思维的严密性.例218.4gNaOH和NaHCO3固体混合物，在密闭容器中加热到约250℃，经充分的反应后排出气体，冷却，称得剩余固体质量为16.6g.试计算原混合物中NaOH的百分含量.学而思教育·学习改变命运思考成就未来！高考网学而思教育·学习改变命运思考成就未来！高考网解析解法Ⅰ混合物加热时的化学方程式为：2NaHCO3△Na2CO3+CO2↑+H2O2NaOH+CO2＝Na2CO3+H2O综合为：NaHCO3+NaOH△Na2CO3+H2O8440124106假设18.4g混合物恰好按84∶40比例混合，设加热后剩余固体为x，则124∶106＝18.4g∶xx=15.7g而实际16.6g，可见NaOH过量.设NaHCO3质量为y,NaOH为18.4g-yNaOH+NaHCO3=Na2CO3+H2O8418y18.4g-16.6g=1.8gy=8.4g∴NaOH%=ggg4.184.84.18×100%=54.3%解法Ⅱ判断混合物中哪种物质过量还可以根据差值法，因为NaOH受热时不分解，所以：NaOH+NaHCO3Na2CO3+H2O40841241818.4gxx=2.67g＞1.8g，说明NaOH过量.解法Ⅲ设混合物由等摩尔比组成，并设形成1.8g(18.4g-16.6g)差量时消耗混合物的质量为m，则124∶18=m∶1.8gm=12.4g因为原混合物为18.4g形成1.8g差值只需12.4g，所以余下18.4g-12.4g=6g，这6g不是NaHCO3而是不分解的NaOH，说明NaOH过量.以下解法同上.评析许多计算题并不明显给出已知条件，初审时感到条件不足，这时就要仔细分析，挖掘隐含条件.本题的关键是要判断NaOH和NaHCO3在反应时哪一种过量.而题目的条件只是反应前后的固体混合物的质量变化，NaOH与NaHCO3按不同比例混合时，引起的质量减小也不同，再与已知条件相比较，即可判断是哪种物质过量.【典型热点考题】例1关于锂的结构和性质的判断，错误的是()(1)与水反应比钠剧烈(2)它的原子半径比钠小(3)它的氧化物暴露于空气易吸收二氧化碳(4)它的阳离子最外层电子数和钠的相同(5)它是还原剂A.只有(1)B.(3)和(5)C.(2)和(3)D.(1)和(4)解析：该题为碱金属元素性质的判断题，解此题的关键是注意对碱金属元素的相似性、学而思教育·学习改变命运思考成就未来！高考网学而思教育·学习改变命运思考成就未来！高考网差异性和递变性的理解和掌握.(1)钠比锂的金属性强，所以锂与水反应不如钠剧烈，此项说法错误.(2)锂原子的电子层为2层，钠原子有3个电子层，所以前者比后者原子半径小.此项正确.(3)氧化锂与氧化钠相似，也是碱性氧化物，易吸收酸性氧化物二氧化碳变为碳酸盐.(4)锂离子Li+最外层只有2个电子，而钠离子Na+最外层有8个电子，此项说法错误.(5)锂也是活泼金属，它在反应中只能作还原剂.故答案为D.例2下列关于钾、钠、铷、铯的叙述中不正确的是()A.其氢氧化物中碱性最强的是CsOHB.氧化能力最强的是钠原子C.原子半径随核电荷数的增大而增大D.单质的密度均小于1g/cm3解析：在Na、K、Rb、Cs四种碱金属中，Cs的金属性最强，所以CsOH的碱性最强，A选项正确；钠原子只能失去电子，不能得到电子，即钠原子没有氧化性，B选项错误；核电荷数越大，电子层数越多，原子半径越大，C选项正确；从Na→K→Rb→Cs，碱金属的密度逐渐增大，K、Na的密度小于1g·cm-3，但Rb、Cs的密度大于1g·cm-3，D选项错误.答案：B、D.例3某物质燃烧时，焰色为黄色，下列判断正确的是()A.该物质一定是钠的化合物B.该物质中一定含有钾元素C.该物质一定是金属钠D.该物质中一定含有钠元素解析：所谓焰色就是指一些发光物质，当加热提供其一定的能量时，自身便可发出各种颜色的光.由此看出它的能量转换是提供的能量直接转变成光能.这一点与白炽灯的工作能量转换有着明显的区别，正因为如此，发光物质的研究才是当今的活跃科技领域之一.那么发光物质的发光是由原子产生的，还是由离子产生的呢?请注意下列事实：①路边的照明灯发出光多为黄色，原因是路灯里装入的是纯净的金属钠，当通电后钠汽化，钠原子接受电能并将其转化为光能，从而产生黄光.用这种路灯有两大好处：一是省电，二是光的亮度是同功率白炽灯的几倍至几十倍.②我国每逢重大的庆祝活动或重大的节日，有放焰火的习惯，若放出黄色焰火，则制造焰火的原料必有NaCl，因为Na+产生的焰色是黄色的.由此可以看出：发光物质的颜色既不能断言是离子的，也不能确认是原子的，所以说焰色反应是元素的行为.答案：D.例4将含Na2CO310.6g的Na2CO3溶液100mL逐滴滴加到100g4.56%的盐酸中与将100g4.56%的盐酸逐滴滴加到含Na2CO310.6g的Na2CO3溶液100mL中，两者所产生的气体的质量比是()A.1∶1B.2∶5C.5∶2D.2∶1解析：将Na2CO3加到盐酸中(相对而言，过程中酸过量)与将盐酸加到Na2CO3中(相对而言，过程中Na2CO3过量)，两者发生的反应是有区别的.第一种情况：Na2CO3+2HCl＝2NaCl+CO2↑+H2O第二种情况：HCl+Na2CO3＝NaHCO3+NaClHCl+NaHCO3＝NaCl+H2O+CO2↑现Na2CO3质量为10.6g，HCl质量为4.56g，在第一种情况下，应按HCl的质量来算产生的CO2的质量.设产生CO2的质量为x：Na2CO3+2HCl＝2NaCl+H2O+CO2↑73444.56gxx＝2.75g学而思教育·学习改变命运思考成就未来！高考网学而思教育·学习改变命运思考成就未来！高考网在第二种情况下，应分步计算，设生成NaHCO3所消耗HCl的质量为Y，生成NaHCO3的质量为W，最后产生的CO2的质量为Z.HCl+Na2CO3＝NaHCO3+NaCl36.510684Y10.6gWy＝3.65gW＝8.4g这时，剩余HCl的质量＝4.56g-3.65g＝0.91g.显然，在接下来的反应中，应按HCl的质量来算产生的CO2的质量.HCl+NaHCO3＝NaCl+CO2↑+H2O36.5440.91gWW＝5.3691.044g＝1.1g所以，两种情况下产生的CO2的质量比是2.75g∶1.1g＝5∶2.答案：C.例5由某碱金属(R)及其氧化物(R2O)组成混合物4.0g与水充分反应后，蒸发反应后的溶液，得到5.0g无水晶体.试通过计算确定该金属元素的名称.解析：本题若用常规方法求解，非常麻烦.若用极端假设