第三節 堿金屬元素

一、堿金屬單質的物理性質

     1、相似性：軟可切，銀白色（銫略帶金色光澤）麗光澤、密度小、熔沸點較低，良好的導電導熱性。

     2、遞變規律：熔點、沸點逐漸降低，密度呈增大趨勢（ ）

二、堿金屬的原子結構

1、相同點：最外層電子數相同都是一個電子，次外層電子數相同為8電子（Li除外）。

 2、不同點：核外電子層數不同。

 3、遞變規律：按Li、Na、K、Rb、Cs、順序，原子半徑依次增大，離子半徑依次增大。（同種元素的原子半徑大于離子半徑）。

 4、推論性質遞變：隨原子核外電子層數的增多原子半徑依次增大核對外層電子引力的減弱、失去電子的趨勢增強，無素的金屬性增強，單質的還原性增強。

三、堿金屬的化學性質

它們都能跟鹵素、氧氣、硫等非金屬直接化合，在反應中表現出很強的還原性。單質都能與水劇烈反應，生成相應的堿和氫氣。反應的實質可表示為：

2R+2H₂0＝2ROH+H₂↑反應的現象各不相同。與水反應不熔化；鈉與水反應時熔化；鉀與水反應熔化，且使產生的H₂燃燒；銣、銫都與水猛烈反應。堿金屬與鹽溶液反應，都是先與水反應，若符合復分解反應發生的條件，則生成的氫氧化物繼續同鹽發生復分解反應。堿金屬均不能在水溶液中置換另外的金屬單質。

1、跟非金屬反應

 鹵素：

 氧氣：

       （K、Rb、Cs與氧氣反應，都生成比過氧化物更復雜的氧化物）。

 氫氣：Na、K、Rb、Cs與氫氣反應，都生成  RH。

 與硫等大多多數的非金屬起反應。

 2、跟水的反應

 堿金屬都能跟水反應生成氫氧化物和氫氣。 。鈉與水反應比鋰與水反應激烈，鉀跟水的反應比鈉更劇烈，常使生成的氫氣燃燒并發生輕微爆炸，據此可得出結論：金屬單質置換出水中氫越容易說明該元素的金屬性越強。因此隨著原子的電子層數增多原子半徑的增大，堿金屬的活動性增強。

 與常見鹽溶液反應的離子方程式：（R表示堿金屬元素）

四、焰色反應

 定義：某些金屬或它們的化合物在灼燒時使火焰呈特殊的顏色。這在化學上叫做焰色反應。

焰色反應鑒別鹽類的步驟：

 ①鉑絲在火焰上灼燒至原火焰色②蘸取溶液（沾取固體）放在火焰上灼燒，觀察火焰顏色，觀察鉀火焰顏色要透過藍色的鈷玻璃去觀察。③鹽酸洗鉑絲④鉑絲在火焰上灼燒至原火焰色（如不能灼燒至原火焰色，則需再酸洗，再灼燒）。⑤再蘸�。ㄕ慈。┝硗饣瘜W藥品進行實驗。

 鉀、鈉焰色反應顏色：鉀——紫色（透過藍色鈷玻璃）

                     鈉——黃色

五、鉀肥

 通常使用的鉀肥：氯化鉀、硫酸鉀、碳酸鉀，由于均易溶于水，在施用時要防止雨水淋失。草木灰中含碳酸鉀。

 鉀肥肥效通常以氧化鉀的質量分數表示：

六、常見鈉的化合物的化學式和俗稱：

重點、難點點撥

    1.鈉氧化物制取

    當鈉在氧氣中燃燒時，生成的產物是過氧化鈉。這是因為氧化鈉不穩定，會跟氧氣繼續起反應，生成過氧化鈉。所以工業常用鈉在氧氣中燃燒制過氧化鈉：2Na+O₂=Na₂O₂

  氧化鈉一般用間接方法來制取，如：  

  2NaN0₂+6Na＝4Na₂0+N₂↑

  2.堿金屬中的一般和特殊之處

  (1)Na、K需保存于煤油中，但Li的密度比煤油小，所以Li必須保存在密度更小的石蠟油中或密封于石蠟

  (2)堿金屬中，從LiàCs，密度呈增大的趨勢，但ρ(K)=0.862g/cm³<p(Na)=0.971e/cm³。

  (3)酸式鹽的溶解度一般大于正鹽，但溶解度NaHC0₃<Na₂C0₃。

  (4)氧在化合物中一般顯-2價，氫顯+1價，但Na₂O₂ 、H₂0₂中的氧顯-1價，NaH、CaH₂中的氫顯[-1]價。

  (5)試劑瓶中的藥品取出后，一般不能放回原瓶，但I_A金屬Na、K等除外。 

(6)一般活潑金屬能從鹽中置換出不活潑金屬，但對I_A非�；顫姷慕饘貼a、K等除外。如：2Na+CuS0₄+2H₂0=Cu(OH)₂↓=H₂↑+Na₂S0₄。

經典解析

1、(2001·上海)堿金屬與鹵素所形成的化合物，大都具有的性質是    (    )

    ①高沸點  ②能溶于水  ③水溶液能導電  ④低熔點  ⑤熔融狀態不導電

    A.①②③     B.③④⑤

    C.①④⑤    D.②③⑤

  [解析]  堿金屬與鹵素所形成的化合物大都是離子化合物，因此具有高沸點、能溶于水、熔融態或水溶液都能導電的性質。

    [答案]  A

  2、(競賽題)堿金屬(如鋰、鈉、鉀、銣等)溶于汞中可形成良好的還原劑“汞齊”。取7g某種堿金屬的汞齊與水作用得到0.2g氫氣，并得到幾密度為ρ g/cm³的溶液，則溶液中溶質的質量分數可以是    (    )

    A.     B.     C.        D.

    [解析]  汞不能與水反應，堿金屬(M)能與水發生反應。

    設堿金屬的質量為x(x<7g)，相對原子質量為a。

    2M+2H₂0=2MOH+H₂↑x=0.2ag。

    因為0.2ag<7g，故a<35，相對原子質量小于35的堿金屬只有Li和Na，分別計算可知答案為A、B。

    [答案]  AB

 3、(上海)甲、乙、丙、丁四個燒杯內分別放人 0.1mol的鈉、氧化鈉、過氧化鈉和氫氧化鈉，然后各加入 100mL水，攪拌，使固體完全溶解，則甲、乙、丙、丁的質量分數大小的順序是    (    )

    A.甲<乙<丙<丁    B.丁<甲<乙=丙

    C.甲=丁<乙：丙    D.丁<甲<乙<丙

    [解析]  由Na⁺守恒比較四種溶液中的溶質質量；由溶液凈增重(△m)比較溶液質量。每摩爾Na、Na₂0、 Na₂0₂溶于水，分別使溶液凈增重(23-1)g、(62-0)g、 (78-16)g，即Na₂0、Na₂0₂使溶液凈增重相等。

[答案]  B

4、A為單質，B、C、D是A元素的三種不同的化合物，用鉑絲蘸取B、C、D的溶液進行焰色反應，都呈紫色，按各圖變化，寫出有關反應的化學方程式。

 [解]：B、C、D中都含鉀元素，則A為單質鉀，B為鉀的氫氧化物，C為鉀的碳酸鹽，D為鉀的氯化物。

 答：①      ②

     ③         ④

5、8.1g某堿金屬（R）及其氧化物（R₂O）組成的混合物，與水充分反應后，蒸發反應后的溶液，得到12g無水晶體，通過計算確定該金屬的名稱。

 [解]：假設該混合物為單一成分組成的純凈物。

 Ⅰ：若全為金屬，則

 Ⅱ：若全為氧化物，則

 因為應滿足： ，在此區間的金屬只能鈉，鈉原子量為23。

 說明：按常規法解題非常麻煩，亦可得。

6、KHCO₃和CaCO₃的混合物和與之等質量的NaHCO₃分別與鹽酸反應時，消耗酸的量相等，求混合物中KHCO₃、CaCO₃的質量比。

 [解]：設混合物的質量為m

    解得：

    因為 ，所以

7、現有A、B、C三種白色固體及一種無色氣體D。A、B、C均可溶于水，其中C的溶液為堿溶液，焰色反應均呈黃色，且四種物質中間存在如下反應關系：

①                    ②

③                       ④

     試推斷：A是 ________ B是 ________ C是 _________ D是 ________。

     答案：  A:Na₂CO₃     B:NaHCO₃     C:NaOH       D:CO₂

         或  A:Na₂SO₃     B:NaHSO₃     C:NaOH       D:SO₂

8、NaHCO₃和Na₂CO₃的混合物100g和20gNaOH固體混合物加熱，充分反應后冷卻稱量，剩余固體質量為108g，求原混合物中Na₂CO₃的質量分數是多少？

     [解]：設20gNaOH與足量NaHCO₃反應減少質量為x，消耗NaHCO₃質量為y

         因為 ，所以肯定有過量的NaHCO₃分解。

         設：分解的NaHCO₃為m

        答：（略）。

9、現有 和 的混合物，為了測定x的值，某同學采用如下圖裝置進行實驗：

（1） A的裝置的作用是 _____________________________

（2） B的裝置的作用是 _____________________________

（3） C的裝置的作用是 _____________________________

      （4）若在試管A中裝入 和 的混合物3.7g，用酒精燈加熱到反應完全，此時B管增重1.89g，C管增重0.22g，則x值為 ______ 。

      [解]：（1）加熱使 失去結晶水，使 分解。

          （2）吸收反應中生成的水。

          （3）吸收CO₂。

          （4）

        答：（略）。

10、向5.68gCaCO₃和MgCO₃組成的混合物中加入足量的鹽酸，將產生的氣體通入500mL 0.2mol/L NaOH 溶液中，CO₂完全被吸收，NaOH無剩余，把吸收CO₂后的溶液在減壓低溫條件下蒸干，得無水固體5.92g。求混合物質MgCO₃的質量分數。

     [解]：0.1mol NaOH全部轉變成Na₂CO₃,則

          0.1mol NaOH全部轉變成NaHCO₃， 則

     因為 ，所以5.92g固體為 和 的混合物。

      答：（略）。