第五讲碱金属元素
1．复习重点
碱金属元素的原子结构及物理性质比较，碱金属的化学性质，焰色反应实验的操作步骤；
原子的核外电子排布碱金属元素相似性递变性
2．难点聚焦
（1）碱金属元素单质的化学性质：
O、1）相似性：碱金属元素在结构上的相似性，决定了锂、钠、钾、铷、铯在性质上的相似性，碱金属都是强还原剂，性质活泼。具体表现在都能与
2
Cl、水、稀酸溶液反应，生成含R+（R为碱金属）的离子化合物；他们的氧化物对应水化物均是强碱；
2
O 2）递变性：随着原子序数的增加，电子层数递增，原子半径渐大，失电子渐易，还原性渐强，又决定了他们在性质上的递变性。具体表现为：①与
2
H O反应越来越剧烈，③随着核电荷数的增强，其最高价氧化物对应的水化物的碱性增强：反应越来越剧烈，产物越来越复杂，②与
2
CsOH RbOH KOH NaOH LiOH
>>>>；
（2）实验是如何保存锂、钠、钾：均是活泼的金属，极易氧化变质甚至引起燃烧，它们又都能与水、水溶液、醇溶液等发生反应产生氢气，是易燃易
爆物质，存放它们要保证不与空气、水分接触；又因为它们的密度小，所以锂只能保存在液体石蜡或封存在固体石蜡中，而将钠、钾保存在煤油中；
（3）碱金属的制取：金属Li 和Na 主要是用电解熔融氯化物的方法制取；金属K 因为易溶于盐不易分离，且电解时有副反应发生，故一般采用热还原法用Na 从熔融KCl 中把K 置换出来（不是普通的置换，而是采用置换加抽取的方法，属于反应平衡）；铷和铯一般也采用活泼金属还原法制取。
（4）．焰色反应操作的注意事项有哪些？
(1)所用火焰本身的颜色要浅，以免干扰观察．
(2)蘸取待测物的金属丝本身在火焰上灼烧时应无颜色，同时熔点要高，不易被氧化．用铂丝效果最好，也可用铁丝、镍丝、钨丝等来代替铂丝．但不能用铜丝，因为它在灼烧时有绿色火焰产生．
(3)金属丝在使用前要用稀盐酸将其表面的氧化物洗净，然后在火焰上灼烧至无色，以除去能起焰色反应的少量杂质．
(4)观察钾的焰色时，要透过蓝色的钴玻璃片，因为钾中常混有钠的化合物杂质，蓝色钴玻璃可以滤去黄色火焰，以看清钾的紫色火焰．
3． 例题精讲
例1 已知相对原子质量：Li 6.9，Na 23，K 39，Rb 85。今有某碱金属M 及其氧化物2M O 组成的混合物10.8 g ，加足量水充分反应后，溶液经蒸发和干燥得固体16 g ，据此可确定碱金属M 是[ ]
A 、Li
B 、Na
C 、K
D 、Rb
解析 设M 的相对原子质量为A ，当设混合物全是碱金属或全是碱金属氧化物时有如下关系：
22222M H O MOH H +=+↑ 222M O H O MOH +=
10.8 g →10.8×[(A ＋17)/A]g 10.8 g →10.8×[2(A ＋17)/(2A ＋16)]g
但实际上该混合物中碱金属及其氧化物都存在，则可建立不等式：[10.8(17)/]16[10.8(17)/(8)]A A A A ?+>>?++。
解得：35.3＞A ＞10.7，从碱金属的相对原子质量可知该碱金属只能是钠。
答案 B
例2 为了测定某种碱金属的相对原子质量，有人设计了如图所示的实验装置。该装置(包括足量的水)的总质量为ag 。将质量为bg 的某碱金属单质放入水中，立即塞紧瓶塞，完全反应后再称量此装置的总质量为cg 。
（1）列出计算该碱金属相对原子质量的数学表达式；
（2）无水氯化钙的作用是什么？如果不用2CaCl ，测定的碱金属相对原子质量比实际值偏大还是偏小？说明理由。
解析 本题测定未知碱金属的相对原子质量，所依据的化学反应原理是：22222M H O MOH H +=+↑，只要通过实验，取得一定质量(题设bg )的碱金属和足量的水反应产生的2H 的质量，即可根据化学方程式的计算求得碱金属的相对原子质量。
（1）依题设实验数据，bg 碱金属与足量水反应产生2H 的质量为()a b c g +-。设所求碱金属的相对原子质量为x ，有2/2/()x b a b c =+-，解得/()x b a b c =+-。
（2）无水氯化钙吸收水蒸气。若不用2CaCl ，则使测定值较实际值偏小。讨论上述表达式，不难知道，若装置内的水蒸气外逸(反应放热，更容易使产生的水蒸气被2H 带走)，则c 值减少，()a b c +-值增大，分式的分母增大，分数值即减小。
小结 还可以另想其他方法进行测定实验。譬如，若获得一定质量的碱金属与水反应所得MOH 的质量，本题亦可完成。
例3 在120℃时，将气体A 3.88 g 通过足量的22Na O ，放出2O ，充分反应后固体的质量增加2.28 g ，试通过计算判断气体 A 的组成及各成分的质量。 解析 120℃能和22Na O 反应放出2O 的气体有可能是2CO 和2H O ，因此首先判断A 是什么物质？可采用极端假设法。
解 如果A 都是2H O ，设其质量为1x ，
2222224Na O H O NaOH O +=+ m ?
218? 32 4
1x 2.28g
120.52 3.88x g g =>，故假设不成立。
如果A 都是2CO ，设其质量为1y ：
222232222Na O CO Na CO O +=+ m ?
88 32 56
1y 2.28g
1 3.58 3.88y g g =<，故假设不成立。
所以A 应为2CO 和2H O 的混合物
设2H O 的质量为x g ，2CO 的质量为y g ，则 3.884/(218)(56/88) 2.88x y g x y g +=???+=?，0.363.52x g y g =??=?
。 例4 碱金属(如锂、钠、钾、铷等)溶于汞中形成良好的还原剂“汞齐”。取某种碱金属的汞齐7g ，与足量水作用得到0.2g 氢气，并得到密度为3g cm
ρ-的溶液1L ，则溶液中溶质的质量分数可能是[ ]
A 、(0.8/)%ρ
B 、(0.48/)%ρ
C 、(0.32/)%ρ
D 、(0.7/)%ρ
解析 汞不能与水反应，碱金属(M)与水反应的化学方程式为：22222M H O MOH H +=+↑。
设M 质量为(7)x x g <，相对原子质量为a ，则0.27x ag g =<，故35a <。相对原子质量小于35的碱金属只有Li 和Na ，所以本题中碱金属可能为Li 和Na 。
答案 A 、B
例5 将70 g 过氧化钠和氧化钠的混合物跟98 g 水充分反应后，所得氢氧化钠溶液中溶质的质量分数为50%。试分别写出过氧化钠和氧化钠跟
水反应的化学方程式，并计算原混合物中过氧化钠和氧化钠的质量各多少克。
解析 发生的反应有：
Na 2O ＋H 2O ＝2NaOH
2Na 2O 2＋2H 2O ＝4NaOH ＋O 2↑
设混合物中Na 2O 2、Na 2O 的质量分别为x 、y ，由化学方程式分别解出生成的NaOH 的质量和放出的O 2质量。
2Na O 2H O 4NaOH O 278 440 32
x (440x)/(278) 32x /(278)
Na O H O 2NaOH
62 240
y (240y)/62
222222＋＝＋↑
×××××＋＝××
溶液的总质量为：70 g ＋98 g －[32x(2×78)]
由上述关系量可列二元一次方程组为 x y 70 g {[(440x)(278)][(240y)62]}[70 g 98 g 32x
＋＝×÷×＋×÷÷＋－÷××＝()]278100%50%?????
??
解得：x＝39 g y＝31 g
本题也可从下列角度入手列关系：由于NaOH溶液中溶质的质量分数为50%，因此在溶液中NaOH的质量等于H2O的质量
4．实战演练
1.用纯净的铂丝蘸取某无色溶液在无色火焰上灼烧，火焰呈黄色，说明该溶液中金属离子
A.只有Na＋
B.可能有Na＋、也可能有K＋
C.一定有K＋
D.一定有Na＋、也可能有K＋
2.电子工业制造光电管时，需要一种经强光照射就失电子而接通电路的材料，制造这种材料的物质应属于
A.放射性元素
B.ⅦA族元素
C.卤化银
D.ⅠA族元素
3.某温度下，w g某物质在足量氧气中充分燃烧，其燃烧产物立即与过量的Na2O2反应，固体质量增加w g。在①H2②CO ③CO和H2的混合气④HCHO
⑤CH3COOH
⑥HO—CH2—CH2—OH中，符合题意的是
A.均不符合
B.只有①②③
C.只有④⑤
D.全部符合
4.已知锂及其化合物的许多性质与碱金属差异较大，却与镁相似。下面有关锂及其化合物性质的叙述不正确的是
A.锂在过量氧气中燃烧主要产物是氧化锂而不是过氧化锂
B.碳酸锂受强热很难分解
C.碳酸锂的溶解度比碳酸氢锂的大
D.锂可以与氮气化合生成氮化锂(Li3N）
5.已知钡的活泼性介于钠和钾之间，下列说法中正确的是
A.钡可以从氯化钠溶液中置换出钠
B.钡可以从氯化铜溶液中置换出铜
C.钡可以从冷水中置换出氢而得到氢气
D.在水溶液中，钡离子可以氧化金属钠
6.Na3N与NaH均为离子化合物，都能与水反应放出气体。下列有关叙述正确的是
A.二者中Na＋半径都比阴离子大 C.与水反应所产生的气体都能使湿润的红色石蕊试纸变蓝
B.与水反应时，水都作氧化剂 D.二者与盐酸反应，前者可产生两种盐，后者只有一种盐生成。
7.将2.3 g钠与另一种金属元素组成的合金放入足量盐酸中，完全反应时收集到1.13 L H2(标准状况)，则另一种金属可能是
①K ②Mg ③Al ④Li ⑤Rb ⑥Fe
A.①⑤⑥
B.①⑤
C.②③④
D.①②③④
8.钾与氧组成的某种离子晶体，含钾的质量分数是
12678，其阴离子只有过氧离子O -22和超氧离子O -2两种，则此晶体中，O -22与O -2的物质的量之比为
A.2∶1
B.1∶1
C.1∶2
D.1∶3 二、非选择题（共60分）
9.（8分）在三个密闭容器内分别装有：A.Na 2O 2和NaHCO 3，B.Na 2O 2和NH 4HCO 3，C.Na 2O 2和Ca （HCO 3）2，其中每种物质均为1 mol 。将它们加热至300℃,经充分反应后排出气体，写出各容器内残留的固体物质名称及其物质的量。A ，B ，C ，如分别加入相同浓度的足量稀H 2SO 4与残留物完全反应，则消耗硫酸的体积从大到小的顺序依次为 。
10.（10分）呼吸面具中Na 2O 2可吸收CO 2放出O 2，若用超氧化钾（KO 2）代替Na 2O 2也可起同样的作用。
（1）写出KO 2与CO 2反应的化学方程式 。
（2）1 kg Na 2O 2和1 kg KO 2 分别跟CO 2反应，生成的O 2的质量比为 。
（3）等质量的CO 2分别与足量的Na 2O 2、KO 2反应，生成的O 2的质量比为 。
（4）你认为选用 作补氧剂更合适，理由是 。
11.(10分)为了制取纯净干燥的气体A ，可用下图所示装置，生成A 的速度可通过滴入液体B 的速度控制。已知A 是一种无色、无味、不能使酸碱指示剂变色，也不会在空气中燃烧的气体。
(1)A 是 。
(2)若C 是一种淡黄色固体，则烧瓶中发生反应的化学方程式为 。
(3)若C 是一种黑色粉末，则B 物质是 ，C 物质的作用是 。
(4)洗气瓶中的试剂是，其作用是。
12.(8分)已知氧化物有：普通氧化物，如Na2O；过氧化物，如Na2O2；超氧化物，如KO2；臭氧化物，如RbO3。其中后三种均能与水或CO2反应产生O2，试分别写出KO2、RbO3与CO2反应的化学方程式：
现已用平底烧瓶收集得到CO2，在瓶内有一只紧扎在玻璃管末端的气球，如上图所示。打开塞子迅速往瓶里加入下列物质中的(填序号)，立即塞紧塞子，一段时间后，气球就会自动膨胀起来。
A.Na2O
B.Na2O2
C.KO2
D.RbO3
13.(12分)由NaOH和NaHCO3组成的固体混合物A mol 置于密闭容器中加热至200℃，充分反应后排出气体，得残余固体y mol。若以x表示原混合物中NaOH的物质的量分数，试回答：
(1)当x=25%时，y的值；
(2)当x=75%时，y的值；