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碱金属元素的性质

碱金属元素的性质(一)原子结构:1. 共同点:最外层电子数都是1,易失电子,具有较强的还原性。

2. 不同点:电子层数增加,原子半径增大。

失电子能力逐渐增强,还原性增强。

(二)单质的物理性质:1. 共同点:*都有银白色的金属光泽,质软,密度小,熔点低,有较好的导电、导热性能。

2. 不同点:碱金属的熔、沸点逐渐降低,*密度逐渐增大。

(三)单质的化学性质:1. 共同点:与钠相似,都能与非金属、水、酸、溶液等反应,生成R •离子,最高价氢氧化物均为强点燃点燃碱。

2K 02 K2O2 4Li O2 2Li2O2K 2H2O =2K0H H22. 不同点:单质的还原性增强。

与。

2反应:(1)Li :在常温和燃烧时生成Li?。

;(2)Na :常温生成Na20,燃烧时生成Na2O2;(3)K :常温生成K20,燃烧时生成K2O2。

与H20反应:(1)Li :与H20反应较为缓和;(2)Na :迅速反应,伴有浮、熔、动、响等剧烈的现象;(3)K :除Na的现象外,还可以燃烧,轻微爆炸等现象;(4)Cs:发生爆炸性的反应。

它们的氢氧化物溶液的碱性逐渐增强。

(四)焰色反应:1•概念:利用离子或单质原子在火焰中所显示的不同颜色来检验,这种检验方法叫做焰色法。

是物质检验的一种方法,但不属于化学检验的方法。

2.操作:(1)火焰本身颜色浅,否则干扰检验物质的观察,可用酒精喷灯。

(2)蘸取待测物的金属丝在灼烧时应无色,且熔点高,不易氧化,可用Pt、Fe、Ni丝,并用稀盐酸反复清洗。

(3)钾的焰色要透过蓝色钴玻璃,滤去钠的黄光。

(五)碱金属中的特性:1•从Li > Cs,密度呈增大的趋势,但r(K):::珥Na)。

2. 单质均为银白色,除CS外(略带金色)。

3. Li的保存:同样不能接触空气,但不能像Na那样保存在煤油中,因为r(Li):::珥煤油),所以Li应用蜡封。

【典型例题】[例1]按Li、Na、K、Rb、Cs的顺序下列性质逐渐减弱(或降低)的是()A. 单质的还原性B.元素的金属性C.单质的密度D.单质的熔点分析:我们需重点理解、记忆碱金属性质的递变规律,但一些特殊的地方也应特殊记忆,K是同系列元素中的反常者(在密度方面)。

答案:D[例2]下列对于铯(CS )的性质的预测中,正确的是()。

A.它只有一种氧化物Cs2OB.它与H20剧烈反应C. CS •具有很强的氧化性D. CSHC03受热不易分解分析:碱金属单质具有还原性,且随核电荷数增加而增强,那么,它的离子的氧化性则与之相反,即随核电荷数增加而减弱,因此Cs的氧化性很弱,而其单质还原性很强,与H20反应就会很剧烈,由Na与Cs的相似点可知,Cs的氧化物也应当有多种(CqO、Cs2O2、CsO2等),其碳酸氢盐也应与NaHCO s相似受热分解。

答案:B点评:学习碱金属元素应着重在两方面,一方面是元素单质的相似性及递变性,另一方面是元素化合物的性质相似性。

[例3]当水和铷与另一种碱金属的合金7.8g完全反应时,放出的氢气在标准状况下为0.2g,则合金中另一碱金属可能是()A.锂B.钠C.钾D.铯分析:所有的碱金属都可按下式与水发生反应。

设:该合金的平均原子量为M。

2M 2H2O =2MOH H22M 2 7.8g 0.2g可知合金的平均相对原子质量为39,已知铷的相对原子质量为85.5,则另一种碱金属的相对原子质量一疋要小于 39,即Li 、Na 满足题意要求。

点评:利用平均值的原则一一先求出平均量,各成分量应在平均值的上下。

[例4]含有1.40g 碱金属(M )及其氧化物(M 20 )的混合物与水反应,生成 1.79g 碱。

求混合物的成分及其组成。

解析:由于碱金属不确定,可采用极值法,即讨论 1.40g 全部为碱金属及1.40g 全部为碱金属氧化 物时生成碱的质量,然后再根据平均值规律,建立不等式解题。

2M 2H 2O =2M0H H 2M 20 H 2O=2MOH1 40(a +17)若1.40g 全为碱金属(设其原子量为a ),则产生MOH 的质量为 ' 丿g ,若1.40g 全为氧a化物,则产生 MOH 的质量为 竺也 辺g ,显然有a +81.40(a+17) <1 79 ^1.40(a+17)a +8 a解得:24.3 ::: a ::: 61.03,只有钾才适合此条件。

设x 和y 分别为钾及氧化钾的质量,则x y =1.40 56x 256 =1 79 3994点评:本题若用常规方法对可能存在的物质作逐一尝试,逐一淘汰求解是很繁难的。

选取极值法进 行求解,可收到事半功倍的效果。

[例5]草木灰含有碳酸钾,从草木灰中提取K 2CO 3并做有检验:(1) 用石蕊试纸检验溶液的酸碱性,正确的操作方法是 __________ 。

(2) 从草木灰中提取钾盐。

过滤后的溶液在蒸发皿里加热以得到钾盐晶体。

加热过程中要 _________当蒸发到 ______________ 时停止加热。

(3) 用焰色反应检验 K •。

某学生用无锈铁丝沾碳酸钾粉末,却沾不上,这是因为—______ ;某学生沾上了钾盐粉末,但在酒精灯上灼烧时看到火焰是黄色而不是紫色,这是因 为 ____________ 。

分析:本题主要考查石蕊试纸的使用方法及蒸发、焰色反应等实验基本操作,对学生来说,务必熟2M _ 2 7.8g _0.2gM =39"x =0.4 9 g y =0.9 0 g练掌握。

答案:(1)将试纸放在玻璃片上,用玻璃棒沾溶液点在试纸上,再与比色卡对照。

(2)不断用玻璃棒搅拌溶液;只剩下少量溶液。

(3)无锈铁丝未经加热;未隔蓝色钴玻璃观察。

点评:考查了学生化学实验基本操作。

【模拟试题】1. 某物质灼烧时,焰色反应呈黄色,下列判断正确的是(A.该物质一定含钠元素B.该物质一定是钠的化合物C.该物质一定是金属钠D.不能确定是否含钾元素2. 除去Na z CO s中混有的少量NaHCO s粉末,最合理的方法是()A.加热B.加NaOH溶液C.加盐酸D.加BaCl2溶液3. 随着核电荷数的增加,碱金属元素的单质()。

(长春市检测题)A.熔点依次降低B.密度依次减小C.颜色逐渐加深D.金属活动性增强4. 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()。

(东华杯竞赛题)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5. 下列关于铯的描述中,正确的是()。

(郑州市预测题)A. CsOH是一种可溶于水的强碱性物质B. Cs在空气中燃烧生成一种氧化物CS2OC. Cs与水反应,能发生爆炸,并放出。

2D. 加热Cs>CO3可生成氧化铯和二氧化碳6. 焰色反应每次实验都要用某种试剂洗净铂丝,这种试剂是()。

A. Na z CO3溶液B. NaOH溶液C.硫酸D.稀盐酸7. 物质灼烧时,火焰呈紫色的一定含有()。

(浙江省会专题)A.钾原子B.钾离子C.钾元素D.钾的化合物8. 把一小块金属钾投入硫酸铜溶液中,生成物有()。

(广州市测试题)A. Cu 和K2SO4B. Cu、K2SC4和H2C. K2SO4、Cu(OH)2和H2D. Cu、KOH 和H29. 下列物质中,既能与氢氧化钠溶液反应,又能与盐酸反应的是()。

A. Na2CO3B. (NH4)2CO3C. NaHCO3D. K2SC410. 下列物质中加入到水中无气体放出的是()。

A.金属钾B.氧化钠C.纯碱D.过氧化钾11. 下列碱金属元素的阳离子中氧化性最强的是()。

(郑州市预测题)A. KB. NaC. RbD. Cs12. 在空气或氧气中加热,只能生成碱性氧化物的是()。

A. LiB. NaC. KD. Rb13. 钾和钠的性质相似,下列说法中能较好地解释这个事实的是()A.最外层电子数相同B.都是金属元素C.原子半径相差不大D.最高化合价相同14. 碱金属(除钫外)中,原子半径最大的是_____________,密度比水大的是________ ,熔、沸点最高的是________ ,单质的金属活动性最强的是__________ ,与水反应最剧烈的是_______ 。

(广州市测试题)15. 通常用小苏打的悬浊液除去CO2中的HCI,反应的离子方程式为___________ ;不能用NaOH溶液的原因是_____ (用离子方程式表示);不能用Na2CO3溶液的原因是_______ (用离子方程式表示)。

(天津市调查题)16. A、B、C三种物质均属于同一种金属的化合物。

用铂丝蘸取A、B、C三种物质的溶液,在无色火焰上灼烧,均呈浅紫色。

已知:A与B反应生成C;加热B得到D ;D与A的水溶液反应生成B或者生成 C ; B 可与酸和碱反应。

贝H A 是________ , B 是________ , C 是________ , D 是_________ 。

17. 今有铷和另一种碱金属的合金46g,当它与足量的水反应时,放出标准状况下的氢气22.4L,试通过计算推导出另一种碱金属的名称,并计算原合金中铷的质量分数。

18. 根据草木灰中提取钾盐的实验,填写下列空白:(1)此实验操作顺序如下:①称量样品;② 溶解、沉淀;③ ____________ :④ ____________ :⑤冷却结晶。

(2)用托盘天平(指针向上的)称量样品时,若指针偏向右边,则表示:_________ (选择A、B、C、D填空)。

A.左盘重,样品轻B.左盘轻,砝码重C.右盘重,砝码轻D.右盘轻,样品重(3)在进行第③步操作时,有时可能要重复进行,其原因是 ___________ 。

(4)在进行第④步操作时,要用玻璃棒不断小心地搅动液体,其主要目的是为了防止等。

(“三南”高考题)(5)所得产物中,主要钾盐有:19. 有a、b、c、d四瓶未知溶液,它们是KCI、HCI、KOH和酚酞,有人不用任何试剂就能把它们一一鉴别出来,其实验步骤如下:(1)取少许溶液两两混合,据此把四种溶液分成两组。

(2)取一组混合溶液,不断滴入另一组中的一种未知溶液,据此鉴别出a和b o(3)再取2mL已鉴别出的a溶液,滴入3滴未知溶液c,再加入4mL未知溶液d,在这个过程中无明显变化。

综上实验可以确认 a 是________ , b 是_______ , c 是________ , d 是________ o【试题答案】1. AD2. A3. AD4. A5. A6. D7. C8. C9. BC 10. BC11. B12. A13. A14. Cs ; Rb 和Cs ;Li ; Cs ; Cs15. H HCO 3、H 2O C02C02 20H- = C0f — H 20CO ;— C02 H 20 =2H C?16. K0H 、KHC03、K 2C03、C02设合金的平均相对分子质量为 x R ——H x 1 46g2x =23根据平均值原则,由于 M (Rb ) • 23,所以另一碱金属相对原子质量应:::23,只有Li 符合。

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