碱金属的性质
碱金属的化学性质
1. 代表物——Na (1)单质
① 存在:化合态,NaCl为主,其次有② 保存:煤油中
③ 制取:电解熔融态NaOH或NaCl ④ 性质
物性:银白色、质软、比水轻、熔点低。 化性:与非金属反应:2NaSNa2S(爆炸)
与氧反应:4NaO2
2NaO2
常温
Na2SO4,NaNO3
2Na2O(白色)
点燃
Na2O2(淡黄)
与水反应:2Na2H2O2NaOHH2(轻—浮,热—球、氢—游、烈—
声)
2Na2HH2Na2与酸反应:(剧烈,发生爆炸)
与盐溶液作用:先跟水作用,生成NaOH和H2,NaOH再跟盐作用生成难溶
性碱,不能置换出盐中的金属元素。
⑤ 用途:做电光源透雾力强,用于航海;做还原剂冶炼金属(K),钠钾合金做导热剂(2)化合物
① 氧化物
Na2O:白色固体,溶于水生成NaOH,不稳定继续跟O2作用生成Na2O2(淡黄色) Na2O2:淡黄色固体
2Na2O22H2O4NaOHO2(漂白剂)
② 碱:
2Na2O22CO22Na2CO3O2(供氧剂)
NaOH:白色固体,易潮解,俗名苛性钠、烧碱
③ 盐类:
NaCl(食盐):存在海水中
Na2CO3:俗名苏打、纯碱。稳定,加热难分解,晶体Na2CO310H2O易风化。
NaHCO3:俗名小苏打,不稳定,加热150C分解,溶解度小于Na2CO3,向饱和
Na2CO3溶液中通入CO2可见沉淀析出。
2.碱金属元素Li、Na、K、Rb、Cs、Fr,代表物——Na (1)原子结构:
同:最外层均为1个电子。
异:电子层数依次增加,原子半径依次增大。 (2)存在:
均以化合态形式存在。 (3)元素性质:
同:均为活泼金属,还原性强,容易失去1个电子成为1价阳离子,无负价。 异:还原性依次增强。 (4)单质性质:
同:均具有强还原性,能跟非金属、水、酸、盐溶液作用,硬度小,熔点低,只能放入
石蜡或煤油中保存。
异:密度依次增大(K反常比Na小),熔沸点依次降低,硬度依次减小,还原性依次
增强,与水反应越来越剧烈。与O2反应:
常温
点燃
Li:Li2O Na:Na2O
K:K2O2
Li2O Na2O2
KO2
(其他同K)
(5)化合物性质:氧化钠为白色固体,Na2O2淡黄色固体,能溶于水生成相应的强碱,单
质、化合物均有焰色反应(Na黄色、K紫色),所生成的盐均溶于水,但酸式盐比正盐溶解度小(
(6)特性及用途:
特性:半径最大是Fr,其次是Cs,Fr为最活泼的金属元素,Cs略带金色,过氧化
物是强氧化剂,有漂白性,Rb、Cs有光电效应。
用途:钠用作电光源穿透云雾能力强,钠钾合金为液态,是原子反应堆的导热剂,K
做钾肥,铷铯制光电管,锂做催化剂、合金、高强度玻璃。
NaHCO3的溶解度比Na2CO3小)
例题
1.碱金属及其化合物相互转化。
[例1] A、B、C均为同一种碱金属的化合物,它们的焰色反应均呈紫色(隔着钴玻璃观察)A与B作用生成C,对B加热可得C和无色无味气体D,D能使澄清石灰水变浑浊,但不能使品红溶液褪色,D和C的水溶液发生反应生成B,当D和A反应时,由于反应物用量不同,既可生成B,也可生成C,由此可判断:
A是 ,B是 ,C是 ,D是 。 写出有关的化学方程式(属离子反应的写出离子方程式):
ABC ;DCB ;
BCD ;DAC ;
DAB ;。
解析:根据A、B、C的焰色均为紫色,可知它们为钾的化合物,气体D能使澄清石灰水变浑浊,但不能使品红溶液褪色,则D是CO2,B是
2
ABC:HCO3OHCO3H2O
KHCO3,A为KOH,C为K2CO3。
BCD:2KHCO3
2CO3CO2H2O
2DCB:CO2CO3H2O2HCO3 2
DAC:CO22OHCO3H2O
DAB:CO2OHHCO3
2. 碱金属与水(酸)反应的计算:
[例2] 质量均为ag的Na、Fe、Zn三种金属,分别投入到各盛有相同物质的量浓度相同体积的硫酸溶液中,充分反应后放出氢气的质量是( ) A. ZnFeNa C. NaFeZn
B. NaFeZn
D. Na放出的H2一定比Fe、Zn放出的H2多。
解析:两种反应物的量均无具体数值,应分析哪种物质过量。
① 若酸过量时,Na、Fe、Zn三种金属均完全反应,放出H2质量由金属决定,设
Na、Fe、Zn与酸反应产生的H2分别为x、y、zg。
2NaH2SO4Na2SO4H2
46 2
ag xg
x
ag23
FeH2SO4FeSO4H2
56 2
ag yg
y
ag28
ZnH2SO4ZnSO4H2
6.5 2
ag zg
z
ag32.5
放出H2的质量为xyz,故钠放出H2量最多。
② 若金属过量时,Fe、Zn反应不完全,放出H2质量分别
aagg
28,32.5,但因酸完
全反应,放出H2量由酸决定,酸量相等,则产生H2量相等,而Na过量的部分能与水反
ag
HHNa应放出2,反应完放出2总量仍为23,因此,钠放出的H2量仍是最多的。故选
答案(D)。
3. 碳酸钠与盐酸反应:
[例3] 向碳酸钠的浓溶液中逐滴加入稀盐酸,直到不再产生CO2气体为止,则此过程中,溶液中的碳酸氢根离子浓度变化趋势可能是:(A)逐渐减小;(B)逐渐增大;(C)先逐渐增大,而后减小;(D)先逐渐减小,而后增大。你的选择是 (填正确选项的标号)。
试用化学方程式和简要文字表述其理由。
22
NaCOCOCO2333解析:因浓溶液中离子浓度较大,滴入盐酸后,与H先结合生成2
COHCO3HCOHCO333离子,故先是离子越来越多。当离子全部变为离子后,继续滴
HCOHCOHCOHCOCOHO232333H22加盐酸,则与又结合生成,分解为和,使离2
NaCO2NaCO233子又逐渐减少。故答案为(C)。理由是:首先,
2
HCO3HCOHH2CO3,HCO3HCO33浓度逐渐增大,,所以溶液中而后,H2CO3CO2H2O,所以溶液中HCO3
离子浓度逐渐减小。
[例4] 称取一定量的纯碱(
Na2CO3)溶于水中,与适量盐酸作用,根据下列情况,填写盐
酸的用量和气体产量的变化。 ① 若纯碱中混有②若纯碱中混有
K2CO3,盐酸用量将 ;产气量将 。
NaHCO3,盐酸用量将 ;产气量将 。
③若纯碱中混有NaCl,盐酸用量将 ;产气量将 。 ④若纯碱中混有NaOH,盐酸用量将 ;产气量将 。 解析:从发生反应可找出它们之间的量的关系:
Na2CO22HCl
53g
:
1mol
K2CO32HCl
:1mol
69g
NaHCO2HCl
84g
:
1mol
NaOHHCl
:1mol
40g
KCO3、NaHCO3和NaCl与盐酸反应能力比而NaCl与盐酸不起反应。不难发现,2
Na2CO3弱。故当纯碱中混有K2CO3、NaHCO3和NaCl时,盐酸用量将减少。而NaOH
与盐酸反应能力比
Na2CO3强,当Na2CO3中混有NaOH时,盐酸用量将增加。
故答案为:① 减少,减少;② 减少,增加;③ 减少,减少;④ 增加,减少。
4. 混合物计算:
(1)一种物质参加反应:
解题规律:碳酸氢钠热稳定性差,受热易发生分解:
2NaHCO3
[例5] 把
Na2CO3CO2H2O计算时常用差量法或元素守恒法解。
NaHCO3和Na2CO310H2O的混合物共5.65g溶于水配成含Na浓度为
0.5mol/L的溶液100mL,然后将溶液蒸干至恒重。求此混合物减少多少g?
解析:因
NaHCO3受热分解得Na2CO3,故溶液蒸干所得固体全部是Na2CO3,根据全过
程中Na的量守恒得:
2NaNa2CO3 0.50.1mol 0.025mol
故混合物物质量减少:5.65g106g/mol0.025mol3g 答:此混合物减少3g。
(2)两种物质分别反应:
[例6] 将70g过氧化钠和氧化钠的混合物跟98g水充分反应后,所得溶液中NaOH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为多少克?
解析:Na2O2和Na2O溶于水,其水溶液的溶质都是NaOH,但Na2O2跟水反应生成
NaOH的同时有氧气放出。所以,计算溶液的总质量时,应注意从过氧化钠、氧化钠、水
的质量和中减去氧气的质量。溶质NaOH的质量可由化学方程式求得,也可以不用化学方程式,直接由化学式推出:根据Na原子守恒原则:
1molNa2O2生成2molNaOH,1molNa2O也生成2molNaOH,未知数可设Na2O2、Na2O的物质的量分别为x、ymol,也可设Na2O2的质量为xg。则Na2O的质量为
(70x)g。
解:2Na2O22H2O4NaOHO2 Na2OH2O2NaOH
设混合物中含Na2O2为xmol,Na2O为ymol,由方程式知,生成的NaOH分别为2xmol
x
mol
O2ymol和,放出的2为2,则:
78x62y70
(2x2y)40
0.5
x987032
2 解得:x0.50(mol)y0.50(mol)
所以:Na2O2的质量:78g/mol0.50mol39g Na2O的质量:62g/mol0.50mol31g (3)两种物质间相互反应: 解题规律:发生的反应为
NaHCO3NaOHNa2CO3H2O。需讨论NaHCO3、
NaOH的量的多少,根据反应过程中固体质量的减少值,用差量法解。
[例7] 18.4g
NaHCO3和NaOH的固体混合物在密闭容器中加热到约250C,经充分反应
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NaOH的含量。 解析:发生的化学反应为: 设
NaHCO3、NaOH的物质的量均为nmol
NaHCO3NaOH
Na2CO3H2O m
84g 40g 106g 18g
84n40n18.4gn0.148mol mnMN2O2.67g
当混合物中
nNaHCO3:nNaOH1:1
时,
1818.4
2.67g
此时固体质量减少:8440
当
nNaHCO3:nNaOH1:1
时,过量的
NaHCO3会分解放出CO2和H2O,此时固体质量减少
时,过量的NaOH不会分解,固体质量减少值应
值应大于2.67g。当小于2.67g。
nNaHCO3:nNaOH1:1
现混合物质量减少了18.4g16.6g1.8g2.67g,由此可推知原混合物中NaOH过量。 设NaOH为xg,则
NaHCO3为(18.4x)g
NaOHNaHCO3Na2CO3H2O 固体质量减少
84g 18g (18.4x)g 1.8g
8418
18.4x1.8 ∴x10
10
100%54.3%
NaOH混合物中含为18.4
答:原混合物中NaOH的含量为54.3%。