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：
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O2、
Cl2、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）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O2反应越来越剧烈，产物越来越复杂，②与H2O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：
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，Na23，K39，Rb85。今有某碱金属M及其氧化物M2O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：
2M?2H2O?2MOH?H2? M2O?H2O?2MOH
10.8 g→×[(A＋17)/A]g 10.8 g→×[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?(A?17)/A]?16?[10.8?(A?17)/(A?8)]。 解得：＞A＞，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CaCl2，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：2M?2H2O?2MOH?H2?，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H2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H2的质量为(a?b?c)g。设所求碱金属的相对原子质量为x，有2x/2?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CaCl2，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H2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Na2O2，放出O2，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Na2O2反应放出O2的气体有可能是CO2和H2O，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H2O，设其质量为x1，
2Na2O2?2H2O?4NaOH?O2 ?m
????2?18 32 4 ???? x1 2.28g
???x1?20.52g?3.88g，故假设不成立。
如果A都是CO2，设其质量为y1：
2Na2O2?2CO2?2Na2CO3?O2 ?m
??? 88 32 56 ??? y1 2.28g
??? y1?3.58g?3.88g，故假设不成立。
所以A应为CO2和H2O的混合物
设H2O的质量为x g，CO2的质量为y g，则??x?y?3.88g?x?0.36g，?。
4x/(2?18)?(56y/88)?2.88gy?3.52g???3cm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?gg的溶液1L，则溶液中溶质的质量分数可能是[ ]
A、(0.8/?)% B、(0.48/?)% C、(0.32/?)% D、(0.7/?)%
解析 汞不能与水反应，碱金属(M)与水反应的化学方程式为：2M?2H2O?2MOH?H2?。
设M质量为x(x?7g)，相对原子质量为a，则x?0.2ag?7g，故a?35。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：
Na2O＋H2O＝2NaOH
2Na2O2＋2H2O＝4NaOH＋O2↑
设混合物中Na2O2、Na2O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O2质量。
2Na2O2＋2H2O＝4NaOH ＋O2↑2×78 4×40 32x (4×40x)/(2×78) 32x/(2×78)Na2O＋H2O＝2NaOH62 2×40y (2×40y)/62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??{[(4×40x)÷(2×78)]＋[(2 ??×40y)÷62]}÷[70 g＋98 g－32x?÷(2×78)]×100%＝50%?
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