第三节碱金属元素
详细内容
第三节碱金属元素
一、钠的原子结构和元素的性质
钠原子的结构，可用原子结构示意图表示为：
钠原子的最外电子层上仅有一个电子，该电子很易失去，使钠原子(Na)变为钠离子(Na+)。因此，钠元素具有很强的金属性。
二、钠的典型化学反应
1.与非金属化合
4Na+O2常温2Na2O2Na+O2 Na2O2
2Na+Cl2 2NaCl2Na+S2-Na2S
2.与水反应
2Na+2H2O2NaOH+H2↑
2Na+2H2O2Na++2OH-+H2↑课本知识导学运用
课本知识诠解重要提示1.碱金属元素的相似性和递变性
LiNaKRbCs
碱金属原子结构相似性：最外层都有一个电子
递变性核电荷数递增
电子层数依次增加
原子半径依次增大
元素性质相似性均为活泼金属元素
最高正价为+1价
递变性失电子能力依次增强
金属性依次增强
单质物
理性质相似性都具有银白色光泽
(铯略带金色)，质软、密度
小、熔点低、导电、导热性强
递变性单质熔、沸点逐渐降低
密度逐渐增大
单质化学性质相似性都能与非金属、O2、H2O、
酸反应，而且生成物均为
离子化合物
递变性：还原性逐渐增强
化合物性质相似性：ROH都为强碱
递变性氢氧化物ROH的水溶液
的碱性逐渐增强
1.钠、钾的密度大小出现反常情况。
随笔：
2.碱金属的化学性质
性质碱金属
锂钠钾
与
氧
气
反
应现
象剧烈反应(次于Na)生成固体Li2O加热剧烈反应，生成淡黄色固体稍加热剧烈反应，生成固体KO2
化学
方程
式4Li+O2点燃
2Li2O=2Na+O2点燃或2-Na2 O2=K+O22-
小
结碱金属单质在空气中燃烧一般生成过氧化物或超氧化物，Li却只生成Li2O，但与氧气反应的速率是不同的，Li缓慢氧化，Na、K易被氧化，Cs常温下自燃。
与
水
反
应现
象浮在水面，缓慢反应，产生气体浮在水面上，剧烈反应，熔成小球、迅速游动、产生气体浮在水面上，剧烈反应且燃烧
化
学
方
程
式2Li+2H2O=2LiOH+H2?2Na+2H2 O=2NaOH+H22K+2H2O=2KOH+H2
小
结都能与水反应，但剧烈程度不同，从左→右依次增强，都生成碱和H2
?3.单质的保存方法
钾、钠保存在煤油中，锂封存在石蜡中。
4.焰色反应
(1)焰色反应：很多金属或它们的化合物在灼烧
时，使火焰呈现出特殊的颜色，叫焰色反应。
(2)钠的焰色反应呈黄色；钾的焰色反应呈紫色，但钾的焰色反应是透过蓝色钴玻璃观察，其原因是滤去黄色的光，避免干扰。
(3)焰色反应用来鉴别物质。其优点是现象明显、无污染、用量少。2.从Li到Cs氧化的产物越来越复杂。
随笔：
3.此性质为元素的性质，与其游离态、化合态无关。
4.“灼烧”非“燃烧”。
5.不是产生特殊颜色的火焰，而是使火焰呈现特殊的颜色。
6.焰色反应为物理变化。基础例题点拨一拖二【例题1】钠和铯都是碱金属元素，下列关于铯及其化合物的叙述中不正确的是()
A.少量铯通常可保存在煤油中
B.铯与水反应十分剧烈，甚至会发生爆炸
C .碳酸铯加热时易分解生成二氧化碳和氧化铯
D.氢氧化铯是强碱，碱性比氢氧化钾强
【分析】金属铯易与氧气和水反应，保存时必须与空气和水隔绝，故A正确。铯和钠、钾一样，原子的最外层电子数都是一个，而且铯的电子层数比钠、钾的电子层数多，因此铯的金属性比钠、钾强，当它与水反应时，反应十分剧烈，甚至会发生爆炸，故B是正确的。氢氧化铯不仅是强碱，而且碱性比氢氧化钾强，D也是正确的。由于碳酸铯和碳酸钠一样，热稳定性好，受热时一般不易分解，因此C选项是错误的。
【解析】C
【例题2】 下列关于碱金属元素的叙述中，不正确的是()
A.单质有很强的还原性B.其离子的氧化性很强
C.电子层数越多，其单质与水反应越剧烈
D.随着原子的电子层数的增加，其单质的熔沸点逐渐降低
【分析】碱金属元素的原子最外层上都只有一个电子，又有较大的原子半径，容易失去最外层电子而表现出很强的 金属性。因此，它们的单质在化学反应中都是很强的还原剂。故A选项是正确的。碱金属元素的原子失去最外层电子后，形成相对稳定的离子，它们很难得到电子，从而表现出较弱的氧化性，故B选项是错误的。随着核电荷数的增加，原子的电子层数增多，原子半径逐渐增大，碱金属的金属性逐渐增强，单质与水 反应的剧烈程度也随之增强，故C选项是正确的。碱金属元素随着原子的电子层数的增加，其单质的熔、沸点逐渐降低，因此D选项也是正确的。
【解析】B
拖1下列关于锂的叙述正确的是()
A.在氧气中燃烧生成过氧化锂
B.投入冷水中能浮在水面上
C.投入冷水中能立即燃烧
D.在实验室中应保存在煤油中
答案：B(锂在氧气中燃烧时的生成物是稳定产物氧化锂，故A项错。锂的密度比水和煤油的都小，故B项对，D项错。由碱金属的化学性质的递变规律可知，锂的化学性质不如钠活泼，与水反应不发生燃烧，故C项错误)
拖2下列对铷的性质的预测中正确的是()
A.它极易失去电子
B.Rb+ 氧化性很强
C.它的密度比水小
D.熔点比钠高
答案：A(碱金属从Li到Cs，原子电子层数依次增多，原子半径依次增大，越来越容易失去电子形成金属阳离子，形成的离子的氧化性依次减弱，所以Rb+的氧化性极弱，从Li→Cs密度变化的趋势增大，熔点依次降低)
拖3下列关于碱金属的描述中正确的是()
A.碱金属都可以保存在煤油里
B.硬度小、密度小、熔点低
C.在空气中加热均可生成多种氧化物
D.碱金属从锂到铯密度依次增大
答案：B(锂的密度比煤油小，不能保存在煤油中，应保存在石蜡油中，锂在空气中燃烧只能生成Li2O，碱金属从Li→Cs密度的变化趋势增大，但钾的密度比钠的密度小)
重难点突破
重点•难点•易混点•易错点•方法技巧
重点难点
1.碱金属跟氧气的反应及其生成物
碱金属是一族很活泼的金属元素，单质和氧气起反应能生成氧化物(M2O)、过氧化物(M2O2)、超氧化物(MO2)等。其中M代表碱金属元素。最简单的氧化物是Li2O、Na2O、K2O等。但是，除Li2O外，M2O都不是最稳定的氧化物。
当锂在氧气中燃烧时生成的是氧化锂，同时只有微量的过氧化锂生成。当钠在氧气中燃烧时，生成的产物是过氧化钠。这是因为氧化钠不稳定，会跟氧气继续起反应，生成过氧化钠。有人曾经做过实验，使钠在有限的氧气中起反应，结果生成的是氧化钠(4Na+O22Na2O)。当氧化钠暴露在空气中时，就继续氧化为过氧化钠，这个反应的实际意义：成为过氧化钠的一种工业制法。
比钠更活泼的钾、铷、铯，在跟氧气的反应中，主要产物分别是KO2、RbO2和CsO2，这些元素的超氧化物比相应的过氧化物稳定。课本中所说的钾、铷等跟氧气起反应，生成比过氧化物更复杂的氧化物，即是指相应的超氧化物。
碱金属的过氧化物和超氧化物，均是离子化合物。
2.关于焰色反应的一些问题
(1)做焰色反应时如没有煤气灯可用酒精灯代替，但要用其外焰的侧面，这样火焰颜色较浅，干扰较小。
(2)用稀盐酸清洗金属丝是为了除去其表面的氧化物或附着的其他化合物。
(3)观察钾的焰色时，透时蓝色的钴玻璃片是为了滤去黄光，因为钾在工业上是用钠和氯化钾反应制得的，其中常混有钠杂质。
(4)焰色反应不是化学检验方法。焰色反应的显色过程是它们的原子或离子的外围电子受热后被激发跃迁，相应的能量以光的形式释放出来，产生线状光谱。火焰的颜色是相应于强度较大的谱线区域。不同的原子因结构不同而产生各种颜色的光。
随笔：
易混易错点
1.钾、钠密度的大小
碱金属单质密度从锂到铯的变化趋势是由小到大，但其中钾的密度有反常，小于钠的密度。这是由于钾的质量增加的幅度小于体积增加的幅度，所以钠到钾密度反而变小。
2.锂的保存
碱金属钠、钾、铷、铯保存在煤油中，而锂的密度小于煤油的密度，故锂不能保存在煤油中，通常保存在石蜡或凡士林中。
3.焰色反应的本质
焰色反应为元素的性质，与其游离态、化合态无关，是“灼烧”而不是“燃烧”；是使火焰呈现特殊的颜色，而不是产生特殊颜色的火焰；是物理变化而不是化学变化。随笔：
【例题3】 某物质灼烧时，焰色反应为黄色，下列判断中正确的是()
A.该物质一定是钠的化合物
B.该物质一定含钠元素C.该物质一定是金属钠
D.不能确定该物质是否含钾元素
【分析】焰色反应不是单质或化合物的性质，故AC不对，B正确。钠元素的焰色反应对钾元素的焰色存在干扰。故D正确。
【解析】BD
【例题4】实验室里临时需用NaOH溶液和CO2来制取Na2CO3溶液。已知通入NaOH溶液中的CO2极容易过量，从而生成NaHCO3，且无明显的现象。下表列出的是各物质在常温时的溶解度：
Na2CO3NaHCO3NaClNa2SO4NaHSO4NaOH15.9g8.4g35g35.5g20g40g(1)请简要叙述制得纯Na2CO3溶液的实验步骤。
(2)试利用表中数据求出当NaOH溶液中溶质的质量分数大于多少时，在制取Na2CO3的过程中会有晶体析出？
【解析】(1)“通入NaOH溶液中的CO2极容易过量”，说明无法控制条件直接得到Na2CO3。鉴于此，不妨设全部生成了NaHCO3。怎样使NaHCO3溶液转化为Na2CO3溶液呢？因NaHCO3+NaOH Na2CO3+H2O，故应取两等份的NaOH溶液，向其中的一份中通入过量的CO2，然后与另一份混合，即得纯Na2CO3溶液。
(2)观察表中各物质的溶解度可知，所用药品溶解度最小的是NaHCO3，只要不析出NaHCO3晶体，就一定不会析出NaOH和Na2CO3晶体。100g水最多可溶解NaHCO38.4g，而生成8.4gNaHCO3时需4.0gNaOH，故NaOH溶液的质量分数为 ×100%=3.85%。可见，当NaOH溶液的质量分数大于3.85%时，配制过程中就会有晶体析出。〖
拖4下列说法中正确的是()
A.灼烧时火焰呈黄色的物质一定是金属钠
B.灼烧时火焰呈黄色的物质一定是钠的化合物
C.灼烧时火焰呈黄色的物质一定是金属钠和钠盐
D.灼烧时火焰呈黄色的物质一定是金属钠或钠的化合物
答案： D(焰色反应是某些金属元素的性质，可以是单质，也可以是化合物)
拖5下列哪种方法可以制得纯净的KHCO3溶液()
A.KOH溶液中通入少量的CO2气体
B.KOH溶液中通入过量的CO2气体
C.K2CO3溶液中滴加适量盐酸
D.饱和K2CO3溶液中通入过量CO2气体
答案；BD(KOH溶液中通入少量CO2生成K2CO3，K2CO3溶液中加入适量盐酸，有杂质KCl生成)
随笔：
方法技巧
1.碱金属及其化合物的特性
碱金属具有典型的代表性，必须掌握以下特性：
(1)常温下碱金属很容易被空气中的氧气氧化，也易与水蒸气反应，故所有碱金属都必须保存在煤油中，以隔绝空气和水。(Li的密度小于煤油，只能保存在密度更小的石蜡油中或封在石蜡中)
(2)碱金属与足量的氧气反应都能生成过氧化物或超氧化物。但Li与O2反应，只能生成Li2O。
(3)碱金属中，随原子序数递增，其密度一般增大，但钾的密度0.862g/ml反比钠0.971g/ml小。出现这一反常现象是由于从钠到钾原子量增大的作用小于原子体积增大的作用。
(4)一般酸式盐的溶解度大于正盐的溶解度，但NaHCO3的溶解度却小于Na2CO3的溶解度。
(5)通常情况下，氧显-2价，氢显+1价，但在Na2O2、H2O2等过氧化物中氧显-1价，在NaH等碱金属氢化物，氢显-1价。
(6)试剂瓶中药品取出以后，剩余药品不允许放回原试剂瓶，但取用后剩余的钠、钾等，应立即放回原瓶。
(7)金属的置换反应，通常是活泼金属置换出不活泼金属，①但工业上制取钾，却是用钠从KCl中置换出钾Na+KCl熔融760℃～880℃NaCl+K↑②在水溶液中，Na、K等活泼金属不可能置换出不活泼金属。而是与水反应，如：2Na+CuSO4+2H2O=Cu(OH)2↓+ H2↑+ Na2SO4
(8)金属反应的剧烈程度与金属的活动性通常一致。在金属活动顺序表中，钙在钠的前面，但与水反应时，钙与水反应远不如钠与水反应剧烈，其中一个原因是生成的Ca(OH)2的溶解度比较小，覆盖在金属表面，阻止了反应的进行。
(9)碱金属单质与水反应都很快，但锂与水反应比较慢，这是因为产物LiOH溶解度较小，覆盖在锂表 面，阻止了反应的进行，此外锂的熔点较高，反应时锂块不如钠球与水接触面大。
(10)碱金属的氢氧化物一般是强碱，受热不易分解，但LiOH是中强碱，受热易分解。
随笔 ：
2.混合物计算常用的方法
(1)平均值法(又称中间 值法)
【例题5】 已知相对原子量：Li：6.9，Na：23，K：39，Rb：85，今有某碱金属R及其氧化物R2O的混合物10.8g，加足量的水充分反应后，溶液经蒸发、干燥得固体16g，试经计算确定是哪一种碱金属及混合物的组成。
【解析】用常规方法对可能存在的四种碱金属作逐一尝试，逐一淘汰求解，运算量大，解题过程繁杂，本处从略。
由于碱金属不确定，可用极限法，根据平均值求解。设此碱金属的相对原子质量为Mr，则16g固体为ROH。
假设10.8g全部是碱金属R，则：
R ―――― ROH
Mr (17+Mr)
10.8g 16g
Mr=35.3
假设10.8g全部是碱金属氧化物R2O，则
R2O ―――― 2ROH
(2Mr+16) (2Mr+34)
10.8g 16g
=10.69
由平均值原理：10.6
解得：m(Na)=x=4.6g
m(Na2O)=y=6.2g
(2)守恒法(如质量守恒，原子或离子守恒)
【例题6】将55gCO2通入含有60gNaOH的溶液中，充分反应后溶液中含有哪些溶质，各多少克？
【解析】CO2与NaOH反应时，有以下两种可能：
2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O ①
80g 44g
60g 33g
NaOH+CO2=NaHCO3②
40g 44g
60g 66g
若按①式反应，需33 g CO2，若按②式反应，需66g CO2，故本题两个反应都发生了。溶液中溶质为Na2CO3和NaHCO3。设溶液中Na2CO3为x g，NaHCO3为y g。
根据钠原子守恒得 ×80+ 4×40=60①
根据碳原子守恒得 ×44+ ×44=35②
联立①②得
拖6有70gNa2O和Na2O2的混合物，将其溶于水，然后将溶液蒸发所得固体的质量为80g，则混合物Na2O和Na2O2分别为多少克？
答案：解：设10g混合物中Na2O，Na2O2分别为xg，y g
则有x+y=70①
根据钠元素守恒，有以下关系式
Na2O～2NaOHNa2O2～2NaOH
62g 80g 78g 80g
xg y g
则 x+ =80②
联立①②得x=31
y=39即，Na2O：31g，Na2O2：39g。
随笔：
拖7有18g CH4、H2的混合气体完全燃烧以后，将其产物依次通过盛有浓H2SO4的洗气瓶和盛有足量NaOH的干燥管，测得浓H2SO4增重54g，NaOH增重44g，则原混合气体中CH4和H2分别为多少克？(3)极端假设法
答案：解：设18g混合气体中，CH4：x g H2：y g
CH4+2O2=CO2+2H2O2H2+O2=2H2O
16g 44g 36g 4g 36g
Xg xg xg yg 9yg
依题意可知，燃烧产物中含水54g，含CO2：44g，则有
①②
解得x=16
y=2
答：原混合气体中CH4和H2分别为16g和2g。
【例题7】向100g11.2%的KOH溶液中通入CO2，在低温下蒸干得固体16.9g，问通入了多少克CO2气体。
【分析】(1)假设生成的全部是正盐K2CO3xg，则
2KOH+CO2=K2CO3+H2O
112 138
100×11.2%x
x= =13.8g<16.9g
又假设生成的全部为酸或盐KHCO3yg，则
KOH+CO2=KHCO3
56 100
11.2g y
y= =20g>16.9g，不合题意。
(2)设K2CO3∶mg KHCO3∶n g
m=6.9g n=10g
(3)根据碳原子守恒，得
m(CO2)=( )×44=6.6g
【解析】通入6.6g C O2气体。
拖8将11.1g含有杂质的CaCl2溶于水，得澄清溶液，然后加入足量的AgNO3溶液，得到白色沉淀，将沉淀洗涤、过滤、干燥，称得质量为30g，则样品中混有的杂质可能为()
A.NaClB.KCl
C.MgCl2 D.AlCl3典型例题解析【例题8】m g某碱金属R的单质与3.55g Cl2恰好反应，生成了(m+3.55)g氯化物，将mg R与O2反应，生成的化合物的质量可能为()
A.(m+6.4)gB.(m+0.8)g
C.(m+1.6)gD.(m+3.4)g
答案：CD(解析：假设11g全为CaCl2，则根据Cl元素守恒有以下关系
CaCl2～2AgCl
111g 287g
11.1g 28.7g
即可得到28.7g白色沉淀。
即30g>28.7g
说明：样品中含有氯元素质量分数比CaCl2大的杂质)
【分析】本题结合化学计算考查碱金属与O2反应的性质，由于不知该金属为何种碱金属，因此其与O2
拖9将61g的Li2O和Na2O的混合物在空气加强热，冷却以后测得固体质量变为69g(不考虑与CO2反应)，则原混合物中Li2O和Na2O的质量分别为多少？反应产物可能为氧化物、过氧化物或更为复杂的超氧化物。
设该碱金属的相对原子质量为x
根据碱金属与Cl2反应的情况
2M+Cl22MCl
2x 2(x+35.5)
m m+3.55
则x=10m
①若生成氧化物，根据守恒，则有
2M ―― M2O
20m 20m+16
m 20m+1620m×m=m+0.8
②若生成过氧化物，则有
2M ―― M2O2
20m 20m+32
m20m+ ×m=m+1.6
③若生成超氧化物，则有
M ―― MO2
10m 10m+32
m 10m+ ×m=m+3.2
答案：解析：Li2O和Na2O在空气中加热，Li2O较稳定，不与O2反应，而Na2O不稳定，将继续氧化生成Na2O2。
设Na2O的质量为x
Na2O～Na2O2 2m
62g 78g 16g
x 8g
= 则x=31(g)
所以Li2O的质量为(61-31)g=30g。
【解析】BC
【例题9】当金属铷和另一种碱金属组成的合金4.6g跟水完全反应时，产生氢气的质量为0.2g，则另一种碱金属可能是()
A.LiB.NaC.KD.Cs
【分析】设合金的平均相对原子质量为x，则有：
2R+2H2O=2ROH+H2↑
2x 2
4.6g 0.2g
得x=23
铷的相对原子质量大于23，故另一种碱金属的相对原子质量应小于23，只有A项符合。
【解析】A
【例题10】某混合气体，可能含有N2、HCl、CO。
随笔：
拖10A、B、C三种白色粉末，其焰色反应均为紫色，它们具有下列性质：
(1)均易溶于水，且A、B的溶液反应生成C的溶液。
(2)加热B的粉末时，生成无刺激性气味的气体D，D能使澄清的石灰水变浑浊，浑浊物为E。
(3)加热A、C时均不反应。
(4)少量C溶液通入过量D可以得到B。
(5)A溶液和D反应，A过量时生成C，A不足时生成B把混合气体依次通过足量的NaHCO3溶液和灼热的CuO，气体体积都没有变化；再通过足量的Na2O2固体，气体体积减小；最后通过灼热的铜网，经充分反应后，气体体积又减小，但还有剩余气体。以下说法正确的是()
A.一定含有N2
B.一定含有HCl而不含CO
C.一定含有CO而不含HCl
D.HCl和CO至少含有一种
答案：A.KOHB.KHCO3C.K2CO3D.CO2E.CaCO3
离子方程式：OH-+HCO3-=H2O+CO32-
CO2+Ca2++2OH-=CaCO3↓+H2O
CO2-3+CO2+H2O=2HCO3-
OH-+CO2=HCO3-
2OH-+CO2=CO2-3+H2O
解析：切入点为B，加入B物质，可产生无色无味使澄清石灰水变浑浊的气体D，则D为CO2，B为KHCO3，E为CaCO3。
在C溶液中通入过量CO2，可生成KHCO3，则C可能为KOH或K2CO3，由A和B反应生成C可知A必为KOH，C则是K2CO3。
【分析】此题隐含陷阱的条件是通过足量的NaHCO3溶液和灼热的CuO，气体体积都没有变化，不少学生误认为二者均没有发生反应。实际上HCl和NaHCO3或CO与CuO都可发生的反应，但反应前后气体体积均不发生变化：NaHCO3+HClNaCl+CO2↑+H2O；CuO+CO2-Cu+CO2。因为两个反应生成的气体都是CO2，故下一步Na2O2的反应，使气体体积减小：2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2。因为含有O2，混合气体通过灼热铜网会使O2体积减小。最后还有剩余气体，必然是有化学惰性的N2。
总之，凡是肯定有HCl无CO或有CO无HCl都是不全面的。应该说一定有N2，HCl和CO至少有一种，不能排除CO和HCl同时存在的可能性。
【解析】AD
【例题11】有一包白色粉末，取少量溶于水，用铂丝蘸取少许溶液，在无色火焰上灼烧，火焰呈黄色，若透过蓝色玻璃观看，则呈浅紫色。称取少量粉末加热，没有气体产生，但加入稀盐酸后，则有无色无味的气体生成，此气体能使澄清石灰水变浑浊，继续加入稀盐酸至过量后，再加入硝酸钡，出现白色沉淀。试问：白色粉末中肯定有哪几种离子？写出上述变化的离子方程式。则其化学式分别是：
A，
B，
C，
D，
E，
用离子方程式表示下列反应
A+B
D→E
C+D
A+D→B
A+D→C
拖11碱金属与卤素所形成的化合物大都具有的性质是()
①高沸点②能溶于水 ③水溶液能导电④低熔点 ⑤熔融状态不导电
A.①②③B.③④⑤
C.①④⑤D.②③⑤
答案：A(解析：碱金属与卤素所形成的化合物大都是离子化合物，因此具有高沸点、能溶于水、熔融状态或水溶液都能导电的性质)12.(解析：Na与O2在不同条件下反应产物不同，常温下暴露在空气中生成Na2O，点燃时，在空气中燃烧生成Na2O2；Na2O、KO2均能与CO2反应产生O2，故可为特殊情况下的氧气源)
(1)①3O2放电2O3②2Na+O2 Na2O2③4Na+O2暴露空气中
(2)①0②-1③-2
(3)4KO2+2CO2=2K2CO3+3O2
(4)22112
【分析】焰色反应可知粉末中含有K+、Na+。加热无气体放出说明无HCO3-，加入盐酸放出无色无味气体能使石灰水变浑浊，说明有CO2-3；在酸性环境下加入Ba(NO3)2有白色沉淀说明溶液中有SO2-4，所以粉末中含有K+、Na+、CO2-3、SO2-4。
【解析】含K+、Na+、CO2-3、SO2-4
离子方程式为：CO2-3+2H+CO2↑+ H2O
Ca2++2OH-+CO2=CaCO3↓+ H2O
Ba2++SO2-4BaSO4↓
随笔：
名题活题创新探究
例题分析解答【例题12】(上海高考题)某K2CO3样品中含有Na2CO3、KNO3和Ba(NO3)2三种杂质中的一种或二种，现将13.8g样品加入足量水中，样品全部溶解，再加入过量的CaCl2溶液，得到9g沉淀，对样品所含杂质的正确判断是()
A.肯定有KNO3
B.肯定有KNO3，可能还含有Na2CO3
C.肯定没有Ba(NO3)2，可能有KNO3
D.肯定没有Na2CO3和Ba(NO3)2
【分析】将13.8g样品加入足量水，样品全部溶解，则样品中一定无Ba(NO3)2(因为Ba2+会与CO2-3作用生成BaCO3沉淀)。然后用极值假设法分析：如13.8g为纯K2CO3，则生成CaCO3沉淀应为10g，而现在得沉淀9g，则说明混进了不与CaCl2反应生成沉淀的杂质，或13.8g杂质与CaCl2作用生成的沉淀小于9g。杂质中KNO3与CaCl2不反应，符合题意，而13.8g Na2CO3与CaCl2作用生成沉淀9g。100×13.8106拖12(典型例题
(1)分别写出由氧气在一定条件下生成下列物质的化学方程式。(必须注明反应条件)
①O3_______
②Na2O2_______
③Na2O_______
(2)指出氧元素在下列各物质中的化合价
①O3_______
②Na2O2_______
③Na2O_______
(3)KO2能吸收CO2生成K2CO3和O2，故可用作特殊情况下的氧气源，试写出该反应的化学方程式。
(4)人体内O2-离子对健康有害，使人过早衰老，但在催化剂SOP存在下可发生如下>9g不合题意，所以A正确。但分析选项B，可能存在这种情况，即混进很多的KNO3，而只混进极少量的Na2CO3，这时也保证13.8g样品与CaCl2反应后生成沉淀9g，所以B也正确。
【解析】AB
【例题13】(苏州市检测题)如2?3?1图所示装置测定某碱金属的相对原子质量。仪器本身连同水及干燥管内的图2?3?1无水氯化钙的总质量为200.0g。现将2.8g某碱金属单质投入水中，立即用带有干燥管的塞子塞住瓶口，反应完毕后，测得整套仪器的总质量为202.4g。该金属元素的相对原子质量是_______，若不用干燥管，测得的相对原子质量比实际相对原子质量_______(填“大”、“小”或“相等”)，理由是_______。
【分析】用溶液的增量2m――差量法解题
2R+2H2O=2ROH+H2↑2m
2Ar(R) 2 2Ar(R)-2
2.8g 202.4y-200g=2.4
2Ar(R)2.8g=2Ar(R)-22.4g?Ar(R)=7
【解析】7小因从水中逸出H2会带走部分水蒸气，若不用干燥管吸收必然造成溶液增重小于2.4g，使Ar(R)<7
【例题14】(1997•上海高考题)某课外活动小组学生模拟呼吸面具中的原理(过氧化钠与潮湿二氧化碳反应)，设计用下列仪器来制取氧气，并测量氧气的体积。图中量气装置E是由甲、乙两根玻璃管组成，它们用橡皮管连通，并装入适量水。甲管有刻度(0～50mL)供量气用；乙管可上下移动，以调节液面高低。
实验室可供选用的药品还有：稀硫酸、盐酸、过氧化钠、碳酸钠、大理石、水。试回答：
图2-3-2
反应，请完成该反应的离子方程式：
_______O2-+_______H2OH2O2+_______O2+_______OH-
随笔：
(1)上述装置的连接顺序是(填各接口的编号，其中连接胶管及夹持装置均可省略)_______；
(2)装置C中放入的反应物是_______和_______。
(3)装置A的作用是，装置B的作用是____________。
(4)为了较准确地测量氧气的体积，除了必须检查装置的气密性之外，在读取反应前后甲管中液面的读数，求其差值的过程中，应注意_______和_______。(填写字母编号)
a.视线与凹液面最低处相平
b.等待片刻，待乙管中液面不再上升时，立刻读数
c.读数时应上下移动乙管，使甲、乙管液面相平
d.读数时不一定使甲、乙两管液面相平
【分析】本题是新情境的实验题，要求我们必须认真、细致地读题、审题，联系实际逐一解答。根据题意，细心分析，实质是含杂质的CO2气体与Na2O2反应，收集反应产生的氧气，是“新瓶装陈酒”。分析实验装置图C，它是用固体与液体反应制备CO2气体的装置，C装置具有启普发生器的功能，它利用大理石和盐酸反应制备CO2，最后让纯净的O2进入E装置里的甲管，则实验装置连接的正确顺序为⑤③④⑥⑦②①⑧。在测量氧气的体积时，视线与凹液面最低处相平，在读数时 要上下移动乙管，使甲、乙两管的液面保持相平，才能正确读数。随笔：
【解析】(1)⑤③④⑥⑦②①⑧(⑥⑦顺序可对调)(2)大理石盐酸(3)吸收混在O2中未反应的CO2；吸收CO2中混有的HCl (4)a；c随笔：
知识链接
碱金属元素的发现
碱金属元素包括锂、钠、钾、铷、铯、钫，它们被发现的次序是钾、钠、锂、铷、铯、钫。
(1)钾和钠都是在1807年由戴维发现的。他电解熔融氢氧化钾时，发现阴极表面上出现有金属光泽、酷似水银滴的颗粒，有的颗粒刚形成就燃烧掉了，发出火焰，并发生爆炸。有的颗粒逐渐失去光泽，表面形成一层白色薄膜。把这种小的金属颗粒投进水里，即出现火焰。戴维确定它是一种新的元素，因为是从钾碱(potash)制得的，所以定名为钾(otassium)。
同年，戴维又电解氢氧化钠而制得金属钠。
(2)1817年阿尔费特孙(Arfvedson)从矿石分析中确定了锂元素的存在。锂的火焰颜色在1818年由格美林(Gmelin)发现。他们都没有能制出锂的单质。1818年，布朗得斯(Brandes)和戴维电解氧化锂，制得了少量金属锂.一直到1855年，本生(Bunsen)和马提生(mattiessen)用电解氯化锂的方法才制得较多的锂。1893年根茨(Guntz)提出在400℃时电解熔融的LiCl(55%)、KCl(45%)是解液制锂，这种原理应用到生产上，一直沿用到现在。
(3)1860年克希荷夫(Kirchhoff)和本生研究碱金属光谱时，发现蓝色区域有明亮的光谱线，他们把显示这种光谱线的元素叫铯，意思是“天蓝”。1861年，克希荷夫和本生又在暗红色区域发现新的光谱线，他们把显示这种光谱线的元素叫铷，意思是“暗红”。
(4)钫这种在碱金属中密度最大的元素，在理论上和性质上都早就相当明了地被预见了。但一直到1939年，贝赫蕾(Perrey)才发现了这第87号元素的一个半衰期很短的同位素223Fr，它是从235U衰变为227Ac，227Ac又经α-衰变而在的。贝赫蕾是法国人，她为了祖国的荣誉命名为钫，意思是“法兰西”。
从已知的同位素的性质来分析，没有理由相信可以发现或人工合成半衰期很长的钫的同位素。
能力达标检测
1.钾与钠相比，下列叙述不正确的是()
A.氧化性K+>Na+ B.金属活动性K>Na
C.离子半径K+>Na+ D.原子核吸引最外层电子的能力K>Na
答案：AD(Na、K的原子结构示意图分别为，K原子比钠原子多一个电子层，K的原子半径比Na的原子半径大，原子核对最外层电子引力，K比Na小，因此K比Na容易失去最外层的电子，表现出K比Na活泼，形成的阳离子，K+比Na+稳定，氧化性K+
B.碱金属的密度小，熔沸点低
C.碱金属原子核外最外电子层只有1个电子，易失去
D.碱金属原子核电荷数都比较小
答案：C(金属的活泼性强弱，即指失去电子的难易)
3.下列有关碱金属的性质叙述错误的是()
A.锂跟氧气在点燃的条件下反应生成Li2O
B.碳酸铯加热易分解成二氧化碳和氧化铯
C.钾、铷跟氧气反应可生成比过氧化物更复杂的氧化物
D.钾的还原性很强，可从食盐溶液中置换出钠单质
答案：BD(越活泼金属的化合物越稳定，不易分解，铯是极活泼的金属，其化合物相当稳定，钾投入NaCl溶液，钾与水剧烈反应)
4.下列各组物质的性质比较中，错误的是()
A.热稳定性：H2CO3
答案：CD(多元弱酸及其盐的稳定性，正盐>酸式盐>酸)
5.下列物质在空气中因氧化还原反应而变质的是()
A.NaB.Na2O2C.Na2OD.NaOH
答案：AB(Na被氧气氧化，生成Na2O，Na2O2与空气中CO2、H2O蒸气发生氧化还原反应，而Na2O与H2O或CO2反应生成NaOH或Na2CO3，NaOH与CO2反应生成Na2CO3)
6.下列关于铷的叙述，不正确的是()
A.金属铷投入水中会发生爆炸式反应
B.铷是一种强还原剂，铷离子很稳定
C.铷可在空气中燃烧，燃烧产物是Rb2O
D.高温下RbOH可分解为氧化铷和水蒸气
答案：CD(铷是很活泼的金属，投入水中剧烈反应而爆炸，铷的还原性极强，失去电子后生成的Rb+很稳定；铷在空气中燃烧生成的氧化物比Na在空气中燃烧的产物更复杂，活泼金属元素的化合物很稳定，不易分解)
7.下列物质露置在空气中，质量会减轻的是()
A.NaOH B.浓H2SO4
C.无水CaCl2 D.Na2CO3•10H2O
答案：D(前三者均能吸水，而Na2CO3•10H2O易风化)8.AD9.B(根据K元素守恒，甲、乙、丙、丁中均生成相等质量的KOH即5.6g KOH，但甲、乙、丙、丁中增加的质量不等。2m甲=3.9-mH2，2m乙=mK2O=3.9× ，2m丙=mK2O2-mO2=3.9×115=78-3.9×
8.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()
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
答案：8，2m丁=mKOH=3.9×
9.在甲、乙、丙、丁四个烧杯中各加入100mL水，然后分别放入含有3.9g钾元素的金属钾、过氧化钾、超氧化钾(KO2)和氢氧化钾，待固体完全溶解。则甲、乙、丙、丁溶液的质量分数大小顺序是()
A.甲<乙<丙<丁 B.丁<乙=丙<甲
C.甲=丁<乙=丙 D.丁<甲<乙<丙
答案：9，所以，2m甲<2m乙=2m丙<2m丁，所以溶液的质量m甲
10.工业上制造光电管时，需要一种物质，当光照射时能失去电子，从而使电路接通。这种材料最好选择()
A.锂 B.铯 C.硅 D.石墨
答案：B(容易失去电子的物质)
11.用光洁的铂丝蘸取 某无色溶液，在无色火焰上灼烧时观察到有黄色火焰，则下列有关叙述中正确的是()
A.只含有Na+ B.一定含Na+，也可能含K+
C.既含Na+又含K+ D.可能含Na+或K+中的一种
答案：B
12.焰色反应呈现物质的性质是()
A.单质的性质 B.化合物的性质
C.离子的性质 D.元素的性质
答案：D
13.有一些在空气中存放过的KOH固体，经分析测知含H2O：6.72%，K2CO3：3.28%，KOH：90%。若将此样品1g加入到100g HCl的质量分数为3.65%的盐酸中，再加入一定量溶质质量分数为1.02%的KOH溶液中和过量的盐酸，使溶液恰好为中性，最后蒸干溶液，可得到固体的质量(不含结晶水)为_______g。
答案：745(分析题意可知，最后得到的固体为KCl，K元素来源虽然复杂，但Cl元素全来自盐酸，根据氯元素守恒，可得KCl：74.5×100×3.65%36.5=7.45g)
14.有一包白色固体粉末，它们是由KHCO3、Na2SO4、CuSO4、KCl和Ba(OH)2中的两种或多种混合而成，为确定其成分进行以下实验：①加足量水溶解后，得无色溶液和少量白色难溶物；②进行焰色反应时火焰呈黄色，透过蓝色钴玻璃观察时，火焰呈紫色；③滤出难溶物，加足量盐酸时，难溶物部分溶解，并有无色无味的气体产生。则混合物中一定含有_______；肯定没有_______；可能含有_______。
答案：KHCO3，Ba(OH)2，Na2SO4CuSO4KCl
15.现有A、B、C、D、E五种物质的焰色都呈黄色，它们能发生如下反应：
A+Q→C+X↑B+Q→C+Y↑C+Z(适量)→D+Q
C+Z(过量)→EE→D+Z↑+ QX+Y→Q
气体X有还原性，气体Y有氧化性，气体Z在194.5K时呈固态，可用来作人工降雨，Q常压下于373K沸腾。试推断A、B、C、D、E、X、Y、Z、Q各物质的分子式(或化学式)。
A_______、B_______、C_______、D_______、E_______、
X_______、Y_______、Z_______、Q_______。
答案：A：NaB：Na2O2C：NaOHD：Na2CO3E：NaHCO3X：H2Y：O2Z：CO2Q：H2O
16.今有Na2CO3、NaHCO3、NaCl组成的混合物100g，加热到质量不再减少为止，剩下的残渣为84.5g。取残渣8.45g放入烧瓶中，缓缓加入20g盐酸(过量)至气体全部逸出后称量，全部溶液净重25.15g。
试计算原混合物中各物质的质量分数。
答案：解：设NaHCO3为x g，则
2NaHCO32- Na2CO3+CO2↑+ H2O减少
84×2g 106g 62g
x y (100-84.5)g
∴ x= =42gy= g=26.5g
又因：Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑
106g 2×58.5g
(z+26.5)g ∴ (100-42-10z)× + =25.15
解之得z=5.3g
∴ m(NaCl)=100-42-5.3×10=5g
故w(Na2CO3)= ×100%=53%
w(NaHCO3)= ×100%=42%
w(NaCl)= ×100%=5%
参考答案
【一拖二】
1.B(锂在氧气中燃烧时的生成物是稳定产物氧化锂，故A项错。锂的密度比水和煤油的都小，故B项对，D项错。由碱金属的化学性质的递变规律可知，锂的化学性质不如钠活泼，与水反应不发生燃烧，故C项错误)2.A(碱金属从Li到Cs，原子电子层数依次增多，原子半径依次增大，越来越容易失去电子形成金属阳离子，形成的离子的氧化性依次减弱，所以Rb+的氧化性极弱，从Li→Cs密度变化的趋势增大，熔点依次降低)3.B(锂的密度比煤油小，不能保存在煤油中，应保存在石蜡油中，锂在空气中燃烧只能生成Li2O，碱金属从Li→Cs密度的变化趋势增大，但钾的密度比钠的密度小)4.D(焰色反应是某些金属元素的性质，可以是单质，也可以是化合物)5.BD(KOH溶液中通入少量CO2生成K2CO3，K2CO3溶液中加入适量盐酸，有杂质KCl生成)
6.解：设10g混合物中Na2O，Na2O2分别为xg，y g
则有x+y=70①
根据钠元素守恒，有以下关系式
Na2O～2NaOHNa2O2～2NaOH
62g 80g 78g 80g
xg 8062xg y g 8078yg
则8062x+8078y=80②
联立①②得x=31
y=39即，Na2O：31g，Na2O2：39g。
7.解：设18g混合气体中，CH4：x g H2：y g
CH4+2O2CO2+2H2O2H2+O22H2O
16g 44g 36g 4g 36g
xg4416xg3616xgyg9yg
依题意可知，燃烧产物中含水54g，含CO2：44g，则有
①
②
解得x=16
y=2
答：原混合气体中CH4和H2分别为16g和2g。
8.CD(解析：假设11g全为CaCl2，则根据Cl元素守恒有以下关系
CaCl2～2AgCl
111g 287g
11.1g 28.7g
即可得到28.7g白色沉淀。
即30g>28.7g
说明：样品中含有氯元素质量分数比CaCl2大的杂质)
9.解析：Li2O和Na2O在空气中加热，Li2O较稳定，不与O2反应，而Na2O不稳定，将继续氧化生成Na2O2。
设Na2O的质量为x
Na2O～Na2O2 2m
62g 78g 16g
x 8g
= 则x=31(g)
所以Li2O的质量为(61-31)g=30g。
10.A.KOHB.KHCO3C.K2CO3D.CO2E.CaCO3
离子方程式：OH-+HCO3-=H2O+CO32-
CO2+Ca2++2OH-=CaCO3↓+H2O
CO2-3+CO2+H2O=2HCO3-
OH-+CO2=HCO3-
2OH-+CO2=CO2-3+H2O
解析：切入点为B，加入B物质，可产生无色无味使澄清石灰水变浑浊的气体D，则D为CO2，B为KHCO3，E为CaCO3。
在C溶液中通入过量CO2，可生成KHCO3，则C可能为KOH或K2CO3，由A和B反应生成C可知A必为KOH，C则是K2CO3。
11.A(解析：碱金属与卤素所形成的化合物大都是离子化合物，因此具有高沸点、能溶于水、熔融状态或水溶液都能导电的性质)12.(解析：Na与O2在不同条件下反应产物不同，常温下暴露在空气中生成Na2O，点燃时，在空气中燃烧生成Na 2O2；Na2O、KO2均能与CO2反应产生O2，故可为特殊情况下的氧气源)
(1)①3O2放电2O3②2Na+O2 Na2O2③4Na+O2暴露空气中2Na2O
(2)①0②-1③-2
(3)4KO2+2CO2=2K2CO3+3O2
(4)22112
【能力达标检测】
1.AD(Na、K的原子结构示意图分别为，K原子比钠原子多一个电子层，K的原子半径比Na的原子半径大，原子核对最外层电子引力，K比Na小，因此K比Na容易失去最外层的电子，表现出K比Na活泼，形成的阳离子，K+比Na+稳定，氧化性K+
16.解：设NaHCO3为x g，则
2NaHCO32-Na2CO3+CO2↑+ H2O减少
84×2g 106g 62g
x y (100-84.5)g
∴ x= =42gy==42gy= =26.5g
2NaHCO32- Na2CO3+CO2↑+ H2O减少
84×2g 106g 62g
x y (100-84.5)g
∴ x= =42gy= g=26.5g
又因：Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑
106g 2×58.5g
(z+26.5)g ∴ (100-42-10z)× + =25.15
解之得z=5.3g
∴ m(NaCl)=100-42-5.3×10=5g
故w(Na2CO3)= ×100%=53%
w(NaHCO3)= ×100%=42%
w(NaCl)= ×100%=5%
【课本习题】
一、1.铯锂2.活泼多失去最外层3.钠的化合物黄钾的化合物浅紫、蓝钠或钠的化合物4.钾、钠
二、1.C2.BD3.D4.C
三、1.4Li+O2 2L失去4×e-i2O得到2×2e-Li是还原剂，
O2是氧化剂。
2.2K+Cl2 2K失去2×e-C得到2×e-lK是还原剂
Cl2是氧化剂。
3.2K+2H2O 2K失去2×e-OH+H得到2×e-2↑K是还原剂，
H2O是氧化剂
四、鉴别方法和简要步骤如图所示：
注：其他正确方法也可以。
Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑
K2CO3+2HCl2KCl+H2O+CO2↑CO2-3+2H+H2O+CO2↑
五、用沙子灭火。干冰即二氧化碳，泡沫灭火器喷出的泡沫中含有水和二氧化碳。在通常状况下钠和水就易反应，在高温下钠和二氧化碳也反应，而钠和砂子在高温下不反应。
六、1.解：设反应后生成固体的质量为m。
2Na2O2+CO22Na2CO3+O2，
2×782×106
10 gm
m= =13.6 g。
答：生成固体Na2CO3 13.6 g。
2.解：需要钠的质量为m。
4×2348
m95.8 g
m= =184 g。
【复习题】
一、1.2失去+1价阳还原剂2.0.8 g/cm3～1 g/cm33.钾锂4.NaHCO3Na2CO3Na OHNa2O2
二、1.A2.D3.BC4.C5.B6.B
三、1.随着核电荷数的增大，金属活泼性逐渐增强，即还原性逐渐增强。2.不能用水或泡沫灭火剂来灭火。因为H2O能与K、Na直接反应生成H2，且CO2、H2O也能与碱金属燃烧的产物反应产生O2。
3.不正确。因为金属钠投入硫酸铜溶液时，钠先与水反应，生成氢氧化钠和氢气，氢氧化钠再与硫酸铜反应，生成蓝色沉淀氢氧化铜和硫酸钠，同时由于热量的产生，可能会使氢氧化铜部分分解生成黑色氧化铜，但不会生成单质铜。反应方程式为：
2Na+2H2O2=NaOH+H2↑，2NaOH+CuSO=Cu(OH)2↓+Na2SO4
Cu(OH)22- CuO+H2O。
四、1.淡黄色粉末是Na2O2，2Na2O2+2H2O4NaOH+O2↑2.(1)有两处错误：①试管口高于试管底。②伸入试管内的导气管太长。应改正为：①试管口略低于试管底。②导气管伸入试管0.5 cm。
(2)应先预热试管，然后用酒精灯外焰对着固体加热，使NaHCO3充分受热分解。
(3)先将导气管从石灰水中撤出，撤去酒精灯，再停止加热，以防水倒吸入试管内。第三章
第三章物质的量
本章内容概述
一、本章的摩尔、气体摩尔体积、物质的量浓度是重要的化学基本概念，是高中阶段培养学生化学基本能力的重要工具。本章介绍了物质的量的单位――摩尔，并由物质的量导出气体摩尔体积和物质的量浓度这两个重要概念，分别讨论了有关的计算。本章编排的学生实验是有定量要求的实验，有一定的难度，做好实验对理解、巩固物质的量浓度等概念和对学生进行定量实验的基本操作训练都是很重要的。在实验过程中应注意培养实验操作能力、探讨某些重要操作的原理，分析某些实验误差的来源，从而较好地掌握实验技能。
二、本章各知识点间的相互关系见图所示：