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碱金属元素
教案5（章节2-2：碱金属元素）
[高考要求分析]
1．以钠为例，了解碱金属的物理性质和化学性质。理解碱金属元素性质的相似性和递变性。了解焰色反应，并能用焰色反应检验钠、钾等元素。
2．注意锂、钾、铷、铯等碱金属元素及其化合物重要用途。
[知识综合脉络]
碱金属中的一般和特殊之处
(1)Na、K需保存于煤油中，但Li的密度比煤油小，所以Li必须保存在密度更小的石蜡油中或密封于石蜡
(2)碱金属中，从LiCs，密度呈增大的趋势，但ρ(K)=0．862g／cm3
(3)酸式盐的溶解度一般大于正盐，但溶解度NaHC03(4)氧在化合物中一般显-2价，氢显+1价，但Na2O2 、H2O2中的氧显-1价，NaH、CaH2中的氢显[-1]价。
(5)试剂瓶中的药品取出后，一般不能放回原瓶，但IA金属Na、K等除外。
(6)一般活泼金属能从盐中置换出不活泼金属，但对IA非常活泼的金属Na、K等除外。如：2Na+CuSO4+2H2O=Cu(OH)2↓=H2↑+Na2SO4。
[基础知识梳理]
1．碱金属元素的原子结构
可总结出以下规律：
（1）相同点：最外层电子数相同都是一个电子，次外层电子数相同为8电子（Li除外）。
（2）不同点：核外电子层数不同。
（3）递变规律：按Li、Na、K、Rb、Cs、顺序，原子半径依次增大，离子半径依次增大。（同种元素的原子半径大于离子半径）。
（4）推论性质递变：随原子核外电子层数的增多原子半径依次增大核对外层电子引力的减弱、失去电子的趋势增强，无素的金属性增强，单质的还原性增强。
2．碱金属的化学性质
它们都能跟卤素、氧气、硫等非金属直接化合，在反应中表现出很强的还原性。单质都能与水剧烈反应，生成相应的碱和氢气。反应的实质可表示为：
2R+2H2O＝2ROH+H2↑
反应的现象各不相同。与水反应不熔化；钠与水反应时熔化；钾与水反应熔化，且使产生的H2燃烧；铷、铯都与水猛烈反应。碱金属与盐溶液反应，都是先与水反应，若符合复分解反应发生的条件，则生成的氢氧化物继续同盐发生复分解反应。碱金属均不能在水溶液中置换另外的金属单质。
（1）跟非金属反应
卤素：
氧气：
（K、Rb、Cs与氧气反应，都生成比过氧化物更复杂的氧化物）。
氢气：Na、K、Rb、Cs与氢气反应，都生成 RH。
与硫等大多多数的非金属起反应。
（2）跟水的反应
碱金属都能跟水反应生成氢氧化物和氢气。。钠与水反应比锂与水反应激烈，钾跟水的反应比钠更剧烈，常使生成的氢气燃烧并发生轻微爆炸，据此可得出结论：金属单质置换出水中氢越容易说明该元素的金属性越强。因此随着原子的电子层数增多原子半径的增大，碱金属的活动性增强。
与常见盐溶液反应的离子方程式：（R表示碱金属元素）
3．焰色反应
定义：某些金属或它们的化合物在灼烧时使火焰呈特殊的颜色。这在化学上叫做焰色反应。
焰色反应鉴别盐类的步骤：
①铂丝在火焰上灼烧至原火焰色②蘸取溶液（沾取固体）放在火焰上灼烧，观察火焰颜色，观察钾火焰颜色要透过蓝色的钴玻璃去观察。③盐酸洗铂丝④铂丝在火焰上灼烧至原火焰色（如不能灼烧至原火焰色，则需再酸洗，再灼烧）。⑤再蘸取（沾取）另外化学药品进行实验。
钾、钠焰色反应颜色：钾——紫色（透过蓝色钴玻璃）；钠——黄色。
4．钾肥
通常使用的钾肥：氯化钾、硫酸钾、碳酸钾，由于均易溶于水，在施用时要防止雨水淋失。草木灰中含碳酸钾。
钾肥肥效通常以氧化钾的质量分数表示：
5．常见钠的化合物的化学式和俗称：
名称 氢氧化钠 氯化钠 硫酸钠晶体 钠晶体
化学式 NaOH NaCl Na2SO4·10H2O Na2CO3·10H2O
俗称 苛性钠、火碱、烧碱 食盐 芒硝 苏打、纯碱
[典型例题分析]
[例1]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.①②③ B.③④⑤ C．①④⑤ D．②③⑤
[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、熔融态或水溶液都能导电的性质。
[答案]A。
[例2]碱金属(如锂、钠、钾、铷等)溶于汞中可形成良好的还原剂“汞齐”。取7g某种碱金属的汞齐与水作用得到0．2g氢气，并得到几密度为ρ g／cm3的溶液，则溶液中溶质的质量分数可以是 （ ）
A． B． C. D.
[解析]汞不能与水反应，碱金属(M)能与水发生反应。
设碱金属的质量为x(x<7g)，相对原子质量为a。
2M+2H2O=2MOH+H2↑x=0.2ag。
因为0.2ag<7g，故a<35，相对原子质量小于35的碱金属只有Li和Na。
[答案]AB。
[例3]A为单质，B、C、D是A元素的三种不同的化合物，用铂丝蘸取B、C、D的溶液进行焰色反应，都呈紫色，按各图变化，写出有关反应的化学方程式。
[解析]B、C、D中都含钾元素，则A为单质钾，B为钾的氢氧化物，C为钾的碳酸盐，D为钾的氯化物。
[答案]① ②
③ ④
[例4]8.1g某碱金属（R）及其氧化物（R2O）组成的混合物，与水充分反应后，蒸发反应后的溶液，得到12g无水晶体，通过计算确定该金属的名称。
[解析]假设该混合物为单一成分组成的纯净物。
Ⅰ：若全为金属，则
Ⅱ：若全为氧化物，则
因为应满足：，在此区间的金属只能钠，钠原子量为23。
说明：按常规法解题非常麻烦，亦可得。
[例5]KHCO3和CaCO3的混合物和与之等质量的NaHCO3分别与盐酸反应时，消耗酸的量相等，求混合物中KHCO3、CaCO3的质量比。
[解析]设混合物的质量为m
解得：
因为，所以
[课堂练习]
一、选择题(每小题有1—2个选项符合题意)
1．焰色反应是某些金属 （ ）
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
2．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.Na2CO3溶液 B．NaOH溶液 C．硫酸 D．稀盐酸
3．下列关于碱金属的描述正确的是 （ ）
A．碱金属都可以保存在煤油中 B．硬度小、密度小、熔点低
C．在空气中加热均可产生多种氧化物 D．碱金屑与水反应，均漂在水面上
4．在空气或氧气中加热，只能生成碱性氧化物的是 （ ）
A．Li B．Na C．K D．Rb
5．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
6．钾有以下性质：①钾比水轻 ②钾的熔点较低 ③钾与水反应时要放出热量 ④钾与水反应后溶液呈碱性。某学生将一小块金屑钾投入滴有酚酞的水中，这种操作能证明上述四点性质中的 （ ）
A.仅①④ B．仅④ C除②外 D．全部
7．用光洁的铂丝蘸取无色溶液，在无色灯焰上灼烧时观察到黄色火焰，则下列有关叙述正确的是 （ ）
A．该溶液只含有Na+
B．该溶液一定含有Na+，也可能含K+
C．该溶液既含Na+，也可能含K+
D．该溶液可能含Na+或K+中的一种
8．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.Na2CO3 B.(NH4)2CO3 C.NaHCO3 D．K2SO4
9．下列碱金属元素的阳离子中氧化性最强的是 （ ）
A．K+ B．Na+ C．Rb+ D．Cs+
9．下列碱金属元素的阳离子中氧化性最强的是 （ ）
A．K+ B．Na+ C．Rb+ D．Cs+
二、填空题
10．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
______。
11．A、B、C、D四种化合物其焰色反应均为紫色，A、B、C和盐酸反应均得到D，将固体C加热可得到A，若在A的溶液中通入一种五色无味气体，又可制得C，若B与C的溶液混合可制得A，试推断：
(1)A是________，B是________，C是________，D是________。
(2)完成有关方程式：
C→A________________，A→C________________， B+C→A________________。
12．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。
则A是___________，B是________________，C是___________D是______________
13．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。(已知标准状况下氢气的密度为0.0893g/L)
14． 未切割的金属钾的表面往往有比较多的K2O2，它是一种强氧化剂，而新切开的表面是新鲜的金属钾，它是一种强还原剂，当这两者接触时，发生剧烈的氧化－还原反应，同时放出大量的热而发生爆炸。
15． （1）0.004 （2）0.003 （3）KHCO3和Na2CO3
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