1、52碱金属元素剖析第五单元 金属元素52 碱金属元素【知识结构】焰色反应：概念、原理、实验操作、元素物理性质钠及其化合物质之间相互转化关系【考点诠释】1 钠单质（1）钠与O2在常温下生成Na2O，在加热条件下生成Na2O2。用金属钠制取Na2O通常采用下法：2NaNO2+6Na4Na2O+N2，N2作为保护气，防止Na2O进一步被氧化为Na2O2。（2）钠与水反应的实质是钠原子与水电离出的H+发生氧化还原反应，其离子方程式为：2Na+2H2O2Na+2OH-+H2，是促进水的电离。（3）钠也能跟液氨、乙醇等发生类似的反应，产生H2。2Na+2NH32NaNH2-+H2，2Na+2C2H5OH2
2、C2H5ONa+H2。（4）钠与酸溶液反应的实质是：钠与酸电离出来的H+直接反应，2Na+2HCl2NaCl+H2,而不是钠先与水反应，生成的氢氧化钠再和酸溶液反应。因为钠与水反应时，得电子的是水电离的H+，而酸中H+浓度大于水中H+的浓度。过量的钠才能与水反应。（5）钠与盐溶液反应，首先是钠与水反应，若生成的氢氧化钠与盐能发生复分解反应，生成难溶物或弱电解质等，则氢氧化钠和盐再反应；否则钠只与水反应。将一小粒钠投入硫酸铜溶液中，除观察到与水反应相同的现象外，还看到蓝色沉淀生成。这是因为钠先与水反应，生成的NaOH再与盐CuSO4发生复分解反应生成氢氧化物Cu(OH)2沉淀。其反应式为：2Na
3、+2H2O2NaOH+H2，2NaOH+CuSO4Cu(OH)2(蓝色)+Na2SO4总反应式：2Na+2H2O+CuSO4Cu(OH)2+Na2SO4+H2故钠与盐溶液反应，不能置换出盐中的金属。注：钠与CuSO4溶液反应时会产生黑色物质，这是因为钠与水反应放出大量的热，使难溶碱Cu(OH)2部分分解，生成CuO黑色的所致。凡是活动性很强的金属（如K、Ca、Na）与盐溶液反应都与此类似，只有在熔融状态下，才有可能发生金属之间的置换反应。如：4Na+TiCl4(熔盐)4NaCl+Ti。（6）Na与H2 在加热条件下生成NaH。NaH中的H是-1价，是还原性很强的离子化合物。NaH+H2ONaO
4、H+H2 。2 钠的氧化物（1）氧化钠和过氧化钠的比较（2）过氧化钠中阴阳离子数比Na2O2是由活泼的金属元素钠与活泼的非金属元素氧组成的化合物，属于离子化合物。其中钠元素以Na+形式存在，两个氧原子通过共用一对电子结合成一个整体过氧根离子，（即O22），因此该化合物中，阴、阳离子个数比为1:2，其中氧元素呈-1价。（3）过氧化钠的氧化还原性由于Na2O2中氧元素是-1价为中间价态，因而既可表现氧化性又可表现还原性。又因为氧的稳定价态是-2价，因此Na2O2中的氧易得到电子从-1价降到-2价，从而表现强氧化性。Na2O2的漂白性是其强氧化性的表现。过氧化钠具有强氧化性，能氧化破坏有机色素的分子
5、结构，可以用来漂白织物、麦秆、羽毛等。这一点与次氯酸、次氯酸盐相同，它能漂白的物质种类多，很彻底，不会逆转。（4）过氧化钠与H2O、CO2反应的电子得失 Na2O2与H2O反应时，其反应过程如下：2Na2O2+4H2O4NaOH+2H2O2（非氧化还原反应）2H2O22H2O+O2（氧化还原反应）总反应式为：2Na2O2+2H2O4NaOH+O2显然，反应物H2O中的氢、氧两元素的化合价始终没有发生任何变化。反应的实质是-1价氧元素发生了自身氧化还原反应；Na2O2既是氧化剂，又是还原剂；O2是氧化产物。该反应电子转移的方向数目可表示如下：Na2O2与CO2的反应，相当于在上边反应的基础上增加
6、CO2与NaOH的反应，所以必须是潮湿的CO2才与Na2O2反应。（5）过氧化钠与还原性物质反应过氧化钠在与水、二氧化碳反应时，既作氧化剂又作还原剂，而与具有还原性的NO、NO2、 SO2反应时只作氧化剂。Na2O2+2NO2NaNO2 Na2O2+2NO22NaNO3 Na2O2+SO2Na2SO3 Na2O2投入FeCl2溶液中，可将Fe2+氧化成Fe3+，同时生成红褐色的Fe(OH)3沉淀，反应过程中看不到白色沉淀。Na2O2投入氢硫酸中，可将H2S氧化成单质硫，溶液变浑浊。Na2O2投入Na2SO3溶液中，可将SO32-氧化成SO42-。Na2O2投入品红溶液中，因其有强氧化性，所以有
7、漂白性，可使品红溶液褪色。Na2O2投入酚酞溶液中，先变红后褪色。Na2O2投入石蕊溶液中，先变蓝后褪色。（6）Na2O2是不是碱性氧化物碱性氧化物是指和酸反应生成盐和水的氧化物。它有以下特征：与酸反应只生成盐和水；与水直接或间接化合生成相应的碱；与酸性氧化物反应生成相应的含氧酸盐；反应中元素的化合价未发生变化。过氧化钠与酸、水或CO2反应时，除生成相应的盐和碱外，还生成了氧气，氧元素的化合价也发生了变化：2Na2O2+2H2SO42Na2SO4 +2H2O+O2 2Na2O2+2H2O4NaOH+O22Na2O2+2CO22Na2CO3+O2所以，Na2O2是金属氧化物，但不是碱性氧化物。3
8、 钠的氢氧化物氢氧化钠易吸收空气中的水而潮解，易溶解于水，并且放出大量的热，水溶液有涩味，有强腐蚀性。盛NaOH的试剂瓶需用橡胶塞，不能用玻璃塞。2NaOH+ SiO2 Na2SiO3(粘性) + H2O称量NaOH要放在小烧杯或表面皿里，动作要迅速。不能放在量筒、量杯、纸上称量。不慎将浓NaOH溶液沾在皮肤上，应先用大量水冲洗，然后再涂上硼酸稀溶液。在实验室里常用NaOH溶液吸收氯气，在工业上常用NaOH溶液吸收含一氧化氮和二氧化氮的尾气，以消除污染。NO2+NO+2NaOH2NaNO2+H2O实验室制取少量的NaOH溶液可在饱和的Na2CO3溶液中撒入石灰末，加热、过滤。Ca(OH)2+N
9、a2CO3CaCO3+2NaOH4 钠盐（1）碳酸钠和碳酸氢钠的比较俗名纯碱（苏打）块碱小苏打化学式Na2CO3Na2CO310H2ONaHCO3颜色、状态白色粉末无色晶体细小白色晶体溶解性易溶于水，溶液呈碱性可溶于水（碳酸钠），溶液呈碱性热稳定性不易分解易风化失水受热易分解：2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2与酸反应盐酸Na2CO3+2HCl2NaCl+ H2O+ CO2NaHCO3+HClNaCl+H2O+CO2(快)碳酸Na2CO3+ H2O+ CO22NaHCO3不能反应与碱反应NaOH不能反应NaHCO3 + NaOHNa2CO3 + H2OCa(OH)2Na2CO3+Ca(
10、OH)2CaCO3+2NaOH若NaHCO3过量：2NaHCO3+Ca(OH)2CaCO3 +Na2CO3+H2O若Ca(OH)2过量：NaHCO3+Ca(OH)2CaCO3+NaOH+H2O与氯化钡反应Na2CO3+BaCl2BaCO3+2NaCl不能反应制法2NaHCO3Na2CO3+ H2O+ CO2NH3+NaCl+H2O+CO2NaHCO3+NH4Cl用途制玻璃、肥皂、造纸、纺织作洗涤剂焙制糕点用作发酵粉，治疗胃酸过多，制泡沫灭火器的主要原料相互转化（2）碳酸钠溶液与盐酸反应Na2CO3溶液与盐酸作用时，滴加顺序不同，反应不同，产生的现象也不同，可以相互鉴别。滴加顺序向碳酸钠溶液中滴
11、加盐酸向盐酸中滴加碳酸钠溶液发生的反应CO32-+H+HCO3-HCO3+H+CO2+H2OCO32-+2H+CO2+H2O呈现的现象先无气泡，后有气泡滴入就产生气泡（3）碳酸钠和碳酸氢钠的鉴别碳酸钠和碳酸氢钠固体的鉴别采用加热法，加热能产生CO2气体的是碳酸氢钠；碳酸钠和碳酸氢钠溶液的鉴别采用沉淀法，加氯化钡溶液，能产生沉淀的是碳酸钠溶液。5 碱金属元素（1）碱金属单质性质和用途碱金属LiNaKRbCs颜色状态银白色晶体银白色晶体银白色晶体银白色晶体银白色晶体略带金色密度由小到大：Li K Na 1 Rb NaHCO3H2CO3 B熔点：KNaLiC溶解度：NaHCO3Na2CO3 D氧化性
12、：Li+Na+K+ 【考点分析】此题考查碱金属元素的性质及递变规律。【思维点悟】A中碳酸盐的热稳定性一般的顺序为正盐酸式盐碳酸，故A正确；B中碱金属单质是金属晶体，金属晶体是金属离子与自由电子的相互作用，由于碱金属元素从上到下，离子半径增大，金属键减弱，单质的熔点从上到下逐渐下降，B错；C中钠的碳酸盐的溶解性比其酸式盐要大，C错；D随着金属性的增强，碱金属离子的氧化性从上到下也逐渐减弱，D正确。【正确答案】AD【例5】（1）在150、1.01105Pa条件下，将CO2和H2O（气）的混合气体2.38g缓慢通入装有18.58g足量Na2O2的玻璃管中充分反应后，固体质量变为20.0g。求混合气体
13、中CO2与H2O（气）的物质的量之比。（2）已知酚酞的变色范围：pH10至c(OH-)为6mol/L之间呈红色。将0.39gNa2O2溶解在10.0mL水中，再向所得溶液滴入2滴酚酞，先变红，片刻后红色褪去。某学生认为褪色原因是由于溶液中c(OH-)或pH超出酚酞呈红色的范围，你认为是否合理，通过估算出的c(OH)或pH数据说明理由 。【考点分析】此题是过氧化钠反应的计算题，考查学生混和物的计算，溶液的物质的量浓度计算。【思维点悟】二氧化碳和水蒸气通入足量过氧化钠均产生氧气，因为将二氧化碳和水蒸气的混合气体2.38g缓慢地通入装有18.58g足量过氧化钠的玻璃管中充分反应后,固体质量变为20g
14、，所以可用差量法解此题。（1）1molCO2和1molH2O与足量的Na2O2反应，固体的摩尔增重量分别是28g和2g，由此我们可以设立如下的方程：设CO2和H2O的物质的量分别是xmol和ymol则：44x+18y=2.38 28x+ 2y=1.42 . 解出x=0.05 y=0.01CO2和H2O的物质的量之比是5:1. （2）0.39gNa2O2溶解在10.0mL水中，所得NaOH溶液的物质的量浓度：c=1mol/L6mol/L，所以这样浓的溶液不会使酚酞的颜色改变，酚酞颜色褪去一定是Na2O2和水作用的生成物中有强氧化剂如H2O2，它的氧化作用，破坏了酚酞分子的发色基团，从而使酚酞的颜
15、色褪去，而不是OH-的作用的结果。OH-的作用是可逆的，加入适当的酸，降低OH-的浓度，酚酞的红色就可以恢复，再降低到pH到小于8时，红色会再次消失。【正确答案】（1）5：1 （2）不合理。估算所得溶液中c(OH-)约为1.0mol/L，故在酚酞呈红色的范围内10-6mol/Lc(OH-)6mol/L。【例6】某天然碱（纯净物）可看做由CO2和NaOH反应后的产物所组成。称取天然碱样品四份，溶于水后，分别逐滴加入相同浓度的盐酸溶液30mL，产生的CO2的体积（标准状况）如下表：盐酸溶液的体积（mL）30303030样品（g）3.324.155.817.74二氧化碳的体积（mL）672840896672（1）由第组数据的CO2体积与样品质量之比，可以推测用2.49g样品进行同样的实验时，产生CO2 mL（标准状况）。（2）另取3.32g天然碱样品于300加热分解至完全（300时Na2CO3不分解），产生CO2112mL（标准状况）和水0.45g，计算并确定该天然碱的化学式。（3）已知Na2CO3和HCl（aq）反应分下列两步进行：Na2CO3+HClNaHCO3+NaCl NaHCO3+HClNaCl+ H2O+ CO2由上表中第组数据可以确定所用的HCl（aq）的溶液为 mol/L。（4）依据上表
