高三预科讲义- 第2、3讲-方程式分类书写方法、金属钠.pdf

第三讲 第 1 页 共 58 页 碱金属 碱金属 alkali metal 指的是元素周期表 A 族元素中所有的金属元素 目前共计锂 Li 钠 Na 钾 K 铷 Rb 铯 Cs 钫 Fr 六种 前五种存在于自然界 钫只能由核反应产生 碱金属是金属性很强的元素 其单质也是典型的金属 表现出较强的导电 导热性 碱金属的单质反应活性高 在自然状态下只以盐类存在 钾 钠是海洋中的常量元素 在生物体中也有重要作用 其余的则属于轻稀有金属元素 在地壳中的含量十分稀 少 因为碱金属最外层只有 1 个电子 所以碱金属都能和水发生激烈的反应 生成强碱性的氢氧化物 并随相对 原子质量增大反应能力越强 在氢气中 碱金属都生成白色粉末状的氢化物 碱金属都可在氯气中燃烧 由于碱 金属化学性质都很活泼 为了防止与空气中的水发生反应 一般将他们放在煤油或石蜡中保存 元素 3 Li 锂 11Na 钠 19K 钾 37Rb 铷 55Cs 铯 87Fr 钫 熔点 180 5 97 81 63 65 38 89 28 84 27 沸点 1347 822 9 774 688 678 4 677 熔沸点变化 降低趋势 密度 25 g cm 3 0 534 0 971 0 856 1 532 1 8785 1 870 密度变化 升高趋势 反常 导电性 导 体 导 体 导 体 导 体 导 体 导 体 颜 色 银白色 银白色 银白色 银白色 略带黄色 红色 形 态 固 体 固 体 固 体 固 体 固 体 固 体 金属 or 非金属性 金属性 金属性 金属性 金属性 金属性 金属性 价 态 1 1 1 1 1 1 主要氧化物 Li2O Na2O Na2O2 K2O K2O2 复杂 复杂 复杂 氧化物对应的水化物 LiOH NaOH KOH RbOH CsOH FrOH 气态氢化物 LiH NaH KH RbH CsH FrH 气态氢化物的稳定性 不稳定 不稳定 不稳定 不稳定 不稳定 不稳定 硬度 逐渐减小 注意保存方式 碱金属离子及其挥发性化合物在无色火焰中燃烧时会显现出独特的颜色 这可以用来鉴定碱金属离子的存 在 锂 铷 铯也是这样被化学家发现的 电子跃迁可以解释焰色反应 碱金属离子的吸收光谱落在可见光区 因而出现了标志性颜色 类别 锂 钠 钾 铷 铯 颜色 紫红 黄 淡紫 紫 蓝 波长 n m 670 8 589 2 766 5 780 0 455 5 无机化学 第五版 2008 第 2 页 共 58 页 一 金属锂 元素周期表中 碱金属锂与位于其对角线位置的碱土金属镁 Mg 存在一定的相似性 这里体现了元素周 期表中局部存在的 对角线规则 锂与镁的相似性表现在 单质与氧气作用生成正常氧化物 单质可以与氮气直接化合 和锂同族的其它碱金属单质无此性质 氢氧化物为中强碱 溶解度小 加热易分解 氟化物 碳酸盐 磷酸盐难溶于水 碳酸盐受热易分解 氯化物能溶于有机溶剂中 共价性 锂离子 镁离子的水合能力强 究其原因 锂 镁对角线规则可以用周期表中离子半径的变化来说明 同一周期从左到右 离子半径因有效 电荷的增加而减少 同族元素自上而下离子半径因电子层数的增加而增大 锂与镁因为处于对角线处 镁正好在 锂的 右下方 其离子半径因周期的递变规律而减小 又因族的递变规律而增大 二者抵消后就出现了相似性 化学方程训练 Li 与氧气 Li 与氯气 Li 与氮气 Li 与水 Li 与硫酸 秒杀高考之考点秒杀高考之考点 1 锂主要用于制造锂电池 也是高考的重要命题考点 锂主要用于制造锂电池 也是高考的重要命题考点 典型题典型题 1 市场上经常见到的标记为 Li ion 的电池称为 锂离子电池 它的负极材料是金属锂和碳的复合材 料 碳作为金属锂的载体 电解质为一种能传导 Li 的高分子材料 这种锂离子电池的电池反应为 Li 2Li0 35NiO2 2Li0 85NiO2 下列说法不正确的是 A 放电时 负极的电极反应式 Li e Li B 充电时 Li0 85NiO2既发生氧化反应又发生还原反应 C 该电池不能用水溶液作为电解质 D 放电过程中 Li 向负极移动 典型题典型题 2 新型锂离子电池在新能源的开发中占有重要地位 可用作节能环保电动汽车的动力电池 磷酸亚 铁锂 LiFePO4 是新型锂离子电池的首选电极材料 它的制备方法如下 方法一 将碳酸锂 乙酸亚铁 CH3COO 2 Fe 磷酸二氢铵按一定比例混合 充分研磨后 在 800 左右 惰性气体氛围中煅烧制得晶态磷酸亚铁锂 同时生成的乙酸及其它产物均以气体逸出 方法二 将一定浓度的磷酸二氢铵 氯化锂混合溶液作为电解液 以铁棒为阳极 石墨为阴极 电解析出磷 酸亚铁锂沉淀 沉淀经过滤 洗涤 干燥 在 800 左右 惰性气体氛围中煅烧制得晶态磷酸亚铁锂 第 3 页 共 58 页 在锂郭了电池中 需要一种有机聚合物作为正负极之间锂郭子选移的介质 该有机聚合物的单体之一 用 M 表示 的结构简式如下 请回答下列问题 1 上 述 两 种 方 法 制 备 磷 酸 亚 铁 锂 的 过 程 都 必 须 在 惰 性 气 体 氛 围 中 进 行 其 原 是 2 在方法一所发生的反应中 除生成磷酸亚铁锂 乙酸外 还有 填化 学式 生成 3 在方法二中 阳极生成磷酸亚铁锂的电极反应式为 4 写出 M 与足量氧化钠溶液反应的化学方程式 5 已知该锂离子电池在充电过程中 阳极的磷酸亚铁锂生成磷酸铁 则该电池放电时正极的电极反应式 为 典型题典型题 3 Li SOCl2电池可用于心脏起搏器 该电池的电极材料分别为锂和碳 电解液是 LiAlCl4 SOCl2 电池的总反应可表示为 4Li 2SOCl2 4LiCl S SO2 请回答下列问题 1 电池的负极材料为 发生的电极反应为 2 电池正极发生的电极反应为 3 SOCl2易挥发 实验室中常用 NaOH 溶液吸收 SOCl2 有 Na2SO3和 NaCl 生成 如果把少量水滴到 SOCl2 中 实验现象是 反应的化学方程式为 4 组装该电池必须在无水 无氧的条件下进行 原因是 秒杀高考之强训秒杀高考之强训 1 1 锂电池用金属锂和石墨作电极材料 电解质溶液是由四氯铝锂 LiAlCl4 溶解在亚硫酰氯 SOCl2 中形成 的 该电池的总反应方程式为 8Li 3SOCl2 6LiCl Li2SO3 2S 下列叙述中正确的是 A 电解质溶液中混入水 对电池反 应无影响 B 上述过程中是电能转化成化学能 C 电池工作过程中 亚硫酰氯 SOCl2 被还原为 Li2SO3 D 电池工作过程中 金属锂提供电子的物质的量与析出硫的物质 的量之比为 4 1 2 亚氨基锂 Li2NH 是一种储氢容量高 安全性好的固体储氢材料 其储氢原理可表示为 Li2NH H2 LiNH2 LiH 下列说法正确的是 A 亚氨基锂 Li2NH 中 N 的化合物为 1 B 此法储氢和钢瓶储氢的原理相同 C Li 和 H 的半径相同 第 4 页 共 58 页 D 该反应中氢气 既是氧化剂又是还原剂 3 最近研发了一种新型的锂空气电池 它既可用作充电电池又可作锂燃料电池 用作燃料电池时 可更换正极 的水性电解液和卡盒以及负极的金属锂就可以连续使用 分离出的氢氧化锂可采用电解其熔融物法回收锂而循环 使用 下列叙述不正确 的是 A 充电时 阳极的电极反应式为 2H2O O2 4e 4OH B 放电时负极的电极反应式为 Li e Li C 充电时 锂极与外电源的负极相连 D 熔融的氢氧化锂用惰性电极电解再生时 金属锂在阴极得到 4 锂离子电池的广泛应用使回收利用锂资源成为重要课题 某研究性学习小组对废旧锂离子电池正极材料 LiMn2O4 碳粉等涂覆在铝箔上 进行资源回收研究 设计实验流程如下 1 第 步反应得到的沉淀 X 的化学式为 2 第 步反应的离子方程式是 3 第 步反应后 过滤 Li2CO3所需的玻璃仪器有 若过滤时发现滤液中有少量浑浊 从实验操作的角度给出两种可能的原因 4 若废旧锂离子电池正极材料含 LiMn2O4的质量为 18 1 g 第 步反应中加入 20 0mL 2 5mol L 1的 H2SO4 溶液 正极材料中的锂经反应 和 完全转化为 Li2CO3 至少有 g Na2CO3参加了反应 二 金属钠 自然界的元素有两种存在形式 一种是以单质的形态存在 叫做元素的游离态 一种是以化合物的形态存在 叫做元素的化合态 钠的化学性质很活泼 所以它在自然界里不能以游离态存在 只能以化合态存在 1 单质钠的性质分析 单质钠露置在空气中的变化现象以及涉及的化学反应方程为 现象 反应方程 单质钠放入水中的现象为 所涉及的化学反应方程为 这些现象说明了钠的化学性质为 钠在氧气中的燃烧方程为 金属钠放入硫酸铜溶液中发生的化学反应为 现象可 描述为 第 5 页 共 58 页 秒杀高考之考点秒杀高考之考点 2 典型题典型题 1 9 2 g 金属钠投入到足量的重水中 则产生的气体中含有 A 0 2mol 中子 B 0 4mol 电子 C 0 2mol 质子 D 0 4mol 分子 典型题典型题 2 用等质量的金属钠进行下列实验 产生氢气最多的是 A 将钠放入足量的稀盐酸中 B 将钠放入足量的稀硫酸中 C 将钠放入足量的氯化钠溶液中 D 将钠用铝箔包好 并刺一些小孔 放入足量的水中 秒杀高考之强训秒杀高考之强训 2 1 将一块银白色的金属钠放在空气中会发生一系列的变化 表面迅速变暗 出汗 变成白色固体 粉末 下列有关叙述不正确的是 A 表面迅速变暗是因为钠与空气中的氧气反应生成了氧化钠 B 出汗 是因为生成的氢氧化钠吸收空气中的水蒸气在表面形成了溶液 C 最后变成碳酸钠粉末 D 该过程的所有化学反应均为氧化还原反应 2 钠着火燃烧时 可用下列哪种物质灭火 泡沫灭火器 干粉灭火器 水 沙土 A B C D 2 氧化钠 过氧化钠性质分析 氧化钠 过氧化钠 电子式 颜色 与水反应方程 与 CO2反应方程 与 SO2反应方程 是否是碱性氧化物 用途 秒杀高考之考点秒杀高考之考点 3 典型例题典型例题 1 在一定条件下 将钠与氧气反应的生成物 1 5 g 溶于水 所得溶液恰好能被 80 mL 浓度为 0 50 mol L 的 HCl 溶液中和 则该生成物的成分是 A Na2O B Na2O2 C Na2O 和 Na2O2 D Na2O2和 NaO2 典型例题典型例题 2 等物质的量的 N2 O2 CO2混合气体通过 Na2O2后 体积变为原体积的 8 9 同温同压 这时混 合气体中 N2 O2 CO2物质的量之比为 A 3 4 1 B 3 3 2 C 6 7 3 D 6 9 0 典型例题典型例题 3 过氧化氢具有漂白性 某同学研究过氧化钠跟水的反应 进行如下实验 向盛有少量过氧化钠固体 的试管中滴加水 直到气体不再放出 加水稀释 将所得 溶液平均盛放在两支试管中 一支试管中滴加酚酞试 液 溶液变红 持久不褪色 第 6 页 共 58 页 对第一支试管中的现象 甲认为这是由于 H2O2是二元弱酸 H2O2H HO2 消耗了 OH 而使红 色褪去 乙同学认为 H2O2具有强氧化性 将酚酞氧化 红色消失 1 过氧化钠跟水反应的化学方程式 2 设计一个实验论证甲 乙两同学的解释中谁的正确 秒杀高考之强训秒杀高考之强训 3 1 把 xmolCO2通过足量的 Na2O2后再与 ymLNO 混合 x 与 y 之和为 30mL 设充分反应后气体的体积缩小为 15mL 则 x y 为 1 1 2 1 5 4 7 5 A 只有 B 只有 C 只有 D 2 甲 乙 丙 丁四个烧杯内分别放人 0 1mol 的钠 氧化钠 过氧化钠和氢氧化钠 然后各加入 100mL 水 搅拌 使固体完全溶解 则甲 乙 丙 丁的质量分数大小的顺序是 A 甲 乙 丙 丁 B 丁 甲 乙 丙 C 甲 丁 乙 丙 D 丁 甲AB 则下列分析与判断不正确的是 不计 CO2的溶 解 A M 中只有一种溶质的有 1 和 3 B M 中有两种溶质的有 2 和 4 C 2 图显示 M 中 c NaHCO3 c Na2CO3 D 4 图显示 M 中 c NaHCO3 c Na2CO3 秒杀高考之强训秒杀高考之强训 4 1 往含 0 2 mol NaOH 和 0 1 mol Ca OH 2的溶液中持续稳定地通入 CO2气体 当气体为 6 72 L 标态 时立即 停止 则这一过程中 溶液中离子的物质的量和通入 CO2气体的体积关系正确的图象是 气体的溶解忽略不计 A B C D 2 在一定的温度下 向饱和的烧碱溶液中放入一定量的过氧化钠 充分反应后恢复到原来的温度 下列说法正确的 是 A 溶液中 Na 浓度增大 有 O2放出 B 溶液中 OH 总数不变 有 O2放出 C 溶液的 pH 增大 有 O2放出 D 溶液中 Na 总数减少 有 O2放出 第 8 页 共 58 页 3 取等物质的量浓度的 NaOH 溶液两份 A 和 B 每份 10 mL 分别向 A B 中通入不等量的 CO2 再继续向两 溶液中逐滴加入 0 1 mol L 1的盐酸 标准状况下产生的 CO2气体体积与所加的盐酸溶液体积之间的关系如图所 示 试回答下列问题 1 原 NaOH 溶液的物质的量浓度为 2 曲线 A 表明 原 NaOH 溶液中通入 CO2后 所得溶液中的溶质成分是什么 其物质的量之比为多少 3 曲线 B 表明 原 NaOH 溶液中通入 CO2后 所得溶液加盐酸后产生 CO2气体体积 标准状况 的最大 值为 mL 二 碳酸钠与碳酸氢钠 二 碳酸钠与碳酸氢钠 碳酸钠 碳酸氢钠 俗名 常温状态 溶解性 稳定性 与盐酸反应方程 与 CaCl2反应方程 与 Ca OH 2反应方程 用途 秒杀高考之考点秒杀高考之考点 5 典型例题典型例题 1 25 时 浓度均为 0 2 mol L 的 NaHCO3和 Na2CO3溶液中 下列判断不正确 的是 A 均存在电离平衡和水解平衡 B 存在的粒子种类相同 C c OH 前者大于后者 D 分别加入 NaOH 固体 恢复到原温度 c CO33 均增大 典型例题典型例题 2 除去 NaHCO3溶液中混有的少量 Na2CO3可采取的方法是 A 通入二氧化碳气体 B 加入氢氧化钡溶液 C 加入澄清石灰水 D 加入稀盐酸 典型例题典型例题 3 某温度下 w g 某物质在足量氧气中充分燃烧 其燃烧产物立即与过量的 Na2O2反应 固体质量增 加 w g 在 H2 CO CO 和 H2的混合气 HCHO CH3COOH HO CH2 CH2 OH 中 符合题意 的是 A 均不符合 B 只有 C 只有 D 全部符合 秒杀高考之强训秒杀高考之强训 5 1 1 mol 过氧化钠与 2 mol 碳酸氢钠固体混合后 在密闭容器中加热充分反应 排出气体物质后冷却 残留的固 体物质是 A Na2CO3 B Na2O2 Na2CO3 C NaOH Na2CO3 D Na2O2 NaOH Na2CO3 2 下列各组物质相互作用 生成物不随反应条件或反应物的用量变化而变化的是 A Na 和 O2 B NaOH 和 CO2 C NaHCO3和 NaOH D Na2CO3和 HCl 3 有关苏打和小苏打的叙述正确的是 A 等质量的苏打 小苏打分别与足量稀硫酸反应 小苏打产生的二氧化碳多 B 等质量的苏打 小苏打分别与足量的同种盐酸反应 小苏打消耗的盐酸多 C 向小苏打溶液中滴入氢氧化钡溶液无沉淀 而苏打溶液中滴入氢氧化钡溶液出现沉淀 D 苏打和小苏打都既能与酸反应也能与氢氧化钠反应 第 9 页 共 58 页 4 不能用来鉴别 Na2CO3和 NaHCO3两种白色固体的实验操作是 A 分别在这两种物质的溶液中 加入少量澄清石灰水 B 分别加热这两种固体 并将生成的气体通入澄清石灰水中 C 分别在这两种物质的溶液中 加入少量氯化钙溶液 D 分别在这两种物质的等浓度的溶液中 加入等量的稀盐酸 5 将 2 5 克碳酸钠 碳酸氢钠和氢氧化钠的固体混合物完全溶于水制成溶液 然后向该溶液中逐滴加入 1mol L 盐 酸 所加入的盐酸溶液的体积与产生的二氧化碳气体的体积 标准状况 的关系如图所示 1 写出 OA 段所反应的离子方程式 2 当加入 35mL 盐酸时 所产生的二氧化碳体积 标准状况 是 mL 3 计算原混合物中碳酸钠的质量分数 写出计算过程 四 碱金属 秒杀高考之考点秒杀高考之考点 6 典型例题典型例题 1 下图表示有关物质 均由短周期元素形成 之间的转化关系 其中 A 为常见的金属单质 B 为非金 属单质 一般是黑色粉末 C 是常见的无色无味液体 D 是淡黄色的固体化合物 反应条件图中已省略 1 A B C D 代表的物质分别为 填化学式 2 反应 中的 C D 均过量 该反应的化学方程式是 3 反应 中 若 B 与 F 物质的量之比为 4 3 G H 分别是 填化学式 4 反应 产物中 K 的化学式为 5 反应 的离子方程式为 典型例题典型例题 2 可能存在的第 119 号未知元素 有人称为 类钫 根据周期表结构及元素性质变化规律 有关 类 钫 的预测 下列说法正确的是 A 类钫 在化合物中显 1 价 B 类钫 单质有较高的熔点 C 类钫 单