金属通性、碱金属

金属部分 第1课时金属通性 碱金属 高三总复习 金属的性质 一 分类 黑色金属 Fe Cr Mn 有色金属 Fe Cr Mn以外 轻金属 4 5g cm3 Mg Al Na K Li 重金属 4 5g cm3 Cu Pb Sn Ni 常见金属 Fe Al Cu 稀有金属 锆 铪 铌 二 物性 状态 晶态固体 Hg除外 颜色 金属光泽 块状 银白色 Au Cu除外 粉末状 灰色 黑色 导电性 Ag最好Cu最广泛 导热性 与导电性一致 延展性 性质之最 最小 最轻的金属 Li 锂 熔点最低 Hg 汞 熔点最高 W 钨 硬度最大 Cr 铬 合金 两种或两种以上金属 或金属与非金属 熔化而成的具有金属特性的物质叫合金 合金为混合物 如 特点 2 机械强度高于各成分 在金属晶体中金属离子和自由电子之间强烈的相互作用 金属键 最外层电子数 4 原子半径较大 同周期 M ne Mn 1 熔点低于各成分熔点 合金适宜铸造 金属单质制备小结 碱金属 1 碱金属元素性质的相似性和递变性 1 相似性 碱金属元素原子结构最外层都为1个电子 均为典型金属元素 最高正价为 1 均与水 与酸发生置换反应 均与氧气发生化合反应 最高价氧化物 R2O 对应水化物为ROH 其溶液呈碱性 2 递变性 周期表中从上到下Li Na K Rb Cs 碱金属原子半径逐渐增大 金属性逐渐增强 还原性逐渐增强 Li Na K R Cs与水 与酸的置换反应由缓慢逐渐剧烈 与氧气化合能力也逐渐增强 最高价氧化物R2O对应水化物ROH为碱 其水溶液碱性逐渐增强 即LiOH NaOH KOH RbOH CsOH 注意 1 碱金属位于周期表第IA族 但IA族不全是碱金属元素如H2 同一周期中 碱金属原子半径 除惰性气体外 最大 金属性最强 2 钠 Na 1 金属钠在周期表中位置和原子结构 2 物理性质 银白色 具有金属光泽 固体 质软 密度比水小 为0 97g cm3 熔点97 81 沸点882 9 是热和电的良导体 3 钠的化学性质 与非金属反应钠可与Cl2 S O2等非金属单质反应 在常温下与O2反应生成Na2O 在点燃情况下与O2生成Na2O2 与水反应的离子方程式 2Na 2H2O 2Na 2OH H2现象和解释 浮在水面上 密度比水小熔化成小球 反应放出热量 钠的熔点低四处游动 生成气体 H2 滴入酚酞变红 生成碱性物质 NaOH 与酸反应 钠先与酸反应 再与水反应 与盐反应钠投入CuSO4溶液中 有H2放出并有蓝色絮状沉淀生成 与某些有机物反应 钠能与醇 酚 有机酸等有机物反应 4 钠的保存 少量的金属钠保存在煤油中 大量的金属保存在固体石蜡中 原因 由于金属钠的化学性质非常活泼 保存时必须要与空气和水隔绝 1 金属钠露置在空气中的变化过程 银白色金属钠 Na 表面变暗 氧化成Na2O 生成白色固体 与水生成NaOH 表面变成溶液 NaOH潮解 生成块状物质 与空气中CO2生成Na2CO3 10H2O 白色粉末状物质 风化成Na2CO3 2 怎样理解钠与酸 碱 盐溶液反应 金属钠与酸反应 钠与水反应实质是钠置换水电离的H 酸溶液中H 主要由酸电离得到 所以钠投入酸溶液中时 首先与酸反应 且比纯水中反应剧烈 当酸反应完后 再考虑钠与水反应 金属钠与碱反应的实质是钠与水反应 钠与盐溶液反应 先与水反应 再考虑生成的碱是否与盐反应 如钠与硫酸铜反应 2Na 2H2O 2NaOH H2 2NaOH CuSO4 Cu OH 2 Na2SO4 合并得 2Na 2H2O CuSO4 Cu OH 2 Na2SO4 H2 提示 1 钠不能从盐溶液中置换出金属 若盐为熔融状态 钠可以置换出其中较不活泼金属 2 钠与硫酸铜溶液反应生成的沉淀略带黑色 原因是钠与水反应放热使生成的Cu OH 2部分分解成CuO 深化理解 一 钠的性质 碳酸钠和碳酸氢钠的比较 思考如何证明碳酸钠溶液中是否混有碳酸氢钠 如果有碳酸氢钠 如何除去 习题 有一包白色碳酸钠粉末 如何证明里面是否混有碳酸氢钠 如果有碳酸氢钠 如何除去 加热 产生气体 而且气体能使澄清石灰水变混浊则证明碳酸钠粉末中含有碳酸氢钠 加热直到没有气体放出 碳酸氢钠就已除尽 二 钠的化合物深化理解 碳酸钠 碳酸氢钠分别与同浓度的某种酸反应的比较 碳酸钠与酸反应时 CO32 接受H 是分步进行的 先结合一个H 变成HCO3 再结合一个H 变成H2CO3 继而分解成H2O和CO2气体 碳酸氢钠与酸反应时 只需结合一个H 就够了 应用 1 碳酸钠 碳酸氢钠 固体 与同浓度的酸反应的速率不同 碳酸氢钠更快 2 由于碳酸钠与酸反应分两步进行 因此碳酸钠溶液与酸溶液作用时 两溶液递加顺序不同将产生不同的现象 将碳酸钠溶液滴入盐酸中 开始有气泡 后不产生气泡将盐酸滴入碳酸钠溶液中 开始无气泡 后产生气泡基于上述原因不需另加试剂 利用递加顺序可鉴别碳酸钠溶液和盐酸 3 碳酸钠与盐酸反应 量不同 产生气体不同 侯氏制碱法 自然届存在的天然纯碱主要来自于碱湖和固体矿碱 工业制碱是以氯化钠为原料生产纯碱 侯氏制碱法是将二氧化碳通入氨水的氯化钠饱和溶液中 由于碳酸氢钠的溶解度较小 碳酸氢钠从溶液中析出 NaCl NH3 CO2 H2O NaHCO3 NH4Cl过滤掉碳酸氢钠晶体后 在母液中加入氯化钠 通入氨气 经降温后氯化铵结晶析出 碳酸氢钠加热分解得到碳酸钠 2NaHCO3 Na2CO3 CO2 H2O在碳酸钠的生产中 原料二氧化碳和氨由合成氨厂提供 生产的产品除碳酸钠外 还有碳酸氢钠和氯化铵 因此 工业生产上将侯氏制碱法和合成氨联合在一起 二 钠的化合物综合应用 氢氧化钠 NaOH 1 组成结构 氢氧化钠是由离子键和极性共价键构成的离子晶体 2 物理性质 氢氧化钠是白色固体 在空气中易潮解 易溶于水并放出大量热 有很强的腐蚀性 3 化学性质NaOH属于碱类 具有碱的通性 遇无色酚酞试剂 使之变红色 与酸发生反应 与酸性氧化物发生反应 与盐发生反应 2NaOH CuSO4 Cu OH 2 Na2SO4 与金属Al发生反应 2NaOH 2Al 2H2O 2NaAlO2 3H2 与非金属Si发生反应 2NaOH Si H2O Na2SiO3 2H2 与酸式盐发生反应 NaHCO3 NaOH Na2CO3 H2O Ca HCO3 2 2NaOH CaCO3 Na2CO3 2H2O 4 工业上用方法制取 2NaOH 2H2O 2NaOH Cl2 H2 Na2CO3 Ca OH 2 CaCO3 2NaOH 5 氢氧化钠的保存密封保存在塑料瓶中 短期可保存在玻璃瓶中 不能用磨口玻璃塞 应用橡胶塞 焰色反应某些金属或它们的化合物在灼热时使火焰呈特殊颜色 将铂丝蘸浓盐酸在无色火焰上灼烧至原火焰颜色 蘸取试样在无色火焰上灼烧 观察火焰颜色 若检验钾要透过钴玻璃观察 灼烧金属或它们的挥发性化合物时 原子核外的电子吸收一定的能量 从基态跃迁到具有较高能量的激发态 激发态的电子回到基态时 会以一定波长的光谱线的形式释放出多余的能量 从焰色反应的实验里所看到的特殊焰色 就是光谱谱线的颜色 每种元素的光谱都有一些特征谱线 发出特征的颜色而使火焰着色 根据焰色可以判断某种元素的存在 例1 现有 NaH Na Na2O Na2O2 NaOH五种物质 1 若各取0 1mol上述五种物质 分别加入一定量水配成1L溶液 比较所得溶液物质的量浓度 2 若各取4g上述五种物质 分别加入一定量水配成1L溶液 比较所得溶液物质的量浓度 3 若各取0 1mol上述五种物质 分别加入1L水 比较所得溶液质量分数 例2 某碱金属单质与普通氧化物的混合物共1 4g 与足量水完全反应后生成1 79g对应的碱 求此金属的原子量 解析 极端假设法本题若用常规思路直接列方程计算 很可能中途卡壳 劳而无功 这里我们用极端假设法解之 假定1 4g物质全是金属单质 设为R 则 R ROH mR17求出R 611 40 1 79 1 40 再假定1 40g物质全是氧化物 设为R2O R2O 2ROH m2R 16181 40 1 79 1 40 求出R 24 3 既然1 40g物质是R和R2O的混合物 则R的原子量应介于24 3 61之间 题中已指明R是碱金属 原子量介于24 3 61之间的碱金属只有钾 其原子量为39 例3 根据周期表中对角线相似规则 Li与Mg的化合物性质有相似性 解释为什么Li与H2O反应比Na与H2O反应缓慢得多 例4 苏打和小苏打有着广泛的应用 试从反应物的消耗量角度说明在下列用途中选用苏打还是小苏打 为什么 1 做面条时防止面粉较长时间储存变酸味 常加入适量的面碱 面碱就是 为什么不选用另一种 2 作为泡沫灭火器中的药品 应选用 原因是 C 例5 1mol过氧化钠与2mol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 Na2CO3B Na2O2Na2CO3C NaOHNa2CO3D Na2O2NaOHNa2CO3 例6 有人设计出一种在隔绝空气下让钠与水反应的方法 利用煤油来控制反应速率 使学生能仔细观察到各种实验现象 该方法简便 安全 现象明显 有趣味性 实验装置如图 如图所示将6mm 50mm的玻璃管和长颈漏斗插入橡皮塞孔中 玻璃管外套上30mm的乳胶管 乳胶管上再接6mm 30mm金属尖嘴管 乳胶管上夹上弹簧夹 实验时 往100mL的大试管中先加入40mL煤油 取3粒米粒大小的金属钠放入大试管后塞上橡皮塞 通过漏斗加满滴有酚酞的水 根据反应中观察到的现象 回答下列问题 1 金属钠变化的现象是 2 大试管中溶液颜色的变化是 3 装置中液面的变化分别是 大试管中 长颈漏斗中 4 简述检验产生气体的方法 钠在煤油中逐渐下沉 至水面时与水发生反应 熔化成银白色小球 像热气球一样在煤油中作上下游动 最后完全消失 水溶液从上至下逐渐由无色变为红色 液面逐渐下降 液面逐渐上升 当漏斗中液面上升到一定高度后 打开弹簧夹点燃气体 有淡蓝色火焰产生 例7 已知NaHS MgSO4 NaHSO3组成的混和物中 硫元素的质量分数为a 则混和物中氧元素的质量分数为Aa B2a C1 0 0175aD1 0 0275a 例8 有Na2CO3 NaHCO3 CaO和NaOH组成的混和物27 2g 把它们溶于足量的水中充分反应后 溶液中Ca2 CO32 HCO3 均转化为沉淀 将反应器内水分蒸干 最后得到白色固体物质共29g 则原混和物中Na2CO3的质量是A10 6gB5 3gC5 9gD无法确定 例如 关于钠及其化合物的复习过程 点 突破 1 重要的 Na NaOH Na2CO3NaHCO3 N