碱金属知识学习

1、2021/2/61与酸与酸反应反应与盐与盐溶液溶液反应反应先与水反先与水反应后考虑应后考虑碱与盐反碱与盐反应的可能应的可能性性排在前面的金属能把排在前面的金属能把其后面的金属其后面的金属从盐溶从盐溶液中置换出来液中置换出来 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H) Cu Hg Ag Pt Au能置换非氧化性酸中的氢能置换非氧化性酸中的氢,由快由快到慢与强氧化性酸均能反应但无到慢与强氧化性酸均能反应但无H2生成生成与非氧化性酸与非氧化性酸一般不反应一般不反应, Pt、Au溶于王溶于王水水金属概要金属概要2021/2/62冶炼方法冶炼方法K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn

2、 Pb(H) Cu Hg Ag Pt Au注意注意 NaKCl = KNaCl （沸点（沸点:NaK）电解法电解法 还原法还原法(常见还原剂常见还原剂)H2、CO、C、Al加热加热分解法分解法物理物理富 集富 集法法钠单质的制备钠单质的制备2NaCl(熔融熔融)=2Na+Cl22021/2/63NaNa2ONa2O2NaOHNa2SNa C lNa2CO3NaHCO3钠的知识主干钠的知识主干2021/2/64金属钠露置在空气中的变化过程金属钠露置在空气中的变化过程 ?银白色金属钠银白色金属钠（Na）表面变暗表面变暗（Na2O）出现白色固体出现白色固体表面变成溶液表面变成溶液 （NaOH） （N

3、aOH潮解）潮解） 出现白色固体出现白色固体白色粉末白色粉末 （Na2CO310H2O） （Na2CO3）一、钠的物理性质一、钠的物理性质银白色固体银白色固体硬度硬度软软 密度密度小小 熔沸点熔沸点低低导电、传热性导电、传热性良好良好2021/2/66钠的化学性质钠的化学性质强还原性强还原性 4Na+O2=2Na2O(常温常温) 2Na+O2=Na2O2(点燃点燃)现象现象:黄色火焰黄色火焰,生成生成淡黄色淡黄色Na2O22021/2/67钠的化学性质钠的化学性质强还原性强还原性2Na+X2=2NaX(点燃点燃) 2Na+S=Na2S(研磨研磨)2Na+H2=2NaH(高温高温)2021/2/

4、682Na+2H2O=2NaOH+H2 2Na+2HCl=2NaCl+H22Na+2ROH2RONa+H2思考思考:将钠放入苯与水的混合物将钠放入苯与水的混合物中有何现象中有何现象?2021/2/69练习练习1:在试管中加入水和在试管中加入水和CCl4各各50 mL将一小粒金属钠将一小粒金属钠(密度密度0.97 gcm3)投入试管中观察到的现象可能投入试管中观察到的现象可能是（是（ ）A钠在水层内反应并四处游动钠在水层内反应并四处游动B钠停留在钠停留在CCl4层中不发生反应层中不发生反应C钠在水面上反应并四处游动钠在水面上反应并四处游动D钠在钠在CCl4与水的界面处上、下跳动与水的界面处上、下

5、跳动C2021/2/610与盐反应与盐反应: 2Na+CuSO4(溶液溶液)+2H2O=Cu(OH)2+Na2SO4+H24Na+TiCl4（熔融）（熔融）= Ti + 4NaCl2021/2/611把小块金属钠分别投入饱和把小块金属钠分别投入饱和NaCl溶液、溶液、NH4Cl溶溶液、液、CuSO4溶液的烧杯里的溶液的烧杯里的现象现象和反应和反应2Na+2H2O=2NaOH+H22Na+2 NH4Cl =2NaCl+H2+2NH3 2Na+2H2O+CuSO4=Na2SO4+H2+Cu(OH)22021/2/612思考思考取等量的两小块钠取等量的两小块钠:将其中一份直接投入水中。将其中一份直接

6、投入水中。另一份用另一份用铝箔铝箔包好包好,刺上多个刺上多个小孔小孔,用镊子用镊子夹住放入水面下。夹住放入水面下。充分反应后充分反应后,两种操作两种操作,反应放出的反应放出的H2量是否相等量是否相等?2021/2/613-2价价 碱性氧化物碱性氧化物 白色固体白色固体 Na2O+H2O=2NaOH 2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2Na2O+2HCl=2NaCl+H2O 2Na2O2+4HCl=4NaCl+2H2O+O2Na2O+CO2=Na2CO3 2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2 变蓝变蓝变蓝后褪色变蓝后褪色常温下缓慢氧化常温下缓慢氧化 强氧化剂、漂白剂、供氧剂强氧化剂、

7、漂白剂、供氧剂Na+:O:2-Na+: :Na+:O:O:2-Na+: : :-1价价 点燃或加热点燃或加热非碱性氧化物非碱性氧化物淡黄色固体淡黄色固体 2021/2/614思考思考:超氧化钾和二氧化碳反应超氧化钾和二氧化碳反应:Na2O+SO2=Na2O2+ SO2= 2021/2/615过氧化钠与水、二氧化碳、酸以及某些过氧化钠与水、二氧化碳、酸以及某些盐溶液反应时盐溶液反应时,本身既是氧化剂本身既是氧化剂,又是还原又是还原性性,所发生的反应所发生的反应,常常是自身氧化还原反常常是自身氧化还原反应应;当过氧化钠遇到还原性物质如当过氧化钠遇到还原性物质如:I-、Fe2+、SO2、SO32-等

8、物质时等物质时,表现出氧化性表现出氧化性,其还其还原产物是水（或碱）原产物是水（或碱）;当过氧化钠遇到强氧化性的物质如酸性当过氧化钠遇到强氧化性的物质如酸性条件下的高锰酸钾条件下的高锰酸钾,则过氧化钠体现出还原则过氧化钠体现出还原性性,其氧化产物为氧气其氧化产物为氧气2021/2/616Na2O2与水反应的实验探究问题与水反应的实验探究问题1用脱脂棉包住用脱脂棉包住0.2g Na2O2粉末粉末,置于石棉网上置于石棉网上,往脱脂棉上滴水往脱脂棉上滴水,可可观察到脱脂棉燃烧起来。观察到脱脂棉燃烧起来。由上述实验现象得出的结论由上述实验现象得出的结论是是 。2021/2/6172021/2/618N

9、a2O2与与CO2的反应可以看成是的反应可以看成是质量增质量增加量为加量为CO的质量的质量;Na2O2与与H2O反应可以看成是反应可以看成是质量增加质量增加量即为量即为“H2”的质量的质量。由此可得出若某化合物化学式符合由此可得出若某化合物化学式符合(CO)m(H2)n的形式的形式,充分燃烧后被充分燃烧后被Na2O2完全吸收。则完全吸收。则Na2O2增加的质量增加的质量为该物质的质量。为该物质的质量。2021/2/619例例1取取ag某物质在氧气中完全燃烧某物质在氧气中完全燃烧,将其产物跟足量的过氧化钠固体完全将其产物跟足量的过氧化钠固体完全反应反应,反应后固体的质量恰好也增加反应后固体的质量

10、恰好也增加ag。下列物质中不能满足上述结果的。下列物质中不能满足上述结果的是（是（ ） AH2 BCO CC6H12O6 DC12H22O11D2021/2/6202一定温度下一定温度下,m g下列物质在足量的下列物质在足量的氧气中充分燃烧后氧气中充分燃烧后,产物与足量的产物与足量的Na2O2充分反应充分反应,Na2O2增加了增加了n g,且且nm ,符符合此要求的物质是合此要求的物质是 （ ）H2 CO CO和和H2的混合物的混合物 HCOOCH3 CH3CHOA B C DA2021/2/621三、氢氧化钠的知识要点三、氢氧化钠的知识要点（1）俗名）俗名:烧碱、苛性碱、苛性钠、火碱烧碱、苛

11、性碱、苛性钠、火碱 （2）物理性质）物理性质:白白色色固固体体,易易溶于水且溶于水且放放热热,强强腐蚀性腐蚀性,易易潮解潮解,可可作干燥剂作干燥剂（3）化学性质）化学性质:具有强碱通性具有强碱通性 与酸性有机物反应与酸性有机物反应:羧酸羧酸,酚类酚类 提供碱性环境提供碱性环境,使物质发生反应使物质发生反应: 酯的水解、油脂皂化、卤代烃水解消去等酯的水解、油脂皂化、卤代烃水解消去等2021/2/622（4）制法）制法:电解食盐水电解食盐水:石灰纯碱法石灰纯碱法: Ca(OH)2 +Na2 CO3=CaCO3 2NaOH（5）保存）保存:密封保存、不能用玻璃塞密封保存、不能用玻璃塞,用橡胶塞用橡胶

12、塞2021/2/623纯碱或苏打纯碱或苏打 小苏打小苏打白色粉末白色粉末 细小白色晶体细小白色晶体易溶于水易溶于水 溶于溶于水水结晶结晶Na2CO3 10H2O风化风化 受热易分解受热易分解CO32- +H+=HCO3- HCO3-+H+=CO2 +H2O (更快更快) Ca2+CO32-=CaCO3不反应不反应Ca2+OH- +HCO3- =CaCO3+H2OHCO3-+OH-= CO32-+ H2O白色沉淀白色沉淀不反应不反应白色沉淀白色沉淀,气体气体白色沉淀白色沉淀,气体气体水解水解,碱性较强碱性较强水解水解,碱性较弱碱性较弱HCO3- +H+=CO2 +H2O(较快较快) Ca2+2O

13、H- +2HCO3- =CaCO3+CO32-2021/2/624热稳热稳定性定性很稳定很稳定850开始部分分解开始部分分解不稳定不稳定180完全分完全分解解相 互相 互转转 化化 用途用途用于玻璃、造纸、用于玻璃、造纸、制皂、纺织及制制皂、纺织及制钠的化合物钠的化合物作发酵粉、作发酵粉、用于治疗胃酸过多症用于治疗胃酸过多症Na2CO3NaHCO32021/2/625下列是某兴趣小组根据课本实验设计的一个下列是某兴趣小组根据课本实验设计的一个能说明碳酸钠与碳酸氢钠热稳定性的套管能说明碳酸钠与碳酸氢钠热稳定性的套管实验实验.请观察上图的实验装置、分析实验原请观察上图的实验装置、分析实验原理理,下

14、列说法错误的是下列说法错误的是（ ）A甲为小苏打甲为小苏打,乙为纯碱乙为纯碱B要证明碳酸氢钠受热能产生水要证明碳酸氢钠受热能产生水,可在小试可在小试管内塞上沾有无水硫酸铜粉末的棉花球管内塞上沾有无水硫酸铜粉末的棉花球C整个实验过程中可以看到丙烧杯的澄清石整个实验过程中可以看到丙烧杯的澄清石灰水没变浑浊灰水没变浑浊D同质量的甲和乙完全反应消耗的同浓度的同质量的甲和乙完全反应消耗的同浓度的盐酸体积盐酸体积:甲乙甲乙2021/2/626思考（思考（1）如何鉴别）如何鉴别Na2CO3和和NaHCO3?晶体受热晶体受热;向溶液中加入向溶液中加入CaCl2,滴加少量稀盐酸滴加少量稀盐酸;测定溶液测定溶液p

15、H(同浓度同浓度)2021/2/627思考（思考（2）如何制备）如何制备Na2CO3?NaHCO3受热分解受热分解;NaHCO3与与NaOH反应反应思考（思考（3）如何由如何由NaOH和和CO2制备制备Na2CO3?2021/2/628思 考 （思 考 （ 4 ） 如 何 制 备） 如 何 制 备NaHCO3?减压低温蒸发溶液减压低温蒸发溶液; 饱和饱和Na2CO3溶液中通入溶液中通入CO2气体后过滤得气体后过滤得晶体晶体 侯氏制碱法侯氏制碱法:饱和食盐水和浓氨水混合液饱和食盐水和浓氨水混合液中通入中通入CO2可制得可制得NaHCO3晶体晶体2021/2/629Na2CO3、NaHCO3组成的

16、有关混合物的计组成的有关混合物的计算算这类题通常计算时借助这类题通常计算时借助极端分析法、元素极端分析法、元素守恒法守恒法进行讨论。进行讨论。CO2与与NaOH反应反应,在减压低温下蒸发溶液在减压低温下蒸发溶液,得一定量的固体的问题。得一定量的固体的问题。一定量一定量NaOH与与NaHCO3的混合物在一定的混合物在一定温度下的密闭容器中加热温度下的密闭容器中加热,充分反应后排出气充分反应后排出气体冷却后得到一定量的固体的问题。体冷却后得到一定量的固体的问题。一定量的一定量的Na2CO3、NaHCO3(或再混有或再混有NaOH)组成的混合物在双指示剂指示下用盐组成的混合物在双指示剂指示下用盐酸滴

17、定的问题。酸滴定的问题。2021/2/630例例1:质量为质量为31.2g的的KOH和和KHCO3混和物先混和物先在在250煅烧煅烧,然后冷却然后冷却,发现混和物质量损发现混和物质量损失失6.2g,则原混和物则原混和物KOH与与KHCO3组成为组成为( )An（KOH）n（KHCO3) Bn（KOH）= n（KHCO3）Cn（KOH）n（KHCO3） DKOH与与KHCO3可以任何比混和可以任何比混和假设两者物质的量相等假设两者物质的量相等,恰好完全反应恰好完全反应,质量质量减少减少3.6g6.2g,所以所以KHCO3的物质的量比的物质的量比较大。较大。答案答案C2021/2/631例例2:向

18、向300mLKOH溶液中缓慢通人一定量溶液中缓慢通人一定量CO2气体气体,充分反应后充分反应后,将溶液小心蒸干将溶液小心蒸干,得白得白色固体。色固体。(1)由于通人由于通人CO2量不同量不同,白色固体组白色固体组成也不同。试推断有几种可能的组成成也不同。试推断有几种可能的组成,并将结并将结果列入下表果列入下表:2021/2/632Na2O2和和NaHCO3两固体混合物于密闭容器两固体混合物于密闭容器中加热后残留固体的成分判断中加热后残留固体的成分判断当两种固体加热时当两种固体加热时,NaHCO3先分解先分解,所产生所产生的的H2O和和CO2均能被均能被Na2O2吸收吸收,在此可以在此可以看看成

19、成Na2O2先吸收先吸收CO2生成生成Na2CO3,而后再吸收而后再吸收H2O生成生成NaOH。同时注意分解时的温度同时注意分解时的温度,若在若在100以上以上,H2O是以气态形式存在是以气态形式存在,但不管是什么温度但不管是什么温度,产生的气体中总有产生的气体中总有O2存在存在。2021/2/633例例1:四个密闭容器中分别各有四个密闭容器中分别各有1 mol下列物质下列物质:Na2O2 NaHCO3 Na2O2 NH4HCO3 Ca(HCO3)2 Na2O2 Na2CO3 NaHCO3 现加热至现加热至300oC,反应完全后排出气体反应完全后排出气体,四个容四个容器中残留固体物仅为器中残留

20、固体物仅为Na2CO3的容器是的容器是 ( )( ) A. B. C. D. B2021/2/634碱金属的物理性质碱金属的物理性质颜色和状态颜色和状态2021/2/635与与OO2 2反应反应反应不如反应不如钠剧烈钠剧烈, ,生成生成LiLi2 2O O点燃剧烈点燃剧烈燃烧燃烧, ,生成生成NaNa2 2O O2 2燃烧更剧烈生燃烧更剧烈生成比过氧化物成比过氧化物复杂的氧化物复杂的氧化物遇空气立即燃遇空气立即燃烧烧, ,生成更复生成更复杂的氧化物杂的氧化物LiNaKRbCs与与HH2 2OO反应反应剧烈剧烈, ,生成生成H H2 2更剧烈更剧烈, ,生成生成H H2 2轻微爆炸轻微爆炸, ,

21、生成生成H H2 2遇水立即燃遇水立即燃烧烧, ,爆炸爆炸结论结论差异性差异性: :还原还原 性性 逐逐 渐渐 增增 强强3.3.碱金属的化学性质碱金属的化学性质相似性相似性:化学性质活泼化学性质活泼,有强还原性有强还原性2021/2/636思考（思考（1 1）为什么为什么LiLi与与H H2 2O O反应比反应比NaNa与与H H2 2O O反应缓慢得多反应缓慢得多? ?解析解析:一方面一方面Li的活泼性弱于的活泼性弱于Na,另一方面是因为另一方面是因为生成的生成的LiOH微溶于水微溶于水,覆盖在覆盖在Li表面表面,使使Li与与H2O的接触面减小的接触面减小,反应速率降低反应速率降低.根据周

22、期表中对角线相似规则根据周期表中对角线相似规则,Li与与Mg的化合物的化合物性质有相似性性质有相似性 如如 Mg(OH)2 MgCO3 MgF2 难或微溶于水难或微溶于水 LiOH Li2CO3 LiF (水溶性相似水溶性相似)2021/2/6371 1、钠的用途、钠的用途(1)(1)钠可以用来钠可以用来制取过氧化钠制取过氧化钠等化等化合物。合物。(2)(2)钠和钾钠和钾的合金的合金( (钾的质量分数钾的质量分数为为50508080) )在室温下呈液态在室温下呈液态, ,是是原子反应堆的导热剂。原子反应堆的导热剂。(3)(3)钠也应用在电光源上。钠也应用在电光源上。高压钠高压钠灯灯发出的黄光射

23、程远发出的黄光射程远, ,透雾能力透雾能力强强, ,对道路平面的照度比高压水对道路平面的照度比高压水银灯高几倍。银灯高几倍。(4)(4)钠还是一种很钠还是一种很强的还原剂强的还原剂, ,可可以把钛、锆、铌、钽等金属从它以把钛、锆、铌、钽等金属从它们的卤化物里们的卤化物里 还原出来。还原出来。钠灯钠灯4、碱金属的用途、碱金属的用途2021/2/638 2 2、锂电池锂电池是一种高能电池。锂有机化学是一种高能电池。锂有机化学中重要的催化剂。锂制造氢弹不可缺少中重要的催化剂。锂制造氢弹不可缺少的材料。锂是的材料。锂是优质的高能燃料优质的高能燃料（已经用（已经用于宇宙飞船、人造卫星和超声速飞机）。于宇

24、宙飞船、人造卫星和超声速飞机）。 3 3、钾的化合物最大量的用途是做、钾的化合物最大量的用途是做钾肥钾肥。硝酸钾还用于做。硝酸钾还用于做火药火药。4 4 、铷、铯主要是用于制备、铷、铯主要是用于制备光电管光电管、真、真空管。铯原子钟是目前最准确的计时空管。铯原子钟是目前最准确的计时仪仪器。器。2021/2/639焰色焰色反应反应2021/2/640焰色反应焰色反应 1 1、原理、原理: :某些金属或其化合物灼烧某些金属或其化合物灼烧时使火焰呈现出特殊的颜色。时使火焰呈现出特殊的颜色。2 2、操作操作: :把把铂丝铂丝用盐酸洗涤后灼烧用盐酸洗涤后灼烧, ,反复多反复多次次, ,至火焰变为无色。用干净的铂丝蘸一些至火焰变为无色。用干净的铂丝蘸一些溶液溶液, ,放到酒精灯火焰上灼烧放到酒精灯火焰上灼烧。3 3应用应用（