碱金属与碱土金属习题解答

1、第十章碱金属和碱土金属思考题解析1(10-1)钾和钠在地壳中的丰度相近(2.74%),但为什么海洋中钾的含量远小于钠？(参看牟保磊编元素地球化学.26页，北京大学出版社，1999年；曹素忱编.无机化学.283页.高等教育出版社，1993年)解：(1)不少钾盐在水中的溶解度比钠盐小，又钾与土壤里的硅酸盐、硅铝酸盐结合得很牢；(2)钾是植物生长的要素，从岩石中溶解出的大部分被植物所吸收。2(10-2)碱金属及其氢氧化物为什么不能在自然界中存在？解：因为碱金属的化学性质活泼，可与空气中的氧、自然界中的水直接反应；碱金属的氢氧化物均为强碱，易于自然界中的酸性物质(如空气中的CO2、雨中的硝酸等)作用生

2、成盐，所以碱金属及其氢氧化物不能在自然界中存在。3 (10-3)金属钠着火时能否用H2O、CO2、石棉毯扑灭？为什么？解：金属钠着火时不能用H2O、CO2扑灭，可用石棉毯扑灭。因为金属钠着火时，若用H2O灭火，钠可与水反应产生易燃易爆的H2；若用CO2灭火，钠着火是表面生成的Na2O2会与CO2作用产生助燃的6。石棉(CaO-3MgO-4SiO2)与钠不作用，可用于扑灭钠着火。4 (10-4)为什么人们常用Na2O2作供氧剂？解：因为Na2O2在室温下与H2O、CO2反应生成O2,即Na2O2+2H2O2NaOH+H2O22H2O22H2O+O22Na2O2+2CO2Inba2CO3+O25

3、(10-5)某地的土壤现碱性主要是由于Na2CO3引起的，加入石膏为什么有降低碱性的作用？解：石膏为CaSO4,他虽然不容于水，但与Na2CO3作用可生成更难溶的CaCO3,则降低了由于Na2CO3水解而引起的土壤碱性。6 (10-6)盛Ba(OH)2溶液的瓶子，在空气中放置一段时间后，其内壁会被蒙上一层白色薄膜，这成薄膜是什么物质？欲除去应采用下列何种物质来洗涤，并说明理由。水(2)盐酸(3)硫酸解：薄月M是BaCO3,因为Ba(OH)2可与空气CO2中反应，即Ba(OH)2+CO2BaCO3+H2O用盐酸可将BaCO3除出，因为可发生下列反应:BaCO3+2HClBaci2+H2O+CO2

4、aSO4水和硫酸不能将BaCO3除出，前者是因为BaCO3不溶于水；后者是生成了难溶的B7(10-7)如何解释下列事实:锂的电离能比葩大，但E®(Li+/Li)却比E®(Cs+/Cs)小。解：假设原电池：MIM+(1mol-L-1)|H+(1molL-1)IH2(100kPa),Pt(+)原电池反应：M(s)+H+(aq)M+(aq)+1H2(g)2rGm®=_Zfe'=一ZFE9(H+/H)-E9(Li+/Li)=ZFE9(Li+/Li)对于碱金属如不考虑rSm®的影响，可以近似用反应的焰变(rHm®)代替反应的吉布斯自由能变(rGm

5、°)来加以说明。碱金属在水溶液中转变为水合离子过程的焰变：ArHme=AsubHme(MD+I1(M)+AHhe(M)+-Hh®(H)-I1(H)-1D,(H-H)2LiCssubHm®(M)/(KJ-mol-1)16178.811(M)/(KJ-mol-1)520376Hh®(M)/(KJ-mol-1)-519-264rHm®/(KJ-mol-1)-275.0-246.2从以上数据可看出，尽管锂的升华和电离过程吸收的能量比Cs大，但Li+水合过程所放出的能量比Cs大得多，从而导致整个过程焰变化值较Cs小，所以E9(Li+/Li)值比E,(Cs

6、+/Cs)小。E9(Li+/Li)比E,(Na+/Na)小,但锂同水得作用不如钠激烈。解：因为锂得熔点(180.5C)较高，反应所产生的热量不足以使他熔化，而钠的熔点(97.82C)较低，钠与水反应放出的热可以使其熔化，更利于与水反应；另外Li与H2O反应产物LiOH的溶解度较小，它一经生成即覆盖在Li的表面上，阻碍反应继续进行。Li比KI易溶于水，而LiF比KF难溶于水。解：Li比KI易溶于水，主要由于Li+半径小，其水合能大的因素占主导；而LiF比KF难溶于水，主要是由于Li+半径小，LiF的晶格能大的因素占主导。BeCl2为共价化合物，而CaCl2为离子化合物。解：主要是由于Be2+的半

7、径小，极化能力强，故BeCl2为共价化合物；而Ca+的半径大，极化能力弱，故CaCl2为离子化合物。金属钙与盐酸反应剧烈，但与硫酸反应缓慢。解：因为金属钙与硫酸反应生成了难溶的CaSO%覆盖在金属钙的表面，妨碍了反应的进行。8(108)为什么商品NaOH中常有Na2CO3?怎样简便地检验和除去？解：因为NaOH易与空气中地CO2作用，即2NaOH+CO2Na2CO3+H2O所以商品NaOH中常有Na2CO3o取少许地商品NaOH,加入HCI,若有CO2气体产生，说明含有Na2CO3杂质。将含有杂质地NaOH加水适量溶解，加Ca(OH)2,则发生下列反应：Na2CO3+Ca(OH)222NaOH

8、+CaCO34过滤，即可除出所含Na2CO3杂质。9(109)工业NaCI和Na2CO3中含有杂质Ga2+、Mg2+、Fe3+,通常采用沉淀法除出。试问为什么在NaCI溶液中除加NaOH外还要加Na2CO3?在Na2CO3溶液中还要加NaOH?解：在NaCI溶液中若只加NaOH,Ga2+除不干净，因为Ca(OH)2溶解度虽不大，但也不是很小，加入Na2CO3,可生成溶解度很小地GaCO3沉淀。在Na2CO3溶液中Mg2+、Fe3+除不干净，因为沉淀不完全，加如NaOH,可生成溶解度很小的Mg(OH)2、Fe(OH)3沉淀。10(109)用联碱法制纯碱，可使NaCI的利用率由73%提高到96%,

9、试计算每生产5万吨纯碱，可节约NaCI多少吨？由所节约的NaCI可制得无水NazCO?多少吨？解：5.00X104tx(0.960.73)=1.15X104t4Mr(NaCO3)4105415X104tX=1.15X104tX=1.04X104tMr(NaCI)117即生产5万吨纯碱，可节约NaCI1.15万吨，节约的NaCI可制得无水Na2CO31.04万吨习题解答完成下列反应方程式解:P)H四户HQA2N.0H+比5»-H2O+lZ25+2KO242H2O*<2£0H+H他+OfHR+1/25中2忖西5十纪.»2N,C5+3)4KO2+2CO3忆3工+3

10、O2fe*ohh+20H-加9HkF乂时用工7KHJLMg2+2NH3Hg（8）%6+苴应色峨）-BaSOw+HSI-H>O+1/2。J试以食盐、应条件）。解:、碳、水为原料，制备下列物质（写出反应式并注明反0)三安5；电解2NaCl(s)»2Ma+CL.IKa一0;g.；丫甘泰二心上#a10r（除去CO：的干空气）一一0)NaOH;单解2N&CI-2H炉:2XaoH+CL4+H;f(4) N町CQ:2Na12H;O_燃烧电解1T；aOH+C+0-s匚02NaOH-COs»、共0厂Hj口有一份白色固体混合物，其中可能含有KCI、MgSO4、BaCl2、CaCO

11、a,根据下列实验现象，判断混合物中有哪几种化合物？化合物溶于水，得透明澄清溶液；对溶液作焰色反应，通过钻玻璃观察到紫色；向溶液中加入碱，产生白色胶状沉淀。解：(1)该混合物中不含CaCOa,且MgSO4、BaCl2不会同时存在;(2)该混合物中含有KCl;(3)该混合物中含有MgSO4。故混合物中只有KCl、MgSO4o4.如何鉴别下列各组物质： Na2CO3NaHCOaNaOH CaSO4CaCOa Na2SO4MgSO4 Al(OH)3Mg(OH)2MgCOa解：鉴别上述各组物质有不同方法，现仅举一例供参考:1.Na2COaNaHCOaNaOHNa2COaNaHCOa有气体放出碱性弱2.C

12、aSO4稀HCl无现象CaCOa有气体直出a.Na2SO4稀NaOH无MgSO4,有沉;强皿Al(OH)aMg(OH)2MgCOa沉淀溶解稀HCl沉淀溶解有气体放出Al(OH)aNaOH.溶液沉淀溶解沉淀不溶解Mg(OH)25 .如何将粗食盐中含有的杂质Ca2+、Mg2+和SO42-除去，试以反应式表示之解：加入适量BaCl2(或氢氧化钢/Na2CO3和NaOH,其反应式为Ba2+SO42-BaSO4Ca2+CO32-CaCO31Mg2+2OHMg(OH)24Ba2+CO32-BaCQ36 .现有五瓶无标签的白色固体粉末，他们分别是：MgCO3、BaCO3、无水Na2CO3、无水CaCl2及N

13、a2SO4,试设法加以区别。解：MgCO3(s)BaCO3(s)Na2CO3(s)CaCl2(s)Na2SO4(s)各取抄许，分别加水MgCO3(s)BaCO3(s)Na2CO3溶液CaCl2溶液Na2SO4溶液HCCO2TBaSO4j+CO2TCO2TCaCl2溶液Na2SO4溶液BaCl2CaCl2溶液BaSO4J7 .某固体混合物中可能含有MgCO3、Na2SO4、Ba(NO3)2、AgNO3和CuSO4。此固体溶于水后可得无色溶液和白色沉淀。无色溶液遇HCl无反应，其焰色反应呈黄色；白色沉淀溶于稀盐酸并放出气体。试判断存在、不存在的物质各是什么？解：(1)根据“此固体溶于水后可得无色溶

14、液和白色沉淀”，可判断混合物中不含CuSO4,而白色沉淀可能是MgCO3、BaSO4、Ag2SO4;(2)根据“无色溶液遇HCl无反应，其焰色反应呈黄色”,可判断混合物中含有Na2SO4,不含AgNO3；(3)根据“白色沉淀溶于稀盐酸并放出气体”,可判断混合物中含有MgCO3,白色沉淀不可能是BaSO4和Ag2SO4o故存在的物质是MgCO3、Na2SO4；不存在的物质是Ba(NO3)2、AgNO3和CuSO4。8.向一含有Ba2+和Sr2+(均为0.10mol/L)的溶液中，滴加K2CrO4溶液。试问首先析出的沉淀是什么物质？通过计算说明能否将Ba2+和Sr2+分离(假设反应过程中溶液体积不

15、变)。解：(1)因c(Ba2+)=c(Sr2+)Ksp(BaCrO4)=1.17X10-10<Ksp(SrCrO4)=2.2X10-5故滴加K2CrO4首先析出BaCrO4沉淀。(2)当SrCrO4刚要析出时2Ksp(SrCrO4)c(CrO42-)=2Cc(Sr2)c一一一52.210.1mol?L0.10=2.210-4mol?L-1此时c59叫c(CrOj)c171040mol?L2.210=5.310-7mol?L-1Ba2+已沉淀完全，因此可将Ba2+和Sr2+分离。9.在下图各箭头处填入适当的试剂和条件，以实现各物质的转变解：(1)电解先加HCL溶解cl2后加过量NAOHNaCO3HCl，hno3hno3MgCO3Mg(NO3)2MgO(2)CaCO3C