碱金属

一、钠

1．物理性质：银白色金属、硬度小、比水轻、熔点低、易传热、导电

2．化学性质：

（1）与氧气反应 常温：4Na + O2

2Na2O 点燃：2Na + O2

2NaCl 2Na + S

Na2O2 Na2S

（2）与卤素、硫等非金属反应 2Na + Cl2

（3）与水反应（加酚酞）： ① 现象：浮、熔、游、响、红；

②表明：比水轻、反应放热、钠易熔化、反应激烈，生成H2和碱； ③实质：钠置换水中的氢

（4）与酸反应：直接与H+发生氧化还原反应（置换） （5）与盐反应：

①水溶液：先与水反应，生成的碱再与盐发生复分解反应； 2Na+2H2O+CuSO4=Cu(OH)2↓+Na2SO4+H2↑ ②熔融：直接发生置换反应 4Na+TiCl4(熔融)

3．存在：只以化合态存在，以NaCl为主，还有Na2SO4、Na2CO3、NaNO3等

4．保存：密封保存，通常保存在煤油中

Ti+4NaCl

5．用途：制取Na2O2等化合物，钠钾合金（常温下为液体）作原子反应堆导热剂，还原金属，用于电光源

6．制法：2NaCl

2Na+Cl2↑

7．钠在空气中放置发生的变化

钠放置在空气中，首先被氧气氧化成Na2O；Na2O进一步与空气中的水蒸气反应生成NaOH；NaOH吸收空气中的水蒸气和CO2生成碳酸钠晶体；碳酸钠晶体会逐渐风化而成Na2CO3。即其变化过程是

这里发生的反应有：①4Na+O2＝2Na2O ②Na2O+H2O＝2NaOH ③2Na+2H2O＝2NaOH+H2↑ ④2NaOH+CO2+9H2O＝Na2CO3·10H2O ⑤Na2CO3·10H2O＝Na2CO3+10H2O

二、钠的氧化物

1． Na2O：白色，具有碱性氧化物的通性，不稳定，可继续氧化成Na2O2 2．Na2O2：淡黄色固体

①淡黄色，跟水反应放出O2→供氧剂、漂白剂；2Na2O2+2H2O==4NaOH+O2↑ ②跟CO2反应放出O2→供氧剂、漂白剂。 2Na2O2+2CO2═2Na2CO3+O2↑

三、氢氧化钠

1．俗名：烧碱、火碱、苛性钠

2．物理性质：白色固体、易溶于水且放热，有强腐蚀性，易潮解（可作干燥剂）

3．化学性质：①具有强碱通性；与羧酸、酚等酸性有机物反应；②提供碱性环境，使某些有机物发生反应，如卤代烃水解、消去反应，酯类水解，油脂皂化等

4．制法：①电解食盐水法：2NaCl+2H2O

②石灰纯碱法：Ca(OH)2+Na2CO3＝CaCO3↓+2NaOH

5．用途：用于肥皂、石油、造纸、纺织、印染等工业

6．保存：（1）盛装烧碱的试剂瓶不能用玻璃塞，应该用橡胶塞。因为玻璃的主要成分是二氧化硅（SiO2），二氧化硅是酸性氧化物，能与烧碱反应：2NaOH+SiO2＝Na2SiO3+H2O 生成有粘性的Na2SiO3，故不可用磨口玻璃塞，否则瓶塞与瓶口粘结在一起。

（2）盛装烧碱的试剂瓶不能敞口存放。因为烧碱易潮解，易与空气中的二氧化碳反应而变质。

四、钠盐 1．Na2CO3：

（1）物理性质：易溶于水的白色粉末

（2）化学性质：①与酸反应放出CO2，与Ca(OH)2反应生成NaOH；②Na2CO3·10H2O易风化，水解显碱性

（3）用途：制玻璃、造纸、制皂、洗涤剂 （4）制法：氨碱法（索尔维法）、侯氏制碱法

2．NaHCO3：

（1）物理性质：易溶于水的白色细小晶体，溶解度比Na2CO3小（相同温度下） （2）化学性质：

①与酸反应放出CO2（剧烈） HCO3-+H+=H2O+CO2↑

碳酸氢钠、碳酸钠分别与同浓度、同种酸作用时前者反应速率快

2NaOH+Cl2↑+H2↑

②与NaOH反应生成Na2CO3 HCO3-+OH-＝CO32-+H2O ③受热易分解 2NaHCO3

④水解显弱碱性 CO32-+H2O

3．Na2SO4：

（1）晶体Na2SO4·10H2O ，俗名芒硝

（2）用途：制玻璃、造纸、染色、纺织、制水玻璃、缓泻剂

4．常见碳酸盐及碳酸氢盐溶解性规律

（1）易溶于水的碳酸盐其溶解度大于相应碳酸氢盐。例：Na2CO3溶解度大于NaHCO3的溶解度。

（2）难溶于水的碳酸盐其溶解度小于相应碳酸氢盐。例：CaCO3的溶解度小于Ca(HCO3)2的溶解度。

五、碱金属元素 （Li 、Na、K、Rb、Cs） 1．原子结构：

（1）相似性：最外层均为1个电子

（2）递变性：核电荷数依次增多，电子层数依次增多，原子半径依次增大

2．元素性质：

（1）相似性：均为活泼金属元素，最高正价均为+1价 （2）递变性：失电子能力依次增强，金属性依次增强

3．单质性质：

（1）相似性：均具强还原性，均具轻、软、易熔的特点

（2）递变性：还原性依次增强，密度趋向增大，熔沸点依次降低，硬度趋向减小 由锂到铯熔点逐渐降低，与卤素单质等恰恰相反。这是因为碱金属中存在金属键，金属键随原子半径的增大而减弱。卤素单质中存在分子间作用力，分子间作用力随相对分子质量的增大而增强。

4．化合物性质：

（1）相似性：氢氧化物都是强碱 （2）递变性：氢氧化物的碱性依次增强

六．焰色反应

许多金属或它们的化合物在燃烧时火焰呈特殊的颜色，这在化学上叫做焰色反应，是一种物理变化，是元素的性质而不仅属化合物。钠是黄色；钾是紫色（透过蓝色钴玻璃）；钙是砖红色。 （1）焰色反应原理（不做要求）

（2）焰色反应的操作步骤：

HCO3-+OH-

（3）用途：发酵粉、灭火剂、治胃酸过多

Na2CO3+H2O+CO2↑

①铂丝放在酒精灯上灼烧至与铂的原来颜色相同； ②蘸取待测溶液；

③在酒精灯上灼烧，观察焰色；

④用稀盐酸洗净铂丝，在酒精灯上灼烧。

进行焰色反应之前，灼烧铂丝是为了防止操作之前铂丝上的残留物对实验产生影响。用盐酸洗铂丝灼烧可除去铂丝上的残留物对后面实验的干扰。不用硫酸是由于盐酸盐比硫酸盐更易挥发，对实验的影响小。

焰色反应所用铂丝昂贵，实验室常用光洁的铁丝、铬丝、钨丝等无焰色的金属代替。

[参考练习]

1．关于第ⅠA族和第ⅡA族元素的下列说法中正确的是（ ） A．在同一周期中，ⅠA族单质的熔点比ⅡA族高

B．浓度都是0.01mol/L时，氢氧化钾溶液的pH比氢氧化钡的小 C．氧化钠的熔点比氧化镁的高 D．加热时，碳酸钠比碳酸镁易分解

2．下列叙述正确的是（ ）

A．在碱金属元素中，所有碱金属的氧化物均属于碱性氧化物 B．由于碱金属形成的碱均为强碱，所以碱金属形成的盐均不会水解 C．金属锂不能保存于煤油中，金属钾可以保存于煤油中

D．虽然自然界含钾的物质均易溶于水，但土壤中钾含量太少，故需施用钾肥

3．某K2CO3样品中含有Na2CO3、KNO3和Ba(NO3)2三种杂质中的一种或两种，现将13.8g样品加入足量水，样品全部溶解。再加入过量的CaCl2溶液，得到9g沉淀。对样品所含杂质的正确判断是（ ） A．肯定有KNO3

B．肯定有KNO3，可能还含有Na2CO3 C．肯定没有Ba(NO3)2，可能有KNO3 D．肯定没有Na2CO3和Ba(NO3)2

4．有一在空气中暴露过的KOH固体，经分析知其内含：水7.62％，K2CO3 2.38％，KOH 90％；若将此样品lg加入到lmol/L盐酸46.00mL里，过量的酸再用1.07mol/L KOH溶液中和，蒸发中和后的溶液可得固体质量为（ ）

A．3.43g B．4.00g C．4.50g D．无法计算

5．碱金属（如锂、钠、钾、铷等）溶于汞中可形成良好的还原剂“汞齐”。取某种碱金属的汞齐7g，与足量水反应得到标准状况下的H2 2.24L，并得到密度为ρg/mL的溶液lL，则溶液的质量分数可能是（ ）

A．

B． C． D．

6．工业生产的纯碱中常含有少量的NaCl杂质，如图是测定产品中Na2CO3质量分数的实验

装置。实验步骤有：

（A）干燥管内填满碱石灰，质量为mg； （B）取ng样品装入广口瓶中； （C）检查装置的气密性；

（D）缓缓鼓入空气数分钟，再称干燥管的质量为wg； （E）关闭止水夹； （F）打开止水夹；

（G）缓缓加入稀H2SO4，至不再产生气体为止； （H）缓缓鼓入空气数分钟。

回答下列问题：

（1）正确的操作顺序是（填写符号）：

C→ →F→ →E→ →G→ →D

（2）操作D中，要缓缓鼓入空气数分钟，鼓入空气的作用是 。 装置甲的作用是 。 装置乙的作用是 。 （3）计算样品中Na2CO3的质量分数的计算式为 。

（4）若去掉装置甲，测定结果会 ；若去掉乙装置，测定结果会 。（填偏大、偏小或不变）

[答案]

1．[分析]选项A：周期中，ⅠA族单质的熔点低于ⅡA族单质熔点；选项B中，因为Ba(OH)2是二元强碱，所以0.01mol/L该溶液中，c(OH)＝0.02mol/L所以KOH溶液pH小；C项中Na2O的熔点低于氧化镁的熔点，氧化镁可作耐高温材料；D选项Na2CO3热稳定性比MgCO3强，所以MgCO3比Na2CO3受热易分解。 答案：B

2．[分析]选项A：碱金属形成的过氧化物或超氧化物如Na2O2、KO2不属碱性氧化物；选项B错误，因为碱金属形成的弱酸盐水解，如Na2CO3、K2S等；C项正确，由于金属锂的密度比煤油密度小，不能保存在煤油中；D项错误，因为自然界中很多含钾的物质都难溶于水（如正长石、白云母等矿物）。 答案：C

3．[分析]由样品全部溶解可知，一定不含有Ba(NO3)2。 假设13.8g全部是K2CO3，由： K2CO3+CaCl2＝CaCO3↓+2KCl

—

138g l00g

可知，将产生10g沉淀。现得9g沉淀，说明K2CO3中含有 比Na2CO3、K2CO3知，Na2CO3中

质量分数小的杂质。对

的质量分数大于K2CO3。若只含有一种杂质，只可能

是KNO3；若只含有两种杂质，则含有KNO3和Na2CO3（可让KNO3含量大些，Na2CO3含量小些）。故结论是：一定含有KNO3，一定没有Ba(NO3)2，可能含有Na2CO3。本题融共存、计算、分析推断于一体、兼顾考查思维的广阔性和严密性。 答案：A、B

4．[分析]此题由于反应后最终得到KCl溶液，蒸干溶液后所得固体为KCl，故可根据盐酸中HCl的物质的量来确定最后所得KCl的物质的量，所以有n(HCl)＝n(KCl)。 m(KCl)＝0.046L×1mol/L×74.5g/mol＝3.43g

答案：A

5．解析：汞不与水反应，也不与碱反应，设碱金属为M，其物质的量为n。 2M +H2O＝2MOH+H2↑ 2mol 22.4L n 2.24L

有

所以M的摩尔质量小于

原子量小于35的碱金属有Li和Na，分别代入题中进行计算：①若为Li，则m(LiOH)＝24g/mol

×0.2mol＝4.8g，所得溶液中LiOH的质量分数 ，所以B

项正确；②若为Na，同理可得NaOH溶液的质量分数 答案：A、B

，所以A正确。

6．[分析]（1）本实验操作，为准确测定Na2CO3的质量分数，应将装置中的空气排出，以减少（或消除）空气中CO2对测定结果造成的影响，所以在检验装置气密性以及在广口瓶中加入药品后，应打开止水夹K，缓缓鼓入空气，空气中CO2被NaOH溶液吸收，当装置内空气排净后，装置尾部安上填满碱石灰的干燥管，然后打开分液漏斗的活塞，向广口瓶中加入稀H2SO4，反应完毕后，再打开止水夹K，重新鼓入空气，将装置内产生的CO2排出，使碱石灰将CO2完全吸收，从而称量干燥管的质量，其质量差即为产生的CO2质量。由CO2的质量即可计算出样品中Na2CO3的质量，进而求得Na2CO3的质量分数。如果实验装置中的装置甲去掉，就会使空气中CO2被碱石灰吸收，从而使测定结果偏高；如果去掉装置乙，其作用是除去CO2气体中的水蒸气，就会使水蒸气被碱石灰吸收，从而也会使测定结果偏高。 答案：（1）C→B→F→H→E→A→G→F→D

（2）将装置中残留的CO2一并鼓入，使产生的CO2完全被碱石灰吸收； 吸收（或除去）空气中的CO2；除去CO2气体中水蒸气。

（3）

（4）偏大；偏大。