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化学奥赛:碱金属元素基础
来源:优易学  2011-12-23 14:20:44   【优易学:中国教育考试第一门户】   资料下载   学历书店

一氧化物水化是可溶于水的碱

3Li,钠11Na,钾19K,铵口37Rb,铯55Cs,钫87Pr

一、钠

1、钠的物理性质;

银白色,金属光泽,密度小0.9/厘米3(原子半径较大,原子体积大)

熔点低,硬度小(每个原子只有1个电子参加金属键,在晶体中原子之间的引力较小)

97.8°C

导电性和导热性良好(参加金属键的是电外层的电子,核对其引力很小)。

2、化学性质:活泼性极高的金属,是强还原剂。

   1)非金属:4Na+O2      2Na2O   (在空气中迅速变暗)

                2Na+O2         Na2O2   (空气中燃烧)

                2Na+Cl2 = 2NaCl      (发火燃烧)

                2Na+S = Na2S         (甚至爆炸)

                2Na+H2         2NaOH    

   2)剧烈反应。

2Na+2H2O = 2NaOH+H2

     保存在煤油里,跟空气和水隔绝。

   3)酸:反应猛烈,能发火燃烧。

        2Na+2H+ = 2Na++H2

   4)盐:由于钠具有强还原性而且容易制取,常被用作金属还原剂。

            4Na+TiCl4        Ti+4NaCl

   5)钠跟醇、酚,羧酸反应,转换出氢,生成醇钠,酸钠和羧酸钠,表现强还原性。

   (碱金属CaSrBa 均易溶于液氨中)

3、制备、用途。

   1)制法:由于钠的性质很活泼,所以它在自然界里不能以游离态存在,只能以化合态存在,主要以NaCl形式存在

2NaCl      2Na  +  Cl2

           阴极    阳极

   2)用途:可用于制过氧化钠。

钠和钾的合金(50~80%钾)在高温时是淳态,是原子反应堆的导热剂。

强还原剂:把钛,锆,铌,钽等金属从它们的熔融卤化物里还原出来,电光源上,高压钠灯发出的黄光射程远,造雾能力强,对道路平面的照度比高压水银灯高几倍。

二、钠的重要化合物

1、钠的氧化物

   1)氧化钠(Na2O

           Na2O+H2O = 2NaOH

           Na2O+CO2 = Na2CO3

           Na2O+H2SO4 =Na2SO4+H2O.

   2)过氧化钠(Na2O2

    淡黄色固体               离子化合物O-1

a、与水,酸,二氧化碳的作用:

   2Na2O2+2H2O = 4NaOH+O2↑;2Na2O2+2H2SO4+2H2O+O2↑;2Na2O2+2CO2 = 2Na2CO3+O2.

b、氧化剂,可用来漂白织物,麦秆,羽毛等。

c、用途:

   氧化剂,漂白剂,氧气发生剂(防毒面具,高空飞行,潜艇中的CO2吸收剂和共氧剂)。

2、氢氧化钠

   1)氢氧化钠的性质:

白色固体,熔点较低,易溶于水,溶于水时放出大量热,在空气中容易吸湿潮解,新固体NaOH是常用的干燥剂,NaOH是强碱,具有碱类通性。

  NaOH = Na+ + OH-2OH- + CO2 = CO32- + H2OOH- + H+ = H2OOH- + Mg2+ = MgOH2↓;

2Al+2NaOH + 2H2O = 2NaAlO2+3H2↑;Si+2NaOH+H2O = Na2SiO3+2H2↑;SiO2+2NaOH = Na2SiO3+H2O(缓慢)

∴盛NaOH溶液的瓶子应该用橡胶塞,而不能用玻璃塞。

   2)氢氧化钠的用途。

        重要的化工原料之一,在工业上应用广泛,石油,造纸,肥皂,纺织,印染等工业都大量便用。

   3)制法。

a、工业:电解饱和食盐水。

   2NaCl+2H2O      2NaOH+H2+Cl2

                       阴极      阳极

b、实验室:

   Na2CO3+CaOH2 = CaCO3+2NaOH

3、硫酸钠

   Na2SO4·10H2O 芒硝,我国盛产芒硝。

制玻璃,造纸(制染)的重要原料,也用在染色,纺织,制水玻璃等工业上,医药上缓泻剂,主要颁盐湖,海水里。

4、碳酸钠和碳酸氢钠。

 

Na2CO3

NaHCO3

俗名

纯碱,苏打

小苏打

性状

白色粉末(Na2CO3·10H2O,白晶,易失水)

易溶于水

白色晶体

溶解度较

热稳定

加热难分解(鉴别)

85°C以上)

受热易分解

2NaHCO3     Na2CO3+H2O+CO2

与酸反应

CO32-+2H+ = CO2

HCO3-+H+ = H2O +CO2↑(块)

水解性

CO32-+H2OHCO3-+OH-强碱性

HCO3-+H2OH2CO3+OH-弱碱性

 (用途见书)

  纯碱的工业生产:

  NaCl+NH3+CO3+H2O = NaHCO3+NH4Cl2NaHCO3    Na2CO3+H2O+CO2

  三、碱金属

  1、在元素周期表中位置,原子结构特驱;

 

Li

Na

K

Rb

Cs

Rr

IA

周期

2

3

4

5

6

 

外围电子特征特型

2S

3S

4S

5S

6S

 

相似点

最外层只有一个电子

不同点

电子层数依次增多,原子                       金属性磁强

半径依次增大,原子核对

最外层电子的引力依次减小                     碱性增强

   2、碱金属的物理性质。

   它们的晶体都是具有银白色,密度小、硬度小的熔点,沸点低的金属晶体,导热,导电能力强。

   3、碱金属的化学性质:

  1)与氧气反应:

   a、常温下空气中氧化4M+O2 =2M2O

   b、过量氯气大燃烧4Li+O2 = 2LiO2Na+O2 = Na2O2KO2,超氧化钾,MO3具氧化物)RbCs能自燃。

  2)与水反应

2M+2H2O = 2MOH+H2

 

Li

Na

K

Rb

Cs

现象

不熔化

熔化

燃烧(轻爆)

爆炸

爆炸

程度

剧烈程度依次增强

2M+2NH3t= 2 MNH2+H2↑氨基化物

    4、碱金属的盐。

    a、多数是无色或白色固体,一般都能溶于水。

    b、常见的钠盐和钾盐相比较,常温下有不少的钠盐比钾盐的溶解度更大些,潮解性更强些,(制大药用KNO3而不用NaNO3),含结晶水的钠盐也比钾盐多些。

    c、各种钾盐(KClK2SO4K2CO3)可作钾肥。易溶水,K+易被作物吸收——速效(注意雨水淋失),土壤里钾的含量并不少,但大部分以钾的矿物形式存在,难溶于水,作物不能吸收利用。只有长期风化才能逐步转化为作物可以吸收的水溶性的钾的化合物。

因此,土壤里的钾常常不能满足作物生长的需要,往往要施用钾肥加以补充。

5、用途:

Li:制备有机化学工业上的催化剂,多种合金,高强度玻璃,制热极反应的材料氟。

RbCs:光电管(在普通光的照射下能够放电子。)

责任编辑:小草

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