碱金属元素性质总结讲解.docx

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碱金属元素性质总结讲解

元素周期律碱金属元素性质总结

I.元素周期律

1.周期表位置IA族（第1纵列），在2、3、4、5、6、7周期上均有分布。

元素分别为锂（Li）-3，钠（Na）-11，钾（K）-19，铷（Rb）-37，铯（Cs）-55，钫（Fr）-87。

2.碱金属的氢氧化物都是易溶于水,苛性最强的碱,所以把它们被称为为碱金属。

3.碱金属的单质活泼，在自然状态下只以盐类存在，钾、钠是海洋中的常量元素，其余的则属于轻稀有金属元素，在地壳中的含量十分稀少。

钫在地壳中极稀少，一般通过核反应制取。

4.保存方法：

锂密封于石蜡油中，钠。

钾密封于煤油中，其余密封保存，隔绝空气。

II.物理性质

物理性质通性（相似性）

1.碱金属单质皆为具金属光泽的银白色金属（铯略带金黄色），但暴露在空气中会因氧气的氧化作用生成氧化物膜使光泽度下降，呈现灰色。

常温下均为固态。

2.碱金属熔沸点均比较低。

摩氏硬度小于2，质软。

.导电、导热性、延展性都极佳。

3.碱金属单质的密度小于2g/cm3，是典型轻金属，锂、钠、钾能浮在水上。

4.碱金属单质的晶体结构均为体心立方堆积，堆积密度小。

II-2.物理性质递变性

随着周期的递增，卤族元素单质的物理递变性有：

1.金属光泽逐渐增强。

2.熔沸点逐渐降低。

3.密度逐渐增大。

钾的密度具有反常减小的现象。

.物理性质特性

1.铯略带有金色光泽，钫根据测定可能为红色，且具有放射性。

2.液态钠可以做核反应堆的传热介质。

3.锂密度比没有小，能浮在煤油中。

4.钾的密度具有反常现象。

II-4.卤族元素物理性质一览表

锂（Li）-3

钠（Na）-11

钾（K）-19

铷（Rb）-37

铯（Cs）-55

钫（Fr）-87

常温下

色态

银白色

固体

银白色

固体

银白色

固体

银白色

固体

银白色略带金黄色光泽固体

红色（可能）

固体（可能）

物态变化

易液化

易液化

易液化

易液化

易液化

易液化

密度

未知

————→密度的递变，密度逐渐变大————→

→反常变化→

————→密度的递变，密度逐渐变大————→

熔点

27

————————————————————→熔点的递变：

熔点逐渐减小————————————————————→

沸点

1347

774

688

677

————————————————————→沸点的递变：

沸点逐渐减小————————————————————→

钾的密度反常变化的原因：

根据公式：

ρ=Ar/V原子，可知相对原子质量的增大使密度增加，而电子层的增加又使原子体积增大使得密度减小。

即单质的密度由相对原子质量和原子体积两个因素决定。

对钾来说，核对最外层引力较小，体积增大的效应大于相对原子质量增加产生的影响，结果钾的密度反而比钠小。

焰色反应

1.碱金属离子及其挥发性化合物在无色火焰中燃烧时会显现出独特的颜色，这可以用来鉴定碱金属离子的存在，锂、铷、铯也是这样被化学家发现的。

2.电子跃迁可以解释焰色反应，碱金属离子的吸收光谱落在可见光区，因而出现了标志性颜色。

3.除了鉴定外，焰色反应还可以用于制造焰火和信号弹。

类别

锂

钠

钾

铷

铯

颜色

紫红

黄

淡紫

紫

蓝

波长

III.化学性质

III-1.原子化学性质

.原子化学性质通性

1.最外层均有1个电子

2.单质均为单原子分子，化学性质活泼。

3.在化学反应中易失1个电子形成离子。

4.与典型的非金属形成离子化合物。

.原子化学性质递变性

1.原子半径逐渐增大，相对原子质量逐渐增大。

原子核对外层电子的引力逐渐减弱。

2.电子层逐渐增多，原子序数（核电荷数、质子数、核外电子数）逐渐增大。

3.金属性性随周期数递增而增强。

原子化学性质特性

1.铷和钫对光线特别敏感，在极其微弱的光线照射下也会放出电子。

把它们喷镀到银片上，即可制成“光电管”——受光照，便产生电流，光线越强，电流越大。

2.钫的所有同位素均具有放射性。

卤素原子化学性质一览表

锂（Li）-3

钠（Na）-11

钾（K）-19

铷（Rb）-37

铯（Cs）-55

钫（Fr）-87

电

子

排

布

1s2

2s1

1s2

2s22p6

3s1

1s2

2s22p63s23p63d10

4s1

1s2

2s22p63s23p63d104s24p64d10

5s1

1s2

2s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d10

6s1

1s2

2s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d10

6s16p6

7s1

6Li7Li

23Na

39K41K

85Rb

133Cs

无

无

22Na

40K

83Rb87Rb

129Cs131Cs132Cs137Cs

半衰期均很短不稳定

Ar

[223]

原子半径

III-2.氧化还原性质

1.单质都有还原性（相似性）原因：

最外层都有1个电子，决定了在化学反应中易失电子，从而表现出还原性，还原性自上而下增强，金属性自上而下增强原因：

碱金属位于第一主族，越往下走电子层数依次增加，原子核对最外层电子的束缚力越来越小，所以越容易失电子。

2.离子具有弱氧化性。

与氧气的反应

Li：

在室温下缓慢氧化与点燃条件下均只生成氧化锂。

Na：

在室温下迅速氧化生成氧化钠，点燃条件下生成过氧化钠，氧化钠和氧气在加热条件下生成过氧化钠，氧化钠暴露在空气中会生成过氧化钠，这是工业制取过氧化钠的方式，而工业制取氧化钠一般用钠和亚硝酸钠。

反应过氧化钠与氧气在加压情况下反应或在490℃下加热可得超氧化钠。

用氧气与钠的液氨溶液反应也会得到超氧化钠。

K：

钾在室温下迅速氧化生成氧化钾，充足的氧气中点燃生成超氧化钾。

Rb：

铷在室温下与氧气接触燃烧，产物由氧气充足程度决定，在充足氧气中剧烈燃烧超氧化铷，用氧气与铷的液氨溶液反应生成臭氧化铷。

Cs：

与铷大致相同，反应更剧烈。

碱金属与氧气反应，普通氧化物不一定是最稳定的氧化物，从生成热的热量大小上可以判断氧化物稳定性。

元素

M2O

M2O2

MO2

颜色状态

熔点

生成热

颜色状态

熔点

生成热

颜色状态

熔点

生成热

Li

白色晶体

>1700

-595

白色晶体

195（分解）

-635

-

-

-

Na

淡灰晶体

1275

-416

浅黄色晶体

460

-505

-

-

-

K

淡灰色晶体

>490

-362

橙色晶体

490

-494

橙黄色晶体

380

-280

Rb

黄色晶体

400（分解）

-330

棕色晶体

<500

-426

棕色晶体

412

-

Cs

橙红色晶体

490

-318

黄色晶体

360（分解）

-403

红黄色晶体

515

-

注释：

1.过氧化钠是以钠离子和过氧根离子结合的，而过氧根离子里，两个氧原子是以共价键结合的，碱金属的过氧化物中养的氧化数都是-1。

2.超氧化钾是钾离子和超氧根离子结合的，氧原子氧化数为-1/2。

3.超氧根离子具有顺磁性，氧分子之所以有顺磁性是因为氧分子里有两个未成对电子，超氧根离子里只有一个未成对电子，因此顺磁性比氧分子小。

4.氧原子之间的距离：

过氧根离子>超氧根离子>氧分子。

5.常温时，超氧化物的晶体呈四面体结构，高温时呈立方体结构（与氯化钠相似）。

6.反应生成氧化物时，碱金属的电子转移给氧分子，氧分子获得一个电子成为超氧根离子，氧分子获得两个电子成为过氧根离子，氧原子获得两个电子成为氧离子。

此反应可比较碱金属的还原性

氧化物的性质：

普通氧化物

碱金属中，只有锂可以直接生成氧化物，其它碱金属单质的氧化物可以被继续氧化

4Li+O=2Li2O

碱金属的正常氧化物是反磁性物质，都能与水反应生成对应的氢氧化物

反应通式：

M2O+H2O=MOH

过氧化物

所有碱金属都能形成过氧化物，除锂外，其它碱金属可以直接化合得到过氧化物。

反应通式：

2M+O=M2O

过氧化物中的氧元素以过氧阴离子的形式存在，过氧根离子的键级为1。

过氧化物是强碱（质子碱），能与水反应生成碱性更弱的氢氧化物和过氧化氢，由于反应大量放热，生成的过氧化氢会迅速分解产生氧气。

反应通式：

2M2O+2H2O=4MOH+O2H2O=2H2O+O

过氧化物可与酸性氧化物反应生成对应的正盐，若与之反应的酸性氧化物有较强还原性，则有被氧化的可能

反应通式：

2M2O+2CO=2M2CO+OM2O+SO=2M2SO

过氧化物在熔融状态下可与某些铂系元素形成含氧酸盐

反应通式：

Ru+3M2O=M2RuO+2M2O

过氧化物中常见的是过氧化钠（Na2O）和过氧化钾（K2O），它们可用于漂白，熔矿，生氧。

超氧化物

除锂外，所有碱金属元素都有对应的超氧化物，钾铷铯能在空气中直接化合得到超氧化物。

反应通式：

M+O=MO

超氧化物中存在超氧离子，分子轨道表明超氧离子存在一个σ键和一个3电子π键，键级为3/2，有顺磁性。

超氧化物能与水反应生成对应氢氧化物，氧气和过氧化氢，反应大量放热，过氧化氢分解

反应通式：

2MO+2H2O=2MOH+H2O+O2H2O=2H2O+O

超氧化物能与酸性氧化物反应，类似过氧化物，其中，超氧化钾与二氧化碳的反应被应用于急救空气背包中

反应通式：

4MO+2CO=2M2CO+3O

超氧化钾是最为常见的超氧化物

臭氧化物

除锂外，干燥的碱金属氢氧化物固体与臭氧反应，产物在液氨中重结晶可得到臭氧化物晶体

反应通式：

6MOH+4O=4MO+2MOH·H2O+O

臭氧化物在放置过程中缓慢分解

反应通式：

2MO=2MO+O

臭氧化物中存在臭氧离子，V型结构，键级为1/3，极不稳定，具有顺磁性

臭氧化物的其他性质与超氧化物类似。

碱金属与水反应

反应通式：

2X+2H2O=2XOH+H2

共同现象：

剧烈反应，放出热量，生成可燃气体（氢气），反应后向水中滴加酚酞变红。

独有现象：

Li：

接触到水时发出嘶嘶声，金属熔化成小球在水面上快速移动。

反应速度较慢。

Na：

接触到水时发出嘶嘶声，金属熔化成小球在水面上快速移动。

反应速度快，可以发生轻微爆炸。

K：

接触到水产生紫色火焰，金属熔化并溅射。

Rb：

接触到水迅速跳起，金属熔化喷出。

Cs：

火球腾空而起。

与卤素反应

反应通式：

2X+Y2=2XY

反应现象：

1.碱金属与卤素反应生成相应的盐，如：

2Na+Cl2=点燃2NaCl

2.由于所有的碱金属的卤素盐的粉末都是白色，所以会产生白色的烟（与F2和Cl2反应）。

3.由于碱金属的化学性质的活泼程度由上到下递增而卤素相反，所以导致反应条件不尽相同，如最活泼的碱金属Cs（不考虑Fr）和最活泼的卤素单质F2相遇便立即发生极其猛烈的爆炸，而Li置于Cl2中只会在Li的表层形成LiCl的外层，难以有明显反应，所以必须点燃才能有明显反应；Br2和I2是不能进行比较的因为它们是液体或固体，所以可以使反应的接触程度变大，使反应易于进行。

4.对于Br2和I2（I2当然要粉末），因为Br2是液体所以由于上述原因可以与所有碱金属猛烈反应，并有橙红色的雾生成（液溴由于反应放热气化在上空再次液化导致的），I2也大致相同，产生的是紫色的烟（常况下I2不能液化，也就是说I2常况下不存在液体的形式,所以直接成为固体）只是反应难度不同罢了。

与氮气反应

Li：

6Li+N2=2Li3N

Na：

高温、隔绝空气的条件下2Na+3N2=2NaN3（叠氮化钠）反应无法生成Na3N（极不稳定）。

其他碱金属与氮气几乎不反应

与氢气反应

反应通式：

2X+H2=高温2XH碱金属单质在氢气流中加热就可获得对应的氢化物

1.碱金属的氢化物均为气态，H显-1价。

2.碱金属氢化物中以氢化锂（LiH）最为稳定，850℃分解。

氢化物不是很稳定。

3.碱金属氢化物属于离子型氢化物，熔沸点高，晶体结构为氯化钠型，碱金属氢化物中存在氢负离子，电解溶于氯化锂的氢化锂可以在阳极得到氢气，这可以证明氢负离子的存在。

4.碱金属氢化物与水剧烈反应放出氢气MH+H2O=MOH+H

与其他非金属反应

与硫反应：

2R+S=R2S，反应爆炸

与磷反应：

3R+P==R3P

氢氧化物

碱金属元素的氢氧化物常温下为白色固体，可溶或易溶于水，溶于水放出大量热，在空气中会发生潮解并吸收酸性气体;除氢氧化锂外其余的碱金属氢氧化物都属于强碱，在水中完全电离。

2MOH+CO=M2CO+H2O

2MOH+2Al+2H2O=2MAlO+3H

2MOH+Al2O=2MAlO+H2O

3MOH+FeCl=Fe（OH）+3MCl

碱金属氢氧化物中以氢氧化钠和氢氧化钾最为常见，可用作干燥剂。

盐类

碱金属的盐类大多为离子晶体，而且大部分可溶于水，其中不溶的盐类有

1.锂盐:

氟化锂、碳酸锂、磷酸锂

2.钠盐:

醋酸铀酰锌钠、六羟基合锡（Ⅳ）酸钠、三钛酸钠、铋酸钠、六羟基合锑酸钠

3.钾盐:

六硝基合钴酸钾、高氯酸钾、四苯基硼酸钾、高铼酸钾

4.铷盐及铯盐:

与钾盐一样，但溶解度更小。

碱金属的盐类熔沸点较高，下表即为碱金属盐类的熔点。

锂

钠

钾

铷

铯

氯化物

613

801

771

715

646

硫酸盐

859

880

1069

1050

1005

硝酸盐

~225

307

333

305

414

碳酸盐

720

858

901

837

792

从表中还可以观察到:

锂盐的沸点明显偏低，表明锂盐表现出一定的共价性

卤化盐：

碱金属卤化物中常见的是氯化钠和氯化钾，它们大量存在于海水中，电解饱和氯化钠可以得到氯气，氢气和氢氧化钠，这是工业制取氢氧化钠和氯气的方法。

阳极:

2Cl--2e=Cl↑

阴极:

2H++2e=H↑

总反应:

2NaCl+2H2O=通电2NaOH+H↑+Cl↑

硫酸盐：

碱金属硫酸盐中以硫酸钠最为常见，十水合硫酸钠俗称芒硝，用于相变储热，无水硫酸钠俗称元明粉，用于玻璃、陶瓷工业及制取其它盐类。

硝酸盐：

碱金属的硝酸盐在加强热时分解为亚硝酸盐

2MNO=2MNO+O

硝酸钾（KNO）和硝酸钠（NaNO）是常见的硝酸盐，可用作氧化剂

碳酸盐：

碱金属的碳酸盐中，碳酸锂可由含锂矿物与碳酸钠反应得到，是制取其它锂盐的原料，还可用于狂躁型抑郁症的治疗;碳酸钠俗名纯碱，是重要的工业原料，主要由侯氏制碱法生产。

NH+H2O+CO=NH4HCO

NH4HCO+NaCl=NH4Cl+NaHCO↓

2NaHCO=△Na2CO+H2O+CO↑

锂-镁对角线规则

元素周期表中，碱金属锂与位于其对角线位置的碱土金属镁存在一定的相似性，这里体现了元素周期表中局部存在的"对角线规则"。

锂与镁的相似性表现在:

1.单质与氧气作用生成正常氧化物

2.单质可以与氮气直接化合（和锂同族的其它碱金属单质无此性质）

3.氢氧化物为中强碱，溶解度小，加热易分解

4.氟化物、碳酸盐、磷酸盐难溶于水

5.碳酸盐受热易分解

锂-镁对角线规则可以用周期表中离子半径的变化来说明：

同一周期从左到右，离子半径因有效电荷的增加而减少，同族元素自上而下离子半径因电子层数的增加而增大，锂与镁因为处于对角线处，镁正好在锂的"右下方"，其离子半径因周期的递变规律而减小，又因族的递变规律而增大，二者抵消后就出现了相似性。

有机金属

碱金属的有机金属化合物在有机合成上有重要应用，以下对常见物种简要介绍其中

烃（烷）基锂

烃基锂中存在桥键（Li-C-Li），以四聚体的形式存在，烃基锂中碳-锂键具有共价键的特征，其中丁基锂具有挥发性，并能进行减压蒸馏就是一个例子。

烃基锂是强亲核试剂，亲核能力优于格氏试剂，能引发后者的所有加成反应，并有更高的产率，但立体选择性差;烃基锂位阻小，反应时受空间效应的影响小，因此可用烃基锂合成位阻较大的醇，此外，烃基锂与铜（I）卤化物可形成二烃基铜锂，在有机合成上也有重要应用。

烃基锂容易与水反应，制备时要彻底干燥。

炔基钠

1-炔烃可与钠在液氨中生成炔基钠，炔基钠是亲核试剂，可与卤代烃反应备制炔的衍生物或增长碳链，此外，也可以与酰卤反应备制炔基酮，但在有机合成中应用较少，其替代品为炔基铜（Ⅰ）化合物。

螯合物

冠醚络合物

冠醚的中央存在一个特定大小的空腔，可与碱金属离子络合形成络合物，常见的有

1.锂离子:

12-冠-42.钠离子:

15-冠-53.钾离子:

18-冠-6

穴醚络合物

碱金属离子也可与穴醚络合，生成的络合物比冠醚络合物稳定，常见的有：

钾离子：

应用：

1.表面活性剂2.相转移催化剂3.分离对应的碱金属离子

元素周期律·碱金属元素性质总结配套练习

一、选择题

1、下列各组物质在反应中，可引起爆炸的是（）

（1）钠和硫研磨

（2）Na2O中加水（3）Na2O2中通入CO2（4）钾投入水中

（A）

（1）

（2）（B）

（2）（3）（C）（3）（4）（D）

（1）（4）

2、下列物质能使品红溶液褪色的是（）

①干燥的氯气②Na2O2③活性炭④SO2⑤漂白粉

（A）除①外都可以（B）①只有④、⑤（C）只有②、③（D）全部可以

3、下列叙述中，正确的是（）

（A）碱金属的碳酸盐受热时迅速分解

（B）碱金属都能从盐溶液中置换出活动性相对较弱的金属

（C）钾的单质、钾的氧化物、钾的氢氧化物及钾盐，它们在焰色反应中均呈紫色

（D）小苏打和芒硝均含有结晶水

4、在下列反应中，钾元素失去电子被氧化的是（）

（A）2K+2H2O=2KOH+H2（B）2K2O2+2H2O=4KOH+O2

（C）2KCl=2K+Cl2（D）2KClO3=2KCl+3O2

5、等质量的钠和钾分别与足量的水反应，下列说法正确的是（）

（A）相同状况下放出等体积H2（B）放出H2的质量钠大于钾

（C）生成等物质的量浓度的碱溶液（D）钠、钾与水反应时的现象完全相同

6、用等量的小苏打制取CO2，可用①煅烧法②与酸作用法。

两种方法得到CO2的量（）

（A）①多于②（B）①少于②（C）相等（D）无法比较

7、物质的量相同的下列物质，在反应中放出氧气最多的是（）

（A）Na2O2（与水反应）（B）Na2O2（与CO2反应）

（C）KClO3（与MnO2共热）（D）水（通电）

8、、有一种AB型的氯化物，经测定知道5g氯化物中含氯元素，该氯化物是（）

（A）LiCl（B）NaCl（C）KCl（D）CsCl

9、下列各组物质在溶液中相互作用，能产生白色沉淀的是（）

（A）AgNO3和HBr（B）Ca（HCO3）2和HNO3

（C）Ba（NO3）2和CO2（D）NaHCO3和Ca（OH）2

10、有X、Y、Z三种溶液。

在Na2CO3溶液中加入X，生成白色沉淀，在沉淀中加入Y，沉淀溶解并产生气体，再加入Z，又出现白色沉淀。

X、Y、Z分别是（）

（A）（B）（C）（D）

XCaCl2BaCl2KClBaCl2

YHNO3HNO3H2SO4H2SO4

ZKClNa2SO4CaSO4CaCl2

11、标准状况下，将20LCO2和CO的混合气体通过足量的Na2O2粉未，充分反应后，在相同状况下气体体积减少至16L，原混合气中CO的体积是（）

（A）16L（B）12L（C）8L（D）4L

12、某无水碳酸钠样品中，含小苏打杂质，充分灼烧后，固体质量减少5％，该样品中小苏打所占的质量分数为（）

（A）5％（B）%（C）％（D）%

2

二、填空题

13、在500mL某溶液（密度为dg／cm3）中，含氯化钠和硫酸钠各xmol。

溶液中Na+的物质的量浓度为__________；溶液中氯化钠的质量分数为_________；硫酸钠的质量分数为______________。

14、A、B、C、D四种化合物，焰色反应均为黄色。

A、B、C和盐酸反应都可得到D，而B、C以等物质的量在溶液中反应可得到A。

若在B溶液中通入一种无色无刺激性气味的气体，适量时得到A，过量时得到C。

（1）各物质的化学式为：

A____________B____________C____________D____________

（2）有关反应的离子方程式为：

A+HClD__________________________________________________________________

B+HClD__________________________________________________________________C+HClD__________________________________________________________________B+CA__________________________________________________________________

B+气体A__________________________________________________________________

B+气体C__________________________________________________________________

15、为除去下列物质中含有的少量杂质（括号内物质），请按要求填空

物质

加入试剂

化学方程式或离子方程式

NaCl（NaHCO3）

Na2SO4（Na2S）

K2CO3（KOH）

NaHCO3（Na2CO3）

16、如下图装置中：

加热试管内的白色固体A（A的焰色反应为黄色），生成白色固体B并放出气体C和D，这些气体通过甲瓶的浓硫酸后，C被吸收；D进入乙瓶跟另一淡黄色固体E反应生成白色固体B和气体F；丙瓶中的NaOH溶液用来吸收剩余的气体D，气体F进入丁瓶与无色溶液G反应，有淡黄色H析出

（1）写出各物质的化学式

A________________B________________C________________D________________

E________________F________________G________________H________________

（2）写出试管中及丁瓶中反应的化学方程式

试管中：

_________________________________________________________________

丁瓶中：

_________________________________________________________________

三、计算题

*17、有40mL由H2、CO2、O2三种气体组成的混合气体。

将混合气体通过过量的Na2O2固体，使之充分反应，剩余气体为30mL。

点燃这30mL气体，再冷却到原来的温度，体积变为6mL