高一化學(xué):堿金屬元素知識點(diǎn)

 　　1.堿金屬元素

　　堿金屬包含鋰(Li)、鈉(Na)、鉀(K)、銣(Rb)、銫(Cs)、鈁(Fr)六種元素.由于鈁是人工放射性元素,中學(xué)化學(xué)不作介紹.

　　2.堿金屬元素的原子結(jié)構(gòu)

　　相似性：堿金屬元素的原子最外層都只有1個(gè)電子,次外層為8個(gè)電子(其中Li原子次外層只有2個(gè)電子).所以在化學(xué)反應(yīng)中,堿金屬元素的原子總是失去最外層的1個(gè)電子而顯+1價(jià).

　　遞變性：Li、Na、K、Rb、Cs等堿金屬元素的原子核外電子層數(shù)逐漸增多,原子半徑逐漸增大,核對最外層電子的吸引力逐漸減弱,失電子能力逐漸增強(qiáng),元素的金屬性逐漸增強(qiáng).

　　3.堿金屬的物理性質(zhì)及其變化規(guī)律

　　(1)顏色：銀白色金屬(Cs略帶金色光澤).

　　(2)硬度：小,且隨Li、Na、K、Rb、Cs,金屬的硬度逐漸減小.這是由于原子的電子層數(shù)逐漸增多,原子半徑逐漸增大,原子之間的作用力逐漸減弱所致.堿金屬的硬度小,用小刀可切割.

　　(3)堿金屬的熔點(diǎn)低.熔點(diǎn)最高的鋰為180.5℃,銫的熔點(diǎn)是28.4℃.隨著原子序數(shù)的增加,單質(zhì)的熔點(diǎn)逐漸降低.

　　(4)堿金屬的密度小.Li、Na、K的密度小于水的密度,且鋰的密度小于煤油的密度.隨著原子序數(shù)的增大,堿金屬的密度逐漸增大.但鉀的密度小于鈉的密度,出現(xiàn)“反常”現(xiàn)象.這是由于金屬的密度取決于兩個(gè)方面的作用,一方面是原子質(zhì)量,另一方面是原子體積,從鈉到鉀,原子質(zhì)量增大所起的作用小于原子體積增大的作用,所以鉀的密度反而比鈉的密度小.

　　4.堿金屬的化學(xué)性質(zhì)

　　堿金屬與鈉一樣都是活潑的金屬,其性質(zhì)與鈉的性質(zhì)相似.但由于堿金屬原子結(jié)構(gòu)的遞變性,其金屬活潑性有所差異,化合物的性質(zhì)也有差異.

　　(1)與水反應(yīng)

　　相似性：堿金屬單質(zhì)都能與水反應(yīng),生成堿和氫氣.

　　2R+2H2O=2ROH+H2↑(R代表堿金屬原子)

　　遞變性：隨著原子序數(shù)的增大,金屬與水反應(yīng)的劇烈程度增大,生成物的堿性增強(qiáng).

　　例如：鈉與冷水反應(yīng)放出熱量將鈉熔化成小球,而鉀與冷水反應(yīng)時(shí),鉀球發(fā)紅,氫氣燃燒,并有輕微爆炸.LiOH是中強(qiáng)堿,CsOH是最強(qiáng)堿.

　　(2)與非金屬反應(yīng)

　　相似性：堿金屬的單質(zhì)可與大多數(shù)非金屬單質(zhì)反應(yīng),生成物都是含R+陽離子的離子化合物.

　　遞變性：堿金屬與氧氣反應(yīng)時(shí),除鋰和常溫下緩慢氧化的鈉能生成正常的氧化物(R2O)外,其余的堿金屬氧化物是復(fù)雜氧化物.

　　4Li+O2=2Li2O

　　4Na+O2

　　2Na+O2 Na2O2 (過氧化鈉,氧元素化合價(jià)-1)

　　K+O2 KO2　(超氧化鉀)

　　(3)與鹽溶液反應(yīng)

　　堿金屬與鹽的水溶液反應(yīng)時(shí),首先是堿金屬與水反應(yīng)生成堿和氫氣,生成的堿可能再與鹽反應(yīng).

　　特別注意：堿金屬單質(zhì)都不能從鹽溶液中置換出較不活潑金屬.如：

　　2Na+CuSO4+2H2O=Cu(OH)2↓+Na2SO4+H2↑

　　5.焰色反應(yīng)

　　(1)概念：焰色反應(yīng)是指某些金屬或金屬化合物在火焰上灼燒時(shí),火焰呈現(xiàn)特殊的顏色(稱焰色).

　　(2)幾種金屬及其離子的焰色

　　Li(Li+)　　　 紫紅　　　　　　　　　　　　Na(Na+)黃色

　　K(K+)　　　　 紫色(透過藍(lán)色鈷玻璃觀察)

　　Cu(Cu2+)　　　綠色　　　　　　　　　　　　Ca(Ca2+)磚紅色

　　Ba(Ba2+)　　　黃綠色　　　　　　　　　 　 Sr(Sr2+)洋紅色 　　

    (3)焰色反應(yīng)是物理變化.焰色是因?yàn)榻饘僭�子或離子外圍電子發(fā)生躍遷,然后回落到原位時(shí)放出的能量.由于電子回落過程放出能量的頻率不同而產(chǎn)生不同的光.所以焰色反應(yīng)屬于物理變化(但單質(zhì)進(jìn)行焰色反應(yīng)時(shí),由于金屬活潑則易生成氧化物,此時(shí)既有物理變化又有化學(xué)變化).

　　(4)焰色反應(yīng)實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)

　　a.火焰最好是無色的或淺色的,以免干擾觀察離子的焰色.

　　b.每次實(shí)驗(yàn)前要將鉑絲在鹽酸中洗凈并在燈焰上灼燒至火焰無色(在酒精燈焰上燒至不改變焰色).

　　c.觀察K+的焰色應(yīng)透過藍(lán)色鈷玻璃片,以濾去對紫色光有遮蓋作用的黃光,避免雜質(zhì)Na+所造成的干擾.

　　6.堿金屬的實(shí)驗(yàn)室保存方法

　　堿金屬都是活潑金屬,極易與空氣中的水、氧氣等反應(yīng),保存時(shí)應(yīng)隔絕空氣和水.金屬鈉、鉀、銣、銫保存在干燥的煤油或液體石蠟中,而金屬鋰的密度比煤油的密度小,只能保存于液體石蠟中.

　　7.堿金屬元素單質(zhì)及化合物的特性

　　(1)一般而言,在金屬活動(dòng)性順序中前面的金屬能把后面的金屬從其鹽溶液中置換出來.但這一結(jié)論不適宜于活潑金屬(K、Ca、Na等).

　　如將金屬K投入飽和NaCl溶液中,則不會(huì)發(fā)生反應(yīng)：

　　K+NaCl=KCl+Na　　(該反應(yīng)在溶液中不能發(fā)生)

　　此時(shí),由于2K+2H2O=2KOH+H2↑,H2O減少,如果溫度不變,會(huì)有NaCl晶體析出.

　　(2)一般合金為固態(tài),而Na—K合金在常溫時(shí)為液態(tài).

　　(3)一般酸式鹽的溶解度大于正鹽,而NaHCO3的溶解度小于Na2CO3.

　　(4)鉀的化合物可作肥料,但鉀的氧化物和KOH除外.

　　(5)堿金屬元素隨原子序數(shù)的增大,其單質(zhì)的密度一般也增大,但鉀的密度卻反常,Na為0.97g/cm3,而K為0.86g/cm3.

　　(6)由于堿金屬都很活潑,在常溫下就容易跟空氣中的O2、水等反應(yīng),所以堿金屬單質(zhì)通常保存在煤油中.但鋰的密度為0.534g/cm3,比煤油的密度(0.8g/cm3)小,所以不能把鋰保存在煤油中,常把鋰封存在固體石蠟中.

　　(責(zé)任編輯：康彥林)

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