第17講 堿金屬元素
1.以研究物質(zhì)性質(zhì)的方法和程序探究鈉的性質(zhì)。
2.以研究碳的化合物探究碳酸鈉和碳酸氫鈉的性質(zhì)。
3.掌握鈉及其化合物的知識(shí)。
4.探究堿金屬的遞變規(guī)律.
堿金屬元素化合物
(1)注意鈉及其化合物溶于水所得溶液濃度的計(jì)算中，Na及Na2O2溶于水均會(huì)產(chǎn)生氣態(tài)物質(zhì)，所得溶液的質(zhì)量應(yīng)是原混合物質(zhì)的質(zhì)量總和減去產(chǎn)生氣體的質(zhì)量。
(2)注意Na2O2跟CO2和水蒸氣組成的混合氣體反應(yīng)時(shí)的先后順序。若先發(fā)生反應(yīng)：2 Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑，必還發(fā)生2NaOH+ CO2=Na2CO3+H2O，即應(yīng)先考慮Na2O2跟CO2的反應(yīng)。
(3)正確理解“焰色反應(yīng)”：
①它是元素的一種物質(zhì)性質(zhì)。無論是金屬離子或金屬原子均能發(fā)生焰色反應(yīng)。它屬物理變化過程。
②不是所有元素都有特征的焰色。只有堿金屬元素以及鈣、鍶、鋇、銅等少數(shù)金屬元素才能呈現(xiàn)焰色反應(yīng)。
③焰色反應(yīng)的顯色過程與氣體物質(zhì)燃燒時(shí)產(chǎn)生各色火焰的過程有著本質(zhì)的區(qū)別。焰色反應(yīng)并非金屬及其化合物自身發(fā)生燃燒反應(yīng)而產(chǎn)生各種顏色火焰的過程，而是它們的原子或離子的外圍電子被激發(fā)而產(chǎn)生的各種顏色的光的過程。
第1時(shí) 鈉與水的反應(yīng)
1．鈉與水的反應(yīng)可以概括為：浮、熔、響、游、紅五個(gè)字記憶。
（1）鈉投入水中并浮在水面上——密度小于水。
（2）鈉立即跟水反應(yīng)，并放出熱量，發(fā)出嘶嘶聲，產(chǎn)生氣體。
（3）同時(shí)鈉熔成一個(gè)閃亮的小球并在水面上向各方向迅速游動(dòng)最后消失——熔點(diǎn)低。（4）反應(yīng)后的水溶液使酚酞變紅——與水反應(yīng)生成NaOH。
2．鈉與酸溶液反應(yīng)
當(dāng)鈉投入酸溶液中，鈉首先與酸電離出的H+反應(yīng)：2Na +2H+ 2Na++H2↑；當(dāng)酸完全反應(yīng)后，過量的鈉再與水反應(yīng)，故鈉與酸溶液反應(yīng)比鈉與水反應(yīng)更劇烈。
3．鈉與鹽溶液的反應(yīng)
實(shí)質(zhì)上是先與水反應(yīng)生成 NaOH，NaOH再與鹽反應(yīng)。
與CuSO4溶液反應(yīng)：2Na+2H2O NaOH+H2↑ (1) CuSO4+2NaOH Na2SO4
+Cu(OH)2 (2) 合并(1)(2)得：2Na+2H2O+CuSO4 Na2SO4 +Cu(OH)2↓+H2 ↑
（2）與FeCl3溶液反應(yīng)：6Na+6H2O+2FeCl3 6NaCl+2Fe(OH)3↓+3H2↑
4.鈉和鹽溶液反應(yīng)，不能置換出鹽中的金屬，這是因?yàn)榻饘訇栯x子在水中一般是以水合離子形式存在，即金屬離子周圍有一定數(shù)目的水分子包圍著，不能和鈉直接接觸。鈉與熔融的鹽反應(yīng)才可能置換出鹽中的金屬。
【例】下列關(guān)于鈉與水反應(yīng)的說法不正確的是 （ ）
①將小塊鈉投入滴有石蕊試液的水中，反應(yīng)后溶液變紅；②將鈉投入稀鹽酸中，鈉先與水反應(yīng)，后與鹽酸反應(yīng)；③鈉在水蒸氣中反應(yīng)時(shí)因溫度高會(huì)發(fā)生燃燒；④將兩小塊質(zhì)量相等的金屬鈉，一塊直接投入水中，另一塊用錫箔包住，在錫箔上刺些小孔，然后按入水中，兩者放出的氫氣質(zhì)量相等。
A．①② B．②③ C．②③④ D．①②③④
[解析]鈉與水反應(yīng)產(chǎn)生氫氧化鈉只能使酚酞變紅，而不能使石蕊變紅。鈉與水的反應(yīng)本質(zhì)是鈉與H+的反應(yīng)，所以鈉先與鹽酸溶液中的酸反應(yīng)。鈉在水蒸氣中反應(yīng)產(chǎn)生的是氫氣，盡管溫度高且反應(yīng)放熱，因無氧氣不能燃燒。鈉的密度比水大，浮在水面上時(shí)，就有部分鈉被氧氣氧化，而用錫箔包住的鈉不會(huì)被氧氣氧化，所以與水反應(yīng)的鈉質(zhì)量不相等，兩者放出氫氣的質(zhì)量也不相等。
[答案]D
第2時(shí) 過氧化鈉的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
1．Na2O2的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
在Na2O2和H2O2中，氧是－1價(jià)，這是因?yàn)閮蓚�(gè)氧原子之間以一對(duì)共用電子相結(jié)合（非極性鍵），形成了一種不太穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。
2．Na2O2的性質(zhì)
－1價(jià)介于氧的兩種較穩(wěn)定化合價(jià)0價(jià)和－2價(jià)之間，因此Na2O2既可以在一定條下
獲得電子表現(xiàn)氧化性（如與SO2、Fe2+、品紅等反應(yīng)），也可以在一定條下失去電子
表現(xiàn)還原性（如與H+和nO4反應(yīng)），還可以在一定條下發(fā)生歧化反應(yīng)（如與H2O、CO2等反應(yīng)）；但以氧化性為主。
Na2O2與SO2反應(yīng)：Na2O2+SO2 Na2SO4
Na2O2投入FeCl2溶液中，可將Fe2+氧化成Fe3+，同時(shí)生成Fe(OH)3沉淀：3Na2O2+6FeCl2+6H2O 2FeCl3+4Fe(OH)3↓+6NaCl。
Na2O2投入氫硫酸中，可將H2S氧化成單質(zhì)硫，溶液變渾濁：Na2O2+H2S 2NaOH+S↓。
Na2O2投入品紅溶液中，可使品紅溶液褪色(褪色原理與SO2不同)。
【例】在呼吸面具和潛水艇中可用過氧化納作為供氧劑。請(qǐng)選用適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)試劑和實(shí)驗(yàn)用品、用上圖中的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，證明過氧化鈉可作供氧劑。
（1）A是制取CO2的裝置。寫出A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式： 。
（2）填寫表中空格：（請(qǐng)?jiān)诖痤}卡上填空）
儀器加入試劑加入該試劑的目的
B飽和NaHCO3溶液
C
D
（3）寫出過氧化鈉與二氧化碳反應(yīng)的化學(xué)方程式： 。
（4）試管F中收集滿氣體后，下一步實(shí)驗(yàn)操作是： 。
[解析]要證明過氧化鈉可作供氧劑，必須驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物是O2，故實(shí)驗(yàn)?zāi)康木褪球?yàn)證過氧化鈉與水或二氧化碳的反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)儀器中的A是二氧化碳發(fā)生裝置，B、D是除雜裝置，C是反應(yīng)裝置，E是尾氣處理與收集裝置。本實(shí)驗(yàn)可能存在的雜質(zhì)氣體有：HCl和水，但由于過氧化鈉與二氧化碳的反應(yīng)是離子反應(yīng)，故水不必除去。試管F中收集滿氣體后，下一步實(shí)驗(yàn)操作應(yīng)是驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物是O2。為檢驗(yàn)生成的O2應(yīng)將試管F從水槽中取出，然后用帶火星的木條伸入管口進(jìn)行檢驗(yàn)，但是取出F前，應(yīng)將裝置A中的反應(yīng)停止。
[答案]（1）CaCO3+2HCl＝CaCl2+H2O+CO2↑
（2）B 飽和NaHCO3 除CO2中的HCl
C Na2O2粉末 反應(yīng)物
D NaOH溶液 除去未反應(yīng)的CO2
（3）2Na2O2+2CO2＝2Na2CO3+O2 （4）將帶火星的木條插入試管檢驗(yàn)?zāi)緱l能否復(fù)燃。
[方法技巧]做實(shí)驗(yàn)首先確立實(shí)驗(yàn)?zāi)康�，確定裝置B、C、D的作用是解答本題的關(guān)鍵。易錯(cuò)點(diǎn)是部分考生考慮二氧化碳中的水必須除去，從而認(rèn)為裝置是干燥裝置，D是Na2O2與CO2反應(yīng)裝置而出現(xiàn)錯(cuò)誤。
第3時(shí) 碳酸鈉、碳酸氫鈉
1．碳酸鈉、碳酸氫鈉主要性質(zhì)比較及鑒別
（1）熱穩(wěn)定性不同。分別加熱少量固體，若發(fā)生分解反應(yīng)，將產(chǎn)生的氣體通入澄清的石灰水中，石灰水變渾濁的原試劑是NaHCO3，另一個(gè)為Na2CO3。
（2）和酸反應(yīng)速率不同。分別取一定質(zhì)量的固體，加入等濃度、等體積的鹽酸，反應(yīng)快、產(chǎn)生氣體多的為NaHCO3，另一個(gè)為Na2CO3。
（3）陰離子不同。分別取其稀溶液，滴加氯化鋇稀溶液或CaCl2溶液，產(chǎn)生沉淀的原試劑為Na2CO3，另一個(gè)為NaHCO3。
（4）溶液的酸堿性。測其稀溶液(0.1 mol•L1)的pH，Na2CO3溶液的pH在12左右，而
NaHCO3溶液的pH在8左右。
2. 碳酸鈉溶液與鹽酸反應(yīng)時(shí)，二者滴加的次序不同，產(chǎn)生的現(xiàn)象不同。
向鹽酸中逐滴加入Na2CO3溶液（開始時(shí)酸過量）：2HCl+Na2CO3 2NaCl+CO2↑+H2O。若向Na2CO3溶液中逐滴加入鹽酸（開始時(shí)酸不足）：HCl+Na2CO3 NaCl+NaHCO3（無氣泡），HCl+NaHCO3 NaCl+CO2↑+H2O。由以上分析可知，不同的滴加順序產(chǎn)生不同的現(xiàn)象，這就是不用其他試劑鑒別Na2CO3溶液和鹽酸的原理。
3. 碳酸氫鈉和碳酸鈉的制法
（1）制取NaHCO 3的方法
①減壓低溫蒸干NaHCO3溶液。NaHCO3遇熱易分解，其水溶液加熱更易分解，所以不可能采用常壓下蒸發(fā)溶劑的方法制得NaHCO3晶體。
②往飽和Na2CO3 溶液中通入CO2，過濾得到晶體。Na2CO 3+CO 2+H2O 2NaHCO 3
（2）聯(lián)堿法制純堿原理
①在飽和食鹽水中通NH3飽和后，再通CO2 ：NH3+CO2+H2O NH4HCO3
②生成NH4HCO3的溶解度大，而c(Na+)也大，而NaHCO3溶解度小，故產(chǎn)生沉淀：NaCl+ NH4HCO3 NaHCO3↓+NH4Cl，總方程式：NaCl+ NH3+CO2+H2O NaHCO3↓+NH4Cl。
③將析出沉淀加熱，制得Na2CO3（純堿）
注意：不能先通入CO2達(dá)飽和后再通入NH3，因?yàn)镃O2在水中的溶解度很小(1∶1)，即使通入過量的NH3，所生成的NaHCO3、NH4Cl也很少，這樣就無法制取NaHCO3。
【例1】（2010安徽卷）將0.01mol下列物質(zhì)分別加入100mL蒸餾水中，恢復(fù)至室溫，所得溶液中陰離子濃度的大小順序是(溶液體積變化忽略不計(jì))
①Na2O1②Na2O ③Na2CO3 ④NaCl
A.①>②>③>④B.①>②>④>③
C.①=②>③>④D.①=②>③=④
答案：A
解析：①②溶于水，溶質(zhì)都是0.02moL,但前者有氧氣生成，因此氫氧根濃度大，有①>②;③中碳酸根水解使得陰離子濃度稍大于④。因此有A正確。
【例2】（2010上海卷）將0.4gNaOH和1.06g Na2CO3混合并配成溶液，向溶液中滴加0.1mol•L-1稀鹽酸。下列圖像能正確表示加入鹽酸的體積和生成CO2的物質(zhì)的量的關(guān)系的是
答案：C
解析：此題考查了元素化合物、圖像數(shù)據(jù)的處理知識(shí)。向NaOH和Na2CO3混合溶液中滴加鹽酸時(shí)，首先和NaOH反應(yīng)生成水和氯化鈉，當(dāng)?shù)稳?.1L時(shí)，兩者恰好反應(yīng)完全；繼續(xù)滴加時(shí)，鹽酸和Na2CO3開始反應(yīng)，首先發(fā)生：HCl+ Na2CO3= NaHCO3+NaCl，不放出氣體，當(dāng)再加入0.1L時(shí)，此步反應(yīng)進(jìn)行完全；繼續(xù)滴加時(shí)，發(fā)生反應(yīng)：NaHCO3+HCl =NaCl+H2O+CO2↑；此時(shí)開始放出氣體，分析圖像，可知選C。
易錯(cuò)警示：解答此題的易錯(cuò)點(diǎn)是，不能準(zhǔn)確理解向碳酸鈉溶液中滴加鹽酸的反應(yīng)。是分步進(jìn)行的，首先發(fā)生的是HCl+ Na2CO3= NaHCO3+NaCl；進(jìn)行完全后，再發(fā)生：NaHCO3+HCl =NaCl+H2O+CO2↑
【例3】(2009全國卷Ⅰ11)為了檢驗(yàn)?zāi)澈?雜質(zhì)的 樣品的純度，現(xiàn)將 克樣品加熱，其質(zhì)量變?yōu)?g,，則該樣品的純度（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）是 （ ）
A. B.
C. D.
答案 A
解析 2NaHCO3 Na2CO3 + CO2↑ + H2O m (減少)
2×84 106 62
x (w1- w2)
解得x= ，將其帶入下式可得： w(Na2CO3)= (w1- x )/W1 = ，
A項(xiàng)正確。
第4時(shí) 堿金屬
1．焰色反應(yīng)
（1）概念：多種金屬或它們的化合物在燃燒時(shí)使火焰呈特殊的顏色，叫焰色反應(yīng)。
（2）用品：鉑絲（或鐵、鉻、鎳、鎢等）、酒精燈（或煤氣燈）、試劑。
（3）焰色反應(yīng)鑒別鹽類的步驟：①鉑絲在火焰上灼燒至原火焰色。②蘸取溶液（沾取固體）放在火焰上灼燒，觀察火焰顏色，觀察鉀火焰顏色要透過藍(lán)色的鈷玻璃去觀察。③鹽酸洗鉑絲。④鉑絲在火焰上灼燒至原火焰色（如不能灼燒至原火焰色，則需再酸洗，再灼燒）。⑤再蘸�。ㄕ慈。┝硗饣瘜W(xué)藥品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
鉀、鈉焰色反應(yīng)顏色：鉀——紫色（透過藍(lán)色鈷玻璃）；鈉——黃色。
2．堿金屬的性質(zhì)規(guī)律與特例
（1）通常合金多呈固態(tài)，而鈉鉀合金卻是液態(tài)。
（2）堿金屬單質(zhì)在空氣或氧氣中燃燒時(shí)，生成過氧化物甚至比過氧化物更復(fù)雜的氧化物，而Li只生成Li2O。
（3）堿金屬單質(zhì)密度一般隨核電荷數(shù)增大而遞增，但的密度比Na小。
（4）堿金屬單質(zhì)一般跟水劇烈反應(yīng)，但Li跟水反應(yīng)緩慢（LiOH溶解度�。�
（5）堿金屬單質(zhì)因其活動(dòng)性強(qiáng)，多保存在煤油中，而Li卻因密度比煤油更小，只能保存在液體石蠟中。
（6）堿金屬的鹽一般都易溶于水，但Li2CO3卻微溶。
（7）一般說，酸式鹽較正鹽溶解度大，但NaHCO3卻比Na2CO3溶解度小。
（8）試劑瓶中的藥品取出后，一般不能放回原瓶，但I(xiàn)A金屬Na、等除外。
（9）一般活潑金屬能從鹽中置換出不活潑金屬，但對(duì)IA非�；顫姷慕饘貼a、等除外。如：2Na+CuSO4+2H2O Cu(OH)2↓+H2↑+Na2SO4。
（10）Fr是放射性元素，所以在自然界中不存在。
【例1】（2010全國2）下列敘述正確的是
A．Li在氧氣中燃燒主要生成
B．將SO2通入 溶液可生成 沉淀
C．將CO2通入次氯酸鈣溶液可生成次氯酸
D．將NH3通入熱的CuSO4溶液中能使Cu2+還原成Cu
【解析】A錯(cuò)誤，因?yàn)長i在空氣中燃燒只能生成Li2¬¬O,直接取材于第一冊(cè)本第二第三節(jié)； B錯(cuò)誤，酸性：HCl＞H2SO3＞H2CO3所以通入后無BaSO3沉淀，因?yàn)锽aSO3+2HCl=BaCl2+H2O+SO2↑；D錯(cuò)誤，溶液中該反應(yīng)難以發(fā)生，先是：2NH3+2H2O+CuSO4=Cu(OH)2↓+(NH4)2SO4,接著Cu(OH)2 CuO+H20,溶液中NH3不能還原CuO為Cu,要還原必須是干燥的固態(tài)！C正確，強(qiáng)酸制弱酸，酸性：H2CO3＞HClO,反應(yīng)為：CO2+H20+Ca(ClO)2=CaCO3↓+2HClO，直接取材于本第一冊(cè)第四第一節(jié)；
【答案】C
【命題意圖】考查無機(jī)元素及其化合物，如堿金屬，氯及其化合物，碳及其化合物，硫及其化合物，氮及其化合物等A、B、C選項(xiàng)直接取材于高一本，D取材于高二第一氮族。
【點(diǎn)評(píng)】再次印證了以本為本的復(fù)習(xí)策略，本題四個(gè)選項(xiàng)就直接取材于本，屬于簡單題，不重視基礎(chǔ)，就有可能出錯(cuò)！
【例2】（2010重慶卷）下列敘述正確的是
A．鋁制容器可盛裝熱的H2SO4
B．Agl膠體在電場中自由運(yùn)動(dòng)
C．與水反應(yīng)比Li與水反應(yīng)劇烈
D．紅磷在過量Cl2中燃燒生成PCl3
8. 答案C
【解析】本題考察物質(zhì)的性質(zhì)。A項(xiàng)，鋁與熱的濃硫酸反應(yīng)，錯(cuò)誤。B項(xiàng)，AgL膠體吸附電荷而帶電，故在電場作用下做定向移動(dòng)，錯(cuò)誤。C項(xiàng)，比Li活潑，故與水反應(yīng)劇烈，正確。D項(xiàng)，P與過量的 反應(yīng)，應(yīng)生成 ,錯(cuò)誤。
【誤區(qū)警示】鋁在冷、熱 中發(fā)生鈍化，但是加熱則可以發(fā)生反應(yīng)，膠體自身不帶電，但是它可以吸附電荷而帶電。由此警示我們，化學(xué)學(xué)習(xí)的平時(shí)學(xué)生一定要嚴(yán)謹(jǐn)，對(duì)細(xì)小知識(shí)點(diǎn)要經(jīng)常記憶，并且要找出關(guān)鍵字、詞。
【例3】（2010安徽卷）（14分）鋰離子電池的廣泛應(yīng)用使回收利用鋰貨成為重要題：某研究性學(xué)習(xí)小組對(duì)廢舊鋰離子電池正極材料（Lin2O4、碳粉等涂覆在鋁箔上）進(jìn)行資回收研究，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)流程如下：
（1）第②步反應(yīng)得到的沉淀X的化學(xué)式為 。
（2）第③步反應(yīng)的離子方程式是 。
（3）第④步反應(yīng)后，過濾Li2CO3所需的玻璃儀器有 。
若過濾時(shí)發(fā)現(xiàn)濾液中有少量渾濁，從實(shí)驗(yàn)操作的角度給出兩種可能的原因：
、 。
（4）若廢舊鋰離子電池正極材料含LiNB2O4的質(zhì)量為18.1 g第③步反應(yīng)中加入20.0mL3.0mol•L-1的H2SO4溶液。定正極材料中的鋰經(jīng)反應(yīng)③和④完全為Li2CO3,剩至少有 Na2CO3參加了反應(yīng)。
答案：（1）Al(OH)3
(2)4 Lin2O4+O2+4H+=4Li++8nO2+2H2O
(3) 漏斗 玻璃棒 燒杯 ； 濾紙破損、濾液超過濾紙邊緣等
（4）5.3
解析：第一步就是鋁溶解在氫氧化鈉溶液中 第二步就是偏鋁酸鈉與二氧化碳生成氫氧化鋁，第三步是氧化還原反應(yīng)，注意根據(jù)第一步反應(yīng)Lin2O4不溶于水。
第（4）小題計(jì)算時(shí)要通過計(jì)算判斷出硫酸過量。
【例4】（2010重慶卷，26）（15分）金屬鈣線是煉制優(yōu)質(zhì)鋼材的脫氧脫磷劑，某鈣線的主要成分為金屬和 ，并含有3.5%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） ．
（1） 元素在周期表中位置是 ，其原子結(jié)構(gòu)示意圖 ．
（2） 與最活躍的非金屬元素A形成化合物D，D的電子式為 ，D的沸點(diǎn)比A與 形成的化合物E的沸點(diǎn) ．
（3）配平用鈣線氧脫鱗的化學(xué)方程式：
P+ FeO+ CaO + Fe
（4）將鈣線試樣溶于稀鹽酸后，加入過量 溶液，生成白色絮狀沉淀并迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色 .則金屬為______；檢測 的方法是_____（用離子方程式表達(dá)）．
（5）取1.6g鈣線試樣，與水充分反映，生成224ml. （標(biāo)準(zhǔn)狀況），在想溶液中通入適量的 ，最多能得到 g．
答案（5分）
（1）第四周期第ⅡA族，
（2） ，高
（3）2P+5FeO+3CaO Ca3（PO4）2+5Fe
（4）Fe;Fe+3SCN-=Fe(SCN)3
（5）1.1
【解析】本題考查鈣、鐵的知識(shí)。（1）Ca為20號(hào)，位于第四周期，第IIA族。（2）最活潑的金屬為：F, 為離子化合物， 為分子晶體，故 的沸點(diǎn)高。（3）P從0價(jià)升至+5價(jià)， 從+2價(jià)降至0價(jià)，根據(jù)得失電子守恒有，P前配2， 前配5.（4）有顏色變化可知，紅褐色 為 , 與SCN變血紅色。（5） 與 中只有 與水能反應(yīng)生成 ，由 ~ 得，n( )=0.224/22.4=0.01mol。n( )=1.6×3.5%/56=0.01OL。由鈣守恒得，m( )=(0.01+0.001)×100=1.1g。
【例5】（2010江蘇卷）（12分）正極材料為 的鋰離子電池已被廣泛用作便攜式電。但鈷的資匱乏限制了其進(jìn)一步發(fā)展。
（1）橄欖石型 是一種潛在的鋰離子電池正極材料，它可以通過 、 與 溶液發(fā)生共沉淀反應(yīng)，所得沉淀經(jīng)80℃真空干燥、高溫成型而制得。
①共沉淀反應(yīng)投料時(shí)，不將 和 溶液直接混合的原因是 。
②共沉淀反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。
③高溫成型前，常向 中加入少量活性炭黑，其作用除了可以改善成型后的 的導(dǎo)電性能外，還能 。
（2）廢舊鋰離子電池的正極材料試樣（主要含有 及少量AI、Fe等）可通過下列實(shí)驗(yàn)方法回收鈷、鋰。
①在上述溶解過程中， 被氧化成 ， 在溶解過程中反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。
② 在空氣中加熱時(shí)，固體殘留率隨溫度的變化
如右圖所示。已知鈷的氫氧化物加熱至290℃時(shí)已完全
脫水，則1000℃時(shí)，剩余固體的成分為 。（填化學(xué)式）；
在350~400℃范圍內(nèi)，剩余固體的成分為 。（填化學(xué)式）。
【答案】
(1)
①Fe2+在堿性條下更易被氧化（凡合理答案均可）
②（NH4）2Fe（SO4）2+LiOH+H3PO4=LiFePO4+2NH4HSO4+H2O
③與空氣中O2反應(yīng)，防止LiFePO4中的Fe2+被氧化
（2）
①
② 、
【解析】本題考察的知識(shí)比較散，涉及到能利用，物質(zhì)性質(zhì)、化工流程分析，圖表分析，覆蓋面比較廣。（1）①不能直接混合的原因是Fe2+在堿性條下更容易被氧化；②根據(jù)題給的信息，發(fā)生的反應(yīng)為（NH4）2Fe（SO4）2+LiOH+H3PO4=LiFePO4+2NH4HSO4+H2O③消耗空氣中的O2,保護(hù)Fe2+,防止Fe2+被氧化；（2）①通過題給信息可知LiCoO2與Na2S2O3發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，反應(yīng)為8 LiCoO2+ Na2S2O3+11H2SO4=4Li SO4+8CoSO4+ Na2SO4+11 H2O②根據(jù)質(zhì)量的變化，在變化過程中，Co的質(zhì)量沒有變，通過題給數(shù)據(jù)看，在10000C是Co(OH)2完全分解，則產(chǎn)物CoO，在350-4000C時(shí)，固體的質(zhì)量在89.25%-86.38%之間，可以通過極點(diǎn)進(jìn)行分析，在2920C,n(Cr)n(O)=100/93：（89.25-100*59/93)/16=2:3,其化學(xué)式為Co2O3在5000C n(Cr)n(O)= 100/93：（86.38-100*59/93)/16=3:4其化學(xué)式為Co3O4 ，所以可以確定在350-4000C時(shí)的化學(xué)式為Co2O3和Co3O4
【例6】（2009浙江卷，12）市場上經(jīng)常見到的標(biāo)記為Li-ion的電池稱為“鋰離子電池”。它的負(fù)極材料是金屬鋰和碳的復(fù)合材料（碳作為金屬鋰的載體），電解質(zhì)為一種能傳導(dǎo)Li 的高分子材料。這種鋰離子電池的電池反應(yīng)為：
Li+2Li
下列說法不a正確的是 （ ）
A．放電時(shí)，負(fù)極的電極反應(yīng)式：Li-e =Li
B．充電時(shí)，Li 既發(fā)生氧化反應(yīng)又發(fā)生還原反應(yīng)
C．該電池不能用水溶液作為電解質(zhì)
D．放電過程中Li 向負(fù)極移動(dòng)
答案 D
解析 A項(xiàng)，Li從零價(jià)升至正價(jià)，失去電子，作為負(fù)極，正確；
B項(xiàng)，反應(yīng)逆向進(jìn)行時(shí)，反應(yīng)物只有一種，故化合價(jià)既有升，又有降，所以既發(fā)生氧化反應(yīng)又發(fā)生還原反應(yīng)，正確；
C項(xiàng)，由于Li可以與水反應(yīng)，故應(yīng)為非水材料，正確；
D項(xiàng)，原電池中陽離子應(yīng)遷移至正極失電子，故錯(cuò)。
堿金屬元素單元測試
一、選擇題（下列各題均只有一個(gè)合理答案）
1、下列關(guān)于堿金屬的描述中正確的是
A．均可保存于煤油中 B．密度都比水小C．鋰的熔沸點(diǎn)最高 D．氫氧化物受熱易分解
2、下列離子方程式正確的是
A．鉀與水：
B． 與鹽酸：
C． （溶液）：
D．
3、將5.12gOH 和HCO3混合物在260℃時(shí)加熱后冷卻到原溫，發(fā)現(xiàn)固體質(zhì)量減少了0.98g，則原混合物中OH和HCO3物質(zhì)的量的關(guān)系是
A． B．
C． D． 按任意比混合
4、1L、1mol/L OH溶液吸收0.8mL CO2,所得溶液中 的物質(zhì)的量濃度之比為：
A．1∶3B．2∶1C．2∶3D．3∶2
5、人們往往要向農(nóng)田里施用鉀肥，其主要原因是
A．土壤里鉀的含量太少，要靠施用鉀肥才能滿足農(nóng)作物的需要
B．土壤里鉀的含量不少，但大多以難溶于水的礦物形式存在，作物難以吸收。
C．土壤里鉀的含量不少，但易雨水淋失，應(yīng)經(jīng)常補(bǔ)充
D．鉀是植物生長中需要量最大的元素，因此需要不斷補(bǔ)充
二、選擇題（下列各題均有二個(gè)合理答案）
6、有關(guān)純堿晶體（Na2CO3•10H2O）的敘述中，錯(cuò)誤的是
A．加熱晶體能生成NaHCO3B．將晶體放置空氣中質(zhì)量會(huì)減輕
C．Na2CO3可做干燥劑D．晶體溶于水后具有堿的性質(zhì)
7、用NA表示阿伏加德羅常數(shù)，下列說法不正確的是
A．2.3gNa與水反應(yīng)，產(chǎn)生H2 0.1 NA個(gè)
B．1mol O2在反應(yīng)中作氧化劑時(shí)所得電子數(shù)一定為4NA
C．1mol鈉與水完全反應(yīng)，被還原的水分子為NA個(gè)
D．1mol/L NaOH溶液中所含的鈉離子數(shù)為NA
8.、關(guān)于Na2CO3和NaHCO3性質(zhì)的有關(guān)敘述正確的是
A．在水中溶解性：Na2CO3<NaHCO3B．熱穩(wěn)定性：Na2CO3>NaHCO3
C．與酸反應(yīng)的速度：Na2CO3<NaHCO3D．Na2CO3不能轉(zhuǎn)化成NaHCO3，而NaHCO3能轉(zhuǎn)化為Na2CO3
9、將CO2分別通入下列各溶液中，不可能產(chǎn)生沉淀的是
A．CaCl2溶液B．石灰水C．飽和Na2CO3溶液D．BaCl2溶液
10、下列有堿金性銣(Rb)的敘述中，正確的是
A.灼燒氯化銣時(shí)，火焰有特殊顏色 B.硝酸銣?zhǔn)请x子化合物，易溶于水
C.在鈉、鉀、銣三種單質(zhì)中，銣的熔點(diǎn)最高 D.氫氧化銣?zhǔn)侨鯄A
三、本題包括4小題
11. 有，R，Q，V，W，X，Y，Z八種物質(zhì)，它們之間存在如下關(guān)系：
其、Q、Y是單質(zhì)，Q、Y在常溫、常壓下為氣體，Z是硫酸鹽，鈉、鉀化合物性質(zhì)相似。
回答下列問題：
（1）寫出各代號(hào)的化學(xué)式（或分子式）
，R ，Q ，V ，W ，X ，
Y ，Z
（2）寫出下列有關(guān)化學(xué)反應(yīng)的方程式和離子方程式，并標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移方向和總數(shù)
反應(yīng) ， 反應(yīng) ，
12、貼有A、B、C、D標(biāo)簽的四瓶無色溶液，已知它們是 。根據(jù)下列實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，回答問題：
（1）寫出各試劑瓶中溶質(zhì)的化學(xué)式：
A B C D ____
（2）寫出各步反應(yīng)的離子方程式：
____
13. 海水占地球總儲(chǔ)水量的97.2%。若把海水淡化和化工生產(chǎn)結(jié)合起
（1）海水中含有大量的氯化鈉。氯化鈉中的金屬元素位于元素周期表第 族。
（2）目前國際上實(shí)用的“海水淡化”主要技術(shù)之一是蒸餾法。蒸餾法是將海水變成蒸汽，蒸汽經(jīng)過冷卻而得高純度淡水，由此可判斷蒸餾法是 （填物理變化、化學(xué)變化）
（3）工業(yè)上利用電解飽和食鹽水可制得重要化工產(chǎn)品，反應(yīng)式為：
食鹽+H2O NaOH+H2+Cl2（未配平）。該反應(yīng)中食鹽的化學(xué)式是_______________。利用電解所得氣體制36.5%的濃鹽酸1000t，最少需要消耗食鹽 t。
（4）近年有人提出了一種利用氯堿工業(yè)產(chǎn)品及氯化鈉循環(huán)治理含二氧化硫廢氣并回收二氧化硫的方法，該方法的流程如下：
寫出②④的化學(xué)反應(yīng)方程式：
⑸ 上述亞硫酸氫鈉與甲醛經(jīng)過一定反應(yīng)，可以合成俗稱“吊白塊”（雕 *** ）的物質(zhì)。因吊白塊對(duì)人體有害，不能用于食品漂白。其結(jié)構(gòu)簡式為：HOCH2SO3Na，根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，吊白塊能發(fā)生的反應(yīng)有：
A.皂化反應(yīng) B.聚合反應(yīng) C.與金屬鈉反應(yīng) D.氧化反應(yīng)
14. 根據(jù)侯德榜制堿法原理并參考下表的數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)室制備純堿Na2CO3的主要步驟是：
將配制好的飽和NaCl溶液倒入燒杯中加熱，控制溫度在30—35℃，攪拌下分批加入研細(xì)
的NH4HCO3固體，加料完畢后，繼續(xù)保溫30分鐘，靜置、過濾得NaHCO3晶體。用少量
蒸餾水洗滌除去雜質(zhì)，抽干后，轉(zhuǎn)入蒸發(fā)皿中，灼燒2小時(shí)，得Na2CO3固體。
四種鹽在不同溫度下的溶解度（g/100g水）表
溫度
鹽 溶解度0℃10℃20℃30℃40℃50℃60℃100℃
NaCl35.735.836.036.336.637.037.339.8
NH4HCO311.915.821.027.0—①———
NaHCO36.98.19.611.112.714.516.4—
NH4Cl29.433.337.241.445.850.455.377.3
①＞35℃NH4HCO3會(huì)有分解
請(qǐng)回答：
⑴ 反應(yīng)溫度控制在30—35℃，是因?yàn)槿舾哂?5℃，則_____________________________，若低于30℃，則_____________________________，為控制此溫度范圍，采取的加熱方法為_________________。
⑵ 加料完畢后，繼續(xù)保溫30分鐘，目的是________________________________________。 靜置后只析出NaHCO3晶體的原因是___________________________________________。 用蒸餾水洗滌NaHCO3晶體的目的是除去_______________雜質(zhì)（以化學(xué)式表示）
⑶ 過濾所得的母液中含有___________________________（以化學(xué)式表示），需加入_______，并作進(jìn)一步處理，使NaCl溶液循環(huán)使用，同時(shí)可回收NH4Cl
⑷ 測試純堿產(chǎn)品中NaHCO3含量的方法是：準(zhǔn)確稱取純堿樣品W g，放入錐形瓶中加蒸餾水 溶解，加1—2滴酚酞指示劑，用物質(zhì)的量濃度為c（ mol/L）的HCl溶液滴定至溶液由紅色到無色（指示CO32—+H+==HCO3—反應(yīng)的終點(diǎn)），所用HCl溶液的體積為V1 mL，再加1—2滴甲基橙指示劑，繼續(xù)用HCl溶液滴定至溶液由黃變橙，所用HCl溶液總體積為V2 mL。寫出純堿樣品中NaHCO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計(jì)算式：
NaHCO3% = ______________________________。
四、本題包括4小題
15. 現(xiàn)有一定量含有Na2O雜質(zhì)的Na2O2試樣.請(qǐng)從圖4-3中選用適當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)裝置，設(shè)計(jì)一個(gè)最簡單的實(shí)驗(yàn)，則定Na2O2試樣的純度（可供選用的反應(yīng)物只有CaCO3固體，6mol/L鹽酸和蒸餾水）.
圖4-3
請(qǐng)?zhí)顚懴铝锌瞻?br />(1)寫出在實(shí)驗(yàn)中Na2O2和Na2O分別發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式 ， .
(2) 應(yīng)選用的裝置是（只要求寫出圖中裝置的標(biāo)號(hào)） .
(3)所選用裝置的連接順序應(yīng)是（填各接口的字母，連接膠管省略）
16. 已知某純堿試樣中含有NaCl雜質(zhì)，為測定試樣中純堿的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，可用右圖中的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
主要實(shí)驗(yàn)步驟如下：
① 按圖組裝儀器，并檢驗(yàn)裝置的氣密性
② 將a g試樣放入錐形瓶中，加適量蒸餾水溶解，得到試樣溶液
③ 稱量盛有堿石灰的U型管的質(zhì)量，得到b g
④ 從分液漏斗滴入6mol•L—1的硫酸，直到不再產(chǎn)生氣體時(shí)為止
⑤ 從導(dǎo)管A處緩緩鼓入一定量的空氣
⑥ 再次稱量盛有堿石灰的U型管的質(zhì)量，得到c g
⑦ 重復(fù)步驟⑤和⑥的操作，直到U型管的質(zhì)量基本不變，為d g
請(qǐng)?zhí)羁蘸突卮饐栴}：
⑴ 在用托盤天平稱量關(guān)品時(shí)，如果天平的指針向左偏轉(zhuǎn)，說明________________________。
⑵ 裝置中干燥管B的作用是___________________________________________。
⑶ 如果將分液漏斗中的硫酸換成濃度相同的鹽酸，測試的結(jié)果_________________（填偏高、偏低或不變）。
⑷ 步驟⑤的目的是__________________________________________。
⑸ 步驟⑦的目的是__________________________________________。
⑹ 試樣中純堿的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計(jì)算式為___________________。
⑺ 還可以用其它實(shí)驗(yàn)方法測定試樣中純堿的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。請(qǐng)簡述一種不同的實(shí)驗(yàn)方法。
17. 我國化學(xué)侯德榜（右圖）改革國外的純堿生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)流程可簡要表示如下：
(1) 上述生產(chǎn)純堿的方法稱，副產(chǎn)品的一種用途為。
(2) 沉淀池中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式是。
(3) 寫出上述流程中X物質(zhì)的分子式。
(4) 使原料氯化鈉的利用率從70%提高到90%以上，主要是設(shè)計(jì)了（填上述流程中的編號(hào)）的循環(huán)。從沉淀池中取出沉淀的操作是。
(5)為檢驗(yàn)產(chǎn)品碳酸鈉中是否含有氯化鈉，可取少量試樣溶于水后，再滴加 。
(6) 向母液中通氨氣，加入細(xì)小食鹽顆粒，冷卻析出副產(chǎn)品，通氨氣的作用有 。
(a) 增大NH4+的濃度，使NH4Cl更多地析出(b) 使NaHCO3更多地析出
(c) 使NaHCO3轉(zhuǎn)化為Na2CO3，提高析出的NH4Cl純度
參考答案：
一.1.C 2.C. 3.C 4.A.5.B.
二.6.AC 7.AD.8.BC.9. AD 10.AB
三11. （1）
（2）
12、（1）A—NaHSO4B—Ba(NO3)2C—2SO4D—2CO3
（2）①2H++CO H2O+CO2 ②
③④
⑤
13. ⑴ ⅠA或第一主族
⑵ 物理變化
⑶ NaCl，58.5
⑷ NaOH+SO3==NaHSO3 ， NaHSO3+HCl==NaCl+H2O+SO2 ↑
⑸ C、D
14. ⑴ NH4HCO3分解
反應(yīng)速率降低
水浴加熱
⑵ 使反應(yīng)充分進(jìn)行
NaHCO3的溶解度最小
NaCl NH4Cl NH4HCO3
⑶ NaHCO3 NaCl NH4Cl NH4HCO3
HCl
[4]
四.
15.（1）2Na2O2+2H2O === 4NaOH+O2↑ Na2O+H2O === 2NaOH
(2)⑤①④ (3)(G)接(A)(B)接(F)
16. （1）樣品重，砝碼輕
（2）防止空氣中的CO2和水氣進(jìn)入U(xiǎn)型管中
（3）偏高
（4）把反應(yīng)中的CO2全部導(dǎo)入U(xiǎn)型管中
（5）判斷反應(yīng)中的CO2是否全部排出，并被U型管中的堿石灰吸收
（6） ×100%
(7) 取一定量的純堿試樣，溶入適量的蒸餾水中，加入足量的BaCl2溶液，過濾、洗滌、干燥、稱量濾渣（BaCO3） （或其它合理答案）
17.
（1）聯(lián)合制堿法或侯德榜制堿法
化肥或電解液或焊藥等（其他合理答案均給分）
（2）NH3 + CO2 + H2O + NaCl → NH4Cl + NaHCO3↓
或 NH3 + CO2 + H2O → NH4HCO3 NH4HCO3 + NaCl → NaHCO3↓ + NH4Cl
（3）CO2
（4）I過濾
（5）稀硝酸和硝酸銀溶液
（6）a、c
18.(1)略 （2）試樣質(zhì)量 試樣加水的質(zhì)量 第四（或5）次的讀數(shù)（或用具體數(shù)值表示） 錐形瓶內(nèi)質(zhì)量已達(dá)恒重
（3）①蒸發(fā) ②NaCl的質(zhì)量 ③燒杯 玻璃棒 ④偏大
本文來自：逍遙右腦記憶 http://yy-art.cn/gaosan/44245.html
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