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第十一章 碱金属和碱土金属本章重点1碱金属和碱土金属氢氧化物的溶解性、碱性变化规律；2对角线规则及锂和镁的相似性；3 碱金属与碱土金属的难溶盐；4 碱金属单质、过氧化物、烧碱及纯碱的性质、制备和用途。练习题1 在单质金属中，最软的金属是(Cs)，最硬的金属是(Cr)，熔点最高的金属是(W)，最低的是(Hg)，熔点和沸点相差最大的是(Ga)，密度最小的是(Li)，最大的是(Os)，延展性最好的是_(Au)，导电性最好的是(Ag)。2 根据元素周期律，钠的金属性应比锂强，为什么锂的电极电势却比钠低而与水的作用又不如钠剧烈？ 解答：元素的金属性的是以电离能的大小为依据，电离能是指气态原子失去电子的能力。根据元素周期律，钠的第一电离能比锂小，故金属性比锂强；金属的电极电势是衡量金属在水溶液中失去电子的能力，虽然锂的电离能大于钠，但由于Li+的半径比钠离子小得多，水合能却比Na+又大得多，所以与水反应放出的总的能量还是比钠多，因而锂与水反应的趋势比钠大。 但电极电势只是反映了反应进行的倾向或趋势的大小，属于热力学的范畴，而不涉及反应速率的大小。从反应动力学的角度考虑，锂与水的反应不如钠剧烈的原因主要是：一是锂的熔点较高，反应放出的热量不足以使熔化；而钠的熔点较低，与水反应放出的热量使钠熔化，从而增加了与水的接触面积，使反应速率加快；二是反应产物的溶解度不同，氢氧化锂的溶解度较小，覆盖在锂表面上从而阻碍了锂与水的反应，使反应速率变慢，但氢氧化钠的溶解度很大，不会阻碍钠与水的反应。3 电解熔盐法制得的金属钠中常含有少量的（钙），其原因是（加入的少量氯化钙助熔剂在电解时析出钙）；熔盐电解法生产金属铍时常加入氯化钠的作用是（增强熔盐的导电性）4 钙在空气中燃烧所得的产物与水反应时放出大量的热，并能嗅到氨的气味。试以反应方程式表示所发生的反应。 2Ca + O2 = 2CaO Ca + O2 = CaO2 3Ca + N2 = Ca3N2CaO + H2O = Ca(OH)2 2CaO2 + 2H2O = 2Ca(OH)2 + O2 Ca3N2 + 6H2O = 3Ca(OH)2 + 2NH35 何谓对角线规则？举例说明。6 碱金属和碱土金属在空气中燃烧可以生成四种氧化物： 氧化物：Li2O、BeO、MgO 过氧化物：Na2O2、K2O2、Rb2O2、Cs2O2；CaO2、SrO2、BaO2 超氧化物：MO2(M=Na、K、Rb、Cs)；M(O2)2(M=Ca、Sr、Cs，高温氧气流中)臭氧化物：MO3(M=Na、K、Rb、Cs)7 Na2O2、KO2、KO3各为什么颜色？这三种氧化物与水作用放出氧气最多的是哪一种？产物中没有过氧化氢生成的又是哪一种？ 答：Na2O2、KO2、KO3的颜色分别为黄色、红色和桔红色。与水作用放出氧气最多的是KO3；产物中无过氧化氢生成的是KO3。 与水反应：Na2O2 + 2H2O = 2NaOH + H2O2 2KO2 + 2H2O = 2KOH + H2O2 + O2 4KO3 + 2H2O = 4KOH + 5O28 写出冰晶石、重晶石、天青石、 硝石、 芒硝、 萤石、 石膏的化学式。Na3AlF6 BaSO4 SrSO4 NaNO3 Na2SO4.10H2O CaF2 CaSO4.2H2O9 烧石膏可用作医疗绷带或塑像模型是利用了其什么特性？ 答：烧石膏是由硫酸钙的二水合物加热至一定温度后部分脱水的产物：2CaSO4.2H2O = CaSO4.1/2H2O + 3H2O由于该反应是可逆的，所以烧石膏和水混合成糊状后，会重新生成CaSO4.2H2O，同时硬化并膨胀。石膏绷带和模型制作就是利用了烧石膏的这一特性。10 解释下列现象：（1） CsF的离子性强，但熔点却较低；（Cs+半径大，晶格能较小）（2） BeCl2易溶于有机溶剂，熔沸点比同族氯化物低得多；(Be2+极化力强，BeCl2共价分子晶体)（3） Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液而不溶于NaOH；Mg(OH)2 + 2NH4Cl = MgCl2 + 2HO + 2NH3（4） 在水中的溶解度：LiClO4NaClO4KClO4（阴阳离子半径比越不匹配，晶格能越小，溶解度就越大）。（5） PbCrO4和BaCrO4均可溶于强酸，但前者可溶于强碱，而后者却不溶；（6） BeCl2为共价化合物，而MgCl2、CaCl2等为离子化合物；（7） LiF溶解度比AgF小，而LiI溶解度却比AgI大；答：LiF和AgF都是离子型化合物，但Li+半径(60pm)比Ag+半径(126pm)小得多，因而LiF的晶格能比AgF大，故溶解度比AgF小；LiI与AgI相比，由于Ag+既有很强的极化力，又有较大的变形性，因而与I-的附加极化作用强，故AgI分子的共价性比LiI大得多，使AgI的溶解度远远小于LiI。（8）碱土金属比相应碱金属的熔点高、硬度大。（分析晶体中形成的金属键）11 比较碱土金属氢氧化物的溶解性和碱性的变化规律。 Be(OH)2 Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr(OH)2 Ba(OH)2 溶解性 不 微溶 微溶 微溶 可溶 解度增大 碱性 两性 中强碱 强碱 强碱 强碱 碱性增强12 在熔融或蒸发氢氧化钠溶液时，应使用（银制）、（镍制）或（铁制）容器。其中以（银制）容器最好。13 为什么BeCl2在气相是直线型分子，而在凝聚态则为四配位长链状巨型大分子？ 答：BeCl2为共价化合物，气相中铍原子采取sp杂化形成偶极矩为零的直线分子；固态时铍原子采取sp3杂化，通过氯桥键聚合成链状的多聚体。 Cl Cl Be Be Be Cl Cl14 钡盐、钙盐中溶解度最小的分别是（BaSO4）（CaC2O4）。15 如何分离CaCO3和CaC2O4、BaCrO4和BaSO4的混合物？ 答：对于CaCO3和CaC2O4：CaCO3可溶于醋酸；而CaC2O4则不溶； 对于BaCrO4和BaSO4：可加硝酸分离（BaCrO4可溶，而BaSO4则不溶）。16 钙、锶、钡的铬酸盐和草酸盐在水中的溶解度有何规律？它们的铬酸盐的溶解度依次减小；草酸盐的溶解度则依次增大。15 锂的难溶盐有（LiF）、（Li2CO3）、（Li3PO4.5H2O）、（LiKFeIO6）；钠的难溶盐有（NaSb(OH)6）、（NaZn(UO2)3(CH3COO)9.6H2O）；钾、铷、铯的难溶盐有（MClO4）、（M2PtCl6）、（M3Co(NO2)6） (MB(C6H6)4)。17 完成并配平下列反应方程式：（1） CO2通入Na2O2； 2Na2O2 + 2CO2 = 2Na2CO3 + O2（2） 在Na2O2固体上滴加热水； 2Na2O2 + 2H2O = 4NaOH + O2（3） 金属铍溶于NaOH溶液； Be + 2NaOH + 2H2O = Na2Be(OH)4 + H2（4） 用NaH还原TiCl4； TiCl4 + 4NaH = Ti + 4NaCl + 2H2（5） KO3投入水中； 4KO3 + 2H2O = 4KOH + 5O2（6） NaH投入水中； 2NaH + 2H2O = 2NaOH + H2（7） 向LiCl溶液中滴加Na2HPO4溶液；3Li+ + 2HPO42- = Li3PO4 + H2PO4-（8） 金属钠与乙醇作用； 2Na + 2C2H5OH = 2C2H5ONa + H2（9） 硫酸氢钠加热； 2NaHSO4 = Na2S2O7 + H2O（10） 亚硫酸钠加热。 4Na2SO3 = Na2S + 3Na2SO418 市售的烧碱中为什么常含有Na2CO3杂质？如何配制不含Na2CO3杂质的NaOH溶液？ 答：NaOH吸收空气中的CO2所致。欲配制不含Na2CO3杂质的NaOH溶液，可先配制浓的NaOH溶液。由于Na2CO3在NaOH浓溶液中溶解度极小，静止后Na2CO3析出，过滤后的清液稀释即得不含Na2CO3的NaOH溶液。19 如何以重晶石为原料制备BaCl2、Ba(NO3)2、BaCO3、BaO2、BaCrO4?写出有关的方程式。 解答：粉状重晶石与煤粉混合焙烧：BaSO4+4C = BaS + 4CO BaSO4+4CO = BaS + 4CO2 用水浸取焙烧产物：2BaS + 2H2O = Ba(HS)2 + Ba(OH)2 浸取液中通入CO2：Ba(HS)2 + Ba(OH)2 + 2CO2 = 2BaCO3+ 2H2S BaCO3用盐酸酸化,并蒸发结晶：BaCO3 + 2HCl = BaCl2 + H2O + CO2 BaCO3用硝酸溶解,并蒸发结晶：BaCO3 + 2HNO3 = Ba(NO3)2 + H2O + CO2 BaCl2与K2CrO4通过复分解反应制柠檬黄：BaCl2 + K2CrO4 = BaCrO4+ 2KCl 电解熔融BaCl2制取的金属钡在氧气中燃烧：BaCl2 = Ba + Cl2 Ba +O2 = BaO2 20 判断下列制备A和A族元素单质的方法是否正确： (1) 电解熔融LiCl制备金属锂；（） (2) 电解熔融NaCl制备金属钠；（）(3) 电解熔融氯化物制备K、Rb、Cs（, K、Rb、Cs易熔于氯化物中,不易分离）(