金属专题一——金属总论、典型的金属1．金属总论 1．金属元素在周期表中的位置及原子结构的特征 (1)金属元素分布在周期表的左下方，目前己知的112种元素中，共有90种金属元素。 (2)金属元素原子最外层电子数比同周期非金属元素原子最外层电子数少，一般小于4(Ge、Sn、Pb＝4，Sb、Bi＝5，Po＝6)。 (3)金属元素原子半径比同周期非金属原子半径大(稀有气体元素除外)。 (4)金属原子的结构特点决定了金属原子易失电子显还原性。 (5)金属元素形成的金属单质固态时全是金属晶体。 2．金属的分类 (1)按常见价态 (2)冶金工业上 (3)按密度分 (4)按存在丰度分 3．金属的物理性质 (1)通性 ①状态：通常情况下，除Hg外其他金属都是固态。 ②金属光泽：多数金属具有光泽。但除Mg、Al、Cu、Au在粉末状态有光泽外，其他金属在块状时才表现出来。 ③易导电、导热：由于金属晶体中自由电子的运动，使金属易导电、导热。 ④延展性：可以压成薄片，也可以抽成细丝。 ⑤19\n熔点及硬度：由金属晶体中金属离子跟自由电子间的作用强弱决定。 (2)特性 ①颜色：绝大多数金属都是银白色，有少数金属具有其他颜色，如：Au为金黄色，Cu为紫红色，Cs为银白色略带金色。 ②密度：与原子半径、相对原子质量、晶体质点排列的紧密程度有关。密度最大的金属为锇(Os 22.57g·cm-3)、铂(Pt21.45g·cm-3)，密度最小的金属为锂(Li0.534g·cm-3)。 ③熔点：最高的为钨(W3413℃)，最低的为汞(Hg－39℃)。 ④硬度：最硬的金属为铬(硬度为9)，最软的金属为钾(K)、钠(Na)、铯(Cs)等，可用小刀切割。 ⑤导电性：导电性能强的金属为银(Ag)、金(Au)、铜(Cu)等。导电性能较差的金属为汞(Hg)。 ⑥延展性：延性最好的是铂(Pt)，展性最好的为金(Au)。 4．合金 (1)合金：两种或两种以上的金属(或金属跟非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。属于混合物。 (2)特点：一般说熔点比其各成分金属的都低；强度、硬度比成分金属大；有的抗腐蚀能力强(如不锈钢)；导电性比成分金属差…… (3)常见合金：铝硅合金、硬铝、镁合金、钾钠合金、炼钢生铁、铸造生铁、球墨铸铁、合金生铁、碳素钢(高、中、低)、合金钢、硅钢(含Si14％、15％)等。 5．金属的化学性质 (1)与非金属单质作用(举例说明) (2)与H2O作用(举例说明) (3)与酸作用(分别举例说明与一般酸和强氧化性酸的反应) (4)与碱作用(仅Al、Zn与碱溶液作用，写出化学方程式和离子方程式) (5)与盐作用(举例说明) (6)与某些氧化物作用(举例说明) 6．金属单质与酸反应的定量规律和思维方法 (1)定量规律 ①金属与酸反应失去电子的物质的量＝产生氢原子的物质的量。 ②不同金属与酸反应时，当参加反应的金属与产生氢气的质量差相等时，则反应后两溶液质量增加相等。 ③相同物19\n质的量的金属与足量的酸反应产生氢气的量之比等于反应后对应金属呈现的化合价之比。 ④相同质量的金属与足量酸反应产生氢气的量之比等于其金属失去电子时质量的倒数比。 ⑤若产生相同量的氢气，所需金属的物质的量之比等于反应后对应金属呈现的化合价的倒数比。 ⑥若产生相同量的氢气，所需金属的质量比等于失去1mol电子时金属的质量比。 (2)思维方法 ①研讨有关反应关系及实质。 ②弄清各起始量的定量关系及过量情况。 ③考虑差量(质量)的关系。如气体生成量、溶液质量、体系增加量(加入质量与逸出气体质量的差值)等。 ④扣准问题设问角度。如天平平衡、质量守恒、气体等量、加入金属(或其他)的量、讨论等。 ⑤综合分析求解。 7．金属腐蚀(Fe为例) (1)金属腐蚀的本质是金属单质失去电子而被氧化的过程：M－ne－→Mn+ (2)金属腐蚀 8．金属冶炼 (1)冶炼是腐蚀的反过程，即氧化态金属还原为单质态的过程：Mn+＋n→M 冶炼由难到易。 (2)金属冶炼的方法 根据金属离子得电子能力不同而采用不同的方法。 ①电解法：(熔融)：活泼金属(K～Al)的冶炼常采用电解它的熔盐或氧化物的方法。 ②还原剂法(高温)：金属活动性顺序表中Zn～Cu之间的金属冶炼常采用此法。常用的还原剂有H2(CuO→Cu)、C(ZnO→Zn)、Na(TiCl4→Ti)、Al(Cr2O3→Cr)、CO(Fe2O3→Fe)等。 ③加热法：用于冶炼不活泼金属Hg、Ag 2HgO2Hg＋O2↑，HgS＋O2Hg＋SO2，Ag2S＋O22Ag＋SO219\n ④湿法：Fe＋CuSO4＝FeSO4＋Cu↓ ⑤物理法：Au、Pt在自然界中主要以游离态存在，利用密度。 9．金属的焰色反应 (1)产生焰色的原因：当原子被火焰、电弧、电火花或其他方法产生的能量所激发时，能够发射出一系列具有一定波长的光谱线。当原子核外的电子从火焰、电弧、电火花吸收一定的能量，被激发到一定能级，这样的电子就处于激发态。激发态的电子回到基态的时候，就会放出具有一定能量、一定波长的光谱线。由火焰激发后而发射出的光谱就是焰色光谱，由电弧激发射出的光谱就是电弧光谱，由电火花激发后而发射出的光谱就是电火花光谱。这三种光谱的强度虽有所不同，但从任一种元素的原子发射出的光谱都有某些共同的谱线。从焰色反应的实验里所看到的各元素的特殊焰色。就是光谱谱线的颜色。 (2)每一种元素的光谱都有一些特征谱线。如果在光谱中出现某一种元素的特征光谱线，就可以断定该种元素的存在。 (3)焰色反应的操作方法：取铂丝或无锈铁丝在盐酸中洗一下，放在酒精灯上灼烧至与酒精灯火焰颜色相同，冷却后，沾取待测物(固体粉末或溶液均可)，放在酒精灯上灼烧，观察火焰颜色，必要时要透过蓝色的钴玻璃(检验钾元素)。 10．金属活动性和金属性的比较 (1)金属活动性是指金属单质在水中生成水合离子倾向的大小。这种倾向的大小，不仅与金属本身的性质有关，还与它所处的环境--水有关。 (2)金属性是指金属元素的气态原子失去电子变成阳离子倾向的大小。这种倾向的大小与原子结构密切相关。一般说来，金属元素原子的电子层数越多，原子半径越大，最外层电子数越少，原子变为阳离子的倾向就越大，金属性就越强。否则，金属性就越弱。 (3)一般条件下，金属活动性强的元素，金属性越强。但是有时金属活动性强的元素，不一定金属性也强。例如在金属活动顺序表中，虽然钙排在钠的前面，但钙的金属性却弱于钠。 11．金属之最 (1)在生活、生产中使用最广泛的金属是铁，但一般不使用纯铁，而使用铁的合金。如熟铁(含C在0.03％以下的铁碳合金)。 (2)地壳中含量最多的金属元素为铝，铝单质广泛应用于日常生活中。 (3)最活泼的金属为铯，因为铯原子的半径最大，最外层只有一个电子，易失去电子，金属性最强。 (4)最硬的金属单质为铬，硬度为9。 (5)熔点最高的金属单质是钨，熔点为3413℃。 (6)熔点最低的金属单质是汞，熔点为－39℃19\n。 (7)密度最大的金属单质是锇，密度为22.57g/cm3。 (8)延性最好的金属单质是铂，展性最好的金属单质是金。 (9)金属中的杀菌冠军是银，每升水中只要有一千亿分之一二克的Ag+，就能消灭细菌。 (10)最稳定的金属是金。2．典型的金属——钠 [考点扫描] 1．碱金属的原子结构与性质的相互关系及递变规律。 2．焰色反应及其应用。 3．钠的性质、存在、保存、取用、用途。 4．Na2O、Na2O2的性质。 5．Na2CO3、NaHCO3的性质、转化、鉴别。 6．NaOH的性质。 [知识指津] 1．碱金属元素：碱金属元素钠的原子最外层电子数都是1个，在反应中很易失去，表现出很强的还原性；其单质都有银白色的金属光泽(铯略带金色)，质软，密度小，熔点低，有强的导热、导电性能，有展性；单质的化学性质比较活泼，都能与O2等非金属、水、稀酸溶液等反应；它们最高价的氢氧化物都是强碱。随着Li、Na、K、Rb、Cs核电荷数递增，核外电子层数增多，原子半径逐渐增大，金属性逐渐增强；单质的熔、沸点逐渐降低(与卤族、氧族单质相反)，密度呈增大趋势；单质与水反应越来越剧烈，与O2反应时，Li只能生成Li2O，Na与O2反应常温时生成Na2O，燃烧时生成Na2O2，而K与O2反应，常温时生成K2O2，燃烧生成KO2(超氧化钾)；它们对应的氢氧化物的碱性逐渐增强。 2．焰色反应：多种金属或它们的化合物在燃烧时使火焰呈特殊的颜色，叫做焰色反应。利用焰色反应，可以测定金属或金属离子的存在，焰色反应其过程是物理过程。其操作过程可简单小结为：洗一烧一蘸一烧。常见金属的焰色：钠呈黄色，钾呈紫色(透过蓝色钴玻璃)。 3．钠：钠元素的存在形态只有化合态；钠原子最外层只有一个电子，金属性非常强；其物理性质是：银白色金属，质软，密度比水小，熔、沸点低，是电和热的良导体；其化学性质非常活泼，常温时与O2反应，生成一层化合物(白色的Na2O)，从而使表面变暗，在空气中燃烧，生成淡黄色的Na2O2，还能与卤素单质X2、硫S等非金属反应，与滴有酚酞的水反应现象可小结为：浮、熔、游、嘶、红；钠保存于煤油中；常用电解法制备钠。 4．Na2O与Na2O2的比较 Na2ONa2O2颜色、状态白色固体淡黄色固体19\n属 类碱性氧化物过氧化物电子式Na+[]2-Na+Na+[]2-Na+与水反应Na2O＋H2O＝2NaOH2Na2O2＋2H2O＝4NaOH＋O2与二氧化碳反应Na2O＋CO2＝Na2CO32Na2O2＋2CO2＝2Na2CO3＋O2稳定性不稳定，与O2反应2Na2O＋O2＝2Na2O2相对稳定特 性 强氧化性、漂白性用 途制NaOH作漂白剂和生氧剂(用于潜水、航空) 5．Na2CO3与NaHCO3的比较 碳酸钠碳酸氢钠化学式Na2CO3NaHCO3颜色状态白色粉末(Na2CO3·10H2O为无色晶体)白色细小晶体俗 名纯碱、苏打小苏打溶解性易溶于水溶解度较Na2CO3小热稳定性相对稳定(Na2CO3·10H2O易失水风化)不稳定2NaHCO3＝Na2CO3＋CO2↑＋H2O与酸反应Na2CO3＋2HCl＝2NaCl＋CO2↑＋H2O(向该盐溶液中滴加盐酸，反应分步进行)NaHCO3＋HCl＝NaCl＋CO2↑＋H2O，剧烈与碱反应与石灰水反应，与NaOH不反应与石灰水、NaOH均反应制 法2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2ONH3＋NaCl＋CO2＋H2O＝NaHCO3↓＋NH4Cl用 途制玻璃、肥皂、造纸、纺织、洗涤等发酵粉、治疗胃病、泡沫灭火器相互转变Na2CO3NaHCO3 6．NaOH 氢氧化钠俗名烧碱、火碱、苛性钠，白色固体，有强吸水性，易潮解，可用作干燥剂。具有碱的通性。密封保存于广口瓶中，用橡皮塞。工业上用电解饱和食盐水的方法而制得。 一般将氢氧化钠与生石灰按一定比例熔合而制成碱石灰。 [范例点击] 例1 19\n关于碱金属的下列说法中，不正确的是( ) A．它们的氧化物的水化物都是可溶性强碱 B．它们都能浮在水面上与水剧烈反应 C．它们的原子都易失一个电子成为8电子的稳定结构 D．它们熔、沸点随着核电荷数的增大而降低 解析 碱金属的氧化物对应的水化物都是可溶性强碱，A选项说法正确；只有Li、Na、K三种金属的密度小于水的密度，B选项说法不对；金属Li失去最外层一个电子，只剩2个电子，C选项说法也不对；碱金属元素单质的熔、沸点随着核电荷数的增大而降低，D选项说法正确。 答案 B、C 例2 金属钠与干燥的氢气共热，生成白色固体氢化钠(NaH)。它是离子化合物，其中钠呈＋1价，与水反应生成氢氧化钠和氢气。试回答： (1)写出钠与氢气反应的化学方程式，注明电子转移的方向和总数。 (2)氢化钠中的氢元素具有氧化性还是还原性?简述理由。 (3)氢化钠与水反应的化学方程式，其中被氧化的元素与被还原的元素的质量比是多少。 解析 本题属于信息给予题，解题的关键在于NaH中氢元素是－1价。 答案 (2)NaH中氢元素具有还原性，因为它处于－1价，只能升高，而不能降低。 (3)NaH＋H2O＝NaOH＋H2↑，被氧化的元素与被还原的元素的质量比为1:1。 例3 有一块表面已被氧化成氧化钠的金属钠，质量为10.8g，投入到100g水中，完全反应后收集到氢气0.280试计算： (1)未被氧化的金属钠的质量； (2)固体中钠元素的质量分数； (3)反应后溶液中溶质的质量分数。 解析 固体包括钠和氧化物，由H2的质量，可算出金属钠的质量，进而求得氧化钠的质量。则整块固体中钠元素以及溶于水后生成氢氧化钠的质量均可求得。 (1) (2) 19\n故氧化钠中的钠的物质的量n(Na)＝0.2mol (3) 答案 (1)4.6g (2)85.2％ (3)15.4％ 例4 在甲、乙、丙、丁四个烧杯内分别放人0.1mol的Na、Na2O、Na2O2、NaOH，然后各加入100mL水，搅拌，使固体完全溶解。则甲、乙、丙、丁溶液中溶质的质量分数大小顺序是( ) A．甲<乙<丙<丁 B．丁<甲<乙＝丙 C．甲＝丁<乙＝丙 D．丁<甲<乙<丙 解析 Na、Na2O、Na2O2、NaOH溶于水后，溶质全部为NaOH。且0.1molNa2O和0.1molNa2O2与水作用后，生成NaOH均为0.2mol，溶液的质量也相同，而0.1molNa和NaOH溶于水后，溶质均为0.1molNaOH，但Na与水作用后，生成H2，溶质质量稍减小，故本题答案：B。 答案 B 例5 在下列物质的溶液中分别加入一定量的Na2O2固体，不会出现浑浊现象的是( ) A．饱和H2S溶液 B．Ca(HCO3)2溶液 C．Na2SO3稀溶液 D．饱和CaCl2溶液 解析 Na2O2与水作用后，生成NaOH和O2，与H2S作用，发生反应：O2＋2H2S＝2S↓＋2H2O；与Ca(HCO3)2溶液作用，发生反应：Ca(HCO3)2＋2NaOH＝Na2CO3＋CaCO3↓＋2H2O；在CaCl2饱和溶液中，c(Ca2+)较大，产生NaOH后，由于Ca(OH)2溶解度较小，将形成Ca(OH)2沉淀。本题答案：C。 答案 C 例6 将70gNa2O、Na2O2的混合物与98gH2O充分反应，所得溶液中NaOH的质量分数为50％，试分别写出Na2O、Na2O2与水反应的化学方程式，并计算原混合物中过氧化钠和氧化钠各为多少克? 解析 本题属混合物的计算，列方程组解之。设Na2O物质的量为x，Na2O2物质的量为y，由方程式： Na2O＋H2O＝2NaOH，2Na2O2＋2H2O＝4NaOH＋O219\n↑ x 2x y y 2y y/2 有方程组：62g·mol-1·x＋78g·mol-1·y＝70g ，故m(Na2O)＝31g，m(Na2O2)＝39g。 答案 39g 31g 例7 18.4g由NaOH和NaHCO3组成的固体混合物，在密闭容器中加热到约250℃，经充分反应后排出气体，冷却后称得剩余固体质量为16.6g。试计算原混合物中NaOH的质量分数。 解析 本题有两个反应可以发生，首先是：NaOH＋NaHCO3＝Na2CO3＋H2O，若NaHCO3过量，多余的NaHCO3又会分解：2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O。故判断NaHCO3是否过量成了解题的关键。若NaOH和NaHCO3正好完全反应，生成H2O的质量为：，故NaHCO3不足，第二个反应不会发生，减少的质量就是H2O的质量，由第一个方程式可知n(NaHCO3)＝0.1mol，m(NaHCO3)＝8.4g，故m(NaOH)＝10g，ω(NaOH)＝×100％＝54.3％。 答案 54.3％ [变式操练] 1．铯是第六周期第IA族元素。下列说法错误的是( ) A．它是带有金属光泽的银白色金属 B．它的原子半径比钾大 C．它与水的反应比钠与水的反应更剧烈 D．它在自然界中不可能以游离态存在 答案 A 2．超氧化钾(KO2)常用于急救器中，它能吸收二氧化碳生成碳酸盐和氧气。 (1)写出超氧化钾与二氧化碳反应的化学方程式，标出电子转移的方向和总数，指出氧化剂和还原剂。 (2)若用156g钾在一定条件与O2充分反应生成KO2，用此KO2完全吸收CO2，则生成的氧气在标准状况时的体积为多少? 19\n 3．为了测定某碱金属的相对原子质量，设计装置如图。该装置(包括水)的总质量为ag，将质量为bg(不足量)的碱金属放入水中，立即塞紧瓶塞，完全反应后再称量此装置的总质量为cg。回答下列问题： (1)列出计算该碱金属相对原子质量的数学表达式。 (2)如果不用CaCl2，求出的相对原子质量比实际相对原子质量偏大还是偏小? 答案 (1) (2)偏小，原因是C值偏小(氢气含水)。 4．取5.4g碱金属R及其氧化物R2O组成的混合物，使之与足量的水反应，蒸发反应后的溶液，得到8g无水晶体。 (1)判断该金属是哪种碱金属。 (2)求混合物中R及R2O的质量。 答案 (1)Na(提示，采用极限法估算)； (2)m(Na)＝2.3g，m(Na2O)＝3.1g 5．2.1g相对分子质量为7.2的CO与H2组成的混合气体与足量的O2充分燃烧后，立即通入足量Na2O2固体中，固体质量增加( ) A．2.1g B．3.6g C．7.2g D．无法确定 答案 A 6．39gNa2O2投入100g水中，所得溶液的溶质的质量分数为( ) A． B．19\n C． D． 答案 B 7．向紫色石蕊试液中加入过量Na2O2粉末，振荡，正确的叙述是( ) A．溶液仍为紫色 B．最后溶液变蓝色 C．最后溶液褪色 D．溶液有气泡产生 答案 CD 8．有四种钠的化合物W、X、Y、Z，能发生下列变化： WX＋H2O＋CO2↑ Z＋CO2X＋O2 Z＋H2OY＋O2↑ X＋Ca(OH)2Y＋CaCO3↓ 试用化学式填空： W________________，X________________，Y________________，Z________________。 答案 NaHCO3、Na2CO3、NaOH、Na2O2 9．工业生产的纯碱中常含有少量的NaCl等杂质，下图是测定产品中Na2CO3质量分数的实验装置。实验操作步骤有： A．在干燥管内填满碱石灰，总质量为mg； B．取ng样品装入广口瓶中； C．检查装置气密性； D．缓缓鼓人空气数分钟，再称量干燥管总质量为Wg； E．关闭止水夹； F．打开止水夹； G，缓缓加入稀H2SO419\n至不再产生气体为止； H．缓缓鼓人空气数分钟。 (1)正确的操作顺序是(填写符号)：C→__________→F→__________→E→__________→G→__________→D。 (2)操作步骤D中，要缓缓鼓人空气数分钟，鼓人空气的作用是；装置甲的作用是________________；装置乙的作用是________________。 (3)溶液中Na2CO3质量分数的计算式为________________。 (4)若去掉装置甲，测定结果会________________；若去掉装置乙，测定结果会________________(填“偏大”，“偏小”或“无影响”)。 答案 (1)B、H、A、F (2)使广口瓶中产生的O2气体全部排出；吸收空气中的CO2；吸CO2中的水蒸气。 (3) (4)偏大；偏大 [配套练习] 1．在烧杯中加入水和苯(密度：0.88g·cm-3)各50mL。将一小粒金属钠(密度：0.97g·cm-3)投入烧杯中。观察到的现象可能是( ) A．钠在水层中反应并四处游动 B．钠停留在苯层中不发生反应 C．钠在苯的液面上反应并四处游动 D．钠在苯与水的界面处反应并可能作上、下跳动 [答案] D [解析] 此题考查的面很广，首先是苯与水互不溶解，还有钠的密度处于苯和水之间，钠能与水中的氢反应而不与苯中的氢反应。另外钠与水反应放出的氢气使钠在苯与水的界面处反应并可能作上、下跳动。 [评说] 能用与钠相关的物理性质或化学性质解释典型的实验现象是高考中由知识向能力转化的具体体现。 2．为了证明钠的熔点低于100℃，甲、乙两同学探索用实验方法证明。甲同学设计的方案为：用镊子取一小块金属钠，用滤纸吸千煤油后，将钠放入一盛有水的烧杯中，反应过程中钠熔化成闪亮的小球，而此时水未沸腾，由此证明钠的熔点低于100℃。乙同学设计的方案为：用镊子取一小块金属钠，用滤纸吸干煤油后，放到小试管中，塞上橡皮塞，把试管浸入沸水中一段时间，若发现固体熔融，即证明钠的熔点低于100℃。你认为他们的方案合理吗?为什么? [答案]19\n 乙同学的方案正确，甲同学的方案不正确。 [解析] 本题是对钠与水反应及钠在空气中加热时的现象进行推理，联系了钠的物理性质、化学性质和实验现象。钠与水反应时，反应放出的热量使钠熔化，熔化的液体钠的温度比水的温度高得多，接触到液体钠的水也会气化，因此，这只能说明钠熔点不高，不能说明钠熔点低于100℃。钠在试管中加热先熔化，同时表面的钠也会被氧化，后才能燃烧，乙同学的方案中，钠熔化时试管温度不超过100℃，证明钠的熔点低于100℃的理由充分。 [评说] 解题的关键是熟悉钠与水反应和钠在空气中加热时的现象，把握产生这些现象的逻辑关系。解题时容易根据钠熔化而水未沸腾误认为钠熔点低于100℃(尽管钠熔点为97.8l℃)。若不熟悉钠先熔化而后才燃烧也会出错。 3．将相同质量的镁条分别在①氧气②空气③二氧化碳④氮气中燃烧，燃烧后所得固体产物的质量关系是( ) A．①>②>③>④ B．④>③>②>① C．④>②>①>③ D．③>①>②>④ [答案] D [解析] 设镁分别为1mol，则根据1mol镁与这些物质的反应方程式可知：在氧气中反应时结合1mol氧原子生成1molMgO，即增重16g；在二氧化碳中反应时结合1mol氧原子生成1molMgO以及0.5mol碳单质，即增重22g；在氮气中反应时结合2/3mol氮原子生成Mg3N2，即增重28/3g；在空气中反应时主要产物有MgO、Mg3N2，即增重量在28/3－16g之间。 [评说] 考查学生对镁的化学性质的掌握和集中分析、集中思维能力。学生必须掌握镁与氧气、二氧化碳、氮气反应，由反应方程式解题，或根据镁元素守恒来解题。 4．点燃的镁带在SO2中能够像在CO2中那样持续燃烧，但反应较镁和CO2剧烈。反应结束后，在原盛有SO2的集气瓶内壁可能附着的固体有( ) ①MgO ②S ③MgS A．只有①③ B．只有①② C．只有②③ D．①②③ [答案] D [解析] 根据镁在CO2中燃烧生成MgO和C，推测镁与SO2反应也生成MgO和S，但由于Mg和S能继续反应，故产物中还应有MgS。 [评说] 考查学生对镁的化学性质的理解和对知识的分析、迁移能力。题中考查的是镁与SO219\n反应的产物推断，故可根据镁与CO2的反应来推理、判断。 5．如图，将一小块钠放在石棉网上加热。回答下列问题： (1)观察到的实验现象有________________和黑色固体物质生成。 (2)产生以上现象的主要化学反应方程式为：________________________________。 [答案] (1)钠燃烧发出黄色火焰，石棉网上有黄色粉末生成 (2)2Na＋O2Na2O2 2Na＋CO2C＋Na2O2 [解析] 钠在空气中燃烧生成黄色的过氧化钠，发出黄色火焰，那么黑色固体物质是什么呢?引发学生思考，关键要迁移“镁与二氧化碳的反应”从而得出结论。 [评说] 本题突出考查钠的化学性质，体现新考纲“掌握钠的化学性质”的命题思想，同时考查学生的观察能力和思维能力。另外该题还能区分出平时做或没做该实验，若没有做过该实验是难以得到满意的答案的。 5．下列比较不正确的是( ) A．熔点：Li>Na>K B．碱性：LiOH<NaOH<KOH C．还原性：Ca>Mg>Be D．氧化性：Cs+>Rb+>K+ [答案] D [解析] 由于最外层电子数相同，使IA族(ⅡA族)元素具有相似的化学性质，但随着核电荷数的增加，原子核对核外电子的吸引能力逐渐减弱，使金属失电子能力增强，即金属的活泼性增强，故它们的物理性质和化学性质随着核电荷数的增加具有规律性变化。表现在：同族元素从上到下金属性依次增强，对应碱溶液的碱性依次增强，熔、沸点依次降低，密度依次增大(注意特殊ρNa>ρK)。 [评说] 考查学生对IA、ⅡA19\n族元素(单质、化合物)的相似性和递变性的理解和由原子核外电子排布对元素性质的影响的分析、推理、迁移能力。从选项看只要理解核外电子排布对金属性质的影响就可解题。 6．下列关于锶(Sr，核电核数为38)单质(密度为2.50g/cm3)的叙述，一定错误的是( ) A．颗粒状单质锶投入水中，剧烈反应，生成大量的气体并可能引起气体燃烧和轻微爆炸 B．颗粒状的单质锶与稀硫酸反应，反应现象不如钠和水反应那么剧烈 C．锶在纯氧中点燃可燃烧，且燃烧程度比钠剧烈 D．锶在纯净氮气中可以燃烧，燃烧产物投入水中可以放出气体 [答案] A [解析] 根据同主族元素及其化合物性质的递变规律可以推知，硫酸锶的溶解性应该很弱(介于硫酸钙微溶和硫酸钡不溶之间)，由于硫酸锶难溶，因此硫酸与锶反应生成的产物覆盖在锶的表面，阻碍两者反应的进行，减缓了反应速率，因此B的叙述是正确的。由于锶比钠活泼，故C的叙述正确。镁在氮气中燃烧生成氮化镁，且氮化镁可与水反应生成氢氧化镁和氨气，故D的叙述也正确。而选项A，锶投入水中，反应当然会剧烈进行，但是由于锶的密度比水大，沉于水中，因此不可能看到和钾与水反应的相同的现象(钾浮于水面，反应剧烈，产生的热量将引起气体燃烧和轻微爆炸)。 [评说] 考查学生根据镁的性质来推测ⅡA族元素的性质及其递变规律和由原子核外电子排布对元素性质的影响的分析、推理、迁移能力。从选项来看还需综合考虑金属活动顺序和同主族元素金属活动递变性关系，推知Sr是一种很活泼的金属(根据主族元素递变关系有：Sr>Ca；根据金属活动性关系有：Ca>Na)。因此，可以把钠、钾与水、与酸反应的知识迁移过来解题。 7．在下列框图中，硝酸铵和物质D为初始反应物，所发生的一系列变化。其中，A在常温下为无色液体，F为不溶于水和强碱溶液的白色固体。B、C、G和I为无色气体，G能使湿润的红色石蕊试纸变为蓝色。又知C和I在一定条件下又可化合生成A。 试回答： (1)各物质的化学式： A________________，B________________，C________________， D________________，E________________，F________________， G________________，H________________，I________________。 (2)写出反应的化学方程式： 反应①________________。 反应②________________19\n。 反应③________________。 反应④________________。 反应⑤________________。 [答案] (1)H2O N2 O2 Mg Mg3N2 Mg(OH)2 NH3 Mg(NO3)2 H2 (2)①2NH4NO3＝4H2O＋2N2↑＋O2↑ ②3Mg＋N2Mg3N2 ③Mg3N2＋6H2O＝3Mg(OH)2＋2NH3↑ ④2NH4NO3＋Mg＝Mg(NO3)2＋H2↑＋2NH3↑ ⑤Mg(NO3)2＋2NH3＋2H2O＝Mg(OH)2↓＋2NH4NO3 [解析] NH4NO3固体热分解按图得到的无色液体A应为H2O。从“G使湿润的红石蕊试纸变蓝”可以确定C为氨气。NH4NO3热分解除上述的水外还应得到另两种气体N2和O2，从“气体C和I化合生成A”的题述判断，C是O2，气体I是H2，气体B是N2。再从气体B跟D在高温下化合为E，E与水反应生成F和氨，证明气体B是N2的判断正确。据此，同时又可推断出D是Mg，E是Mg3N2，F为Mg(OH)2。对F为Mg(OH)2的推断，又可从题给的“F为不溶于水和强碱的白色固体”得到证实。D与NH4NO3溶液的反应，指Mg与NH4，水解产物的反应，使水解平衡不断移动，最后完成，所得产物H为Mg(NO3)2、I为H2，与前边的推断一致，C为NH3也与前边推断一致。 [评说] 在考纲中，将钠和镁的性质单列为一个考点，更突出钠、镁性质的重要性。对镁的考查在高考中有增加的趋势。 8．取一根镁条置于坩埚内点燃，得到氧化镁和氮化镁混合物的总质量为0.470g。冷却后加入足量的水，再将反应产物加热蒸干并灼烧，得到的氧化镁质量为0.486g。试计算燃烧所得混合物中氮化镁的质量分数。 [已知 Mg3N2＋6H2O＝2NH3↑＋3Mg(OH)2↓] [答案] 设原混合物中Mg3N2的质量为x，由Mg3N2生成的MsO的质量为y。 Mg3N2 ----------3MgO 100 120 x y x＝0.080g [评说] 考查学生对镁及其化合物性质的理解和推理、分析问题的能力。由题意可根据反应中镁元素守恒来解题。 9．下列各组物质互相作用时，生成物不随反应条件或反应物的量变化而变化的是( ) A．Na和O2 19\n B．NaOH和CO2 C．NaHCO3和NaOH D．Na2CO3和HCl [答案] C [解析] 钠与氧气反应随反应条件不同而产物不同，常温下生成氧化钠，而加热时则生成过氧化钠。Na2CO3和HCl反应时若盐酸过量则生成NaCl、CO2和H2O，反之则生成NaHCO3和NaCl。NaHCO3和NaOH的反应产物只有一种情况。 [评说] 考查学生对金属钠及其化合物的化学性质的理解和发散思维、综合分析问题的能力。从题目看涉及到反应物的量、反应条件与生成产物的关系，可依据钠的化合物的性质来判断解题。 10．下列实验能成功的是( ) ①用水鉴别Na2CO3和NaHCO3固体； ②用观察法区别Na2O和Na2O2； ③用MgCl2溶液鉴别Na2CO3溶液和NaOH溶液； ④用稀盐酸鉴别Na2CO3溶液和NaHCO3溶液。 A．①②③④ B．②③④ C．②③ D．①②④ [答案] D [解析] 该题是钠化合物的性质在鉴别实验中的应用。Na2CO3溶解度远大于NaHCO3，取等量水，溶解得多的固体就是Na2CO3。Na2CO3还能与水结合成块状Na2CO3·10H2O，分别取ag固体，各加amL的水，搅拌，形成溶液的为NaHCO3，只形成块状固体的为Na2CO3。Na2O呈白色，Na2O2为黄色，观察即可分辨。 MgCO3与Mg(OH)2都难溶于水，故MgCl2溶液不能区别Na2CO3溶液和NaOH溶液。Na2CO3溶液滴入稀盐酸中，立即产生气泡；而将稀盐酸滴入Na2CO3溶液中，先发生反应：CO32-＋H+＝HCO3-，没有立即产生气泡，当CO32-完全转化成HCO3-后再滴盐酸，即相当于NaHCO3溶液中加稀盐酸，立即产生气泡，所以向未知液中逐滴加稀盐酸的方法可区别Na2CO3溶液和NaHCO3溶液。 [评说] 本题不仅要考虑物质的性质差异，而且要考虑操作方法的不同对差异性质的影响。Na2CO3、NaHCO3溶液滴入到盐酸中的现象是一致的，而稀盐酸滴入这两种溶液中产生气泡是后者快。NaHCO3比Na2CO3与盐酸反应激烈，这一性质在后一种操作中得到体现。 11．取6.60gNaHCO3和Na2O2的固体混合物，在密闭容器中加热到250℃，经充分反应后排出气体，冷却后称得固体质量为5.30g。计算原混合物中Na2O2的质量分数。 [答案] 发生的反应有：2NaHCO3＝Na2CO3＋H2O↑＋CO2↑； 2Na2O2＋2CO2＝2Na2CO3＋O2；2Na2O2＋2H2O(g)＝4NaOH＋O2 若Na2O2不足，则Na2O2先吸收CO2，再吸收H2O。 首先确定水是否参加了反应。 题设条件下，固体失重：6.60g－5.30g＝1.30g 当Na2O2与NaHCO3分解生成的CO219\n恰好完全反应时，设固体失重1.30g需这样的混合物质量为x。则： 4NaHCO3＋2Na2O24NaHCO3＋2H2O＋O2↑ 可见，原混合物中Na2O2并未将NaHCO3分解生成的CO2全部吸收，也就未吸收H2O。 设在混合物中NaHCO3、Na2O2的物质的量分别是a、b，则： aNaHCO3＋bNa2O2Na2CO3＋CO2↑＋H2O＋O2↑ 解得：b＝0.20mol(a不可求出)， [评说] 首先分析NaHCO3和Na2O2反应时是否有过量的问题，可根据反应前后的质量差进行讨论分析。 12．等物质的量的N2、O2、CO2混合气体通过Na2O2后，体积变为原体积的(同温同压)，这时混合气体中N2、O2、CO2物质的量之比为( ) A．3:4:1 B．3:3:2 C．6:7:3 D．6:9:0 [答案] A [解析] 由2Na2O2＋2CO2＝2Na2CO3＋O2，可知，9体积N2、O2、CO2与Na2O2反应后变成8体积，说明有2体积CO2反应，同时生成1体积O2，所以，反应后三种气体的体积比为V(N2):V(O2):V(CO2)＝3:(3＋1):(3－2)＝3:4:1。 [评说] Na2O2是高考命题的热点，特别是与Na2O2有关的计算。 13．取ag某物质在氧气中完全燃烧，将其产物跟足量的过氧化钠固体完全反应，反应后固体的质量恰好也增加了ag。下列物质中不能满足上述结果的是( ) A．H2 B．CO C．C6H12O6 D．C12H22O11 [答案] D [解析] 符合题设条件的物质组成应符合下列情况之一：(1)H2；(2)CO；(3)H2和CO；(4)(CO)m(H2)n，只有C12H22O1119\n不符合。 [评说] 本题利用分子式变形，巧解选择题。 14．下列有关碱金属铷(Rb)的叙述中，正确的是( ) A．灼烧氯化铷时，火焰有特殊颜色 B．硝酸铷是离子化合物，易溶于水 C．在钠、钾、铷三种单质中，铷的熔点最高 D．氢氧化铷是弱碱 [答案] AB [解析] 钠、钾、铷三种单质中，铷的熔点最低，所以C项不正确，氢氧化铷是强碱，所以D项亦不正确。 [评说] 考查考生对IA族金属元素单质及其化合物性质及递变性的了解，涉及范围较开阔，涵盖了单质熔点比较、焰色反应、硝酸盐的溶解性及最高价氧化物对应水化物碱性强弱的递变规律等，需要一定的联想能力和理性分析能力。19
