《无机化学》第十章(碱金属和碱土金属)学习要点和练习题 一、学习要点 1、 碱金属和碱土金属单质的物理性质和化学性质 2、 碱金属和碱土金属单质的制备 3、 碱金属的氧化物、过氧化物、超氧化物 4、 碱金属和碱土金属氢氧化物的性质 5、 碱金属和碱土金属盐类的性质,重点是盐的溶解性、热稳定性的比较 6、 了解碱金属和碱土金属矿石和复盐的名称和分子式 二、练习题 1. 写出分子式 生石膏 重晶石 方解石 天青石 明钒 2. 根据碱金属的性质的递变规律,预测钫的下列性质:主要物理性质(密度、硬度、熔 点) ;在空气中燃烧的主要产物;与水反应的情况;FrClO4 在水中的溶解性如何? 3. 写出 Na2O2 和 KO2 的成键特征,并用分子轨道理论分析 O2-,O22-的键级。 4. 市售的氢氧化钠中为什么常含有碳酸钠?如何制备纯的 NaOH 溶液? 5. 完成并配平下列反应式 ① TiCl4+ Na→ ② LiNO3(分解) → ③ Mg(NO3)2(分解) → ④ Be+ NaOH+ H2O→ ⑤ KO3+ H2O→ ⑥ Mg3N2+ H2O→ ⑦ MgCl2·6H2O(加热)→ ⑧ Be(OH)2+ NaOH→ ⑨ CaH2+ H2O→ ⑩ Na2O2+ Na→ 6. 锂的电极电势比钠的更负,但是锂与水反应还不如钠剧烈,为什么? 7. 碱土金属比相应的碱金属熔点高,硬度大,为什么? 8. 锂及其化合物与其它碱金属及其化合物在性质上有哪些不同?为什么? 9. 碱金属(除钫外) ,在过量氧气中燃烧时各生成何种氧化物?各类氧化物和水作用如 何?写出有关方程式。 10. 碱土金属碳酸盐分解温度递变规律如何? 11 .用化学反应方程式表示下列物质间的转换 (1)Mg→Mg2N3 →Mg(OH)2 →Mg(NO3)2 →MgO (2)BeO→BeCl2 →Be(OH)2 →Be(OH)42- →BeF4212. 列出下列几组物质熔点由高到低的顺序: (提示:比较晶格能) ①NaF ,NaCl ,NaBr ,NaI ②BaO ,SrO ,CaO ,MgO ③NaF ,CaO 13. 某碱土金属 A 在空气中燃烧时火焰呈橙红色,反应产物为 B 和 C 的固体混合物。该 混合物与水反应生成 D 溶液,并放出气体 E,E 可使红色石蕊试纸变蓝,将 CO2 气体通入 D 溶液中有白色沉淀 F 生成。试确定各字母所代表物质的化学式,写出有关反应方程式。 14. 化合物 A、B、C 都是某碱金属元素的化合物,等物质的量的 A 和 C 反应可以生成 B, 加热 C 也可以生成 B 并放出气体 D,向 A 的浓水溶液中通入 D,可以生成 B 的水溶液,若长 时间的通入 D,可以生成一些 C 的结晶,A 的焰色反应显示为黄色。试确定各字母所代表物 质的化学式,写出有关反应方程式。 《无机化学》第十章(碱金属和碱土金属)学习要点和练习题答案 二、练习题 1. 写出分子式 生石膏 CaSO4· 2O 重晶石 BaSO4 方解石 CaCO3 天青石 SrSO4 明钒 KAl(SO4)2· 2O 2H 12H 2. 根据碱金属的性质的递变规律,预测钫的下列性质:主要物理性质(密度、硬度、熔 点) ;在空气中燃烧的主要产物;与水反应的情况;FrClO4 在水中的溶解性如何? 答:1、钫的密度不大,与铯接近;硬度很小,很容易用刀子切割;熔点很低,室温下即 可熔化。 2、在空气中燃烧生成的主要产物为 FrO2。 3、与水反应十分剧烈,2Fr +2H2O =2FrOH +H2 4、FrClO4 在水中的溶解性很小。 3. 写出 Na2O2 和 KO2 的成键特征,并用分子轨道理论分析 O2-,O22-的键级。 答:O2 :(σ - 2 1s) (σ * 1s )2 (σ 2s)2 (σ * * 2s )2 (σ * 2 2p) (π 2p)4 (π * 2p )3;键级=1.5 * O22-:(σ 1s)2 (σ 1s )2 (σ 2s)2 (σ 2s )2 (σ 2 2p) (π 2p)4 (π 2p )4;键级=1 4. 市售的氢氧化钠中为什么常含有碳酸钠?如何制备纯的 NaOH 溶液? 答: 氢氧化钠中含有碳酸钠是由于氢氧化钠与空气中的二氧化碳反应而形成的。 欲配制纯 的 NaOH 溶液,可先制备浓的 NaOH 溶液,在这种溶液中,碳酸钠不溶,静止后可沉淀析 出,上层清夜即为纯的 NaOH 溶液,若需不同浓度纯的 NaOH 溶液,可用除去二氧化碳的 蒸馏水进行稀释即可。 5. 完成并配平下列反应式 ① TiCl4+ 4Na= 4NaCl+ Ti ② 4LiNO3(分解) = 2Li2O +4NO2↑+O2↑ ③ 2Mg(NO3)2(分解) =2Li2O +4NO2↑+O2↑ ④ Be+ 2NaOH+ 2H2O=Na2[Be(OH)4] + H2 ↑ ⑤ 4KO3+ 2H2O= 4KOH +5O2 ↑ ⑥ Mg3N2+ 6H2O= 3Mg(OH)2 ↓+ 2NH3↑ ⑦ MgCl2· 2O(加热)= Mg(OH)Cl + HCl↑+ 5H2O 6H ⑧ Be(OH)2+2 NaOH=Na2[Be(OH)4] ⑨ CaH2+2 H2O= Ca(OH)2 + 2H2↑ ⑩ Na2O2+2 Na= 2Na2O 6. 锂的电极电势比钠的更负,但是锂与水反应还不如钠剧烈,为什么? 答:标准电极电势的大小反映了反应进行的倾向,属热力学范畴,而不能决定反应速率的 大小。钠与水反应比锂与水反应剧烈,说明钠与水反应速率快。从反应速率角度考虑,锂与 水反应不如钠剧烈, 主要原因二点: 第一是锂的熔点较高, 反应放出的热量不足以使锂熔化; 而钠的熔点较低, 钠与水反应放出的热量足以使锂钠熔化而使其与水接触的面积增大使反应 速率加快;第二是反应产物的溶解度不同,LiOH 溶解度小,覆盖在锂表面阻碍反应的进行, 使反应速率变慢,但是 NaOH 溶解度很大不会阻碍钠与水的反应。 7. 碱土金属比相应的碱金属熔点高,硬度大,为什么? 答: 碱金属原子的价电子构型为 ns1, 碱土金属为 ns2; 而且碱土金属原子半径比碱金属小; 金属键的强度与价电子数目和金属原子半径有关, 金属原子价电子越多、 金属原子半径越小, 金属键越强,因此碱土金属比相应的碱金属熔点高,硬度大。 8. 锂及其化合物与其它碱金属及其化合物在性质上有哪些不同?为什么? 答:锂具有较高的熔、沸点,锂的化合物具有一定的共价性,锂的氟化物、碳酸盐、磷酸 盐等难溶于水,LiOH 热分解生成 Li2O。以上这些性质均与其他碱金属及其化合物不同。 原因为:锂的原子半径和离子半径很小,其离子的外层电子也与其他碱金属不同,锂 最外层 2 个电子,而其他碱金属离子有 8 个电子,使锂具有很多特殊性。 9. 碱金属(除钫外) ,在过量氧气中燃烧时各生成何种氧化物?各类氧化物和水作用如 何?写出有关方程式。 10. 碱土金属碳酸盐分解温度递变规律如何?BeCO3 → BaCO3 分解温度增大,热稳定性 增大。 11 .用化学反应方程式表示下列物质间的转换 答(1)Mg→Mg2N3 →Mg(OH)2 →Mg(NO3)2 →MgO 3Mg + N2 = Mg2N3 Mg2N3 +6H2O =3Mg(OH)2 ↓+ 2NH3↑ Mg(OH)2 + 2HNO3 = Mg(NO3)2 + 2H3O 2Mg(NO3)2(分解) =2Li2O +4NO2↑+O2↑ 2(2)BeO→BeCl2 →Be(OH)2 →Be(OH)4 →BeF42BeO + Cl2 +C(600-800℃)= BeCl2 +CO BeCl2 +2NaOH= Be(OH)2 +NaCl Be(OH)2+2 NaOH=Na2[Be(OH)4] Be(OH)42- +4HF= 4H2O+BeF4212. 列出下列几组物质熔点由高到低的顺序: (提示:比较晶格能) ① NaF 〉NaCl 〉NaBr 〉NaI ② BaO〈 SrO〈 CaO〈 MgO ③NaF 〈 CaO 13. 某碱土金属 A 在空气中燃烧时火焰呈橙红色,反应产物为 B 和 C 的固体混合物。该 混合物与水反应生成 D 溶液,并放出气体 E,E 可使红色石蕊试纸变蓝,将 CO2 气体通入 D 溶液中有白色沉淀 F 生成。试确定各字母所代表物质的化学式,写出有关反应方程式。 答:A:Ca,B:CaO,C:Ca3N2,D:Ca(OH)2 ,E:NH3 14. 化合物 A、B、C 都是某碱金属元素的化合物,等物质的量的 A 和 C 反应可以生成 B, 加热 C 也可以生成 B 并放出气体 D,向 A 的浓水溶液中通入 D,可以生成 B 的水溶液,若长 时间的通入 D,可以生成一些 C 的结晶,A 的焰色反应显示为黄色。试确定各字母所代表物 质的化学式,写出有关反应方程式。 答:A:NaOH,B:Na2CO3,C:NaHCO3,D:CO2 ,