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2024届高考化学复习讲义第三章金属及其化合物第一讲钠及其重要化合物考点三碱金属含答案
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这是一份2024届高考化学复习讲义第三章金属及其化合物第一讲钠及其重要化合物考点三碱金属含答案，共6页。
1.碱金属的一般性质
2.焰色试验
（1）概念
根据火焰呈现的特征颜色，可以判断试样所含的金属元素，化学上把这样的定性分析操作称为焰色试验。
（2）焰色试验的操作
铂丝（或铁丝）酒精灯灼烧至与原来的火焰
颜色相同时为止蘸取待测物酒精灯灼烧观察火焰颜色
（3）常见元素的焰色
3.碱金属的化合物
（1）氢化物
MH（M表示碱金属）离子化合物，阴离子为H－，H元素化合价为[8] －1 。具有强还原性与H2O反应：MH＋H2OMOH＋H2↑（H的归中反应）还原钛盐制备Ti：TiCl4+4NaH高温4NaCl＋Ti+2H2↑
（2）Li2O、Na2O2、KO2（超氧化钾）
①Li在空气中燃烧生成Li2O（白色固体），Na在空气中燃烧生成Na2O2（淡黄色），K在空气中燃烧生成KO2（橙黄色）。
②KO2
KO2离子化合物，阴离子是O2－O可看作－12价，处于中间价态与水反应：4KO2+2H2O4KOH+3O2↑与CO2反应：4KO2+2CO22K2CO3+3O2应用：可作供氧剂
1.易错辨析。
（1）钾在空气中燃烧时，只生成K2O。（ ✕ ）
（2）随着核电荷数的增加，碱金属单质的熔点逐渐降低，密度逐渐增大。（ ✕ ）
（3）KOH的碱性比CsOH的强。（ ✕ ）
（4）碱金属单质着火时均可用干冰灭火。（ ✕ ）
（5）[2021河北改编]Li单质在空气中燃烧的产物是Li2O2。（ ✕ ）
2.[焰色试验]易错辨析。
（1）做焰色试验时，用稀H2SO4洗涤铂丝。（ ✕ ）
（2）焰色是金属化合物的性质。（ ✕ ）
（3）灼烧白色粉末，火焰呈黄色，证明原粉末中有Na＋，无K＋。（ ✕ ）
3.锂是最轻的活泼金属，常用于制造高效锂电池。电解池中的电解液不能用水作溶剂，原因是 锂可以与水反应 。
4. 不能 （填“能”或“不能”）用玻璃棒代替铂丝或光洁无锈的铁丝做焰色试验，原因是 普通玻璃中含有硅酸钠、硅酸钙等，钠离子、钙离子的焰色会对实验产生干扰 。
5.[碱金属的氢化物]（1）KH是一种野外供氢剂，其电子式为 K＋[H∶]－ ，与水反应放出氢气，生成1 ml氢气时，反应中转移电子数为 NA 。
（2）NaH在无水条件下可作为某些钢铁制品的脱锈剂（铁锈的成分表示为Fe2O3），脱锈过程中生成两种产物，其反应的化学方程式为 3NaH＋Fe2O3 2Fe＋3NaOH 。
6.书写下列反应的化学方程式。
（1）Li在空气中燃烧： 4Li＋O2点燃2Li2O ；
（2）Na在空气中燃烧： 2Na＋O2点燃Na2O2 ；
7.过氧化钠和超氧化钾（KO2）均能与CO2和水蒸气反应生成O2，是常用的高原和深水作业的供氧剂。请回答下列问题：
（1）Na2O2和KO2均属于 离子 （填“共价”或“离子”）化合物。
（2）Na2O2在空气中长时间放置，最终所得固体为 Na2CO3 。
（3）等物质的量的KO2和Na2O2完全发生供氧反应时，KO2的供氧量大。
研透高考 明确方向
命题点 碱金属及其化合物的性质 焰色试验
1.[锂电池材料][全国Ⅰ高考]磷酸亚铁锂（LiFePO4）电池是新能源汽车的动力电池之一。采用湿法冶金工艺回收废旧磷酸亚铁锂电池正极片中的金属，其流程如下：
下列叙述错误的是（ D ）
A.合理处理废旧电池有利于保护环境和资源再利用
B.从“正极片”中可回收的金属元素有Al、Fe、Li
C.“沉淀”反应的金属离子为Fe3＋
D.上述流程中可用硫酸钠代替碳酸钠
解析 废旧电池中含有的金属、电解质溶液会对水体和土壤等造成污染，合理处理废旧电池有利于资源再利用，同时能够降低环境污染，保护环境，A项正确；由题图可知，将“正极片”碱溶后得到Na[Al（OH）4]滤液和含磷酸亚铁锂滤渣，表明可以回收的金属元素有Al、Fe、Li，B项正确；“含磷酸亚铁锂滤渣”与硫酸和硝酸的混合溶液反应，因硝酸有氧化性，可把Fe2＋氧化为Fe3＋，故“含Li、P、Fe等滤液”中的Fe是指Fe3＋，加碱液后得到Fe（OH）3，C项正确；因为锂及其化合物的性质与镁及其化合物的性质相似，由硫酸镁易溶于水推知，硫酸锂易溶于水，由碳酸镁微溶于水推知，碳酸锂微溶于水，所以不能用硫酸钠代替碳酸钠，D项错误。
2.[碱金属][海南高考]锂是最轻的活泼金属，其单质及化合物有广泛的用途。回答下列问题：
（1）用碳酸锂和 盐酸（合理即可） 反应可制备氯化锂。工业上可由电解LiCl－KCl的熔融混合物生产金属锂，阴极上的电极反应式为 Li＋＋e－Li 。
（2）不可使用二氧化碳灭火器扑灭因金属锂引起的火灾，其原因是 金属锂在二氧化碳中仍可燃烧 。
（3）硬脂酸锂是锂肥皂的主要成分，可作为高温润滑油和油脂的稠化剂。鉴别硬脂酸锂与硬脂酸钠、硬脂酸钾可采用的实验方法和现象分别是 分别取样进行焰色试验。锂盐焰色为紫红色，钠盐焰色为黄色，钾盐焰色为紫色（透过蓝色钴玻璃） 。
（4）LiPF6易溶于有机溶剂，常用作锂离子电池的电解质。LiPF6受热易分解，其热分解产物为PF5和 LiF 。
解析 （1）类似于碳酸钠与盐酸反应生成氯化钠，碳酸锂能与盐酸反应生成氯化锂。阴极上Li＋发生还原反应，电极反应式为Li＋＋e－Li。（2）锂单质能在二氧化碳中燃烧，化学方程式为4Li＋CO2点燃C＋2Li2O或4Li＋3CO2点燃C＋2Li2CO3，所以不能使用二氧化碳灭火器扑灭因金属锂引起的火灾。（3）三种硬脂酸盐所含金属元素不同，进行焰色试验时可观察到不同的实验现象，据此可进行鉴别。（4）根据元素守恒易推断出另一种热分解产物是LiF。
3.[焰色试验][上海高考改编]CO2是重要的化工原料，也是应用广泛的化工产品。CO2与过氧化钠或超氧化钾反应可产生氧气。完成下列问题：
（1）K＋的焰色为 紫色 ，检验含K＋溶液中K＋的操作为 用洁净的铂丝蘸取待测液，在酒精灯上灼烧，透过蓝色钴玻璃观察，若火焰呈紫色，则说明含K＋ 。
（2）CO2和KO2有下列反应：
4KO2＋2CO22K2CO3＋3O2
4KO2＋4CO2＋2H2O4KHCO3＋3O2
若9 ml CO2在密封舱内和KO2反应后生成9 ml O2，则反应前密封舱内H2O的物质的量应该是多少？列式计算。
8KO2＋6CO2＋2H2O2K2CO3＋4KHCO3＋6O2
n（CO2）∶n（H2O）＝3∶1 n（H2O）＝n（CO2）3＝3 ml
解析 （1）K＋的焰色为紫色，检验待测液中的K＋需要做焰色试验，即将铂丝（或光洁无锈铁丝）用盐酸洗净后，在酒精灯上灼烧至无色，蘸取待测液，在酒精灯上灼烧，透过蓝色钴玻璃观察，若火焰呈紫色，则说明含K＋。
（2）法一：依题意，9 ml CO2在密封舱内和KO2反应后生成9 ml O2，即n（CO2）∶n（O2）＝1∶1。通过观察题给两个方程式可知，当把两个方程式相加时正好符合题目要求：8KO2＋6CO2＋2H2O2K2CO3＋4KHCO3＋6O2，所以有n（H2O）＝13n（CO2）＝13×9 ml＝3 ml，即反应前密封舱内H2O的物质的量为3 ml。
法二：设反应前密封舱内H2O的物质的量为n
4KO2＋ 4CO2＋ 2H2O 4KHCO3＋ 3O2
2n n 1.5n
4KO2＋ 2CO2 2K2CO3＋ 3O2
9 ml－2n 1.5（9 ml－2n）
根据题意生成9 ml氧气，所以有1.5n＋1.5（9 ml－2n）＝9 ml，解得n＝3 ml，即反应前密封舱内H2O的物质的量为3 ml。相似性
递变性（由Li到Cs）
原子结构
价电子排布式为ns1，最外层均为1个电子
电子层数逐渐增多，核电荷数逐渐增大，原子半径逐渐[1] 增大
元素性质
都具有较强的金属性，最高正价均为[2] ＋1
金属性逐渐[3] 增强 ，第一电离能逐渐[4] 减小 ，电负性逐渐[5] 减小
单
质
性
质
物理
性质
都呈银白色（除Cs略带金色光泽外），密度较小，熔点较低
密度逐渐增大（钠、钾反常），熔点逐渐降低
化学
性质
都具有较强的还原性
还原性逐渐[6] 增强 ；与O2反应越来越剧烈，产物越来越复杂；与H2O反应的剧烈程度逐渐[7] 增强
金属元素
Na
K
Li
Ca
Ba
Cu
Sr
Rb
焰色
黄色
紫色（透过蓝色钴玻璃）
紫红色
砖红色
黄绿色
绿色
洋红色
紫色
1.碱金属的一般性质
2.焰色试验
（1）概念
根据火焰呈现的特征颜色，可以判断试样所含的金属元素，化学上把这样的定性分析操作称为焰色试验。
（2）焰色试验的操作
铂丝（或铁丝）酒精灯灼烧至与原来的火焰
颜色相同时为止蘸取待测物酒精灯灼烧观察火焰颜色
（3）常见元素的焰色
3.碱金属的化合物
（1）氢化物
MH（M表示碱金属）离子化合物，阴离子为H－，H元素化合价为[8] －1 。具有强还原性与H2O反应：MH＋H2OMOH＋H2↑（H的归中反应）还原钛盐制备Ti：TiCl4+4NaH高温4NaCl＋Ti+2H2↑
（2）Li2O、Na2O2、KO2（超氧化钾）
①Li在空气中燃烧生成Li2O（白色固体），Na在空气中燃烧生成Na2O2（淡黄色），K在空气中燃烧生成KO2（橙黄色）。
②KO2
KO2离子化合物，阴离子是O2－O可看作－12价，处于中间价态与水反应：4KO2+2H2O4KOH+3O2↑与CO2反应：4KO2+2CO22K2CO3+3O2应用：可作供氧剂
1.易错辨析。
（1）钾在空气中燃烧时，只生成K2O。（ ✕ ）
（2）随着核电荷数的增加，碱金属单质的熔点逐渐降低，密度逐渐增大。（ ✕ ）
（3）KOH的碱性比CsOH的强。（ ✕ ）
（4）碱金属单质着火时均可用干冰灭火。（ ✕ ）
（5）[2021河北改编]Li单质在空气中燃烧的产物是Li2O2。（ ✕ ）
2.[焰色试验]易错辨析。
（1）做焰色试验时，用稀H2SO4洗涤铂丝。（ ✕ ）
（2）焰色是金属化合物的性质。（ ✕ ）
（3）灼烧白色粉末，火焰呈黄色，证明原粉末中有Na＋，无K＋。（ ✕ ）
3.锂是最轻的活泼金属，常用于制造高效锂电池。电解池中的电解液不能用水作溶剂，原因是 锂可以与水反应 。
4. 不能 （填“能”或“不能”）用玻璃棒代替铂丝或光洁无锈的铁丝做焰色试验，原因是 普通玻璃中含有硅酸钠、硅酸钙等，钠离子、钙离子的焰色会对实验产生干扰 。
5.[碱金属的氢化物]（1）KH是一种野外供氢剂，其电子式为 K＋[H∶]－ ，与水反应放出氢气，生成1 ml氢气时，反应中转移电子数为 NA 。
（2）NaH在无水条件下可作为某些钢铁制品的脱锈剂（铁锈的成分表示为Fe2O3），脱锈过程中生成两种产物，其反应的化学方程式为 3NaH＋Fe2O3 2Fe＋3NaOH 。
6.书写下列反应的化学方程式。
（1）Li在空气中燃烧： 4Li＋O2点燃2Li2O ；
（2）Na在空气中燃烧： 2Na＋O2点燃Na2O2 ；
7.过氧化钠和超氧化钾（KO2）均能与CO2和水蒸气反应生成O2，是常用的高原和深水作业的供氧剂。请回答下列问题：
（1）Na2O2和KO2均属于 离子 （填“共价”或“离子”）化合物。
（2）Na2O2在空气中长时间放置，最终所得固体为 Na2CO3 。
（3）等物质的量的KO2和Na2O2完全发生供氧反应时，KO2的供氧量大。
研透高考 明确方向
命题点 碱金属及其化合物的性质 焰色试验
1.[锂电池材料][全国Ⅰ高考]磷酸亚铁锂（LiFePO4）电池是新能源汽车的动力电池之一。采用湿法冶金工艺回收废旧磷酸亚铁锂电池正极片中的金属，其流程如下：
下列叙述错误的是（ D ）
A.合理处理废旧电池有利于保护环境和资源再利用
B.从“正极片”中可回收的金属元素有Al、Fe、Li
C.“沉淀”反应的金属离子为Fe3＋
D.上述流程中可用硫酸钠代替碳酸钠
解析 废旧电池中含有的金属、电解质溶液会对水体和土壤等造成污染，合理处理废旧电池有利于资源再利用，同时能够降低环境污染，保护环境，A项正确；由题图可知，将“正极片”碱溶后得到Na[Al（OH）4]滤液和含磷酸亚铁锂滤渣，表明可以回收的金属元素有Al、Fe、Li，B项正确；“含磷酸亚铁锂滤渣”与硫酸和硝酸的混合溶液反应，因硝酸有氧化性，可把Fe2＋氧化为Fe3＋，故“含Li、P、Fe等滤液”中的Fe是指Fe3＋，加碱液后得到Fe（OH）3，C项正确；因为锂及其化合物的性质与镁及其化合物的性质相似，由硫酸镁易溶于水推知，硫酸锂易溶于水，由碳酸镁微溶于水推知，碳酸锂微溶于水，所以不能用硫酸钠代替碳酸钠，D项错误。
2.[碱金属][海南高考]锂是最轻的活泼金属，其单质及化合物有广泛的用途。回答下列问题：
（1）用碳酸锂和 盐酸（合理即可） 反应可制备氯化锂。工业上可由电解LiCl－KCl的熔融混合物生产金属锂，阴极上的电极反应式为 Li＋＋e－Li 。
（2）不可使用二氧化碳灭火器扑灭因金属锂引起的火灾，其原因是 金属锂在二氧化碳中仍可燃烧 。
（3）硬脂酸锂是锂肥皂的主要成分，可作为高温润滑油和油脂的稠化剂。鉴别硬脂酸锂与硬脂酸钠、硬脂酸钾可采用的实验方法和现象分别是 分别取样进行焰色试验。锂盐焰色为紫红色，钠盐焰色为黄色，钾盐焰色为紫色（透过蓝色钴玻璃） 。
（4）LiPF6易溶于有机溶剂，常用作锂离子电池的电解质。LiPF6受热易分解，其热分解产物为PF5和 LiF 。
解析 （1）类似于碳酸钠与盐酸反应生成氯化钠，碳酸锂能与盐酸反应生成氯化锂。阴极上Li＋发生还原反应，电极反应式为Li＋＋e－Li。（2）锂单质能在二氧化碳中燃烧，化学方程式为4Li＋CO2点燃C＋2Li2O或4Li＋3CO2点燃C＋2Li2CO3，所以不能使用二氧化碳灭火器扑灭因金属锂引起的火灾。（3）三种硬脂酸盐所含金属元素不同，进行焰色试验时可观察到不同的实验现象，据此可进行鉴别。（4）根据元素守恒易推断出另一种热分解产物是LiF。
3.[焰色试验][上海高考改编]CO2是重要的化工原料，也是应用广泛的化工产品。CO2与过氧化钠或超氧化钾反应可产生氧气。完成下列问题：
（1）K＋的焰色为 紫色 ，检验含K＋溶液中K＋的操作为 用洁净的铂丝蘸取待测液，在酒精灯上灼烧，透过蓝色钴玻璃观察，若火焰呈紫色，则说明含K＋ 。
（2）CO2和KO2有下列反应：
4KO2＋2CO22K2CO3＋3O2
4KO2＋4CO2＋2H2O4KHCO3＋3O2
若9 ml CO2在密封舱内和KO2反应后生成9 ml O2，则反应前密封舱内H2O的物质的量应该是多少？列式计算。
8KO2＋6CO2＋2H2O2K2CO3＋4KHCO3＋6O2
n（CO2）∶n（H2O）＝3∶1 n（H2O）＝n（CO2）3＝3 ml
解析 （1）K＋的焰色为紫色，检验待测液中的K＋需要做焰色试验，即将铂丝（或光洁无锈铁丝）用盐酸洗净后，在酒精灯上灼烧至无色，蘸取待测液，在酒精灯上灼烧，透过蓝色钴玻璃观察，若火焰呈紫色，则说明含K＋。
（2）法一：依题意，9 ml CO2在密封舱内和KO2反应后生成9 ml O2，即n（CO2）∶n（O2）＝1∶1。通过观察题给两个方程式可知，当把两个方程式相加时正好符合题目要求：8KO2＋6CO2＋2H2O2K2CO3＋4KHCO3＋6O2，所以有n（H2O）＝13n（CO2）＝13×9 ml＝3 ml，即反应前密封舱内H2O的物质的量为3 ml。
法二：设反应前密封舱内H2O的物质的量为n
4KO2＋ 4CO2＋ 2H2O 4KHCO3＋ 3O2
2n n 1.5n
4KO2＋ 2CO2 2K2CO3＋ 3O2
9 ml－2n 1.5（9 ml－2n）
根据题意生成9 ml氧气，所以有1.5n＋1.5（9 ml－2n）＝9 ml，解得n＝3 ml，即反应前密封舱内H2O的物质的量为3 ml。相似性
递变性（由Li到Cs）
原子结构
价电子排布式为ns1，最外层均为1个电子
电子层数逐渐增多，核电荷数逐渐增大，原子半径逐渐[1] 增大
元素性质
都具有较强的金属性，最高正价均为[2] ＋1
金属性逐渐[3] 增强 ，第一电离能逐渐[4] 减小 ，电负性逐渐[5] 减小
单
质
性
质
物理
性质
都呈银白色（除Cs略带金色光泽外），密度较小，熔点较低
密度逐渐增大（钠、钾反常），熔点逐渐降低
化学
性质
都具有较强的还原性
还原性逐渐[6] 增强 ；与O2反应越来越剧烈，产物越来越复杂；与H2O反应的剧烈程度逐渐[7] 增强
金属元素
Na
K
Li
Ca
Ba
Cu
Sr
Rb
焰色
黄色
紫色（透过蓝色钴玻璃）
紫红色
砖红色
黄绿色
绿色
洋红色
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