金属元素和碱金属

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1、金属元素和碱金属金属元素和碱金属主讲人：陆惊帆主讲人：陆惊帆一、金属元素知识网络一、金属元素知识网络二、知识要点二、知识要点三、专题分析三、专题分析四、例题精讲四、例题精讲五、课后练习五、课后练习课程大纲课程大纲一、金属元素知识网络一、金属元素知识网络金金 属属 元元 素素金属元素金属元素 (原子原子)金属原子结构特点和在元素周期表中位置金属原子结构特点和在元素周期表中位置 元素金属性递变规律元素金属性递变规律 金属键金属键 金属晶体、通性金属晶体、通性(物性物性)金属活动性：跟金属活动性：跟 O2、Cl2、H2O、酸等反应及、酸等反应及 相互置换相互置换(化性化性) 金属冶炼金属冶炼钠及碱金

2、属钠及碱金属 铝及其化合物铝及其化合物 铁及其化合物铁及其化合物金属单质金属单质元素化合物元素化合物化工生产化工生产炼铁的化学原理和炼钢方法、冶铝炼铁的化学原理和炼钢方法、冶铝 氨碱法制纯碱和侯氏制碱法氨碱法制纯碱和侯氏制碱法1、金属元素在元素周期表中的位置和原子结构特点、金属元素在元素周期表中的位置和原子结构特点金属元素位于元素周期表左下方；金属元素位于元素周期表左下方；元素大家庭中大部分是金属元素；元素大家庭中大部分是金属元素；二、知识要点二、知识要点在元素周期表中金属性在元素周期表中金属性(包括非金属性包括非金属性)的递变规律：的递变规律： 同周期同周期自左至右自左至右金属性金属性减弱减

3、弱，同主族，同主族自上至下自上至下金属性金属性增强增强。 元素金属性强弱的依据：最高价氧化物水化物的碱性。元素金属性强弱的依据：最高价氧化物水化物的碱性。金属原子具有较大的原子半径，金属原子具有较大的原子半径， 最外层电子一般最外层电子一般 1 3 个，大多数为个，大多数为 1 2 个，故易失去电子形成阳离子。个，故易失去电子形成阳离子。新课标提醒新课标提醒： 典型例子：碱性典型例子：碱性 NaOH Mg(OH)2 Al(OH)3。 与非金属元素类比理解，金属性与非金属元素类比理解，金属性失去电子能力失去电子能力还原性。还原性。新课标提醒新课标提醒： 非金属元素在周期表中只占非金属元素在周期表

4、中只占 少数；少数； 副族元素全部是金属元素副族元素全部是金属元素(过过 渡金属元素渡金属元素) 。二、知识要点二、知识要点2、金属晶体和金属的物理通性、金属晶体和金属的物理通性 (1) 金属键：金属阳离子之间通过自由电子所产生的强烈的相金属键：金属阳离子之间通过自由电子所产生的强烈的相 互作用。互作用。 (2) 金属晶体：金属阳离子、自由电子通过金属键形成的晶金属晶体：金属阳离子、自由电子通过金属键形成的晶 体。体。 (3) 金属通性：由于金属键的特性，金属一般都有金属光泽，金属通性：由于金属键的特性，金属一般都有金属光泽， 有导电性、导热性、延展性等。有导电性、导热性、延展性等。 金属键强

5、度与金属阳离子半径、正电荷数、自由电子数有关。金属键强度与金属阳离子半径、正电荷数、自由电子数有关。 如：金属键强度如：金属键强度 Na NaHCO3相同浓度碱性：相同浓度碱性：Na2CO3 NaHCO3热稳定性：热稳定性：Na2CO3 NaHCO3相互转化：相互转化：2222NaCl2H O2NaOHClH+ +电解电解23223Na COCOH O2NaHCO+323222NaHCONa COCOH O + +3232NaHCONaOHNa COH O+3232322NaHCOCa(OH)CaCONa CO2H O+ +二、知识要点二、知识要点5、钠及其化合物、钠及其化合物(5) Na 及

6、其化合物相互关系及其化合物相互关系思考：请写上另一种反应物和反应条件。思考：请写上另一种反应物和反应条件。NaClNaNa2O2NaOHNa2CO3NaHCO3二、知识要点二、知识要点CO2Ca(OH)2CO2/NaOH5、钠及其化合物、钠及其化合物二、知识要点二、知识要点6、氨碱法制碱和侯氏制碱改进、氨碱法制碱和侯氏制碱改进 (1)氨碱法氨碱法 原料 食盐、二氧化碳、生石灰和氨原料 食盐、二氧化碳、生石灰和氨(循环使用，理论上不消耗循环使用，理论上不消耗) 产品产品 Na2CO3食盐食盐沉淀池沉淀池过过滤滤灼烧灼烧蒸蒸氨氨池池CO2CO2NH3CaONH4Cl(含含NaCl)Na2CO3Na

7、HCO3CaCl2 废废液液(含含NaCl)232343232242232NaClCONHH ONaHCONH Cl 2NaHCONa COCOH O 2NH ClCa(OH)CaCl2NH2H O+ + + + + +加加热热沉淀池沉淀池： 灼烧灼烧： 蒸蒸氨：氨：原理原理二、知识要点二、知识要点3222CaCOCaOCO CaOH OCa(OH)+32322NaClCaCONa COCaCl+优点 首次大规模连续生产纯碱，成本大大降低，获优点 首次大规模连续生产纯碱，成本大大降低，获 1867 巴黎巴黎 世博会铜奖。世博会铜奖。缺点缺点 NaCl 利用率太低，副产品利用率太低，副产品 Ca

8、Cl2用途较少。用途较少。如果原料从如果原料从 NaCl、CaCO3出发出发上述过程巧妙地利用上述过程巧妙地利用 NH3的循环和的循环和 NaHCO3 溶解度较小的性质溶解度较小的性质 相当于实现了如下转变：相当于实现了如下转变：沉淀池：沉淀池： 灼烧：灼烧： 蒸氨：蒸氨：原理原理提醒提醒：不符不符合合绿色绿色化学理化学理念念。232343232242232NaClCONHH ONaHCONH Cl 2NaHCONa COCOH O 2NH ClCa(OH)CaCl2NH2H O+ + + + + +加加热热二、知识要点二、知识要点6、氨碱法制碱和侯氏制碱改进、氨碱法制碱和侯氏制碱改进 (2)

9、侯氏制碱侯氏制碱 原料 食盐、二氧化碳、氨原料 食盐、二氧化碳、氨 产品产品 Na2CO3，NH4Cl 原理 与氨碱法相同原理 与氨碱法相同 沉淀：沉淀： 灼烧：灼烧： 工工艺艺改进改进：沉淀出：沉淀出 NaHCO3的母液中，不再加的母液中，不再加 Ca(OH)2回收回收 NH3；而通入；而通入 NH3加入固体食盐加入固体食盐使使 NH4Cl 析析出出， 母液中母液中 NaCl 循循环使环使用用。 优点 与合成氨联合生产。优点 与合成氨联合生产。NH4Cl 作为化肥产品作为化肥产品 提高了提高了 NaCl 的利用率的利用率 缺点 化肥缺点 化肥 NH4Cl 对土壤破坏，限制发展。对土壤破坏，限

10、制发展。23234CONHH ONaClNaHCONH Cl+ +323222NaHCONa COCOH O+ +加热加热新课标提醒新课标提醒： 沉淀池沉淀池反应是反应是核心核心反应，注意一反应，注意一定要定要 先通先通 NH3，再通再通 CO2使沉淀使沉淀，因为因为 CO2的的水溶水溶性性不高不高。7、碱金属、碱金属 元素周期表元素周期表 IA 族族(不不包括包括氢氢)。 有有 Li、Na、K、Rb、Cs 等。等。 (1) 特性：特性： 金属键强弱：金属键强弱：Li Na K 金属晶体熔点、硬度：金属晶体熔点、硬度：Li Na K 活泼的金属元素，跟活泼的金属元素，跟 H2O 均剧烈反应放出

11、氢气。均剧烈反应放出氢气。 如：如： 金属性金属性(金属活动性金属活动性)： Li 丁。丁。222Na2H O2NaOHH+ NaOH 溶于溶于水水四、例题精讲四、例题精讲分析分析乙：乙： 丙：丙： 乙、丙加入乙、丙加入 0.02 mol Na2O 和和 Na2O2 各生成各生成 0.04 mol NaOH。 0.02 mol Na2O 和和 Na2O2 的质量差正好等于放出的的质量差正好等于放出的 0.01 mol O2，而使乙、丙溶液的质量相等，故乙、丙，而使乙、丙溶液的质量相等，故乙、丙 NaOH 溶液的质量溶液的质量 分数相等，且大于甲、丁。分数相等，且大于甲、丁。22Na OH O2

12、NaOH+22222Na O2H O4NaOHO+答案答案：乙乙 = 丙丙 甲甲 丁丁例题例题3在甲、乙、丙、丁四个烧杯中，分别放入在甲、乙、丙、丁四个烧杯中，分别放入 0.02mol 的的 Na、Na2O、Na2O2和和 NaOH，然后小心地加入，然后小心地加入 100mL 水，使固水，使固 体与水反应并完全溶解。则在四个烧杯中所得体与水反应并完全溶解。则在四个烧杯中所得 NaOH 溶液的质溶液的质 量分数从大到小的顺序为量分数从大到小的顺序为_。新课标提醒新课标提醒： 质质量量分分数与数与溶溶质、质、溶溶液液的质的质量量均有关。均有关。差差量法量法分析分析 (1) 2232CO2KOHK

13、COH O+23COKOHKHCO+n(CO2) : n(KOH)固体组成固体组成 0.5K2CO3、KOH = 0.5K2CO3 (0.5 , 1)K2CO3、KHCO31KHCO3四、例题精讲四、例题精讲例题例题4向向 300 mL KOH 溶液溶液中中缓慢缓慢通通入入 CO2 气气体体，在在低温低温下蒸下蒸发得发得到到白色固白色固体体，请请回回答答下下列问列问题：题： (1)试试判断判断由于由于通通入入 CO2 的的量量不不同，同，白色固白色固体体有有几几种种可可能组能组成。成。答案答案：(2) 用用极端极端值值法法思思想想，先先分析分析组组成，成，再再列列式式计算计算。 若通入的若通入

14、的 CO2 全部生成全部生成 K2CO3，生成，生成 0.1 mol K2CO3。 m (K2CO3) = 0.1138 = 13.8 (g)， 若通入的若通入的 CO2 全部生成全部生成 KHCO3，生成，生成 0.1 mol KHCO3。 m (KHCO3) =0.1100 =10 (g) 由于由于 10 (g) 11.9 (g) 13.8 (g) 所以，所以，11.9 g 白色固体是白色固体是 K2CO3 和和 KHCO3 混合物。混合物。四、例题精讲四、例题精讲例题例题4向向 300 mL KOH 溶液中缓慢通入溶液中缓慢通入 CO2 气体，在低温下蒸气体，在低温下蒸发得到白色固体，请

15、回答下列问题：发得到白色固体，请回答下列问题： (2)设通入设通入 CO2为为 0.1mol，得到，得到 11.9g 白色固体，请通过计算白色固体，请通过计算 确定白色固体的组成，其质量各是多少？确定白色固体的组成，其质量各是多少？分析分析分析分析四、例题精讲四、例题精讲例题例题4向向 300 mL KOH 溶液中缓慢通入溶液中缓慢通入 CO2 气体，在低温下蒸气体，在低温下蒸发得到白色固体，请回答下列问题：发得到白色固体，请回答下列问题： (2)设通入设通入 CO2为为 0.1mol，得到，得到 11.9g 白色固体，请通过计算白色固体，请通过计算 确定白色固体的组成，其质量各是多少？确定白色固体的组成，其质量各是多少？设：设：n(K2CO3) 为为 x mol，n(KHCO3) 为为 y mol。0.10.05 (mol)13810011.90.05 (mol)+=+=xyx xyy233m(K CO )0.05 1386.9 (g)m(KHCO )0.05 1005 (g)= =答案答案：白色固白色固体体由由 6.9g K2CO3和和 5g KHCO3组组成。成。则则分析分析0.05 20.05c(KOH)0.5mol/L 0.3+=四、例题精讲