高中化学奥林匹克竞赛】 无机元素化学习题第十章 碱金属与碱土金属 １. 钠、钾、锂、铷和铯在过量氧气中燃烧时,各生成何种氧化物?各类氧化物与水的作用状况如何? 2. 金属钠为什么放在煤油中保存？放在汽油中好不好？放在液氨中行不行?金属锂能否放在煤油中? ３． Li、Na、Ｋ、Rb和Cs的逸出功分别为2.４2、2.２8、2．２4、2．09和1.96ｅV, (1) 这样一种顺序与碱金属的什么性质有关？ (2) 这些金属中有哪些用可见光照射，能显示光电效应? 4. 解释下列事实： (1) 碳酸钠溶液加到铜盐溶液中,得到碱式碳酸盐的沉淀 (2) IＡ族中只有锂与氮反映,生成氮化物 (3) 如果用氨—氯法得到碳酸钠的措施来制备碳酸钾是不可行的 ５. 提纯NaＣl过程中,为什么要先加入BaCl2，再加入Ｎａ2CO3,然后将溶液调至酸性?各步的作用是什么？ ６． 根据Borｎ－Haber循环,指明什么因素构成氮化锂稳定，氮化钾不稳定？ 7． 根据Born-Haｂer循环，指明什么因素构成锂的还原电位与铯的相近? 8. 氟化铯晶体虽然具有最高的离子性，但为什么它的熔点却较低？ 9. 氢化钠和水作用,放出氢气并生成苛性钠。
已知氢化钠的生成热为56．4３kＪ×mol-1,苛性钠生成热为４68．2kJ×mol－1,试计算氢化钠与水反映的热效应 １０. Li（s) + Ｈ２Ｏ ¾® LｉＯＨ(aq) + 1/2Ｈ2(ｇ） 的DH ө298 = －508.３kＪ×moi-1，而Na(s) + Ｈ2O ¾® NaＯH(aｑ) + 1/2H２(g) 的DH ө298 = －469．5kＪ×moｌ.-1，但为什么锂与水的反映不剧烈？ 11. Nａ+(aｑ)的DH өf = －２39．4kJ×mｏl-１,Na的第一电离势是4９3.2kＪ×mol－1,钠的升华热为1０８.６kＪ×mol－1，试求：Na+离子的水合能 1２. 已知：Ｋ的原则还原电位为-2.92Ｖ,在水溶液中，K+离子的水合能为－３２2ｋJ×mol－1,K的升华热为88kJ×mol-1,K的第一电离势为4１8ｋJ×mｏl－１，试计算: K(ｓ) ® K+(1moｌ×dｍ－3) ＋ ｅ的DS ө 13. 钠的第一电离能不小于钾的第一电离能,但为什么可通过下列反映来制备金属钾? ＫCｌ(l) + Nａ = NaＣl(l) + Ｋ 1４． 在液氨中用氢与钠反映能否制备氢化钠？为什么? 15. 如何由Li２Ｏ制取ＬｉH？试从热力学观点分析与否可以直接用氢气作用于Li２O而制备ＬｉＨ? １6． 写出下列各反映的化学方程式: （１) 钙与氯气 (2) 钡与冷水 （3) 氧化钙与水 (４) 氮化镁与水 １７. 钙在空气中燃烧时生成何物？为什么将所得产物浸泡在水中时,可以察觉到大量的热并嗅到氨的气味？写出一切有关的化学方程式。
18. 根据表列数据,阐明氟化钠、碘化钠、氧化镁的熔点为什么不同?离子电荷ＮａFＮaIＭgO离子电荷1１2键长(pm)2313１82１0熔点(℃)９8８66028０0 19. 碱土金属的碳酸盐的热分解温度为什么依Be、Ｍg．..Ba的顺序逐渐增长？ 20. IIA族金属的第二电离能远远不小于其第一电离能，为什么ＩIＡ组金属不形成+１价化合物 ２1． 为什么在酸性溶液中钡的还原能力强，而在碱性溶液中则钙的还原能力强？ 22. 盛氢氧化钡溶液的瓶子,在空气中放置一段时间后,内壁蒙有一层白色薄膜，这是什么物质？欲除去这层薄膜，应采用下列何种物质来洗涤?试阐明理由. (１） 水 (２) 盐酸溶液 (３) 硫酸溶液 23. 为什么高氯酸镁是极好的干燥剂？ 2４. 如何从氧化钡制备过氧化钡？ 2５. 试从E өMg２+／Ｍg来阐明镁与水反映的状况，但与实际状况比较，有何不同？为什么? 26. 为什么MgＣｌ２－６Ｈ２O在空气中加热不能脱水,如何才干制备无水MｇCl2 ２7. 如何鉴别下列物质: (１) Ｎa２CO3和CaCO3 （2) ＣａSO４和ＣａＣO3 (3） NaCl和ＭｇCl２ (４) Mg（OH)2和MgＣO３ 28. 既有一混合物，其中也许含MｇCO3、Na2SO４、Ba(NO3)2、KCl、CuSＯ4，按如下环节进行实验： (1) 溶于水得到一无色溶液和白色沉淀 (2） 白色沉淀可溶于稀盐酸并有气体产生 (3) 无色溶液的焰色是黄色 问以上五种物质哪些一定存在？哪些一定不存在？哪些也许存在? 29． 电解０.251dm３、０．220mol×dｍ-3MgCl２溶液，直到收集到1０４cm3氢气和水蒸气的混合物。
问与否有Mｇ(OＨ）2沉淀产生?(已知:在２３℃,748t条件下,这时溶液的蒸汽压为２1t) 30. 镁条在空气中燃烧,产物溶于6０.0mｍｏl HCl的盐酸中,加甲基橙并用NaOH溶液回滴,用去12.0mｍoｌ的NａOH，正好到终点，然后加过量的碱,蒸馏溶液，馏出的NH3被另一酸性溶液吸取(其中含量１0．0mmolHCl),吸取完后，回滴该溶液用去６.０mmolＮaOH，试计算： (1) 该镁条燃烧时,有百分之几的镁生成Mg３N2？ (２） 镁条本来重多少克? 31. 从下面的数据，通过计算阐明，Ca与Cl2反映生成ＣaCl2(ｓ)而不能生成CaCl(s) DH ө（kJ×ｍｏl－１） Ｃa(ｓ) ¾® Ｃａ（g） +1７７ Ca(ｇ) ¾® Cａ+(ｇ) + ｅ +589 Ca＋(ｇ) ¾® Cａ2＋(g) + e +１146 Ｃl2(g) ¾® ２Cl(g) +242 Cl(g) + e ¾® Cl- -３54 CａＣl2的Aa＝５.00，ro=28１pｍ，n=9 CaCｌ的Aa=１.74８,ro=3１4ｐｍ,n=9 3２． 在一具有Ba2＋离子和Sr２+离子的溶液中，已知钡离子的浓度为0.1０mｏl×dm－3，锶离子的浓度为0.10mol×dm－3,若在此溶液中,滴入Ｋ2CrＯ4溶液并充足搅拌。
假定反映过程中,溶液体积保持不变,试通过计算,回答如下问题： （1) 一方面从溶液中沉淀出来的是SrCrO4还是BaCrＯ4? (2) 在第一种沉淀刚析出时，[CrO42-］为多少? （3） 在第二种沉淀刚析出时,溶液中[CrO42-]又为多少? (４) 当第二种沉淀刚析出时,溶液中第一种沉淀的阳离子的浓度是多少？ (已知Kｓp，SrCrＯ4=2.2×１0-5, Ｋsp,ＢaCrO４=1.1７×10-1０) 答案：１. 4Ｌｉ + O22Li2Ｏ ２Ｎａ + Ｏ２Ｎa2O2M+ Ｏ2(过量)MO2 (M=Ｋ、Rｂ、Ｃｓ) Lｉ2O ＋ H2O2LiOH Ｎａ２Ｏ２ + 2H2O2NａOH + H２O２2MＯ２+ 2H2O2ＭOＨ + H2O2 + O2 (M=K、Rb、Ｃs)2． 金属钠的化学性质很活泼,极易与空气反映，∴金属钠必须放在煤油中保存,以隔绝空气金属钠放在汽油中也可以，但汽油易挥发，价格贵,∴金属钠不保存在汽油中放在液氨中不行,在低温时，金属钠溶于液氨,形成Na+（NH3）x和ｅ(ＮH3)y,在一般温度下,与NＨ3(l)反映，生成NaNＨ2和H２。
金属锂放在煤油中不行,由于Li的密度小，它会浮在煤油的表面,起不到隔绝空气的作用,∴Li只能封在石蜡或凡士林中３. （1) 随着碱金属元素的原子序数的增长,原子半径增长，第一电离势变小，∴从Li→Cs的逸出功从2.42 eV减少到1.96 ｅＶ２） 可见光的波长范畴为4０0 nm~700 nm（即４000 Ǻ~70０0 Ǻ），其频率范畴为:秒-１;秒-1；其能量范畴为：E１＝ｈv1＝4.97×10-19 Ｊ＝３.１ eV；E２＝ｈv2＝２.84×１0－19 Ｊ=１.77 eV；∴从Li→Cs所有金属用可见光照射时，都能显示光电效应4. （1) 由于碳酸钠溶液呈碱性,Cu（OH)2溶解度小,∴放入铜盐溶液中,只能生成碱式碳酸盐,而不是正盐 (２） 由于Li的原子半径最小,∴Ｌｉ＋离子的半径更小,形成Li3N２离子晶体时,放出的能量最多，因此在IA中只有Li能直接与Ｎ2反映 (３) 氨—氯法制碳酸钠为:NaＣl + ＮH4ＨCO3NaHCO3 ＋ NH4Cｌ2ＮaHCＯ3Na2CO3 + CO２ + H２O由于第一种反映中生成的NａHCO3的溶解度小，∴反映能向右进行，其他ＭＨＣＯ３溶解度都较大，∴不能用此法制备KHCO3，也就不能制备K2CO3。
5. 加入BａCｌ2以除去粗盐中的SO42-离子，加入Ｎａ2CＯ3以除去Ca2+、Mg2+以及过量的Ba2＋离子，把溶液调至酸性是除去溶液中的ＣO3２-离子若先加入ＣO3２－再加入BaＣl2,则Bａ２+离子不也许被除净，由于加入大量CＯ32－离子，也影响ＳO４2－离子的清除6. 氮化锂稳定因素是由于大，氮化钾不稳定因素是小 7. ∵DrH ｍ =DsH m ＋ Ｉ1 + DhH ｍ ，虽然I1(Li） ＞ I1(Cｓ)，但│DhH m,Ｌi│>>│DhH m,Ｃs│，且DhＨ ｍ,是放热,即DhH m,Ｌi比DhＨ m,Cs更负,∴锂的还原电位与铯相近8. 虽然氟化铯晶体具有最高的离子性,这是由于XＦ－ＸCs达到最大的奉献,但由于很大,∴ＵCsF减小，故CsF的熔点较低9. -12６.1５ kJ×mol-110. 虽然Li(s)与H2Ｏ（l)的反映是放热的,并且比Ｎa(s）与H２O(l)反映放出的热量多,但Li的熔点高，放出的热量局限性以使Lｉ（ｓ)熔化，∴反映表面积没有增大,此外ＬiOＨ的溶解度小，会阻碍Lｉ继续与Ｈ2O的反映，故锂与水的反映不如钠与水的反映剧烈11. -８4１.2 ｋJ×mol-1 12. １562 J×mol－1×Ｋ-1１３. 由于I１(K)ｒＮa，∴K晶体中的金属键不不小于Nａ晶体中的金属键,导致K的沸点不不小于Nａ的沸点,因此ＫCｌ（l) ＋ Ｎa(l）ＮaCl(ｌ) ＋ K(g)↑,K(ｇ）脱离体系,反映向右移动。
14. 不能,这是由于NａH与NH3会发生如下反映：ＮaH ＋ NH3NaNH2 ＋ H2１5. Li2O+ ２HCｌ２LiCl + H2O LiCｌ （l)2Li + Ｃｌ2 2Lｉ + H22ＬiH否Li2O(s） + 2H２(g)2LｉＨ + H2Ｏ(g)，DｒG m=195.8１＞0，∴正反映不能自发进行1６. (１) Cａ + Ｃｌ2ＣａCｌ2 (2) Bａ + 2H2OBa(OH)2 ＋ H2↑ (３) CａO + H2ＯＣa(OH)2 （4) Mｇ3N2 + ６Ｈ2O3Mg(OH)2 ＋ 2NＨ317． 钙在空气中燃烧可生成。