1、【高中化学奥林匹克竞赛辅导】 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情况如何？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) 这样一个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 族中只有锂与氮反应 ,生成氮化物。(3) 如果
2、用氨氯法得到碳酸钠的方法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 BornHaber 循环，指明什么因素构成氮化锂稳定，氮化钾不稳定？7. 根据 BornHaber 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 56.43kJmol1 ，苛性钠生成热为 468.2kJmol1 ，试计算氢化钠与水反应的热效应。10. Li(s) + H2O LiOH(aq)
3、+ 1/2H2(g) 的H 298 = 508.3kJ moi1 ，而 Na(s) + H2O NaOH(aq) + 1/2H2(g) 的 H 298 = 469.5kJmol. 1 ，但为什么锂与水的反应不激烈？11. Na+(aq)的H f = 239.4kJmol 1 ，Na 的第一电离势是 493.2kJmol1 ，钠的升华热为 108.6kJmol1 ，试求：Na+ 离子的水合能。12. 已知：K 的标准还原电位为2.92V，在水溶液中，K +离子的水合能为322kJmol 1 ，K 的升华热为 88kJmol1 ，K 的第一电离势为 418kJmol1 ，试计算：K(s) K+(1
4、moldm3 ) + e 的S 。13. 钠的第一电离能大于钾的第一电离能，但为什么可通过下列反应来制备金属钾？KCl(l) + Na = NaCl(l) + K14. 在液氨中用氢与钠反应能否制备氢化钠？为什么？15. 如何由 Li2O 制取 LiH？试从热力学观点分析是否可以直接用氢气作用于 Li2O 而制备LiH？16. 写出下列各反应的化学方程式：(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？为何将所得产物浸泡在水中时，可以觉察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，说明氟化钠、碘化钠、氧化
5、镁的熔点为何不同？离子电荷 NaF NaI MgO离子电荷 1 1 2键长(pm) 231 318 210熔点() 988 660 280019. 碱土金属的碳酸盐的热分解温度为什么依 Be、Mg Ba 的顺序逐渐增加？20. IIA 族金属的第二电离能远远大于其第一电离能，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，应采取下列何种物质来洗涤？试说明理由(1) 水 (2) 盐酸溶液 (3) 硫酸溶液23. 为什么高氯
6、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 Mg2+/Mg 来说明镁与水反应的情况，但与实际情况比较，有何不同？为什么？26. 为什么 MgCl2-6H2O 在空气中加热不能脱水，怎样才能制备无水 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 MgCO328. 现有一混合物，其中可能含 MgCO3、Na 2SO4、Ba(NO 3)2、KCl、CuSO 4，按如下步骤进行实验：(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
7、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？哪些可能存在？29. 电解 0.251dm3、0.220moldm 3 MgCl2 溶液，直到收集到 104cm3 氢气和水蒸气的混合物。问是否有 Mg(OH)2 沉淀产生？( 已知：在 23，748条件下，这时溶液的蒸汽压为 21)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，恰好到终点，然后加过量的碱，蒸馏溶液，馏出的 NH3 被另一酸性溶液吸收(其中含量 10.0mmolHCl)，吸收完后，回滴该溶液用去 6
8、.0mmolNaOH，试计算：(1) 该镁条燃烧时，有百分之几的镁生成 Mg3N2？ (2) 镁条原来重多少克？31. 从下面的数据，通过计算说明，Ca 与 Cl2 反应生成 CaCl2(s)而不能生成 CaCl(s)。H (kJmol1 )Ca(s) Ca(g) +177Ca(g) Ca+(g) + e +589Ca+(g) Ca2+(g) + e +1146Cl2(g) 2Cl(g) +242Cl(g) + e Cl 354CaCl2 的 Aa=5.00，r o=281pm，n=9CaCl 的 Aa=1.748，r o=314pm，n=932. 在一含有 Ba2+离子和 Sr2+离子的溶液
9、中，已知钡离子的浓度为 0.10moldm3 ，锶离子的浓度为 0.10moldm3 ，若在此溶液中，滴入 K2CrO4 溶液并充分搅拌。假定反应过程中，溶液体积保持不变，试通过计算，回答如下问题：(1) 首先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，CrO 42为多少？(3) 在第二种沉淀刚析出时，溶液中CrO 42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=2.2105 , Ksp,BaCrO4=1.1710 10）答案：1. 4Li + O2 2Li2O 2Na + O2 Na2O
10、2M+ O2(过量) MO2 (MK 、Rb、Cs) Li2O + H2O 2LiOH Na2O2 + 2H2O 2NaOH + H2O22MO2+ 2H2O 2MOH + H2O2 + O2 (MK、Rb 、Cs)2. 金属钠的化学性质很活泼，极易与空气反应，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，金属钠不保留在汽油中。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，在通常温度下，与 NH3(l)反应，生成 NaNH2 和 H2。金属锂放在煤油中不行，因为 Li 的密度小，它会浮在煤油的表面，起不到隔绝空气的
11、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加，原子半径增加，第一电离势变小，从LiCs 的逸出功从 2.42 eV 降低到 1.96 eV。(2) 可见光的波长范围为 400 nm700 nm（即 4000 7000 ） ，其频率范围为：秒 1 ； 秒 1 ；8419307.541c8429310.207c其能量范围为：E 1hv 14.9710 19 J3.1 eV；E 2hv 22.8410 19 J1.77 eV ；从 LiCs 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
12、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 反应。(3) 氨氯法制碳酸钠为：NaCl + NH 4HCO3 NaHCO3 + NH4Cl2NaHCO3 Na2CO3 + CO2 + H2O由于第一个反应中生成的 NaHCO3 的溶解度小，反应能向右进行，其它 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+、Mg 2+以及过量的 Ba2+
13、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+离子不可能被除净，由于加入大量 CO32 离子，也影响 SO42 离子的去除。6. 氮化锂稳定因素是由于 大，氮化钾不稳定因素是 小。 3LiNU3KNU7. M(s) M+(aq)(g) +(g)sHmI1 hHmrHm rH m sH m + I1 + hH m ，虽然 I1(Li) I1(Cs)，但 hH m,LihH m,Cs，且hH m,是放热，即 hH m,Li 比 hH 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 XFX Cs 达到最大的
14、贡献，但由于很大，U CsF 减小，故 CsF 的熔点较低。+Csr9. 126.15 kJmol 110. 虽然 Li(s)与 H2O(l)的反应是放热的，而且比 Na(s)与 H2O(l)反应放出的热量多，但Li 的熔点高，放出的热量不足以使 Li(s)熔化，反应表面积没有增大，另外 LiOH 的溶解度小，会阻碍 Li 继续与 H2O 的反应，故锂与水的反应不如钠与水的反应激烈。11. 841.2 kJmol 1 12. 1562 Jmol1 K113. 因为 I1(K)rNa，K 晶体中的金属键小于 Na 晶体中的金属键，导致 K的沸点小于 Na 的沸点，因此 KCl(l) + Na(l
15、) NaCl(l) + K(g)，K(g) 脱离体系，反应向右移动。14. 不能，这是由于 NaH 与 NH3 会发生如下反应：NaH + NH3 NaNH2 + H215. Li2O+ 2HCl 2LiCl + H2O LiCl (l) 2Li + Cl2 2Li + H2 2LiH 75否。Li 2O(s) + 2H2(g) 2LiH + H2O(g)， rG m195.810，正反应不能自发进行。16. (1) Ca + Cl2 CaCl2 (2) Ba + 2H2O Ba(OH)2 + H2 (3) CaO + H2O Ca(OH)2 (4) Mg3N2 + 6H2O 3Mg(OH)2
16、 + 2NH317. 钙在空气中燃烧可生成 CaO 和 Ca3N2（但 Ca 不能直接与 N2 反应）：2Ca + O2 2CaO，3Ca + N2 Ca3N2，所得产物放在水中，放出大量的热是由于 CaO 与水、Ca3N2 与水反应的热效应，NH 3 是由于 Ca3N2 与水反应得到：CaO + H2O Ca(OH)2，Ca 3N2 + 6H2O 3Ca(OH)2 + 2NH318. NaF、NaI 和 MgO 都是离子晶体，离子晶体的熔点与其晶格能有关，即晶格能越大，熔点越高，而 UZ +Z e2，U 1/r，U MgOUNaF UNaI，m.p. (MgO)m.p.(NaF) m.p (
17、NaI)。19. 按一般性的规律来看，金属性越强，其盐越稳定，似乎应该BaCO3 最难分解。然而金属碳酸盐的分解，可以看作金属离子对CO32 离子的反极化作用。从 Be2+Ba 2+，离子半径不断增大，对CO32 离子中 O2 离子的反极化作用越小，CO 32 越稳定，从Be2+Ba 2+的碳酸盐的热稳定性增加。CO M2+(IV)20. 虽然 IIA 族金属的 I2 远远大于 I1，但由于 M2+离子在形成离子化合物时所放出的能量足以补偿第二电离能（I 2） ，IIA 族碱土金属元素不形成+1 价化合物。21. 在碱性溶液中 Ba2+不产生 Ba(OH)2，而 Ca(OH)2 溶解度小，会产
18、生 Ca(OH)2， ，而 ，在酸性溶液中，它们都以 Ba2+、Ca 2+离2+A(Ba/)2+(Ba/)2+A(Ca/)BCa(OH)/子出现，由于 Ba 比 Ca 活泼，Ba 的还原性强，而在碱性溶液中由于Ca 2+降低，使更负，使得 Ca 的还原能力大于 Ba。2Ca(OH)/22. BaCO3，因为 Ba2+ + CO2 + H2O BaCO3 + 2H+。应采取 HCl(aq)来洗涤。23. 因为 Mg(ClO4)2 吸水后生成 Mg(ClO4)26H2O，高氯酸镁是极好的干燥剂。24. BaO + H2O Ba(OH)2 Ba(OH)2+ H2O2 BaO2 + 2H2O25. 2
19、.372 V，而 0.00 V + 0.0591lg(H+/ )0.414 V，Mg/2HO/1/Hp ，Mg + 2H2O Mg(OH)2 + H2，理应 Mg 与 H2O 发生激烈的2HO/2+/g反应，但实际情况，Mg 与 H2O 反应，特别与冷水反应非常缓慢，这是由于 Mg(OH)2 的溶解度小，它覆盖在 Mg 的表面，阻碍 Mg 与水进一步反应，Mg 与 H2O 的反应不如电极电位反映出来的那样激烈。26. MgCl26H2O 加热时发生水解，生成碱式氯化镁：MgCl 2H2O Mg(OH)Cl + HCl制备无水 MgCl2 的方法有：(1) 在 HCl 气氛中加热，抑制上述水解反
20、应而脱水。MgCl 2H2O MgCl2 + H2OHCl(2) 加入脱水剂（如氯化亚砜） ，防止 MgCl2H2O 水解。SOCl 2 + H2O SO2 + 2HCl27. (1) 利用在水中的溶解性来鉴别或者用 H2SO4(aq)来鉴别。由于 CaSO4 微溶于水，Na 2CO3 可溶于 H2SO4，而 CaCO3 + H2SO4 CaSO4+ CO2 + H2O；(2) 用 HCl(aq)来鉴别；(3) 加入 NaOH(aq)，有白色沉淀者为 Mg(OH)2；(4) 加入 HCl(aq)，放出气体的为 MgCO3。28. 根据(1)可知，产生白色沉淀有两种情况：一种是自身难溶于水，另一
21、种是正、负离子结合成难溶电解质。根据(2)可知，该沉淀是碳酸盐而不是 Ba SO4，一定是MgCO3。根据 (3)可知无色溶液的焰色是黄色，则一定有 Na+离子，有 Na2SO4 存在，则溶液中一定没有 Ba(NO3)2；由于 Cu2+(aq)呈蓝色，K +离子的焰色反应为紫色， 溶液中没有 KCl 和 CuSO4。因此该混合物中一定有 MgCO3、Na 2SO4，一定没有 Ba(NO3)2 和CuSO4，可能有 KCl，这可能 KCl(aq)浓度太低，Na +的黄色焰色反应掩盖了 K+离子的紫色。29. 有 30. (1) 27.3%；(2) 535 mg。31. 4394 kJmol 1 ， 687 kJmol 1 ，2CalUCalU2948 kJmol 1 ， 154 kJmol 1 ，2fm,lHfm,alH2CaCl(s) CaCl2(s) + Ca(s) 2640 kJmol 1 ，rCa 与 Cl2 反应生成 CaCl2(s)而不能生成 CaCl(s)。32. (1) BaCrO4；(2) 1.17109 moldm3 ；(3) 2.2104 moldm3 ；(4) Ba2+=5.32107 moldm3 。
