碱金属元素化学教案（推荐8篇）
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本文题目：高三化学教案：碱金属元素
第17讲 碱金属元素
1.以研究物质性质的方法和程序来探究钠的性质。
2.以研究碳的化合物来探究碳酸钠和碳酸氢钠的性质。
3.掌握钠及其化合物的知识。
4.探究碱金属的递变规律.碱金属元素化合物
(1)注意钠及其化合物溶于水所得溶液浓度的计算中，Na及Na2O2溶于水均会产生气态物质，所得溶液的质量应是原混合物质的质量总和减去产生气体的质量。
(2)注意Na2O2跟CO2和水蒸气组成的混合气体反应时的先后顺序。若先发生反应：2 Na2O2+2H2O=4NaOH+O2，必还发生2NaOH+ CO2=Na2CO3+H2O，即应先考虑Na2O2跟CO2的反应。
(3)正确理解焰色反应：
①它是元素的一种物质性质。无论是金属离子或金属原子均能发生焰色反应。它属物理变化过程。
②不是所有元素都有特征的焰色。只有碱金属元素以及钙、锶、钡、铜等少数金属元素才能呈现焰色反应。
③焰色反应的显色过程与气体物质燃烧时产生各色火焰的过程有着本质的区别。焰色反应并非金属及其化合物自身发生燃烧反应而产生各种颜色火焰的过程，而是它们的原子或离子的外围电子被激发而产生的各种颜色的光的过程。
第1课时 钠与水的反应
1.钠与水的反应可以概括为：浮、熔、响、游、红五个字来记忆。
(1)钠投入水中并浮在水面上密度小于水。
(2)钠立即跟水反应，并放出热量，发出嘶嘶声，产生气体。
(3)同时钠熔成一个闪亮的小球并在水面上向各方向迅速游动最后消失熔点低。(4)反应后的水溶液使酚酞变红与水反应生成NaOH。
2.钠与酸溶液反应
当钠投入酸溶液中，钠首先与酸电离出的H+反应：2Na +2H+ 2Na++H2当酸完全反应后，过量的钠再与水反应，故钠与酸溶液反应比钠与水反应更剧烈。
3.钠与盐溶液的反应
实质上是先与水反应生成 NaOH，NaOH再与盐反应。
与CuSO4溶液反应：2Na+2H2O NaOH+H2(1)CuSO4+2NaOH Na2SO4
+Cu(OH)2(2)合并(1)(2)得：2Na+2H2O+CuSO4 Na2SO4 +Cu(OH)2+H2
(2)与FeCl3溶液反应：6Na+6H2O+2FeCl3 6NaCl+2Fe(OH)3+3H2
4.钠和盐溶液反应，不能置换出盐中的金属，这是因为金属阳离子在水中一般是以水合离子形式存在，即金属离子周围有一定数目的水分子包围着，不能和钠直接接触。钠与熔融的盐反应才可能置换出盐中的金属。
【例】下列关于钠与水反应的说法不正确的是()
①将小块钠投入滴有石蕊试液的水中，反应后溶液变红;②将钠投入稀盐酸中，钠先与水反应，后与盐酸反应;③钠在水蒸气中反应时因温度高会发生燃烧;④将两小块质量相等的金属钠，一块直接投入水中，另一块用锡箔包住，在锡箔上刺些小孔，然后按入水中，两者放出的氢气质量相等。
A.①② B.②③ C.②③④ D.①②③④ [解析]钠与水反应产生氢氧化钠只能使酚酞变红，而不能使石蕊变红。钠与水的反应本质是钠与H+的反应，所以钠先与盐酸溶液中的酸反应。钠在水蒸气中反应产生的是氢气，尽管温度高且反应放热，因无氧气不能燃烧。钠的密度比水大，浮在水面上时，就有部分钠被氧气氧化，而用锡箔包住的钠不会被氧气氧化，所以与水反应的钠质量不相等，两者放出氢气的质量也不相等。
[答案]D
第2课时 过氧化钠的结构与性质
1.Na2O2的结构特点
在Na2O2和H2O2中，氧是-1价，这是因为两个氧原子之间以一对共用电子相结合(非极性键)，形成了一种不太稳定的结构。
2.Na2O2的性质
-1价介于氧的两种较稳定化合价0价和-2价之间，因此Na2O2既可以在一定条件下
获得电子表现氧化性(如与SO2、Fe2+、品红等反应)，也可以在一定条件下失去电子
表现还原性(如与H+和MnO4反应)，还可以在一定条件下发生歧化反应(如与H2O、CO2等反应);但以氧化性为主。
Na2O2与SO2反应：Na2O2+SO2 Na2SO4
Na2O2投入FeCl2溶液中，可将Fe2+氧化成Fe3+，同时生成Fe(OH)3沉淀：3Na2O2+6FeCl2+6H2O 2FeCl3+4Fe(OH)3+6NaCl。
Na2O2投入氢硫酸中，可将H2S氧化成单质硫，溶液变浑浊：Na2O2+H2S 2NaOH+S。
Na2O2投入品红溶液中，可使品红溶液褪色(褪色原理与SO2不同)。
【例】在呼吸面具和潜水艇中可用过氧化纳作为供氧剂。请选用适当的化学试剂和实验用品、用上图中的实验装置进行实验，证明过氧化钠可作供氧剂。
(1)A是制取CO2的装置。写出A中发生反应的化学方程式：。
(2)填写表中空格：(请在答题卡上填空)
仪器 加入试剂 加入该试剂的目的
B 饱和NaHCO3溶液
C D
(3)写出过氧化钠与二氧化碳反应的化学方程式：。
(4)试管F中收集满气体后，下一步实验操作是：。
[解析]要证明过氧化钠可作供氧剂，必须验证实验产物是O2，故实验目的就是验证过氧化钠与水或二氧化碳的反应。实验仪器中的A是二氧化碳发生装置，B、D是除杂装置，C是反应装置，E是尾气处理与收集装置。本实验可能存在的杂质气体有：HCl和水，但由于过氧化钠与二氧化碳的反应是离子反应，故水不必除去。试管F中收集满气体后，下一步实验操作应是验证实验产物是O2。为检验生成的O2应将试管F从水槽中取出，然后用带火星的木条伸入管口进行检验，但是取出F前，应将装置A中的反应停止。
[答案](1)CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2
(2)B 饱和NaHCO3 除CO2中的HCl
C Na2O2粉末 反应物
D NaOH溶液 除去未反应的CO2
(3)2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2(4)将带火星的木条插入试管检验木条能否复燃。
[方法技巧]做实验首先确立实验目的，确定装置B、C、D的作用是解答本题的关键。易错点是部分考生考虑二氧化碳中的水必须除去，从而认为装置是干燥装置，D是Na2O2与CO2反应装置而出现错误。
第3课时 碳酸钠、碳酸氢钠
1.碳酸钠、碳酸氢钠主要性质比较及鉴别
(1)热稳定性不同。分别加热少量固体，若发生分解反应，将产生的气体通入澄清的石灰水中，石灰水变浑浊的原试剂是NaHCO3，另一个为Na2CO3。
(2)和酸反应速率不同。分别取一定质量的固体，加入等浓度、等体积的盐酸，反应快、产生气体多的为NaHCO3，另一个为Na2CO3。
(3)阴离子不同。分别取其稀溶液，滴加氯化钡稀溶液或CaCl2溶液，产生沉淀的原试剂为Na2CO3，另一个为NaHCO3。
(4)溶液的酸碱性。测其稀溶液(0.1 molL1)的pH，Na2CO3溶液的pH在12左右，而
NaHCO3溶液的pH在8左右。
2.碳酸钠溶液与盐酸反应时，二者滴加的次序不同，产生的现象不同。向盐酸中逐滴加入Na2CO3溶液(开始时酸过量)：2HCl+Na2CO3 2NaCl+CO2+H2O。若向Na2CO3溶液中逐滴加入盐酸(开始时酸不足)：HCl+Na2CO3 NaCl+NaHCO3(无气泡)，HCl+NaHCO3 NaCl+CO2+H2O。由以上分析可知，不同的滴加顺序产生不同的现象，这就是不用其他试剂鉴别Na2CO3溶液和盐酸的原理。
3.碳酸氢钠和碳酸钠的制法
(1)制取NaHCO 3的方法
①减压低温蒸干NaHCO3溶液。NaHCO3遇热易分解，其水溶液加热更易分解，所以不可能采用常压下蒸发溶剂的方法制得NaHCO3晶体。
②往饱和Na2CO3 溶液中通入CO2，过滤得到晶体。Na2CO 3+CO 2+H2O 2NaHCO 3
(2)联碱法制纯碱原理
①在饱和食盐水中通NH3饱和后，再通CO2 ：NH3+CO2+H2O NH4HCO3
②生成NH4HCO3的溶解度大，而c(Na+)也大，而NaHCO3溶解度小，故产生沉淀：NaCl+ NH4HCO3 NaHCO3+NH4Cl，总方程式：NaCl+ NH3+CO2+H2O NaHCO3+NH4Cl。
③将析出沉淀加热，制得Na2CO3(纯碱)
注意：不能先通入CO2达饱和后再通入NH3，因为CO2在水中的溶解度很小(1∶1)，即使通入过量的NH3，所生成的NaHCO3、NH4Cl也很少，这样就无法制取NaHCO3。
【例1】(2018安徽卷)将0.01mol下列物质分别加入100mL蒸馏水中，恢复至室温，所得溶液中阴离子浓度的大小顺序是(溶液体积变化忽略不计)
①Na2O1 ②Na2O ③Na2CO3 ④NaCl
A.①③④ B.①④③
C.①=②④ D.①=②③=④
答案：A
解析：①②溶于水，溶质都是0.02moL,但前者有氧气生成，因此氢氧根浓度大，有①③中碳酸根水解使得阴离子浓度稍大于④。因此有A正确。
【例2】(2018上海卷)将0.4gNaOH和1.06g Na2CO3混合并配成溶液，向溶液中滴加0.1molL-1稀盐酸。下列图像能正确表示加入盐酸的体积和生成CO2的物质的量的关系的是
答案：C
解析：此题考查了元素化合物、图像数据的处理知识。向NaOH和Na2CO3混合溶液中滴加盐酸时，首先和NaOH反应生成水和氯化钠，当滴入0.1L时，两者恰好反应完全;继续滴加时，盐酸和Na2CO3开始反应，首先发生：HCl+ Na2CO3= NaHCO3+NaCl，不放出气体，当再加入0.1L时，此步反应进行完全;继续滴加时，发生反应：NaHCO3+HCl =NaCl+H2O+CO2此时开始放出气体，分析图像，可知选C。
易错警示：解答此题的易错点是，不能准确理解向碳酸钠溶液中滴加盐酸的反应。是分步进行的，首先发生的是HCl+ Na2CO3= NaHCO3+NaCl;进行完全后，再发生：NaHCO3+HCl =NaCl+H2O+CO2
【例3】(2009全国卷Ⅰ11)为了检验某含有 杂质的 样品的纯度，现将 克样品加热，其质量变为 g,，则该样品的纯度(质量分数)是()A.B.C.D.答案 A
解析 2NaHCO3 Na2CO3 + CO2 + H2O m(减少)
284 106 62
x(w1-w2)
解得x=，将其带入下式可得： w(Na2CO3)=(w1-x)/W1 =
A项正确。，第4课时 碱金属
1.焰色反应
(1)概念：多种金属或它们的化合物在燃烧时使火焰呈特殊的颜色，叫焰色反应。
(2)用品：铂丝(或铁、铬、镍、钨等)、酒精灯(或煤气灯)、试剂。
(3)焰色反应鉴别盐类的步骤：①铂丝在火焰上灼烧至原火焰色。②蘸取溶液(沾取固体)放在火焰上灼烧，观察火焰颜色，观察钾火焰颜色要透过蓝色的钴玻璃去观察。③盐酸洗铂丝。④铂丝在火焰上灼烧至原火焰色(如不能灼烧至原火焰色，则需再酸洗，再灼烧)。⑤再蘸取(沾取)另外化学药品进行实验。
钾、钠焰色反应颜色：钾紫色(透过蓝色钴玻璃);钠黄色。
2.碱金属的性质规律与特例
(1)通常合金多呈固态，而钠钾合金却是液态。
(2)碱金属单质在空气或氧气中燃烧时，生成过氧化物甚至比过氧化物更复杂的氧化物，而Li只生成Li2O。
(3)碱金属单质密度一般随核电荷数增大而递增，但K的密度比Na小。
(4)碱金属单质一般跟水剧烈反应，但Li跟水反应缓慢(LiOH溶解度小)。
(5)碱金属单质因其活动性强，多保存在煤油中，而Li却因密度比煤油更小，只能保存在液体石蜡中。
(6)碱金属的盐一般都易溶于水，但Li2CO3却微溶。
(7)一般说，酸式盐较正盐溶解度大，但NaHCO3却比Na2CO3溶解度小。
(8)试剂瓶中的药品取出后，一般不能放回原瓶，但IA金属Na、K等除外。
(9)一般活泼金属能从盐中置换出不活泼金属，但对IA非常活泼的金属Na、K等除外。如：2Na+CuSO4+2H2O Cu(OH)2+H2+Na2SO4。
(10)Fr是放射性元素，所以在自然界中不存在。
【例1】(2018全国2)下列叙述正确的是
A.Li在氧气中燃烧主要生成
B.将SO2通入 溶液可生成 沉淀
C.将CO2通入次氯酸钙溶液可生成次氯酸
D.将NH3通入热的CuSO4溶液中能使Cu2+还原成Cu
【解析】A错误，因为Li在空气中燃烧只能生成Li2O,直接取材于第一册课本第二章第三节;B错误，酸性：HClH2SO3H2CO3所以通入后无BaSO3沉淀，因为BaSO3+2HCl=BaCl2+H2O+SO2D错误，溶液中该反应难以发生，先是：2NH3+2H2O+CuSO4=Cu(OH)2+(NH4)2SO4,接着Cu(OH)2 CuO+H20,溶液中NH3不能还原CuO为Cu,要还原必须是干燥的固态!C正确，强酸制弱酸，酸性：H2CO3HClO,反应为：CO2+H20+Ca(ClO)2=CaCO3+2HClO，直接取材于课本第一册第四章第一节;
【答案】C
【命题意图】考查无机元素及其化合物，如碱金属，氯及其化合物，碳及其化合物，硫及其化合物，氮及其化合物等A、B、C选项直接取材于高一课本，D取材于高二第一章氮族。
【点评】再次印证了以本为本的复习策略，本题四个选项就直接取材于课本，属于简单题，不重视基础，就有可能出错!
【例2】(2018重庆卷)下列叙述正确的是
A.铝制容器可盛装热的H2SO4
B.Agl胶体在电场中自由运动
C.K与水反应比Li与水反应剧烈
D.红磷在过量Cl2中燃烧生成PCl3 8.答案C
【解析】本题考察物质的性质。A项，铝与热的浓硫酸反应，错误。B项，AgL胶体吸附电荷而带电，故在电场作用下做定向移动，错误。C项，K比Li活泼，故与水反应剧烈，正确。D项，P与过量的 反应，应生成 ,错误。
【误区警示】铝在冷、热 中发生钝化，但是加热则可以发生反应，胶体自身不带电，但是它可以吸附电荷而带电。由此警示我们，化学学习的平时学生一定要严谨，对细小知识点要经常记忆，并且要找出关键字、词。
【例3】(2018安徽卷)(14分)锂离子电池的广泛应用使回收利用锂货源成为重要课题：某研究性学习小组对废旧锂离子电池正极材料(LiMn2O4、碳粉等涂覆在铝箔上)进行资源回收研究，设计实验流程如下：
(1)第②步反应得到的沉淀X的化学式为。
(2)第③步反应的离子方程式是。
(3)第④步反应后，过滤Li2CO3所需的玻璃仪器有。
若过滤时发现滤液中有少量浑浊，从实验操作的角度给出两种可能的原因：、。
(4)若废旧锂离子电池正极材料含LiNB2O4的质量为18.1 g第③步反应中加入20.0mL3.0molL-1的H2SO4溶液。定正极材料中的锂经反应③和④完全为Li2CO3,剩至少有 Na2CO3参加了反应。
答案：(1)Al(OH)3
(2)4 LiMn2O4+O2+4H+=4Li++8MnO2+2H2O
(3)漏斗 玻璃棒 烧杯;滤纸破损、滤液超过滤纸边缘等
(4)5.3
解析：第一步就是铝溶解在氢氧化钠溶液中 第二步就是偏铝酸钠与二氧化碳生成氢氧化铝，第三步是氧化还原反应，注意根据第一步反应LiMn2O4不溶于水。
第(4)小题计算时要通过计算判断出硫酸过量。
【例4】(2018重庆卷，26)(15分)金属钙线是炼制优质钢材的脱氧脱磷剂，某钙线的主要成分为金属M和，并含有3.5%(质量分数).(1)元素在周期表中位置是，其原子结构示意图.(2)与最活跃的非金属元素A形成化合物D，D的电子式为，D的沸点比A与 形成的化合物E的沸点.(3)配平用钙线氧脱鳞的化学方程式：
P+ FeO+ CaO + Fe
(4)将钙线试样溶于稀盐酸后，加入过量 溶液，生成白色絮状沉淀并迅速变成灰绿色，最后变成红褐色.则金属M为______;检测 的方法是_____(用离子方程式表达).(5)取1.6g钙线试样，与水充分反映，生成224ml.(标准状况)，在想溶液中通入适量的，最多能得到 g.答案(5分)
(1)第四周期第ⅡA族，(2)，高
(3)2P+5FeO+3CaO Ca3(PO4)2+5Fe
(4)Fe;Fe+3SCN-=Fe(SCN)3(5)1.1
【解析】本题考查钙、铁的知识。(1)Ca为20号，位于第四周期，第IIA族。(2)最活泼的金属为：F, 为离子化合物，为分子晶体，故 的沸点高。(3)P从0价升至+5价，从+2价降至0价，根据得失电子守恒有，P前配2，前配5.(4)有颜色变化可知，红褐色 为 , 与KSCN变血红色。(5)与 中只有 与水能反应生成，由 ~ 得，n()=0.224/22.4=0.01mol。n()=1.63.5%/56=0.01MOL。由钙守恒得，m()=(0.01+0.001)100=1.1g。
【例5】(2018江苏卷)(12分)正极材料为 的锂离子电池已被广泛用作便携式电源。但钴的资源匮乏限制了其进一步发展。
(1)橄榄石型 是一种潜在的锂离子电池正极材料，它可以通过、与 溶液发生共沉淀反应，所得沉淀经80℃真空干燥、高温成型而制得。
①共沉淀反应投料时，不将 和 溶液直接混合的原因是。
②共沉淀反应的化学方程式为。
③高温成型前，常向 中加入少量活性炭黑，其作用除了可以改善成型后的 的导电性能外，还能。
(2)废旧锂离子电池的正极材料试样(主要含有 及少量AI、Fe等)可通过下列实验方法回收钴、锂。
① 在上述溶解过程中，被氧化成，在溶解过程中反应的化学方程式为。
② 在空气中加热时，固体残留率随温度的变化
如右图所示。已知钴的氢氧化物加热至290℃时已完全
脱水，则1000℃时，剩余固体的成分为。(填化学式);
在350~400℃范围内，剩余固体的成分为。(填化学式)。
【答案】
(1)
①Fe2+在碱性条件下更易被氧化(凡合理答案均可)
②(NH4)2Fe(SO4)2+LiOH+H3PO4=LiFePO4+2NH4HSO4+H2O
③与空气中O2反应，防止LiFePO4中的Fe2+被氧化
(2)①
②、【解析】本题考察的知识比较散，涉及到能源利用，物质性质、化工流程分析，图表分析，覆盖面比较广。(1)①不能直接混合的原因是Fe2+在碱性条件下更容易被氧化;②根据题给的信息，发生的反应为(NH4)2Fe(SO4)2+LiOH+H3PO4=LiFePO4+2NH4HSO4+H2O③消耗空气中的O2,保护Fe2+,防止Fe2+被氧化;(2)①通过题给信息可知LiCoO2与Na2S2O3发生了氧化还原反应，反应为8 LiCoO2+ Na2S2O3+11H2SO4=4Li SO4+8CoSO4+ Na2SO4+11 H2O②根据质量的变化，在变化过程中，Co的质量没有变，通过题给数据看，在10000C是Co(OH)2完全分解，则产物CoO，在350-4000C时，固体的质量在89.25%-86.38%之间，可以通过极点进行分析，在2920C,n(Cr)n(O)=100/93：(89.25-100*59/93)/16=2:3,其化学式为Co2O3在5000C n(Cr)n(O)= 100/93：(86.38-100*59/93)/16=3:4其化学式为Co3O4，所以可以确定在350-4000C时的化学式为Co2O3和Co3O4
【例6】(2009浙江卷，12)市场上经常见到的标记为Li-ion的电池称为锂离子电池。它的负极材料是金属锂和碳的复合材料(碳作为金属锂的载体)，电解质为一种能传导Li 的高分子材料。这种锂离子电池的电池反应为：
Li+2Li
下列说法不a正确的是()
A.放电时，负极的电极反应式：Li-e =Li
B.充电时，Li 既发生氧化反应又发生还原反应
C.该电池不能用水溶液作为电解质
D.放电过程中Li 向负极移动
答案 D
解析 A项，Li从零价升至正价，失去电子，作为负极，正确;
B项，反应逆向进行时，反应物只有一种，故化合价既有升，又有降，所以既发生氧化反应又发生还原反应，正确;
C项，由于Li可以与水反应，故应为非水材料，正确;
D项，原电池中阳离子应迁移至正极失电子，故错。
碱金属元素单元测试
一、选择题(下列各题均只有一个合理答案)
1、下列关于碱金属的描述中正确的是
A.均可保存于煤油中 B.密度都比水小 C.锂的熔沸点最高 D.氢氧化物受热易分解
2、下列离子方程式正确的是
A.钾与水：
B.与盐酸：
C.(溶液)：
D.3、将5.12gKOH 和KHCO3混合物在260℃时加热后冷却到原温，发现固体质量减少了0.98g，则原混合物中KOH和KHCO3物质的量的关系是
A.B.C.D.按任意比混合 4、1L、1mol/L KOH溶液吸收0.8mL CO2,所得溶液中 的物质的量浓度之比为：
A.1∶3 B.2∶1 C.2∶3 D.3∶2
5、人们往往要向农田里施用钾肥，其主要原因是
A.土壤里钾的含量太少，要靠施用钾肥才能满足农作物的需要
B.土壤里钾的含量不少，但大多以难溶于水的矿物形式存在，作物难以吸收。
C.土壤里钾的含量不少，但易雨水淋失，应经常补充
D.钾是植物生长中需要量最大的元素，因此需要不断补充
二、选择题(下列各题均有二个合理答案)
6、有关纯碱晶体(Na2CO310H2O)的叙述中，错误的是
A.加热晶体能生成NaHCO3 B.将晶体放置空气中质量会减轻
C.Na2CO3可做干燥剂 D.晶体溶于水后具有碱的性质
7、用NA表示阿伏加德罗常数，下列说法不正确的是
A.2.3gNa与水反应，产生H2 0.1 NA个
B.1mol O2在反应中作氧化剂时所得电子数一定为4NA
C.1mol钠与水完全反应，被还原的水分子为NA个
D.1mol/L NaOH溶液中所含的钠离子数为NA
8.、关于Na2CO3和NaHCO3性质的有关叙述正确的是
A.在水中溶解性：Na2CO3NaHCO3
C.与酸反应的速度：Na2CO3
9、将CO2分别通入下列各溶液中，不可能产生沉淀的是
A.CaCl2溶液 B.石灰水 C.饱和Na2CO3溶液 D.BaCl2溶液
10、下列有碱金性铷(Rb)的叙述中，正确的是
A.灼烧氯化铷时，火焰有特殊颜色 B.硝酸铷是离子化合物，易溶于水
C.在钠、钾、铷三种单质中，铷的熔点最高 D.氢氧化铷是弱碱
三、本题包括4小题
11.有M，R，Q，V，W，X，Y，Z八种物质，它们之间存在如下关系：
其M、Q、Y是单质，Q、Y在常温、常压下为气体，Z是硫酸盐，钠、钾化合物性质相似。
回答下列问题：
(1)写出各代号的化学式(或分子式)
M，R，Q，V，W，X，Y，Z
(2)写出下列有关化学反应的方程式和离子方程式，并标出电子转移方向和总数
反应，反应，12、贴有A、B、C、D标签的四瓶无色溶液，已知它们是。根据下列实验现象，回答问题：
(1)写出各试剂瓶中溶质的化学式：
A B C D ____
(2)写出各步反应的离子方程式： ____
13.海水占地球总储水量的97.2%。若把海水淡化和化工生产结合起来
(1)海水中含有大量的氯化钠。氯化钠中的金属元素位于元素周期表第 族。
(2)目前国际上实用的海水淡化主要技术之一是蒸馏法。蒸馏法是将海水变成蒸汽，蒸汽经过冷却而得高纯度淡水，由此可判断蒸馏法是(填物理变化、化学变化)
(3)工业上利用电解饱和食盐水可制得重要化工产品，反应式为：
食盐+H2O NaOH+H2+Cl2(未配平)。该反应中食盐的化学式是_______________。利用电解所得气体制36.5%的浓盐酸1000t，最少需要消耗食盐 t。
(4)近年来有人提出了一种利用氯碱工业产品及氯化钠循环治理含二氧化硫废气并回收二氧化硫的方法，该方法的流程如下：
写出②④的化学反应方程式：
⑸ 上述亚硫酸氢钠与甲醛经过一定反应，可以合成俗称吊白块(雕白粉)的物质。因吊白块对人体有害，不能用于食品漂白。其结构简式为：HOCH2SO3Na，根据其结构特点，吊白块能发生的反应有：
A.皂化反应 B.聚合反应 C.与金属钠反应 D.氧化反应
14.根据侯德榜制碱法原理并参考下表的数据，实验室制备纯碱Na2CO3的主要步骤是：
将配制好的饱和NaCl溶液倒入烧杯中加热，控制温度在3035℃，搅拌下分批加入研细的NH4HCO3固体，加料完毕后，继续保温30分钟，静置、过滤得NaHCO3晶体。用少量蒸馏水洗涤除去杂质，抽干后，转入蒸发皿中，灼烧2小时，得Na2CO3固体。
四种盐在不同温度下的溶解度(g/100g水)表 温度
盐 溶解度 0℃ 10℃ 20℃ 30℃ 40℃ 50℃ 60℃ 100℃
NaCl 35.7 35.8 36.0 36.3 36.6 37.0 37.3 39.8
NH4HCO3 11.9 15.8 21.0 27.0 ①
NaHCO3 6.9 8.1 9.6 11.1 12.7 14.5 16.4
NH4Cl 29.4 33.3 37.2 41.4 45.8 50.4 55.3 77.3
① 35℃NH4HCO3会有分解
请回答：
⑴ 反应温度控制在3035℃，是因为若高于35℃，则_____________________________，若低于30℃，则_____________________________，为控制此温度范围，采取的加热方法为_________________。
⑵ 加料完毕后，继续保温30分钟，目的是________________________________________。静置后只析出NaHCO3晶体的原因是___________________________________________。用蒸馏水洗涤NaHCO3晶体的目的是除去_______________杂质(以化学式表示)
⑶ 过滤所得的母液中含有___________________________(以化学式表示)，需加入_______，并作进一步处理，使NaCl溶液循环使用，同时可回收NH4Cl
⑷ 测试纯碱产品中NaHCO3含量的方法是：准确称取纯碱样品W g，放入锥形瓶中加蒸馏水 溶解，加12滴酚酞指示剂，用物质的量浓度为c(mol/L)的HCl溶液滴定至溶液由红色到无色(指示CO32+H+==HCO3反应的终点)，所用HCl溶液的体积为V1 mL，再加12滴甲基橙指示剂，继续用HCl溶液滴定至溶液由黄变橙，所用HCl溶液总体积为V2 mL。写出纯碱样品中NaHCO3质量分数的计算式：
NaHCO3% = ______________________________。
四、本题包括4小题
15.现有一定量含有Na2O杂质的Na2O2试样.请从图4-3中选用适当的实验装置，设计一个最简单的实验，则定Na2O2试样的纯度(可供选用的反应物只有CaCO3固体，6mol/L盐酸和蒸馏水).图4-3
请填写下列空白
(1)写出在实验中Na2O2和Na2O分别发生反应的化学方程式，.(2)应选用的装置是(只要求写出图中装置的标号).(3)所选用装置的连接顺序应是(填各接口的字母，连接胶管省略)
16.已知某纯碱试样中含有NaCl杂质，为测定试样中纯碱的质量分数，可用右图中的装置进行实验。
主要实验步骤如下：
① 按图组装仪器，并检验装置的气密性
② 将a g试样放入锥形瓶中，加适量蒸馏水溶解，得到试样溶液
③ 称量盛有碱石灰的U型管的质量，得到b g
④ 从分液漏斗滴入6molL1的硫酸，直到不再产生气体时为止
⑤ 从导管A处缓缓鼓入一定量的空气
⑥ 再次称量盛有碱石灰的U型管的质量，得到c g
⑦ 重复步骤⑤和⑥的操作，直到U型管的质量基本不变，为d g
请填空和回答问题：
⑴ 在用托盘天平称量关品时，如果天平的指针向左偏转，说明________________________。
⑵ 装置中干燥管B的作用是___________________________________________。
⑶ 如果将分液漏斗中的硫酸换成浓度相同的盐酸，测试的结果_________________(填偏高、偏低或不变)。
⑷ 步骤⑤的目的是__________________________________________。
⑸ 步骤⑦的目的是__________________________________________。
⑹ 试样中纯碱的质量分数的计算式为___________________。
⑺ 还可以用其它实验方法测定试样中纯碱的质量分数。请简述一种不同的实验方法。
17.我国化学侯德榜(右图)改革国外的纯碱生产工艺，生产流程可简要表示如下：(1)上述生产纯碱的方法称，副产品的一种用途为。
(2)沉淀池中发生的化学反应方程式是。
(3)写出上述流程中X物质的分子式。
(4)使原料氯化钠的利用率从70%提高到90%以上，主要是设计了(填上述流程中的编号)的循环。从沉淀池中取出沉淀的操作是。
(5)为检验产品碳酸钠中是否含有氯化钠，可取少量试样溶于水后，再滴加。
(6)向母液中通氨气，加入细小食盐颗粒，冷却析出副产品，通氨气的作用有。
(a)增大NH4+的浓度，使NH4Cl更多地析出(b)使NaHCO3更多地析出
(c)使NaHCO3转化为Na2CO3，提高析出的NH4Cl纯度
参考答案：
一.1.C 2.C.3.C 4.A.5.B.二.6.AC 7.AD.8.BC.9.AD 10.AB
三11.(1)(2)
12、(1)ANaHSO4 BBa(NO3)2 CK2SO4 DK2CO3
(2)①2H++CO H2O+CO2 ②
③ ④
⑤
13.⑴ ⅠA或第一主族
⑵ 物理变化
⑶ NaCl，58.5
⑷ NaOH+SO3==NaHSO3，NaHSO3+HCl==NaCl+H2O+SO2 ⑸ C、D
14.⑴ NH4HCO3分解
反应速率降低
水浴加热
⑵ 使反应充分进行
NaHCO3的溶解度最小
NaCl NH4Cl NH4HCO3
⑶ NaHCO3 NaCl NH4Cl NH4HCO3 HCl [4]
四.15.(1)2Na2O2+2H2O === 4NaOH+O2 Na2O+H2O === 2NaOH
(2)⑤①④(3)(G)接(A)(B)接(F)
16.(1)样品重，砝码轻
(2)防止空气中的CO2和水气进入U型管中
(3)偏高
(4)把反应中的CO2全部导入U型管中
(5)判断反应中的CO2是否全部排出，并被U型管中的碱石灰吸收
(6)100%
(7)取一定量的纯碱试样，溶入适量的蒸馏水中，加入足量的BaCl2溶液，过滤、洗涤、干燥、称量滤渣(BaCO3)(或其它合理答案)17.(1)联合制碱法或侯德榜制碱法
化肥或电解液或焊药等(其他合理答案均给分)
(2)NH3 + CO2 + H2O + NaCl NH4Cl + NaHCO3
或 NH3 + CO2 + H2O NH4HCO3 NH4HCO3 + NaCl NaHCO3 + NH4Cl(3)CO2
(4)I 过滤
(5)稀硝酸和硝酸银溶液
(6)a、c
18.(1)略(2)试样质量 试样加水的质量 第四(或5)次的读数(或用具体数值表示)锥形瓶内质量已达恒重
此部分知识在高考中常见的考查形式为: (1) 以金属的腐蚀, 金属与非金属、酸、盐溶液等物质的反应等为背景材料的计算题; (2) 以原子结构、电子排布、元素性质的周期性变化, 金属在元素周期表中的位置为背景材料的综合推断题; (3) 以金属与酸碱等物质为背景的实验探究题; (4) 以金属的冶炼和金属化合物的制备为背景的工艺流程题。
因此我们在引导学生复习时, 可以采用下面的方法来进行。
一、依靠理论指导, 给记忆松绑
《考试说明》中关于元素化合物知识的考查明确指出, 高考复习时不要孤立地进行元素化合物性质教学, 要突出概念原理知识 (如物质的分类、氧化还原反应等) 对元素化合物学习的指导作用, 要关注元素观、转化观的建立, 要将元素化合物知识与实验探究、STS内容相融合。金属元素化合物知识点中有许多内容和化学基本理论紧密联系在一起, 在复习时可以用化学理论来指导, 而不需死记硬背。
例如, 根据物质结构和元素周期表, 结合元素周期律, 可以判断某主族金属元素及其化合物的通性, 也可以知道同主族元素和同周期元素性质的递变规律;根据判断金属性强弱的一般方法, 可以判断原电池反应中的正负极及电解池中的阳离子的放电顺序, 也可判断等物质的量的浓度的盐溶液中不同金属阳离子水解程度的大小等;根据离子反应发生的条件和金属活动顺序表, 可以推测某一化学反应能否发生及如何发生等。
二、建立结构网络, 剪断知识错节
新课标明确要求, 学生要对中学化学应掌握的内容能融会贯通, 能把知识横向和纵向整理。因此, 复习时可按照“知识主线、知识点、知识网”的方式, 将知识结构化、网络化、系统化, 依据“由线引点, 由点连网, 由网成体 (立体) ”的程序进行复习, “牵一发而动全身”, 这样用很少的时间就可以掌握这部分知识。具体地说, 就是依据教材编排的顺序和学生的螺旋式上升的认知规律来复习。例如, 在一轮复习时, 可按三条知识线进行。
1.单质→氧化物或过氧化物→氧化物对应的水化 物→常见的盐
2.最低价态→中间价态→最高价态
(1) 氧化钠→过氧化钠→氧气;
(2) 铁单质→亚铁盐、低价氧化物→高价铁盐、高价氧化物;
(3) 铜单质→氧化亚铜→氧化铜或铜盐。
3.结构→性质→存在、用途、制法、检验
结构决定性质, 而性质又反映了物质的结构, 决定其存在、用途、制法和检验等。性质是关键和核心。在复习中要从物质的结构入手, 再将物质的性质与其存在、用途、制法、检验等知识点联成片, 形成一个知识体系。
三、抓住重点内容, 联想带动全局
在金属元素的专题复习中, 重点抓好以铝、铁为代表的4种金属元素及其化合物的转化, 结合“钠三角”“铝三角”“铁三角”进行对比记忆, 同时结合Al3+、Fe2+、Fe3+等弱碱阳离子能水解的性质, 掌握这一类盐溶液的配制和保存方法, 同时归纳分析离子共存题的特点。
具体来说, 复习钠的化学性质时, 可引导学生回顾钠与酸、碱、盐溶液反应的实质, 从而进一步解决钠与乙醇、钠与醋酸、钠与苯酚的反应的速率大小等问题。复习时注意强化记忆某些金属的典型特征, 进行联想复习, 以带动全局知识。
另外, 若金属元素的同一元素价态发生变化, 用氧化还原知识来分析;若金属元素价态不变化, 用酸、碱、盐之间的复分解反应来联系。离子反应和氧化还原反应一直是专题复习的难点、高考考查的重点, 所以对重点内容更要清理好盲点, 消灭好错点, 稳扎稳打。
四、充分利用实验, 提炼感性认识
有些金属元素化合物知识是需要直观记忆的, 例如物质的颜色及反应现象等。这些内容如果结合实验进行复习, 效果会更好。例如, 在复习氢氧化铝的制备时, 用强碱还是弱碱?氯化铝溶液中逐滴加入氢氧化钠溶液有何现象?偏铝酸钠溶液中逐滴加入盐酸有何现象? 盐酸中逐滴加入偏铝酸钠溶液又有何现象?做实验即可得到结论。这样学生在以后应用这些知识解决问题时, 就会唤起身临其境的联想, 使解题过程迅速而准确。又如, 关于铁和铁的化合物等知识, 氢氧化铁、氢氧化亚铁、亚铁盐溶液、铁盐溶液的颜色, 两种盐溶液的鉴别方法等琐碎知识, 用实验法记忆的效果肯定要比单纯重复记忆深刻得多。
五、构建思维模型, 用好守恒思想
思维模型的建立有助于解决化学问题。例如, 复习CO2 与NaOH溶液反应的计算时, 首先要构建CO2与NaOH分别完全反应生成Na2CO3 和NaHCO3时二者的比例关系, 然后分析题目中所给的CO2与NaOH的量的关系, 利用守恒思想列方程组解答即可。
硝酸与铜的反应, 铝、镁、铁及其化合物的有关计算 (如图像、函数关系等) 为高考化学考查计算的常见题型。在进行一轮复习时, 我们一定要用好守恒思想, 通过图像或函数找出解题的突破口, 如图像中的最大值 (最高点) 、最低点、转折点和水平线、纵横坐标的有关数据等都对正确解题有重要意义, 同样函数的边界条件及定义域对解题也非常重要。
【例】右图中横 坐标为加 入反应物的 物质的量, 纵坐标为产生沉淀的物质的量。下列反 应对应的曲线错误的是 () 。
A.向NaAlO2溶液中滴入HCl至过量
B.向澄清石灰水中通入CO2至过量
C.向含有盐酸的AlCl3溶液中滴入NaOH溶液至过量
D.向含有等物质的量的Ca (OH) 2、KOH的混合溶液中通入CO2至沉淀消失
结合思维模型, 应选D。
总之, 化学金属元素一轮复习要狠抓基础, 要学会分析信息, 正确应用基本理论, 如周期律的知识、化学键理论、金属的活动性顺序表等来解答有关习题。但是不能简单地拼时间、拼精力, 漫无目的地做大量练习, 而是要讲究科学有效的方法, 全方位地复习, 讲究复习的质量, 高考才能立于不败之地。
关键词：有色金属；稀土元素；化学分析；合金；金属材料 文献标识码：A
中图分类号：O65 文章编号：1009-2374（2015）22-0054-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.22.027
1 有色金属中稀土元素的作用
1.1 稀土通过化学反应可以改变有色金属中杂质的存在状态
有色金属中经常有金属杂质或非金属杂质，稀土元素可以和这些杂质金属进行反应，比如与铁、硅等形成不同的化合物，这样就可以改变铝金属固有的固溶方式，导致它的电阻率不断降低。又比如稀土元素与非金属元素因为化学反应生成高熔点的化合物，这样就导致有色金属的晶粒网络结构进行了细化，有效地稳定了晶界，从而形成高熔点的金属间化合物，提高了有色金属的综合性能。
1.2 稀土元素的加入可以降低有色金属中氢的含量
因为氢，特别是融入液态金属的氢，会以原子态的形式存在，然后变成高分子，导致有色金属材料出现裂纹等问题，严重降低综合性能，并且损害其加工过程，所以减少有色金属中氢的含量越来越引起科学家的关注。正因为如此，添加适量的稀土元素可以有效地减少氢的含量，比如有研究表明，0.1%～0.3%的稀土可以明显降低铝和其合金中氢的含量，达到了非常好的减氢
效果。
1.3 稀土元素能改变合金的表面张力
研究表明，只要基体的表面张力有所降低，就可以有效提高金属或者合金的成型性和铸造性，金属的成型性和铸造性是衡量金属及其合金的性能的有效标准之一，大量的文献表明，在铝和铝合金中添加适量的稀土可以有效降低表面张力。
1.4 稀土的加入可以改变有色金属及其合金的耐高温氧化和耐腐蚀性能
有文献报道，将多种稀土进行混合，然后添加到铝中进行试验，研究结果表面，凡是添加了稀土元素的铝无论是在人造海水还是含盐水中，其耐腐蚀性和耐高温氧化都要比没有添加稀土的铝金属好，这个试验可以看出适量稀土混合物的加入可以有效改变有色金属及其合金的耐高温氧化和耐腐蚀性能，而耐高温氧化和耐腐蚀性能是衡量有色金属及其合金的又一有效标准。
2 有色金属中稀土元素的化学分析及应用
2.1 铝合金中稀土元素的化学分析及应用
利用电化学测试的方法，用铝合金作为电极，将氢氧化钾作为稀土元素化学分析的介质，对比纯铝、铝合金在稀土元素溶液中的电化学，看试验样品，通过试验可以发现：（1）稀土元素的加入很大程度上限制了铝离子发生电离，从而提高了铝合金的耐腐蚀性能；（2）稀土元素的加入有效地抑制了放电现象，从而使合金更加均匀；（3）稀土元素的加入降低了铝作为电极反应的极化能力，从减少正差异效应的角度来提高了铝合金的稳定性，从而全方面地提高了有色铝金属合金的综合性能。
通过对相关样品的表征分析，可以发现稀土的加入可以帮助化学反应，形成大量的稀土——铝化合物，这些化合物的生成能有效提高合金的强度，同时稀土元素也可以单独对铝合金起到强化和净化的作用，从降低铝合金偏析问题出现频率的角度出发，提高高温强度。由于稀土的加入可以有效提高铝合金的性能，所以目前铝合金中稀土元素的化学分析及应用最为广泛地被应用于各个方面。
2.2 铜合金中稀土元素的化学分析及应用
利用硝酸点滴法，通过正交实验，在恒温的条件下，获取优质的钝化硝酸实验液体，借助SEM环境，分析薄膜的性能，检测稀土元素的添加对于薄膜的影响，大量的实验可以发现，稀土的添加可以提高铜合金的耐腐蚀性。特别引起科学家关注的是铜合金中对稀土La盐的利用比较广泛，所以在大电流和高压条件下，经常会采用稀土铜合金铸造。
2.3 钨合金中稀土元素的化学分析及应用
随着现代工业的高速发展，钨合金因为其良好的热稳定性、高强度、低蒸汽压和良好的延展性等综合的优良性能被广泛地应用于航天航空、冶金等众多工业领域，但是与此同时钨合金也有它的缺点，比如再结晶温度低、高温强度低等，而稀土元素的加入，因为它作为金属的维生素的原因，可以有效地细化晶粒，从而使得钨合金的性能得到较大程度的改善。
目前稀土改善钨合金主要有以下两种：
第一，稀土改性钨-铜合金电触头材料，钨-铜合金虽然结合了高耐压性和耐电烧蚀性，但是却缺乏结合力，局域性能不均匀，所以添加适量的稀土金属，从微观角度表征，发现大量的稀土元素使得基体的晶粒更加分散，达到细化晶粒的作用，同时不同稀土元素以不同的添加方式和不同的添加量加入的钨-铜合金中，起到的改性效果也是不同的。当然随着钨-铜合金材料的进一步开发，现代工业对钨-铜合金的质量和性能也提出了更高的要求，而采用钨-铜合金中稀土元素的化学分析及其应用也会有更广阔的研究前景。
第二，稀土改性钨-镍-铁（铜）合金，就我国的工业发展水平而言，钨-镍-铁（铜）合金是我国工业应用最为广泛的钨合金，它虽然具有高强度的抗拉性、弹性，而且没有磁性等特点，这些特点使得它在精密仪器工业上有广泛的应用，但是随着我国科学的进步，对它性能的要求也越来越高。大量的科学研究表明，稀土的加入可以细化钨-镍-铁（铜）合金的显微组织结构，同时可以有效提高钨-镍-铁（铜）合金的强度和拉伸率，值得一提的是，不同的稀土元素对钨-镍-铁（铜）合金性能的改变是不一样的。总而言之，钨基复合稀土材料的的确确是随着我国科学水平提高而研发的新型材料，它在原有钨合金优良的综合性能的基础上，又利用稀土元素的化学分析的作用机制，有效提高了相应的性能，相信在未来，钨基复合稀土材料会有更为广阔的研究
前景。
2.4 镁合金中稀土元素的化学分析及应用
镁合金中稀土元素具有除氢、除氧、除硫、除铁、除夹杂物的作用，达到除气精练、净化熔体的效果；镁合金因为有良好的强度、韧性的性能，所以被广泛应用于汽车航天等行业，而稀土元素的加入可以提高镁合金的稳定性。
3 结语
总而言之，稀土元素作为金属材料的维生素，可以有效提高有色金属及其合金的强度，细化有色金属的晶粒，同时大量的研究和实践应用表面，稀土元素的加入在镁合金、铝合金、铜合金和钨合金中都取得了很好的时间效果，因此应当加强有色金属中稀土元素的化学分析及其应用的研究力度，从理论的角度分析有色金属中稀土元素的作用，从物理性能、力学性能、化学性能、工艺性能等多方面角度，探讨稀土元素的加入对有色金属性能改变的机理。
参考文献
[1] 王荣滨.稀土铝合金的研究与应用[J].有色金属加工，2007，（2）.
[2] 黎业生，董定乾，吴子平.稀土镁合金的研究现状及应用前景[J].轻合金加工技术，2006，（4）.
[3] 孙伟成，张淑荣.稀土元素在铝合金中的合金化作用[J].兵器材料科学与工程，2000，（2）.
[4] 刘静安，温育智.稀土在有色金属工业中的开发与应用前景[J].有色金属加工，2003，（2）.
作者简介：陈鹏，男，湖南郴州人，湖南郴州永兴县元泰应用材料有限公司质检中心助理工程师，研究方向：有色
金属。
城市污水处理厂污泥化学组分与重金属元素形态分布研究
采用现场调查采样及室内分析的方法,研究了无锡芦村污水处理厂污水处理过程中污泥的化学组分和重金属元素的形态分布.结果表明,污水处理厂污水处理过程中的初沉污泥、消化污泥、生化污泥和二沉污泥总体呈高有机质、高氮磷、低K、高微量营养元素,具有良好的农用价值.但污泥中的重金属元素As超过国家标准,限制了污泥的`农用.重金属元素总量分布研究表明污水处理过程中重金属元素沉积到污泥中没有显著的差异.连续提取研究表明,不同的重金属元素的形态分布差异较大,因而其潜在的迁移性和植物毒性明显不同.As、Ni、Zn的有效态含量的百分率在30%以上,潜在的迁移性和植物毒性最值得关注.污泥的消化无害化处理可以改变污泥中重金属元素的形态,但不能降低污泥中的重金属元素的含量.建议在污水处理过程中适当运用废水处理技术,改变重金属元素沉积方式,从而降低污泥处置成本,并提高污泥资源的利用效率.
作 者：胡忻 陈茂林 吴云海 杜冰 王超 HU Xin CHEN Mao-lin WU Yun-hai Du Bing WANG Chao 作者单位：河海大学环境科学与工程学院,江苏,南京,210098 刊 名：农业环境科学学报 ISTIC PKU英文刊名：JOURNAL OF AGRO-ENVIRONMENT SCIENCE 年，卷(期)：2005 24(2) 分类号：X7 关键词：污泥 化学组分 重金属元素 形态分布 连续提取利用分量系数公式并结合太阳系元素丰度的`最新数据,计算了64颗贫金属星的中子俘获元素丰度. 结果显示,快中子俘获过程(r过程)是贫金属星中子俘获元素的主要来源,且金属丰度小于-2.5的贫金属星的重中子俘获元素产量可能来自于纯r过程;重中子俘获元素与轻中子俘获元素来自于不同的天体物理场所.
作 者：张妙静 张波 厉光烈 作者单位：张妙静(广西师范大学物理与信息工程学院,桂林,541004;中国科学院高能物理研究所,北京,100039;兰州重离子加速器国家实验室原子核理论中心,兰州,730000)
张波(中国科学院高能物理研究所,北京,100039;河北师范大学物理系,石家庄,050016;兰州重离子加速器国家实验室原子核理论中心,兰州,730000)
厉光烈(中国科学院高能物理研究所,北京,100039;兰州重离子加速器国家实验室原子核理论中心,兰州,730000)
辽河流域人发中重金属元素分布特征
对辽河流域人发中重金属元素含量分布、分配规律研究结果表明:重金属元素尤其是铅、镉、汞、砷、铬元素,分布规律有很大相同之处,高含量数据点均围绕沈阳、锦州等重工业城市及阜新、柴河铅矿及其下游等地区分布,且城市居民平均含量明显高于乡村居民平均水平.通过进一步对典型污染区的研究发现:人发分布特征与背景环境有很大相关性,即土壤、浅层地下水、作物中重金属含量高的地区,人发中重金属含量亦较高.
作 者：乌爱军 杨晓波 马力 于成广 王丹阳 WU Ai-jun YANG Xiao-bo MA Li YU Cheng-guang WANG Dan-yang 作者单位：辽宁省地质矿产调查院,辽宁,沈阳,110032刊 名：岩矿测试 ISTIC PKU英文刊名：ROCK AND MINERAL ANALYSIS年，卷(期)：200726(4)分类号：P596关键词：重金属元素 分布特征 人发 背景环境 辽河流域
含特征M=N双键的前过渡金属末端氮宾配合物是一类重要的金属配合物。一些国际知名的金属有机化学家, 如美国加州大学Berkeley分校的Bergman R G和麻省理工学院的Schrock R R等, 投身于IVB族和VB族金属末端氮宾配合物的研究, 并取得了重要进展。然而稀土金属 (IIIB族) 末端氮宾配合物却长期缺失。相比于IVB族和VB族金属离子, 稀土金属离子的d轨道能级和氮宾配体的p轨道能级匹配性差, 稀土金属=氮双键很不稳定, 其合成更具挑战性。
上海有机所金属有机国家重点实验室陈耀峰课题组利用该课题组发展的三齿氮配体, 采用外加Lewis碱 (DMAP) 促进烷烃消除的策略, 首次成功合成并晶体结构表征了稀土金属末端氮宾配合物-钪末端氮宾配合物, 利用增加的胺基作为分子内Lewis碱, 合成得到另一个新的钪末端氮宾配合物。研究发现稀土金属钪末端氮宾配合物可以活化元素硒, 和二氧化碳以及苯基氰、甲基丙烯酸甲酯、异氰酸等有机不饱和小分子发生[2+2]或者[2+4]环加成反应, 活化三甲基硅基重氮烷烃的C-H键以及和金属卤化物反应合成结构新颖的杂双金属配合物。这些工作首次揭示含特征稀土金属和主族元素氮双键的配合物是可以被稳定和合成的, 也预示含稀土金属和其它主族元素 (C, P等) 双键的配合物合成的可能性, 对钪末端氮宾配合物反应性能的研究也揭示稀土金属=氮双键丰富的反应化学。
最近, 该课题组利用Lewis酸 (硼烷) 攫取钪末端氮宾配合物 (A) 中的DMAP, 生成一个配位不饱和的钪末端氮宾配合物 (C) 。该配位不饱和的钪末端氮宾配合物在室温下就可以和内炔烃发生[2+2]环加成反应, 活化末端烯烃的C-H键, 对氟代苯和氟代烷烃进行脱氢和脱氟生成苯炔类化合物和烯烃。对末端烯烃C-H键活化的机理研究揭示反应是经历直接的烯基C-H键活化而不是环加成氢转移机理。该工作不仅提供了活化Lewis碱稳定的稀土末端氮宾配合物的策略, 该策略有望应用于激活其它Lewis碱稳定的稀土金属配合物, 同时还进一步发展了稀土末端氮宾配合物的反应化学。
例1 等物质的量的钠、镁、铝分别与1 L 1 mol·L-1的盐酸作用产生氢气，三种金属反应生成氢气的物质的量之间的关系不可能为（ ）
A. Na C. Na>Mg=Al D. Na>Mg>Al [n(金属)][n(H2)][Al][Mg][Na][O] 解析 化学反应中，反应物与生成物的量通常成线性关系，作图时可利用特殊点（如刚开始反应，恰好完全反应等）画出投入金属的量与产生氢气的量的关系图，各种情况便一目了然。显然，当n＜[12]时，Na 答案 D 点拨 金属与水或非氧化性酸反应，都是金属失去电子，H+得到电子变成H2，解题时可根据电子得失守恒确定金属与H2的量的关系，然后，画出金属的量与产生氢气的量的关系图，这可使解题思路变得清晰。 考点2 金属活动顺序的判断 例2 某同学查阅相关资料知道，在金属活动顺序表中Mn位于Al和Zn之间，为了验证这一结论，他做了以下实验，其中现象不合理的是（ ） A．常温下将Mn棒置于水中无明显现象 B．将Mn棒置于CuSO4溶液中片刻，Mn表面有红色固体析出 C．将Mn棒和Al棒用导线连接，置于NaOH溶液中，Al棒表面有气泡冒出 D．将Mn棒置于稀盐酸中，立即产生大量气泡 解析 将Mn棒和Al棒用导线连接，置于NaOH溶液中，形成原电池。Al失去电子作负极，Mn作正极，气体在正极生成。 答案 C 点拨 在掌握判断金属活动顺序的规律的同时，要注意一些金属的特殊性质。 考点3 金属单质及其化合物间的转化 例3 Na2O2、HCl、Al三种物质在水中完全反应后，溶液中只含有Na+、H+、Cl-、OH-，且溶液呈中性，则Na2O2、HCl、Al的物质的量之比可能是（ ） A. 3∶2∶1 B. 2∶4∶1 C. 2∶3∶1 D. 4∶2∶1 解析 溶液中无Al元素且溶液呈中性，说明Na2O2、HCl、Al恰好能完全反应生成NaCl，Al全部变成Al(OH)3沉淀出来，故n(Na+)=n(Cl-)，即2n(HCl)=n（Na2O2）。 答案 B 点拨 注意元素守恒、质量守恒、电荷守恒、得失电子守恒在题目中的灵活运用。 考点4 金属阳离子的检验 例4 下列实验现象能够证明溶液中一定有Fe3+的是（ ） ①加入少量淀粉碘化钾溶液，溶液变蓝色 ②加入NaOH溶液，产生红褐色沉淀 ③先加几滴氯水，再加几滴KSCN溶液，溶液呈血红色 ④加入几滴苯酚溶液，溶液变紫色 ⑤加入NaHCO3溶液，有气泡产生并生成红褐色沉淀 A. ②③④⑤ B. ①②④ C. ②④⑤ D. ①②③④⑤ 解析 ①中溶液变蓝色，说明原溶液中有强氧化性物质，不一定是Fe3+；③中溶液变红色还可能是原溶液中有Fe2+。 答案 C 点拨 离子的鉴别和检验时，要熟悉该离子的特征反应或发生化学反应时的特殊现象，依据特殊现象确定该离子的存在情况。 1. Al、Fe、Cu都是重要的金属元素。下列说法，正确的是（ ） A. 制备这三种金属均可采用热还原法冶炼 B. 三者对应的氧化物均为碱性氧化物 C. 制备AlCl3、Fe D. 电解AlCl3、FeCl3、CuCl2溶液时阴极上分别析出Al、Fe、Cu 2. 下列事实不能用金属活动性解释的是（ ） A．镀锌铁制品破损后，镀层仍能保护铁制品 B．可以用铁制容器储存浓硝酸 C．工业上常用电解法冶炼钠，用热还原法冶炼铁 D．电解法精炼铜时，粗铜含有的Ag、Au杂质沉积在电解槽的底部 3. 镁和铝分别与等浓度、等体积的过量稀硫酸反应，产生气体的体积（V）与时间（t）关系如下 [Mg][V][t][Al][1 2 3 4][O] 图，反应中镁和铝的（ ） A．物质的量之比为3∶2 B．质量之比为3∶2 C．摩尔质量之比为2∶3 D．反应速率之比为2∶3 4. 出土的锡青铜（铜锡合金）文物常有Cu2（OH）3Cl覆盖在其表面。下列说法，正确的是（ ） A．锡青铜的熔点比纯铜高 B．自然环境中，锡青铜中的铜对锡起保护作用 C．锡青铜在潮湿环境中的腐蚀比干燥环境中快 D．生成Cu2（OH）3Cl覆盖物是电化学腐蚀过程，但不是化学反应过程 5. 镁铝合金溶于适量盐酸后，再加入过量氢氧化钠溶液，能在该溶液中大量存在的一组离子是（ ） A．K+、Fe3+、SO42-、Cl- B．Ba2+、NO3-、HCO3-、I- C．Na+、K+、AlO2-、SO42- D．Na+、Al3+、NO3-、Cl- 6. 为了确定某物质是否变质，所选试剂不可行的是（ ） A．K2SO3是否被氧化（BaCl2） B．FeSO4是否被氧化（KSCN） C．KI是否被氧化（淀粉溶液） D．氢氧化钠是否变质（BaCl2） 7. 将一定量铁粉和铜粉的混合物加入由稀H2SO4和稀HNO3组成的混合溶液中，充分反应后金属粉末有剩余，下列有关推断正确的是（ ） A．反应过程中不可能产生H2 B．剩余的金属粉末中一定有Fe C．向反应后的溶液中加入KSCN溶液会变血红色 D．向反应后的溶液中加入足量的稀H2SO4，则金属粉末的质量不会减少 8.工业上制取冰晶石（Na3AlF6）的化学方程式如下：2Al(OH)3+12HF+3Na2CO3=2Na3AlF6+3CO2↑+ 9H2O。根据题意完成下列填空： （1）冰晶石（Na3AlF6）在冶炼铝的工业中有重要用途，请写出该反应方程式 ； （2）反应物中有两种元素在元素周期表中位置相邻，下列能判断它们的金属性或非金属性强弱的是 （选填编号）； a．气态氢化物的稳定性 b．最高价氧化物对应水化物的酸性 c．单质与氢气反应的难易 d．单质与同浓度酸发生反应的快慢 （3）反应物中某些元素处于同一周期。它们的最高价氧化物对应的水化物之间发生反应的离子方程式为 ； （4）Na2CO3俗称纯碱，属于 晶体。工业上制取小苏打的原料是氯化钠、二氧化碳和氨，该反应方程式为 。 10. 某稀硫酸和稀硝酸的混合溶液100 mL，向其中逐渐加入铁粉，产生气体的量随铁粉质量增加的变化如图所示。回答下列问题： [m(铁粉)/g][n(气体)/mol][O][5.6 11.2 16.8 22.4] [A][B][C] （1）在OA段、BC段产生的气体分别是： 和 ； （2）整个过程中发生反应的离子方程式： ， ， 。 （3）原溶液中NO3-的物质的量为 ，H2SO4的浓度为 。 11. 某实验小组利用氮气和镁粉为原料制取少量氮化镁（Mg3N2），并探究其实验式。 （1）按图连接好实验装置。检查装置的气密性，方法是 。 （2）反应过程中末端导管必须始终插入试管A的水中。目的是 。 （3）制备氮化镁的操作步骤是：①打开活塞K， ；②点燃酒精灯，进行反应；③反应结束后， ；④拆除装置，取出产物。 （4）数据记录如下：空玻璃管质量14.80 g，玻璃管与Mg的质量15.04 g，玻璃管与产物的质量15.14 g 。 ①计算得到实验式MgxN2，其中x= ； ②请比较x与3的大小，可能原因： ； （5）已知Mg3N2遇水会水解，请设计一个实验，验证产物是氮化镁： 。 【碱金属元素化学教案】推荐阅读： 化学《碱金属元素》教案11-03 分子原子元素教案06-13 化学元素的分类07-06 元素教案第2课时09-21 化学元素拼音及读法09-16 化学元素符号顺口溜11-07 化学元素与人体健康教学设计09-27 化学元素周期表口诀顺口溜09-21 九年级化学金属冶炼09-20 高中化学金属物质总结09-17
