堿金屬與堿土金屬習(xí)題解答

1、第十章 堿金屬和堿土金屬 思考題解析1（10-1）鉀和鈉在地殼中的豐度相近（2.74%），但為什么海洋中鉀的含量遠(yuǎn)小于鈉？（參看牟保磊編.元素地球化學(xué).26頁，北京大學(xué)出版社，1999年；曹素忱編.無機(jī)化學(xué).283頁.高等教育出版社，1993年） 解：（1）不少鉀鹽在水中的溶解度比鈉鹽小，又鉀與土壤里的硅酸鹽、硅鋁酸鹽結(jié)合得很牢；（2）鉀是植物生長的要素，從巖石中溶解出的大部分被植物所吸收。2（10-2）堿金屬及其氫氧化物為什么不能在自然界中存在？ 解：因?yàn)閴A金屬的化學(xué)性質(zhì)活潑，可與空氣中的氧、自然界中的水直接反應(yīng)；堿金屬的氫氧化物均為強(qiáng)堿，易于自然界中的酸性物質(zhì)（如空氣中的CO2 、雨中的硝

2、酸等）作用生成鹽，所以堿金屬及其氫氧化物不能在自然界中存在。3（10-3）金屬鈉著火時(shí)能否用H2O、CO2、石棉毯撲滅？為什么？ 解：金屬鈉著火時(shí)不能用H2O、CO2撲滅，可用石棉毯撲滅。因?yàn)榻饘兮c著火時(shí)，若用H2O滅火，鈉可與水反應(yīng)產(chǎn)生易燃易爆的H2；若用CO2滅火，鈉著火是表面生成的Na2O2 會(huì)與CO2作用產(chǎn)生助燃的O2。石棉（CaO3MgO4SiO2）與鈉不作用，可用于撲滅鈉著火。4（10-4）為什么人們常用Na2O2作供氧劑？ 解：因?yàn)镹a2O2在室溫下與H2O、CO2反應(yīng)生成O2，即Na2O2 + 2H2O 2NaOH + H2O2 2H2O2 2H2O + O2 2Na2O2 +

3、 2CO2 2Na2CO3 + O2 5（10-5）某地的土壤現(xiàn)堿性主要是由于Na2CO3引起的，加入石膏為什么有降低堿性的作用？ 解：石膏為CaSO4，他雖然不容于水，但與Na2CO3作用可生成更難溶的CaCO3，則降低了由于Na2CO3水解而引起的土壤堿性。6（10-6） 盛Ba(OH)2溶液的瓶子，在空氣中放置一段時(shí)間后，其內(nèi)壁會(huì)被蒙上一層白色薄膜，這成薄膜是什么物質(zhì)？欲除去應(yīng)采用下列何種物質(zhì)來洗滌，并說明理由。 水 （2） 鹽酸 （3） 硫酸解：薄膜是aCO3，因?yàn)閍（）可與空氣CO2中反應(yīng)，即a（）CO2aCO3 H2O用鹽酸可將aCO3除出，因?yàn)榭砂l(fā)生下列反應(yīng)：aCO3HCl Ba

4、Cl2+ H2O+ CO2 水和硫酸不能將aCO3除出，前者是因?yàn)閍CO3不溶于水；后者是生成了難溶的aSO4 。7(10-7)如何解釋下列事實(shí)：鋰的電離能比銫大，但E（Li+/ Li）卻比E（Cs+ /Cs）小。解：假設(shè)原電池：MM+(1molL-1)H+（1molL-1）H2(100kPa),Pt(+)原電池反應(yīng)：M(s) +H+(aq) M+(aq) + H2(g)rGmZ，F(xiàn)E=Z，F(xiàn)E(H+/H)-E（Li+/ Li）= Z，F(xiàn)E（Li+/ Li）對于堿金屬如不考慮rSm的影響，可以近似用反應(yīng)的焓變（rHm）代替反應(yīng)的吉布斯自由能變（rGm）來加以說明。堿金屬在水溶液中轉(zhuǎn)變?yōu)樗想x子

5、過程的焓變：rHmsubHm（M）+I1（M）+Hh（M）+-Hh（H+）- I1（H）-D(H-H) Li CssubHm（M）/(KJmol-1 ) 161 78.8I1（M）/(KJmol-1 ) 520 376Hh（M）/(KJmol-1 ) -519 -264rHm/(KJmol-1 ) -275.0 -246.2從以上數(shù)據(jù)可看出，盡管鋰的升華和電離過程吸收的能量比Cs大，但Li+水合過程所放出的能量比Cs大得多，從而導(dǎo)致整個(gè)過程焓變化值較Cs小，所以E（Li+/ Li）值比E（Cs+ /Cs）小。 E（Li+/ Li）比E（Na+/ Na）小，但鋰同水得作用不如鈉激烈。解：因?yàn)殇嚨?/p>

6、熔點(diǎn)（180.5）較高，反應(yīng)所產(chǎn)生的熱量不足以使他熔化，而鈉的熔點(diǎn)（97.82）較低，鈉與水反應(yīng)放出的熱可以使其熔化，更利于與水反應(yīng)；另外Li與H2O反應(yīng)產(chǎn)物L(fēng)iOH的溶解度較小，它一經(jīng)生成即覆蓋在Li的表面上，阻礙反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行。 Li比KI易溶于水，而LiF比KF難溶于水。解：Li比KI易溶于水，主要由于Li+半徑小，其水合能大的因素占主導(dǎo)；而LiF比KF難溶于水，主要是由于Li+半徑小，LiF的晶格能大的因素占主導(dǎo)。 BeCI2為共價(jià)化合物，而CaCI2為離子化合物。解：主要是由于Be2+的半徑小，極化能力強(qiáng)，故BeCI2為共價(jià)化合物；而Ca+的半徑大，極化能力弱，故CaCI2為離子化合物

7、。 金屬鈣與鹽酸反應(yīng)劇烈，但與硫酸反應(yīng)緩慢。解：因?yàn)榻饘兮}與硫酸反應(yīng)生成了難溶的CaSO4,覆蓋在金屬鈣的表面，妨礙了反應(yīng)的進(jìn)行。8（108）為什么商品NaOH中常有Na2CO3?怎樣簡便地檢驗(yàn)和除去？解：因?yàn)镹aOH易與空氣中地CO2作用，即 所以商品NaOH中常有Na2CO3。取少許地商品NaOH，加入HCI,若有CO2氣體產(chǎn)生，說明含有Na2CO3雜質(zhì)。將含有雜質(zhì)地NaOH加水適量溶解，加Ca（OH）2,則發(fā)生下列反應(yīng)：過濾，即可除出所含Na2CO3雜質(zhì)。9（109）工業(yè)NaCI和Na2CO3中含有雜質(zhì)Ga2+、Mg2+、Fe3+，通常采用沉淀法除出。試問為什么在NaCI溶液中除加NaO

8、H外還要加Na2CO3？在Na2CO3溶液中還要加NaOH？解：在NaCI溶液中若只加NaOH，Ga2+除不干凈，因?yàn)镃a（OH）2溶解度雖不大，但也不是很小，加入Na2CO3，可生成溶解度很小地GaCO3沉淀。在Na2CO3溶液中Mg2+、Fe3+除不干凈，因?yàn)槌恋聿煌耆?，加如NaOH，可生成溶解度很小的Mg(OH)2、Fe(OH)3沉淀。10（109）用聯(lián)堿法制純堿，可使NaCI的利用率由73提高到96，試計(jì)算每生產(chǎn)5萬噸純堿，可節(jié)約NaCI多少噸?由所節(jié)約的NaCI可制得無水Na2CO3多少噸？解：5.00104t（0.960.73）1.15104t15104t=1.15104t=1.0

9、4104t即生產(chǎn)5萬噸純堿，可節(jié)約NaCI1.15萬噸，節(jié)約的NaCI可制得無水Na2CO31.04萬噸。習(xí)題解答完成下列反應(yīng)方程式解： 試以食鹽、空氣、碳、水為原料，制備下列物質(zhì)（寫出反應(yīng)式并注明反應(yīng)條件）。解：有一份白色固體混合物，其中可能含有KCI、MgSO4、BaCI2、CaCO3,根據(jù)下列實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，判斷混合物中有哪幾種化合物？化合物溶于水，得透明澄清溶液；對溶液作焰色反應(yīng)，通過鈷玻璃觀察到紫色；向溶液中加入堿，產(chǎn)生白色膠狀沉淀。解：（1）該混合物中不含CaCO3,且MgSO4、BaCl2不會(huì)同時(shí)存在； （2）該混合物中含有KCl； （3）該混合物中含有MgSO4。故混合物中只有KCl

10、、MgSO4。4 如何鑒別下列各組物質(zhì)： Na2CO3 NaHCO3 NaOH CaSO4 CaCO3 Na2SO4 MgSO4 Al(OH)3 Mg(OH)2 MgCO3解：鑒別上述各組物質(zhì)有不同方法，現(xiàn)僅舉一例供參考：1 Na2CO3 有氣體放出NaHCO3 稀 HCl 有氣體放出NaOH 無明顯現(xiàn)象Na2CO3 pH試紙 堿性強(qiáng)NaHCO3 堿性弱2 CaSO4 稀 HCl 無現(xiàn)象CaCO3 有氣體放出3 Na2SO4 稀NaOH 無現(xiàn)象MgSO4 有沉淀析出 (4) Al(OH)3 沉淀溶解Mg(OH)2 稀 HCl 沉淀溶解MgCO3 有氣體放出Al(OH)3 NaOH溶液 沉淀溶解

11、Mg(OH)2 沉淀不溶解5如何將粗食鹽中含有的雜質(zhì)Ca2+、Mg2+ 和SO42- 除去，試以反應(yīng)式表示之。解：加入適量BaCl2(或氫氧化鋇)、Na2CO3和NaOH，其反應(yīng)式為 Ba2+ + SO42- BaSO4 Ca2+ + CO32- CaCO3 Mg2+ +2OH Mg(OH)2 Ba2+CO32- BaCO3 6現(xiàn)有五瓶無標(biāo)簽的白色固體粉末，他們分別是：MgCO3、BaCO3、無水Na2CO3、無水CaCl2及Na2SO4，試設(shè)法加以區(qū)別。解：MgCO3（s） BaCO3（s） Na2CO3（s） CaCl2（s） Na2SO4（s） 各取少許，分別加水 MgCO3（s）BaC

12、O3（s） Na2CO3溶液 CaCl2溶液 Na2SO4溶液 H2SO4 HClCO2 BaSO4 + CO2 CO2 CaCl2溶液 Na2SO4溶液 BaCl2CaCl2溶液 BaSO47. 某固體混合物中可能含有MgCO3、Na2SO4、Ba(NO3)2、AgNO3和CuSO4。此固體溶于水后可得無色溶液和白色沉淀。無色溶液遇HCl無反應(yīng)，其焰色反應(yīng)呈黃色；白色沉淀溶于稀鹽酸并放出氣體。試判斷存在、不存在的物質(zhì)各是什么？解：（1）根據(jù)“此固體溶于水后可得無色溶液和白色沉淀”，可判斷混合物中不含CuSO4，而白色沉淀可能是MgCO3、BaSO4、Ag2SO4;(2) 根據(jù)“無色溶液遇HC

13、l無反應(yīng)，其焰色反應(yīng)呈黃色”，可判斷混合物中含有Na2SO4，不含AgNO3；（3）根據(jù)“白色沉淀溶于稀鹽酸并放出氣體”，可判斷混合物中含有MgCO3，白色沉淀不可能是BaSO4和Ag2SO4。故存在的物質(zhì)是MgCO3 、Na2SO4；不存在的物質(zhì)是Ba(NO3)2、AgNO3和CuSO4。8向一含有Ba2+ 和Sr2+ （均為0.10mol/L）的溶液中，滴加K2CrO4溶液。試問首先析出的沉淀是什么物質(zhì)？通過計(jì)算說明能否將Ba2+ 和Sr2+分離（假設(shè)反應(yīng)過程中溶液體積不變）。解：（1）因c (Ba2+) = c (Sr2+)K (BaCrO4) = 1.1710-10 K (SrCrO4) = 2.210-5故滴加K2CrO4首先析出BaCrO4沉淀。（2）當(dāng)SrCrO4剛要析出時(shí) c(CrO42-) = = molL-1=2.210-4 molL-1此時(shí) c (Ba2+) molL-1 5.310-7molL-1 Ba2+已沉淀完全，因此可將 Ba2+ 和Sr2+分離。9在下圖各箭頭處填入適當(dāng)?shù)脑噭┖蜅l件，以實(shí)現(xiàn)各物質(zhì)的轉(zhuǎn)變。解：（1） MgCl2 Mg Mg(OH)2 NaCO3 HCl MgCO3 Mg(NO3)2 MgO （2） CaCO 3 CaO Ca(NO3)2 HCl N