5．与碱反应

镁不与碱反应，铝与碱液反应：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

　[例1]用铝箔包装0.1mol金属钠，用针扎出一些小孔，放入水中，完全反应后，用排水集气法收集产生的气体，则收集到的气体为(标准状况)　　　　　　　　 (　 )

　　 A．O₂和H₂的混合气体　B．1.12L H₂　C．大于1.12LH₂　D．小于1.12L H₂

[解析]Na与水反应放出H₂，并且生成NaOH，铝能与NaOH溶液反应，也生成H₂，故最后收集到的气体是这两部分H₂总和，显然比Na单独反应产生的H₂多。

2Na+2H₂O2NaOH +H₂↑　　　 　　　2A1+6H₂O2A1(OH)₃+3H₂↑

4．与某些氧化物反应

(1)镁与二氧化碳反应：2Mg+CO₂　　　　　　

(2)铝热反应：2Al+ Fe₂O₃ 　

铝热反应可用于焊接钢轨和冶炼某些难熔金属，如：V、Cr、等。

3．与酸反应置换出H₂

Mg、A1与浓、稀盐酸、稀硫酸、磷酸等酸反应置换出H₂，其中铝在冷浓 H₂SO₄，冷浓硝酸中发生钝化现象。所以　　 用铝制容器贮存冷的浓硫酸或浓硝酸。

2．与H₂O反应

Mg、A1和冷水都不反应，但在加热条件下与水反应生成氢氧化物和氢气

　　 Mg+2H₂O　　　　　　　　 　　2A1+6H₂O　　　　　　　　

1．与非金属反应

(1)与O₂反应。常温下与空气中的O₂反应生成一层致密的氧化物薄膜，所以镁、铝都有抗腐蚀的性能。镁、铝都能在空气中燃烧：　　　　　　　　　　　　　　　　 。

(2)与卤素单质、硫等反应。Mg+ Cl₂2Al+ 3Cl₂　　　

2Al+ 3S　　　 (用于工业制备) 　Mg+ S　　 　

[特别提醒]：①镁在空气中用酒精灯火焰点燃即可燃烧，而铝在空气中需要高温点燃才能燃烧。镁在空气中燃烧时有三个反应发生： 2Mg+O22MgO 　3Mg+N2Mg3N2　　 2Mg+CO22MgO+C ②燃烧时都放出大量的热，发出耀眼的白光。利用镁的这种性质来制造照明弹。 ③集气瓶底部都要放一些细纱，以防止集气瓶炸裂。

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+2H₂OCu(OH)₂↓+H₂↑+Na₂SO₄。

(10)Fr是放射性元素，所以在自然界中不存在。

　[例4] 下列有碱金属铷(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

[解析]与钠元素相似，铷元素也有焰色反应，选项A正确；与NaNO₃相似，RbNO₃是离子化合物，易溶于水，选项B正确；碱金属从锂到铯，熔点逐渐降低，选项C错误；碱金属的氢氧化物均为强碱，选项D错误。

[答案]AB。

[备考反思]由所学物质的结构、性质来推断结构相似、未学物质的性质，是中学化学重要的一类习题。解答此类题目的关键就是要考虑二者的相似性和递变性。对碱金属元素单质及其化合物的性质的相似性和递变性及特殊性一定要熟悉。

1．焰色反应

(1)概念：　　　 　　　　　　　　在燃烧时使火焰呈特殊的颜色，叫焰色反应。

(2)用品：　　 (或铁、铬、镍、钨等)、　　　 (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　　　　　　　 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．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+H₂O2NaHCO ₃

　(2)联碱法制纯碱原理

①在饱和食盐水中通　　 饱和后，再通　　 ：NH₃+CO₂+H₂ONH₄HCO₃

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+ NH₄HCO₃NaHCO₃↓+NH₄Cl，总方程式：　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

　　 ③将析出沉淀加热，制得Na₂CO₃(纯碱)

　[例3] 下列实验能成功的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (　　 )

①用水鉴别Na₂CO₃和NaHCO₃固体；②用观察法区别Na₂O和Na₂O₂；③用MgCl₂溶液鉴别Na₂CO₃溶液和NaOH溶液；④用稀盐酸鉴别Na₂CO₃溶液和NaHCO₃溶液。

A．①②③④　　　 B．①②　　　　 C．②③　　　　　 D．①②④

[解析]Na₂CO₃溶解度远大于NaHCO₃，取等量水，溶解得多的固体就是Na₂CO₃。Na₂CO₃还能与水结合成块状Na₂CO₃·10H₂O，分别取a g固体，各加b mL的水，搅拌，有溶液的为NaHCO₃，只形成块状固体的为Na₂CO₃。Na₂O呈白色，Na₂O₂为黄色，观察即可分辨。MgCO₃与Mg(OH)₂都难溶于水，故MgCl₂溶液不能区别Na₂CO₃溶液和NaOH溶液。Na₂CO₃溶液与稀盐酸反应的现象随操作不同而不同，Na₂CO₃溶液滴入稀盐酸中，立即产生气泡；而将稀盐酸滴入Na₂CO₃溶液中，先发生反应CO₃^2-+H⁺HCO₃^-，没有立即产生气泡，当CO₃^2-完全转化成HCO₃^-后再滴盐酸，即相当于在NaHCO₃溶液中加稀盐酸，立即产生气泡，所以向未知液中逐滴加稀盐酸的方法可区别Na₂CO₃溶液和NaHCO₃溶液。

[答案]D

[黑色陷阱]本题不仅要考虑物质的性质差异，而且要考虑操作方法的不同对差异性质的影响。Na₂CO₃、NaHCO₃溶液滴入到盐酸中的现象是一致的，而稀盐酸滴入这两种溶液中产生气泡是后者快。因忽略了NaHCO₃比Na₂CO₃与酸反应激烈而误选B。

考点4 　碱金属

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　　　 ，另一个为　　　 。

(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　　　 ，另一个为　　　 。

(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　　　 ，另一个为　　　　　 。

(4)溶液的酸碱性。测其稀溶液(0.1 mol·L^-1)的pH，　　　 溶液的pH在12左右，而

　　　　　 溶液的pH在8左右。

[特别提醒]：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+Na2CO32NaCl+CO2↑+H2O。若向Na2CO3溶液中逐滴加入盐酸(开始时酸不足)：HCl+Na2CO3NaCl+NaHCO3(无气泡)，HCl+NaHCO3NaCl+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。

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　　　　 (如与SO₂、Fe²⁺、品红等反应)，也可以在一定条件下失去电子

表现　　　　 (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　　　 为主。

Na₂O₂与SO₂反应：Na₂O₂+SO₂　　　

Na₂O₂投入FeCl₂溶液中，可将Fe²⁺氧化成Fe³⁺，同时生成Fe(OH)₃沉淀：　　　　　　　　 。

　　 Na₂O₂投入氢硫酸中，可将H₂S氧化成单质硫，溶液变浑浊：　　　　　　 　　　　　。

　　 Na₂O₂投入品红溶液中，　　 使品红溶液褪色(褪色原理与SO₂ )。

[特别提醒]：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：2Na2O2+2H2O4NaOH+O2↑，必还发生2NaOH+CO2Na2CO3+H2O，即应先考虑Na2O2跟CO2的反应。

[例2](2006年全国Ⅰ)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)

(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。

考点3 　碳酸钠、碳酸氢钠