2022年高中化學(xué)（大綱版）第一冊 第二章堿金屬第三節(jié)堿金屬元素

2022年高中化學(xué)（大綱版）第一冊 第二章 堿金屬 第三節(jié)堿金屬元素一、關(guān)于焰色反應(yīng)焰色反應(yīng)是檢驗金屬或金屬陽離子的一種重要方法?；诮滩挠嘘P(guān)內(nèi)容的限制。許多學(xué)生對它了解不夠。譬如說： 1焰色反應(yīng)屬于物理變化，其實質(zhì)是電子的躍遷。當(dāng)金屬或金屬陽離子在火焰上灼燒時，其核外電子將從火焰上吸收一定的能量，并從能量較低的能級躍遷到能量較高的能級。處于高能級的電子不穩(wěn)定，將會自發(fā)地躍遷回低能級，與此同時，高、低能級相差的能量將會以一定波長的光的形式釋放。2并不是所有的金屬都有焰色反應(yīng)譬如說鉑、鐵、鎳等就沒有。這也正是用鉑絲、鐵絲等蘸取溶液做焰色反應(yīng)實驗的原因。但這并不是說這些金屬或其陽離子在火焰上灼燒時核外電子沒有躍遷，關(guān)鍵是它們核外電子躍遷時釋放出的光基本上與原火焰相同，這是由光的波長決定的。3焰色反應(yīng)的定義是“金屬或其化合物在灼燒時使火焰呈特殊顏色的現(xiàn)象”而不是“燃燒”至于金屬單質(zhì)在火焰上灼燒的同時，有的有燃燒現(xiàn)象(化學(xué)變化)，但金屬陽離子卻不能與氯氣發(fā)生燃燒反應(yīng)。二、漫話焰火“火樹銀花不夜天”的節(jié)日之夜，天空中五彩繽紛，瑰麗多姿的焰火，給節(jié)日增添了歡樂的氣氛。焰火是靠內(nèi)裝的火藥引燃、發(fā)射的。例如常用的黑火藥用KN03粉、硫磺粉、木炭粉按一定的比例混合而成，在引燃時發(fā)生的主要反應(yīng)為：S+2KNO3+3C=K2S+3CO十N2反應(yīng)中放出較大量的熱，使生成的氣體在高溫下有限空間內(nèi)產(chǎn)生較強的壓力，將引燃的焰色本體射送出去。焰火的五光十色是由于所用的各種化學(xué)品在點燃爆發(fā)中產(chǎn)生的。這些化學(xué)品主要 為：氧化劑(KClO3或KNO3)，燃料(硫磺粉、木炭粉、鎂粉等)、黏合劑(淀粉或明膠等)?；鹧姘l(fā)色劑四類?；鹧姘l(fā)色劑可說是焰色的主角，常用的如硝酸鍶(產(chǎn)生紅色火焰)、硝酸鈉(黃色火焰)、硝酸鋇(綠色火焰)、硫酸銅(藍色火焰)等。鎂粉、鋁粉、鋅粉等的燃燒則產(chǎn)生耀眼的白光。焰火產(chǎn)生的火花是加入鋁屑或鐵屑在燃燒爆炸時以散開的白色或黃色熔融粒子噴射而形成的。焰火產(chǎn)生的濃煙是燃燒時生成的硫化鉀等粉末以及未燃燒完的木炭粉等形成的。燃放、觀賞焰火雖可以給人帶來歡樂，但引起的環(huán)境污染是相當(dāng)嚴重的，而且燃放焰火、爆竹造成火災(zāi)以及炸傷人的事故也常有所聞。因此，北京等許多大中城市近年來已開始嚴令禁止燃放焰火、爆竹。這是十分正確的決定。三、用焰色反應(yīng)試紙做焰色反應(yīng)用“焰色反應(yīng)試紙”做焰色反應(yīng)主要是試紙的制備。首先是制取混酸，向燒杯中加入100 mL濃HNO3，將燒杯放在冰水浴中，再沿玻璃棒將100 mL濃H2SO4慢慢注入濃HNO3中，不斷攪拌形成混酸(濃HNO3和濃H2SO4體積比1：1)，移出冰水浴再繼續(xù)攪拌，直到混酸達到室溫。將定性濾紙裁成合適尺寸，分張浸入混酸約10 min，濾紙片逐漸變?yōu)榘胪该鳡?，即制成了混酸濾紙。然后將混酸濾紙從混酸中轉(zhuǎn)移到盛蒸餾水的燒杯中漂浮兩次，取出后再用吸水濾紙吸去水分，即完成“焰色反應(yīng)試紙”的制備。 實驗時將制成的“焰色反應(yīng)試紙”在待測溶液中浸泡約5 min，取出用吸水濾紙吸去水分，在空氣中晾干，用鑷子夾住點燃，即可看到相應(yīng)的焰色。改進后的優(yōu)點：現(xiàn)象明顯，觀察時間長特別是鉀的焰色不用透過藍色鈷玻璃就可以觀察到。四、最軟的金屬 如果有人間自然界里最軟的金屬是什么?你可以這樣回答，銫就是最軟的金屬，它甚至比石蠟還軟。 銫具有活潑的個性它本來披著一件漂亮的銀白色的“外衣”，可是一與空氣接觸，馬上就換成了灰藍色，甚至不到一分鐘就自動地燃燒起來，發(fā)出玫瑰般的紫紅色或藍色的光輝，把它投到水里，會立即發(fā)生強烈的化學(xué)反應(yīng)，著火燃燒，有時還會引起爆炸。即使把它放在冰上，也會燃燒起來。正因為它這么的“不老實”，平時人們就把它“關(guān)”在煤油里，以免與空氣、水接觸。最有意思的是，銫的熔點很低很容易就能變成液體。一般的金屬只有在熊熊的爐火中才能熔化?？墒卿C卻十分特別，熔點只有攝氏二十八度半，除了水銀之外，它就是熔點最低的屬了。大家都知道，我們?nèi)梭w的正常溫度是攝氏三十七度，所以把銫放到手心里，它就會像冰塊掉進熱鍋里那樣很快地化成液體，在手心里滾來滾去。 在自然界里，銫的分布相當(dāng)廣泛，巖石、土壤、海水以至某些植物機體，到處都有它的“住地”?？墒卿C沒有形成單獨的礦場，在其他礦物中含量又少，所以生產(chǎn)起來很麻煩。一年下來，生產(chǎn)出的銫很少，“物以稀為貴”，現(xiàn)在銫比金子還貴。 用銫可以做成最準確的計時儀器原子鐘。 一說到鐘，你們自然明白這是一種計量時問的工具。人類的生活和生產(chǎn)活動離不開計時，想想看，如果有一天起床后，世界上所有的鐘表都不翼而飛了，世界會變成什么樣子呢? 過去，人們確定時間都拿地球的自轉(zhuǎn)作為基準。地球是個天然的計時器，它每晝夜繞軸自轉(zhuǎn)一周，寒來暑往，年年如此。人們把地球自轉(zhuǎn)一周所需要的時間定為一天二十四小時，它的八百六千四百分之一就是一秒，秒的時間單位就是這樣來的。 但是，后來人們發(fā)現(xiàn)，由于潮汐力等許多因素的影響，地球不是一個非常準確的“時鐘“。它的自轉(zhuǎn)速度是不穩(wěn)定的，時快時慢。雖然這種快慢的差別極小，但累計起來，誤差就很大了。 有沒有一種更準確的計時儀器呢? 人們開始打破舊的傳統(tǒng)習(xí)慣，大的一頭不行，往小的一頭探索。人們發(fā)現(xiàn)：銫原子的第六層即最外層的電子繞著原子核旋轉(zhuǎn)的速度，總是極其精確地在幾十億分之一秒的時間內(nèi)轉(zhuǎn)完一圈，穩(wěn)定性比地球繞軸自轉(zhuǎn)高得多。利用銫原子的這個特點，人們制成了一種新型的鐘銫原子鐘，規(guī)定一秒就是銫原子“振動”九十一億九千二百六十萬一千七百七十次（即相移當(dāng)于銫原子的最外層電子旋轉(zhuǎn)這么多圈)所需要的時間。這就是“秒”的最新定義。 利用銫原子鐘，人們可以十分精確地測量出十億分之一秒的時間，三百年來積累起來的時間總誤差不超過五秒，精確度和穩(wěn)定性遠遠地超過世界上以前有過的任何時鐘，也超過了許多年來一直以地球自轉(zhuǎn)作基準的天文時間。 人類創(chuàng)造性的勞動得到了收獲。大家知道，在我們?nèi)粘Ｉ罾?，只要知道年、月、日以至?xí)r、分、秒就可以了。但是現(xiàn)代的科學(xué)技術(shù)卻往往需要精確地計量更為短暫的時間，比如毫秒(千分之一秒)、微秒(百萬分之一秒)等等。有了像銫原子鐘這樣一類的鐘表，人類就有可能從事更為精細的科學(xué)研究和生產(chǎn)實踐，比如對原子彈和氫彈的爆炸、火箭和導(dǎo)彈的發(fā)射以及宇宙航行等等，實行高度精確地控制，當(dāng)然也可以用于遠程飛行和航海。 為了征服宇宙，必須有一種嶄新的、飛行速度極快的交通工具。一般的火箭、飛船都達不到這樣的速度，最多只能沖出地球系；只有每小時能飛行十幾萬千米的“離子火箭”才能滿足要求。我們只知道原子、分子，怎么又出來一個離子?離子是什么呀?簡單說吧，大家都知道，正常的分子、原子等粒子是電中性的，表現(xiàn)不出帶有什么電荷；而離子卻是帶電（正電或負電）的粒子，分子、原子等一帶電荷就成了離子（正離子或負離子）。前面我們已經(jīng)說過，銫原子的最外層電子極不穩(wěn)定，很容易被激發(fā)放射出來，變成為帶正電的銫離子，所以是宇宙航行離子火箭發(fā)動機理想的“燃料”。銫離子火箭的工作原理是這樣的：發(fā)動機開動后，產(chǎn)生大量的銫蒸氣，銫蒸氣經(jīng)過離化器的“加工”，變成了帶正電的銫離子，接著在磁場的作用下加速到每秒一百五十千米，從噴管噴射出去，同時給離子火箭以強大的推動力，把火箭高度推向前進。計算表明，用這種銫離子作宇宙火箭的推進劑，單位重量產(chǎn)生的推力要比現(xiàn)在使用的液體或固體燃料高出上百倍。這種銫離子火箭可以在宇宙太空遨游一二年甚至更久！綜合能力訓(xùn)練 1由兩種金屬單質(zhì)組成的混合物6 g投入水中，收集到0.2 g H2，不可能構(gòu)成此混合物的是（ ）ALi和Na B. Rb和KCNa和Cu D. K和Na答案：AB解析：各組金屬中，除Cu外均為堿金屬單質(zhì)，而Cu不與水反應(yīng)，故可由如下通式求出其平均相對原子質(zhì)量。2R 2H2O=2ROH H22R 26 g 0.2 g 解得R=30。2下列關(guān)于鉀離子的敘述正確的是（ ）A能與硫化合生成K2SB較活潑C銀白色固體，有金屬光澤D沒有還原性，只有氧化性答案：D3下列關(guān)于試劑保存的敘述正確的是（ ）ANaOH固體保存在配有橡膠塞的細口瓶中BNa2CO3溶液通常放在配有橡膠塞的廣口瓶中C金屬鉀儲存在煤油中D過氧化鈉密封在干燥玻璃的廣口瓶中答案：C4欲觀察H2燃燒時火焰的顏色，燃氣導(dǎo)管口的材料最好的是（ ）A鈉玻璃 B.鉀玻璃C石英玻璃（SiO2） D.銅管答案：C