堿金屬高考題分類例析

馬亞樓 趙小娟

堿金屬是高中元素化合物的重要組成部分，其化學(xué)性質(zhì)活潑、鈉及其化合物用途廣泛，因而受到高考命題者的青睞.現(xiàn)就其常見高考題型分類例析，以期對讀者有所幫助.

一、以鈉及其化合物為載體考查離子共存

例1（全國高考題）在溶液中加入中量Na2O2后仍能大量共存的離子組是（）.

A.NH+4、Ba2+、Cl-、NO-3 B.K+、AlO-2、Cl-、SO2-4

C.Ca2+、Mg2+、NO-3、HCO-3

D.Na+、Cl-、CO2-3、SO2-3

解析由于過氧化鈉具有強(qiáng)的氧化性，其溶于水后，與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成氫氧化鈉，因此凡具有還原性的離子以及能與OH-反應(yīng)的離子都不能大量共存.A項中NH+4+OH-NH3·H2O，NH+4不能大量共存，故A項錯誤；B項，各種離子都不與過氧化鈉反應(yīng)，也不與氫氧化鈉反應(yīng)，能大量共存，B項正確.C項Mg2++2OH-Mg（OH）2，Ca2++2OH-Ca（OH）2，HCO-3+OH-CO2-3+H2O，C項錯誤； D.項SO2-3具有還原性，能與過氧化鈉發(fā)生氧化還原反應(yīng)， D.錯誤.此題選（B）

二、以鈉及其化合物為載體考查物質(zhì)的性質(zhì)

例2（2014·上海卷）下列試劑不會因為空氣中的氧氣而變質(zhì)的是（）.

A.過氧化鈉 B.氫硫酸

C.硫酸亞鐵 D.苯酚

解析該題主要考查了物質(zhì)的性質(zhì)，由于過氧化鈉和空氣中的二氧化碳、水蒸氣反應(yīng)而變質(zhì)（2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2、2Na2O2+2H2O4NaOH+O2↑），與氧氣無任何關(guān)系，故A正確；氫硫酸易被空氣中的氧氣氧化而變質(zhì)（2H2S+O22S↓+2H2O），所以B不正確；硫酸亞鐵中的鐵元素是+2價，易被空氣中的氧氣氧化生成+3價而變質(zhì)，因此C不選；苯酚中的酚羥基易被空氣中的氧氣氧化而顯紫色，D也不正確.

答案：A

例3（2011北京高考題）下列實驗方案中，不能測定Na2CO3和NaHCO3的混合物中Na2CO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)的是（）.

A.取a克混合物充分加熱，最終剩b克

B.取a克混合物與足量稀鹽酸充分反應(yīng)，加熱、蒸干、灼燒，得b克固體

C.取a克混合物與足量稀硫酸充分反應(yīng)，逸出氣體用堿石灰吸收，增重b克

D.取a克混合物與足量Ba（OH）2溶液充分反應(yīng)，過濾、洗滌、烘干，得b克固體.

解析該題借助與鈉及其化合物，實質(zhì)考查了物質(zhì)的有關(guān)性質(zhì).NaHCO3受熱易分解生成碳酸鈉、水和二氧化碳，所以通過加熱分解利用差量法即可計算出Na2CO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，故A正確；Na2CO3和NaHCO3均可與鹽酸反應(yīng)生成氯化鈉、水和二氧化碳，所以b g固體是氯化鈉，利用守恒法可計算出Na2 CO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)，B也正確；混合物與足量稀硫酸充分反應(yīng)，也會生成水和二氧化碳，所以逸出的氣體是二氧化碳，但會混有水蒸氣，即堿石灰增加的質(zhì)量不是二氧化碳的質(zhì)量，因此選項C不能測出混合物中Na2CO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)；Na2CO3和NaHCO3都與Ba（OH）2反應(yīng)，反應(yīng)的離子方程式為CO2-3+Ba

2+BaCO3↓、HCO-3+OH-+Ba2+H2O+BaCO3↓，因此最后得到的固體是BaCO3，所以可以計算出Na2CO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)，選項D也正確.

答案：C

三、以鈉及其化合物為載體考查化學(xué)計算

例4（2013四川卷）1.52 g銅鎂合金完全溶解于50 mL密度為1.40 g/mL、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為63%的濃硝酸中，得到NO2和N2O4的混合氣體1120 mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況），向反應(yīng)后的溶液中加入1.0 mol/L NaOH溶液，當(dāng)金屬離子全部沉淀時，得到2.54 g沉淀.下列說法不正確的是（ ）.

A.該合金中銅與鎂的物質(zhì)的量之比是2∶1

B. 該濃硝酸中HNO3的物質(zhì)的量濃度是14.0 mol/L

C.NO2和N2O4的混合氣體中，NO2的體積分?jǐn)?shù)是80%

D.得到2.54 g沉淀時，加入NaOH溶液的體積是600 mL

解析A. 設(shè)混合物中Cu為x g， Mg為y g. 則

x+y=1.52①x64×98+y24×58=2.54②

解得：n（Cu）=0.02 mol，n（Mg）=0.01 mol

B. c（HNO3）=1000ρ/M

=1000×1.40×0.63/63=14.0（mol/L ）

C. 根據(jù)電荷守恒：n（NO2）+（0.05-n（NO2）×2=2.54 g-1.52 g17 g/mol=0.06 mol，得

n（NO2）=0.04 mol，n（N2O4）=0.01 mol，可知C正確.

D. 與硝酸反應(yīng)的NaOH：n（NaOH）=0.7-

0.04-0.02=0.64 ，與金屬離子反應(yīng)的NaOH的物質(zhì)的量 ： n（NaOH）=0.06 總NaOH的物質(zhì)的量n總=0.64+0.06=0.7 mol，故需要NaOH 700 mL

答案：D

例5（2013上海卷）一定量的CuS和Cu2S的混合物投入足量的HNO3中，收集到氣體V L（標(biāo)準(zhǔn)狀況），向反應(yīng)后的溶液中（存在Cu2+和SO2-4）加入足量NaOH，產(chǎn)生藍(lán)色沉淀，過濾，洗滌，灼燒，得到CuO 12.0 g，若上述氣體為NO和NO2的混合物，且體積比為1∶1，則V可能為（）.

A.9.0 L B.13.5 L C.15.7 L D.16.8 L

解析由題意，依據(jù)銅守恒可知CuS與Cu2S中含有n（Cu）=12.0g/80 g·mol-1=0.15 mol，利用

“極端假設(shè)法”，當(dāng)混合物全部為CuS時，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為8，可得：0.15 mol×8=n（NO）×3+n（NO2） ×1，因n（NO）=n（NO2），解之得n（NO）=n（NO2）=0.3 mol，則反應(yīng)所得混合氣體在標(biāo)況下的體積V=（0.3 mol+0.3 mol）×22.4 mol·L-1=13.44 L；當(dāng)混合物全部為Cu2S時可得：10×0.15 mol/2=n（NO）×3+n（NO2） ×1，因n（NO）=n（NO2），解之得n（NO）=n（NO2）=0.1875 mol，則反應(yīng)所得混合氣體在標(biāo)況下的體積V=（0.1875 mol+0.1875 mol）×22.4mol·L-1=8.4 L，所以收集到氣體體積：8.4 L

答案：A

例6（2013年上海卷）碳酸氫納俗稱“小蘇打”，是氨堿法和聯(lián)合制堿法制純堿的中間產(chǎn)物，可用作膨松劑，制酸劑，滅火劑等.工業(yè)上用純堿溶液碳酸化制取碳酸氫鈉.

（1）某碳酸氫鈉樣品中含有少量氯化鈉.稱取該樣品，用0.1000 mol/L鹽酸滴定，耗用鹽酸20.00 mL.若改用0.05618 mol/L硫酸滴定，需用硫酸 mL（保留兩位小數(shù)）.

（2）某溶液組成如表1：

表1

化合物Na2CO3NaHCO3NaCl

質(zhì)量（kg）814.8400.397.3

問該溶液通入二氧化碳，析出碳酸氫鈉晶體.取出晶體后溶液組成如表2：

表2

化合物Na2CO3NaHCO3NaCl

質(zhì)量（kg）137.7428.897.3

計算析出的碳酸氫納晶體的質(zhì)量（保留1位小數(shù)）.

（3）將組成如表2的溶液加熱，使碳酸氫納部分分解，溶液中NaHCO3的質(zhì)量由428.8 kg降為400.3 kg，補(bǔ)加適量碳酸納，使溶液組成回到表1狀態(tài).計算補(bǔ)加的碳酸納質(zhì)量（保留1位小數(shù)）.

（4）某種由碳酸鈉和碳酸氫鈉組成的晶體452 kg溶于水，然后通入二氧化碳，吸收二氧化碳44.8×103L（標(biāo)準(zhǔn)狀況），獲得純的碳酸氫鈉溶液，測得溶液中含碳酸氫鈉504 kg.通過計算確定該晶體的化學(xué)式.

解析（1）利用消耗鹽酸的量求出樣品中含有碳酸氫鈉的量，即可求出需耗硫酸的體積.由關(guān)系式：2NaHCO3～2HCl～H2SO4可知V消耗（H2SO4）=[（0.1000 mol/L×0.020 L）÷2]/0.05618mol·L-1=17.80 mL.（2）通入CO2后，碳酸鈉生成碳酸氫鈉晶體的質(zhì)量m新生成（NaHCO3）=[（814.8×103 g-137.7×103g）/106 g·mol-1]×168 g·mol-1=1073.1 kg，故析出NaHCO3的質(zhì)量為：1073.1 kg+400.3 kg-428.8 kg=1044.6 kg.（3）受熱時NaHCO3分解生成的Na2CO3的質(zhì)量為[（428.8×103g-400.3×103g）/168 g·mol-1]×106 g·mol-1=18.0 kg，因此需要加入m（Na2CO3）=814.8 kg-137.7 kg-18.0 kg=659.1 kg.（4）設(shè)該晶體的化學(xué)式為xNa2CO3·yNaHCO3·zH2O，452 kg晶體中含有n（Na2CO3）=（44.8×103L）/22.4 L·mol-1=

2000 mol，則452 kg晶體中含有n（NaHCO3）=[（504×103g）/84g·mol-1]-2000 mol×2=

2000 mol，452 kg晶體中含有n（H2O）=（452×103g-2000 mol×106 g·mol-1-2000 mol×84 g·mol-1）/18 g·mol-1=4000，即x∶y∶z=1∶1∶2，故晶體的化學(xué)式為：Na2CO3·NaHCO3·2H2O.

答案：（1）17.80 （2）1044.6 （3）659.1 （4）Na2CO3·NaHCO3·2H2O

四、以鈉及其化合物為載體考查化學(xué)實驗

例7（2013廣東卷）下列實驗的現(xiàn)象與對應(yīng)結(jié)論均正確的是（）.

選項 操作現(xiàn)象結(jié)論

A將濃硫酸滴到蔗糖表面固體變黑膨脹濃硫酸有脫水性和強(qiáng)氧化性

B常溫下將Al片放入濃硝酸中無明顯變化Al與濃硝酸不反應(yīng)

C將一小塊Na放入無水乙醇中產(chǎn)生氣泡Na能置換出醇羥基中的氫

D將水蒸氣通過灼熱的鐵粉粉末變紅鐵與水在高溫下發(fā)生反應(yīng)

解析該題借助于金屬，考查了化學(xué)實驗的現(xiàn)象及結(jié)論的知識.由將濃硫酸滴到蔗糖表面，濃硫酸因脫水性使蔗糖脫水炭化，濃硫酸因強(qiáng)氧化性與碳反應(yīng)生成二氧化碳和二氧化硫氣體，可知蔗糖固體變黑膨脹，A正確；Al放入濃硝酸，因濃硝酸具有強(qiáng)氧化性使Al鈍化，阻礙反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行，B錯誤；Na放入無水乙醇中，會與活潑性較強(qiáng)的羥基反應(yīng)，置換出氫氣，C正確；鐵與水蒸氣在高溫下反應(yīng)生成黑色的四氧化三鐵和氫氣，D錯誤.

答案：AC

例8（2013·江蘇化學(xué)）下列依據(jù)相關(guān)實驗得出的結(jié)論正確的是（）.

A.向某溶液中加入稀鹽酸，產(chǎn)生的氣體通入澄清石灰水，石灰水變渾濁，該溶液一定是碳酸鹽溶液

B.用鉑絲蘸取少量某溶液進(jìn)行焰色反應(yīng)，火焰呈黃色，該溶液一定是鈉鹽溶液

C.將某氣體通入溴水中，溴水顏色褪去，該氣體一定是乙烯

D.向某溶液中滴加KSCN 溶液，溶液不變色，滴加氯水后溶液顯紅色，該溶液中一定含F(xiàn)e2+

解析本題屬于常規(guī)實驗與基本實驗考查相結(jié)合.A選項不能排除碳酸氫鹽與SO2-3、HSO-3形成的鹽的干擾，B選項中這里焰色反應(yīng)火焰呈黃色也可能是鈉的單質(zhì)或鈉的其他化合物，C.其他還原氣體或鈉的堿等都可使溴水褪色.D.Fe2+檢驗方法及過程均合理.

答案：D.

五、以鈉及其化合物為載體考查無機(jī)推斷

例9（2013·天津化學(xué)）X、Y、Z、Q、R是五種短周期元素，原子序數(shù)依次增大.X、Y兩元素最高正價與最低負(fù)價之和均為0；Q與X同主族；Z、R分別是地殼中含量最高的非金屬元素和金屬元素.

請回答下列問題：

（1）五種元素原子半徑由大到小的順序是（寫元素符號）

.

（2）X與Y能形成多種化合物，其中既含極性鍵又含非極性鍵，且相對分子質(zhì)量最小的物質(zhì)（寫分子式）.

（3）由以上某些元素組成的化合物A、B、C、D有如下轉(zhuǎn)化關(guān)系

ACDB（在水溶液中進(jìn)行）

其中C是溶于水顯酸性的氣體；D是淡黃色固體.寫出C的結(jié)構(gòu)式；D的電子式.

①如果A、B均由三種元素組成，B為兩性不溶物，則A的化學(xué)式為.

由A轉(zhuǎn)化為B的離子方程式.

②如果A由三種元素組成，B由四種元素組成，A、B溶液均顯堿性.用離子方程式表示A溶液顯堿性的原因.A、B濃度均為0.1 mol/L的混合溶液中，離子濃度由大到小的順序是；常溫下，在該溶液中滴加稀鹽酸至中性時，溶質(zhì)的主要成分有.

解析該題以元素周期律和周期表為基礎(chǔ)知識，考查元素推斷、重要元素化合物的性質(zhì)、化學(xué)用語、電解質(zhì)溶液中離子濃度大小比較等重要知識.

根據(jù)短周期元素X、Y元素的X、Y兩元素最高正價與最低負(fù)價之和均為0；推知X、Y元素分別為H和C，Q與X同主族推知Q為Na元素，Z、R分別是地殼中含量最高的非金屬元素和金屬元素，推知Z為O元素，R為Al元素.

（1）原子半徑大小順序為Na>Al>C>O>H

（2）C和H形成的物質(zhì)是有機(jī)化合物，含極性鍵又含非極性鍵，分子質(zhì)量最小的只能是C2H2

（3）C溶于水顯酸性的氣體只能是CO2，D是淡黃色固體，只能是過氧化鈉，C的結(jié)構(gòu)式為：O=C=O，D的電子式Na+[∶O····∶O····∶]Na+.

①B為兩性不溶物，A、B均由三種元素組成，根據(jù)轉(zhuǎn)化關(guān)系A(chǔ)為NaAlO2，

B為Al（OH）3由A轉(zhuǎn)化為B的離子方程式AlO-2+2H2O+CO2Al（OH）3+HCO-3或

2AlO-2+3H2O+CO22Al（OH）3+CO2-3；②A由三種元素組成，B由四種元素組成，A、B溶液均顯堿性，A是Na2CO3，B是NaHCO3.A顯堿性的原因是CO2-3的水解.水解的離子方程式為CO2-3+H2OHCO-3+OH-，二者等濃度的混合溶液中，離子濃度的大小順序為c（Na+）>c（HCO-3）