第10章碱金属与碱土金属习题解答.doc

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1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-date第10章碱金属与碱土金属习题解答思考题解析及习题解答10第十章 碱金属和碱土金属 思考题解析1（10-1）钾和钠在地壳中的丰度相近（2.74%），但为什么海洋中钾的含量远小于钠？（参看牟保磊编.元素地球化学.26页，北京大学出版社，1999年；曹素忱编.无机化学.283页.高等教育出版社，1993年） 解：（1）不少钾盐在水中的溶解度比钠盐小，又钾与土壤里的硅酸盐、硅

2、铝酸盐结合得很牢；（2）钾是植物生长的要素，从岩石中溶解出的大部分被植物所吸收。2（10-2）碱金属及其氢氧化物为什么不能在自然界中存在？ 解：因为碱金属的化学性质活泼，可与空气中的氧、自然界中的水直接反应；碱金属的氢氧化物均为强碱，易于自然界中的酸性物质（如空气中的CO2 、雨中的硝酸等）作用生成盐，所以碱金属及其氢氧化物不能在自然界中存在。3（10-3）金属钠着火时能否用H2O、CO2、石棉毯扑灭？为什么？ 解：金属钠着火时不能用H2O、CO2扑灭，可用石棉毯扑灭。因为金属钠着火时，若用H2O灭火，钠可与水反应产生易燃易爆的H2；若用CO2灭火，钠着火是表面生成的Na2O2 会与CO2作用

3、产生助燃的O2。石棉（CaO3MgO4SiO2）与钠不作用，可用于扑灭钠着火。4（10-4）为什么人们常用Na2O2作供氧剂？ 解：因为Na2O2在室温下与H2O、CO2反应生成O2，即Na2O2 + 2H2O 2NaOH + H2O2 2H2O2 2H2O + O2 2Na2O2 + 2CO2 2Na2CO3 + O2 5（10-5）某地的土壤现碱性主要是由于Na2CO3引起的，加入石膏为什么有降低碱性的作用？ 解：石膏为CaSO4，他虽然不容于水，但与Na2CO3作用可生成更难溶的CaCO3，则降低了由于Na2CO3水解而引起的土壤碱性。6（10-6） 盛Ba(OH)2溶液的瓶子，在空气中

4、放置一段时间后，其内壁会被蒙上一层白色薄膜，这成薄膜是什么物质？欲除去应采用下列何种物质来洗涤，并说明理由。 水 （2） 盐酸 （3） 硫酸解：薄膜是aCO3，因为a（）可与空气CO2中反应，即a（）CO2aCO3 H2O用盐酸可将aCO3除出，因为可发生下列反应：aCO3HCl BaCl2+ H2O+ CO2 水和硫酸不能将aCO3除出，前者是因为aCO3不溶于水；后者是生成了难溶的aSO4 。7(10-7)如何解释下列事实：锂的电离能比铯大，但E（Li+/ Li）却比E（Cs+ /Cs）小。解：假设原电池：MM+(1molL-1)H+（1molL-1）H2(100kPa),Pt(+)原电池

5、反应：M(s) +H+(aq) M+(aq) + H2(g)rGmZ，FE=Z，FE(H+/H)-E（Li+/ Li）= Z，FE（Li+/ Li）对于碱金属如不考虑rSm的影响，可以近似用反应的焓变（rHm）代替反应的吉布斯自由能变（rGm）来加以说明。碱金属在水溶液中转变为水合离子过程的焓变：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

6、-246.2从以上数据可看出，尽管锂的升华和电离过程吸收的能量比Cs大，但Li+水合过程所放出的能量比Cs大得多，从而导致整个过程焓变化值较Cs小，所以E（Li+/ Li）值比E（Cs+ /Cs）小。 E（Li+/ Li）比E（Na+/ Na）小，但锂同水得作用不如钠激烈。解：因为锂得熔点（180.5）较高，反应所产生的热量不足以使他熔化，而钠的熔点（97.82）较低，钠与水反应放出的热可以使其熔化，更利于与水反应；另外Li与H2O反应产物LiOH的溶解度较小，它一经生成即覆盖在Li的表面上，阻碍反应继续进行。 Li比KI易溶于水，而LiF比KF难溶于水。解：Li比KI易溶于水，主要由于Li+

7、半径小，其水合能大的因素占主导；而LiF比KF难溶于水，主要是由于Li+半径小，LiF的晶格能大的因素占主导。 BeCI2为共价化合物，而CaCI2为离子化合物。解：主要是由于Be2+的半径小，极化能力强，故BeCI2为共价化合物；而Ca+的半径大，极化能力弱，故CaCI2为离子化合物。 金属钙与盐酸反应剧烈，但与硫酸反应缓慢。解：因为金属钙与硫酸反应生成了难溶的CaSO4,覆盖在金属钙的表面，妨碍了反应的进行。8（108）为什么商品NaOH中常有Na2CO3?怎样简便地检验和除去？解：因为NaOH易与空气中地CO2作用，即 所以商品NaOH中常有Na2CO3。取少许地商品NaOH，加入HCI

8、,若有CO2气体产生，说明含有Na2CO3杂质。将含有杂质地NaOH加水适量溶解，加Ca（OH）2,则发生下列反应：过滤，即可除出所含Na2CO3杂质。9（109）工业NaCI和Na2CO3中含有杂质Ga2+、Mg2+、Fe3+，通常采用沉淀法除出。试问为什么在NaCI溶液中除加NaOH外还要加Na2CO3？在Na2CO3溶液中还要加NaOH？解：在NaCI溶液中若只加NaOH，Ga2+除不干净，因为Ca（OH）2溶解度虽不大，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+除不干净，因为沉淀不完全，加如NaOH，可生成溶解度很小的Mg(

9、OH)2、Fe(OH)3沉淀。10（109）用联碱法制纯碱，可使NaCI的利用率由73提高到96，试计算每生产5万吨纯碱，可节约NaCI多少吨?由所节约的NaCI可制得无水Na2CO3多少吨？解：5.00104t（0.960.73）1.15104t15104t=1.15104t=1.04104t即生产5万吨纯碱，可节约NaCI1.15万吨，节约的NaCI可制得无水Na2CO31.04万吨。习题解答完成下列反应方程式解： 试以食盐、空气、碳、水为原料，制备下列物质（写出反应式并注明反应条件）。解：有一份白色固体混合物，其中可能含有KCI、MgSO4、BaCI2、CaCO3,根据下列实验现象，判断

10、混合物中有哪几种化合物？化合物溶于水，得透明澄清溶液；对溶液作焰色反应，通过钴玻璃观察到紫色；向溶液中加入碱，产生白色胶状沉淀。解：（1）该混合物中不含CaCO3,且MgSO4、BaCl2不会同时存在； （2）该混合物中含有KCl； （3）该混合物中含有MgSO4。故混合物中只有KCl、MgSO4。4 如何鉴别下列各组物质： Na2CO3 NaHCO3 NaOH CaSO4 CaCO3 Na2SO4 MgSO4 Al(OH)3 Mg(OH)2 MgCO3解：鉴别上述各组物质有不同方法，现仅举一例供参考：1 Na2CO3 有气体放出NaHCO3 稀 HCl 有气体放出NaOH 无明显现象Na2C

11、O3 pH试纸 碱性强NaHCO3 碱性弱2 CaSO4 稀 HCl 无现象CaCO3 有气体放出3 Na2SO4 稀NaOH 无现象MgSO4 有沉淀析出 (4) Al(OH)3 沉淀溶解Mg(OH)2 稀 HCl 沉淀溶解MgCO3 有气体放出Al(OH)3 NaOH溶液 沉淀溶解Mg(OH)2 沉淀不溶解5如何将粗食盐中含有的杂质Ca2+、Mg2+ 和SO42- 除去，试以反应式表示之。解：加入适量BaCl2(或氢氧化钡)、Na2CO3和NaOH，其反应式为 Ba2+ + SO42- BaSO4 Ca2+ + CO32- CaCO3 Mg2+ +2OH Mg(OH)2 Ba2+CO32-

12、 BaCO3 6现有五瓶无标签的白色固体粉末，他们分别是：MgCO3、BaCO3、无水Na2CO3、无水CaCl2及Na2SO4，试设法加以区别。解：MgCO3（s） BaCO3（s） Na2CO3（s） CaCl2（s） Na2SO4（s） 各取少许，分别加水 MgCO3（s）BaCO3（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. 某固体混合物中可能含有MgCO3、Na2SO4、Ba(NO3)2、AgNO3和CuSO4。此固体溶于水后可得无色溶液

13、和白色沉淀。无色溶液遇HCl无反应，其焰色反应呈黄色；白色沉淀溶于稀盐酸并放出气体。试判断存在、不存在的物质各是什么？解：（1）根据“此固体溶于水后可得无色溶液和白色沉淀”，可判断混合物中不含CuSO4，而白色沉淀可能是MgCO3、BaSO4、Ag2SO4;(2) 根据“无色溶液遇HCl无反应，其焰色反应呈黄色”，可判断混合物中含有Na2SO4，不含AgNO3；（3）根据“白色沉淀溶于稀盐酸并放出气体”，可判断混合物中含有MgCO3，白色沉淀不可能是BaSO4和Ag2SO4。故存在的物质是MgCO3 、Na2SO4；不存在的物质是Ba(NO3)2、AgNO3和CuSO4。8向一含有Ba2+ 和

14、Sr2+ （均为0.10mol/L）的溶液中，滴加K2CrO4溶液。试问首先析出的沉淀是什么物质？通过计算说明能否将Ba2+ 和Sr2+分离（假设反应过程中溶液体积不变）。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）当SrCrO4刚要析出时 c(CrO42-) = = molL-1=2.210-4 molL-1此时 c (Ba2+) molL-1 5.310-7molL-1 Ba2+已沉淀完全，因此可将 Ba2+ 和Sr2+分离。9在下图各箭头处填入适当

15、的试剂和条件，以实现各物质的转变。解：（1） MgCl2 Mg Mg(OH)2 NaCO3 HCl MgCO3 Mg(NO3)2 MgO （2） CaCO 3 CaO Ca(NO3)2 HCl Na2CO3 HNO3 CaCl Ca Ca(OH)210. CaH2与冰反应课释放出H2，因此CaH2可用作高寒山区野外作业时的生氢剂。试计算1.00 g CaH2与冰反应最多可制得0、101.325kPa下的H2体积。解： CaH2 + 2H2O Ca(OH)2 + 2 H2 = (1.00g2Vm) / M(CaH2) =1.06L00g CaH2与冰在0、101.325kPa 下反应，最多可制得1.0610-3 m3 H2. -