大学无机化学第十一章试题及答案

第十一二章 碱金属和碱土金属

总体目标：

1.掌握碱金属、碱土金属单质的性质，了解其性质、存在、制备及用途之间的关系 2.掌握碱金属、碱土金属氧化物的类型及重要氧化物的性质及用途 3.掌握碱金属、碱土金属氢氧化物溶解性和碱性的变化规律 4.掌握碱金属、碱土金属盐类的性质；认识锂和镁的相似性

各节目标：

第一节 金属单质

1.了解碱金属和碱土金属单质的物理性质，包括颜色、状态、熔点、沸点、硬度、密度、导电性

2.掌握碱金属和碱土金属单质的化学性质，主要包括：①与水的反应 ②与非金属的反应（O2、Cl2、N2、H2等等）③与液氨的反应 ④与其他物质反应 3.了解碱金属和碱土金属的存在、熔盐电解法和热还原法制备方法及用途 第二节 含氧化合物

1.掌握碱金属、碱土金属氧化物的类型，包括普通氧化物、过氧化物、超氧化物和臭氧化物及一些重要氧化物的性质和用途

2.掌握碱金属、碱土金属氢氧化物在同族从上到下溶解性增大及随离子半径的增大碱性增强的变化规律 第三节 盐类

1.掌握碱金属、碱土金属重要盐类的热稳定性和溶解性的变化规律及用途 2.认识锂和镁的相似性，掌握它们的特性 Ⅱ 习题 一 选择题

⒈下列氮化物中最稳定的是（ ） (吉林大学《无机化学例题与习题》) A. Li3N B. Na3N C. K3N D. Ba3N2

⒉已知一碱金属含氧化合物，遇水、遇CO2均可放出氧气，在过量氧气中加此碱金属，可直接生成该含氧化合物，此氧化物之阴离子具有抗磁性，此物质为（ ）

A.正常氧化物 B.过氧化物 C.超氧化物 D.臭氧化物 ⒊超氧离子O2?，过氧离子O22?与氧分子O2相比较，稳定性低的原因是（ ） A. O2?、O22?反键轨道上的电子比O2的少，从而它们的键级小 B. O2?、O22?反键轨道上的电子比O2的少，从而它们的键级大 C. O2?、O22?反键轨道上的电子比O2的多，从而它们的键级小 D. O2?、O22?反键轨道上的电子比O2的多，从而它们的键级大

⒋电解熔融盐制金属钠所用的原料是氯化钠和氯化钙的混合物，在电解过程中阴极析出的是钠而不是钙，这是因为（ ） A.?0(Na?/Na)??0(Ca2?/Ca)，钠应先析出

B.还原一个钙离子需要2个电子，而还原一个钠离子只需一个电子， C.在高温熔融条件下，金属钠的析出电位比金属钙低 D.析出钙的耗电量大于析出钠的耗电量

⒌已知?0(Li?/Li)??0(Na?/Na)，这是由于（ ） A.锂的电离能大于钾、钠

B.锂与水的反应速度较钾、钠与水的更为强烈 C.锂与水的反应速度较钾、钠与水的更为缓慢 D.Li的水化能大于Na+和K+的水化能

⒍碱金属氢氧化物的溶解度较碱土金属氢氧化物为大，这是由于（ ） A.它们的氢氧化物碱性强 B.它们的氢氧化物电离度大 C.碱金属离子的离子势大 D.碱金属离子的电离势小 ⒎锂和镁性质上的相似性是由于（ ）

A.锂、镁的离子极化能力相似 B.锂、镁的离子变形性相似

C.两者离子均为8电子层构型 D.两者离子半径相近、离子电荷相同 ⒏下列硫酸盐中热稳定性最高者是（ ）

A. Fe2（SO4）3 B. K2SO4 C. BeSO4 D. MgSO4 ⒐用金属钠在高温下能把KCl中的K还原出来，原因是（ ） A.金属钠比金属钾更活泼

B.在高温下，金属钾比金属钠更易挥发，可以使反应△rS0增大 C.NaCl的晶格能高于KCl、NaCl更稳定

D.高温下，KCl可分解成单质金属钾和氯气，氯气和金属钠生成氯化钠 ⒑下列金属元素中形成化合物时共价倾向较大的是（ ）

A.Na B.Li C.Ca D.Be ⒒超氧离子O2?的键级为（ ）

A. 2 B. 5/2 C. 3/2 D. 1 ⒓除锂盐外，碱金属可形成一系列复盐，一般的讲复盐的溶解度（ ） A.比相应的简单碱金属盐为大 B.比相应的简单碱金属盐为小 C.与相应的简单碱金属盐溶解度相差不大

D.与相应的简单碱金属盐溶解度相比较，无规律性 ⒔下列化合物中熔点最高的是（ ）

A. MgO B. CaO C. SrO D. BaO ⒕180C时Mg（OH）2的溶度积是1.2×10-11，在该温度时，Mg（OH）2饱和溶液的pH值为

A. 10.2 B. 7 C. 5 D. 3.2 ⒖碱土金属氢氧化物溶解度大小顺序是（ ） A.Be(OH)2>Mg(OH)2>Ca(OH)2>Sr(OH)2>Ba(OH)2 B.Be(OH)2

⒗Ca2+、Sr2+、Ba2+的铬酸盐溶解度大小顺序是（ ）

A. CaCrO4SrCrO4>BaCrO4 D. BaCrO4

C.无一定顺序，两者溶解度很大 D.两者递变顺序相同 ⒚卤化铍具有较明显的共价性，是因为（ ） A.Be2+带有2个单位正电荷

B.Be2+的半径小，离子势大，极化能力强 C.Be2+次外层只有2个电子 D.卤离子变形性大

⒛Ba2+的焰色反应为（ ）

A.黄绿色 B.紫色 C.红色 D.黄色 21．下列氧化物中，最稳定的是 （ ） (吉林大学《无机化学例题与习题》) A.Li+ B.Na+ C.K+ D.Mg2+

22.下列化合物中，溶解度最小的是 （ ） (吉林大学《无机化学例题与习题》) A.NaHCO3 B.Na2CO3 C.Ca（HCO3）2 D. CaCl2 23.下列碳酸盐中，热稳定性最差的是 （ ） (吉林大学《无机化学例题与习题》) A.BaCO3 B.CaCO3 C.K2CO3 D.Na2CO3 二 填空题

⒈金属锂应保存在 中，金属钠和钾应保存在 中。(吉

林大学《无机化学例题与习题》)

⒉在s区金属中，熔点最高的是 ，熔点最低的是 ；密度最小的是 ，硬度最小的是 。 (吉林大学《无机

化学例题与习题》)

⒊给出下列物质的化学式： (吉林大学《无机化学例题与习题》)

⑴萤石 ⑵生石膏 ⑶ 重晶石 ⑷天青石 ⑸方解石 ⑹光卤石 ⑺智利硝石 ⑻芒硝 ⑼ 纯碱 ⑽ 烧碱

⒋比较各对化合物溶解度大小 (吉林大学《无机化学例题与习题》)

⑴LiF AgF ⑵LiI AgI ⑶NaClO4 KClO4 ⑷CaCO3 Ca（HCO3）2 ⑸Li2CO3 Na2CO3

⒌ⅡA族元素中，性质表现特殊的元素是 ，它与P区元素中的 性质

极相似，如两者的氯化物都是 化合物，在有机溶剂中溶解度较大。 ⒍碱土金属的氧化物，从上至下晶格能依次 ，硬度逐渐 ，熔点依次 。 (吉林大学《无机化学例题与习题》)

7.周期表中，处于斜线位置的B与Si、 、 性质十分相似，人们习惯上把这种现象称之为“斜线规则”或“对角线规则”。(吉林大学《无机化学例题与

习题》)

8.在CaCO3，CaSO4，Ca（OH）2，CaCl2，Ca（HCO3）2五种化合物中，溶解度最小的是 。

9.Be（OH）2与Mg（OH）2性质的最大差异是 。 10.电解熔盐法制得的金属钠中一般含有少量的 ，其原因是 。 (吉林大学《无机化学例题与习题》)

三 简答题

⒈工业上用什么方法制取K2CO3？能用氨碱法制K2CO3吗？为什么？

⒉市场上售的NaOH中为什么常含有Na2CO3杂质？如何配制不含Na2CO3杂质的稀NaOH溶液？

⒊钾比钠活泼，单可以通过下述反应制取钾，请解释原因并分析由此制取金属钾是否切实可行？ Na+KCl高温熔融NaCl+K

4.一固体混合物可能含有MgCO3，Na2SO4，Ba（NO3）2，AgNO3和CuSO4。混合物投入水中得到无色溶液和白色沉淀；将溶液进行焰色试验，火焰呈黄色；沉淀可溶于稀盐酸并放出气体。试判断哪些物质肯定存在，哪些物质可能存在，哪些物质肯定不存在，并分析原因。

5.在电炉法炼镁时，要用大量的冷氢气将炉口馏出的蒸气稀释、降温，以得到金属镁粉。请问能否用空气、氮气、二氧化碳代替氢气作冷却剂？为什么？

四 计算题

⒈碳酸钙（固）在大气压下分解为CaO（固）和CO2。计算在298K及1.00大气压下，在密闭容器中CaCO3（固）上部CO2（气）的平衡蒸气分压。

⒉下列反应MgO（s）+C（s、石墨）=CO（g）+Mg（g）的有关热力学数据如

下：

物质 MgO(s) Mg(g) C(s,石墨) CO(g) △△S0(298K)/j?mol-1?K-1 27 148.6 5.69 197.9 fH0(298K)/KJ?mol-1 fG0(298K)/KJ?mol-1 -601.83 150.28 0 -110.5 -569.57 115.53 0 -137.3 试计算：⑴ 反应的热效应△rH0(298)； ⑵ 反应的自由能△rG0(298)；

⑶ 讨论反应的自发性，在什么温度下反应可以自发进行？

3.将1滴（0.05cm3）0.50mol/dm3的K2CrO4的溶液加到3.00 cm3pH=6.00的缓冲溶液中，（1）[CrO42-]的浓度是多少？（2）若要得到BaCrO4沉淀（Ksp=1.2×10-10），所需Ba2+的最低浓度是多少？

4.（1）若[CO32-]=0.077 mol/dm3，计算MgCO3沉淀后溶液中的Mg2+浓度。（2）当溶液体积蒸发为原来的1/5时，计算沉淀Mg（OH）2所需的OH-浓度。 5.将0.50 cm36.00 mol/dm3的NaOH溶液加到0.50 cm30.10 mol/dm3的NH4NO3溶液中，平衡后溶液中NH3溶液的浓度是多少？ 参考答案 一 选择题

1.D 2.B 3.C 4.C 5.D 6.D 7.A 8.B 9.B,C 10.B,D 11.C 12.B 13.A 14. A 15.B 16.C,D 17.D 18.A 19.B 20.A 21.C 22.C 23.B 二 填空题

⒈液态石蜡； 煤油 ⒉Be，Cs； Li；Cs

⒊⑴CaF2 ⑵CaSO4?2H2O ⑶BaSO4 ⑷SrSO4 ⑸CaCO3 ⑹KCl?MgCl2?6H2O ⑺NaNO3 ⑻Na2SO4?10H2O ⑼Na2CO3 ⑽NaOH

⒋⑴< ⑵> ⑶> ⑷< ⑸<

⒌Be、 Al、 共价 ⒍减小， 减小，降低 7. Be与Al，Li与Mg 8. CaCO3

9. Be（OH）2具有两性，既溶于酸又溶于强碱；Mg（OH）2为碱性，只溶于酸。 10.金属钙，电解时加入CaCl2助熔剂而有少量的钙电解时析出。 三 简答题

⒈答：K2CO3的工业制法如下：

2KCl+3（MgCO3?3H2O）+CO2293KMgCl2+2（MgCO3?KHCO3?4H2O） 用热水处理上面的复盐，发生下列分解反应：

2（MgCO3?KHCO3?4H2O）=2MgCO3+K2CO3+CO2+9H2O

将热溶液过滤，除去MgCO3，蒸发滤液得到K2CO3晶体。因为KHCO3的溶解度比较大，不能用KCl和NH4HCO3来制得。故不能用氨碱法制K2CO3. ⒉答：NaOH是由Ca（OH）2溶液与Na2CO3反应而得

Na2CO3+Ca（OH）2=CaCO3↓+NaOH

过滤除去CaCO3后即得NaOH。NaOH中可能残留少许Na2CO3。同时，NaOH吸收空气中的CO2气体也引进一些Na2CO3杂质。2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O欲配制不含Na2CO3杂质的NaOH溶液，可先配制浓的NaOH溶液。由于Na2CO3在浓NaOH溶液中溶解度极小，静止后析出Na2CO3沉淀。再取出上层清夜稀释后可以得到不含Na2CO3杂质的稀NaOH溶液。

⒊答：钾的沸点为7740C，钠的沸点为8830C钾的沸点比钠低1090C。控制温度在钾和钠沸点之间，则生成的钾从反应体系中挥发出来，有利于平衡向生成钾的方向移动。

由于反应是一个平衡过程，反应不彻底。同时，钾易溶于熔融的氯化物中或易生成朝氧化物等因素，使此方法并不切实可行。 4. 答：肯定存在：MgCO3，Na2SO4。 肯定不存在：Ba（NO3）2，AgNO3和CuSO4。

混合物投入水中，得到无色溶液和白色沉淀，则肯定不存在CuSO4。 溶液在焰色试验时，火焰呈黄色，则Na2SO4肯定存在。溶液中不存在Ba2+。 沉淀可溶于稀盐酸并放出气体，则肯定存在MgCO3，而Ba（NO3）2肯定不存在，因Ba2+与Na2SO4生成BaSO4白色沉淀且不溶于强酸。AgNO3也肯定不存在，因

AgNO3遇Na2SO4将有些Ag2SO4白色沉淀生成，沉淀中MgCO3和Ag2SO4在稀盐酸中MgCO3溶解而Ag2SO4不溶。

5.答：不能用空气、氮气、二氧化碳代替氢气作冷却剂，因为电炉法炼镁时炉口馏出的镁蒸气温度很高，能和空气、氮气、二氧化碳发生反应： 2Mg+O2===2MgO 3Mg+N2===Mg3N2 2Mg+CO2===2MgO+C 四 计算题 ⒈解：CaCO3（s）CaO（s）+CO2（g）

0先计算出上面反应的?G298：

?G2980= -394.4-604.2-（-1128.8）=130.2KJ?mol-1

根据公式：?G0= -2.303RTlgKp

lgKp???G02.303RT??130.200?10002.303?8.314?298??1303005705.85

= -22.82

Kp=P（CO2）=15.1×10-28 。

答：CaCO3（固）上部CO2（气）的平衡蒸气压为1.51×10-23。

⒉解：⑴ △rH0(298)= △fH0(co,g)+ △fH0(Mg,g)- △fH0(MgO,s)- △fH(C,石墨)

= -110.5+150.28-(-601.83) =641.65KJ?mol-1

⑵△rG0(298)=??fG0产物???fG0反应物

= -137.3+115.53-(-569.57)-0 =547.80KJ?mol-1

⑶由于△rG0(298)>0，反应在298K，标准状态下时不能自发进行。在标准状态下，自发进行的条件是△rG0(T)<0，温度T时，标准自由能变可利用公式△rG0=△rH0(298)-T△rS0(298)进行计算。

△rS0(298)=?S0产物??S0反应物

=197.9+148.6-27-5.69 =313.81J?mol-1?K-1

反应自发进行的温度为：

T??rH?rS02980298?641.65?10J?mol313.81J?mol?13?1?1?K?2045K

答：温度高于2045K时，反应可自发进行。

3.解：（1）pH=6.00则[H+]=mol/dm3，CrO42-的初始浓度为： [CrO42-]=（0.50 mol/dm3×0.050cm3）/3.05 cm3=0.0082 mol/dm3

2CrO42-（aq）+2H+（aq）= Cr2O72-（aq）+H2O

初始浓度：mol/dm3 0.0082 平衡浓度：mol/dm3 0.0082-2x x

K=x/[（0.0082-2x）2（1.0×10-6）2=3.2×1014

x=0.0027

[CrO42-]=0.0082-2×0.0027=0.0028 mol/dm3

（2）用BaCrO4的溶度积常数和[CrO42-]可算出沉淀的最低浓度。 Ksp=[Ba2+][ CrO42-]

[Ba2+]=1.2×10-10/2.8×10-3=4.3×10-8 mol/dm3 4.解：（1）根据MgCO3溶度积常数计算Mg2+的平衡浓度

Ksp=[Mg2+][ CO32-]=[Mg2+]×0.077=3.5×10-8 [Mg2+]=（3.5×10-8）/0.077=4.5×10-7mol/dm3

（2）由浓缩后的Mg2+浓度和Mg（OH）2的溶度积常数，计算沉淀Mg（OH）2所需的OH-浓度。体积为原来的1/5，则浓度为原来的5倍。

[Mg2+]=5×4.5×10-7mol/dm3=2.2×10-6mol/dm3 Ksp=[Mg2+][OH-]2=2.2×10-6×[OH-]2=2×10-11

[OH-]=[（2×10-11）/（2.2×10-6）]1/2=3.0×10-3 mol/dm3

5.解：两种试剂混合后浓度均为原来的二分之一，在碱性很强时，可以认为溶液中基本没有NH4+存在。即所有的NH4+都和OH-反应生成了NH3。通过以下计算可以证实这一点。

NH3（aq）+H2O= NH4+（aq）+ OH-（aq）

混合后mol/dm3： 0.05 3.00 形成NH3mol/dm3： 0.050 0.00 2.95

平衡后mol/dm3： （0.050-x） x （2.95+x）

Kb=（ [NH4+][OH-] ）/[NH3]

= [x（2.95+x）]/ （0.050-x）≈x（2.95）/（0.050）=1.74×10-5

x=2.9×10-7 mol/dm3

由此可见，假设x＜＜0.050 mol/dm3是合理的。即：[NH3]=0.050 mol/dm3

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