第四版无机化学20章课后答案

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1、第20章s区金属思考题20-1在自然界中有无碱金属的单质和氢氧化物存在？为什么？解：在自然界中，没有碱金属单质及氢氧化物存在，因为碱金属是很活泼的金属，可被空气中的氧所氧化，也可与自然界中的水反应，故不能以单质存在于自然界；碱金属的氢氧化物都属于强碱，能与空气中的酸性气体（如CO2）和自然界中的酸性物质作用生成盐类，所以也不能存在于自然界中。20-2试根据碱金属和碱土金属元素价电子层构型的特点，说明它们化学活泼性的递变规律。12解：碱金属价层电子构型为ns；碱土金属价层电子构型为ns，从上到下，随着电子层数的增加，原子半径增大，核对外层电

2、子的吸引力减小，金属活泼性增强。而同周期，21从碱金属到碱土金属，由于ns构型比ns稳定，所以金属的活泼性下降。20-3为什么半径大的s区金属易形成非正常氧化物？Li、Na、K、Rb、Cs和Ba在过量的氧中燃烧，生成何种氧化物？各类氧化物与水反应的情况为何？解：因为原子半径大，空间可容纳较多的氧原子，所以可形成非正常氧化物，如超氧化物，过氧化物。碱金属在过量的氧中燃烧，Li由于半径特别小，只生成普通氧化物Li2O，Na生成过氧化物Na2O2，K、Rb、Cs皆形成超氧化物（MO2），Ba则形成过氧化物。各类氧化物与水作用的通式为：M2O+H

3、2O==2MOHM2O2+2H2O==2MOH+H2O22MO2+2H2O==2MOH+H2O2+O220-4（1）能否用NaNO3和KCl进行复分解反应制取KNO3？为什么？（2）用Na2Cr2O7和KCl制取K2Cr2O7又如何？（3）为什么制火药要用KNO3，而不用NaNO3？（4）在分析测试中为什么要用K2Cr2O7，而不用Na2Cr2O7作基准试剂？解：(1)能。因为反应后生成的KNO3和NaCl在水中的溶解性不同，前者溶解度随温度变化大，而后者随温度变化小，因此可通过重结晶来分离。(2)能。原因同(1)。(3)由于KNO3在空

4、气中不吸潮，比NaNO3相对稳定。(4)由于K2Cr2O7在空气中不吸潮，比Na2Cr2O7更易得到纯品。20-5能否纯碎用化学方法从碱金属的化合物中制得游离态的碱金属？为什么不能采用电解熔融KCl的方法制取金属钾？解：可以。在真空条件下，可采用(1)热还原法K2CO3+2C==2K+3CO2LiCl+Ba==BaCl2+2Li1(2)金属置换法K、Rb、Cs可用强还原性金属如Na、Ca、Mg、Ba等在高温高压下还原。KCl+Na==NaCl+K2RbCl+Ca==CaCl2+2Rb(3)热分解法4KCN==4K+4C+2N22MN3==

5、2M+3N2(M=Na、K、Rb、Cs)若用电解熔融KCl制备金属钾，由于KCl的熔点比钾高得多，会使得电解析出的钾易挥发，或分散在熔融盐中难分离出来。20-6室温时，若在空气中保存锂和钾，会发生哪些反应？写出相应的化学反应方程式。金属锂、钠、钾应如何保存？解：(1)可被空气中氧所氧化：4Li+O2==2Li2O4K+O2==2K2O(2)氧化物易吸收空气中的CO2形成碳酸盐：Li2O+CO2==Li2CO3K2O+CO2===K2CO3(3)常温下，Li与N2发生缓慢的作用：6Li+N2===2Li3N金属Li、Na、K不与煤油作用，煤

6、油的挥发性较低，宜放在煤油中保存。20-7试比较碱金属与碱土金属物理性质的差异，并说明原因。解：碱金属与碱土金属相比，碱金属具有密度小、硬度小、熔点低等特点，是典型的轻、软金属；而由于碱土金属最外层有2个电子，晶体中原子间距离小，金属键较碱金属强，因此它们的熔、沸点比碱金属高，硬度大，但导电性不如碱金属。20-8试根据第18章中关于物质溶解性及酸碱性的有关知识，解释碱金属与碱土金属氢氧化物的碱性和溶解性的递变规律。解：碱金属和碱土金属的氢氧化物碱性从上到下，都是增强。这主要是金属离子半径增大所造成，离子半径从上到下依次增大，与氧结合的程度

7、依次减弱，碱性依次增强。而同周期相比，碱金属氢氧化物的碱性大于碱土金属氢氧化物的碱性，这是由于碱土金属离子的电荷比碱金属高，半径又小，与氧结合比碱金属强，所以，碱性比同周期碱金属氢氧化物弱。碱金属和碱土金属的氢氧化物溶解性从上到下，都是增大。离子化合物在水中的溶解性首先取决于它们的晶格能大小，晶格能大，溶解度小，由于从上到下，离子半径依次增大，晶格能依次减小，所以，氢氧化物的溶解性依次增大。而同周期相比，碱金属氢氧化物的溶解性大于碱土金属氢氧化物，这是由于碱土金属离子的电荷比碱金属高，半径又小，晶格能比碱金属的大，所以，溶解性比同周期碱金

8、属氢氧化物弱。20-9锂与镁有哪些相似性？铍与其它碱土金属在物理、化学性质方面又有哪些不同？解：(1)Li与Mg有以下几点相似性：1)锂与镁在过量氧中燃烧时，均不生成过氧化物；2)加热锂和镁的