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，其化學性質活潑、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的氧化性，其溶于水后，與水發生化學反應生成氫氧化鈉，因此凡具有還原性的離子以及能與OH-反應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，也不與氫氧化鈉反應，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，能與過氧化鈉發生氧化還原反應， D.錯誤.此題選（B）

二、以鈉及其化合物為載體考查物質的性質

例2（2014·上海卷）下列試劑不會因為空氣中的氧氣而變質的是（）.

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的性質，由于過氧化鈉和空氣中的二氧化碳、水蒸氣反應而變質（2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2、2Na2O2+2H2O4NaOH+O2↑），與氧氣無任何關系，故A正確；氫硫酸易被空氣中的氧氣氧化而變質（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，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質量分數的是（）.

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，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，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，過濾、洗滌、烘干，得b克固體.

解析該題借助與鈉及其化合物，實質考查了物質的有關性質.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的質量分數，故A正確；Na2CO3和NaHCO3均可與鹽酸反應生成氯化鈉、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質量分數，B也正確；混合物與足量稀硫酸充分反應，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，即堿石灰增加的質量不是二氧化碳的質量，因此選項C不能測出混合物中Na2CO3質量分數；Na2CO3和NaHCO3都與Ba（OH）2反應，反應的離子方程式為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質量分數，選項D也正確.

答案：C

三、以鈉及其化合物為載體考查化學計算

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、質量分數為63%的濃硝酸中，得到NO2和N2O4的混合氣體1120 mL（標準狀況），向反應后的溶液中加入1.0 mol/L NaOH溶液，當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的量之比是2∶1

B. 該濃硝酸中HNO3的物質的量濃度是14.0 mol/L

C.NO2和N2O4的混合氣體中，NO2的體積分數是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. 與硝酸反應的NaOH：n（NaOH）=0.7-

0.04-0.02=0.64 ，與金屬離子反應的NaOH的物質的量 ： n（NaOH）=0.06 總NaOH的物質的量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（標準狀況），向反應后的溶液中（存在Cu2+和SO2-4）加入足量NaOH，產生藍色沉淀，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

“極端假設法”，當混合物全部為CuS時，轉移電子數為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，則反應所得混合氣體在標況下的體積V=（0.3 mol+0.3 mol）×22.4 mol·L-1=13.44 L；當混合物全部為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，則反應所得混合氣體在標況下的體積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”，是氨堿法和聯合制堿法制純堿的中間產物，可用作膨松劑，制酸劑，滅火劑等.工業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）.

（2）某溶液組成如表1：

表1

化合物Na2CO3NaHCO3NaCl

質量（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

質量（kg）137.7428.897.3

計算析出的碳酸氫納晶體的質量（保留1位小數）.

（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的質量由428.8 kg降為400.3 kg，補加適量碳酸納，使溶液組成回到表1狀態.計算補加的碳酸納質量（保留1位小數）.

（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（標準狀況），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）設該晶體的化學式為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實驗

例7（2013廣東卷）下列實驗的現象與對應結論均正確的是（）.

選項 操作現象結論

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

C將一小塊Na放入無水乙醇中產生氣泡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生反應

解析該題借助于金屬，考查了化學實驗的現象及結論的知識.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，濃硫酸因強氧化性與碳反應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，因濃硝酸具有強氧化性使Al鈍化，阻礙反應繼續進行，B錯誤；Na放入無水乙醇中，會與活潑性較強的羥基反應，置換出氫氣，C正確；鐵與水蒸氣在高溫下反應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）下列依據相關實驗得出的結論正確的是（）.

A.向某溶液中加入稀鹽酸，產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行焰色反應，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Fe2+

解析本題屬于常規實驗與基本實驗考查相結合.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火焰呈黃色也可能是鈉的單質或鈉的其他化合物，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推斷

例9（2013·天津化學）X、Y、Z、Q、R是五種短周期元素，原子序數依次增大.X、Y兩元素最高正價與最低負價之和均為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，且相對分子質量最小的物質（寫分子式）.

（3）由以上某些元素組成的化合物A、B、C、D有如下轉化關系

ACDB（在水溶液中進行）

其中C是溶于水顯酸性的氣體；D是淡黃色固體.寫出C的結構式；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的化學式為.

由A轉化為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，溶質的主要成分有.

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

根據短周期元素X、Y元素的X、Y兩元素最高正價與最低負價之和均為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形成的物質是有機化合物，含極性鍵又含非極性鍵，分子質量最小的只能是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的結構式為：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，根據轉化關系A為NaAlO2，

B為Al（OH）3由A轉化為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）