北京师范大学、华中师范大学、南京师范大学无机化学教研室《无机化学》笔记和课后习题详解(下册)ds区金
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答：（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。
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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？ 答：（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） 加热锂和镁的氢氧化物时，均易分解为氧化物；3） 加热锂与镁的碳酸盐时，均 易分解成相应的氧化物和 CO2；4） 锂和镁的某些盐类，如氟化物、碳酸盐、磷酸盐等，均 难溶于水。它们的氯化物能溶于有机溶剂如乙醇中；5） Li＋和 Mg2＋离子的水合能力均较强。 （2） 铍与其它碱土金属在物理、化学性质方面的不同：单质铍具有较高的熔、沸点， 金属表面易形成致密的氧化膜，单质活泼性较弱；氧化物的熔点高、硬度大；氢氧化物溶解 性小，为两性；氯化物是缺电子共价化合物，在蒸气中易发生缔合，导电性较差；易形成配 合物；盐类易水解，并热稳定性低。
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第 20 章 s 区金属（碱金属与碱土金属）
（一）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？ 答：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。
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理论知识，解释碱金属和碱土 金属氢氧化物的碱性和溶解性的递变规律。
答：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。
Li2O ＋ CO2 ＝ Li2CO3 K2O ＋ 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，煤油的挥发性较低，宜放在煤油中保存。
20-7 试比较碱金属和碱土金属物理性能的差异，并说明原因。
答：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、
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
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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、Ca 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？
答：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：
KCl ＋ Na ＝ NaCl ＋ K 2RbCl ＋ Ca ＝ CaCl2 ＋ 2Rb （3） 热分解法 4KCN ＝ 4K ＋ 4C ＋ 2N2
2MN3 ＝ 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。
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20-6 室温时，若在空气中保存锂和钾，会发生哪些反应？写出相应的化学方程式。金
属锂、钠、钾应如何保存？
答：（1） 可被空气中氧所氧化：
4Li ＋ O2 ＝ 2Li2O
4K ＋ O2 ＝ 2K2O
（2） 氧化物易吸收空气中的 CO2 形成碳酸盐：
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。
答：碱金属价层电子构型为 ns1；碱土金属价层电子构型为 ns2，从上到下，随着电子 层数的增加，原子半径增大，核对外层电子的吸引力减小，金属活泼性增强。而同周期，从 碱金属到碱土金属，由于 ns2 构型比 ns1 稳定，所以金属的活泼性下降。
M2O ＋ H2O ＝ 2MOH M2O2 ＋ 2H2O ＝ 2MOH ＋H2O2
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2MO2 ＋ 2H2O ＝ 2MOH ＋ H2O2 ＋ O2
20-4 （1）能否用 NaNO3 和 KCl 进行复分解反应制取 KNO3？为什么？（2）为何能用 Na2Cr2O7 和 KCl 制取 K2Cr2O7？
20-5 能否纯粹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？
答：可以。在真空条件下，可采用 （1） 热还原法 K2CO3 ＋ 2C ＝ 2K ＋ 3CO
2LiCl ＋ Ba ＝ BaCl2 ＋ 2Li （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。
（2） 能。原因同（1）。 （3） 由于 KNO3 在空气中不吸潮，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。
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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？ 答：（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） 加热锂和镁的氢氧化物时，均易分解为氧化物；3） 加热锂与镁的碳酸盐时，均 易分解成相应的氧化物和 CO2；4） 锂和镁的某些盐类，如氟化物、碳酸盐、磷酸盐等，均 难溶于水。它们的氯化物能溶于有机溶剂如乙醇中；5） Li＋和 Mg2＋离子的水合能力均较强。 （2） 铍与其它碱土金属在物理、化学性质方面的不同：单质铍具有较高的熔、沸点， 金属表面易形成致密的氧化膜，单质活泼性较弱；氧化物的熔点高、硬度大；氢氧化物溶解 性小，为两性；氯化物是缺电子共价化合物，在蒸气中易发生缔合，导电性较差；易形成配 合物；盐类易水解，并热稳定性低。
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第 20 章 s 区金属（碱金属与碱土金属）
（一）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？ 答：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。
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理论知识，解释碱金属和碱土 金属氢氧化物的碱性和溶解性的递变规律。
答：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。
Li2O ＋ CO2 ＝ Li2CO3 K2O ＋ 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，煤油的挥发性较低，宜放在煤油中保存。
20-7 试比较碱金属和碱土金属物理性能的差异，并说明原因。
答：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、
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
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答：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：
KCl ＋ Na ＝ NaCl ＋ K 2RbCl ＋ Ca ＝ CaCl2 ＋ 2Rb （3） 热分解法 4KCN ＝ 4K ＋ 4C ＋ 2N2
2MN3 ＝ 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。
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属锂、钠、钾应如何保存？
答：（1） 可被空气中氧所氧化：
4Li ＋ O2 ＝ 2Li2O
4K ＋ O2 ＝ 2K2O
（2） 氧化物易吸收空气中的 CO2 形成碳酸盐：
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。
答：碱金属价层电子构型为 ns1；碱土金属价层电子构型为 ns2，从上到下，随着电子 层数的增加，原子半径增大，核对外层电子的吸引力减小，金属活泼性增强。而同周期，从 碱金属到碱土金属，由于 ns2 构型比 ns1 稳定，所以金属的活泼性下降。
M2O ＋ H2O ＝ 2MOH M2O2 ＋ 2H2O ＝ 2MOH ＋H2O2
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2MO2 ＋ 2H2O ＝ 2MOH ＋ H2O2 ＋ O2
20-4 （1）能否用 NaNO3 和 KCl 进行复分解反应制取 KNO3？为什么？（2）为何能用 Na2Cr2O7 和 KCl 制取 K2Cr2O7？
20-5 能否纯粹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？
答：可以。在真空条件下，可采用 （1） 热还原法 K2CO3 ＋ 2C ＝ 2K ＋ 3CO
2LiCl ＋ Ba ＝ BaCl2 ＋ 2Li （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。