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2 0 2 4 年 上 教 师 资 格 笔 试 · 化 学 学 科 知 识 与 教 学 能 力
理 论 精 讲 - 元 素 化 合 物 1
讲师：沈蕾
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content
碱金属及其化合物 碳、硅及其化合物
1 4
镁、铝及其化合物 氯、溴、碘及其化合物
2 5
铁、铜及其化合物 硫及其化合物
3 6
氮及其化合物
7碱金属及其化合物一、钠及其化合物 P35
（一）钠的性质
1.钠的物理性质
颜色 状态 硬度 密度 熔点 导电、导热性
银白色、有 小，可用小刀
固体 ρ(H O)>ρ(Na)>ρ(煤油) 97.8℃ 良好
2
金属光泽 切割P35
2.钠的化学性质
钠原子的结构：
钠易失去最外层的一个电子，其第一电离能小，化学性质活泼，
表现出强还原性。钠元素在化合物中均呈＋1价。
第一电离能是基态的气态原子失去最外层的一个电子所需能量。
第一电离能数值越小，原子越容易失去一个电子。P36
（1）与非金属反应
4Na＋O 2Na O（白色固体）
2 2
2Na＋O Na O （淡黄色固体）
2 2 2
2Na＋Cl 2NaCl（白烟）
2P36
（2）与水反应
2Na＋2H O 2NaOH＋H ↑
2 2
现象及解释：
①（浮）浮在水面上——密度比水小；
②（熔）熔成小球——钠的熔点低，反应放热；
③（游）四处游动——生成气体；
④（响）有“嘶嘶”的响声——反应剧烈；
⑤（红）酚酞变红——反应中生成了碱。P36
（3）与酸反应
2Na＋2H＋ 2Na＋＋H ↑（直接与 H＋ 反应）
2
【粉笔提示】
钠与稀硫酸、盐酸等非氧化性酸反应时，首先是钠直接与酸反应，过
量的钠再与水反应，而不能认为钠先与水反应，生成的 NaOH 再与酸中和。
（4）与碱溶液反应
钠与碱溶液反应的实质是钠与水反应。但要注意Na与NaOH溶液、澄清石
灰水反应时，可能会引起溶液浓度的变化。P36
（5）与盐溶液反应
2Na＋CuSO ＋2H O Cu(OH) ↓＋H ↑＋Na SO
4 2 2 2 2 4
（有蓝色沉淀和气体生成，并不置换出铜）
【粉笔提示】
钠与盐溶液反应，先考虑 Na
与水反应生成 NaOH，再考虑
NaOH 是否与盐发生复分解反应。P37
（6）与熔融盐反应
4Na＋TiCl 4NaCl＋Ti
4
Na＋KCl NaCl＋K↑
（制取金属钾，该反应之所以能发生，是因为 K 的沸点比Na 低，
钾蒸气逸出）
（7）与含羟基的醇、酚、羧酸等有机物反应
2Na＋2C H OH→2C H ONa＋H ↑
2 5 2 5 2P37
3.钠的制取和保存
（1）制取：2NaCl（熔融） 2Na+Cl ↑
2
通电
电解饱和食盐水：2NaCl+2H O 2NaOH+Cl ↑+H ↑
2 2 2
（2）保存：通常保存于煤油或石蜡油中。（二）常见的钠的化合
P37
1.氧化钠和过氧化钠
氧化钠（Na O） 过氧化钠（Na O ）
2 2 2
颜色状态 白色固体 淡黄色固体
电子式
氧元素化合价 -2 -1
阴阳离子个数比 1 : 2 1 : 2
是否为碱性氧化物 是 不是
生成条件 常温下 加热或点燃金属钠
稳定性 不稳定，可继续氧化 稳定
所含键型 离子键 离子键，非极性共价键P37
名称 氧化钠（Na O） 过氧化钠（Na O ）
2 2 2
与水反应 Na O＋H O=2NaOH 2Na O ＋2H O=4NaOH＋O ↑
2 2 2 2 2 2
与CO 反应 Na O＋CO =Na CO 2Na O ＋2CO =2Na CO ＋O
2 2 2 2 3 2 2 2 2 3 2
与酸反应 Na O＋2HCl=2NaCl＋H O 2Na O ＋4HCl=4NaCl＋O ↑＋2H O
2 2 2 2 2 2
用途 制NaOH，用途较少 作漂白剂、供氧剂、氧化剂等
转化关系 2Na O＋O 2Na O
2 2 2 2P38
2.碳酸钠和碳酸氢钠
碳酸钠（Na CO ） 碳酸氢钠（NaHCO ）
2 3 3
俗名 纯碱或苏打 小苏打
水溶性 易溶于水，溶液呈碱性 易溶于水（但溶解度比Na CO 小），溶液呈碱性
2 3
稳定，受热难分解，但碳酸钠 受热易分解：
稳定性
晶体（Na CO ·10H O）易风化 2NaHCO Na CO ＋H O＋CO ↑
主 2 3 2 3 2 3 2 2
要 CO 2－＋2H＋= CO ↑＋H O HCO －＋H＋= H O＋CO ↑
3 2 2 3 2 2
与H＋反应
性 （较快） （很快）
质
Ca2＋＋OH－＋HCO －= CaCO ↓＋H O
3 3 2
与
（碱过量）
Ca(OH) Ca2＋＋CO 2－=CaCO ↓
2 3 3
Ca2＋＋2OH－＋2HCO －= CaCO ↓＋2H O＋CO 2－
3 3 2 3
反应
（碱不足）P38
碳酸钠（Na CO ） 碳酸氢钠（NaHCO ）
2 3 3
与CO Na CO ＋CO ＋H O
2 2 3 2 2
不反应
主
及水反应 =2NaHCO
3
要
与CaCl
性 2
Ca2＋＋CO 2－=CaCO ↓ 不反应（溶液中继续加氨水或
3 3
或BaCl 溶液
质 2
或Ba2＋＋CO 2－=BaCO ↓ NaOH 溶液时，则有沉淀生成）
3 3
反应
主要用途 制玻璃、造纸、制皂、制洗涤剂 制发酵粉、医药 、灭火器
相互转化P39
【粉笔提示】
1.Na CO 与NaHCO 的鉴别
2 3 32.钠露置在空气中的变化过程
P39
银白色金属钠 表面变暗 出现白色固体
（Na） （生成Na O） （生成NaOH）
2
H O
2
风化 CO
白色粉末状物质 白色块状物质 2 表面形成溶液
（生成Na CO ） （生成Na CO ·10H O） （NaOH潮解）
2 3 2 3 2P39
（三）纯碱的生产
1.氨碱法生产纯碱（索尔维制碱法）
（1）生产原理
氨碱法生产原理示意图P39
（2）主要生产过程
①盐水的精制：利用熟石灰、纯碱等除去食盐水中的Mg2＋和Ca2＋。
②盐水氨化：使溶液显碱性，更易吸收CO ，增大溶液中的HCO －浓
2 3
度，促使Na＋和HCO －结合生成NaHCO ，从而结晶析出。
3 3
③氨盐水碳酸化：NH ＋CO ＋H O＋NaCl NaHCO ↓＋NH Cl 。
3 2 2 3 4
④碳酸氢钠的转化：煅烧得到纯碱，同时回收近一半的二氧化碳再利
用。
⑤氨的循环：向母液中加入石灰乳，回收氨循环利用。2.联合制碱法（侯德榜制碱法）
P40
联合制碱法生产原理示意图3.两种制碱法的对比
P40
（1）相同点：原理相同。
NH ＋CO ＋H O＋NaCl NaHCO ↓＋NH Cl
3 2 2 3 4
2NaHCO Na CO ＋H O＋CO ↑
3 2 3 2 2
（2）不同点：原料的来源与副产物不同。P40
（3）优缺点：
氨碱法 联合制碱法
生产过程中所需要的NH 和CO 都是由合成氨厂提供的，
3 2
原料（食盐和石灰石）便宜易得、产品纯度高、从滤出NaHCO 后所得到的母液中可回收 NH Cl，因此，
3 4
NH 和部分CO 可循环利用、制造步骤简单、生 它保留了氨碱法的优点，克服了它的缺点，使 NaCl的
3 2
优点
产过程连续且规模大等 利用率提高到了96%以上。体现了大规模联合生产的
优越性，也是综合利用原料、降低成本、减少环境污
染的典型代表
原料食盐中的另一成分氯（Cl－）和石灰石中
的另一成分钙（Ca2＋）生成CaCl ，如何处理它
2
成为氨碱法生产的一个问题； 设备循环处理量大，加重了设备的腐蚀
缺点
氨碱法生产中食盐的利用率不高，大约为70%，
如何提高食盐的利用率成为氨碱法生产的另一
个问题书上无
优缺点：
优缺点 氨碱法 联合制碱法
①氨和二氧化碳都是由合成氨厂提供的
原料（食盐和石灰石）便宜易得、
②母液中的氯化铵为副产物，可回收
产品纯度高、NH 和部分CO 可
3 2
③食盐利用率提高到了96%以上
优点 循环利用、制造步骤简单、生产
④体现了大规模联合生产的优越性，也是
过程连续且规模大等
综合利用原料、降低成本、减少环境污染
的典型代表
①难以处理产生的副产物CaCl 设备循环处理量大，加重了设备的腐蚀
2
缺点
②食盐利用率不高，大约为70%二、碱金属元素
P41
碱金属元素包含锂(Li)、钠(Na)、钾(K)、铷(Rb)、铯(Cs)、钫(Fr)六种。
（一）相似性
1.原子结构：最外层上都只有1个电子，次外层均为8个（Li为2个）电子。
2.单质的物理性质：都具有银白色金属光泽（铯略带金色光泽），质软，
密度小，熔点低，导热、导电性好。锂电池的比容量（单位质量的电极材料所
能转换的电量）特别大（这与锂的摩尔质量小有关），因而具有广泛的应用。3.单质的化学性质：都能与氧气和水反应，生成物都是含R＋（R为
P41
碱金属元素）的离子化合物。
4.最高价氧化物对应的水化物(ROH)均是强碱。P41
（二）递变性
1.原子结构：随着核电荷数递增，核外电子层数依次增多，原子半径逐渐
增大。
2.单质的物理性质：随着核电荷数递增，熔、沸点逐渐降低（与卤素、氧
族单质相反），密度逐渐增大（K的密度小于Na；Li、Na、K的密度<1 g/cm3，
Rb、Cs的密度>1 g/cm3）。
3.单质的化学性质：随着 Li、Na、K、Rb、Cs 核电荷数的递增，原子核
对最外层电子的吸引力逐渐减弱，失电子能力逐渐增强，因此元素的金属性逐
渐增强，ROH 的碱性逐渐增强。P42
下列氢氧化物中碱性最强的是（ ）。
A. KOH B. NaOH
C. LiOH D. CsOH【粉笔提示】
P41
1. 与 O 反应时，Li 只生成 Li O，Na 在常温时生成 Na O，加热
2 2 2
时易形成 Na O 。
2 2
2. 与 H O 反应：2R+2H O 2ROH+H ↑，剧烈程度由 Li至Cs
2 2 2
逐渐增强。（三）特殊性
P41
1. 锂的密度比煤油小，不能保存在煤油中，通常密封在石蜡里。
2. 碱金属 Li ~ Cs 的密度呈增大趋势，但 ρ(Na)＞ρ(K)。
3. 酸式盐的溶解度一般比相应的正盐大，但S(Na CO )>S(NaHCO )。
2 3 3
4. 锂易与氮气反应（生成Li N）。
3
5. 锂的熔点最高，金属性最弱，因而锂与水反应较慢且反应时锂并不熔化。
6. 碱金属单质及其离子的焰色反应呈现不同的颜色。
7. 试剂瓶中的药品取出后，一般不能放回原瓶，但金属Na、K等需立即放回
原瓶。P42
（四）焰色反应
1.概念：某些金属或它们的化合物在无色火焰中灼烧时会使火焰呈
现特殊颜色的反应。其原理是碱金属元素灼烧时发生电子跃迁释放出
不同能量的光子，使火焰呈现出不同的颜色。焰色反应为物理变化，
属于元素自身的性质。
2.操作步骤：洗、烧、蘸、烧、观、洗、烧。
铂丝 至无色，蘸取待测物 （固体也可以直接蘸取）
观察火焰颜色 至无色P42
3.常见元素的焰色
钠：黄色；
钾：紫色（透过蓝色钴玻璃）。
4.应用：检验部分金属元素的存在（包括单质和化合物）。镁、铝及其化合物P43
一、镁、铝的性质及用途
镁 铝
银白色固体，质软，密度1.738 g/cm3，
物理性质 银白色固体，熔点660℃
熔点648℃，沸点1107℃
2Mg＋O 2MgO（发出耀眼白光） 4Al＋3O 2Al O
2 2 2 3
与非金属
Mg＋Cl MgCl 2Al＋3Cl 2AlCl
2 2 2 3
反应
3Mg＋N Mg N 2Al＋3S Al S
2 3 2 2 3
与沸水反应 Mg＋2H O Mg(OH) ＋H ↑ 不反应
2 2 2
化
Mg＋2H＋= Mg2＋＋H ↑ 【与HNO 反应生成 2Al＋6H＋=2Al3＋3H ↑
2 3 2
学 与酸反应
Mg(NO ) 、NO （ 或N 、NH NO ）H O】 在冷的浓H SO 或浓HNO 中钝化
3 2 x 2 4 3 2 2 4 3
性
2Mg＋CO 2MgO＋C 2Al＋Fe O 2Fe＋Al O
质 2 2 3 2 3
与氧化物反应
（剧烈燃烧，生成白色粉末和黑色固体） （铝热反应）
Mg＋2NH ＋＋2H O=Mg2＋＋H ↑＋2NH ·H O
4 2 2 3 2
与盐溶液反应 2Al＋3Hg2＋=2Al3＋＋3Hg
Mg＋Cu2＋=Mg2＋＋Cu
与强碱反应 不反应 2Al＋2OH－＋2H O = 2AlO －＋3H ↑
2 2 2P43
物质 镁 铝
以化合态形式存在， 以化合态形式存在，
存在
主要存在于地壳和海水中 主要以铝土矿形式存在
可用来制造合金、导线、电缆、
用途 可用来制造合金
防锈油漆、食品包装
制备 电解熔融的MgCl 电解熔融的Al O
2 2 3
