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第 30 讲 碱金属元素
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一、碱金属元素概述
1. 定义
碱金属元素为第ⅠA族（除氢）的元素。包括锂（Li）、钠（Na）、钾（K）、铷（Rb）、铯（Cs），钫
（Fr），其中钫为放射性元素。
2. 相似性
碱金属元素原子的最外层都有_____个电子，很容易_______，最高正价为_____价，最高价氧化物对应的
水化物均为_____碱，是典型的活泼金属元素。
3. 递变性
随着核电荷数的增加，碱金属元素原子的电子层数逐渐_______，原子半径逐渐______。
【答案】1 失去 +1 强 增多 增大
二、碱金属元素的物理性质
碱金属 颜色 状态 密度/g·cm-3 熔点/℃ 沸点/℃
锂 0.534 180.5 1347
钠 0.97 97.81 882.9
银白色
钾 柔软 0.86 63.65 774
铷 1.532 38.89 688
铯 略带金色光泽 1.879 28.40 678.4
1. 相似性
碱金属单质都有______色的金属光泽（但____略带金色光泽）、硬度小、有延展性，密度小、熔沸点较低，导电、导热性良好，液态钠钾合金可做原子反应堆的导热剂。
2. 递变性
随着核电荷数的增加，单质的熔点和沸点逐渐______，密度逐渐______，（但ρ ___ρ ），且Li、Na、K
K Na
的密度_____1，Rb、Cs的密度_____1。
【答案】银白 铯 降低 增大 ＜ ＜ ＞
三、碱金属与氧气的反应
碱金属 现象及产物 化学方程式
Li 不如Na剧烈，生成LiO 4Li + O ===== 2LiO
2 2 2
Na 剧烈燃烧，生成NaO 2Na + O ===== NaO
2 2 2 2 2
K 燃烧比Na剧烈，生成复杂的氧化物 K + O ===== KO （超氧化钾）
2 2
Rb 燃烧反应更剧烈，生成更复杂的氧化物
Cs 燃烧反应更剧烈，生成更复杂的氧化物
【实验结论】随着核电荷数的增加，碱金属与O 反应越来越_____，产物越来越_________。
2
【答案】剧烈 复杂
四、碱金属与水的反应
碱金属 现象及产物 化学方程式
Li 反应较慢，生成H 2Li + 2H O === 2LiOH + H↑
2 2 2
Na 反应剧烈，生成H 2Na + 2H O === 2NaOH + H↑
2 2 2
K 反应剧烈，轻微爆炸，生成H 2K + 2H O === 2KOH + H↑
2 2 2
Rb 遇水立即燃烧，爆炸，生成H
2
Cs 遇水立即燃烧，爆炸，生成H
2
【实验结论】碱金属都能与水反应，反应的通式为2R + 2HO===2ROH + H↑ ，随着核电荷数的增加，
2 2
碱金属与水反应越来越______，生成的ROH（最高价氧化物对应的水化物）的碱性越来越______。
【答案】剧烈 复杂 强
五、碱金属化学性质递变性的微观解释
核电荷数增加→电子层数增加→对电子引力降低→越容易失去电子→元素的金属性增强→单质的还原性增
强。
对点训练
题型一：碱金属的物理性质
【例1】（2021·云南省大姚县第一中学高一月考）下列不属于碱金属单质的通性的是
A．硬度小、密度小 B．熔点较低C．焰色反应相同 D．导热、导电性能强
【答案】C
【详解】
碱金属的硬度较小、密度较小，熔点均较低，且导热、导电性能强，但焰色试验中火焰的颜色各不相同；
故答案为C。
题型二：碱金属的化学性质
【变2-7】（2019·山西·太原五中高三月考）下列关于碱金属及其化合物的叙述错误的是( )
A．金属钠投入Ca(HCO ) 溶液，反应后有白色沉淀析出
3 2
B．干粉灭火器能用于扑灭金属钠、钾的着火
C．生理盐水的质量分数为0.9%，与人体的血液中含量相同，它的溶质是NaCl
D．取用金属钠、钾时，所需实验用品有小刀、镊子、滤纸、玻璃片
【答案】B
【详解】
A、钠是活泼的金属，极易和水反应生成氢气和氢氧化钠。生成的氢氧化钠和碳酸氢钙反应生成白色沉淀
碳酸钙，A正确；
B、钠着火生成过氧化钠，过氧化钠和CO 反应生成氧气，B不正确；
2
C、生理盐水的的溶质是氯化钠，正确；
D、钠的腐蚀性比较强，要用镊子取用，用滤纸擦干表面的煤油或石蜡油，正确
答案选B。
【变3】（2020·全国·高一课时练习）下列对碱金属的叙述正确的是
①K通常保存在煤油中以隔绝与空气的接触
②碱金属常温下呈固态，取用时可直接用手拿
③碱金属中还原性最弱的是锂
④碱金属阳离子中氧化性最强的是
⑤碱金属的原子半径随核电荷数的增大而增大
⑥从 到 ，碱金属的密度越来越大，熔、沸点越来越低
A．①③④⑤ B．②③⑤⑥ C．①②③④ D．①②③⑤
【答案】A
【详解】
①钾会和空气中的水蒸气、氧气等发生反应，金属钾密度比煤油大，所以钾通常保存在煤油中以隔绝与空
气的接触，正确；
②碱金属的活泼性较强，会和皮肤中的水反应生成碱，具有强腐蚀性，故取用时不能直接用手拿，错误；
③依据同主族元素性质递变规律，碱金属中还原性最弱的是锂，正确；
④元素金属性越弱，对应阳离子的氧化性越强，所以碱金属阳离子中氧化性最强的是 ，正确；
⑤同主族元素原子的最外层电子数相同，电子层数逐渐增多，随着核电荷数的增大，碱金属的原子半径逐渐增大，正确；
⑥从 到 ，碱金属的熔、沸点逐渐降低，密度呈增大趋势，钾反常，错误；
综上所述，A项正确；
答案选A。
题型三：推测碱金属的性质
【变4-4】（2021·全国·高一专题练习）可能存在的第119号未知元素，有人称为“类钫”，它位于碱金属
族，根据元素周期表结构及元素性质变化趋势，下列关于碱金属某些元素原子结构和性质的判断，错误的
是（ ）
①锂与水反应比钠剧烈 ②金属单质都可以密封保存在煤油中
③锂的氧化物暴露在空气中易吸收二氧化碳 ④锂的阳离子的最外层电子数和钠的相同
⑤“类钫”单质是强还原剂 ⑥“类钫”在化合物中显+1价
⑦推测“类钫”单质的密度应该大于 ⑧“类钫”单质有较高的熔点
A．①②④⑧ B．①②③⑦ C．③④⑤⑧ D．①③④⑥
【答案】A
【详解】
①金属性： ，元素的金属性越强，对应的单质与水反应越剧烈，则钠与水反应比锂与水反应剧烈，
①错误；
②锂的密度小于煤油的密度，若用煤油保存锂，则达不到隔绝空气和水的目的，②错误；
③锂的氧化物（ ）是碱性氧化物，在空气中易吸收二氧化碳，生成碳酸锂，③正确；
④原子失去最外层电子后，次外层变成最外层，故锂离子最外层有2个电子，钠离子最外层有8个电子，
二者数目不等，④错误；
⑤“类钫”属于碱金属，碱金属单质都具有强还原性，可作强还原剂，⑤正确；
⑥碱金属元素原子最外层都只有1个电子，在反应中容易失去这个电子显+1价，⑥正确；
⑦碱金属单质的密度从上到下逐渐增大（K反常），推测“类钫”单质的密度应该大于钫的，密度大于
，⑦正确；
⑧碱金属单质的熔点较低且从上到下熔点逐渐降低，所以“类钫”单质的熔点很低，⑧错误。
故选A。
【例5】(2021·湖南长郡中学高一月考)最近，德国科学家实现了铷原子气体超流体态与绝缘态的可逆转换，
该成果将在量子计算机研究方面带来重大突破。已知铷是37号元素，相对原子质量是85。根据材料回答
下列问题：
(1)铷位于元素周期表的第________周期________族。
(2)关于铷的下列说法中不正确的是________(填数字序号)。①与水反应比钠更剧烈
②Rb O在空气中易吸收水和二氧化碳
2
③Rb O 与水能剧烈反应并释放出O
2 2 2
④它是极强的还原剂
⑤RbOH的碱性比同浓度的NaOH弱
(3)现有铷和另一种碱金属形成的合金5 g，与足量水反应时生成标准状况下的气体2.24 L，则另一碱金属
可能是_______________(填元素符号)。
(4)铷久置于空气中，最终变成产物是_____________。
A．Rb O B．Rb O C．Rb CO D．RbHCO
2 2 2 2 3 3
【答案】(1)五 ⅠA (2)⑤ (3)Na或Li (4)C
【解析】(1)由原子核外的电子排布规律可推知37Rb的原子结构示意图为 ，Rb应位于第五周期第ⅠA族；
(2)Rb的结构、性质与Na相似，且更活泼，对应的Rb O、Rb O、RbOH的性质分别与NaO、NaO、
2 2 2 2 2 2
NaOH相似，则①金属性Rb＞Na，所以与水反应比钠更剧烈，故正确；②氧化钠易与水、二氧化碳反应，
则它的氧化物在空气中易吸收CO 和水，故正确；③过氧化钠和水反应产生氧气，所以Rb O 与水能剧烈
2 2 2
反应并释放出O，故正确；④金属性Rb＞Na，它是极强的还原剂，故正确；⑤金属性Rb＞Na，RbOH的
2
碱性比同浓度的NaOH强，故错误；所以选⑤；(3)从碱金属与水反应通式2R +2H O=2ROH+H ↑可知，
2 2
生成0.1molH，碱金属的物质的量为0.2mol，所以平均摩尔质量M= =25 g/mol，而M(Rb)＞25 g/mol ，
2
则另一碱金属的M必小于25g/mol，所以可能是Na或Li；(4)铷久置于空气中，先与空气中的氧气反应生
成氧化铷，氧化铷与空气中的水蒸气反应生成氢氧化铷，氢氧化铷与二氧化碳反应生成碳酸铷，故最终变
成产物是Rb CO，故选C。
2 3
提分特训
【题1】（2021·全国·模拟预测）“铷(Rb)原子钟”被誉为卫星的“心脏”。下列说法正确的是
A．金属铷的熔点高于钾 B． 的中子数为48
C． 和 化学性质不同 D．铷元素属于ⅠB族
【答案】B
【详解】
A．铷和钾属于碱金属，碱金属的熔沸点随原子序数的递增而减小，铷原子序数大于钾，故金属铷的熔点
低于钾，A错误；
B． 的中子数为85-37=48，B正确；
C． 和 互为同位素，化学性质几乎完全相同，C错误；
D．铷属于碱金属，位于ⅠA族，D错误；故选B。
【题2】（2020·全国·高一课时练习）下列关于Li、Na、K、Rb、Cs的叙述均正确的一组是
①金属性最强的是锂②氧化性最强的是锂离子③在自然界中均以化合态形式存在④Li的密度最大⑤铯与水
反应十分剧烈，甚至会发生爆炸
A．①②③ B．④⑤ C．②④ D．②③⑤
【答案】D
【详解】
①同主族从上到下，元素的金属性逐渐增强，即Cs的金属性最强，故①错误；
②单质的还原性越强，则其离子的氧化性越弱，同主族从上到下，元素的金属性增强，则Li＋的氧化性最
强，故②正确；
③碱金属都是活泼的金属，自然界中均以化合态形式存在，故③正确；
④从上到下碱金属元素单质的密度呈增大的趋势，Cs的密度最大，故④错误；
⑤Cs的金属性非常强，与水反应十分剧烈，故⑤正确；
综上所述，②③⑤正确，故选D。
【题3】（2021·上海金山·二模）已知有钠、钾及钠钾合金，对于它们三者熔点高低比较正确的是
A．钠钾合金＞钠＞钾 B．钠＞钾＞钠钾合金
C．钠＞钠钾合金＞钾 D．钾＞钠钾合金＞钠
【答案】B
【分析】
合金的熔点比各成分金属的熔点低，碱金属的熔点随原子序数的增大而减小，以此来解答。
【详解】
合金的熔点比各成分的熔点低，碱金属的熔点随原子序数的增大而减小，则熔点为钠>钾>钠和钾的合金，
故答案选B。
【题4】（2021·全国·高一课时练习）下列关于碱金属元素的叙述错误的是( )
A．随核电荷数递增，碱金属单质的熔点依次降低
B．随核电荷数递增，碱金属单质的密度依次增大
C．碱金属单质都是密度较小的有色金属
D．碱金属元素的原子最外层都只有一个电子
【答案】B
【详解】
A.碱金属都属于金属晶体，金属阳离子半径逐渐增大，对外层电子束缚能力减弱，金属键减弱，所以熔沸
点降低，故A正确;
B.随核电荷数递增，碱金属单质的密度逐渐增大，但Na、K反常，故B错误;
C.碱金属元素包含Li、Na、K、Rb、Cs、Fr，属于轻金属元素，所以碱金属单质的密度都较小，碱金属单
质多为具金属光泽的银白色金属，铯带金黄色,但暴露在空气中会因氧气的氧化作用生成氧化物膜使光泽
度下降,呈现灰色的有色金属，故C正确
D.碱金属元素都在IA族，原子最外层都只有一个电子，故D正确;答案：B。
【点睛】
（1）碱金属都属于金属晶体，其单质的熔沸点随着核电荷数的增大而减小，碱金属单质的密度逐渐增大;
碱金属元素随着核电荷数的增多，其单质的熔点、沸点依次降低，密度依次增大(但钾反常)。
【题5】（2020·福建省泰宁第一中学高一月考）2019年诺贝尔化学奖颁给几位在锂离子电池研发领域做出
贡献的科学家，锂单质化学性质与钠类似，活泼性比钠略弱。它的密度为0.534g/cm3，锂元素的焰色为紫
红色，将绿豆大的锂投入水中，下列实验现象合理的有
①锂沉入水中
②锂浮在水面上
③水中有大量气泡
④反应后在水中加入几滴石蕊试液，溶液变红
⑤反应剧烈，发出紫红色火焰
⑥锂四处游动
A．②③ B．①③ C．②③⑤ D．②④⑤⑥
【答案】A
【详解】
锂的密度比水小，因此锂浮在水上，故①错误；②正确；锂和水反应生成LiOH和H，溶液中能产生大量
2
气泡，故③正确；生成的LiOH使紫色石蕊试液变蓝，故④错误；锂和水反应相对平缓，放出的热量并不
能使锂融化，且生成的H 并不能推动锂四处游动，故⑤⑥错误；
2
答案选A。
【题6】（2018·河北张家口·高一月考）钾、钠及其化合物的性质都类似。回答下列问题:
（1）单质钾与钠相比，熔沸点:K ____(填“>”“<” 或“=”，下同) Na；密度:K____Na。
（2）超氧化钾(KO )与过氧化钠都能吸收CO 生成碳酸盐和氧气,因此均可用作急救供氧剂。写出超氧化钾
2 2
与CO 反应的化学方程式:________
2
（3）若KO 和NaO 分别与CO 反应时,欲得到等量的氧气,则所需KO 与NaO 的物质的量之比为
2 2 2 2 2 2 2
________,此时两反应转移的电子数之比为_________。
【答案】< < 4KO +2CO =2K CO+3O 2:3 1:2
2 2 2 3 2
【详解】
（1）钠、钾都是金属单质，由于从上到下原子半径逐渐增大，原子之间的作用力逐渐减弱，所以单质的
熔点逐渐降低，故熔沸点:K< Na；碱金属的密度随核电荷数的递增逐渐增大,但钾反常，故密度:K Na，所以铷与水反应比钠更剧烈，正确；②Rb O属于碱性氧
2
化物，则Rb O在空气中易吸收二氧化碳和水，正确；③过氧化钠和水反应产生氧气，所以Rb O 与水能剧
2 2 2
烈反应并释放出氧气，正确；④金属性Rb>Na，它是极强的还原剂，正确；⑤金属性Rb>Na，RbOH的碱
性比同浓度的氢氧化钠强，错误；故选①②③④。
提分作业
【练1】与水反应最剧烈的碱金属是( )
A．锂 B．钠 C．钾 D．铷
【答案】D
【解析】锂、钠、钾、铷四种碱金属，原子序数依次增大，其单质的还原性依次增强，与氧气或水反应的剧烈程度依次增强，铷与水反应最剧烈。故选D。
【练2】（2021·四川·自贡市田家炳中学高一期中）关于碱金属的叙述正确的是
A．随核电荷数的增加，碱金属单质与水反应的剧烈程度增大
B．随核电荷数的增加，碱金属单质熔、沸点升高
C．随核电荷数的减小，碱金属原子的还原性增强
D．随核电荷数的减小，碱金属单质的密度增大
【答案】A
【详解】
A、碱金属元素随着原子序数的增加，金属性逐渐增强，单质的活泼性逐渐增强，所以钾与氧气或水反应
比钠的反应剧烈，铷、铯的反应更剧烈，故A正确；
B、碱金属的溶沸点随着原子序数的递增逐渐减小，故B错误；
C、碱金属元素随着原子序数的减小，金属性逐渐减弱，单质的还原性逐渐减弱，故C错误；
D、碱金属的密度随着原子序数的减小逐渐减小，但是Na、K反常，故D错误；
故选A。
【练3】（2021·全国·高一课时练习）下列有关碱金属元素的性质判断正确的是
A．Rb与HO反应最剧烈
2
B．K比Na活泼，故K可以从NaCl溶液中置换出Na
C．碱金属的阳离子没有还原性，所以有强氧化性
D．从Li到Cs都易失去最外层1个电子，且失电子能力逐渐增强
【答案】D
【分析】
从Li到Fr，金属性逐渐增强。
【详解】
A．Fr的金属性最强，与HO反应最剧烈，A错误；
2
B．K比Na活泼，与水剧烈反应，不能置换出NaCl溶液中的Na，B错误；
C．碱金属的阳离子具有一定的氧化性，但不强，C错误；
D．从Li到Cs，原子半径逐渐增大，原子核对外层电子的引力逐渐减小，失电子能力增强，D正确；
答案选D。
【练4】下列关于碱金属的叙述中正确的是( )
A．碱金属单质与水反应都能生成碱和H
2
B．碱金属单质都是质软、电和热的良导体，焰色反应都呈现黄色
C．碱金属的密度都小于1g/cm3，因此碱金属单质都可以保存在煤油中
D．碱金属单质在空气中燃烧都生成过氧化物
【答案】A
【解析】A项，碱金属均是活泼的金属，碱金属单质与水反应都能生成碱和H2，A正确；B项，碱金属的焰色反应不一定都呈现黄色，例如钾呈浅紫色，B错误；C项，Li密度小于煤油，所以Li不能保存在煤油
中，C错误；D项，锂在空气中燃烧生成氧化锂，没有过氧化锂，D错误；故选A。
【练5】（2020·全国·高一）以下关于锂、钠、钾、铷、铯的叙述不正确的是（ ）
①对应的氢氧化物中，碱性最强的是
②单质熔点最高的是铯
③与 反应均可得到多种氧化物
④单质的密度依次增大
⑤单质的还原性依次增强
⑥对应阳离子的氧化性依次增强
A．①③⑤ B．②④⑥ C．②③④⑥ D．①⑤
【答案】C
【详解】
①元素的金属性越强，其最高价氧化物对应水化物的碱性越强，由于金属性最强的元素是Cs，所以对应的
氢氧化物中碱性最强的是CsOH，①正确；
②碱金属单质的熔、沸点随着原子序数的增加而降低，所以单质熔点最低的是铯，②错误；
③Li与O 反应只能得到LiO，③错误；
2 2
④碱金属单质的密度随着原子序数的增加而增大，但K例外，K的密度小于Na，④错误；
⑤碱金属元素随原子序数的增加，原子半径逐渐增大，失电子能力增强，所以其单质的还原性依次增强，
⑤正确；
⑥由于碱金属元素的原子半径逐渐增大，原子核吸引电子的能力逐渐减弱，失电子能力增强，所以它们对
应阳离子的氧化性依次减弱，⑥错误。
故叙述②③④⑥不正确，故答案为：C。
【练6】(2019·黑龙江绥化市高一期末)下列有关碱金属的叙述正确的是
A．碱金属单质和氧气反应时都会生成同类产物
B．碱金属单质的硬度都较大
C．液态的钠可用作核反应堆的传热介质
D．碱金属单质都是银白色的固体
【答案】C
【解析】A项，碱金属大多数金属性很强，在空气中燃烧产物较复杂，只有Li在空气中燃烧生成氧化物，
其它的在空气中燃烧生成过氧化物或其他更复杂的氧化物，故A错误；B项，碱金属单质的硬度都较小，
可以用小刀切割，故B错误；C项，金属具有良好的热传导效率，液态钠可用作核反应堆的传热介质，故
C正确；D项，碱金属单质中多数是银白色的固体，铯略带金色光泽，故D错误；故选C。
【练7】（2020·全国·高一课时练习）可能存在的第119号元素被称为“类钫”，据元素周期表结构及元素
性质变化趋势，有关“类钫”的预测说法正确的是（ ）
A．“类钫”在化合物中呈 价
B．“类钫”属过渡元素，具有放射性C．“类钫”单质的密度小于
D．“类钫”单质有较高的熔点
【答案】A
【详解】
A．119号元素应位于第八周期第Ⅰ 族，属于碱金属元素，故“类钫”在化合物中呈 价， A正确。
B．过渡元素均为副族和第Ⅷ元素，结合A项分析可知，“类钫”不属过渡元素，具有放射性，B错误；
C．根据碱金属元素密度的递变规律可知，随着原子序数递增，密度呈增大趋势，故“类钫”单质的密度大
于 ，C错误；
D．根据碱金属元素熔沸点的递变规律可知，随着原子序数递增，熔沸点依次降低，故“类钫”单质的熔点
比Cs的低，故熔点较低，D错误；
故答案为：A。
【练8】（2020·全国·高一课时练习）下列关于碱金属元素的说法正确的是（ ）
A．碱金属元素中，锂原子失去电子的能力最强
B．碱金属单质可将铜从其盐溶液中置换出来
C．金属钾具有强还原性， 具有强氧化性
D．常温下Cs与水反应会发生爆炸
【答案】D
【详解】
A．从Li到Cs，原子半径逐渐增大，原子核对最外层电子的引力逐渐减弱，失电子能力逐渐增强，故锂原
子失去电子的能力最弱，故A错误；
B．碱金属单质都易与 反应，故碱金属单质与盐溶液反应时，总是先与 反应，故B错误；
C．还原性强的物质，其氧化产物的氧化性一定弱，故金属钾具有强还原性，因此 具有弱氧化性，故C
错误；
D．Cs的金属性强，与 反应非常剧烈，常会发生爆炸，故D正确。
综上所述，答案为D。
【练9】碱金属元素是指ⅠA族中除H以外的金属元素，完成下列问题：
(1)下列有关比较不正确的是__________(填序号)。
①原子半径： ②单质还原性：
③离子氧化性： ④碱性：
(2)铯位于元素周期表第六周期ⅠA族，根据铯在元素周期表中的位置，推断下列内容：
①铯原子核外共有__________个电子层，最外层电子数为__________。
②铯单质与水剧烈反应，放出_________色气体，生成的溶液可使紫色石蕊溶液显_________色。
③预测铯单质的还原性比钠单质的还原性__________(填“弱”或“强”)。【答案】(1)③ (2)①6 1 ②无 蓝 ③强
【解析】(1)①同主族元素从上往下，原子半径逐渐增大，①正确；②同主族元素从上往下，原子失电子能
力逐渐增强，则单质还原性逐渐增强，②正确；③同主族元素从上往下，单质还原性逐渐增强，则相应阳
离子的氧化性逐渐减弱，则氧化性 ，③错误；④金属性越强，最高价氧化物对应水化物的碱性越强，金
属性：Li＜Na＜K，故碱性：LiOH＜NaOH＜KOH，④正确；故选③；(2)①由“铯位于元素周期表第6周
期ⅠA族”，可知铯原子核外有6个电子层，最外层电子数为1；②铯与钠化学性质相似，铯单质与水剧
烈反应，2Cs+2H2O=2CsOH+H2↑，生成H2，H2为无色气体，CsOH是强碱，能使紫色石蕊溶液变蓝；
③根据同主族元素性质递变规律，同主族元素从上往下，原子失电子能力逐渐增强，则单质还原性逐渐增
强，则铯单质的还原性比钠单质的强。关注更新免费领取，淘宝唯一每月更新店铺:知二教育
