第一節 鹼金屬
認識鹼金屬

元素週期表的第 \(\text{I}\) 族,包括六種金屬元素,由上至下,它們依次是:鋰 \(\ce{(Li)}\)、鈉 \(\ce{(Na)}\)、鉀 \(\ce{(K)}\)、銣 \(\ce{(Rb)}\)、銫 \(\ce{(Cs)}\) 和鈁 \(\ce{(Fr)}\)。其中,鈁 \(\ce{(Fr)}\) 是放射性元素。因為第 \(\text{I}\) 族元素都能與水反應生成鹼,所以統稱為鹼金屬。

鹼金屬在週期表中的位置
鹼金屬的物理性質
鹼金屬 顏色 常溫常壓下狀態 密度
(\(\text{g cm}^{-3}\))
熔點
(\(^{\circ}\text{C}\))
沸點
(\(^{\circ}\text{C}\))
鋰 (\(\ce{Li}\)) 銀白色 固體 \(0.53\) \(181\) \(1342\)
鈉 (\(\ce{Na}\)) \(0.97\) \(98\) \(883\)
鉀 (\(\ce{K}\)) \(0.86\) \(63\) \(760\)
銣 (\(\ce{Rb}\)) \(1.53\) \(39\) \(686\)
銫 (\(\ce{Cs}\)) \(1.88\) \(29\) \(669\)
鹼金屬的主要物理性質

鹼金屬的物理性質具有一定的共通性。

  • 在常溫常壓下,鹼金屬為銀白色且有表面光澤的金屬。
  • 鹼金屬的硬度低,可以用刀切割。
  • 與其他金屬相比,鹼金屬的密度較低。
  • 與其他金屬相比,鹼金屬的熔點和沸點較低,並由上至下逐漸降低。
鈉的光澤和硬度
鹼金屬的化學性質

鹼金屬的化學性質十分活潑。

鹼金屬很容易與氧反應,生成相應的氧化物。例如,置於空氣的鈉很容易被氧化,變成氧化鈉。

\[\ce{\text{鈉 + 氧} -> \text{ 氧化鈉}}\]

鹼金屬能與水反應,生成強鹼性的氫氧化物,並釋出氫。 例如,鈉與水反應,生成氫氧化鈉和氫。

\[\ce{\text{鈉 + 水} -> \text{ 氫氧化鈉 + 氫}}\]

鹼金屬能與非金屬反應,生成稱為鹽的化合物。例如,鈉和氯反應,生成氯化鈉 (俗稱食鹽)。

\[\ce{\text{鈉 + 氯} -> \text{ 氯化鈉}}\]
鹼金屬化學活性的差異

雖然各種鹼金屬的化學性質很相似,但是,它們的活性卻有所不同。鹼金屬的活性,由上至下,依次遞增

例如,鉀的活性 \(>\) 鈉的活性 \(>\) 鋰的活性。因此,當鋰、鈉、鉀分別與水反應時,鋰與水的反應速度最慢,並且比較緩和;而鉀與水的反應速度最快,並且非常劇烈。

鋰與水的反應
\[\ce{\text{鋰 + 水} -> \text{ 氫氧化鋰 + 氫}}\]

反應現象:

  • 與冷水反應較緩和;
  • 反應中徐徐釋放出氣體;
  • 向反應後的溶液中,滴入酚酞指示劑,溶液變紅色。
鈉與水的反應
\[\ce{\text{鈉 + 水} -> \text{ 氫氧化鈉 + 氫}}\]

反應現象:

  • 與冷水迅速反應;
  • 反應中,鈉浮在水面上,熔化成銀色小球,在水面上急速移動,並發出「嘶嘶」聲。
  • 向反應後的溶液中,滴入酚酞指示劑,溶液變紅色。
鉀與水的反應
\[\ce{\text{鉀 + 水} -> \text{ 氫氧化鉀 + 氫}}\]

反應現象:

  • 與冷水迅速反應;
  • 反應中,鉀浮在水面上,熔化成銀色小球,在水面上急速移動,並發出「嘶嘶」聲;
  • 鉀自動著火燃燒,產生淡紫色火焰,並輕微爆炸。
  • 向反應後的溶液中,滴入酚酞指示劑,溶液變紅色。
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