第1族：碱金属
第1族包括锂（Li）、钠（Na）、钾（K）、铷（Rb）和铯（Cs）。它们叫碱金属，因为它们与水反应会生成碱（可溶的碱性物质）。
- 一个最外层电子：电子排布以ns¹结尾（Na：2, 8, 1）。
- 它们很容易失去这个电子，形成M⁺离子，所以它们的化合物是离子化合物。
- 质软：钠可以用小刀切开。刚切开时有光泽，但在空气中很快就变暗。
- 密度小：Li、Na和K能浮在水面上。
- 熔点低，而且沿着这一族往下越来越低。
沿族向下的变化规律
原子越来越大，最外层电子离原子核越来越远，被吸引得越来越松。电离能降低，活泼性增强：Li与水反应较平缓，Na嘶嘶作响，K会着火并出现淡紫色火焰。
因为它们会与空气和水反应，所以Na和K要保存在煤油或石蜡油中。
钠的反应
与水反应
2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂↑。钠浮在水面，熔成一个小球（反应放热），嘶嘶冒泡并四处游动。滴一滴酚酞，溶液变红，因为NaOH是碱。
与氧气反应
- 室温下缓慢反应：4Na + O₂ → 2Na₂O（氧化钠，白色）。
- 在充足的空气中燃烧：2Na + O₂ → Na₂O₂（过氧化钠，淡黄色）。
两者都能与水反应。Na₂O + H₂O → 2NaOH。过氧化钠还会放出氧气：2Na₂O₂ + 2H₂O → 4NaOH + O₂↑，与二氧化碳反应也一样：2Na₂O₂ + 2CO₂ → 2Na₂CO₃ + O₂。因此Na₂O₂曾被用来在潜水艇和呼吸装置中提供氧气。
与氯气反应
2Na + Cl₂ → 2NaCl（食盐），伴随明亮的黄色火焰。
碳酸钠和碳酸氢钠
| Na₂CO₃（含结晶水时叫纯碱晶体：Na₂CO₃·10H₂O） | NaHCO₃（小苏打） | |
|---|---|---|
| 溶解度 | 较大 | 较小 |
| 溶液 | 碱性较强 | 碱性较弱 |
| 受热 | 不分解 | 2NaHCO₃ → Na₂CO₃ + H₂O + CO₂↑ |
| 遇酸 | Na₂CO₃ + 2HCl → 2NaCl + H₂O + CO₂ | NaHCO₃ + HCl → NaCl + H₂O + CO₂（更快） |
| 用途 | 制玻璃、肥皂，软化硬水 | 烘焙、抗酸药、灭火器 |
要区分它们，可以分别加热固体，把产生的气体通入澄清石灰水：只有NaHCO₃会使石灰水变浑浊。它们还能互相转化：Na₂CO₃ + CO₂ + H₂O → 2NaHCO₃。
焰色反应与第1族的邻居
焰色反应
把干净的铂丝或镍铬丝蘸上盐，放进温度高、几乎无色的火焰中。受热使电子跃迁到更高的能级；电子落回来时，会放出特定颜色的光。
- Li：深红色 · Na：亮黄色 · K：淡紫色（要透过蓝色钴玻璃观察，以挡住钠的黄光）· Ca：砖红色 · Ba：淡绿色 · Cu：蓝绿色。
烟花就利用了这些颜色。
简单认识第2族和铝
镁和钙（第2族）最外层有2个电子，形成M²⁺离子，比第1族金属不活泼。水中溶解的Ca²⁺和Mg²⁺会使水变硬：肥皂会产生浮渣。暂时硬度（由碳酸氢盐引起）可以煮沸去除；永久硬度（由硫酸盐、氯化物引起）可以用纯碱或离子交换法去除。
铝（第13族）形成Al³⁺。它的氧化物和氢氧化物是两性的：既能与酸反应，也能与碱反应，例如Al(OH)₃ + 3HCl → AlCl₃ + 3H₂O，以及Al(OH)₃ + NaOH → Na[Al(OH)₄]。
在生物体中
Na⁺和K⁺传递神经信号并调节水平衡；Ca²⁺构成骨骼和牙齿；Mg²⁺位于叶绿素的中心。香蕉和椰子水富含钾。
在家试一试
在杯子里放一勺小苏打，加入柠檬汁或醋，看CO₂冒泡。然后（在大人陪同下）把一小撮盐撒进燃气火焰，看看钠的黄色。
重点公式和概念
- 2M + 2H₂O → 2MOH + H₂↑ (M = Li, Na, K…)
- 4Na + O₂ → 2Na₂O; 2Na + O₂ → Na₂O₂
- 2Na₂O₂ + 2H₂O → 4NaOH + O₂↑
- 2NaHCO₃ →(加热) Na₂CO₃ + H₂O + CO₂↑
- 焰色：Li 红色，Na 黄色，K 淡紫色，Ca 砖红色，Ba 绿色，Cu 蓝绿色
例题讲解
1. 为什么钾与水的反应比钠更剧烈？
K比Na多一个电子层，所以它的最外层电子离原子核更远，也受到更多屏蔽。这个电子更容易失去，因此K反应得更快。
2. 4.6 g钠与水完全反应，生成多少质量的氢气？（Na = 23，H = 1）
2Na → H₂。Na的物质的量 = 4.6 / 23 = 0.2 mol，所以H₂的物质的量 = 0.1 mol。质量 = 0.1 × 2 = 0.2 g。
3. 8.4 g NaHCO₃完全加热。在标准状况（STP）下生成多少体积的CO₂？（NaHCO₃ = 84 g/mol，22.4 L/mol）
2NaHCO₃ → CO₂。NaHCO₃的物质的量 = 0.1 mol，所以CO₂ = 0.05 mol。体积 = 0.05 × 22.4 = 1.12 L。
4. 有两种白色粉末，分别是Na₂CO₃和NaHCO₃。请给出一个简单的方法把它们区分开。
分别加热，把气体通入澄清石灰水。NaHCO₃产生CO₂，使石灰水变浑浊；Na₂CO₃不产生气体。
常见错误
- 把钠与水反应的产物写成Na₂O。产物是NaOH和H₂。
- 混淆Na₂O（氧化物，含O²⁻）和Na₂O₂（过氧化物，含O₂²⁻）。钠在充足的空气中燃烧才生成过氧化物。
- 说Na₂CO₃受热会放出CO₂。只有NaHCO₃会分解。
- 以为第1族越往下活泼性越弱。对金属来说，活泼性是增强的，因为最外层电子更容易失去。