高考人教版化学一轮第3章 第1节 钠及其化合物.docx
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高考人教版化学一轮第3章第1节钠及其化合物
第一节 钠及其化合物
考纲定位
核心素养
1.了解钠的主要性质及其应用。
2.掌握钠的重要化合物(Na2O2、NaOH、Na2CO3、NaHCO3等)的主要性质及其应用。
3.了解钠及其重要化合物的制备方法。
4.了解Na+、K+的检验方法。
1.宏观辨识——认识钠及其化合物的性质和应用。
2.微观探析——能从钠的原子结构理解其性质,领悟结构决定性质。
3.科学探究——领悟钠及其化合物的性质探究方案,并实验探究过程。
4.模型认知——以钠及其化合物的反应,利用“差量法”进行有关计算,利用图像法进行分析。
考点一|钠及其氧化物
1.钠的主要性质及应用
(1)物理性质:
银白色,金属光泽,ρ=0.97g/cm3,比水的密度小、比煤油的密度大,质软,熔点为97.81℃,沸点为882.9℃。
(2)化学性质(写出化学方程式)
①与非金属反应
②与H2O反应:
2Na+2H2O===2NaOH+H2↑。
实验探究:
Na与H2O(含酚酞)反应的现象及解释
③与乙醇反应:
2Na+2C2H5OH―→2C2H5ONa+H2↑。
④与酸(HCl)反应:
2Na+2HCl===2NaCl+H2↑。
⑤与盐(CuSO4)溶液反应:
2Na+2H2O===2NaOH+H2↑,CuSO4+2NaOH===Cu(OH)2↓+Na2SO4(答案合理即可)。
⑥与熔融盐TiCl4反应:
4Na+TiCl4
Ti+4NaCl。
(3)钠的保存与用途
①保存:
少量钠保存在煤油或石蜡油中。
②用途:
2.钠的氧化物
(1)氧化钠和过氧化钠
化学式
Na2O
Na2O2
阳、阴离子个数比
Na+与O2-之比为2∶1
Na+和O
之比为2∶1
氧的化合价
-2
-1
颜色
白色
淡黄色
与H2O反应
Na2O+H2O===2NaOH
2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑
与CO2反应
Na2O+CO2===Na2CO3
2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2
(2)Na2O2的强氧化性
试剂
现象
反应原理并解释
SO2气体
-
Na2O2+SO2===Na2SO4
FeCl2溶液
有红褐色沉淀生成
4Na2O2+4FeCl2+6H2O===4Fe(OH)3↓+O2↑+8NaCl
Na2SO3溶液
-
Na2O2+Na2SO3+H2O===Na2SO4+2NaOH
氢硫酸
溶液变浑浊
Na2O2+H2S===S↓+2NaOH
酚酞溶液
溶液先变红后褪色
与水反应生成NaOH,Na2O2的强氧化性使之褪色
品红溶液
溶液红色褪去
Na2O2的强氧化性使之褪色
[深度归纳] Na2O2与CO2、H2O(g)反应的定量关系
(1)气体物质的量或体积关系
若CO2、水蒸气(或两混合气体)通过足量Na2O2,气体体积的减少量是原气体体积的
,等于生成氧气的量,即ΔV=V(O2)=
V(原气体)。
(2)固体质量关系
相当于固体(Na2O2)只吸收了CO2中的“CO”、H2O(g)中的“H2”;可以看作发生相应的反应:
Na2O2+CO===Na2CO3、Na2O2+H2===2NaOH(实际上两反应不能发生)。
故Δm(CO2)=28g·mol-1n(CO2),Δm(H2O)=2g·mol-1n(H2O)。
(3)电子转移关系
2Na2O2~2H2O(2CO2)~O2~2e-。
(4)先后顺序关系
一定量的Na2O2与一定量CO2和H2O(g)的混合物反应,解决问题时可视作Na2O2先与CO2反应,待CO2反应完成后,Na2O2再与H2O(g)发生反应(实际情况复杂得多)。
1.正误判断(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)Na与O2反应的产物可能是Na2O也可能是Na2O2。
( )
(2)Na与酸溶液、盐溶液反应,均先与H2O反应。
( )
(3)Na投入CuCl2溶液中,有红色固体生成。
( )
(4)Na2O2与CO2、H2O、SO2反应时,Na2O2均既作氧化剂又作还原剂。
( )
(5)Na2O2与Na2O中的阴、阳离子的个数比均为1∶2。
( )
答案:
(1)√
(2)× (3)× (4)× (5)√
2.对于Na2O2与H2O的反应。
(1)氧化剂是________,还原剂是________。
(2)设NA为阿伏加德罗常数的值,1molNa2O2与水完全反应时转移的电子数:
________。
(3)反应的离子方程式为_________________________________________。
(4)7.8gNa2O2与足量水完全反应时,标准状况下生成O2的体积为________L。
答案:
(1)Na2O2 Na2O2
(2)NA或6.02×1023个
(3)2Na2O2+2H2O===4Na++4OH-+O2↑
(4)1.12
⊙考法1 钠的主要性质及实验探究
1.(2019·合肥质检)将金属钠放入盛有下列溶液的小烧杯中,既有气体,又有白色沉淀产生的是( )
①MgSO4溶液 ②Na2SO4稀溶液 ③饱和澄清石灰水
④Ca(HCO3)2溶液 ⑤CuSO4溶液 ⑥饱和NaCl溶液
A.①④⑤⑥ B.①③⑤⑥
C.②④⑤⑥D.①③④⑥
D [2Na+2H2O===2NaOH+H2↑,①中Mg2++2OH-===Mg(OH)2↓;②中NaOH与Na2SO4不反应,不能产生沉淀,不符合题意;③中反应消耗水,溶液温度升高,Ca(OH)2的溶解度降低,析出Ca(OH)2沉淀;④中Ca2++HCO
+OH-===CaCO3↓+H2O;⑤中生成的Cu(OH)2是蓝色沉淀,不符合题意;⑥中水减少,c(Na+)增大,使NaCl(s)
Na+(aq)+Cl-(aq)平衡向左移动。
]
2.(2019·衡水模拟)在隔绝空气条件下让钠与FeSO4溶液反应,实验时,往100mL大试管中先加40mL煤油,取三粒米粒大小的金属钠放入大试管后塞上橡皮塞,通过长颈漏斗加入FeSO4溶液使煤油的液面至橡胶塞,并夹紧弹簧夹(如图)。
下列叙述错误的是( )
A.剩余的钠放回原试剂瓶
B.溶液中有气泡生成,下层溶液出现白色絮状沉淀
C.大试管内和长颈漏斗内的液面都下降
D.钠与硫酸亚铁溶液反应的化学方程式为2Na+FeSO4+2H2O===Fe(OH)2↓+Na2SO4+H2↑
C [剩余的金属钠应放回原试剂瓶,A正确;钠与水反应生成NaOH和H2,NaOH与FeSO4反应生成白色絮状沉淀,B正确;由于生成H2,反应一段时间后,大试管内液面下降,长颈漏斗中液面上升,C错误;Na与FeSO4反应生成Fe(OH)2、H2和Na2SO4,D正确。
]
⊙考法2 钠的氧化物的主要性质及探究
3.下列叙述正确的是( )
A.Na2O与Na2O2都是碱性氧化物
B.向饱和烧碱溶液中加入2gNa2O2,充分反应完后,溶液中c(Na+)不变
C.Na2O2用于呼吸面具,活性炭用于防毒面具,两者原理相同
D.62gNa2O和78gNa2O2,分别溶于等量且足量的水中,所得溶液中溶质质量分数相等
D [Na2O是碱性氧化物,而Na2O2不是碱性氧化物,A错误;Na2O2与水反应时能放出大量的热,使溶液温度升高,NaOH的溶解度增大,导致溶液中c(Na+)增大,B错误;Na2O2用于呼吸面具是因为其能与水或CO2反应产生O2,活性炭用于防毒面具是因为其吸附有毒气体,C错误;62gNa2O和78gNa2O2,二者产生等量NaOH,且反应后溶液质量相等,D正确。
]
4.比较下列四组反应,回答下列问题:
一组:
①Na2O2+CO2
②Na2O2+SO2
二组:
③Na2O2+FeCl3(溶液)
④Na2O2+FeCl2(溶液)
三组:
⑤SO2通入品红溶液中,加热
⑥Na2O2加入品红溶液中,加热
四组:
⑦NaOH溶液滴入紫色石蕊试液中
⑧Na2O2固体加入紫色石蕊试液中
(1)写出①反应的化学方程式:
______________________________________
___________________________________________________________,
有同学类比①的反应写出②的反应方程式为2Na2O2+2SO2===2Na2SO3+O2,你认为是否合理?
________(填“合理”或“不合理”)。
(2)比较分析③④反应中可能发生的现象,相同点:
________________
___________________________________________________________,
差异:
____________________________________________________。
(3)预测⑤可能的现象:
______________________________________,
⑥可能的现象:
____________________________________________。
(4)判断⑦⑧反应中可能发生的现象:
⑦___________________________________________________________,
⑧___________________________________________________________。
解析:
(1)Na2O2具有强氧化性,与SO2发生反应:
Na2O2+SO2===Na2SO4。
(2)③中FeCl3与NaOH反应生成Fe(OH)3,Fe(OH)3是不溶性的红褐色沉淀;④中Fe2+具有强还原性,易被Na2O2氧化并生成Fe(OH)3,Na2O2与溶液中的水剧烈反应会有O2产生。
(3)SO2的漂白性是由于它能与某些有色物质生成易分解的无色物质,Na2O2的漂白性是因其具有强氧化性。
(4)Na2O2与H2O反应生成NaOH呈碱性,同时Na2O2又有漂白性。
答案:
(1)2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2 不合理
(2)均会有红褐色沉淀生成并有气体逸出 ④中气体明显少于③中气体
(3)溶液红色褪去,加热后又恢复红色 溶液红色褪去,加热后不能恢复红色
(4)溶液变蓝 溶液先变蓝后褪色
⊙考法3 Na2O2与CO2、H2O反应的有关计算
[典例导航]
(2019·聊城模拟)200℃时,11.6gCO2和水蒸气的混合气体与足量的Na2O2充分反应后固体质量增加了3.6g,则原混合气体的总物质的量是( )
A.0.125mol B.0.25mol
C.0.5molD.1mol
[思路点拨]
―→
O2(11.6g-3.6g)―→n(O2)=0.25mol―→n(CO2)+n(H2O)=0.5mol。
C [根据质量守恒定律可知,生成O2的质量为11.6g-3.6g=8g,n(O2)=
=0.25mol,根据Na2O2与H2O(g)、CO2反应的物质的量的关系可知,CO2和H2O(g)的物质的量之和为0.25mol×2=0.5mol。
]
(1)上述反应共转移电子的物质的量________mol。
(2)上述混合气体中CO2和H2O(g)的物质的量之比为________。
(3)Na2O2的质量至少为________g。
答案:
(1)0.5
(2)1∶4 (3)39
5.(2019·邯郸模拟)将Na2O、Na2O2、Na和足量NaHCO3的混合物置于密闭容器中充分加热,经足够长的时间后排放出所有气体物质,则最终残留的固体物质是( )
A.Na2O2与Na2CO3 B.Na2CO3
C.NaOH和Na2CO3D.Na2CO3、Na2O2、NaOH
B [NaHCO3足量,生成的H2O和CO2足量,使Na2O、Na2O2、Na反应完全,最终变成Na2CO3。
]
6.在密闭容器中充入CO2、CO、CH4的混合气体共mg,若加入足量的Na2O2,充分振荡并不断用电火花引燃至反应完全,测得固体质量增加mg,则CO2与CH4的体积比为( )
A.3∶1B.2∶1
C.1∶1D.任意比
C [要满足条件混合气体的平均组成为(CO)mHn,故CH4与CO2的体积比为1∶1。
]
对于
(CO2+H2O)
(Na2CO3+NaOH)
(CxOy)mHn的质量为mg时,上述过程最终固体增重:
Δm
考点二|钠的碳酸盐——碳酸钠和碳酸氢钠
1.Na2CO3与NaHCO3的物理性质比较
名称
碳酸钠
碳酸氢钠
化学式
Na2CO3
NaHCO3
俗名
纯碱或苏打
小苏打
颜色、状态
白色粉末
细小白色晶体
水溶性
易溶于水
水中易溶,比Na2CO3的溶解度小
提醒:
因NaHCO3的溶解度较小,将CO2通入饱和Na2CO3溶液时,开始无明显现象,后有沉淀析出。
2.Na2CO3与NaHCO3的化学性质比较
(1)热稳定性
①Na2CO3性质稳定,受热难分解。
②NaHCO3性质不稳定,受热易分解,化学方程式为2NaHCO3
Na2CO3+CO2↑+H2O。
(2)与酸(足量盐酸)反应(填写化学方程式)
①Na2CO3:
Na2CO3+2HCl===2NaCl+CO2↑+H2O。
②NaHCO3:
NaHCO3+HCl===NaCl+CO2↑+H2O。
(3)与碱液反应(将下列化学方程式补充完整)
①与NaOH溶液
②与石灰水(足量)
(4)与盐(如CaCl2)溶液反应(写出离子方程式)
①Na2CO3:
CO
+Ca2+===CaCO3↓;
②NaHCO3:
与CaCl2不反应。
3.Na2CO3与NaHCO3的相互转化
Na2CO3
NaHCO3
[深度归纳]
(1)Na2CO3和NaHCO3的鉴别方法
(2)侯氏制碱的原理
把二氧化碳通入氨的氯化钠饱和溶液中,使溶解度较小的碳酸氢钠从溶液中析出;过滤得到碳酸氢钠晶体,碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠。
其化学方程式为
①NaCl+NH3+CO2+H2O===NaHCO3↓+NH4Cl
②2NaHCO3
Na2CO3+CO2↑+H2O
正误判断(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)向饱和Na2CO3溶液中通入CO2,有晶体析出。
( )
(2)Na2CO3·10H2O在干燥的空气中可风化变成Na2CO3粉末。
( )
(3)NaHCO3与Na2CO3溶液可用Ba(OH)2溶液鉴别。
( )
(4)用热的烧碱溶液洗去油污,因为Na2CO3可直接与油污反应。
( )
(5)NaHCO3溶液中加少量Ba(OH)2溶液:
HCO
+Ba2++OH-===BaCO3↓+H2O。
( )
(6)用酚酞溶液可鉴别饱和食盐水和饱和碳酸钠溶液。
( )
(7)Na与H2反应可生成NaH,NaH与H2O反应时,NaH作还原剂。
( )
答案:
(1)√
(2)√ (3)× (4)× (5)× (6)√ (7)√
⊙考法1 Na2CO3与NaHCO3的性质与鉴别
1.(2019·石家庄模拟)下列关于Na2CO3和NaHCO3的比较中,说法不正确的是( )
A.NaHCO3固体受热容易分解,而Na2CO3固体受热不容易分解
B.等物质的量的Na2CO3和NaHCO3分别与足量的盐酸反应,前者消耗盐酸的物质的量比后者多
C.向等体积等物质的量浓度的Na2CO3和NaHCO3溶液中分别滴加2滴酚酞溶液,前者颜色比后者深
D.Na2CO3溶液和NaHCO3溶液分别与Ba(OH)2溶液反应的离子方程式相同
D [Na2CO3溶液和NaHCO3溶液分别与Ba(OH)2溶液反应的离子方程式不相同,Na2CO3与Ba(OH)2溶液:
CO
+Ba2+===BaCO3↓,NaHCO3与Ba(OH)2溶液反应,当NaHCO3少量时:
HCO
+OH-+Ba2+===BaCO3↓+H2O;当NaHCO3过量时:
2HCO
+Ba2++2OH-===BaCO3↓+CO
+2H2O。
]
2.为除去括号内的杂质,所选用的试剂或方法不正确的是( )
A.Na2CO3溶液(NaHCO3),选用适量的NaOH溶液
B.NaHCO3溶液(Na2CO3),应通入过量的CO2气体
C.Na2O2粉末(Na2O),将混合物在氧气中加热
D.Na2CO3溶液(Na2SO4),加入适量Ba(OH)2溶液,过滤
D [Ba(OH)2与Na2CO3和Na2SO4均发生化学反应生成白色沉淀,不符合除杂的要求。
]
⊙考法2 测定纯碱纯度的实验探究
3.制得的碳酸钠样品中往往含有少量NaCl,现欲测定样品中Na2CO3的质量分数,某探究性学习小组分别设计了如下实验方案。
(1)方案一:
用下图所示方法和步骤进行实验:
①操作Ⅰ涉及的实验名称有________、洗涤;操作Ⅱ涉及的实验名称有干燥、________。
②该方案测得的样品中Na2CO3质量分数的计算式为________。
(2)方案二:
利用下图所示装置来测定纯碱样品中Na2CO3的质量分数(铁架台、铁夹等在图中均已略去)。
实验步骤如下:
a.按图连接装置,并检查气密性;
b.准确称得盛有碱石灰的干燥管D的质量为83.4g;
c.准确称得6.0g纯碱样品放入容器Ⅱ中;
d.打开分液漏斗Ⅰ的旋塞,缓缓滴入稀硫酸,至不再产生气泡为止;
e.打开弹簧夹,往试管A中缓缓鼓入空气数分钟,然后称得干燥管D的总质量为85.6g。
①若d、e两步的实验操作太快,则会导致测定结果________(填“偏大”或“偏小”)。
②装置A中试剂X应选用________。
③E装置的作用是_________________________________________。
④根据实验中测得的有关数据,计算纯碱样品Na2CO3的质量分数为________(结果保留小数点后一位)。
解析:
(1)①生成沉淀A,故操作Ⅰ需要涉及过滤操作。
要知道固体的质量需要称重;②经过计算,样品中Na2CO3质量分数的计算式为
×100%。
(2)①反应过快会使产生的CO2气体不能完全被D装置中碱石灰吸收;快速鼓入空气,也会使装置内残留CO2不能被D装置中碱石灰完全吸收,则测得的CO2质量偏小,测定结果偏小;②鼓入空气,可把残留在装置B、C中的CO2赶出由D中碱石灰吸收,因为空气中含有CO2,因此应把鼓入空气中的CO2吸收处理,所以装置A应放入NaOH溶液;③如果D装置直接与外界空气相连通,则空气中的H2O和CO2会对测定结果带来影响,所以装置E的作用是防止空气中H2O和CO2进入装置D中;④反应中放出CO2气体的质量=85.6g-83.4g=2.2g,设消耗碳酸钠的质量为x,
Na2CO3~CO2
106 44
x 2.2g
解得x=5.3g
纯碱样品中Na2CO3的质量分数=
×100%≈88.3%。
答案:
(1)①过滤 称量
②
×100%
(2)①偏小 ②NaOH溶液 ③防止空气中CO2和水蒸气进入装置D中 ④88.3%
气体法
发生反应Na2CO3+H2SO4===Na2SO4+H2O+CO2↑,依据CO2的体积确定Na2CO3的物质的量,进而确定纯碱中Na2CO3的纯度
沉淀法
发生反应Na2CO3+BaCl2===BaCO3↓+2NaCl,依据BaCO3沉淀的质量,确定Na2CO3的物质的量,进而确定纯碱中Na2CO3的纯度
⊙考法3 钠的特殊化合物的结构与性质迁移
4.(2019·大连测试)氢化钠和硼氢化钠,广泛应用于工业生产。
(1)氢化钠(NaH)中氢元素的化合价为________。
(2)NaH能与水剧烈反应:
NaH+H2O===NaOH+H2↑,该反应中的氧化剂是________,氧化剂与还原剂的物质的量之比是________。
(3)在高温下氢化钠(NaH)可将四氯化钛(TiCl4)还原成金属钛,该反应的化学方程式为_____________________________________________________
___________________________________________________________。
(4)硼氢化钠(NaBH4)与H2O反应生成NaBO2和H2的化学方程式为___________________________________________________________,
此反应中NaBH4作________剂。
解析:
(1)氢化钠(NaH)中钠元素化合价为+1,化合物中元素化合价代数和为0,则氢元素的化合价为-1。
(2)NaH能与水剧烈反应:
NaH+H2O===NaOH+H2↑,NaH中氢元素化合价由-1变为0,作还原剂,H2O中氢元素化合价由+1变为0,作氧化剂,该反应中的氧化剂是H2O,氧化剂和还原剂的物质的量之比是1∶1。
(3)在高温下氢化钠(NaH)可将四氯化钛(TiCl4)还原成金属钛,氢元素化合价升高为+1,钛元素化合价由+4变为0,据此可写出化学方程式。
(4)NaBH4中H为-1价,具有强还原性,可还原H2O:
NaBH4+2H2O===NaBO2+4H2↑
答案:
(1)-1
(2)H2O 1∶1 (3)2NaH+TiCl4
Ti+2NaCl+2HCl↑(或4NaH+TiCl4
Ti+4NaCl+2H2↑)
(4)NaBH4+2H2O===NaBO2+4H2↑ 还原
考点三|碱金属与焰色反应
1.碱金属的相似性与递变性
(1)相似性与递变性
相似性
递变性(由Li→Cs)
原子结构
最外层均为1个电子
电子层数逐渐增多
核电荷数逐渐增大
原子半径逐渐增大
元素性质
都具有较强的金属性,最高正价均为+1价
金属性逐渐增强
单质性质
物理性质
(除Cs外)都呈银白色,密度较小,熔、沸点较低
密度逐渐增大(钾反常),熔、沸点逐渐降低
化学性质
都具有较强的还原性
还原性逐渐增强;与O2反应越来越剧烈,产物越来越复杂
(2)具体表现
①与O2等非金属反应
写出Li、Na与O2在点燃的条件下发生反应的化学方程式:
4Li+O2
2Li2O、2Na+O2
Na2O2。
K、Rb、Cs与O2反应生成比过氧化物结构更复杂的物质。
②与H2O的反应
碱金属单质与水均能发生反应,生成氢氧化物和H2。
反应的化学方程式可表示为(用M代表碱金属)2M+2H2O===2MOH+H2↑,但从Li→Cs反应的剧烈程度逐渐增强。
③与H2反应
碱金属跟氢气反应生成的碱金属氢化物都是离子化合物,其中氢以H-形式存在,显-1价,碱金属氢化物是强还原剂。
2.焰色反应
(1)概念:
很多金属或它们的化合物在灼烧时都会使火焰呈现特殊的颜色,属于物理变化,属于元素的性质,应用于检验某些元素的存在。
(2)常见元素的焰色
钠元素:
黄色;钾元素:
浅紫色(透过蓝色钴玻璃),铜元素:
绿色。
(3)操作步骤
铂丝
火焰无色―→蘸取待测物
观察火焰颜色
注意:
①洗涤铂丝用稀盐酸而不用稀硫酸,因铂丝表面杂质与盐酸反应生成沸点较低的氯化物易汽化挥发,而硫酸盐的沸点较高不易汽化挥发。
②铂丝也可
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- 高考人教版化学一轮第3章 第1节 钠及其化合物 高考 人教版 化学 一轮 及其 化合物