步步高第三章 第1讲 钠及其化合物导学案.docx

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步步高第三章第1讲钠及其化合物导学案

第1讲　钠及其化合物

[考纲要求]　1.知道Na及其氧化物的性质。

2.能利用Na及其氧化物分别与水反应的化学方程式进行相关计算。

3.能规范解答以Na及其氧化物为载体的实验探究、框图推断题。

4.了解Na2CO3和NaHCO3的性质。

5.能正确鉴别Na2CO3和NaHCO3，并能用实验的方法实现它们之间的相互转化。

6.从原子的核外电子排布，理解ⅠA族元素（

单质、化合物）的相似性和递变性。

7.了解碱金属的主要物理性质和化学性质及其应用。

8.了解碱金属及其化合物的典型计算。

9.记住Na、K等重要金属元素的焰色反应。

考点一　钠的性质及应用

1．钠的物理性质

颜色：

银白色，有金属光泽；

密度：

ρ（H2O）>ρ（Na）>ρ（煤油）；

熔点：

低于100℃；

硬度：

质地柔软，可以用小刀切割。

2．从钠原子的原子结构认识钠的化学性质——还原性

Na

（1）与非金属单质（如O2、Cl2）的反应

O2

Cl2：

2Na＋Cl2

2NaCl

（

2）与水反应

①离子方程式：

2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑。

②与滴加酚酞的水反应的现象及解释

（3）与盐酸反应

离子方程式：

2Na＋2H＋===2Na＋＋H2↑。

3．钠的制取及保存

（1）制取：

化学方程式为2NaCl（熔融）

2Na＋Cl2↑。

（2）保存：

密封保存，通常保存在石蜡油或煤油中。

4．钠的用途

（1）制取Na2O2等化合物。

（2）钠、钾合金（液态）可用于原子反应堆的导热剂。

（3）用作电光源，制作高压钠灯。

（4）冶炼某些金属

金属钠具有强的还原性，熔融状态下可以用于制取金属，如4Na＋TiCl4

4NaCl＋Ti。

深度思考

1．钠能否保存在CCl4中？

答案　否，因为CCl4的密度比钠的大，不能起到隔绝空气的作用。

2．金属钠露置在空气中会发生一系列变化：

银白色金属钠

答案　Na2O　NaOH　溶液　Na2CO3

3．金属钠着火，不能用H2O、干冰灭火的原因是_________________________________，

通常用__________掩埋。

答案　金属钠能与H2O或CO2反应　干燥沙土

4．取一小块金属钠，放在燃烧匙里加热，下列实验现象描述正确的是________（填序号）。

①金属先熔化　②在空气中燃烧，放出黄色火花　③燃烧后得白色固体　④燃烧时火焰为黄色　⑤燃烧后生成淡黄色固体物质

答案　①④⑤

解析　金属钠熔点低，放在燃烧匙里加热，先熔化成小球，在空气中燃烧，火焰呈黄色，燃烧后生成淡黄色的Na2O2。

1．金属钠与水的反应是中学化学中的一个重要反应。

该反应的演示方法分别如图甲、乙所示：

（1）现按图甲所示的方法，在室温时，向盛有饱和NaOH溶液的水槽中，加入一小块金属钠。

下列有关描述正确的是________（填字母，下同）

a．钠浮在液面上，并四处游动，最后消失

b．钠熔化成一个光亮的小球

c．恢复到室温时，NaOH溶液的浓度增大

d．恢复到室温时，溶液中Na＋数目减少

（2）按图乙所示方法来收集产生的气体，需将钠包好，再放入水中。

取相同质量的钠按下列两种情况收集产生的气体在相同条件下体积的关系是________（填字母序号）。

①用铝箔包住钠　　②用铜箔包住钠

a．二者收集气体一样多

b．①收集气体体积较大

c．②收集气体体积较大

答案　

（1）abd　

（2）b

解析　

（1）钠投入饱和NaOH溶液中，发生的反应为2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，其现象与钠在水中的反应现象相同；又因为原溶液是饱和的，反应消耗水，析出NaOH固体，则NaOH溶液浓度不变，但溶液体积减小，故Na＋数目减少。

（2）Na和H2O反应产生H2的同时产生NaOH，NaOH可以和Al发生反应2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，故用铝箔包住Na时产生的H2的体积较大。

2．有人设计出一种在隔绝空气条件下让钠与FeSO4溶液反应的方法以

验证反应实质。

实验时，往100mL大试管中先加40mL煤油，取3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胶塞，并夹紧弹簧夹（如图）。

仔细观察，回答下列问题：

（1）如何从试剂瓶中取用金属钠？

剩余的Na能否放回原试剂瓶？

（2）有关钠反应的现象是____________________________________________________。

（3）大试管的溶液中出现的现象：

____________________________________________。

（4）装置中液面的变化：

大试管内______；长颈漏斗内________。

（5）写出钠与硫酸亚铁溶液反应的化学方程式：

________________________________。

答案　

（1）用镊子从试剂瓶中取一块金属钠，用滤纸吸干表面上的煤油，用小刀在玻璃片上切米粒大小的钠做实验用，剩余的钠要放回原试剂瓶，不要随意丢弃。

（2）有气泡生成，钠熔化成小球且在煤油和FeSO4溶液界面处上下跳动，最终完全溶解　（3）下层溶液出现白色絮状沉淀　（4）下降

上升　（5）2Na＋FeSO4＋2H2O===Fe（OH）2↓＋Na2SO4＋H2↑

3．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　②NaCl溶液　③Na2SO4溶液　④饱和澄清石灰水　⑤Ca（HCO3）2溶液　⑥CuSO4溶液　⑦饱和NaCl溶液

答案　①④⑤⑦

解析　2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，①中Mg2＋＋2OH－===Mg（OH）2↓；④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产生沉淀；⑤中Ca2＋＋HCO

＋OH－===CaCO3↓＋H2O；⑥生成的Cu（OH）2是蓝色沉淀，不符合题意；⑦水减少，c（Na＋）增大，使NaCl（s）Na＋（aq）＋Cl－（aq）平衡向左移动。

4．将一小块金属钠分别投入盛a水、b乙醇、c稀H2SO4的三个小烧杯中，反应速率由快到慢的顺序为______________。

解释反应速率不同的原因：

______________________。

答案　c>a>b　钠与上述三种物质反应的实质都是钠与H＋间的置换反应，H＋浓度的大小决定了反应速率的快慢，由三种物质电离H＋的能力可知H＋浓度的大小顺序为c>a>b，因而反应速率为c>a>b

总结　钠与水、酸反应的实质都是与H＋的反应。

思维建模

1．金属钠与可溶性盐溶液反应的思维模板

2．金属钠与溶液反应现象分析思维模板

（1）共性：

因为钠与不同的溶液反应均属于剧烈的置换反应，故有共同的现象产生：

①浮：

钠浮在液面上；②熔：

钠熔化成光亮的小球；③游：

在液面上不停地游动直至反应完；④响：

反应中不停地发出“嘶嘶嘶”的响声。

（2）差异性：

与酸及能形成弱碱的金属盐溶液反应时，由于溶液中H＋浓度较大，反应比与水剧烈，最后钠可能在液面上燃烧；与盐溶液反应时，还可能会生成沉淀（如生成难溶碱）、气体（NH3）等。

考点二　氧化钠和过氧化钠

完成下列表格

化学式

Na2O

Na2O2

氧元素化合价

－2

－1

色、态

白色固体

淡黄色固体

阴、阳离子个数比

1∶2

1∶2

是否为碱性氧化物

是

不是

与水反应的化学方程式

Na2O＋H2O===2NaOH

2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑

与CO2反应的化学方程式

Na2O＋CO2===Na2CO3

2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2

与盐酸反应的化学方程式

Na2O＋2HCl===2NaCl＋H2O

2Na2O2＋4HCl===4NaCl＋2H2O＋O2↑

深度思考

判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”

（1）Na2O2与Na2O中均只存在离子键（　　）

（2）Na2O2与Na2O晶体中阳离子与阴离子的个数比均为2∶1（　　）

（3）Na2O2在潮湿的空气中放置一段时间，变成白色粘稠物的原因是2Na2O2＋2

CO2===2Na2CO3＋O2（　　）

（2012·北京理综，7C）

（4）2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑

H2O既不是氧化剂也不是还原剂（　　）

（5）Na2O2与H2O反应制备O2的离子方程式：

Na2O2＋H2O===2Na＋＋2OH－＋O2↑（　　）

（6）Na2O、Na2O2组成元素相同，与CO2反应产物也相同（　　）

（7）Na2O2的电子式为Na

·

·

Na（　　）

答案　

（1）×　

（2）√　（3）×　（4）√　（5）×　（6）×（7）×

题组一　过氧化钠的性质及应用

1．某溶液中含有HCO

、SO

、CO

、CH3COO－4种阴离子。

向其中加入足量的Na2O2固体后，溶液中离子浓度基本保持不变的是（假设溶液体积无变化）（　　）

A．CH3COO－B．SO

C．CO

D．HCO

答案　A

解析　Na2O2与水反应生成NaOH，HCO

＋OH－===CO

＋H2O，HCO

浓度减小，CO

浓度增大；SO

具有还原性，被Na2O2氧化，浓度减小；CH3COO－几乎不变。

2．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加入到品红溶液中，加热

四组：

⑦NaOH溶液滴入紫色石蕊试液中　⑧Na2O2固体加入到紫色石蕊试液中

问题：

（1）写出①、②两反应的化学方程式。

（2）判断③、④反应中可能发生的现象，为什么？

（3）判断⑤、⑥反应中可能发生的现象，为什么？

（4）判断⑦、⑧反应中可能发生的现象？

答案　

（1）①2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2

②Na2O2＋SO2===Na2SO4

（2）③、④反应均会有红褐色沉淀生成并有气体放出。

④中气体明显少于③中气体，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）⑤溶液红色褪去，加热后又恢复红色；⑥溶液红色褪去，加热后不能恢复红色。

原因是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）⑦溶液变蓝，⑧溶液先变蓝后褪色。

原因是Na2O2与H2O反应生成NaOH，呈碱性，同时Na2O2又有漂白性。

练后反思

Na2O2结构和强氧化性的常考点

（1）Na2O2的电子式为Na＋[

]2－Na＋，O

是个原子团。

（2）Na2O2与H2O、CO2的反应都是Na2O2自身的氧化还原反应。

（3）在研究Na2O2与其他溶液反应时，要注意Na2O2的强氧化性和其溶液的强碱性。

题组二　有关Na2O2的定量计算

3．往甲、乙、丙、丁四个烧杯内分别放入0.1mol的钠、氧化钠、过氧化钠和氢氧化钠，然后各加入100mL水，搅拌，使固体完全溶解，则甲、乙、丙、丁溶液中溶质的质量分数大小顺序是（　　）

A．甲＜乙＜丙＜丁B．丁＜甲＜乙＝丙

C．甲＝丁＜乙＝丙D．丁＜甲＜乙＜丙

答案　B

解析　

（1）甲、丁相比：

甲：

Na→NaOH　　消耗H2O，溶剂减少

丁：

NaOH无反应　　溶剂不变

故NaOH的质量分数：

甲>丁。

（2）乙、丙相比：

故乙、丙溶液完全等同。

（3）乙、丙与甲相比

甲：

Na　　乙：

Na2O　　丙：

Na2O2

当它们物质的量相等时，Na（甲）所得NaOH是乙、丙（Na2O、Na2O2）所得NaOH物质的量的

，它们所消耗的水相等，故溶剂相等，因此甲的质量分数比乙、丙小。

4．物质的量相同的N2、O2、CO2混合后，通过Na2O2颗粒一段时间，测得体积变为原混合气体体积的

（同温同压下），此时N2、O2、CO2的物质的量之比为（　　）

A．1∶1∶0B．6∶9∶0C．3∶4∶1D．3∶3∶2答案　C

解析　设反应前N2、O2、CO2的体积都为3，则反应前总体积为9，反应后总体积为8。

2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2　　　ΔV

211

21（9－8）＝1

即反应消耗CO22体积，生成O21体积，

故反应后：

V（N2）＝3，V（O2）＝3＋1＝4，

　　V（CO2）＝3－2＝1，

三者的体积比即为物质的量之比，为3∶4∶1。

5．取ag某物质在O2中完全燃烧，将生成物与足量Na2O2固体完全反应，反应后，固体质量恰好也增加了ag，下列物质不能满足上述结果的是（　　）

A．H2B．COC．C6H12O6D．C12H22O11

答案　D

解析　2CO＋O2

2CO2①

2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2②

①＋②得：

Na2O2＋CO===Na2CO3（虚拟的反应）

即：

CO可被Na2O2完全吸收

2H2＋O2

2H2O③

2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑④

③＋④得：

Na2O2＋H2===2NaOH（虚拟的反应）

C项可变形为（CO）6（H2）6；D项变为C·（CO）11（H2）11，因而反应后质量增加大于ag。

练后反思

1．Na2O2与CO2、H2O反应的四个角度探究

（1）从氧化还原角度

①Na2O2与H2O、CO2反应均有O2生成，在反应中Na2O2既表现氧化性也表现还原性，H2O、CO2在此反应中既不是氧化剂，也不是还原剂。

②2mol的Na2O2不论与水还是与CO2反应均生成1mol的O2，转移2mol的电子。

（2）从物质的量的角度

①2mol的Na2O2不论与水还是与CO2反应均生成1mol的O2，消耗2mol的H2O或2mol的CO2。

②若CO2和水蒸气的混合气体（或单一气体）通过足量的Na2O2，气体体积减少的量等于原混合气体体积的

，且等于生成氧气的体积。

（3）从先后顺序的角度

Na2O2与水蒸气、CO2混合气体反应时，Na2O2应视为首先与CO2反应生成Na2CO3，CO2反应完后，剩余的Na2O2再与水蒸气反应生成NaOH。

（4）从质量的角度

每摩尔Na2O2与足量CO2、H2O分别完全反应时相当于吸收了28gCO、2gH2。

2．增重量等于可燃物质量的规律

凡分子组成符合（CO）m·（H2）n的物质，Wg该物质在O2中完全燃烧，将其产物（CO2和水蒸气）通过足量的Na2O2后，固体增重必为Wg。

或是由C、H、O三种元素组成的物质，只要C、O原子个数比为1∶1，即可满足该条件。

中学阶段常见的符合这一关系的物质有：

（1）无机物：

H2、CO及H2和CO的混合气体；

（2）有机物：

CH3OH（甲醇）、HCHO（甲醛）、CH3COOH（乙酸）、HCOOCH3（甲酸甲酯）、C6H12O6（葡萄糖）等。

题组三　Na2O2与CO2反应的探究实验

6．下图是Na2O2和CO2定性、定量实验的装置示意图。

注射器1中抽取了100mLCO2，U形管中装有适量小玻璃珠和约1.5gNa2O2粉末。

实验开始时，打开K1、K2、K4止水夹，关闭K3止水夹，推动注射器1活塞，缓缓将CO2压至U形管中，注射器2活塞缓缓向外移动。

回答下列问题：

（本题不考虑注射器内壁的摩擦阻力）

（1）U形管内的玻璃珠并不参与反应，其所起的作用除防止过氧化钠粉末被吹走外，另一个重要作用是________________________________________。

（2）U形管中可观察到的反应现象是__________________________________________。

（3）注射器1活塞推到底后，注射器2中收集到的气体大于50mL，其原因除可能仍还含CO2外，还有一个重要原因是

________________________________________________________________________

（4）为了使剩余气体中二氧化碳能反应完，接下来的操作是

________________________________________________________________________。

（5）要证明反应产物之一为氧气，最为方便的实验方法是_________________________

________________________________________________________________________。

（6）本实验结束后固体产物板结，难以从U形管中取出，为了要证明固体产物中含有碳酸盐，实验时还需要从如下图所示仪器和试剂中选择________（填字母）。

当装置和药品都安装完毕后，接下来的操作步骤是____________________________________________

____________________________________

____________________________

________。

答案　

（1）增大过氧化钠和二氧化碳的接触面积，使反应完全

（2）淡黄色粉末渐渐变白

（3）该反应为放热反应，反应后气体温度升高，体积变大

（4）将注射器2中气体再推入U形管中，反复数次

（5）打开胶塞，立即将带火星的木条伸入U形管中，木条复燃

（6）DEA（或DEC）

关闭K1、K4止水夹，打开K2、K3止水夹；通过分液漏斗（或胶头滴管）将稀盐酸滴入U形管中，观察试管内Ca（OH）2溶液是否变浑浊

解析　

（1）玻璃珠还可起到增大Na2O2与CO2接触面积，使之反应完全的作用。

（2）U形管中Na2O2与CO2反应生成Na2CO3和O2，故U形管内淡黄色粉末渐渐变白。

（3）由2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2可知100mLCO2理论上应产生50mLO2，收集到的气体大于50mL，除部分CO2没反应外，还可能是反应放热，气体受热膨胀。

（4）为了让CO2反应完，可把注射器2中的气体再推入U形管中，反复数次。

（5）可利用O2支持燃烧，能使带火星的木条复燃的性质证明。

（6）要证明有CO

，可利用H＋与CO

反应产生CO2，检验CO2即可。

故选A、D、E或C、D、E。

操作时，需要关闭K1、K4，打开K2、K3，通过分液漏斗（或胶头滴管）将盐酸滴入U形管中，观察试管内现象即可。

考点三　碳酸钠与碳酸氢钠

1．性质

2．转化

Na2CO3

NaHCO3

深度思考

1．将CO2气体通入到饱和Na2CO3溶液中有何现象？

原因是什么？

答案　开始无明显现象，后有沉淀析出。

原因是NaHCO3的溶解度小于Na2CO3的溶解度，而且反应消耗溶剂水。

2．Na2CO3固体粉末中混有少量NaHCO3，用什么方法除杂？

Na2CO3溶液中混有少量NaHCO3，用什么方法除杂？

NaHCO3溶液中混有少量Na2CO3，用什么方法除杂？

答案　用加热法可以将Na2CO3固体粉末中混有的NaHCO3转化为Na2CO3；向混合液中滴加适量的NaOH溶液，可以将其中的NaHCO3转化为Na2CO3；向混合液中通入过量的CO2气体，可以将Na2CO3转化为NaHCO3。

题组一　Na2CO3、NaHCO3的鉴别

1．下列几种试剂能把等物质的量浓度的Na2CO3、NaHCO3鉴别开的是__________。

（1）CaCl2溶液　

（2）澄清石灰水　（3）稀盐酸　（4）pH试纸

答案　

（1）（3）（4）

2．某校化学课外小组为了鉴别碳酸钠和碳酸氢钠两种白色固体，用不同的方法做了以下实验，如图Ⅰ～Ⅳ所示。

（1）只根据图Ⅰ、Ⅱ所示实验，能够达到实验目的的是____________________________

（填装置序号）。

（2）图Ⅲ、Ⅳ所示实验均能鉴别这两种物质，其反应的化学方程式为________________________________________________________________________；

与实验Ⅲ相比，实验Ⅳ的优点是________（填选项序号）。

A．Ⅳ比Ⅲ复杂

B．Ⅳ比Ⅲ安全

C．Ⅳ比Ⅲ操作简便

D．Ⅳ可以做到用一套装置同时进行两个对比实验，而Ⅲ不行

（3）若用实验Ⅳ验证碳酸钠和碳酸氢钠的稳定性，则试管B中装入的固体最好是_______________________________________________________________（填化学式）。

答案　

（1）Ⅱ　

（2）2NaHCO3

Na2CO3＋H2O＋CO2↑，CO2＋Ca（OH）2===CaCO3↓＋H2O　D　（3）NaHCO3

解析　

（1）图Ⅰ不能达到实验目的，因为无论碳酸钠还是碳酸氢钠均可以与盐酸反应产生二氧化碳，二氧化碳气体与澄清石灰水作用变浑浊，故不可以；图Ⅱ可以鉴别，因为等质量的碳酸钠和碳酸氢钠与足量的稀盐酸反应，生成的二氧化碳气体的量不同，可根据气球膨胀程度来判断。

（2）图Ⅲ、Ⅳ所涉及的化学方程式为2NaHCO3

Na2CO3＋H2O＋CO2↑，实验Ⅳ的优点是可同时做对比实验。

（3）试管B装入碳酸氢钠，试管A装入碳酸钠，这样直接加热的碳酸钠，温度高，不分解，不能使澄清石灰水变浑浊，而间接加热的碳酸氢钠分解，使澄清石灰水变浑浊，表明了碳酸氢钠很不稳定。

练后反思

1．判断类别，用准方法，突破Na2CO3、NaHCO3的鉴别

2．不用任何试剂鉴别Na2CO3和盐酸的化学原理

（1）把Na2CO3溶液逐滴加入盐酸中，开始时盐酸相对过量，则发生反应：

Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋CO2↑＋H2O，即开始就有CO2放出。

（2）把盐酸逐滴加入Na2CO3溶液中，开始时Na2CO3相对过量，则先发生反应：

Na2CO3＋HCl===NaCl＋NaHCO3；继续滴加盐酸则发生反应：

NaHCO3＋HCl===NaCl＋CO2↑＋H2O，即开始阶段无明显现象，后有气体产生。

题组二　有关Na2CO3、NaHCO3的定量计算

3．

（1）①纯净的Na2CO3ag　②Na2CO3与NaHCO3的混合物ag　③纯净的NaHCO3ag，按要求回答下列问题：

A．分别与盐酸完全反应时，耗酸量从大到小的顺序为__________。

B．分别和盐酸完全反应时，放出CO2气体的量从大到小的顺序为________________________________________________________________________。

C．分别溶于水，再加入足量的澄清石灰水，生成沉淀