金属钠碳酸钠的性质与应用Word下载.docx
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实验步骤
实验现象
新切开的钠具有银白色的金属光泽,在空气中很快变暗
钠先熔化成小球,然后剧烈燃烧,火焰呈黄色,生成淡黄色固体
化学方程式
4Na+O2===2Na2O
Na2O2
结论
钠是非常活泼的金属,与O2反应,条件不同时,现象不同,产物也不同
4.钠与水的反应
实验操作
结论或解释
钠浮在水面上
钠的密度比水小
钠熔成小球
钠熔点较低,且反应放热
小球在水面上迅速游动,逐渐变小,最后消失
反应产生的气体推动小球运动
与水反应发出“嘶嘶”声
钠与水剧烈反应,反应放热并生成气体
反应后溶液的颜色逐渐变红
有NaOH生成
2Na+2H2O===2NaOH+H2↑
[特别提醒]
(1)钠原子最外电子层上只有一个电子,反应容易失去,表现还原性且性质活泼。
(2)钠与水(滴有酚酞)反应的现象概括为“浮、熔、游、响、红”。
(3)钠易与空气中O2、H2O反应,通常保存在煤油中。
5.钠的制备
工业上电解熔融的NaCl:
2NaCl通电,2Na+Cl2↑。
6.钠的用途
(1)钠可以用来制取一些钠的化合物如过氧化钠。
(2)冶炼金属,如可以从钛、锆、铌、钽等金属的氯化物中置换出金属单质。
钠与四氯化钛反应的化学方程式为TiCl4+4Na700~800℃,Ti+4NaCl。
(3)可制作高压钠灯,其特点是黄光射程远,透雾能力强。
(4)钠钾合金:
常温下是液体,可用于原子反应堆作热交换剂。
1.钠与O2在不同条件下生成产物有何不同?
写出反应的化学方程式。
提示:
钠与O2在常温下反应生成Na2O,加热条件下生成Na2O2,化学方程式分别为4Na+O2===2Na2O,2Na+O2△,Na2O2。
2.将一块钠投入到少量的盐酸中,发生哪些反应?
钠先与盐酸反应,过量的钠再与水反应。
反应的化学方程式分别为2Na+2HCl===2NaCl+H2↑;
2Na+2H2O===2NaOH+H2↑。
3.把一小块钠投到CuSO4溶液中,可观察到哪些现象?
观察到钠浮在液面上,熔化成一闪亮的小球到处游动,有蓝色沉淀生成。
反应的化学方程式为2Na+2H2O===2NaOH+H2↑,CuSO4+2NaOH===Cu(OH)2↓+Na2SO4。
合并后可得2Na+2H2O+CuSO4===Na2SO4+Cu(OH)2↓+H2↑。
1.金属钠露置于空气中的主要变化
金属钠长期露置于空气中最终完全转变为Na2CO3粉末,此过程中的主要变化与现象有:
发生的主要变化的化学方程式为
①4Na+O2===2Na2O;
②Na2O+H2O===2NaOH;
④2NaOH+CO2===Na2CO3+H2O,
Na2CO3+10H2O===Na2CO3·
10H2O;
⑤Na2CO3·
10H2O===Na2CO3+10H2O。
2.钠与水、酸溶液、碱溶液和盐溶液的反应
(1)钠与水的反应
化学方程式:
2Na+2H2O===2NaOH+H2↑,还原剂:
Na,氧化剂:
H2O。
(2)钠与酸溶液的反应
①钠与酸溶液反应时先与酸反应生成H2。
②如果钠过量,钠把酸消耗尽之后,再与水反应。
(3)钠与碱溶液的反应
实质就是钠与水的反应。
(4)钠与盐溶液的反应
钠与盐溶液反应时,首先与水反应生成NaOH,然后NaOH与盐发生复分解反应(若氢氧化钠不与盐反应,则只有钠与水的反应)。
例如:
(1)Na与Fe2(SO4)3溶液的反应
2Na+2H2O===2NaOH+H2↑,
6NaOH+Fe2(SO4)3===2Fe(OH)3↓+3Na2SO4。
(2)Na与K2SO4溶液的反应
2Na+2H2O===2NaOH+H2↑(仅此一步反应)。
1.取一块金属钠,放在燃烧匙里加热,下列对实验现象的描述正确的是( )
①金属先熔化 ②在空气中燃烧,产生黄色火花 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
A.②⑤ B.①②③
C.①④⑤D.④⑤
解析:
选C 钠燃烧时,先受热熔化成闪亮的小球,然后燃烧,燃烧时火焰为黄色,燃烧后生成淡黄色的过氧化钠固体。
2.金属钠分别与下列溶液反应时,既有气体又有沉淀产生的是( )
A.BaCl2溶液 B.K2SO4溶液
C.FeCl3溶液D.NH4NO3溶液
选C 钠与盐溶液中的水反应生成NaOH和H2,故每种溶液中均有气体产生。
A、B、D中均无沉淀生成,C中FeCl3与NaOH反应生成Fe(OH)3沉淀。
3.将金属钠分别投入下列物质的水溶液中,生成白色沉淀的是( )
A.MgCl2B.K2SO4
C.CuCl2D.HCl
选A 金属钠与水反应生成氢氧化钠和氢气,氢氧化钠再与盐反应产生沉淀。
A项,氢氧化钠与氯化镁反应,生成氢氧化镁白色沉淀,正确;
B项,氢氧化钠与硫酸钾不反应,错误;
C项,氢氧化钠与氯化铜反应产生蓝色沉淀,错误;
D项,无沉淀产生,错误。
1.氧化钠
(1)物理性质:
Na2O是一种白色粉末状固体。
(2)化学性质
有关的化学方程式:
①Na2O+H2O===2NaOH;
②Na2O+2HCl===2NaCl+H2O;
③Na2O+CO2===Na2CO3。
2.过氧化钠
(1)物理性质
颜色:
淡黄色;
状态:
固体。
①与水的反应
2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑。
②与二氧化碳的反应
(3)用途
①供氧剂:
可用于呼吸面具或潜水艇中作为氧气的来源。
②强氧化剂。
③漂白剂:
用于漂白某些物质。
[特别提醒]
(1)Na2O2中氧元素的化合价是-1价,Na2O中氧元素的化合价是-2价,Na2O2与水、CO2反应中,Na2O2既是氧化剂又是还原剂。
(2)Na2O2中阴、阳离子个数比是1∶2而不是1∶1。
1.Na2O2属于碱性氧化物吗?
为什么?
不是碱性氧化物;
原因是Na2O2与酸反应时,除生成盐和水外,还生成O2,因此,Na2O2不是碱性氧化物,而属于过氧化物。
2.2.24L的CO2和水蒸气的混合气体与足量的Na2O2反应,能得到相同条件下的气体多少升?
根据CO2与Na2O2、H2O与Na2O2反应的化学方程式可知,2.24LCO2和水蒸气的混合气体与足量Na2O2反应生成1.12LO2。
3.7.8gNa2O2与足量水反应时转移电子的个数是多少?
0.1NA;
由Na2O2与水反应的化学方程式可知,0.1molNa2O2与水反应转移0.1mol电子。
Na2O2与CO2、H2O反应的三大关系
反应的化学方程式为
2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2①
2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑②
1.物质的量关系
不论是CO2还是H2O,通过足量的Na2O2时,放出O2的物质的量与CO2或H2O的物质的量之比均为1∶2。
2.电子转移关系
在Na2O2与CO2或H2O的反应中,Na2O2既是氧化剂又是还原剂,每生成1molO2都转移2mol电子。
3.固体质量关系
(1)2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2 Δm(固体)
2×
78g2mol2×
106g56g
(2molCO的质量)
即发生反应①时,固体增加的质量等于与CO2等物质的量的CO的质量。
(2)2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑ Δm(固体)
78g2mol4×
40g4g
(2molH2的质量)
即发生反应②时,固体增加的质量等于与H2O等物质的量的H2的质量。
1.下列关于Na2O2的叙述中正确的是( )
A.Na2O2是淡黄色固体,久置于空气中变成Na2CO3
B.Na2O2与水的反应中,Na2O2只作氧化剂
C.Na2O2属于碱性氧化物
D.Na2O2与CO2或H2O反应,1molNa2O2参加反应,转移1mol电子
选AD Na2O2久置空气中发生的转变过程为Na2O2
NaOH
Na2CO3,A正确;
Na2O2与水反应时,Na2O2既是氧化剂又是还原剂,B错误;
Na2O2属于过氧化物,而不属于碱性氧化物,C错误;
Na2O2与CO2反应的电子转移情况
为,由此可知,D正确。
2.CO和H2的混合气体21.2g,与足量O2反应后,通过足量Na2O2,固体质量增加( )
A.21.2g B.14g
C.6.78gD.不能确定
选A 已知有关反应:
2H2+O2
2H2O,2CO+O2
2CO2,2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑,2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2。
将上述化学方程式合并可得:
Na2O2+H2===2NaOH,Na2O2+CO===Na2CO3即反应结果相当于CO、H2恰好被Na2O2吸收,固体增加的质量就是CO和H2的总质量。
1.物理性质
名称
碳酸钠
碳酸氢钠
化学式
Na2CO3
NaHCO3
俗名
纯碱、苏打
小苏打
色态
白色粉末
细小白色晶体
溶解性
水中易溶
水中易溶,相同温度下,Na2CO3的溶解度大于NaHCO3
2.化学性质
(1)溶液的酸碱性
①Na2CO3溶液呈碱性。
②NaHCO3溶液呈碱性,物质的量浓度相同时Na2CO3溶液的pH比NaHCO3溶液的大。
(2)热稳定性
①Na2CO3性质稳定,受热不易分解,Na2CO3·
10H2O易风化。
②NaHCO3受热易分解,化学方程式为
2NaHCO3△,Na2CO3+H2O+CO2↑。
(3)与酸(足量盐酸)反应
①Na2CO3:
Na2CO3+2HCl===2NaCl+H2O+CO2↑。
②NaHCO3:
NaHCO3+HCl===NaCl+H2O+CO2↑。
(4)与碱(氢氧化钠)反应
与NaOH不反应;
(5)相互转化
③的化学方程式:
Na2CO3+H2O+CO2===2NaHCO3。
3.碳酸钠的制法——侯氏制碱法
主要反应的化学方程式为
①NaCl+NH3+CO2+H2O===NaHCO3+NH4Cl;
②2NaHCO3
Na2CO3+CO2↑+H2O。
4.用途
(1)碳酸钠:
重要的化工原料,在玻璃、肥皂、合成洗涤剂、造纸、纺织、石油等方面有广泛的应用。
(2)碳酸氢钠:
是发酵粉的主要成分之一,医疗上可以做治疗胃酸过多的药剂。
1.碳酸钠和碳酸氢钠的热稳定性比较
利用下图装置探究碳酸钠和碳酸氢钠的热稳定性,其中小试管内有沾有白色无水硫酸铜粉末的棉花球。
[问题思考]
(1)实验时,小试管内棉花球上的无水硫酸铜由白色变成蓝色,由此得出的实验结论是什么?
小试管内的NaHCO3受热分解生成了水。
(2)实验时,烧杯A中澄清石灰水不变浑浊,而烧杯B中澄清石灰水变浑浊,依据该实验现象得出的实验结论是什么?
Na2CO3受热不易分解,而NaHCO3加热分解生成CO2气体,因此,热稳定性:
Na2CO3>
NaHCO3。
(3)若将大小试管中的Na2CO3和NaHCO3位置互换,能否得出相同的实验结论?
不能;
因为大试管中加热温度高,而小试管中温度较低,NaHCO3受热分解的原因也可能是温度高造成的。
2.碳酸钠和碳酸氢钠的鉴别
(1)分别向等浓度的Na2CO3、NaHCO3的稀溶液中滴加同浓度的CaCl2溶液,(如图1、图2所示),产生的实验现象相同吗?
原因是什么?
不相同;
图1中有白色沉淀生成,发生的反应为
Na2CO3+CaCl2===CaCO3↓+2NaCl。
图2中无明显现象,因为NaHCO3与CaCl2不反应。
(2)实验中若用盐酸替代CaCl2溶液,能否鉴别Na2CO3和NaHCO3两种溶液?
能;
向溶液中逐滴加入盐酸,Na2CO3溶液中开始无气泡,过一会才会有气泡产生;
NaHCO3溶液中一开始即有大量气泡产生。
1.Na2CO3与NaHCO3的鉴别方法
依据
原理
热稳定性
Na2CO3+CO2↑+H2O;
Na2CO3受热不易分解
加热有气体产生的是NaHCO3,无变化的是Na2CO3
与CaCl2、BaCl2的反应
CO
+Ca2+===CaCO3↓,CO
+Ba2+===BaCO3↓;
HCO
与Ca2+、Ba2+不反应
有沉淀生成的是Na2CO3,无变化的是NaHCO3
与盐酸反应的剧烈程度
Na2CO3+2HCl===
2NaCl+H2O+CO2↑;
NaHCO3+HCl===
NaCl+H2O+CO2↑
生成气体剧烈的是NaHCO3,相对不剧烈的是Na2CO3
盐酸逐滴加入时的现象
+H+===HCO
;
+H+===CO2↑+H2O
逐滴加入盐酸立即产生气体的是NaHCO3,开始不产生气体,滴加一会才产生气体的是Na2CO3
[注意] 鉴别Na2CO3溶液和NaHCO3溶液不能用澄清石灰水,原因是二者均会与Ca(OH)2反应产生白色沉淀。
2.Na2CO3与NaHCO3的分离与提纯
混合物(括号内的为杂质)
除杂方法及试剂
Na2CO3固体(NaHCO3)
NaHCO3溶液(Na2CO3)
通入足量CO2气体
Na2CO3溶液(NaHCO3)
加入适量NaOH溶液
1.下列关于Na2CO3和NaHCO3性质的说法错误的是( )
A.热稳定性:
NaHCO3>Na2CO3
B.与同浓度盐酸反应的剧烈程度:
NaHCO3>
C.相同温度时,在水中的溶解度:
NaHCO3<
D.等物质的量与足量盐酸反应产生CO2的物质的量:
选AD A项,碳酸氢钠受热分解,碳酸钠不易分解,错误;
B项,碳酸氢钠和盐酸反应更剧烈,正确;
C项,碳酸氢钠的溶解度小于碳酸钠,正确;
D项,两者与足量盐酸反应产生CO2的物质的量相等,错误。
2.有两试管分别装有Na2CO3和NaHCO3溶液,下列操作或判断正确的是( )
选项
操作
判断
A
分别加入澄清石灰水
产生沉淀者为Na2CO3
B
分别加入等浓度的稀盐酸
反应较剧烈者为Na2CO3
C
分别加入CaCl2溶液
D
逐滴加入等浓度的盐酸
立即产生气泡者为Na2CO3
选C A项中发生的反应分别为Na2CO3+Ca(OH)2===CaCO3↓+2NaOH,2NaHCO3+Ca(OH)2===CaCO3↓+Na2CO3+2H2O,两者现象相同均产生白色沉淀;
B项滴加等浓度的稀盐酸时,NaHCO3溶液反应更剧烈;
C项Na2CO3与CaCl2发生反应:
Na2CO3+CaCl2===CaCO3↓+2NaCl,产生白色沉淀,NaHCO3与CaCl2不反应;
D项逐滴加入盐酸时,NaHCO3立即产生气泡,Na2CO3开始无气泡产生,过一会儿才产生气泡。
[方法技巧]
互滴法检验Na2CO3和稀盐酸
互滴法是指当两种溶液反应时有两个不同的反应过程,且这两个过程的实验现象各不相同,则可以通过滴加顺序不同,利用产生的现象不同进行鉴别。
如:
(1)盐酸逐滴加入到Na2CO3溶液中
①现象:
开始无明显现象,后有无色气体放出。
②原理:
(无明显现象),
+H+===H2O+CO2↑(无色气体放出)。
(2)Na2CO3溶液逐滴加入到稀盐酸中
有无色气体放出。
+2H+===H2O+CO2↑。
[三级训练·
节节过关]
1.下列关于金属钠性质的叙述正确的是( )
A.钠着火时可用水扑灭
B.钠与氧气在加热条件下反应时,若氧气的量较少,则生成氧化钠
C.钠在空气中长期放置,最终变成碳酸钠
D.钠是金属,其密度比水的大
选C 钠能与水反应,着火时可用沙土扑灭;
钠与氧气在加热时生成过氧化钠,与氧气量的多少无关;
钠在空气中放置,先生成氧化钠,进一步转化成氢氧化钠,最后变成碳酸钠;
钠的密度比水的小。
2.下列关于Na2O和Na2O2的叙述正确的是( )
A.都是白色固体
B.都是碱性氧化物
C.都能和水反应形成强碱溶液
D.都是强氧化剂
选C Na2O是白色固体,Na2O2是淡黄色固体;
Na2O是碱性氧化物,Na2O2是过氧化物;
它们都能和水反应形成氢氧化钠溶液;
Na2O中氧元素化合价为-2价,无氧化性,Na2O2中氧元素化合价为-1价,具有氧化性、还原性,是强氧化剂。
3.下列有关碳酸钠与碳酸氢钠的说法中不正确的是( )
A.在通常状况下,都是白色固体
B.它们都易溶于水
C.在通常状况下,受热都易分解
D.都可以和盐酸反应并生成CO2气体
选C 碳酸钠与碳酸氢钠一个显著的区别是热稳定性,碳酸氢钠受热易分解,而碳酸钠受热难分解。
4.一小块金属钠长时间置于空气中,可能有下列现象,这些现象出现的先后顺序是( )
①变成白色粉末 ②变暗 ③变成白色固体 ④变成液体
A.①②③④ B.②③④①
C.②③①④D.③②④①
选B 钠在空气中发生如下变化:
Na→Na2O→NaOH→Na2CO3·
10H2O→Na2CO3。
反应现象为:
钠由银白色变暗,之后变成白色固体(NaOH),白色固体潮解变成液体,与空气中的CO2、H2O结合形成白色晶体(Na2CO3·
10H2O),最后晶体风化,变成白色粉末(Na2CO3)。
5.有4种钠的化合物W、X、Y、Z,它们之间存在如下关系:
①W
X+H2O+CO2↑
②Z+CO2―→X+O2
③Z+H2O―→Y+O2↑
④X+Ca(OH)2―→Y+CaCO3↓
试回答下列问题:
(1)W、X、Y、Z的化学式分别是:
W________,X________,Y________,Z________。
(2)以上4个化学反应,属于氧化还原反应的是________(填反应序号),反应中氧化剂是__________(写化学式),还原剂是__________(写化学式)。
(3)若反应④在溶液中进行,写出其反应的化学方程式:
________________________________________________________________________。
①反应可认定为NaHCO3的分解反应:
Na2CO3+H2O+CO2↑,该反应是非氧化还原反应。
由X(Na2CO3)逆推可知Z为Na2O2,Y为NaOH:
2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2,2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑,以上两反应都是氧化还原反应,且Na2O2既是氧化剂又是还原剂。
这样,④反应为Na2CO3+Ca(OH)2===CaCO3↓+2NaOH。
答案:
(1)NaHCO3 Na2CO3 NaOH Na2O2
(2)②③ Na2O2 Na2O2
(3)Ca(OH)2+Na2CO3===2NaOH+CaCO3↓
一、单项选择题
1.下列叙述中错误的是( )
A.钠在自然界中可以以游离态存在
B.钠在燃烧时产生黄色火焰
C.钠与硫化合时可能发生爆炸
D.钠在空气中燃烧生成过氧化钠
选A 钠在自然界中只能以化合态的形式存在。
2.下列关于碳酸钠的叙述正确的是( )
A.碳酸钠俗称纯碱,因为碳酸钠是一种碱
B.碳酸钠溶液中滴入酚酞溶液,溶液呈浅红色
C.碳酸钠本身显碱性,所以不能与任何碱反应
D.用BaCl2溶液不能区分碳酸钠和碳酸氢钠溶液
选B 碳酸钠属于盐类,A项错误;
碳酸钠可与氢氧化钙反应,C项错误;
BaCl2溶液可与碳酸钠反应产生沉淀,而不与碳酸氢钠溶液反应,D项错误。
3.下列关于Na2O和Na2O2的叙述正确的是( )
A.Na2O与Na2O2颜色相同
B.均可与CO2、H2O反应产生氧气
C.所含氧元素的化合价均为-2
D.阴阳离子的个数比均为1∶2
选D Na2O为白色固体,Na2O2为淡黄色固体,颜色不相同,A错误;
Na2O与CO2、H2O反应不能生成氧气,B错误;
Na2O2中氧元素的化合价均为-1,C错误;
Na2O2中含有Na+、O
,个数比为2∶1,Na2O中含有Na+、O2-,个数比为2∶1,D正确。
4.某学生将一小块钠投入滴有酚酞的水中,此实验能证明钠下面4点性质中的( )
①钠的密度比水的小 ②钠的熔点较低 ③钠与水反应时放出热量 ④钠与水反应后溶液呈碱性
A.①④ B.①②④
C.①③④D.①②③④
选D Na与水反应时,Na融化成闪亮的小球,在水面四处游动,同时溶液变红色,体现了①②③④四点性质。
5.除去Na2CO3固体中少量的NaHCO3的最佳方法是( )
A.加入适量盐酸B.加入NaOH溶液
C.加热分解D.制成溶液后通入CO2
选C 根据NaHCO3的不稳定性,通过加热分解除去NaHCO3,并且又生成Na2CO3。
二、不定项选择题
6.对于反应:
TiCl4+4Na
4NaCl+Ti,下列说法正确的是( )
A.该反应说明钠