版化学学案31钠及其重要化合物必修1.docx
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版化学学案31钠及其重要化合物必修1
第一节钠及其重要化合物
【高考目标导航】
考纲导引
考点梳理
了解钠及其重要化合物的主要性质及其应用。
1.钠
2.钠的重要化合物
3.焰色反应
【基础知识梳理】
一、钠
1.、物理性质
颜色
硬度
导电性
密度
熔点
银白色
柔软
良好
比水小
比煤油大
小于100℃
2.化学性质——还原性
(1)跟非金属反应:
(2)钠与水(滴有酚酞)反应:
2Na+2H2O=2NaOH+H2↑
现象及解释:
(3)钠与酸反应:
2Na+2HCl===2NaCl+H2↑钠与酸的反应比水反应更激烈,极易爆炸。
(4)钠与盐溶液反应:
先考虑钠与水反应生成NaOH,再考虑NaOH是否与盐反应。
例如:
钠与CuSO4溶液反应
2Na+2H2O=NaOH+H2↑
(1)
CuSO4+2NaOH=Na2SO4+Cu(OH)2
(2)
合并
(1)
(2)得:
2Na+2H2O+CuSO4=Na2S
O4+Cu(OH)2↓+H2↑
3.钠的制取和存放
(1)制备:
电解熔融氯化钠,化学方程式:
2NaCl(熔融)
2Na+Cl2↑
(2)钠的存放:
少量金属钠可保存在煤油里,大量的金属钠则存在铁筒中用石蜡密封。
(3)用途
钠是一种强还原剂,工业上用它还原金属钛、锆、铌等;反应如:
4Na+TiCl4(熔融)=Ti+4NaCl,另外钠和钾的合金在常温下呈液态,是原子反应堆的导热剂;钠也可用于制高压钠灯。
二、钠的重要化合物
1.氧化钠和过氧化钠的比较
比较内容
Na2O
Na2O2
颜色、状态
白色固体
淡黄色固体
氧的化合价
—2价
—1价(过氧离子O22—)
电子式
稳定性
较不稳定
较稳定
生成条件
通过钠的常温氧化生成
通过钠的燃烧生成
物质类别
碱性氧化物
过氧化物(不是碱性氧化物)
与水反应
Na2O+H2O==2NaOH
2Na2O2+2H2O==4NaOH+O2↑
与CO2反应
Na2O+CO2==Na2CO3
2Na2O2+2CO2==2Na2CO3+O2
与盐酸反应
Na2O+2HCl==2NaCl+H2O
2Na2O2+4HCl==4NaCl+2H2O+O2↑
用途
用于少量Na2O2制取
强氧化剂、漂白剂、供氧剂
保存
密封保存
密封保存
2.常见的钠盐(Na2CO3和NaHCO3)
碳酸钠
碳酸氢钠
俗名
苏打、纯碱
小苏打
水溶性
易溶于水,溶液呈碱性
溶解度较碳酸钠小,溶液呈碱性
与盐酸反应
慢Na2CO3+HCl=NaCl+NaHCO3
Na2CO3+2HCl=2NaCl+CO2↑
+H2O
快NaHCO3+HCl=NaCl+CO2↑+H2O
与NaOH反应
不反应
NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O
与Ca(OH)2反
应
Na2CO3+Ca(OH)2=CaCO3↓+2NaOH
足量:
HCO3-+Ca2++OH-=CaCO3↓+H2O
不足:
2HCO3-+Ca2++2OH—=CaCO3↓+2H2O+CO32-
与BaCl2反应
Na2CO3+BaCl2==BaCO3↓+2NaCl
无明显现象
相互
转化
用途
重要的化工原料,用于玻璃、造纸、纺织、洗涤剂等的生产
食品工业,泡沫灭火剂等
三、焰色反应
1.概念:
许多金属或它们的化合物在燃烧时火焰呈特殊的颜色,这在化学上叫做焰色反应,是一种物理变化,是元素的性质。
2.常见元素焰色:
钠是黄色;钾是紫色(透过蓝色钴玻璃);钙是砖红色。
【要点名师透析】
一、Na2O2的特性与计算
1.Na2O2与CO2、H2O的反应规律
2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑
2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2
根据以上两个反应,探究反应中存在的定量关系:
(1
)先后顺序关系
一定量的Na2O2与一定量的CO2和H2O(g)的混合物的反应,可视作Na2O2先与CO2反应,待CO2反应完全后,Na2O2再与H2O发生反应。
(2)物质的量关系
无论是CO2或H2O的单一物质还是二者的混合物,通过足量的Na2O2时,CO2或H2O与放出O2的物质的量之比均为2∶1。
(3)气体体积关系
若CO2和水蒸气的混合气体(或单一气体)通过足量Na2O2,气体体积的减少量等于原混合气体(或单一气体)体积的
,也等于生成氧气的量。
(4)固体质量关系
相当于固体(Na2O2)只吸收了CO2中的“CO”或H2O中的“H2”,可以看作发生相应的反应:
Na2O2+CO===Na2CO3、Na2O2+H2===2NaOH(实际上两反应均不能发生)。
【注】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。
2.Na2O2的强氧化性
由于Na2O2中氧元素是-1价,为中间价态,因而既可表现氧化性又可表现还原性。
又因为氧的稳定价态是-2价,因此Na2O2中的氧易得到电子从-1价降到-2价,从而表现强氧化性。
【典例1】在一定条件下,使CO和O2的混合气体26g充分反应,所得混合物在常温下跟足量的Na2O2固体反应,结果固体增重14g,则原混合气体中O2和CO的质量比可能是( )
A.9∶4B.1∶1
C.7∶6D.6∶7
【答案】D
【解析】由反应2CO+O2
2CO2,2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2可推得CO+Na2O2===Na2CO3,所以固体增加的质量为原来CO的质量。
则原混合气体中CO为14g,O2为12g,
=
。
二、关于碳酸氢钠和碳酸钠的问题分析
1.Na2CO3和NaHCO3的鉴别方法
(1)根据热稳定性不同
(2)根据和酸反应生成气体的速率不同鉴别
②Na2CO3溶液与盐酸的互滴鉴别
向Na2CO3溶液中逐滴加入盐酸,开始无气泡产生;而向盐酸中滴加Na2CO3溶液开始就有气泡产生。
(3)根据阴离子不同用盐溶液鉴别
(4)根据溶液的酸碱性鉴别
2.与等浓度盐酸反应的规律
(1)放出CO2快慢:
NaHCO3>Na2CO3
(2)混合物反应先后:
因CO32-结合H+更容易,所以Na2CO3先反应生成NaHCO3,然后NaHCO3再反应。
【典例2】有关纯碱和小苏打的叙述正确的是()
A.等质量的Na2CO3、NaHCO3分别与足量稀H2SO4反应,NaHCO3产生的CO2多
B.等质量的Na2CO3、NaHCO3分别与足量的同种盐酸反应,NaHCO3消耗的盐酸多
C.向NaHCO3溶液中滴入Ba(OH)2溶液无沉淀,而Na2CO3溶液中加入Ba(OH)2溶液出现白色沉淀
D.Na2CO3和NaHCO3都既能与酸反应,又能与氢氧化钠反应
【答案】A
【解析】Na2CO3、NaHCO3分别与HCl反应,有关物质的质量关系是:
Na2CO3+2HCl====2NaCl+H2O+CO2↑
106g73g44g
NaHCO3+HCl====NaCl+H2O+CO2↑
84g36.5g44g
显然,等质量的Na2CO3、NaHCO3分别与盐酸反应,NaHCO3产生二氧化碳多,Na2CO3消耗盐酸多,故A正确,B不正确。
向NaHCO3溶液中滴加Ba(OH)2有如下反应:
+OH-====
+H2O
+Ba2+====BaCO3↓,C选项不正确。
Na2CO3溶液不能与NaOH反应,D选项不正确。
【感悟高考真题】
1.(2011·北京高考)25℃、101KPa下:
①2Na(s)+1/2O2(g)=Na2O(s)△H1=-414
kJ·mol-1
②2Na(s)+O2(g)=Na2O2(s)△H2=-511kJ·mol-1
下列说法正确的是
A.①和②产物的阴阳离子个数比不相等
B.①和②生成等物质的量的产物,转移电子数不同
C.常温下Na与足量O2反应生成Na2O,随温度升高生成Na2O的速率逐渐加快
D.25℃、101kPa下,Na2O2(s)+2Na(s)=2Na2O(s)
=-317kJ/mol
【答案】选D。
【解析】解答本题时应注意Na2O、Na2O2的组成及盖斯定律在求解热化学方程式中的应用。
选项
具体分析
结论
A
Na2O的组成微粒为Na+和O2-,Na2O2的组成微粒为Na+和O22-,二者的阴阳离子个数比均为1:
2
错误
B
根据化合价变化可知物质与电子转移的关系,方程式①中2Na~Na2O
~2e-,方程式②中2Na~Na2O2~2e-,故生成等量的产物,转移的电子数相同
错误
C
Na与O2的反应产物与温度相关,常温下生成Na2O,温度高时生成Na2O2
错误
D
由盖斯定律可知,①×2-②即可得所求热化学方程式,ΔH=2×ΔH1-ΔH2=-414×2-(-511)=-317KJ·mol-1
正确
1.(2010·上海)将0.4gNaOH和1.06gNa2CO3混合并配成溶液,向溶液中滴加0.1mol·L-1稀盐酸。
下列图像能正确表示加入盐酸的体积和生成CO2的物质的量的关系的是
【答案】C
【解析】此题考查了元素化合物、图像数据的处理知识。
向NaOH和Na2CO3混合溶液中滴加盐酸时,首先和NaOH反应生成水和氯化钠,当滴入0.1L时,两者恰好反应完全;继续滴加时,盐酸和Na2CO3开始反应,首先发生:
HCl+Na2CO3=NaHCO3+NaCl,不放出气体,当再加入0.1L时,此步反应进行完全;继续滴加时,发生反应:
NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑;此时开始放出气体,分析图像,可知选C。
易错警示:
解答此题的易错点是,不能准确理解向碳酸钠溶液中滴加盐酸的反应。
是分步进行的,首先发生的是HCl+Na2CO3=NaHCO3+NaCl;进行完全后,再发生:
NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑
3.(2010·福建卷)下列各组物质中,满足下图物质一步转化关系的选项是
X
Y
Z
A
Na
NaOH
NaHCO3
B
Cu
CuSO4
Cu(OH)2
C
C
CO
CO2
D
Si
SiO2
H2SiO3
【答案】选C.
【解析】本题考察考生对常见元素及其化合物知识的掌握情况,可用代入法,即把各选项中的X,Y,Z带入又吐的圆圈中进行判断,C中CO2在一定条件下与单质钠反应可以生成金刚石和碳酸钠。
4.(2010·安徽卷)将0.01mol下列物质分别加入100mL蒸馏水中,恢复至室温,所得溶液中阴离子浓度的大小顺序是(溶液体积变化忽略不计)
①Na2O1②Na2O③Na2CO3④NaCl
A.①>②>③>④B.①>②>④>③
C.①=②>③>④D.①=②>③=④
【答案】A
【解析】①②溶于水,溶质都是0.02moL,但前者有氧气生成,因此氢氧根浓度大,有①>②;③中碳酸根水解使得阴离子浓度稍大于④。
因此有A正确。
5.(2010·上海卷)甲、乙两烧杯中分别装有相同体积、相同pH的氨水和NaOH溶液,各加入10mL0.1mol·L-1AlCl3溶液,两烧杯中都有沉淀生成。
下列判断正确的是
A.甲中沉淀一定比乙中的多B.甲中沉淀可能比乙中的多
C.甲中沉淀一定比乙中的少D.甲中和乙中的沉淀可能一样多
【答案】BD
【解析】此题考查了元素化合物知识。
根据氢氧化铝的性质,其能溶于氢氧化钠但不溶于氨水,故此加入时,两烧杯中生成的都是氢氧化铝沉淀;相同体积相同pH的两溶液中的溶质氨水大于氢氧化钠,当两者均不足量时,生成的沉淀氨水多;氨水过量,氢氧化钠不足量时,生成的沉淀氨水多;氨水过量,氢氧化钠恰好时,生成的沉淀一样多;氨水和氢氧化钠都过量时,生成的沉淀氨水多;可知BD正确。
解法点拨:
此题解答时,选用的是讨论法,其多用在计算条件不足,据此求解时需要在分析推理的基础上通过某些假设条件,加以讨论才能正确解答;故此在应用讨论法解题时,关键是先要分析条件与求解问题之间的联系,形成正确的解题方法。
6.(09·全国卷Ⅰ·11T)为了检验某含有
杂质的
样品的纯度,现将
克样品加热,其质量变为
g,,则该样品的纯度(质量分数)是()
A.
B.
C.
D.
【答案】A
【解析】2NaHCO3
Na2CO3+CO2↑+H2Om(减少)
2×8410662
x(w1-w2)
解得x=
,将其带入下式可得:
w(Na2CO3)=(w1-x)/W1=
,
A项正确。
7.(09·全国卷Ⅱ·8T)下列叙述中正确的是()
A.向含有CaCO3沉淀的水中通入CO2至沉淀恰好溶解,再向溶液中加入NaHCO3饱和溶液,又有CaCO3沉淀生成
B.向Na2CO3溶液中逐滴加入等物质的量的稀盐酸,生成的CO2与原Na2CO3的物质的量之比为1:
2.
C.等质量的NaHCO3和Na2CO3分别与足量盐酸反应,在同温同压下,生成的CO2体积相同
D.向Na2CO3饱和溶液中通入CO2,有NaHCO3结晶析出
【答案】D
【解析】CaCO3与CO2反应生成Ca(HCO3)2,再加入NaHCO3是没有现象的,A项错;向Na2CO3溶液中逐滴加入等物质的量的稀盐酸,仅生成NaHCO3,无CO2气体放出,B项错;等质量的NaHCO3和Na2CO3,其中NaHCO3的物质的量多,与足量HCl反应时,放出的CO2多,C项错;
D项,发生的反应为:
Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3↓,由于NaHCO3的溶解性较小,故有结晶析出,正确。
8.(09·天津·2T)25℃时,浓度均为0.2mol/L的NaHCO3和Na2CO3溶液中,下列判断不正确的是()
A.均存在电离平衡和水解平衡
B.存在的粒子种类相同
C.c(OH-)前者大于后者
D.分别加入NaOH固体,恢复到原温度,c(CO33-)均增大
【答案】C
【解析】相同浓度时,Na2CO3的碱性强于NaHCO3,C项错。
【考点模拟演练】
一、选择题
1.下列说法正确的是()
A.发酵粉中主要含有氢氧化钠,能使焙制出的糕点疏松多孔
B.碳酸钠可用于治疗胃酸过多
C.碳酸氢钠可用于治疗胃酸过多
D.硫酸氢钠属于盐类,其水溶液显中性
【答案】C
【解析】发酵粉中主要含有NaHCO3,A错;碳酸氢钠可用于治疗胃酸过多,B错,C对;硫酸氢钠属于盐类,其水溶液显酸性,D错。
2.取ag某物质在氧气中完全燃烧,将其产物跟足量的过氧化钠固体完全反应,反应后固体的质量恰好也增加了ag。
下列物质中不能满足上述结果的是()
A.H2B.CO
C.C6H12O6D.C12H22O11
【答案】D
【解析】采用巧解法解题:
分析题意要满足题给条件。
必须是物质燃烧消耗氧气的量等于CO2和H2O与过氧化钠反应产生氧气的量。
所以:
A、B满足上述结果;C项可以改写为(CO)6·(H2)6的形式,故C正确;而D项C12H22O11可改写为(CO)11·(H2)11·C的形式,故D项不能满足上述结果。
3.向某NaOH溶液中通人CO2气体后得溶液M,因CO2通人量的不同,溶液M的组成也不同。
若向M中逐滴加人盐酸,产生的气体体积V(CO2)与加人盐酸的体积V(HCl)的关系有下列图示四种情况,且
(2)、(3)、(4)图中分别有OA<AB,OA=AB,OA>AB,则下列分析与判断不正确的是(不计CO2的溶解)()
A.M中只有一种溶质的有
(1)和(3)B.M中有两种溶质的有
(2)和(4)
C.2)图显示M中c(NaHCO3)>c(Na2CO3)D.(4)图显示M中c(NaHCO3)>c(Na2CO3)
【答案】CD
4.(2011·广东汕头检测)(双选)下列离子方程式书写正确的是
A.烧碱溶液中加入铝片:
Al+OH-+H2O===AlO
+H2↑
B.苯酚钠溶液中通入少量CO2:
C6H5O-+CO2+H2O===C6H5OH+HCO
C.澄清石灰水与少量小苏打溶液混合:
Ca2++2OH-+2HCO
===CaCO3↓+CO
+2H2O
D.硝酸亚铁溶液中滴加盐酸:
3Fe2++4H++NO
===3Fe3++2H2O+NO↑
【答案】BD
【解析】A项未配平;C项小苏打溶液少量,Ca(OH)2过量,则CO
应完全转化为沉淀。
5.向酚酞溶液中加入过量Na2O2粉末,振荡,正确的叙述是( )
A.最后溶液变红色
B.溶液先变红色最后褪色
C.无明显现象
D.因为Na2O2与酚酞发生氧化还原反应而无气泡产生
【解析】因Na2O2与水反应生成NaOH溶液呈碱性,酚酞试液变红;又因Na2O2的强氧化性最终能将酚酞试液因氧化褪为无色。
【答案】B
5.下列有关说法正确的是()
A.Li在氧气中燃烧主要生成Li2O2
B.K与水反应比Li与水反应剧烈
C.Na的金属活动性比Mg强,故可用Na与MgCl2溶液反应制Mg
D.向Na2CO3溶液中加入等物质的量的稀盐酸,生成的CO2与原Na2CO3的物质的量之比为2∶1
【答案】选B。
【解析】Li在氧气中燃烧主要生成Li2O,A错;K的金属活动性比Li强,所以与水反应比Li剧烈,B对;Na的金属活动性比Mg强,所以投入水溶
液中,Na先与水反应,C错;向Na2CO3溶液中加入等物质的量的稀盐酸,发生反应:
Na2CO3+HCl==
==NaCl+NaHCO3,无CO2放出,D错。
6.(2011·济南模拟)下列各组物质相互混合反应后,既有气体生成,最终又有沉淀生成的是()
①金属钠投入到FeCl3溶液中
②过量NaOH溶液和明矾溶液混合
③少量Ca(OH)2投入过量NaHCO3溶液中
④Na2O2投入FeCl2溶液中
A.只有①④B.只有③
C.只有②③D.只有①③④
【答案】选A。
【解析】2Na+2H2O====2NaOH+H2↑,3NaOH+FeCl3====Fe(OH)3↓+3NaCl;Al3++4OH-====AlO2-+2H2O;Ca(OH)2+2NaHCO3====CaCO3↓+Na2CO3+2H2O;2Na2O2+2H2O====4NaOH+O2↑,2NaOH+FeCl2====Fe(OH)2↓+2NaCl,综上分析满足既有气体生成,最终又有沉淀生成的是①④。
7.(2011·合肥模拟)下列关于Na2O2说法正确的是()
A.与SO2反应生成Na2SO3与O
2
B.Na2O2投入到酚酞试液中,溶液变红
C.Na2O2能与酸反应生成盐和水,所以Na2O2是碱性氧化物
D.Na2O2与水反应,Na2O2既是氧化剂,又是还原剂
【答案】选D。
【解析】Na2O2具有强氧化性,与SO2发生的反应为Na2O2+SO2====Na2SO4,A错误;Na2O2投入到酚酞试液中,与水反应生成碱使溶液先变红,但Na2O2的强氧化性使红色褪去,B错误;Na2O2与酸发生反应时除生成盐和水以外还有O2生成,所以Na2O2不是碱性氧化物,C错误;Na2O2与水反应时,电子转移都发生在Na2O2中氧元素的两个氧原子之间,其中一个氧原子失去1个电子,化合价从-1价升高到0价,另一个氧原子得到1个电子,化合价从-1价降低到-2价,所以在这个反应中,Na2O2既是氧化剂,又是还原剂,H2O既不是氧化剂,又不是还原剂。
8.(2011·皖南八校联考)下列离子方程式正确的是()
A.往碳酸氢钙溶液中滴入少量氢氧化钠溶液:
OH-+HCO
Ca2+=CaCO3↓+H2O
B.将一小块金属钠投入到硫酸铜溶液中:
2Na+Cu2+====Cu+2Na+
C.NaHCO3溶液显碱性:
HCO
+H2OOH-+CO
D.氯气溶解于水:
Cl2+H2O
12H++Cl-+ClO-
【答案】A
【解析】选项B不符合客观事实,正确的离子方程式为
2Na++2H2O+Cu2-=Cu(OH)2↓+2Na++H2↑。
选项C正确的离子方程式为
HCO-3+H2O
OH-+H2CO3。
选项D中产物次氯酸是弱电解质,应写成分子形式。
9.(2011·铁人中学月考)过氧化钠具有强碱性和强氧化性,遇木炭、铝粉等还原性物质时可燃烧。
下列有关说法中不正确的是()
A.Na2O2与木炭的反应是放热反应
B.熔融N
a2O2时可使用石英器皿
C.Na2O2与Al反应时Na2O2表现出强氧化性
D.Na2O2与SO2反应可生成Na2SO4
【答案】B
10.(2011·黑龙江高三期中)把少量NO2气体通入过量小苏打溶液中,再使逸出的气体通过装有足量的过氧化钠颗粒的干燥管,最后收集到的气体是( )
A.氧气B.二氧化氮
C.二氧化氮和氧气D.二氧化氮和一氧化氮
【答案】C
11.某化学教师为“氯气与金属钠反应”设计了如图K19-3所示装置与操作以替代相关的课本实验操作:
先给钠预热,到钠熔融成圆球时,撤火,通入氯气,即可见钠着火燃烧,并产生大量白烟。
以下叙述错误的是( )
图K19-3
A.钠着火燃烧产生苍白色火焰
B.反应生成的大量白烟是氯化钠晶体
C.管中部塞一团浸有NaOH溶液的棉球是用于吸收过量的氯气,以免其污染空气
D.管右端棉球处颜色变化可判断氯气是否被碱液完全吸收
【答案】A
【解析】A项错误,钠燃烧的火焰颜色为黄色;B项正确,通入氯气,钠着火燃烧,生成大量白烟,反应为2Na+Cl2
2NaCl,生成的大量白烟是氯化钠晶体;C项正确,浸有NaOH溶液的棉球是用于吸收过量的氯气,以免其污染空气,Cl2+2N
aOH===NaCl+NaClO+H2O;D项正确,若氯气完全被吸收,则棉球颜色不会变蓝,若吸收不完全,Cl2+2KI===2KCl+I2,I2会使淀粉变蓝。
12.将钠投入下列溶液中,反应的剧烈程度由强到弱的是( )
①水 ②NaOH溶液 ③0.1mol·L-1盐酸 ④0.1mol·L-1FeCl3溶液
A.④③②①B.④③①②
C.③④①②D.①③④②
【解析】 Na与H2O反应的实质是置换水电离出的H+,故把Na放入四份溶液中时,盐酸电离产生的H+的浓度远大于H2O电离产生的H+的浓度,Na在盐酸中速率最快,反应最剧烈。
其次是FeCl3水溶液,由于Fe3+水解呈酸性,使FeCl3溶液中H+的浓度比纯水中大。
而NaOH水溶液呈碱性,H+的浓度最小,故正确选项为C。
【答案】 C
二、非选择题
13.(12分)(2011·厦门模拟)现有一定量含有Na2O杂质的Na2O2试样,用下图的实验装置测定Na2O2试样的纯度
。
(可供选用的反应物只有CaCO3固体、6mol/L盐酸、6mol/L硫酸和蒸馏水)
回答下列问