版高考化学二轮复习第三章金属及其化合物教.docx

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版高考化学二轮复习第三章金属及其化合物教

第三章金属及其化合物

考点一 钠的性质与应用

一、5个关键字记牢钠的物理性质

1.软——质软,硬度小。

2.亮——银白色,有金属光泽。

3.轻——ρ(H2O)>ρ(Na)>ρ(煤油)。

4.低——熔点低,低于100℃。

5.导——可导电、导热。

[注意] 

(1)钠的质地柔软,可以用小刀切割。

(2)钠通常保存在煤油中。

二、从原子结构认识钠的化学性质——还原性

1.钠与非金属单质反应

(1)与O2反应

常温

加热

现象

钠的表面变暗

先熔化成小球,片刻后剧烈燃烧,发出黄色火焰,生成淡黄色固体

化学方程式

4Na+O2

2Na2O

2Na+O2

Na2O2

转移电子

1molNa参加反应时转移1mol电子

(2)与Cl2反应的化学方程式:

2Na+Cl2

2NaCl。

(3)与S反应的化学方程式:

2Na+S

Na2S。

[思考1] 金属钠长期露置于空气中,最终得到的白色粉末是什么?

提示:

碳酸钠;转化过程为

银白色金属钠

表面变暗(生成Na

O)

白色块状物质(生成Na

CO

·10H

O)

白色粉末状物质(生成Na

CO

2.钠与水、盐溶液的反应

(1)钠与水的反应

①钠与水反应的离子方程式:

2Na+2H2O===2Na++2OH-+H2↑。

②钠与水(含酚酞)反应的实验现象及解释:

(2)钠与盐溶液的反应

如钠投入CuSO4溶液中,反应的离子方程式为2Na+2H2O+Cu2+===2Na++Cu(OH)2↓+H2↑。

钠投入BaCl2溶液中,反应的化学方程式为2Na+2H2O===2NaOH+H2↑。

3.钠与盐酸的反应

离子方程式为2Na+2H+===2Na++H2↑。

[思考2] 

(1)钠着火时,能否用水灭火?

(2)将大小相同的钠块分别投入到①水,②乙酸,③乙醇中,反应剧烈程度由大到小的顺序是____________。

提示:

(1)不能;因为钠能与水剧烈反应,且钠着火生成的Na2O2也与水反应,应用干燥沙土盖灭。

(2)②>①>③

三、钠的制备与用途

1.制备:

电解熔融氯化钠,化学方程式为2NaCl(熔融)电解,2Na+Cl2↑。

2.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)作强还原剂,将某些稀有金属从它们的卤化物中还原出来,如4Na+TiCl4熔融,Ti+4NaCl。

(4)用作电光源,制作高压钠灯。

题点

(一) 钠的性质与应用

1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。

(1)(2016·全国甲卷)比较水与乙醇中氢的活泼性的方法是分别将少量钠投入到盛有水和乙醇的烧杯中(√)

(2)(2016·浙江高考)钾、钠、镁等活泼金属着火时,不能用泡沫灭火器灭火(√)

(3)(2015·全国卷Ⅱ)钠在空气中燃烧可生成多种氧化物,23g钠充分燃烧时转移电子数为NA(√)

(4)(2015·广东高考)23g钠与足量H2O反应完全后可生成NA个H2分子(×)

(5)(2014·北京高考)将钠投入水中,产生气体,其化学方程式为2Na+2H2O===2NaOH+H2↑(√)

(6)(2013·全国卷Ⅱ)钠与CuSO4溶液反应的离子方程式:

2Na+Cu2+===Cu+2Na+(×)

2.取一小块金属Na,放在燃烧匙里加热,下列现象描述正确的是(  )

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

A.②⑤          B.①②③

C.①④⑤D.④⑤

解析:

选C 钠的熔点低,加热时先熔化,然后燃烧,产生黄色火焰,生成Na2O2黄色固体物质。

题点

(二) 钠与水反应的拓展

3.取一支大试管,加入20mL饱和澄清石灰水(ρ=1.6g·cm-3),再加入5mL苯(ρ=0.87g·cm-3),静置后缓慢加入黄豆粒大小的钠块(ρ=0.97g·cm-3)。

下列实验现象中,能观察到的有(  )

①钠在饱和澄清石灰水层反应并四处游动 ②有气体产生

③澄清石灰水变浑浊 ④钠在石灰水与苯的界面处反应并上下跳动 ⑤钠停留在苯层不反应 ⑥钠块最后消失

A.①②⑥B.②③④⑥

C.⑤D.①②③⑥

解析:

选B 根据题意,金属钠的密度小于水,但大于苯,故将金属钠投入盛有水和苯的大试管中,钠会处于二者的界面处;同时由于钠与水反应生成H2,H2对金属钠产生推动作用,故金属钠在界面处可能上下跳动。

由于有NaOH生成,并放出热量,Ca(OH)2的溶解度减小,饱和澄清石灰水中有Ca(OH)2析出,溶液变浑浊。

4.金属钠分别与下列溶液反应时,既有沉淀析出,又有气体逸出的是(  )

A.BaCl2溶液B.K2SO4溶液

C.CuSO4溶液D.NH4NO3溶液

解析:

选C 因为是溶液中的反应,所以都有H2产生,NH4NO3溶液还产生NH3,CuSO4溶液还产生Cu(OH)2沉淀。

1.钠与盐溶液反应的思维模板

如:

Na与MgSO4溶液的反应,先考虑Na与水反应,再考虑MgSO4与生成的NaOH溶液反应。

2.钠与不同盐溶液反应实验现象的描述

(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 钠的氧化物——氧化钠与过氧化钠

一、掌握氧化钠与过氧化钠的区别

氧化钠(Na2O)

过氧化钠(Na2O2)

颜色、状态

白色固体

淡黄色固体

电子式

阴、阳离

子个数比

1∶2

1∶2

是否为碱性氧化物

不是

与H2O

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+O2↑+2H2O

稳定性

不稳定

较稳定

主要用途

可制烧碱

漂白剂、消毒剂、供氧剂

[注意] 

(1)Na2O中只含离子键而Na2O2中既有离子键,又有共价键。

(2)Na2O2与H2O、CO2的反应都是Na2O2自身的氧化还原反应,反应中H2O、CO2既不是氧化剂也不是还原剂。

[基点小练]

如图所示,两圆圈相交的阴影部分表示圆圈内物质相互发生的反应。

钠及其氧化物的物质的量均为0.1mol,水的质量为100g。

(1)反应③的化学方程式为__________________________________,0.1molNa2O2与水反应转移电子数目为________。

(2)反应③最多产生O2的物质的量为________mol。

(3)①、②、③充分反应后,所得溶液中溶质的质量分数由大到小的顺序是________。

答案:

(1)2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑ 0.1NA

(2)0.05 (3)③=②>①

二、Na2O2的物质类别及其强氧化性

1.碱性氧化物与酸性氧化物

(1)能与酸反应生成盐和水的氧化物,叫碱性氧化物,Na2O2与酸反应除了生成盐和水外,还生成O2,故Na2O2不是碱性氧化物。

(2)能与碱反应生成盐和水的氧化物,叫酸性氧化物,如CO2、SO2、SO3、N2O5等,但NO2不是酸性氧化物,因为NO2与NaOH反应,除了生成NaNO3外,还生成NO。

2.Na2O2表现强氧化性的5个实例

Na2O2中O元素的化合价为-1价,易得到一个电子形成-2价,故表现为强氧化性。

(1)Na2O2与SO2的反应:

Na2O2+SO2===Na2SO4。

(2)Na2O2与FeCl2溶液的反应:

能将Fe2+氧化成Fe3+,得到Fe(OH)3沉淀。

(3)Na2O2与H2S的反应:

能将H2S氧化成单质S。

(4)Na2O2与Na2SO3溶液的反应:

能将SO

氧化成SO

(5)Na2O2与品红溶液的反应:

能使品红溶液褪色;与酚酞溶液反应:

能使酚酞先变红、后褪色。

题点

(一) 过氧化钠的性质与应用

1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。

(1)(2015·全国卷Ⅰ)过氧化钠与水反应时,生成0.1molO2转移的电子数为0.2NA(√)

(2)(2015·全国卷Ⅱ)CO2通过Na2O2粉末后固体质量增重(√)

(3)(2015·山东高考)向CuSO4溶液中加入Na2O2的离子方程式为2Na2O2+2Cu2++2H2O===4Na++2Cu(OH)2↓+O2↑(√)

(4)(2015·四川高考)标准状况下,5.6LCO2与足量Na2O2反应转移的电子数为0.5NA(×)

(5)(2014·江苏高考)过氧化钠的电子式为Na

Na(×)

(6)(2014·山东高考)Na2O2与水反应是水作还原剂的氧化还原反应(×)

(7)(2014·全国卷)1molNa2O2固体中含离子总数为4NA(×)

(8)(2013·江苏高考)Na2O2溶于水产生O2的离子方程式为Na2O2+H2O===2Na++2OH-+O2↑(×)

2.(2017·阜阳模拟)过氧化钠具有强氧化性,遇木炭、铝粉等还原性物质时可燃烧。

下列有关说法不正确的是(  )

A.Na2O2与CO2反应时,Na2O2是氧化剂,CO2是还原剂

B.1mol过氧化钠中阴离子数目为NA

C.过氧化钠与木炭、铝粉反应时,过氧化钠均表现出强氧化性

D.过氧化钠与二氧化硫反应时可生成硫酸钠

解析:

选A Na2O2与CO2反应生成Na2CO3和O2,反应中Na2O2既是氧化剂也是还原剂,A错误;Na2O2的电子式为Na+[

]2-Na+,1molNa2O2中阴离子数目为NA,B正确;Na2O2具有强氧化性,铝、木炭具有还原性,C正确;Na2O2具有氧化性,SO2具有还原性,Na2O2与SO2反应时可生成硫酸钠Na2O2+SO2===Na2SO4,D正确。

3.在含有Fe2+、Fe3+、Al3+、NH

的溶液中加入足量的Na2O2固体,再加入过量的稀盐酸,完全反应后,离子数目几乎没有改变的是(  )

A.Fe2+         B.Fe3+

C.Al3+D.NH

解析:

选C Fe2+被Na2O2氧化成Fe3+,Fe2+数目减少,Fe3+数目增多;NH

与NaOH(由Na2O2与水反应生成)反应放出氨气,NH

数目减少;Al3+发生如下变化:

Al3+→Al(OH)3→AlO

→Al3+,Al3+数目几乎没有改变。

题点

(二) 过氧化钠与H2O、CO2反应的定量关系

4.200℃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

解析:

选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。

5.过氧化钠可作为氧气的来源。

常温常压下二氧化碳和过氧化钠反应后,若固体质量增加了28g,反应中有关物质的物理量正确的是(NA表示阿伏加德罗常数)(  )

选项

二氧化碳

碳酸钠

转移的电子

A

1mol

2NA

B

22.4L

1mol

C

106g

1mol

D

106g

2NA

解析:

选C

+2CO2===2Na2CO3+O2Δm 转移电子

2mol2mol56g2mol

1mol1mol28g1mol

由上述关系,可得出C项正确;B项中未指明标准状况,错误。

6.在密闭容器中充入CO2、CO、CH4的混合气体共mg,若加入足量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∶1          B.2∶1

C.1∶1D.任意比

解析:

选C 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)

即:

H2可被Na2O2完全吸收

由于CO完全被吸收,当CO2、CH4的体积比符合1∶1时,相当于2CO∶2H2,可被Na2O2完全吸收。

Na2O2与H2O、CO2反应计算的三个关系

电子转

移关系

当Na2O2与CO2、H2O反应时,物质的量关系为2Na2O2~O2~2e-,n(e-)=n(Na2O2)=2n(O2)

气体体积

变化关系

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,ΔV=V(O2)=

V(原气体)

固体质量

变化关系

CO2、水蒸气分别与足量Na2O2反应时,固体相当于吸收了CO2中的“CO”、水蒸气中的“H2”,所以固体增加的质量Δm=28g·mol-1×n(CO2)、Δm=2g·mol-1×n(H2O)

考点三 碳酸钠与碳酸氢钠

一、两个角度认识Na2CO3与NaHCO3

1.Na2CO3、NaHCO3的物理性质

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,但比Na2CO3的溶解度小

[注意] 因NaHCO3的溶解度小,故向饱和Na2CO3溶液中通入CO2时有NaHCO3晶体析出。

2.Na2CO3和NaHCO3的化学性质

(1)Na2CO3

写出上述序号所表示反应的化学方程式:

①Na2CO3+H2O+CO2===2NaHCO3

②Na2CO3+Ca(OH)2===CaCO3↓+2NaOH

③Na2CO3+BaCl2===BaCO3↓+2NaCl

(2)NaHCO3

写出上述序号①、③、④所表示反应的化学方程式,②反应的离子方程式:

①NaHCO3+HCl===NaCl+H2O+CO2↑;

②Ca(OH)2过量:

HCO

+OH-+Ca2+===CaCO3↓+H2O;

Ca(OH)2少量:

Ca2++2OH-+2HCO

===CaCO3↓+CO

+2H2O;

③NaHCO3+NaOH===Na2CO3+H2O;

④2NaHCO3

Na2CO3+H2O+CO2↑。

(3)相互转化:

Na2CO3

NaHCO3。

3.Na2CO3的制备及用途

(1)Na2CO3的工业制备——侯氏制碱法

①制备原理

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。

②反应的化学方程式

a.NaCl+NH3+CO2+H2O===NaHCO3↓+NH4Cl;

b.2NaHCO3

Na2CO3+CO2↑+H2O。

(2)Na2CO3、NaHCO3的用途

①Na2CO3是一种非常重要的化工原料,在玻璃、肥皂、合成洗涤剂、造纸、纺织、石油、冶金、食品等工业中有着广泛的应用。

②NaHCO3是焙制糕点所用的发酵粉的主要成分之一;在医疗上,它是治疗胃酸过多的一种药剂。

[基点小练]

1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。

(1)用试管加热碳酸氢钠固体时,使试管口竖直向上(×)

(2)分别加热Na2CO3和NaHCO3固体,试管内壁均有水珠出现,则说明两种物质均受热分解(×)

(3)苏打是面包发酵粉的主要成分之一(×)

(4)NaHCO3溶液中加入稀盐酸:

CO

+2H+===H2O+CO2↑(×)

(5)向小苏打和苏打溶液中分别加入盐酸,均有气泡冒出,说明两者均能与盐酸反应(√)

(6)用酚酞溶液可鉴别饱和食盐水与饱和纯碱溶液(√)

(7)确定NaCl溶液中是否混有Na2CO3的方法是取少量溶液滴加CaCl2溶液,观察是否出现白色浑浊(√)

(8)向某溶液中加入稀盐酸,产生的气体通入澄清石灰水中,石灰水变浑浊,该溶液一定是碳酸盐溶液(×)

2.能否用澄清石灰水鉴别Na2CO3和NaHCO3溶液?

答案:

不能;二者均与Ca(OH)2反应生成CaCO3沉淀。

二、明确Na2CO3、NaHCO3、NaOH及其混合物与盐酸反应的4类图像

1.向Na2CO3溶液中逐滴加入盐酸

消耗盐酸的体积与产生CO2的体积关系(如图所示)。

图像特点:

Oa段、ab段消耗盐酸的体积相等。

反应原理:

Oa段离子方程式:

CO

+H+===HCO

ab段离子方程式:

HCO

+H+===H2O+CO2↑。

2.向NaHCO3溶液中逐滴加入盐酸

消耗盐酸的体积与产生CO2的体积关系(如图所示)。

图像特点:

从O点开始即产生CO2气体。

反应原理:

离子方程式:

HCO

+H+===H2O+CO2↑。

3.向Na2CO3、NaHCO3的混合溶液中逐滴加入盐酸

消耗盐酸的体积与产生CO2的体积关系(如图所示,设Na2CO3、NaHCO3的物质的量之比为m∶n=1∶1,其他比例时的图像略)。

图像特点:

Oa段消耗盐酸的体积小于ab段消耗盐酸的体积。

反应原理:

Oa段离子方程式:

CO

+H+===HCO

ab段离子方程式:

HCO

+H+===H2O+CO2↑。

4.向NaOH、Na2CO3的混合物中逐滴加入盐酸

消耗盐酸的体积与产生CO2的体积关系(如图所示,设NaOH、Na2CO3的物质的量之比x∶y=1∶1,其他比例时的图像略)。

图像特点:

Oa段消耗盐酸的体积大于ab段消耗盐酸的体积。

反应原理:

Oa段离子方程式:

H++OH-===H2O,CO

+H+===HCO

ab段离子方程式:

HCO

+H+===H2O+CO2↑。

[基点小练]

3.将一定体积的CO2通入NaOH溶液中,向所得的溶液A中逐滴加入1mol·L-1的稀盐酸,所加盐酸的体积与产生CO2的体积关系如图所示:

溶液A中的溶质是________________。

答案:

Na2CO3和NaHCO3

题点

(一) 碳酸钠、碳酸氢钠的性质与应用

1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。

(1)(2016·江苏高考)干燥NaHCO3的方法(见图甲)(×)

(2)(2015·全国卷Ⅱ)将稀盐酸滴入碳酸钠与氢氧化钠混合溶液,立即产生气泡(×)

(3)(2014·全国卷Ⅰ)用热的烧碱溶液洗去油污,是因为Na2CO3可直接与油污反应(×)

(4)(2014·全国卷Ⅱ)碳酸氢钠受热分解实验如图乙所示(×)

 

甲        乙

(5)(2014·全国卷Ⅱ)用热碱水清除炊具上残留的油污,没有发生化学反应(×)

(6)(2013·全国卷Ⅱ)NaHCO3溶液与稀H2SO4反应:

CO

+2H+===H2O+CO2↑(×)

(7)(2015·安徽高考)在酒精灯加热条件下,Na2CO3、NaHCO3固体都能发生分解(×)

(8)(2015·江苏高考)NaHCO3溶液中加足量Ba(OH)2溶液:

HCO

+Ba2++OH-===BaCO3↓+H2O(√)

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

解析:

选D Ba(OH)2与Na2CO3和Na2SO4均发生化学反应生成白色沉淀,不符合除杂要求。

Na2CO3、NaHCO3的除杂方法

依据二者性质的差异确定除杂方法(后者为杂质)

序号

混合物

除杂方法

Na2CO3(s)、NaHCO3

加热法

NaHCO3(aq)、Na2CO3

足量CO2

Na2CO3(aq)、NaHCO3

适量NaOH溶液

题点

(二) 碳酸钠与碳酸氢钠的鉴别

3.现有两瓶失去标签的同浓度的Na2CO3和NaHCO3无色溶液,请提出简便的鉴别方法,其中不合理的是(  )

①用干燥的pH试纸检验,pH大的是Na2CO3

②取同量的溶液于两支试管中,各滴入酚酞溶液,红色较深的是Na2CO3

③取同量的溶液于两支试管中,加热,有气泡产生的是NaHCO3

④取同量的溶液于两支试管中,逐滴加入稀盐酸,开始就有气体放出的是NaHCO3

⑤取同量的溶液于两支试管中,滴加BaCl2溶液,生成白色沉淀的是Na2CO3

⑥取同量的溶液于两支试管中,滴加Ba(OH)2溶液,生成白色沉淀的是Na2CO3

A.①②         B.③⑥

C.④⑤D.②⑤

解析:

选B ①Na2CO3、NaHCO3溶液均因水解呈碱性,同温度相同物质的量浓度两溶液,Na2CO3水解程度大于NaHCO3,前者溶液中c(OH-)大,pH大,正确;②因Na2CO3溶液中c(OH-)大,分别滴加酚酞溶液,红色较深的是Na2CO3溶液,正确;③取同量的溶液于两支试管中,加热,均没有气体生成,错误;④同浓度的两溶液中,分别逐滴加入稀盐酸,NaHCO3开始就有气体放出,正确;⑤向同浓度的两溶液中分别滴加BaCl2溶液,生成白色沉淀的是Na2CO3,正确;⑥二者均与Ba(OH)2溶液反应,生成白色沉淀,不能鉴别二者,错误。

4.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,如图所示。

(1)只根据图Ⅰ所示实验,不能够达到实验目的的原因是

________________________________________________________________________。

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

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

解析:

(1)NaHCO3、Na2CO3都与盐酸反应放出CO2,不能达到目的。

(2)Ⅱ、Ⅲ都是利用NaHCO3受热易分解的性质进行鉴别。

(3)试管B中装入碳酸氢钠,试管A中装入碳酸钠,这样直

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