家教教案教师版必修一 第三章.docx

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家教教案教师版必修一第三章

第三章金属及其化合物

一、钠的性质

1、物理性质：

银白色金属、很柔软、密度比水小、熔点低、易导热、导电。

2、存在：

自然界中只能以化合态的形式存在，以NaCl为主，还有Na2SO4、Na2CO3、NaNO3等。

3、保存：

密封保存，少量的钠通常保存在煤油里。

4、用途：

制取Na2O2等化合物，钠、钾合金（常温下为液态）做原子反应堆的导热剂，还原金属，做电光源等。

5、化学性质：

（1）钠与水的反应现象及解释：

浮、熔、响、游、红五个字来记忆。

①钠投入水中并浮在水面上——密度小于水。

②钠立即跟水反应，并放出热量，发出嘶嘶声，产生气体。

③同时钠熔成一个闪亮的小球并在水面上向各方向迅速游动最后消失——熔点低。

④反应后的水溶液使酚酞变红——与水反应生成NaOH。

反应方程式：

2Na+2H2O=2NaOH+H2↓实质：

置换水中的氢。

（2）钠与盐在熔融状态下的反应4Na+TiCl4（熔融）=Ti+4NaCl

（3）钠与氧气反应常温：

4Na+O2=2Na2O点燃：

2Na+O2=Na2O2

钠在空气中变化过程：

（4）钠与其他非金属反应

钠具有很强的还原性，能和很多非金属发生反应，如：

S、Cl2等

6、焰色反应

许多金属或他们的化合物在燃烧时火焰呈现出特殊的颜色，这在化学上叫焰色反应。

这是一种物理变化，是某种元素的性质。

钠是黄色，钾是紫色（透过蓝色钴玻璃）

用品：

铂丝（或铁、铬、镍、钨等）、酒精灯（或煤气灯）、试剂。

步骤：

①铂丝在火焰上灼烧至原火焰色。

②蘸取溶液（沾取固体）放在火焰上灼烧，观察火焰颜色，观察钾火焰颜色要透过蓝色的钴玻璃去观察。

③盐酸洗铂丝。

④铂丝在火焰上灼烧至原火焰色（如不能灼烧至原火焰色，则需再酸洗，再灼烧）。

⑤再蘸取（沾取）另外化学药品进行实验。

【拓展】碱金属元素（Li、Na、K、Ru、Cs、Fr）

1、原子结构

（1）相似性：

最外层均为1个电子，易失去一个电子

（2）递变性：

核电荷数依次增多，电子层数依次增多，原子半径依次增大，失电子能力依次增强，活泼程度增强

2、元素性质

（1）相似性：

均为活泼金属元素，最高正价均为+1价

（2）递变性：

失电子能力依次增强，金属性依次增强

3、单质性质

（1）相似性：

均具强还原性，均具轻、软、易熔的特点

（2）递变性：

还原性依次增强，密度趋向增大，熔沸点依次降低（原因，可与卤素对比），硬度趋向减小

4、化合物性质

（1）相似性：

氢氧化物均为强碱

（2）递变性：

氢氧化物的碱性依次增强

5、碱金属的性质规律与特例

（1）通常合金多呈固态，而钠钾合金却是液态。

（2）碱金属单质在空气或氧气中燃烧时，生成过氧化物甚至比过氧化物更复杂的氧化物，而Li只生成Li2O。

（3）碱金属单质密度一般随核电荷数增大而递增，但K的密度比Na小。

（4）碱金属单质一般跟水剧烈反应，但Li跟水反应缓慢（LiOH溶解度小）。

（5）碱金属单质因其活动性强，多保存在煤油中，而Li却因密度比煤油更小，只能保存在液体石蜡中。

（6）碱金属的盐一般都易溶于水，但Li2CO3却微溶。

（7）一般说，酸式盐较正盐溶解度大，但NaHCO3却比Na2CO3溶解度小。

（8）试剂瓶中的药品取出后，一般不能放回原瓶，但IA金属Na、K等除外。

（9）一般活泼金属能从盐中置换出不活泼金属，但对IA非常活泼的金属Na、K等除外。

如：

2Na+CuSO4+2H2OCu（OH）2↓+H2↑+Na2SO4。

（10）Fr是放射性元素，所以在自然界中不存在。

例题精讲：

【例1】将金属钠分别投入下列物质的溶液中，有气体放出，且溶液质量减轻的是（）

A．HClB．K2SO4C．CuCl2D．饱和NaOH溶液

〖答案〗CD

【解析】活泼性很强的金属（如Na、K、Ca）与酸、碱、盐的反应实质都是与H+反应置换氢气，然后发生其他相关的物理、化学变化。

特别是与盐的反应，不可能置换其他金属。

二、钠的化合物

1、钠的氧化物的性质比较

物质

氧化钠（Na2O）

过氧化钠（Na2O2）

颜色状态

白色固体

淡黄色固体

类别

碱性氧化物

过氧化物（非碱性氧化物）

氧的价态

-2

-1

电子式

生成条件

常温

加热或点燃

热稳定性

不稳定（加热时被空气氧化）

稳定

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

NaOH+HCl=NaCl+H2O

2Na2O2+4HCl=4NaCl+2H2O+O2↑

主要用途

用于制取少量Na2O2

强氧化剂、漂白剂、供氧剂

【拓展】1、Na2O2的强氧化性、漂白性

－1价介于氧的两种较稳定化合价0价和－2价之间，因此Na2O2既可以在一定条件下获得电子表现氧化性（如与SO2、Fe2+、品红等反应），也可以在一定条件下失去电子表现还原性（如与H+和MnO4反应），还可以在一定条件下发生歧化反应（如与H2O、CO2等反应）；但以氧化性为主。

①Na2O2与SO2反应：

Na2O2+SO2Na2SO4

②Na2O2投入FeCl2溶液中，可将Fe2+氧化成Fe3+，同时生成Fe（OH）3沉淀：

3Na2O2+6FeCl2+6H2O2FeCl3+4Fe（OH）3↓+6NaCl。

③Na2O2投入氢硫酸中，可将H2S氧化成单质硫，溶液变浑浊：

Na2O2+H2S2NaOH+S↓。

④Na2O2投入品红溶液中，可使品红溶液褪色（褪色原理与SO2不同）。

2、有关Na2O2与H2O、CO2反应的重要关系

2CO2+2Na2O2=2Na2CO3+O22H2O+2Na2O2=4NaOH+O2

（1）物质的量关系

无论是H2O或CO2得单一物质还是二者的混合物，通过足量的Na2O2时，H2O或CO2与放出O2的物质的量之比均为2:

1。

（2）气体体积关系

若CO2和水蒸气的混合气体（或单一气体）通过足量的Na2O2时，气体体积的减少量等于原混合气体体积的1/2，也等于生成氧气的量。

（3）电子转移关系

当Na2O2与H2O、CO2反应时，物质的量关系为2Na2O2∽H2O∽2e-。

（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：

CO+Na2O2=Na2CO3；H2+Na2O2=2NaOH（实际两反应不能发生）。

（5）先后顺序关系

一定量的Na2O2与一定量的CO2和H2O（g）的混合物反应，可视为Na2O2先与CO2反应，待CO2反应完全后，再与H2O（g）发生反应。

2、碳酸钠、碳酸氢钠

（1）碳酸钠、碳酸氢钠主要性质比较

名称和化学式

碳酸钠（Na2CO3）

碳酸氢钠（NaHCO3）

俗名

纯碱、苏打

小苏打

颜色和状态

白色晶体

白色粉末

水中溶解性

易溶

易溶（比Na2CO3）小

热稳定性

稳定

不稳定2NaHCO3

Na2CO3+CO2+H2O

与酸反应

CO2-3+H+HCO-3

HCO-3+H+H2O+CO2

HCO-3+H+CO2+H2O

与某些碱反应

Ca（OH）2+Na2CO3CaCO3+2

NaOH

NaHCO3+Ca（OH）2CaCO3

+NaOH+H2O2NaHCO3+Ca（OH）2

CaCO3+Na2CO3+2H2O

与某些盐反应

BaCl2+Na2CO3BaCO3+2NaCl

NaHCO3+NaHSO4Na2SO4+

H2O+CO2

与CO2反应

Na2CO3+CO2+H2O===2NaHCO3

不反应

相互转化

Na2CO3NaHCO3

制法

NaOH+CO2NaHCO3

2NaHCO32Na2CO3+H2O+OC2

NaOH+CO2NaHCO3

鉴别

加酸产生CO2加热难分解

加酸产生CO2较Na2CO3快加热分解出CO2

用途

制玻璃、肥皂、造纸、纺织

发酵粉、治胃酸过多

（2）鉴别：

1　热稳定性不同。

分别加热少量固体，若发生分解反应，将产生的气体通入澄清的石灰水中，石灰水变浑浊的原试剂是NaHCO3，另一个为Na2CO3。

2　和酸反应速率不同。

分别取一定质量的固体，加入等浓度、等体积的盐酸，反应快、产生气体多的为NaHCO3，另一个为Na2CO3。

3　阴离子不同。

分别取其稀溶液，滴加氯化钡稀溶液或CaCl2溶液，产生沉淀的原试剂为Na2CO3，另一个为NaHCO3。

4　溶液的酸碱性。

测其稀溶液（0.1mol·L1）的pH，Na2CO3溶液的pH在12左右，而NaHCO3溶液的pH在8左右。

（3）碳酸钠溶液与盐酸反应时，二者滴加的次序不同，产生的现象不同。

①向盐酸中逐滴加入Na2CO3溶液（开始时酸过量）：

2HCl+Na2CO32NaCl+CO2↑+H2O。

②若向Na2CO3溶液中逐滴加入盐酸（开始时酸不足）：

HCl+Na2CO3NaCl+NaHCO3（无气泡），HCl+NaHCO3NaCl+CO2↑+H2O。

由以上分析可知，不同的滴加顺序产生不同的现象，这就是不用其他试剂鉴别Na2CO3溶液和盐酸的原理。

（4）碳酸氢钠和碳酸钠的制法

1　制取NaHCO3的方法

a.减压低温蒸干NaHCO3溶液。

NaHCO3遇热易分解，其水溶液加热更易分解，所以不可能采用常压下蒸发溶剂的方法制得NaHCO3晶体。

b.往饱和Na2CO3溶液中通入CO2，过滤得到晶体。

Na2CO3+CO2+H2O2NaHCO3

2　联碱法制纯碱原理

a.在饱和食盐水中通NH3饱和后，再通CO2：

NH3+CO2+H2ONH4HCO3

b.生成NH4HCO3的溶解度大，而c（Na+）也大，而NaHCO3溶解度小，故产生沉淀：

NaCl+NH4HCO3NaHCO3↓+NH4Cl，

总方程式：

NaCl+NH3+CO2+H2ONaHCO3↓+NH4Cl。

c.将析出沉淀加热，制得Na2CO3（纯碱）

注意：

不能先通入CO2达饱和后再通入NH3，因为CO2在水中的溶解度很小（1∶1），即使通入过量的NH3，所生成的NaHCO3、NH4Cl也很少，这样就无法制取NaHCO3。

3、氢氧化钠

（1）NaOH为强碱，具有碱的通性。

（2）CO2与NaOH溶液反应的计算

①CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O②CO2+Na2CO3+H2O=2NaHCO3

③CO2+NaOH=NaHCO3（①②之和）

反应情况

生成物

<1:

2

NaOH过量，只发生①

Na2CO3、过量NaOH

=1:

2

恰好按①反应

Na2CO3

1:

2<<1

①、均有

Na2CO3、NaHCO3

=1:

1

恰好按③反应

NaHCO3

>1:

1

按③反应，CO2有剩余

NaHCO3

例题精讲：

【例1】除去NaHCO3溶液中混有的少量Na2CO3可采取的方法是（）

A．通入二氧化碳气体B．加入氢氧化钡溶液

C．加入澄清石灰水D．加入稀盐酸

〖答案〗A

〖解析〗除杂方法要操作简便、效果好、不带来新的杂质、保留非杂质成份。

溶液中可用这样的方法：

Na2CO3+H2O+CO2=2NaHCO3。

【例2】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）（）

①Na2O1②Na2O