衡水中学届高三化学一轮大复习知识扫描钠及其化合物 碱金属.docx

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衡水中学届高三化学一轮大复习知识扫描钠及其化合物碱金属

2021届高三化学一轮大复习知识扫描——钠及其化合物　碱金属

基础落实

（一）　钠与碱金属

1．物理性质：

ρ＝0.97g·cm－3，比水的密度

、比煤油的密度

，质软，熔点为97.81℃，沸点为882.9℃。

2．化学性质

钠在化学反应中易失去最外层的一个电子，表现还原性。

（1）与非金属单质的反应

①O2

②Cl2：

2Na＋Cl2

2NaCl

③S：

S＋2Na

Na2S

（2）与水的反应

2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑

钠与水（含酚酞）反应的实验现象分析：

（3）与酸的反应

2Na＋2H＋===2Na＋＋H2↑

[注意]　Na先与酸反应，再与水反应——先酸后水。

（4）与盐的反应

①与盐溶液反应

第一步：

钠与水反应生成NaOH和H2；

第二步：

生成的NaOH如果能与溶质反应，则发生的是NaOH与溶质的复分解反应。

生成气体型

钠与NH4Cl溶液反应生成H2和NH3

生成沉淀型

钠与铜盐、铁盐等溶液反应生成Cu（OH）2或Fe（OH）3

复杂型

钠与AlCl3稀溶液反应，如果钠量较多，则先生成Al（OH）3沉淀，后沉淀溶解

如钠与CuSO4溶液反应的化学方程式

先发生：

2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑；

再发生：

2NaOH＋CuSO4===Cu（OH）2↓＋Na2SO4；

总反应：

2Na＋2H2O＋CuSO4===Cu（OH）2↓＋Na2SO4＋H2↑。

②与熔融盐反应发生置换反应

4Na＋TiCl4

4NaCl＋Ti，Na＋KCl

NaCl＋K↑

（Na能够制取K并不能说明Na的还原性比K强，因为K的沸点比Na低，使K成为蒸气逸出而使反应进行）

（5）与含羟基或羧基的有机物发生置换反应

①与乙醇反应方程式为2C2H5OH＋2Na―→2C2H5ONa＋H2↑。

②与丙酸反应方程式为2C2H5COOH＋2Na―→2C2H5COONa＋H2↑。

3．钠的保存与用途

（1）保存：

少量钠保存在煤油或石蜡油中。

（2）用途：

制Na2O2，NaK合金可用于原子反应堆的导热剂，制高压钠灯，冶炼某些金属。

1．碱金属（包括Li、Na、K、Rb、Cs、Fr）

①与O2等非金属反应

写出Li、Na与O2点燃反应的化学方程式：

4Li＋O2

2Li2O、2Na＋O2

Na2O2。

K、Pb、Cs与O2反应生成比过氧化物结构更复杂的物质。

②与H2O的反应

碱金属单质与水均能发生反应，生成氢氧化物和

。

反应的化学方程式可表示为（用M代表碱金属）2M＋2H2O===2MOH＋H2↑，但从Li→Cs反应的剧烈程度逐渐增强。

[注意]　①碱金属一般都保存在煤油中，但由于锂的密度小于煤油的密度而将锂保存在石蜡油中。

②碱金属跟氢气反应生成的碱金属氢化物都是离子化合物，其中氢以H－形式存在，显－1价，碱金属氢化物是强还原剂。

2．焰色反应

（1）焰色反应的概念

某些金属或它们的化合物在灼烧时都会使火焰呈现出特殊的颜色，其属于物理变化，属于元素的性质。

（2）焰色反应的操作

铂丝

无色

观察火焰颜色

铂丝

无色

（3）常见元素的焰色

钠元素

色；钾元素浅紫色（透过蓝色钴玻璃观察）；铜元素

色；钙元素砖红色；锂元素紫红色；钡元素绿色。

[注意]　铂丝洗涤时要用盐酸洗（不能用稀H2SO4洗），然后灼烧，火焰为无色时，说明洗净。

[细练过关]

题点

（一）　钠的主要性质及应用

1．将金属钠放入盛有下列溶液的小烧杯中，既有气体产生，又有沉淀产生的是（　　）

①MgSO4溶液　②NaHCO3溶液　③Na2SO4溶液

④饱和澄清石灰水　⑤Ca（HCO3）2溶液　⑥FeCl3溶液

⑦NH4Cl溶液

A．①③④⑤　　　　　　　B．②⑤⑥⑦

C．①④⑤⑥D．全部

解析：

选C　①钠与MgSO4溶液反应生成H2，得到Mg（OH）2沉淀，故选；②钠与NaHCO3溶液反应生成H2，得不到沉淀，故不选；③钠与Na2SO4溶液反应生成H2，得不到沉淀，故不选；④钠与水反应生成NaOH和H2，反应放热，Ca（OH）2溶解度降低，有白色沉淀析出，故选；⑤钠与水反应生成NaOH和H2，NaOH与Ca（HCO3）2反应生成CaCO3沉淀，故选；⑥钠与水反应生成NaOH和H2，NaOH与FeCl3溶液反应生成Fe（OH）3沉淀，故选；⑦钠与水反应生成NaOH和H2，NaOH与NH4Cl反应生成NH3和NaCl，没有沉淀产生，故不选。

2．向分别盛有100mL水、100mL盐酸、100mL硫酸铜溶液的X、Y、Z三个烧杯中各投入0.05molNa，下列有关说法正确的是（　　）

A．三个烧杯中一定都会发生的离子反应：

2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑

B．三个烧杯中钠均在液面上剧烈反应，相比而言，Z中的反应一定最剧烈

C．Z烧杯中一定会有Cu（OH）2沉淀生成

D．三个烧杯中生成的气体的量不一定相同

解析：

选C　钠与盐酸反应的本质是先与H＋反应，后与溶剂水反应，当酸足量时，钠只与酸反应，A项错误；三种溶液中，X中c（H＋）最小，但Y、Z中c（H＋）的相对大小无法确定，反应的剧烈程度无法确定，B项错误；Z中钠先与水反应生成NaOH，NaOH与CuSO4发生复分解反应生成Cu（OH）2沉淀和Na2SO4，C项正确；因向三个烧杯中加入钠的物质的量相同且钠完全反应，故生成H2的量相同，D项错误。

3．（2020·山东章丘四中检测）某小组在实验室中探究金属钠与二氧化碳的反应。

回答下列问题：

金属钠与二氧化碳反应的实验步骤及现象如下表：

步骤

现象

将一小块金属钠在燃烧匙中点燃，迅速伸入盛有CO2的集气瓶中。

充分反应，放置冷却

产生大量白烟，集气瓶底部有黑色固体产生，瓶壁上有白色物质产生

在集气瓶中加入适量蒸馏水，振荡、过滤

滤纸上留下黑色固体，滤液为无色溶液

（1）为检验集气瓶瓶壁上白色物质的成分。

取适量滤液于2支试管中，向一支试管中滴加1滴酚酞溶液，溶液变红；向第二支试管中滴加澄清石灰水，溶液变浑浊。

据此推断，白色物质的主要成分是________（填字母）。

A．Na2OB．Na2O2

C．NaOHD．Na2CO3

（2）为检验黑色固体的成分，将其与浓硫酸反应，生成的气体具有刺激性气味。

据此推断黑色固体是_____________________________________________________________。

（3）本实验中金属钠与二氧化碳反应的化学方程式为_____________________________。

答案：

（1）D　

（2）碳（C）　（3）4Na＋3CO2

2Na2CO3＋C

题点

（二）　碱金属　焰色反应

4．碱金属钫（Fr）具有放射性，它是碱金属元素中重要的元素，根据碱金属元素性质的递变规律预测其性质，其中不正确的是（　　）

A．在碱金属元素中它具有最大的原子半径

B．钫在空气中燃烧时，只生成化学式为Fr2O的氧化物

C．它的氢氧化物的化学式为FrOH，这是一种极强的碱

D．它能跟水反应生成相应的碱和氢气，由于反应剧烈而发生爆炸

解析：

选B　钫是碱金属中最活泼的金属，在空气中燃烧生成的氧化物很复杂，不只生成Fr2O。

5．（2020·鸡泽模拟）利用焰色反应，人们在烟花中有意识地加入特定金属元素，使焰火更加绚丽多彩。

下列说法中正确的是（　　）

A．非金属单质燃烧时火焰均为无色

B．NaCl与Na2CO3灼烧时火焰颜色相同

C．焰色反应均应透过蓝色钴玻璃观察

D．只有金属单质灼烧时火焰才有颜色

解析：

选B　氢气在氧气中燃烧发出淡蓝色火焰，在氯气中燃烧发出苍白色火焰，A错误；NaCl与Na2CO3灼烧时均表现为钠元素的焰色，均为黄色，B正确；只有钾元素的焰色反应需要透过蓝色钴玻璃观察，以避免钠元素的干扰，C错误；焰色反应是某些金属或它们的化合物在无色火焰中灼烧时使火焰呈现特征颜色的反应，很多非金属单质燃烧时火焰也会有颜色，D错误。

6．（2019·全国卷Ⅱ·节选）利用焰色反应的原理既可制作五彩缤纷的节日烟花，亦可定性鉴别某些金属盐。

灼烧立德粉（ZnS·BaSO4）样品时，钡的焰色为________（填标号）。

A．黄色B．红色

C．紫色D．绿色

答案：

D

基础落实

（二）　钠的重要化合物

1．氧化钠、过氧化钠的比较

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

氧元素

化合价

－2

－1

化学键

类型

只有离子键

有离子键和共价键

电子式

Na＋[

]2－Na＋

Na＋[

]2－Na＋

组成结构

由Na＋与O2－构成，

＝

由Na＋与O

构成，

＝

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↑

主要用途

可制烧碱

漂白剂、消毒剂、供氧剂

保存

密封

密封、远离易燃物

2．Na2O2的强氧化性与还原性

从元素化合价角度分析Na2O2的性质：

2

Na2

①Na2O2的强氧化性

试剂

现象

反应原理并解释

SO2气体

—

Na2O2＋SO2===Na2SO4

FeCl2溶液

有红褐色沉淀生成

4Na2O2＋4FeCl2＋6H2O===4Fe（OH）3↓＋O2↑＋8NaCl

续Na2SO3溶液

—

Na2O2＋Na2SO3＋H2O===Na2SO4＋2NaOH

氢硫酸

溶液变浑浊

Na2O2＋H2S===S↓＋2NaOH

酚酞溶液

溶液先变红

后褪色

与水反应生成NaOH，Na2O2的强氧化性使之褪色

品红溶液

溶液红色褪去

Na2O2的强氧化性使之褪色

②遇KMnO4等强氧化剂时，表现出还原性，氧化产物为

。

③遇CO2、H2O、H＋时则会发生自身的氧化还原反应。

1．Na2CO3与NaHCO3的性质比较

Na2CO3

NaHCO3

俗名

纯碱、苏打

小苏打

颜色状态

白色粉末

白色晶体

溶解性

易溶于水

易溶于水（溶解度比Na2CO3小）

水解

CO

＋H2OHCO

＋OH－

HCO

＋H2OH2CO3＋OH－

与盐酸反应

CO

＋2H＋===CO2↑＋H2O

HCO

＋H＋===H2O＋CO2↑

与NaOH

反应

不反应

HCO

＋OH－===CO

＋H2O

与足量Ca（OH）2反应

Ca2＋＋CO

===CaCO3↓

Ca2＋＋OH－＋HCO

===CaCO3↓＋H2O

与BaCl2反应

CO

＋Ba2＋===BaCO3↓

不反应

与CO2反应

CO

＋CO2＋H2O===2HCO

不反应

热稳定性

较稳定

2NaHCO3

Na2CO3＋CO2↑＋H2O

相互转化

Na2CO3

NaHCO3

2．Na2CO3、NaHCO3的用途

（1）Na2CO3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。

（2）NaHCO3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。

3．联合制碱法——侯氏制碱法

（1）制备原料

食盐、氨气、二氧化碳——合成氨厂用水煤气制取氢气时的废气；其反应为C＋H2O（g）高温,CO＋H2，CO＋H2O（g）

CO2＋H2。

（2）工艺流程

（3）反应原理

①产生NaHCO3的反应：

NH3＋NaCl＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl。

②产生Na2CO3的反应：

2NaHCO3

Na2CO3＋CO2↑＋H2O。

（4）绿色思想：

循环使用的物质为CO2、饱和食盐水。

[细练过关]

题点

（一）　钠的氧化物性质及探究

1．下列说法正确的是（　　）

A．Na2O2吸收CO2、H2O可产生O2，可用作呼吸面具供氧剂

B．Na2O与Na2O2与H2O反应均生成NaOH，故二者均为碱性氧化物

C．Na2O2与Na2O中阴、阳离子个数比不同

D．Na2O2与CO2反应时，CO2作还原剂被氧化

解析：

选A　B项，Na2O2不是碱性氧化物；C项，二者阴、阳离子个数比均为1∶2；D项，CO2为一般反应物，不是还原剂。

2．[双选]某实验小组通过如图所示实验，探究Na2O2与水的反应：

下列说法正确的是（　　）

A．②中的大量气泡主要成分是氧气

B．③中溶液变红，说明有酸性物质生成

C．④中现象可能是由于溶液中含有强氧化性物质造成的

D．⑤中MnO2的主要作用是降低水中氧气的溶解度

解析：

选AC　过氧化钠和水反应生成氢氧化钠和氧气，化学方程式为2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑，所以②中的大量气泡主要成分是氧气，A正确；氢氧化钠是碱，使酚酞变红，B错误；④中溶液红色褪去，可能原因是过氧化钠和水反应生成的过氧化氢具有强氧化性，能氧化有色物质，使溶液褪色，C正确；过氧化氢在二氧化锰作催化剂的条件下分解生成水和氧气，即加入MnO2的目的是验证过氧化钠和水反应生成过氧化氢，而不是降低水中氧气的溶解度，D错误。

3．（2020·聊城模拟）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。

[备考点击]

Na2O2与CO2、H2O反应的有关计算规律

从氧化还原角度

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

2molNa2O2不论是与H2O还是与CO2反应，均生成1molO2，转移2mol电子

从物质的量角度

2molNa2O2不论是与H2O还是与CO2反应，均生成1molO2，消耗2molH2O或2molCO2

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

，且等于生成氧气的体积

从质量角度

Na2O2

Na2CO3（Na2O2·CO），Na2O2

2NaOH（Na2O2·H2），1molNa2O2分别与足量CO2、H2O完全反应时相当于吸收了28gCO、2gH2

注意：

wg化学式符合通式为（CO）m（H2）n的物质（其中m、n为自然数），在O2中充分燃烧后，将其产物通过足量的Na2O2固体，反应完毕，固体增重wg。

中学阶段常见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

题点

（二）　Na2CO3、NaHCO3的性质与应用

4．（2018·浙江11月选考）可用于治疗胃酸过多的物质是（　　）

A．碳酸氢钠B．氯化钠

C．氯化钾D．氢氧化钠

解析：

选A　胃酸主要成分为盐酸。

A选项碳酸氢钠消耗盐酸可用于治疗胃酸过多；B、C选项不与盐酸反应；D选项氢氧化钠具有腐蚀性。

5．（2020·北京市新高考模拟）关于钠及其化合物的化学用语正确的是（　　）

A．钠原子的结构示意图：

B．过氧化钠的电子式：

Na

Na

C．碳酸氢钠的电离方程式：

NaHCO3===Na＋＋H＋＋CO

D．次氯酸钠水溶液呈碱性的原因：

ClO－＋H2OHClO＋OH－

答案：

D

6．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，具体情况如图所示。

（1）只根据图Ⅰ、Ⅱ（盐酸足量且固体质量相同）所示实验，能够达到实验目的的是________（填装置序号），写出该实验中能确定粉末是NaHCO3的两点现象________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（2）图Ⅲ、Ⅳ所示实验均能鉴别这两种物质，写出共同发生的反应的化学方程式（若为离子反应，则写离子方程式）：

________________________________________________________________________、

________________________________________________________________________。

（3）若用实验Ⅳ确定NaHCO3比Na2CO3易分解，则试管B中装入的固体是____________（填化学式），原因是__________________________________________________

________________________________________________________________________。

解析：

（1）Na2CO3、NaHCO3固体与盐酸均能反应产生能使澄清石灰水变浑浊的CO2气体，故实验Ⅰ不能鉴别Na2CO3与NaHCO3。

等质量的Na2CO3和NaHCO3与过量盐酸反应时，NaHCO3与盐酸反应更剧烈且产生气体的量更多，故实验Ⅱ可以鉴别。

（2）NaHCO3受热易分解，Na2CO3受热不分解，加热法鉴别时共同的反应为NaHCO3的分解反应和CO2与Ca（OH）2生成沉淀的反应。

（3）小试管B内的温度比大试管A内的温度低，只有将NaHCO3置于B中才能证明NaHCO3更易分解。

答案：

（1）Ⅱ　气球膨胀较大；产生气泡较剧烈

（2）2NaHCO3

Na2CO3＋CO2↑＋H2O

Ca2＋＋2OH－＋CO2===CaCO3↓＋H2O

（3）NaHCO3　试管B中的温度低于试管A中的温度

题点（三）　钠的特殊化合物的结构与性质迁移

7．（2020·大连测试）氢化钠和硼氢化钠，广泛应用于工业生产。

（1）氢化钠（NaH）中氢元素的化合价为________。

（2）NaH能与水剧烈反应：

NaH＋H2O===NaOH＋H2↑，该反应中的氧化剂是________，氧化剂与还原剂的物质的量之比是________。

（3）在高温下氢化钠（NaH）可将四氯化钛（TiCl4）还原成金属钛，该反应的化学方程式为________________________________________________________________________。

（4）硼氢化钠（NaBH4）与H2O反应生成NaBO2和H2的化学方程式为________________________________，此反应中NaBH4作________剂。

解析：

（1）氢化钠（NaH）中钠元素化合价为＋1，化合物中元素化合价代数和为0，则氢元素的化合价为－1。

（2）NaH能与水剧烈反应：

NaH＋H2O===NaOH＋H2↑，NaH中氢元素化合价由－1变为0，作还原剂，H2O中氢元素化合价由＋1变为0，作氧化剂，该反应中的氧化剂是H2O，氧化剂和还原剂的物质的量之比是1∶1。

（3）在高温下氢化钠（NaH）可将四氯化钛（TiCl4）还原成金属钛，氢元素化合价升高为＋1，钛元素化合价由＋4变为0，据此可写出化学方程式。

（4）NaBH4中H为－1价，具有强还原性，可还原H2O：

NaBH4＋2H2O===NaBO2＋4H2↑。

答案：

（1）－1　

（2）H2O　1∶1　（3）2NaH＋TiCl4

Ti＋2NaCl＋2HCl↑（或4NaH＋TiCl4

Ti＋4NaCl＋2H2↑）

（4）NaBH4＋2H2O===NaBO2＋4H2↑　还原