标题学年高中化学三维设计人教版必修1第三章第二节第一课时钠的重要化合物.docx
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标题学年高中化学三维设计人教版必修1第三章第二节第一课时钠的重要化合物
第二节
几种重要的金属化合物
第一课时
钠的重要化合物
[课标要求]
1．了解氧化钠、过氧化钠的主要性质和用途。
2．掌握Na2CO3、NaHCO3的主要性质和用途。
3．了解焰色反应的概念及实验操作。
1．“三点差异”
（1）溶解度：
Na2CO3大于NaHCO3。
（2）热稳定性：
Na2CO3大于NaHCO3。
（3）与盐酸反应：
NaHCO3与酸反应比Na2CO3更剧烈。
2．“五个反应”
（1）2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2
（2）2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑
（3）2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑
（4）NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑
（5）Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋H2O＋CO2↑
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。
（2）化学性质
①与水的反应
实验操作
实验现象
实验结论
a.滴入水后产生大量气泡
b．带火星的木条复燃
c．试管外壁发热
d．向溶液中滴入酚酞试剂溶液变红
过氧化钠与水反应生成NaOH和O2，反应的化学方程式为2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑
②与二氧化碳的反应
化学方程式：
2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2。
（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？
提示：
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？
提示：
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？
提示：
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）
2×78g2mol4×40g4g
（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Na2O
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
解析：
选D Na2O2久置空气中变成Na2CO3；Na2O2与水反应时，Na2O2既是氧化剂又是还原剂；Na2O2属于过氧化物，而不属于碱性氧化物。
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
解析：
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，但比Na2CO3的溶解度小
2．化学性质
（1）热稳定性
①Na2CO3性质稳定，受热不易分解，Na2CO3·10H2O易风化。
②NaHCO3性质不稳定，受热易分解，化学方程式为
2NaHCO3
Na2CO3＋H2O＋CO2↑。
（2）与酸（足量盐酸）反应
①Na2CO3：
Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋H2O＋CO2↑。
②NaHCO3：
NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑。
（3）与碱（氢氧化钠）反应
①Na2CO3：
与NaOH不反应；
②NaHCO3：
NaHCO3＋NaOH===Na2CO3＋H2O。
（4）相互转化
Na2CO3
NaHCO3
③的化学方程式：
Na2CO3＋H2O＋CO2===2NaHCO3。
3．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，可以作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？
提示：
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？
提示：
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？
提示：
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
[问题思考]
（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？
提示：
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？
提示：
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
结论
热稳定性
2NaHCO3
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
CO
＋H＋===HCO
；
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）
加热
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：
NaHCO3B．与同浓度盐酸反应的剧烈程度：
NaHCO3>Na2CO3
C．相同温度时，在水中的溶解度：
NaHCO3D．等物质的量与足量盐酸反应产生CO2的物质的量：
NaHCO3解析：
选D A项，碳酸氢钠受热分解，碳酸钠不易分解，正确；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
产生沉淀者为Na2CO3
D
逐滴加入等浓度的盐酸
立即产生气泡者为Na2CO3
解析：
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：
CO
＋H＋===HCO
（无明显现象），
HCO
＋H＋===H2O＋CO2↑（无色气体放出）。
（2）Na2CO3溶液逐滴加入到稀盐酸中
①现象：
有无色气体放出。
②原理：
CO
＋2H＋===H2O＋CO2↑。
1．概念
很多金属或它们的化合物在灼烧时都会使火焰呈现特殊的颜色。
2．操作步骤
3．几种金属的焰色
Na：
黄色，K：
紫色（观察时透过蓝色钴玻璃）。
4．应用
（1）焰色反应在化学上常用于金属单质或其离子的鉴别。
（2）利用焰色反应制造节日烟花。
[特别提醒]
焰色反应是物理变化而不属于化学变化。
1．某物质灼烧时焰色反应为黄色，下列判断正确的是（ ）
A．该物质一定是钠的化合物
B．该物质一定含钠元素
C．该物质一定是金属钠
D．该物质中一定含钠离子
解析：
选B 焰色反应呈黄色，说明物质中含有钠元素。
2．下列有关焰色反应的说法正确的是（ ）
A．焰色反应是化合物的性质
B．焰色反应均应透过蓝色钴玻璃观察
C．所有金属及其化合物灼烧时火焰均有颜色
D．NaCl与Na2CO3灼烧时火焰颜色相同
解析：
选D 焰色反应是元素的性质，不论是单质还是化合物，只要含有该元素，则灼烧时焰色相同，A项错误，D项正确；只有观察钾元素的焰色反应时，才需要透过蓝色钴玻璃，B项错误；只有某些金属元素的焰色反应有颜色，如铂丝灼烧时无颜色，C项错误。
[三级训练·节节过关]
1．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
解析：
选D Na2O为白色，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。
2．下列说法中正确的是（ ）
A．焰色反应为黄色，说明该物质是钠单质
B．某物质焰色反应不显紫色，说明该物质中肯定没有钾元素
C．焰色反应可用于物质的鉴别
D．物质的焰色反应肯定只发生物理变化
解析：
选C 某物质焰色反应显黄色，肯定有钠元素，但不一定是钠单质。
由于钠元素的黄光会对钾的紫色有干扰，故焰色不显紫色不一定没有K元素，因为没有透过蓝色钴玻璃观察。
物质的焰色反应是物质的特征性质，因此可用于物质检验，物质发生焰色反应时，若为单质同时会发生化学变化，否则只有物理变化。
3.如右图装置，试管中盛有水，气球a中盛有干燥的Na2O2颗粒。
U形管中注有浅红色的水。
将气球用橡皮筋紧缚在试管口。
实验时将气球中的Na2O2抖落到试管b的水中，将发现的现象是（ ）
A．U形管内红水褪色 B．试管内溶液变红
C．气球a被吹大D．U形管水位：
d解析：
选C 由于发生反应：
2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑，产生O2使气球膨胀，该反应放出大量热量，使广口瓶中空气受热膨胀而出现U形管中水位d>c。
4．下列有关NaHCO3与Na2CO3的说法中，正确的是（ ）
A．分别加热两种样品，没有残留物质的是NaHCO3
B．分别配成溶液，再加入澄清石灰水，无白色沉淀生成的是NaHCO3
C．分别与相同物质的量浓度的盐酸反应，产生CO2的速率Na2CO3D．二者在一定条件下不能相互转化
解析：
选C A项，2NaHCO3
Na2CO3＋CO2↑＋H2O，Na2CO3受热不易分解，故分别加热两种样品，均有残留物质，错误；B项，将NaHCO3与Na2CO3分别配成溶液，再加入澄清石灰水，发生的反应分别为Ca2＋＋OH－＋HCO
===CaCO3↓＋H2O、CO
＋Ca2＋===CaCO3↓，均有白色沉淀生成，错误；C项，碳酸钠与盐酸反应先生成碳酸氢钠和氯化钠，再进一步反应生成氯化钠、二氧化碳和水，故分别与相同物质的量浓度的盐酸反应，产生CO2的速率Na2CO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O，CO2＋Na2CO3＋H2O===2NaHCO3，二者在一定条件下能相互转化，错误。
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，写出其离子方程式以及能用该离子方程式表示的另一个化学反应的化学方程式：
①离子方程式：
_______________________________________________________。
②化学方程式：
______________________________________________________。
解析：
①反应可认定为NaHCO3的分解反应：
2NaHCO3
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，其离子方程式为CO
＋Ca2＋===CaCO3↓。
可溶性碳酸盐和Ca（OH）2的反应若OH－不参与反应即可用此离子方程式表示，该反应不是氧化还原反应。
答案：
（1）NaHCO3 Na2CO3 NaOH Na2O2
（2）②③ Na2O2 Na2O2
（3）Ca2＋＋CO
===CaCO3↓
Ca（OH）2＋K2CO3===2KOH＋CaCO3↓（合理即可）
1．Na2O和Na2O2在下列哪一点性质上是相似的（ ）
A．颜色 B．水溶液的酸碱性
C．氧化性D．漂白性
解析：
选B Na2O是白色固体，一般认为它无氧化性；Na2O2是淡黄色固体，有强氧化性和漂白性；二者溶于水都生成NaOH。
2．小明同学用洁净的铂丝蘸取某无色溶液，在无色火焰上灼烧，火焰呈黄色，通过该实验现象，下列四位同学对该溶液中存在的金属离子的判断正确的是（ ）
解析：
选D 钠的焰色是黄色，K的焰色是紫色，观察K的焰色时需要透过蓝色钴玻璃，以滤去黄色光的干扰，该实验中没有透过蓝色钴玻璃观察，说明一定含有Na＋，不能确定是否含有K＋。
3．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
解析：
选C 虽然两种氧化物的组成元素相同，但其结构、性质上的差异很大。
Na2O是白色粉末，Na2O2是淡黄色粉末。
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中氧元素价态为最低价（－2价），无氧化性，Na2O2中氧元素价态为中间价（－1价），具有氧化性、还原性，是强氧化剂。
4．可用于判断碳酸氢钠粉末中混有碳酸钠的实验方法是（ ）
A．加热时无气体放出
B．滴加盐酸时有气泡放出
C．溶于水后滴加稀BaCl2溶液有白色沉淀生成
D．溶于水后滴加澄清石灰水有白色沉淀生成
解析：
选C Na2CO3和NaHCO3与澄清石灰水反应，两者都会产生白色沉淀，因此不能鉴别；而滴加BaCl2溶液，现象不同，有Na2CO3时产生BaCO3沉淀。
5．飞船内安装盛有Na2O2的装置，它的用途是产生氧气。
下列关于Na2O2的叙述正确的是（ ）
A．Na2O2中阴、阳离子的个数比为1∶1
B．Na2O2分别与水及CO2反应产生相同量的O2时，需要水和CO2的质量相等
C．Na2O2分别与水及CO2反应产生相同量的O2时，转移电子的物质的量相等
D．Na2O2属于碱性氧化物
解析：
选C A项，Na2O2中阴、阳离子的个数比为1∶2，错误；B项，Na2O2分别与水及CO2反应产生相同量的O2时，需要水和CO2的物质的量相等，但质量不相等，错误；C项，Na2O2分别与水及CO2反应产生相同量的O2时，转移电子的物质的量相等，正确；D项，Na2O2不属于碱性氧化物，错误。
6．下列说法不正确的是（ ）
A．用加热法可除去Na2CO3中的NaHCO3
B．Na2CO3的热稳定性大于NaHCO3
C．可用石灰水区分Na2CO3与NaHCO3溶液
D．Na2CO3和NaHCO3的水溶液均显碱性
解析：
选C A项，碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠、水和CO2，所以用加热法可除去Na2CO3中的NaHCO3，正确；B项，Na2CO3的热稳定性大于NaHCO3，正确；C项，氢氧化钙与碳酸钠、碳酸氢钠溶液均反应生成白色沉淀碳酸钙，因此不能用石灰水区分Na2CO3与NaHCO3溶液，错误；D项，Na2CO3、NaHCO3的水溶液均显碱性，正确。
7．下列关于Na2O、Na2O2的比较，正确的是（ ）
A．Na2O2、Na2O都是钠的氧化物，都是碱性氧化物
B．Na2O2、Na2O都是可溶于水（或能与水反应）的白色固体
C．Na2O2在和CO2的反应中，既是氧化剂，又是还原剂
D．Na2O2与水反应时，1molNa2O2转移2mol电子
解析：
选C A项，Na2O2与水反应除了生成NaOH外，还有O2生成，所以Na2O2只是钠的氧化物，但不是碱性氧化物；B项，Na2O2是淡黄色固体；C项，Na2O2与CO2反应时电子转移关系：
变成了－2价的O和零价的O，正确；D项，Na2O2与H2O反应时，Na2O2中－1价的O变成了－2价的O和零价的O，故1molNa2O2转移1mol电子，错误。
8．纯碱和小苏打都是白色晶体，在日常生活中都可以找到。
若要在家中将它们区分开来，下面的方法中可行的是（ ）
A．在水杯中各盛相同质量的样品，分别加入等体积的白醋，观察反应的剧烈程度
B．分别用干净铁丝蘸取样品在煤气炉的火焰上灼烧，观察火焰颜色
C．将样品溶解，分别加入澄清石灰水，观察是否有白色沉淀
D．分别放在炒锅中加热，观察是否有残留物
解析：
选A A项，碳酸钠与酸反应首先产生碳酸氢钠和氯化钠，然后是碳酸氢钠与酸反应产生碳酸钠、二氧化碳和水，而碳酸氢钠中加入酸立即放出气体，所以根据反应放出气体的快慢可区分碳酸钠和碳酸氢钠，正确；B项，纯碱和小苏打都是钠盐，焰色反应火焰都为黄色，不能区别二者，错误；C项，二者都能与氢氧化钙溶液发生反应产生碳酸钙白色沉淀，不能区别它们，错误；D项，碳酸钠稳定，受热不易分解，碳酸氢钠不稳定受热分解产生碳酸钠、二氧化碳和水，也有固体残留物，所以不能区分二者，错误。
9．除去下列物质中的少量杂质。
（1）NaHCO3溶液中的Na2CO3，方法是_____________________________________，
反应的化学方程式是____________________________________________________。
（2）NaCl溶液中的Na2CO3，方法是________________________________________，
反应的化学方程式是_____________________________________________________。
（3）NaOH溶液中的Na2CO3，方法是_______________________________________，
反应的化学方程式是_____________________________
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