第三章 第10讲钠及其化合物.docx
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第三章第10讲钠及其化合物
考纲要求
1.了解钠的主要性质及应用。
2.了解钠的重要化合物的主要性质及应用。
考点一 钠的性质及应用
1．钠的物理性质
颜色：
银白色，有金属光泽；
密度：
ρ（H2O）>ρ（Na）>ρ（煤油）；
熔点：
低于100℃；
硬度：
质地柔软，可以用小刀切割。
2．从钠原子的原子结构认识钠的化学性质——还原性
Na
Na＋
（1）与非金属单质（如O2、Cl2）的反应
O2
Cl2：
2Na＋Cl2
2NaCl
（2）与水反应
①离子方程式：
_____________________________。
②与滴加酚酞的水反应的现象及解释
（3）与盐酸反应
离子方程式：
_____________________。
3．钠的制取及保存
（1）制取：
化学方程式为____________________________。
（2）保存：
密封保存，通常保存在_______中。
4．钠的用途
（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）用作电光源，制作高压钠灯。
（4）冶炼某些金属
金属钠具有强还原性，熔融状态下可以用于制取金属，如4Na＋TiCl4
4NaCl＋Ti。
深度思考
1．正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”
（1）钠是银白色金属，熔点低，硬度大（ ）
（2）在氧气中加热时，金属钠剧烈燃烧，生成淡黄色的固体Na2O2（ ）
（3）金属钠在石棉网上加热时，先熔化成银白色小球，然后剧烈燃烧，产生黄色火焰（ ）
（4）金属钠着火时，可用泡沫灭火器或干燥的沙土灭火（ ）
（5）钠与水反应的离子方程式为2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑（ ）
（6）钠表面自然形成的氧化层能够保护内层金属不被空气氧化（ ）
（7）金属钠具有强还原性，可与TiCl4溶液反应制取金属Ti（ ）
2．钠能否保存在CCl4中？
原因是什么？
3．金属钠着火，不能用H2O、干冰灭火的原因是___________________________________
________________________________________________________________________。
题组一 钠与氧气反应的特点
1．等质量的两块钠，第一块在足量氧气中加热，第二块在足量氧气（常温）中充分反应，则下列说法正确的是（ ）
A．第一块钠失去电子多
B．两块钠失去电子一样多
C．第二块钠的反应产物质量最大
D．两块钠的反应产物质量一样大
2．倒置的坩埚盖子上放硫粉，在硫粉中央放一小块钠，按图示搭建装置，用胶头滴管向金属钠滴加一滴水，立即倒扣上大烧杯，发现坩埚盖子内火星四溅，烧杯内出现大量白烟，下列说法错误的是（ ）
A．水是钠与硫反应的催化剂
B．酚酞的水溶液可能变为红色
C．钠与硫的反应是放热反应
D．滤纸逐渐变黑
（1）钠与氧气反应的产物与反应温度有关，加热或点燃产物是过氧化钠。
（2）不管生成氧化钠还是过氧化钠，金属钠失电子均变为＋1价的阳离子，因而等量的钠完全反应失去的电子数相同。
题组二 对钠与水反应的实质的理解
3．（2016·武汉高三模拟）向分别盛有100mL水、100mL0.1mol·L－1盐酸、100mL0.01mol·L－1NaOH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．三个烧杯中均会发生的离子反应为2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑
B．三个烧杯中钠均在液面上剧烈反应，且X烧杯中反应最剧烈
C．三个烧杯反应后，溶质的物质的量浓度相同
D．三个烧杯反应后，生成的气体的质量一定相同
4．将一小块金属钠分别投入盛有：
a.水、b.乙醇、c.稀H2SO4的三个小烧杯中，反应速率由快到慢的顺序为______________。
解释反应速率不同的原因_________________________
________________________________________________________________________。
5．
（1）将金属钠放入盛有下列溶液的小烧杯中，既有气体，又有白色沉淀产生的是____________。
①MgSO4溶液 ②NaCl溶液 ③Na2SO4溶液 ④饱和澄清石灰水 ⑤Ca（HCO3）2溶液 ⑥CuSO4溶液 ⑦饱和NaCl溶液
（2）按要求书写反应的离子方程式
①将Na投入到CuSO4溶液中
___________________________________。
②将Na投入到Ca（HCO3）2溶液中，反应后生成正盐溶液
__________________________________________。
③将Na投入到NH4HCO3溶液中，有刺激性气味气体放出
_________________________________________________。
题组三 钠与水反应实验的改进与创新
6．如图甲是演示金属钠与水的反应的重要实验，为收集检验气体产物，某兴趣小组将甲装置改进成如下乙或丙，请根据要求回答下列问题。
（1）写出钠与水反应的离子方程式___________________________________________。
（2）按乙装置实验，液体添加完毕后，关闭活塞，打开右边胶塞，向煤油中加入一小块钠，立即塞好胶塞，可观察到的现象是________。
（填字母）
A．钠块始终保持在a处，直至完全消失
B．钠沉入U形管b处而后又慢慢浮到a处
C．钠处于煤油和水的交界处上下浮动
D．随反应的进行煤油与胶塞处液面下降，漏斗中液面上升
E．最终钠块在煤油中燃烧起来
（3）乙装置中漏斗在反应过程中的主要作用是_________________________________。
（4）用乙装置实验，点燃气体产物时，是否需要检验纯度________（填“是”或“否”）。
（5）按图丙所示方法来收集产生的气体，需将钠包好，再放入水中。
取相同质量的钠按下列两种情况收集产生的气体在相同条件下体积的关系是________（填字母）。
①用铝箔包住钠②用铜箔包住钠
a．二者收集气体一样多
b．①收集气体体积较大
c．②收集气体体积较大
1．钠与水、酸反应的实质都是与H＋的反应。
2．钠与溶液反应的思维模板
（1）金属钠与酸溶液的反应
钠首先与酸反应，且反应比在纯水中剧烈，当酸反应彻底后，再与水反应。
（2）金属钠与盐溶液的反应
钠与盐溶液反应，不能置换出盐中的金属，因钠先与水反应，然后再考虑生成的NaOH是否能与盐进一步发生复分解反应。
注意 钠与乙醇反应，钠块先沉在液面下，后上下浮动、能看到表面冒出气泡，并不能熔化成小球。
考点二 钠的氧化物——氧化钠和过氧化钠
1．氧化钠与过氧化钠的比较
电子式
氧元素
化合价
－2
－1
色、态
白色固体
淡黄色固体
阴、阳离子
个数比
1∶2
1∶2
是否为碱性
氧化物
是
不是
与水反应的
化学方程式
_____________________
__________________________
与CO2反应的化学方程式
______________________
__________________________
与盐酸反应的化学方程式
______________________
_________________________
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
（1）Na2O2的强氧化性
试剂
反应原理
现象
SO2气体
Na2O2＋SO2===Na2SO4
－
FeCl2溶液
4Na2O2＋4FeCl2＋6H2O===4Fe（OH）3↓＋O2↑＋8NaCl
红褐色沉淀
Na2SO3溶液
Na2O2＋Na2SO3＋H2O===Na2SO4＋2NaOH
－
氢硫酸
Na2O2＋H2S===S↓＋2NaOH
溶液变浑浊
酚酞溶液
与水反应生成NaOH，Na2O2的强氧化性使之褪色
先变红后褪色
品红溶液
Na2O2的强氧化性使之褪色
红色褪去
（2）遇KMnO4等强氧化剂时，表现出还原性，氧化产物为O2。
（3）遇CO2、H2O、H＋则发生自身的氧化还原反应。
深度思考
1．正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”
（1）氧化钠、过氧化钠均为碱性氧化物（ ）
（2）氧化钠、过氧化钠均为离子化合物（ ）
（3）1molNa2O2固体中含离子总数为4NA（ ）
（4）Na2O2溶于水产生O2的离子方程式为Na2O2＋H2O===2Na＋＋2OH－＋O2↑（ ）
（5）Na2O2、Na2O组成元素相同，与CO2反应产物也相同（ ）
（6）Na2O2与H2O反应时，Na2O2既是还原剂又是氧化剂（ ）
2．用双线桥分析Na2O2与水反应中电子转移的方向和数目：
______________________。
（1）氧化剂和还原剂是__________________，氧化产物是__________________，还原产物是__________________。
（2）1molNa2O2与水完全反应时转移的电子数：
________________。
3．金属钠露置在空气中会发生一系列变化，其过程：
银白色金属钠
表面变暗
出现白色固体接着表面变稀
白色块状固体
白色粉末状物质
请写出上述各步反应的化学方程式。
题组一 过氧化钠的性质及应用
1．（2017·郑州高三调研）下列有关Na2O2的说法不正确的是（ ）
A．向包有Na2O2粉末的脱脂棉上滴加几滴水，脱脂棉剧烈燃烧起来，说明Na2O2与H2O反应放热且有氧气生成
B．Na2O2与CO2反应时有单质O2生成，该反应属于置换反应
C．Na2O2在空气中久置变白，涉及的氧化还原反应中，Na2O2既是氧化剂，又是还原剂
D．Na2O2粉末加入Ca（HCO3）2溶液中，会产生气体和浑浊
2．（2016·衡水中学模拟）下列反应与Na2O2＋SO2===Na2SO4相比较，Na2O2的作用相同的是（ ）
A．2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2
B．2Na2O2＋2SO3===2Na2SO4＋O2
C．Na2O2＋H2SO4===Na2SO4＋H2O2
D．3Na2O2＋Cr2O3===2Na2CrO4＋Na2O
3．某溶液中含有HCO
、SO
、CO
、CH3COO－4种阴离子。
向其中加入足量的Na2O2固体后，溶液中离子浓度基本保持不变的是（假设溶液体积无变化）（ ）
A．CH3COO－B．SO
C．CO
D．HCO
题组二 Na2O2与H2O、CO2反应的定量分析
4．（2016·宁德调研）往甲、乙、丙、丁四个烧杯内分别放入0.1mol的钠、氧化钠、过氧化钠和氢氧化钠，然后各加入100mL水，搅拌，使固体完全溶解，则甲、乙、丙、丁溶液中溶质的质量分数大小顺序是（ ）
A．甲＜乙＜丙＜丁B．丁＜甲＜乙＝丙
C．甲＝丁＜乙＝丙D．丁＜甲＜乙＜丙
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
转移的电子数
A
1mol
2NA
B
22.4L
1mol
C
106g
1mol
D
106g
2NA
6．200℃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．0.125molB．0.25mol
C．0.5molD．1mol
Na2O2与H2O、CO2的反应规律
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来气体体积的
，等于生成氧气的量，ΔV＝V（O2）＝
V
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（CO2）＝28g·mol－1×n（CO2），Δm（H2O）＝2g·mol－1×n（H2O）
考点三 碳酸钠与碳酸氢钠
1．Na2CO3和NaHCO3的性质
2．转化
Na2CO3
NaHCO3
3．Na2CO3和NaHCO3性质的应用
（1）Na2CO3、NaHCO3的鉴别
①固体的鉴别用加热法：
产生使澄清石灰水变浑浊的气体的是NaHCO3固体。
②溶液的鉴别可用沉淀法、气体法和测pH法。
a．沉淀法：
加入BaCl2溶液或CaCl2溶液，产生沉淀的是Na2CO3溶液。
b．气体法：
滴入稀盐酸，立即产生气泡的是NaHCO3溶液。
c．测pH法：
用pH试纸测相同浓度的稀溶液，pH大的是Na2CO3溶液。
（2）Na2CO3、NaHCO3的除杂
序号
混合物（括号内为杂质）
除杂方法
①
Na2CO3（s）（NaHCO3）
_______
②
NaHCO3（aq）（Na2CO3）
_______
③
Na2CO3（aq）（NaHCO3）
______________
深度思考
1．正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”
（1）在酒精灯加热条件下，Na2CO3、NaHCO3固体都会分解（ ）
（2）向Na2CO3饱和溶液中通入CO2，会有NaHCO3晶体析出（ ）
（3）苏打是面包发酵粉的主要成分之一（ ）
（4）用酚酞溶液可鉴别饱和食盐水和饱和碳酸钠溶液（ ）
（5）可用Ca（OH）2鉴别Na2CO3和NaHCO3两种溶液（ ）
（6）用热的纯碱溶液清洗炊具上的油污时，不涉及化学变化（ ）
2．仅用试管和胶头滴管，你能鉴别Na2CO3溶液和稀盐酸吗？
若能，简述原理。
________________________________________________________________________。
3．请设计实验方案，用50mL2mol·L－1NaOH溶液和足量的CO2气体，制取50mL1mol·L－1的Na2CO3溶液。
答案 将50mLNaOH溶液，等分成两份，一份通入过量的CO2，然后加热煮沸、冷却后与另一份混合，即可。
反应方程式可表示为
第一步：
NaOH＋CO2===NaHCO3
第二步：
NaHCO3＋NaOH===Na2CO3＋H2O
题组一 Na2CO3、NaHCO3的鉴别和除杂
1．（2017·银川质检）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
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
3．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，如下图Ⅰ～Ⅳ所示。
（1）只根据图Ⅰ、Ⅱ所示实验，能够达到实验目的的是_____________________________
（填装置序号）。
（2）图Ⅲ、Ⅳ所示实验均能鉴别这两种物质，其反应的化学方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
与实验Ⅲ相比，实验Ⅳ的优点是________（填字母）。
A．Ⅳ比Ⅲ复杂
B．Ⅳ比Ⅲ安全
C．Ⅳ比Ⅲ操作简便
D．Ⅳ可以做到用一套装置同时进行两个对比实验，而Ⅲ不行
（3）若用实验Ⅳ验证碳酸钠和碳酸氢钠的稳定性，则试管B中装入的固体最好是_______________________________________________________________（填化学式）。
题组二 Na2CO3、NaHCO3与酸反应的定量关系
4．（2016·吉林高三模拟）有关NaHCO3和Na2CO3的性质，以下叙述错误的是（ ）
A．等质量的NaHCO3和Na2CO3与足量盐酸反应，在相同条件下Na2CO3产生的CO2体积小
B．等物质的量的两种盐与同浓度盐酸完全反应，所消耗盐酸的体积Na2CO3是NaHCO3的两倍
C．等质量NaHCO3和Na2CO3与盐酸完全反应，前者消耗盐酸较多
D．等物质的量的NaHCO3和Na2CO3与足量盐酸反应产生CO2一样多
5．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（ ）
6．（2016·贵阳清华中学模拟）向100mLNaOH溶液中通入一定量的CO2气体，充分反应后，再向所得溶液中逐滴加入0.2mol·L－1的盐酸，产生CO2的体积与所加盐酸体积之间关系如图所示。
下列判断正确的是（ ）
A．原NaOH溶液的浓度为0.2mol·L－1
B．通入CO2在标准状况下的体积为448mL
C．所得溶液的溶质成分的物质的量之比为n（NaOH）∶n（Na2CO3）＝1∶3
D．所得溶液的溶质成分的物质的量之比为n（NaHCO3）∶n（Na2CO3）＝1∶1
利用数形结合的思想理解碳酸钠、碳酸氢钠与盐酸的反应
（1）向Na2CO3溶液中逐滴加入盐酸，消耗盐酸的体积与产生CO2的体积的关系如图甲所示。
（2）向NaHCO3溶液中逐滴加入盐酸，消耗盐酸的体积与产生CO2的体积的关系如图乙所示。
（3）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的体积的关系如图丙所示（设NaOH、Na2CO3的物质的量之比为1∶1）。
（4）向Na2CO3、NaHCO3的混合物中逐滴加入盐酸，消耗盐酸的体积与产生CO2的体积的关系如图丁所示（设Na2CO3、NaHCO3的物质的量之比为1∶1）。
测定碳酸钠质量分数的常用方法
1．气体法
（1）测定原理：
Na2CO3＋H2SO4===Na2SO4＋H2O＋CO2↑
依据CO2的体积确定Na2CO3的物质的量，进而确定纯碱中Na2CO3的含量。
（2）实验操作：
向mg纯碱样品中加入足量的稀硫酸，准确测量产生CO2气体的体积为VmL（已折算为标准状况）。
（3）数据处理
纯碱样品中Na2CO3的质量为
mol×106g·mol－1＝
g，则纯碱样品中Na2CO3的质量分数为
×100%＝
%。
2．沉淀法
（1）测定原理：
Na2CO3＋BaCl2===BaCO3↓＋2NaCl。
依据BaCO3沉淀的质量，确定Na2CO3的物质的量，进而确定纯碱中Na2CO3的含量。
（2）实验操作：
先将mg纯碱样品溶于水配成溶液，向溶液中加入过量的BaCl2溶液，经过滤、洗涤、干燥得BaCO3沉淀的质量为ng。
（3）数据处理
纯碱样品中Na2CO3的质量为
×106g·mol－1＝
g，则纯碱样品中Na2CO3的质量分数为
×100%＝
×100%。
专题训练
1．下列实验方案中，不能测定Na2CO3和NaHCO3混合物中Na2CO3质量分数的是（ ）
A．取a克混合物充分加热，减重b克
B．取a克混合物与足量稀盐酸充分反应，加热、蒸干、灼烧，得b克固体
C．取a克混合物与足量稀硫酸充分反应，逸出气体用碱石灰吸收，增重b克
D．取a克混合物与足量Ba（OH）2溶液充分反应，过滤、洗涤、烘干，得b克固体
2．化学兴趣小组的同学为测定某Na2CO3和NaCl的固体混合物样品中Na2CO3的质量分数进行了以下实验。
请你参与并完成对有关问题的解答：
（1）甲同学用图1所示装置测定CO2的质量。
实验时稀硫酸是与样品中的__________（填“Na2CO3”或“NaCl”）发生反应，仪器b的名称是__________，洗气瓶c中盛装的是浓硫酸，此浓硫酸的作用是____________________。
（2）乙同学用图2所示装置，取一定质量的样品（mg）和足量稀硫酸反应进行实验，完成样品中Na2CO3质量分数的测定。
①实验前，检查该装置气密性的方法是先打开活塞a，由b注入水至其下端玻璃管中形成一段水柱，再将针筒活塞向内推压，若b下端玻璃管中的______________________________，则装置气密性良好。
②在实验完成时，能直接测得的数据是CO2的______（填“体积”或“质量”）。
（3）丙同学用下图所示方法和步骤进行实验：
①操作Ⅰ涉及的实验名称有：
__________、洗涤；操作Ⅱ涉及的实验名称有干燥、__________。
②丙同学测得样品中Na2CO3的质量分数为__________。
3．（2016·湖南衡阳第八中学第二次月考）实验室欲测定碳酸钠和碳酸氢钠混合物中碳酸钠的质量分数w（Na2CO3），称取此混合物5.0g，溶于水中，配成250mL溶液。
方案一：
沉淀法。
利用化学反应把HCO
、CO
完全转化为沉淀，称量干燥沉淀的质量，由此计算混合物中w（Na2CO3）。
（1）量取100mL配制好的溶液于烧杯中，滴加足量沉淀剂，把溶液中HCO
、CO
完全转化为沉淀，应选用的试剂是________（填字母）。
A．CaCl2溶液B．MgSO4溶液
C．NaCl溶液D．Ba（OH）2溶液
（2）过滤，洗涤沉淀，判断沉淀是否洗净的方法是___________________________________
________________________________________________________________________。
（3）将所得沉淀充分干燥，称量沉淀的质量为mg，由此可以计算w（Na2CO3）。
如果此步中，沉淀未干燥充分就称量，则测得w（Na2CO3）________（填“偏大”、“偏小”或“无影响”）。
方案二：
量气法。
量取10.00mL配制好的溶液与足量稀硫酸反应，测定生成气体在通常状况（约20℃、1.01×105Pa）的体积，由此计算混合
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