新教材学年人教版化学必修第一册2 第2课时 钠的几种化合物.docx

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新教材学年人教版化学必修第一册2第2课时钠的几种化合物

第2课时　钠的几种化合物

课程标准

核心素养

1.通过实验探究，了解过氧化钠、碳酸钠和碳酸氢钠的主要性质。

2.结合真实情景中的应用实例，了解过氧化钠、碳酸钠和碳酸氢钠在生产生活中的应用。

1.宏观辨识：

能说明钠的常见化合物的性质与应用的关系。

2.科学探究：

能通过实验探究，了解钠的重要化合物的性质和变化规律，设计简单的实验方案。

　氧化钠和过氧化钠

1．氧化钠

（1）物理性质：

白色粉末状固体。

（2）化学性质：

一种碱性氧化物，能与水、酸、酸性氧化物等发生反应。

①与水反应：

Na2O＋H2O===2NaOH；

②溶于盐酸：

Na2O＋2HCl===2NaCl＋H2O；

③与CO2反应：

Na2O＋CO2===Na2CO3。

2．过氧化钠

（1）物理性质：

淡黄色粉末状固体。

（2）化学性质

①与水反应

实验探究：

实验结论：

Na2O2与水反应产生O2和碱性物质，同时放出热量。

化学方程式：

2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑，反应中氧化剂是Na2O2，还原剂是Na2O2。

②与CO2反应

化学方程式：

2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2，反应中氧化剂是Na2O2，还原剂是Na2O2。

（3）重要用途：

呼吸面具或潜水艇中做供氧剂。

氧化钠与过氧化钠的比较

名称

氧化钠

过氧化钠

化学式

Na2O

Na2O2

氧的化合价

－2

－1

颜色状态

白色固体

淡黄色固体

化学

性质

相同点

都能与H2O反应生成NaOH，都能与CO2反应生成Na2CO3

不同点

Na2O2与H2O、CO2反应有O2产生，具有强氧化性，而Na2O不具有强氧化性

1．下列关于过氧化钠和氧化钠性质异同点的叙述中错误的是（　　）

A．长期置于空气中最终所得固体产物相同

B．都能与二氧化碳或水发生化合反应

C．与水反应都有氢氧化钠生成

D．过氧化钠是强氧化剂，而氧化钠只是一种碱性氧化物

解析：

选B。

2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑，2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2，Na2O＋H2O===2NaOH，Na2O＋CO2===Na2CO3，Na2O2与CO2或H2O的反应不是化合反应，故B项错误，C项正确；过氧化钠和氧化钠长期置于空气中，最终都变为碳酸钠白色粉末，故A项正确；D项显然也正确。

2．向紫色石蕊溶液中加入过量Na2O2粉末，振荡，下列叙述正确的是（　　）

A．最后溶液变蓝色

B．溶液先变蓝色最后褪色

C．溶液仍为紫色

D．因为Na2O2与石蕊发生氧化还原反应而无气泡产生

解析：

选B。

氧化还原反应较慢，而酸碱中和反应较快，Na2O2首先与H2O作用产生NaOH和O2，紫色石蕊溶液变蓝；随后过量的Na2O2将有机色质慢慢氧化为无色物质，最终溶液褪色。

3．对于反应2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑，下列说法中正确的是（　　）

A．Na2O2是氧化剂，H2O是还原剂

B．Na2O2既是氧化剂，又是还原剂

C．该反应中电子转移的数目为4e－

D．每有18gH2O与足量Na2O2反应，则固体增重4g

解析：

选B。

在Na2O2与H2O的反应中，Na2O2中－1价氧元素原子之间发生电子转移，Na2O2既是氧化剂又是还原剂；电子转移的数目为2e－；根据原子守恒，固体增重质量等于参加反应的水中氢原子的质量，即18gH2O参加反应，固体增重2g。

　碳酸钠和碳酸氢钠

1．实验探究一：

碳酸钠、碳酸氢钠的溶解性

在两支试管中分别加入少量的碳酸钠和碳酸氢钠（各约1g），完成下列实验，并将实验现象和相应结论填入下表：

盐

Na2CO3

NaHCO3

（1）观察外观并进行描述

白色粉末

细小的白色晶体

（2）向以上两支试管中分别滴入几滴水，振荡，观察现象；将温度计分别插入其中，温度计的示数有何变化

粉末结块变成晶体；放热，温度计的示数明显升高

晶体部分溶解；吸热，温度计的示数降低

（3）继续向

（2）的试管中分别加入5mL水，用力振荡，有何现象

完全溶解

部分溶解

（4）分别向（3）所得的溶液中滴入1～2滴酚酞溶液，有何现象

溶液变红色

溶液变微红色

初步结论

加水先变成含结晶水的晶体

（Na2CO3·xH2O），溶液碱性比NaHCO3强

加水部分溶解，溶液碱性比Na2CO3弱

2.实验探究二：

碳酸钠、碳酸氢钠的热稳定性

实验操作

实验现象

化学方程式及结论

刚加热时，石灰水中有气泡，之后无气泡，澄清石灰水无明显变化

Na2CO3很稳定，受热不易发生分解；但Na2CO3·xH2O易风化

石灰水中有气泡，澄清石灰水变浑浊，受热试管管口处有水珠凝结

NaHCO3不稳定，受热容易分解，化学方程式为2NaHCO3

Na2CO3＋H2O＋CO2↑

3.实验探究三：

碳酸钠、碳酸氢钠与盐酸反应的比较

（1）按上图要求完成实验：

在两支试管中分别加入3mL稀盐酸，将两个各装有少量等质量的Na2CO3、NaHCO3粉末的小气球分别套在两支试管的管口。

将气球内的Na2CO3和NaHCO3同时倒入试管中。

观察到的实验现象是两个气球均膨胀；NaHCO3与盐酸混合比Na2CO3与盐酸混合气球膨胀得快且大。

（2）实验结论：

NaHCO3与盐酸反应比等质量的Na2CO3与盐酸反应产生气体多且剧烈。

Na2CO3、NaHCO3分别与盐酸反应的离子方程式为CO

＋2H＋===CO2↑＋H2O、HCO

＋H＋===CO2↑＋H2O。

4．归纳总结

名称

碳酸钠（纯碱或苏打）

碳酸氢钠（小苏打）

物理性质

白色粉末，易溶于水

细小的白色晶体，能溶于水，溶解度比Na2CO3小

与酸反应

能反应，有气体产生

剧烈反应，有气体产生

与碱反应

能与Ca（OH）2、Ba（OH）2溶液反应

与碱溶液都能反应

热稳定性

稳定，受热不易分解

受热易分解

可相互转化

Na2CO3

NaHCO3

1．碳酸钠与碳酸氢钠的鉴别方法

依据

原理

结论

热稳定性

2NaHCO3

Na2CO3＋CO2↑＋H2O；Na2CO3受热不分解

加热产生气体的是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

立即产生气体的是NaHCO3，开始不产生气体，滴加一会儿才产生气体的是Na2CO3

2.碳酸钠与碳酸氢钠的除杂方法

混合物

除杂方法

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．下列有关Na2CO3和NaHCO3的性质比较中，正确的是（　　）

A．热稳定性：

Na2CO3

B．常温时水溶液中溶解度：

Na2CO3

C．相同条件下，与稀盐酸反应快慢：

Na2CO3

D．质量相同时，消耗盐酸的量：

Na2CO3

解析：

选C。

热稳定性：

Na2CO3>NaHCO3，A错；常温时水溶液中的溶解度：

Na2CO3>NaHCO3，B错；质量相同时，消耗盐酸的量：

Na2CO3>NaHCO3，D错。

2．现有混有少量碳酸氢钠的碳酸钠固体，下列有关提纯碳酸钠的方法正确的是（　　）

A．加入过量的氢氧化钠溶液

B．加入适量的盐酸

C．将固体充分加热，直到质量不变为止

D．加入氯化钙溶液

解析：

选C。

由于碳酸氢钠不稳定，受热时会分解生成Na2CO3、CO2和H2O，所以当碳酸钠固体中混有少量碳酸氢钠时可用加热的方法除去碳酸氢钠。

3．为了检验NaHCO3固体中是否含有Na2CO3，下列实验及判断中，正确的是（　　）

A．加热，观察是否有气体放出

B．溶于水后加BaCl2溶液，看有无沉淀

C．溶于水后加澄清石灰水，看有无沉淀

D．取固体试样加盐酸，看是否有气泡产生

解析：

选B。

对题述物质加热，只能证明有NaHCO3，而不能证明含有Na2CO3；NaHCO3与Na2CO3都能与澄清石灰水反应产生沉淀，都能与盐酸反应产生气泡，无法证明含有Na2CO3。

　焰色试验

（1）定义：

很多金属或它们的化合物在灼烧时都会使火焰呈现出特征颜色，根据火焰呈现的特征颜色，可以判断试样所含的金属元素，化学上把这样的定性分析操作称为焰色试验。

（2）操作步骤

（3）蘸取碳酸钠溶液做焰色试验：

火焰呈黄色；蘸取碳酸钾溶液做焰色试验：

透过蓝色钴玻璃观察，火焰呈紫色。

（1）焰色试验产生的火焰颜色与元素的存在状态无关，如灼烧钠的化合物和单质时，火焰颜色均为黄色。

（2）焰色试验属于物理变化，不属于化学变化。

1．小明同学用洁净的铂丝蘸取某无色溶液在酒精灯外焰上灼烧，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判断正确的是（　　）

解析：

选D。

钠元素的焰色试验为黄色，钾元素的焰色试验为紫色，观察钾元素的焰色试验时必须透过蓝色钴玻璃。

根据题中现象只能确定有Na＋，而不能确定K＋的存在。

2．下列说法正确的是（　　）

A．焰色试验为黄色，说明该物质中肯定含有钠元素

B．某物质的焰色试验不显紫色（未透过蓝色钴玻璃），说明该物质中肯定没有钾元素

C．焰色试验不能用于物质的鉴别

D．焰色试验是化学变化

解析：

选A。

焰色试验是物理变化；做焰色试验时，钠元素的黄光会干扰钾元素的紫色光，可用蓝色钴玻璃滤去钠元素的黄光；焰色试验常被用于物质的鉴别。

3．能证明某溶液中含有氯化钠的是（　　）

A．焰色试验是黄色

B．溶液有咸味

C．取少量溶液于试管中，滴加稀硝酸酸化的硝酸银溶液，出现白色沉淀

D．既出现A项中的现象，又出现C项中的现象

解析：

选D。

证明某溶液中含有NaCl，则由焰色试验是黄色可知含钠离子，由与稀硝酸酸化的硝酸银溶液反应生成白色沉淀可知含氯离子，故选D。

课堂小结

合格考训练

1．下列对于Na2O、Na2O2的比较正确的一项是（　　）

A．Na2O2、Na2O都是钠的氧化物，都是碱性氧化物

B．Na2O、Na2O2都是易溶于水（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、Na2O均可做供氧剂

解析：

选C。

Na2O2与水反应时除了生成碱外，还生成了O2，故Na2O2不属于碱性氧化物，故A项错；Na2O2是淡黄色固体，故B项错；Na2O2与CO2反应时，是Na2O2中的氧元素之间发生了电子转移，CO2既不是氧化剂又不是还原剂，Na2O2既做氧化剂又做还原剂，故C项正确；Na2O在反应中无氧气产生，不能做供氧剂，D项错误。

2．下列物质中，既能和盐酸反应，又能和氢氧化钠反应的物质是（　　）

A．碳酸钠B．碳酸氢钠

C．氯化钠D．硫酸铜

解析：

选B。

碳酸氢钠既能和氢氧化钠反应生成碳酸钠和水，又能和盐酸反应生成氯化钠、二氧化碳和水。

3．有两支试管分别装有Na2CO3和NaHCO3溶液，下列鉴别二者的操作和判断均正确的是（　　）

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，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（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，逐滴加入等浓度的盐酸时，NaHCO3立即产生气泡，Na2CO3开始无气泡产生，过一会儿才产生气泡。

4．焰火晚会中的焰火与高中化学中“焰色试验”知识有关。

下列有关“焰色试验”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．焰色试验均应透过蓝色钴玻璃观察

D．所有金属及其化合物灼烧时火焰均有颜色

解析：

选B。

硫在空气中燃烧，火焰呈淡蓝色，A错误；因焰色试验是元素的性质，只要含有的金属元素相同，无论是单质还是化合物，其灼烧时火焰颜色都相同，B正确；只有钾的焰色试验的观察需要透过蓝色钴玻璃滤去黄光，C错误；并不是所有金属及其化合物灼烧时火焰都有颜色，如铂灼烧时火焰为无色，D错误。

5．A、B、C、D、E五种物质的焰色试验都呈黄色，A、B与水反应都有气体放出，A与水反应放出的气体具有还原性，同时都生成C，C与适量的CO2反应生成D，D溶液与过量的CO2反应生成E，E加热能变成D。

（1）写出A～E的化学式：

A__________；B__________；C____________；D__________；E__________。

（2）E加热生成D的化学方程式为______________________________________________

________________________________________________________________________。

（3）写出C溶液和CO2反应生成D的离子方程式：

_____________________________

________________________________________________________________________。

解析：

首先根据五种物质的焰色试验都呈黄色，可以推断出五种物质都含有钠元素；A、B与水反应都有气体放出，可以推断出A和B是过氧化钠和金属钠中的一种，二者生成的气体分别是氧气和氢气，氢气具有还原性，故A是钠，B是过氧化钠，生成的C则是氢氧化钠；再由题意可以推断出D是碳酸钠，E是碳酸氢钠。

答案：

（1）Na　Na2O2　NaOH　Na2CO3　NaHCO3

（2）2NaHCO3

Na2CO3＋CO2↑＋H2O

（3）CO2＋2OH－===CO

＋H2O

等级性测试

1．“神舟”号载人航天器中，宇航员所在的返回舱都是密封的，宇航员吸入氧气，呼出二氧化碳，如果二氧化碳浓度过大，会使宇航员困乏，呼吸频率加快，严重的会窒息，为使二氧化碳浓度降低而保持舱内氧气的适当比例，可以在返回舱内放入（　　）

A．Na2O2　　　B．Na2CO3

C．NaOHD．氧气瓶

解析：

选A。

由于2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2，所以Na2O2可以使CO2浓度降低而保持舱内O2适当比例。

2．如图装置，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形管内浅红色的水褪色

B．试管内溶液变红

C．气球a膨胀

D．U形管水位d

解析：

选C。

由于发生反应2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑，产生的O2使气球膨胀，该反应放出热量，使广口瓶中空气受热膨胀，压强增大，U形管中水位d>c。

3．某溶液中含有HCO

、Na＋、Ba2＋、NO

等4种离子，若向其中加入少量的Na2O2固体后，溶液中离子浓度基本保持不变的是（　　）

A．HCO

B．Na＋

C．Ba2＋D．NO

解析：

选D。

过氧化钠与水反应的化学方程式为2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑，溶液中Na＋浓度增大；由于发生反应HCO

＋OH－===H2O＋CO

，所以溶液中HCO

浓度减小；由于发生反应Ba2＋＋CO

===BaCO3↓，所以溶液中Ba2＋浓度减小；NO

浓度基本不变，D正确。

4．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），加入适量的NaOH溶液

B．NaHCO3溶液（Na2CO3），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＋Na2SO4===BaSO4↓＋2NaOH，虽除去了Na2SO4，但又增加了新的杂质NaOH，并且Na2CO3溶液也能与Ba（OH）2溶液反应。

5．有两份质量相同的NaHCO3，向第一份中加入盐酸使其充分反应；将第二份加热使其完全分解，冷却至原温度再加入相同浓度的盐酸，充分反应，则它们所耗用的盐酸的体积比为（　　）

A．2∶1B．1∶1

C．1∶2D．4∶1

解析：

选B。

本题可从Na＋守恒角度考虑。

无论NaHCO3是直接与盐酸反应，还是先加热分解再与盐酸反应，Na＋的量不变，生成的NaCl的量相等，则消耗盐酸的量相等。

6．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．分别放在炒锅中加热，观察是否有残留物

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．在水杯中各盛相同质量的样品，分别加入等体积、等浓度的白醋，观察反应的剧烈程度

解析：

选D。

2NaHCO3

Na2CO3＋H2O＋CO2↑，Na2CO3加热不分解，两者都有固体残留物，A不可行；Na2CO3和NaHCO3的焰色试验均为黄色火焰，B不可行；Na2CO3和NaHCO3溶液中加入澄清石灰水，均有白色沉淀CaCO3生成，C不可行；两水杯中均有气体CO2生成，但Na2CO3不如NaHCO3反应剧烈，D正确。

7．9g由CO和H2组成的混合气体在足量的O2中充分燃烧后，将生成的所有产物通过足量的Na2O2固体，Na2O2固体增加的质量为（　　）

A．8gB．9g

C．12gD．13.5g

解析：

选B。

CO在氧气中完全燃烧生成CO2，生成的CO2再与Na2O2反应，有关反应为2CO＋O2

2CO2，2CO2＋2Na2O2===2Na2CO3＋O2，总方程式为2CO＋2Na2O2===2Na2CO3，质量增重为CO的质量；H2在氧气中完全燃烧生成H2O，H2O再与Na2O2反应，有关反应为2H2＋O2

2H2O，2H2O＋2Na2O2===4NaOH＋O2↑，总方程式为2H2＋2Na2O2===4NaOH，质量增重为H2的质量。

综上分析，最终固体增重为CO与H2的总质量，故9gCO和H2的混合气燃烧后，将生成的所有产物再通过足量的Na2O2固体，充分反应后，固体增加的质量是9g。

8．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ag混合物充分加热，减重bg

B．取ag混合物与足量稀盐酸充分反应，加热、蒸干、灼热，得bg固体

C．取ag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bg

D．取ag混合物与足量Ba（OH）2溶液充分反应，过滤、洗涤、烘干，得bg固体

解析：

选C。

A选项中采用差量法，减少的质量为碳酸氢钠分解生成二氧化碳和水的质量，由此可求出碳酸氢钠的质量，进而求出碳酸钠的质量分数；B选项中bg固体为生成的氯化钠的质量，根据钠原子守恒和混合物总质量可列式计算出碳酸钠的质量，进而求出碳酸钠的质量分数；C选项中碱石灰增加的质量为盐与酸反应生成的二氧化碳的质量及溶液中挥发出来的水蒸气的质量，因此不能通过数据准确计算出碳酸钠的质量分数；D选项中沉淀的质量即为碳酸钡的质量，根据碳酸钡的质量和混合物总质量可以列式求出碳酸钠的质量，进而求出碳酸钠的质量分数。

9．某课外活动小组设计以下装置进行实验。

（1）按如图所示装置进行实验，填写有关现象及化学方程式。

①B中浓硫酸的作用是_________________________________________________。

②C中发生反应的化学方程式为__________________________________________。

③D中的现象是_______________________________________________________。

④E中收集的气体名称是________。

（2）用如下图所示装置制取纯净的O2。

①若C是一种淡黄色固体，则烧瓶中发生反应的化学方程式是_____________________。

②若C是一种黑色粉末，则B物质是________，C物质的作用是__________________。

③洗气瓶（广口瓶）中装的试剂D是________，其作用是________________。

所制得的气体用________________法收集。

解析：

（1）NaHCO3受热分解生成CO2和水蒸气，而CO2通过浓H2SO4干燥后与C中的Na2O2反应产生O2，未完全反应的CO2会使澄清石灰水变浑浊。

（2）O2可用淡黄色固体（Na2O2）与水反应制得，也可由黑色固体（MnO2）和液体（H2O2）作用制得。

由于上述方法制氧气都是在水溶液中进行的，所以要得到干燥、纯净的O2则应干燥后再收集。

答案：

（1）①干燥二氧化碳　②2CO2＋2Na2O2===2Na2CO3＋O2　③澄清石灰水变浑浊　④氧气

（2）①2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑　②H2O2　做催化剂　③浓硫酸　除去O2中的水蒸气　向上排空气

10．“套管实验”是将一个较小的玻璃仪器装入另外一个玻璃仪器中，来完成原来需要两个或更多普通玻璃仪器进行的实验。

下述实验为“套管实验”，请观察如图所示实验装置，分析实验原理，回答下列问题：

（小试管内塞有沾有无水硫酸铜粉末的棉花球）

（1）从点燃酒精灯开始，试管及烧杯A、B中能观察到的现象有_____________________

________________________________________________________________________。

（2）整个实验结束时，在操作上需要特别注意的问题是____________。

（3）通过该实验可得出的结论是______________________________________________

________________________________________________________________________。

（4）本装置的优点是________________________________________________________

______________________________________