版步步高《大一轮复习讲义》人教版第3章 第13讲 钠及其重要化合物.docx

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版步步高《大一轮复习讲义》人教版第3章第13讲钠及其重要化合物

第13讲　钠及其重要化合物

复习目标

　1.掌握钠及其重要化合物的主要性质及其应用。

2.了解钠及其重要化合物的制备方法。

考点一　钠及其氧化物

一、钠

1．钠的物理性质

银白色，有金属光泽的固体，质地柔软，熔点低（小于100℃），密度比水的小，但比煤油的大。

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：

2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑。

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：

2Na＋2H＋===2Na＋＋H2↑。

（4）与盐溶液反应

与盐溶液反应时一般先与水反应，生成的NaOH与盐可能发生复分解反应。

如与CuSO4溶液反应：

2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，2NaOH＋CuSO4===Cu（OH）2↓＋Na2SO4。

总反应为2Na＋2H2O＋CuSO4===Cu（OH）2↓＋Na2SO4＋H2↑。

3．钠的制取及保存

（1）制取：

化学方程式为2NaCl（熔融）

2Na＋Cl2↑。

（2）保存：

密封保存，通常保存在石蜡油或煤油中。

4．钠的用途

（1）钠钾合金（液态）可用于原子反应堆的导热剂。

（2）用作电光源，制作高压钠灯。

（3）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。

二、钠的氧化物

1．氧化钠与过氧化钠的比较

Na2O

Na2O2

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

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↑

用途

－

氧化剂、供氧剂、漂白剂

2.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

写出上述各步反应的化学方程式：

①4Na＋O2===2Na2O；

②Na2O＋H2O===2NaOH；

③2NaOH＋CO2＋9H2O===Na2CO3·10H2O；

④Na2CO3·10H2O===Na2CO3＋10H2O。

（1）实验完毕后剩余的金属钠不能随意丢弃，应放回原试剂瓶（√）

（2）Na与足量O2反应生成Na2O，随着温度的升高，生成Na2O的速率逐渐加快（×）

错因：

温度升高，Na与O2反应生成Na2O2。

（3）把钠投入到NH4Cl溶液中可以生成两种气体（√）

（4）Na2O2加入酚酞溶液中，反应现象为变红（×）

错因：

Na2O2具有强氧化性，现象应为先变红后褪色。

1．金属钠与氧气反应在不同条件下生成产物不同，据此回答下列问题。

（1）1mol钠与足量氧气反应转移电子数为________。

（2）1mol氧气与足量钠反应转移电子数范围为____________________________________。

答案　

（1）NA　

（2）2NA～4NA

解析　

（1）Na与O2反应不管生成Na2O还是Na2O2，Na元素均由0价变为＋1价，因此，1molNa与O2反应转移电子的数目为NA。

（2）1molO2与Na反应若全生成Na2O，则生成2molNa2O，转移4NA电子，若全生成Na2O2，则生成1molNa2O2，转移2NA电子，故转移电子数的范围为2NA～4NA。

2．将物质的量为0.2mol的Na、Mg、Al三种金属分别加入到100mL1mol·L－1的盐酸中，产生H2的体积依次为V1、V2、V3，则V1、V2、V3的大小关系为________。

答案　V1>V2＝V3

解析　根据计算，0.2molNa、Mg、Al与100mL1mol·L－1的盐酸反应，Na、Mg、Al过量，故Mg、Al产生的H2相等，但剩余的Na会与水反应生成H2，故V1>V2＝V3。

3．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________。

答案　乙＝丙>甲>丁

解析　

（1）甲、丁相比：

甲：

Na→NaOH　　消耗H2O，溶剂减少

丁：

NaOH无反应　　溶剂不变

故NaOH的质量分数：

甲>丁。

（2）乙、丙相比：

生成NaOH相等消耗H2O相等

溶剂相等，故乙、丙溶液完全等同。

（3）乙、丙与甲相比

甲：

Na　　乙：

Na2O　　丙：

Na2O2

当它们物质的量相等时，甲（Na）所得NaOH是乙、丙（Na2O、Na2O2）所得NaOH物质的量的

，它们所消耗的水相等，故溶剂相等，因此甲的质量分数比乙、丙小。

题组一　钠与溶液反应的实质

1．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：

_________________________。

答案　c>a>b　钠与上述三种物质反应的实质都是钠与H＋间的置换反应，H＋浓度的大小决定了反应速率的快慢，由三种物质电离出H＋的能力可知H＋浓度的大小顺序为c>a>b，因而反应速率顺序为c>a>b

2．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____________（填序号）。

①MgSO4溶液　②BaCl2溶液　③饱和澄清石灰水　④Ca（HCO3）2溶液　⑤CuSO4溶液　

⑥饱和食盐水　⑦浓盐酸

答案　①③④⑥

解析　2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，①中Mg2＋＋2OH－===Mg（OH）2↓；③中反应消耗水，溶液温度升高，Ca（OH）2的溶解度降低，析出Ca（OH）2，产生白色沉淀；④中Ca2＋＋HCO

＋OH－===CaCO3↓＋H2O或Ca2＋＋2HCO

＋2OH－===CaCO3↓＋CO

＋2H2O；⑤中生成的Cu（OH）2是蓝色沉淀，不符合题意。

⑥中水减少，溶液过饱和析出NaCl。

3．（2020·石家庄高三模拟）向分别盛有100mL水、100mL0.1mol·L－1盐酸、100mL0.01mol·L－1

NaOH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．三个烧杯中均先发生的离子反应为2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑

B．三个烧杯中钠均在液面上剧烈反应，且X烧杯中的反应最剧烈

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

答案　D

解析　钠与盐酸反应时钠先与H＋反应，离子方程式表示为2Na＋2H＋===2Na＋＋H2↑，A错误；三个烧杯中，Y烧杯中的氢离子浓度最大，反应最剧烈，B错误；X烧杯中生成的溶质为NaOH，Y烧杯中生成的溶质为NaCl、NaOH，Z烧杯中生成NaOH，且Z烧杯中原溶质为NaOH，故三个烧杯中溶质的物质的量浓度不同，C错误；因向三个烧杯中加入钠的物质的量相同且钠全部反应完，故生成H2的量相同，D正确。

1．钠与水、酸、盐溶液反应的本质与顺序：

本质上均是与H＋的反应，反应顺序是：

有酸酸在前，无酸水为先。

2．钠与乙醇反应的特点——慢、沉

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。

题组二　Na2O2的氧化性和还原性

4．从元素化合价角度分析Na2O2的性质

2

Na2

2

（1）Na2O2的强氧化性

向氢硫酸饱和溶液中加入少量Na2O2，产生浅黄色沉淀，其化学方程式为_______________。

（2）Na2O2的还原性

在酸性高锰酸钾溶液中加入适量Na2O2粉末，溶液褪色，并产生无色气体，Na2O2表现出____________性，氧化产物是____________。

答案　

（1）Na2O2＋3H2S===S↓＋2NaHS＋2H2O

（2）还原　O2

5．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________，增大的是________。

答案　CH3COO－　CO

解析　Na2O2与水反应生成NaOH，HCO

＋OH－===CO

＋H2O，HCO

浓度减小，CO

浓度增大；SO

具有还原性，会被Na2O2氧化，浓度减小；CH3COO－浓度几乎不变。

6．过氧化钠是一种常见的强氧化剂，具有强氧化性。

根据要求回答下列问题：

（1）将Na2O2固体分别投入到品红溶液、紫色石蕊溶液中，溶液颜色的变化分别为__________

__________________________、____________________________________________________。

（2）Na2O2与木炭粉混合研磨会发生爆炸，原因是______________________________________

_______________________________________________________________________________。

（3）某同学根据SO2、CO2都是酸性氧化物，预测二者的混合气体与Na2O2反应生成的固体产物中只含有Na2RO3。

这一预测是否正确？

________，理由是__________________________

______________________________________________________________________________。

答案　

（1）褪色　先变蓝后褪色　

（2）Na2O2具有强氧化性，与木炭粉接触发生剧烈的氧化还原反应　（3）不正确　Na2O2与SO2反应可生成Na2SO4

考点二　碳酸钠与碳酸氢钠

1．Na2CO3和NaHCO3的性质

2．转化关系

Na2CO3

NaHCO3

3．Na2CO3、NaHCO3在日常生产、生活中的应用

（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（但胃溃疡病人慎用）。

（1）在酒精灯加热条件下，Na2CO3、NaHCO3固体都会分解（×）

错因：

在酒精灯加热条件下，NaHCO3会分解，Na2CO3不会分解。

（2）将稀盐酸滴入碳酸钠与氢氧化钠的混合溶液中，立即产生气泡（×）

错因：

HCl先与NaOH反应，不会立即产生气泡。

（3）用热的纯碱溶液清洗炊具上的油污时，不涉及化学变化（×）

错因：

纯碱水解产生NaOH，油脂在碱性条件下水解生成甘油和高级脂肪酸钠，发生化学变化。

（4）向CaCl2溶液中通入足量CO2，有白色沉淀生成（×）

错因：

CO2和CaCl2溶液不反应。

1．将CO2气体通入到饱和Na2CO3溶液中有何现象？

原因是什么？

答案　有沉淀析出，原因是反应消耗了溶剂水，使生成的NaHCO3的质量比原Na2CO3的质量大，且NaHCO3的溶解度小于Na2CO3的溶解度。

2．依据二者性质的差异确定除杂方法（后者为杂质）

序号

混合物

除杂方法

①

Na2CO3（s）、NaHCO3（s）

②

NaHCO3（aq）、Na2CO3（aq）

③

Na2CO3（aq）、NaHCO3（aq）

答案　①加热法　②通入足量CO2　③滴加适量NaOH溶液

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NaOH溶液混合即可。

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的性质与用途

1．（2019·贵阳质检）下列关于金属钠单质及其化合物的说法中，不正确的是（　　）

A．NaCl可用作食品调味剂

B．相同温度下NaHCO3的溶解度大于Na2CO3

C．Na2CO3的焰色反应呈黄色

D．工业上Na可用于制备钛、锆等金属

答案　B

解析　A项，氯化钠有咸味，可用作食品调味剂；B项，碳酸氢钠的溶解度小于碳酸钠的溶解度；C项，钠元素的焰色反应为黄色；D项，钠的活动性比较强，可以从熔融盐中置换出钛、锆等金属。

2．某同学用Na2CO3和NaHCO3溶液进行如图所示实验。

下列说法不正确的是（　　）

A．实验前pH（Na2CO3）＞pH（NaHCO3）

B．实验后两溶液中离子种类完全相同

C．Na2CO3溶液中生成的沉淀比NaHCO3溶液中生成的沉淀多

D．两溶液中反应的基本类型相同

答案　B

解析　CO

、HCO

水解均显碱性，相同浓度下，CO

的水解程度比HCO

大，所以相同浓度的Na2CO3溶液和NaHCO3溶液，pH（Na2CO3）>pH（NaHCO3），故A正确；实验后，碳酸钠溶液和氯化钙溶液恰好反应，生成碳酸钙沉淀和氯化钠，其中的离子主要有Na＋、Cl－；碳酸氢钠溶液和氯化钙溶液反应后，生成碳酸钙沉淀和氯化钠、碳酸，碳酸大部分分解为二氧化碳气体和水，氯化钙有剩余，溶液中的离子主要有Na＋、Cl－、Ca2＋，故两者的离子种类不完全相同，故B错误；加入氯化钙后，左侧试管中只有白色沉淀生成，则反应方程式为Na2CO3＋CaCl2===CaCO3↓＋2NaCl，右侧试管中有白色沉淀和无色气体产生，则反应方程式为2NaHCO3＋CaCl2===CaCO3↓＋2NaCl＋CO2↑＋H2O，由方程式可知起始CO

、HCO

的物质的量相同时，Na2CO3溶液中生成的沉淀比NaHCO3溶液中生成的沉淀多，故C正确；根据C项分析可知，两试管中发生的反应均为复分解反应，故D正确。

题组二　Na2CO3、NaHCO3的鉴别

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）。

答案　

（1）Ⅱ　

（2）2NaHCO3

Na2CO3＋H2O＋CO2↑，CO2＋Ca（OH）2===CaCO3↓＋H2O　D　（3）NaHCO3

解析　

（1）图Ⅰ不能达到实验目的，因为无论碳酸钠还是碳酸氢钠均可以与盐酸反应产生二氧化碳，二氧化碳气体与澄清石灰水作用变浑浊；图Ⅱ可以鉴别，因为等质量的碳酸钠和碳酸氢钠与足量的稀盐酸反应，生成的二氧化碳气体的量不同，可根据气球膨胀程度来判断。

（2）图Ⅲ、Ⅳ所涉及的化学方程式为2NaHCO3

Na2CO3＋H2O＋CO2↑、CO2＋Ca（OH）2===CaCO3↓＋H2O，实验Ⅳ的优点是可同时做对比实验。

（3）试管B装入碳酸氢钠，试管A装入碳酸钠，这样直接加热的碳酸钠，温度高，不分解，不能使澄清石灰水变浑浊，而间接加热的碳酸氢钠分解，使澄清石灰水变浑浊，表明了碳酸氢钠很不稳定。

Na2CO3、NaHCO3的鉴别方法

（1）利用热稳定性不同

（2）相同条件下利用反应速率不同

（3）利用阴离子的不同

（4）利用溶液的碱性不同

考点三　碱金属　焰色反应

1．碱金属的一般性与特殊性

（1）一般性

相似性

递变性（由Li→Cs）

原子结构

最外层均为1个电子

电子层数逐渐增多；

核电荷数逐渐增大；

原子半径逐渐增大

元素性质

都具有较强的金属性，最高正价均为＋1价

金属性逐渐增强

单质性质

物理

性质

（除Cs外）都呈银白色，密度较小，熔、沸点较低

密度逐渐增大（钾反常），熔、沸点逐渐降低

化学

性质

都具有较强的还原性

还原性逐渐增强；

与O2反应越来越剧烈，产物越来越复杂

（2）特殊性

①碱金属的密度一般随核电荷数的增大而增大，但钾的密度比钠的小。

②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中。

③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。

④试剂瓶中的药品取出后，一般不能放回原瓶，但Na、K等需放回原瓶。

⑤锂与O2反应与钠不同，只生成Li2O。

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，属于物理变化，是元素的性质。

（2）焰色反应的操作

铂丝

无色

待测物

观察火焰颜色

铂丝

无色

（3）常见元素的焰色

钠元素：

黄色；钾元素：

紫色（透过蓝色钴玻璃观察）；铜元素：

绿色；钡元素：

黄绿色；Ca元素：

砖红色。

（1）焰色反应是一种复杂的化学变化（×）

错因：

焰色反应是物理变化。

（2）钠、氧化钠、碳酸钠的焰色反应均显黄色（√）

（3）做焰色反应实验时，用稀H2SO4洗涤铂丝（×）

错因：

铂丝在使用前要用稀盐酸将其表面物质洗净，然后在火焰上灼烧至无色，这是因为金属氯化物在灼烧时易挥发，而硫酸盐难挥发。

（4）钠的还原性比钾的弱，但工业上制取钾可用Na和熔融KCl在高温下反应制备（√）

（5）Li在空气中加热可快速反应生成Li2O2（×）

错因：

Li与O2反应只生成Li2O。

题组一　碱金属的性质

1．下列有关铯及其化合物的说法不正确的是（　　）

A．CsOH的碱性比KOH的强

B．铯与水或稀盐酸反应剧烈，都生成H2

C．Cs的还原性比Na的强，故Na＋的氧化性强于Cs＋

D．Li的金属性比Cs的强

答案　D

解析　根据元素周期律，Cs的金属性比K强，故CsOH的碱性比KOH强，A项正确；Cs的性质与钠相似，Na能与水或稀盐酸反应产生H2，故Cs也能与水或稀盐酸反应产生H2，且反应更剧烈，B项正确；Cs的还原性强于Na，则Na＋得电子能力比Cs＋强，即氧化性：

Na＋>Cs＋，C项正确；Li、Cs均为碱金属元素，Cs的电子层数多，更容易失去最外层电子，故金属性：

Cs>Li，D项错误。

2．碱金属元素单质及其化合物有广泛用途。

回答下列问题：

（1）锂是最轻的活泼金属，常用于制造高效锂电池。

电解池中的电解液不能用水作溶剂，原因是___________________________________________________________________________。

（2）金属钾是一种活泼的金属，下列有关其性质的说法中正确的是________（填字母）。

A．钾在空气中燃烧时，只生成K2O

B．钾与水反应，由于反应剧烈可能会发生爆炸

C．1mol·L－1KOH溶液比1mol·L－1NaOH溶液碱性强

（3）KH是一种野外供氢剂，其电子式为________，与水反应放出氢气，生成1mol氢气时，反应中转移电子数为________。

（4）工业上用钠制钾，反应方程式为Na＋KCl

K↑＋NaCl，其原理为_____________

____________________________________________________________________________。

答案　

（1）锂可以与水反应　

（2）B　（3）K＋[

H]－　NA　（4）高温下，K变为蒸气逸出，平衡右移

题组二　焰色反应

3．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．Na2SO4与NaOH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

答案　B

解析　某些非金属单质燃烧时火焰也有颜色，如H2燃烧产生淡蓝色火焰，单质硫在空气中燃烧产生淡蓝色火焰，在纯氧中燃烧产生蓝紫色火焰，A项错误；焰色反应为金属元素的性质，与元素的存在形式（化合态或游离态）无关，同种金属元素的焰色反应相同，Na2SO4、NaOH均含钠元素，火焰颜色均为黄色，B项正确；只有观察钾元素的焰色反应时需要透过蓝色钴玻璃，C项错误；焰色反应是金属元素的性质，而不是单质的性质，D项错误。

4．用光洁的铂丝蘸取某无色溶液在无色火焰上灼烧，直接观察到火焰呈黄色，下列判断正确的是（　　）

A．只含有Na＋

B．一定含有Na＋，可能含有K＋

C．既含有Na＋，又含有K＋

D．可能含有Na＋，可能还含有K＋

答案　B

5．焰色反应是元素分析的一种重要方法，请回答有关问题：

（1）是否所有金属及其化合物灼烧时火焰均有颜色？

举例说明。

________________________。

（2）某同学用铂丝蘸取某溶液进行焰色反应，火焰呈黄色，他判断该溶液一定为钠盐溶液。

其他同学不同意他的观点。

理由是___________________________________________________。

答案　

（1）不是；如铂、铁

（2）该溶液也可能为NaOH溶液

1．正误判断

（1）用二氧化碳灭火器扑灭金属钾的燃烧（×）[2020·新高考全国卷Ⅰ（山东），1D]

（2）小苏打用作食品膨松剂（√）[2020·新高考全国卷Ⅰ（山东），2B]

（3）室温下，Na在空气中反应生成Na2O2（×）（2020·江苏，6A）

（4）盐碱地（含较多Na2CO3等）不利于作物生长，可施加熟石灰进行改良（×）（2019·天津，3C）

（5）Na2O2在空气中放置后由淡黄色变为白色原因的方程式是2Na2O2===2Na2O＋O2↑（×）

（2019·全国卷Ⅱ，11C）

（6）NaHCO3（s）

Na2CO3（s）

NaOH（aq），物质间转化均能实现（√）

（2018·江苏，9A）

（7）将金属钠在燃烧匙中点燃，迅速伸入集满CO2的集气瓶，集气瓶中产生大量白烟，瓶内有黑色颗粒产生，证明CO2具有氧化性（√）（2017·全国卷Ⅱ，13B）

（8）二氧化碳使Na2O2固体变白，该过程中气体被还原（×）（2017·北京，8A）

（9）Na2O2吸收CO2产生O2，可用作呼吸面具供氧剂（√）（2017·江苏，3A）

（10）碳酸氢钠药片是抗酸药，服用时喝些醋能