31钠及其化合物.docx
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31钠及其化合物
2014届高三化学一轮复习
钠及其化合物
[考纲要求] 1.知道Na及其氧化物的性质。
2.能利用Na及其氧化物分别与水反应的化学方程式进行相关计算。
3.能规范解答以Na及其氧化物为载体的实验探究、框图推断题。
4.了解Na2CO3和NaHCO3的性质。
5.能正确鉴别Na2CO3和NaHCO3，并能用实验的方法实现它们之间的相互转化。
6.从原子的核外电子排布，理解ⅠA族元素（单质、化合物）的相似性和递变性。
7.了解碱金属的主要物理性质和化学性质及其应用。
8.了解碱金属及其化合物的典型计算。
9.记住Na、K等重要金属元素的焰色反应。
考点一 钠的性质及应用
1．钠的物理性质
颜色：
，有金属光泽；密度：
ρ（H2O）>ρ（Na）ρ（煤油）；熔点：
100℃；硬度：
质地，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
（1）与非金属单质（如O2、Cl2）的反应
O2
Cl2：
（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。
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
金属钠具有强的还原性，熔融状态下可以用于制取金属，如4Na＋TiCl4
4NaCl＋Ti。
说明 工业上在850℃，钠与熔融状态的KCl反应可以制取金属钾：
Na（l）＋KCl（l）
NaCl（l）＋K（g），反应发生是因为在反应温度下，体系中只有钾是气体，能从体系中逸出，利于反应正向进行，即在反应温度下，为熵增反应，该反应不能说明金属钠的还原性强于金属钾！
深度思考
1．钠能否保存在CCl4中？
2．金属钠露置在空气中会发生一系列变化：
银白色金属钠
3．金属钠着火，不能用H2O、干冰灭火的原因是_______________________________，通常用__________掩埋。
4．与盐溶液的反应
先与水反应生成碱，再考虑碱与盐的反应。
将Na投入CuSO4溶液中，反应的化学方程式为________________________，_____________________________。
总的离子方程式为____________________________________________________。
题组一 金属钠与H2O、醇、酸反应的实质
1．将一小块金属钠分别投入盛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：
___________________。
题组二 金属钠与盐溶液、碱溶液反应的实质
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____________。
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
3．有人设计
出一种在隔绝空气条件下让钠与FeSO4溶液反应的方法以验证反应实质。
实验时，往100mL大试管中先加40mL煤油，取3粒米粒大小的金属钠放入大试管后塞上橡皮塞，通过长颈漏斗加入FeSO4溶液使煤油的液面至胶塞，并夹紧弹簧夹（如图）。
仔细观察，回答下列问题：
（1）如何从试剂瓶中取用金属钠？
剩余的Na能否放回原试剂瓶？
（2）有关钠反应的现象是________________________________________________。
（3）大试管的溶液中出现的现象：
________________________________________。
（4）装置中液面的变化：
大试管内________；长颈漏斗内____________。
（5）写出钠与硫酸亚铁溶液反应的化学方程式：
____________________________。
思维模板
1．金属钠与可溶性盐溶液反应的思维模板
2．金属钠与溶液反应现象分析思维模板
（1）共性：
因为钠在上述反应中均属于剧烈的置换反应，故有共同的现象产生：
①浮：
钠浮在液面上；②熔：
钠熔化成光亮的小球；③游：
在液面上不停地游动直至反应完；④响：
反应中不停地发出“嘶嘶嘶”的响声。
（2）差异性：
与酸及能形成弱碱的金属盐溶液反应时，由于溶液中H＋浓度较大，反应比钠与水剧烈，最后钠可能在液面上发生燃烧；与盐溶液反应时，还可能会生成沉淀（如生成难溶碱）、气体（NH3）等。
考点二 氧化钠和过氧化钠
完成下列表格
化学式
Na2O
Na2O2
氧元素化合价
色、态
阴、阳离子个数比
是否为碱性氧化物
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
深度思考
1．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”
（1）Na2O2在潮湿的空气中放置一段时间，变成白色粘稠物的原因是2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2
（2）2Na2O2＋2H2O―→4NaOH＋O2↑H2O既不是氧化剂也不是还原剂
（3）Na2O2与H2O反应制备O2的离子方程式：
Na2O2＋H2O===2Na＋＋2OH－＋O2↑
（4）Na2O、Na2O2组成元素相同，与CO2反应产物也相同
（5）Na2O2的电子式为
2．设阿伏加德罗常数的值为NA，下列说法正确的是
A．1mol钠与氧气反应生成Na2O或Na2O2时，失电子数目均为NA
B．1molNa2O2与足量CO2反应时，转移2NA个电子
C．1mol·L－1的NaOH溶液中含Na＋数目为NA
D．1molNa2O2晶体中含有的阴离子数目为2NA
题组一 过氧化钠的强氧化性
1．比较下列四组反应，回答下列问题。
一组：
①Na2O2＋CO2 ②Na2O2＋SO2
二组：
③Na2O2＋FeCl3（溶液）④Na2O2＋FeCl2（溶液）
三组：
⑤SO2通入品红溶液中，加热 ⑥Na2O2加入到品红溶液中，加热
四组：
⑦NaOH溶液滴入紫色石蕊试液中 ⑧Na2O2固体加入到紫色石蕊试液中
问题：
（1）写出①、②两反应的化学方程式。
（2）判断③、④反应中可能发生的现象，为什么？
（3）判断⑤、⑥反应中可能发生的现象，为什么？
（4）判断⑦、⑧反应中可能发生的现象？
2．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 有关Na2O2的定量计算
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（ ）
A．甲＜乙＜丙＜丁B．丁＜甲＜乙＝丙
C．甲＝丁＜乙＝丙D．丁＜甲＜乙＜丙
4．物质的量相同的N2、O2、CO2混合后，通过Na2O2颗粒一段时间，测得体积变为原混合气体体积的
（同温同压下），此时N2、O2、CO2的物质的量之比为（ ）
A．1∶1∶0B．6∶9∶0C．3∶4∶1D．3∶3∶2
5．取ag某物质在O2中完全燃烧，将生成物与足量Na2O2固体完全反应，反应后，固体质量恰好也增加了ag，下列物质不能满足上述结果的是（ ）
A．H2B．COC．C6H12O6D．C12H22O11
6．1mol过氧化钠与2mol碳酸氢钠固体混合后，在密闭容器中加热充分反应，排出气体物质后冷却，残留的固体物质是（ ）
A．Na2CO3B．Na2O2Na2CO3
C．NaOHNa2CO3D．Na2O2NaOHNa2CO3
注意：
1．Na2O2与CO2、H2O反应的四个角度探究
（1）从氧化还原角度
①Na2O2与H2O、CO2反应均有O2生成，在反应中Na2O2既表现氧化性也表现还原性，H2O、CO2在此反应中既不是氧化剂，也不是还原剂。
②2mol的Na2O2不论与水还是与CO2反应均生成1mol的O2，转移2mol的电子。
（2）从物质的量的角度
①2mol的Na2O2不论与水还是与CO2反应均生成1mol的O2，消耗2mol的H2O或2mol的CO2。
②若CO2和水蒸气的混合气体（或单一气体）通过足量的Na2O2，气体体积减少的量等于原混合气体体积的
，且等于生成氧气的体积。
（3）从先后顺序的角度
Na2O2与水蒸气、CO2混合气体反应时，Na2O2应视为首先与CO2反应生成Na2CO3，CO2反应完后，剩余的Na2O2再与水蒸气反应生成NaOH。
（4）从质量的角度
每摩尔Na2O2与足量CO2、H2O分别完全反应时相当于吸收了28gCO、2gH2。
2．增重量等于可燃物质量的规律
凡分子组成符合（CO）m·（H2）n的物质，Wg该物质在O2中完全燃烧，将其产物（CO2和水蒸气）通过足量的Na2O2后，固体增重必为Wg。
或是由C、H、O三种元素组成的物质，只要C、O原子个数比为1∶1，即可满足该条件。
中学阶段常见的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。
题组三 过氧化钠——性质多重性的实验探究
7．某研究性学习小组就Na2O2的有关性质探究如下：
向滴有酚酞的水中投入一定量的Na2O2，观察到先有大量气泡产生，溶液变红，过一会儿溶液又变为无色。
对上述实验中溶液变红，过一会儿又褪色的原因，甲、乙两同学提出了不同的解释：
甲同学认为是Na2O2与水反应放出氧气，氧气有氧化性，将酚酞氧化而使溶液褪色；
乙同学则认为是Na2O2与水反应时产生了H2O2，H2O2的强氧化性使酚酞褪色。
（1）乙同学设计了如下实验来证明自己的猜想是正确的：
在滴有酚酞的氢氧化钠溶液中滴加3%的H2O2溶液并振荡。
①若乙同学的猜想正确，可观察到的现象是______________________________。
②甲同学针对乙同学的上述验证实验提出还应增做实验才能更直接证明Na2O2与水反应生成了H2O2，甲同学提出要增加的实验是什么？
（2）试设计简单实验证明甲同学的解释是否正确（画出简易装置图，说明简要步骤）。
8．
（1）在呼吸面具和潜水艇中可用过氧化钠作为供氧剂。
请选择适当的化学试剂和实验用品，用下图中的实验装置进行试验，证明过氧化钠可作供氧剂。
①A是制取CO2的装置。
写出A中发生反应的化学方程式：
____________________。
②B中盛饱和NaHCO3溶液，其作用是____________________________________。
③写出过氧化钠与二氧化碳反应的化学方程式_____________________________。
④D中盛放的试剂是____________，其目的是____________________________。
⑤试管F中收集满气体后，下一步实验操作是______________________________。
（2）①某学生判断SO2和Na2O2反应能生成硫酸钠，你认为他的判断合理吗？
__________，简要说明理由：
_____________________________________________
______________________________________________________________________。
②该同学无法断定反应中是否有氧气生成，拟使用如图所示装置进行实验（图中铁架台等装置已略去）。
装置中B的作用是__________________________________________________
__________________________________________________________________，
D的作用是________________________________________________________
③为确认反应产物，该同学设计了以下实验步骤，你认为应进行的操作按顺序排列是________（选填序号）。
A．用带火星的细木条靠近干燥管口a，观察细木条是否着火燃烧
B．将C装置中反应后的固体物质溶于适量水配成溶液
C．在配成的溶液中加入用硝酸酸化的硝酸钡溶液，观察是否有沉淀生成
D．在配成的溶液中先加入盐酸，再加入氯化钡溶液，观察是否有气泡或沉淀生成
Na2O2结构和强氧化性的常考点
（1）Na2O2的电子式为Na＋[
]2－Na＋，O
是个原子团。
（2）Na2O2与H2O、CO2的反应都是Na2O2自身的氧化还原反应。
（3）在研究Na2O2与其他溶液反应时，要注意Na2O2的强氧化性和溶液的强碱性。
考点三 碳酸钠与碳酸氢钠
1．性质
2．转化
Na2CO3
NaHCO3
深度思考
1．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”
（1）向NaHCO3溶液中加入过量的澄清石灰水，出现白色沉淀：
2HCO
＋Ca2＋＋2OH－===CaCO3↓＋CO
＋2H2O
（2）NaOH＋NaHCO3===Na2CO3＋H2O可用H＋＋OH－===H2O表示
（3）向Na2CO3溶液中滴入酚酞试液，溶液变红CO
＋H2OHCO
＋OH－
（4）小苏打与氢氧化钠溶液混合HCO
＋OH－===CO2↑＋H2O
（5）向Na2CO3溶液中加入过量CH3COOH溶液CO
＋2H＋―→CO2↑＋H2O
2．将CO2气体通入到饱和Na2CO3溶液中有何现象？
原因是什么？
3．Na2CO3固体粉末中混有少量NaHCO3，用什么方法除杂？
Na2CO3溶液中混有少量NaHCO3，用什么方法除杂？
NaHCO3溶液中混有少量Na2CO3，用什么方法除杂？
题组一 Na2CO3、NaHCO3的鉴别
1．下列几种试剂能把等物质的量浓度的Na2CO3、NaHCO3鉴别开的是__________。
（1）CaCl2溶液
（2）澄清石灰水 （3）稀盐酸 （4）pH试纸
2．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________（填选项序号）。
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）。
判断类别，用准方法，突破Na2CO3、NaHCO3的鉴别
特别提醒
（1）当Na2CO3、NaHCO3溶液的浓度不同时，一般不用气体法。
（2）不能用Ca（OH）2或Ba（OH）2溶液鉴别Na2CO3和NaHCO3，因为二者都能产生白色沉淀。
题组二 有关Na2CO3、NaHCO3的定量计算
3．
（1）①纯净的Na2CO3ag ②Na2CO3与NaHCO3的混合物ag ③纯净的NaHCO3ag，按要求回答下列问题：
A．分别与盐酸完全反应时，耗酸量从大到小的顺序为__________。
B．分别和盐酸完全反应时，放出CO2气体的量从大到小的顺序为_____________。
C．分别溶于水，再加入足量的澄清石灰水，生成沉淀的质量从大到小的顺序为
_____________________________________________________________________。
D．分别配成等体积的溶液，c（Na＋）的浓度从大到小的顺序为_________________。
（2）将agNa2CO3和NaHCO3的混合物充分加热，其质量变为bg，则Na2CO3的质量分数为__________。
（3）若将问题
（1）中的等质量改为等物质的量，回答上述A、B、C、D四问。
4．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
用数形结合思想理解Na2CO3、NaHCO3与盐酸的反应
（1）盐酸逐滴加入Na2CO3溶液中
①现象：
开始无明显现象，后有无色气体放出。
②反应：
无明显现象时反应的离子方程式：
CO
＋H＋===HCO
，无色气体放出时反应的离子方程式：
HCO
＋H＋===CO2↑＋H2O。
（2）Na2CO3溶液逐滴加入稀盐酸中
①现象：
有无色气体放出。
②反应的离子方程式：
CO
＋2H＋===CO2↑＋H2O。
（3）碳酸钠、碳酸氢钠与盐酸反应的基本图像的归纳总结
①向Na2CO3中逐滴加入盐酸，消耗HCl的体积与产生CO2的体积的关系如图1所示；
②向NaHCO3中逐滴加入盐酸，消耗HCl的体积与产生CO2的体积的关系如图2所示；
③向NaOH、Na2CO3的混合物中逐滴加入盐酸，消耗HCl的体积与产生CO2的体积的关系如图3所示（设NaOH、Na2CO3的物质的量之比x∶y＝1∶1，其他比例时的图像略）；
④向Na2CO3、NaHCO3的混合物中逐滴加入盐酸，消耗HCl的体积与产生CO2的体积的关系如图4所示（设Na2CO3、NaHCO3的物质的量之比m∶n＝1∶1，其他比例时的图像略）。
题组三 有关碳酸钠的制取及性质实验探究
5．Na2CO3的制取方法及综合实验探究
（1）我国化学家侯德榜改革国外的纯碱生产工艺，其生产流程可简要表示如下：
①往饱和食盐水中依次通入足量的NH3、CO2（氨碱法），而不先通CO2再通NH3的原因是________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
②从生产流程图可知，可循环利用的物质是__________。
③写出沉淀池中、煅烧炉中反应的化学方程式_____________________________。
（2）如何用CO2和50mL2mol·L－1NaOH溶液制取50mL1mol·L－1Na2CO3溶液？
①写出简要的实验步骤：
______________________________________________
_____________________________________________________________________。
②写出有关反应的化学方程式：
________________________________________。
直接在NaOH溶液中通入CO2很难控制CO2的量，若CO2的量较少，得到的是NaOH和Na2CO3的混合液，若CO2的量较多，得到的是Na2CO3和NaHCO3的混合液。
6．变量控制思想在实验探究中的应用
设计以下探究实验：
某一研究性学习小组做了以下实验：
常温下，向某纯碱（Na2CO3）溶液中滴入酚酞，溶液呈红色。
[提出问题] 产生上述现象的原因是什么？
[提出猜想]①甲同学认为是配制溶液所用的纯碱样品中混有NaOH所至。
②乙同学认为是________________________________________________________。
[设计方案]
请你设计一个简单的实验方案给甲和乙两位同学的说法以评判（包括操作、现象和结论）。
实验操作
预期现象与结论
步骤1：
步骤2：
……
注意变量控制思想在实验设计中的应用。
当物质的性质受到几种因素的影响时，必须想法排除其他因素对物质性质的影响。
例如本题我们可以考虑加入一种本身不具有酸碱性，而又能沉淀CO
的盐，排除CO
水解产生碱性可能的实验方案。
考点四 碱金属元素 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。
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
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。
深度思考
1．根据碱金属的性质规律思考下列问题
（1）钠与氧气反应有Na2O、Na2O2两种氧化物生成，其他碱金属单质也只生成两种类似的氧化物吗？
2．焰色反应是物理变化还是化学变化？
题组一 碱金属元素性质规律的应用
1．下列叙述正确的是（ ）
A．碱金属性质相似均为银白色金属
B．随原子序数的增大碱金属的密度依次增大
C．钠可保存在煤油中而锂不能
D．碳酸氢盐的溶解度大于其正盐的溶解度
2．有关碱金属的叙述正确的是（ ）
A．随核电荷数的增加，碱金属单质的熔点逐渐降低，密度逐渐增大
B．碱金属单质的金属性很强，均易与氯气、氧气、氮气等发生反应
C．碳酸铯加热时不能分解为二氧化碳和氧化铯
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