【答案】
(1)√
(2)× (3)× (4)√ (5)× (6)× (7)√ (8)√ (9)× (10)√
2.写出下列反应的离子方程式
(1)Na与H2O反应:
__________________________________________________。
(2)Na2O2与H2O反应:
________________________________________________。
(3)Na与CuSO4溶液反应:
_____________________________________________。
(4)Na2CO3溶液中逐滴滴入稀盐酸至过量:
_____________________________。
【答案】
(1)2Na+2H2O===2Na++2OH-+H2↑
(2)2Na2O2+2H2O===4Na++4OH-+O2↑
(3)2Na+2H2O+Cu2+===Cu(OH)2↓+2Na++H2↑或2Na+2H2O===2Na++2OH-+H2↑,Cu2++2OH-===Cu(OH)2↓
(4)CO
+H+===HCO
,HCO
+H+===CO2↑+H2O
3种颜色:
Na2O2—淡黄色,钠元素焰色—黄色、钾元素焰色—紫色。
3类反应:
①钠与非金属(O2、Cl2)的反应;②钠与水、酸、盐溶液的反应;③Na2O2与H2O、CO2的反应。
4个性质:
NaOH的化学性质—指示剂变色;与酸性氧化物反应;与酸反应;与盐反应。
5个字:
钠与水(滴有酚酞)反应的现象——“浮、熔、游、响、红”。
1个转化关系:
钠及其氧化物性质及应用
1.钠的主要性质
(1)金属钠与酸溶液的反应
Na与水反应的实质是Na置换H2O电离出的H+。
酸溶液中H+主要由酸电离得到,所以Na投入到酸溶液中时,首先与酸反应,且比在纯水中反应剧烈,只有当酸反应完全后,剩余的钠才与水反应。
(2)钠与盐溶液反应
①钠与盐溶液反应,不能置换出盐中的金属,这是因为金属阳离子在水中一般是以水合离子的形式存在,即金属离子周围有一定数目的水分子包围着,不能和钠直接接触,因而是钠先与水反应,然后是生成的碱与盐的反应。
②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),反应能发生是因为在此温度下,体系中只有钾是气体,能从体系中逸出。
2.Na2O2的主要性质
(1)Na2O2的强氧化性
①投入FeCl2溶液,生成红褐色沉淀[Fe(OH)3]。
②投入酚酞溶液中,先变红后褪色。
③投入品红溶液中,红色褪去。
④Na2O2与SO2反应生成Na2SO4。
(2)Na2O2与CO2或H2O反应均生成O2,在这两反应中Na2O2均既作氧化剂又作还原剂。
下列叙述或化学用语正确的是________(填字母)。
A.(2013·新课标全国卷Ⅱ)钠与CuSO4溶液反应的离子方程式为2Na+Cu2+===Cu+2Na+
B.(2013·广东高考)1molNa被完全氧化生成Na2O2,失去2NA个电子
C.(2013·江苏高考)Na2O2溶于水产生O2的离子方程式为Na2O2+H2O===2Na++2OH-+O2↑
D.(2012·北京高考)Na2O2在潮湿的空气中放置一段时间,变成白色粘稠物,其反应为2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2
E.(2012·广东高考)Na2O2用作呼吸面具的供氧剂
F.(2010·安徽高考)将0.01mol的Na2O和Na2O2分别加入100mL蒸馏水中,恢复至室温,所得溶液中阴离子浓度相同(溶液体积变化忽略)
【解析】 A项,Na与盐溶液反应是先与水反应,不能置换出Cu,错误;B项,1molNa只能失去NA个电子,错误;C项,离子方程式不守恒,错误;D项,Na2O2放置在潮湿的空气中,Na2O2先和水反应生成NaOH固体,NaOH固体吸水形成白色粘稠物,再与空气中的CO2反应。
E项,Na2O2与呼出的CO2和H2O反应生成O2。
F项,根据反应Na2O+H2O===2NaOH,Na2O2+H2O===2NaOH+
O2↑可知,生成NaOH物质的量相同,浓度也相同。
【答案】 EF
考向1 钠的性质及应用
1.
(2014·山东省实验中学高三模拟)在蒸发皿中放一小块钠,加热至熔化时,用玻璃棒蘸取少量无水CuSO4与熔化的钠接触,瞬间产生耀眼的火花,同时有红色物质生成。
下列说法中不正确的是( )
A.上述反应是置换反应
B.上述反应是放热反应
C.上述反应中无水CuSO4表现了还原性
D.加热且无水条件下,Na可以与CuSO4反应并生成Cu
【解析】 红色物质为Cu,即2Na+CuSO4===Na2SO4+Cu。
【答案】 C
考向2 过氧化钠的性质
2.向下列物质的溶液中加入一定量的Na2O2固体,不出现浑浊现象的是( )
A.MgCl2溶液 B.Ca(HCO3)2稀溶液
C.K2SO3溶液D.FeCl2溶液
【解析】 加入MgCl2溶液中生成Mg(OH)2沉淀,加入FeCl2溶液中能将Fe2+氧化成Fe3+,最终生成Fe(OH)3沉淀;加入Ca(HCO3)2稀溶液中可生成CaCO3沉淀;加入K2SO3溶液中可将其氧化为K2SO4,但没有沉淀生成。
【答案】 C
Na2O2与H2O、CO2反应的五大关系计算
Na2O2与H2O、CO2反应的化学方程式:
2CO2+2Na2O2===2Na2CO3+O2
2H2O+2Na2O2===4NaOH+O2↑
1.物质的量的关系
无论是CO2或H2O的单一物质还是二者的混合物,通过足量的Na2O2时,CO2或H2O与放出O2的物质的量之比均为2∶1。
2.气体体积关系
若CO2和水蒸气的混合气体(或单一气体)通过足量Na2O2,气体体积的减少量等于原混合气体体积的
且等于生成氧气的体积。
3.电子转移关系
当Na2O2与CO2、H2O反应时,物质的量关系为2Na2O2~O2~2e-。
4.固体质量关系
相当于固体(Na2O2)只吸收了CO2中的“CO”,H2O中的“H2”;可以看作发生相应的反应:
Na2O2+CO===Na2CO3、Na2O2+H2===2NaOH(实际上两反应不能发生)。
故凡分子组成符合(CO)m(H2)n (m=0,1,2……,n=0,1,2……),Wg该物质在O2中完全燃烧将其产物(CO2,H2O气)通入过量Na2O2固体中,固体增重Wg。
5.先后顺序关系
一定量的Na2O2与一定量的CO2和H2O(g)的混合物的反应,可视作Na2O2先与CO2反应,待CO2反应完成后,Na2O2再与H2O发生反应。
(2014·吉林省实验中学模拟)在一密闭容器中有HCHO、H2和O2混合气体共20g,放入足量的Na2O2用电火花引燃,使其完全反应,Na2O2增重8g,则原混合气体中O2的质量分数是( )
A.40% B.33.3%
C.60%D.36%
【解析】 根据2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2,2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑;可以固体增重的组成为CO和H2,根据题意可知HCHO和H2的质量为8g,O2的质量为20g-8g=12g,故w(O2)=
×100%=60%。
【答案】 C
Na2O2增重的规律
Wg物质在O2中完全燃烧,将其产物(CO2、H2O)通入足量Na2O2固体中①若物质组成为(CO)m(H2)n(m=0,1,2……;n=0,1,2,……),Na2O2增重Wg,②若物质组成为(CO)m(H2)nOx,Na2O2增重小于Wg,③若物质组成为Cx(CO)m(H2)n,Na2O2增重大于Wg。
考向1 物质的量、电子转移的计算
3.(2011·上海高考)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)( )
二氧化碳
碳酸钠
转移的电子
A
1mol
NA
B
22.4L
1mol
C
106g
1mol
D
106g
2NA
【解析】 2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2 转移电子
1mol1mol 1mol(106g) 1mol(NA)
B项,常温常压下22.4LCO2的物质的量不是1mol。
【答案】 AC
考向2 CO2、H2O与Na2O2反应的先后及其计算
4.(2014·东北三校一模)amolNa2O2和bmolNaHCO3固体混合后,在密闭容器中加热到250℃,使其充分反应,当排出O2和H2O的物质的量之比为1∶1时,a∶b为( )
A.1∶1 B.1∶2 C.2∶3 D.2∶1
【解析】 该容器中先后发生了三个反应:
2NaHCO3
Na2CO3+H2O↑+CO2↑、2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2、2Na2O2+2H2O(g)===4NaOH+O2,bmolNaHCO3产生bmol混合气体,amolNa2O2消耗amol混合气体,剩余(b-a)molH2O、产生a/2molO2,有a/2∶(b-a)=1∶1解得a∶b=2∶3,C项正确。
【答案】 C
Na2CO3、NaHCO3与酸的反应和鉴别
1.Na2CO3、NaHCO3与酸反应的比较
(1)与等浓度盐酸反应的规律
①放出CO2快慢:
NaHCO3>Na2CO3
②混合物反应先后顺序
因CO
结合H+更容易,所以Na2CO3先反应生成NaHCO3,然后NaHCO3与H+再反应。
③与足量盐酸反应耗酸量的比较
等质量的Na2CO3和NaHCO3,前者耗酸量多;
等物质的量的Na2CO3和NaHCO3,前者耗酸量多。
④与足量盐酸反应生成CO2量的比较
等质量的Na2CO3和NaHCO3,后者生成CO2量多;
等物质的量的Na2CO3和NaHCO3,两者生成CO2量一样多。
(2)两种情况下NaHCO3的量与生成CO2的量的关系
①受热分解时
2NaHCO3
Na2CO3+CO2↑+H2O
2n(NaHCO3)~n(CO2)
②与酸反应时
NaHCO3+HCl===NaCl+CO2↑+H2O
n(NaHCO3)~n(CO2)
2.Na2CO3和NaHCO3的鉴别方法
Na2CO3溶液中逐滴加入稀盐酸
反应原理:
第一步:
Na2CO3+HCl===NaCl+NaHCO3(无气体)
第二步:
NaHCO3+HCl===NaCl+CO2↑+H2O(有气体)
因此Na2CO3溶液与盐酸可用互滴法鉴别。
100mL0.6mol·L-1碳酸钠溶液和200mL盐酸,不管将前者滴加入后者,还是将后者滴加入前者,都有气体产生,但最终生成的气体体积不同,则盐酸的浓度合理的是( )
A.0.8mol·L-1B.0.6mol·L-1C.0.5mol·L-1D.0.3mol·L-1
【解析】 将盐酸逐滴加入Na2CO3溶液中,开始发生反应Na2CO3+HCl===NaHCO3+NaCl,待Na2CO3消耗尽时发生反应NaHCO3+HCl===CO2↑+H2O+NaCl,故要有气体产生,盐酸的物质的量应大于Na2CO3的物质的量;而滴加顺序不同,产生气体体积不同,则盐酸的物质的量应小于Na2CO3物质的量的2倍。
综上分析0.06mol【答案】 C
考向1 Na2CO3与NaHCO3的性质比较
5.(2009·全国Ⅱ高考)下列叙述中正确的是( )
A.向含有CaCO3沉淀的水中通入CO2至沉淀恰好溶解,再向溶液中加入NaHCO3饱和溶液,又有CaCO3沉淀生成
B.向Na2CO3溶液中逐滴加入等物质的量的稀盐酸,生成的CO2与原Na2CO3的物质的量之比为1∶2
C.等质量的NaHCO3和Na2CO3分别与足量盐酸反应,在同温同压下,生成的CO2体积相同
D.向Na2CO3饱和溶液中通入CO2,有NaHCO3结晶析出
【解析】 A项,CaCO3与CO2、H2O反应生成的Ca(HCO3)2与NaHCO3不反应。
B项,向Na2CO3溶液中滴加等物质的量的HCl时,发生反应:
CO
+H+===HCO
,不生成CO2。
C项,等质量的NaHCO3和Na2CO3分别与足量盐酸反应时,NaHCO3产生的CO2多。
D项,向饱和Na2CO3溶液中通入CO2时,发生反应:
Na2CO3+CO2+H2O===2NaHCO3↓,反应中消耗H2O,且生成的NaHCO3溶解度小,故NaHCO3会结晶析出。
【答案】 D
考向2 Na2CO3与NaHCO3的鉴别
6.(2014·扬州模拟)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,如图所示。
(1)只根据图Ⅰ所示实验,不能够达到实验目的的原因是_____________________。
(2)图Ⅱ、Ⅲ所示实验均能鉴别这两种物质,其反应的化学方程式为_________________。
(3)若用实验Ⅱ验证碳酸钠和碳酸氢钠的热稳定性,则试管B中装入的固体最好是(填化学式)____________________。
【解析】
(1)NaHCO3、Na2CO3都与盐酸反应放出CO2,不能达到目的。
(2)Ⅱ、Ⅲ都是利用NaHCO3的不稳定性进行鉴别。
(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。
【答案】
(1)无论是Na2CO3还是NaHCO3均可以与盐酸反应产生CO2,两者的现象一样,故达不到鉴别目的
(2)2NaHCO3
Na2CO3+H2O+CO2↑,CO2+Ca(OH)2===CaCO3↓+H2O
(3)NaHCO3
考向3 有关Na2CO3、NaHCO3的定量计算
7.
(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。
【答案】
(1)A.①>②>③ B.③>②>① C.③>②>① D.①>②>③
(2)
×100%
(3)A.①>②>③ B.①=②=③ C.①=②=③
D.①>②>③
Na2CO3与NaHCO3的鉴别
高考母题
判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)(2013·福建高考)用加热分解的方法区分碳酸钠和碳酸氢钠两种固体( )
(2)(2013·新课标全国卷Ⅰ)侯氏制碱法的工艺过程中应用了物质溶解度的差异( )
(3)(2013·广东高考)因溶解度:
CaCO3Na2CO3(4)(2012·重庆高考)NaHCO3的热稳定性大于Na2CO3( )
【解析】
(1)NaHCO3比Na2CO3热稳定性差,故可利用加热分解的方法区分二者;
(2)侯氏制碱法原理是NaCl+NH3+CO2+H2O===NaHCO3↓+NH4Cl,利用NaHCO3溶解度小的性质;(3)溶解度:
Na2CO3>NaHCO3;(5)NaHCO3比Na2CO3热稳定性差。
【答案】
(1)√
(2)√ (3)× (4)×
教材溯源
(人教必修1P56)
如图所示,分别用Na2CO3和NaHCO3做实验,观察现象。
鉴别碳酸钠和碳酸氢钠
命题展望
Na2CO3和NaHCO3是钠的两种重要化合物,应用广泛,二者的鉴别和性质是高考的热点。
高考还可能从下面几点设计命题角度:
1.如何除去Na2CO3固体中的NaHCO3杂质?
【提示】 加热法。
2.能否用Ba(OH)2溶液鉴别Na2CO3和NaHCO3溶液?
写出离子方程式。
【提示】 否;Ba2++CO
===BaCO3↓,2HCO
+Ba2++2OH-===BaCO3↓+CO
+2H2O。
3.如何除去NaHCO3溶液中的少量Na2CO3杂质?
写出离子方程式。
【提示】 向溶液中通入足量的CO2气体,CO
+CO2+H2O===2HCO
。
4.同浓度的Na2CO3和NaHCO3溶液,可以用酚酞鉴别吗?
【提示】 可以。
5.侯氏制碱法的工艺过程中应用了什么原理?
【提示】 物质溶解度的差异。
6.某溶液中加入盐酸产生使石灰水变浑浊的气体,则该溶液中一定含有CO
吗?
【提示】 不一定,可能含HCO
、SO
、HSO
。