高中化学必修一 专题二 第二单元 钠镁及其化合物.docx
《高中化学必修一 专题二 第二单元 钠镁及其化合物.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《高中化学必修一 专题二 第二单元 钠镁及其化合物.docx(20页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
高中化学必修一专题二第二单元钠镁及其化合物
第二单元 钠、镁及其化合物
第一课时 金属钠的性质及应用
1、金属钠的物理性质
1.亮:
银白色、有金属光泽的固体。
2.轻:
密度较小,ρ(Na)=0.97g·cm-3,比水的密度小。
3.低:
熔点和沸点较低,熔点为97.81℃,沸点为882.9℃。
4.软:
硬度很小,可以用小刀切割。
5.导:
钠是热和电的良导体。
二、金属钠的化学性质
1.钠的原子结构
钠原子核外有11个电子,最外层只有1个电子。
在化学反应中,钠原子容易失去最外层的一个电子,形成钠离子。
如图:
因此金属钠的化学性质活泼,在自然界中只以化合态形式存在。
2.钠的化学性质
(1)钠与O2的反应
①金属钠露置在空气中缓慢氧化,生成白色的氧化钠,
化学方程式为:
4Na+O2===2Na2O。
②钠在空气中燃烧,生成淡黄色的过氧化钠,
化学方程式为:
2Na+O2===Na2O2。
③Na2O与Na2O2的化学性质
a.Na2O是碱性氧化物,它可以发生如下反应:
与水反应生成碱,Na2O+H2O===2NaOH。
与酸性氧化物反应生成盐,Na2O+CO2===Na2CO3。
与酸反应生成盐和水,Na2O+H2SO4===Na2SO4+H2O。
b.Na2O2可以与H2O和CO2反应产生O2,故Na2O2可用作供氧剂:
问1:
钠着火时,应如何灭火?
答1:
钠如果着火不能用H2O、CO2来灭火,应用沙子或泥土盖灭。
问2:
金属钠要如何保存?
为什么?
答2:
金属钠需保存在煤油中。
因钠易与空气中的O2、H2O等发生反应,而Na不与煤油反应,且比煤油密度大,存于煤油中,可隔绝空气,防止反应的发生。
2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑;
2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2。
(2)钠与水的反应
钠的性质非常活泼,在常温下就能与水迅速剧烈反应,生成氢氧化钠并放出氢气,化学方程式为:
2Na+2H2O===2NaOH+H2↑。
(3)与熔融盐的反应
3、金属钠的用途和制取
1.钠的用途
(1)工业上用Na作强还原剂,用于冶炼金属,如:
(2)Na—K合金(液态)用做原子反应堆的导热剂。
(3)在电光源上,用钠制造高压钠灯。
(4)制取Na2O2等钠化合物。
2.钠的制取
第一课时例题·练习
1、金属钠露置在空气中会发生怎样的变化?
有关反应的化学方程式为:
4Na+O2===2Na2O
Na2O+H2O===2NaOH
2NaOH+CO2===Na2CO3+H2O
Na2CO3+10H2O===Na2CO3·10H2O
2、钠是还原性很强的金属,将一块金属钠投入硫酸铜溶液能否置换出铜?
如有其他反应请用化学方程式表达。
【提示】 钠先与水反应,生成的NaOH再跟CuSO4反应,而不能发生置换反应。
上述反应的化学方程式为:
2Na+2H2O===2NaOH+H2↑
2NaOH+CuSO4===Cu(OH)2↓+Na2SO4
总式为:
2Na+CuSO4+2H2O===Cu(OH)2↓+H2↑+Na2SO4
3、在烧杯中加入一些水,滴入几滴酚酞溶液,然后把一小块钠放入水中,会产生什么现象?
①浮——钠浮在水面上:
钠的密度比水的密度小
②熔——熔化成小球:
钠与水反应放热且钠的熔点低
③游——小球在水面上四处游动:
反应放出氢气使小球受力不均匀,四处游动
④响——发出“嘶嘶”的响声:
气体小球相互撞击而发出“嘶嘶”响声
⑤红——溶液变成红色:
反应生成NaOH,其水溶液显强碱性使酚酞溶液变红
⑥2Na+2H2O===2NaOH+H2↑
⑦钠与水剧烈反应,生成NaOH和H2,表现出强还原性
4、取一块金属钠放在燃烧匙里加热,下列实验现象:
①金属熔化 ②在空气中燃烧,放出黄色火花 ③燃烧后得白色固体 ④燃烧时火焰为黄色 ⑤燃烧后生成浅黄色固体物质。
描述正确的是( )
A.①② B.①②③
C.①④⑤ D.④⑤
【解析】 钠的熔点只有97.81℃,受热时立即熔化。
钠是一种很活泼的金属,受热时与氧气化合生成过氧化钠,呈淡黄色。
由于钠的沸点较低,为882.9℃,汽化后有火焰发生。
【答案】 C
5、若将过氧化钠粉末渐渐加入到试管内的酚酞试液中,试问有什么现象?
结合学过性质来解释原因。
【提示】现象:
试管中反应生成大量气泡,且溶液先变红,后来颜色褪去。
解释:
反应的化学方程式为2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑故有气泡产生,又因有NaOH生成,故酚酞变红。
若Na2O2过量,酚酞先变红后褪色。
原因是Na2O2具有强氧化性,能够氧化有机色质变为无色物质,Na2O2是一种漂白剂。
其实Na2O2与H2O的反应实质可分为两个过程:
Na2O2+2H2O2NaOH+H2O2
2H2O2===2H2O+O2↑反应过程中H2O2生成,若H2O2分解不完全,H2O2也有强氧化性,所以滴酚酞后可以产生“先变红后褪色”的现象。
6、分析Na2O2分别与CO2、H2O(气)两个反应,你能发现反应前后气体物质的量或体积有何变化?
固体质量又有何变化?
电子转移关系如何?
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,即气体减小的体积等于生成O2的体积。
②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)。
③电子转移关系
不论是与CO2还是与H2O反应,CO2与H2O均既不是氧化剂也不是还原剂,反应的实质都是Na2O2自身发生的氧化还原反应,所以每有1molO2生成时,转移的电子均为2mol。
7、CO和H2的混合气体21.2g,与足量O2反应后,通过足量Na2O2,固体质量增加( )
A.21.2g B.14g
C.6.78g D.不能确定
【思路指引】 注意Na2O2与CO、H2反应的化学方程式,并与CO、H2的燃烧反应对比,得出相关关系。
【解析】 已知有关反应:
2H2+O22H2O
2CO+O22CO2
2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑
2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2
将上述化学方程式合并可得:
Na2O2+H2===2NaOH Na2O2+CO===Na2CO3即反应结果相当于CO、H2恰好被Na2O2吸收,固体增加的质量就是CO和H2的总质量。
【答案】 A
8、关于钠的叙述中,正确的是( B )
A.钠是银白色金属,硬度很大
B.将金属钠放在石棉网上,用酒精灯加热后金属钠剧烈燃烧,发出黄色火焰,生成过氧化钠
C.金属钠在空气中燃烧,生成氧化钠
D.金属钠的熔点很高
第二课时 碳酸钠的性质与应用
1、碳酸钠的性质
碳酸钠俗称纯碱或苏打,易溶于水,白色粉末能与许多物质发生反应,在日常生活和生产中有着广泛的应用。
1.探究碳酸钠的性质
(1)与某些碱的反应,如:
Ca(OH)2、Ba(OH)2等。
现象:
产生白色沉淀;化学方程式:
Ca(OH)2+Na2CO3===CaCO3↓+2NaOH
(2)与某些盐的反应,如:
CaCl2、Ba(NO3)2
现象:
产生白色沉淀;化学方程式:
CaCl2+Na2CO3===CaCO3↓+2NaCl
(3)与酸(H+)的反应
现象:
若将盐酸逐滴加入到Na2CO3溶液中,开始阶段,无明显现象,继续滴加,产生气泡。
化学方程式:
Na2CO3+HCl===NaHCO3+NaCl;
Na2CO3+2HCl===2NaCl+CO2↑+H2O
问:
向饱和Na2CO3溶液中通入足量CO2有什么现象?
为什么?
答:
溶液变浑浊,有晶体析出。
因为反应生成大量NaHCO3。
而它的溶解度较小,故以晶体形式析出。
(4)其水溶液呈碱性
现象:
用pH试纸测高温下0.1mol·L-1Na2CO3溶液的pH,其pH约为12。
应用:
除油污。
(5)与碳酸氢钠可以相互转化
化学方程式:
Na2CO3+CO2+H2O===2NaHCO3;
2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O
2.碳酸钠和碳酸氢钠的性质比较
碳酸钠
碳酸氢钠
化学式
Na2CO3
NaHCO3
俗名
纯碱、苏打
小苏打
晶体颜色
白色粉末
细小晶体
溶解度
易溶
溶解度小
热稳定性
稳定
不稳定
与酸反应(H+)
不太剧烈
Na2CO3+2HCl===2NaCl+H2O+CO2↑
剧烈
NaHCO3+HCl===NaCl+H2O+CO2↑
与碱反应(OH-)
不与NaOH反应,但与石灰水反应生成沉淀
Na2CO3+Ca(OH)2===CaCO3↓+2NaOH
NaHCO3+NaOH===Na2CO3+H2O;
2NaHCO3+Ca(OH)2===CaCO3↓+Na2CO3+2H2O
与CO2反应
Na2CO3+H2O+CO2===2NaHCO3
若是饱和Na2CO3溶液,反应后则有晶体析出
不反应
与CaCl2反应
Na2CO3+CaCl2===CaCO3↓+2NaCl
不反应
水溶液碱性
较强,加酚酞变红
较弱,加酚酞呈淡粉色
二、碳酸钠的制备与应用
1.由氯化钠制备碳酸钠
将二氧化碳通入氨水的氯化钠饱和溶液中,使溶解度较小的碳酸氢钠从溶液中析出。
化学方程式:
NaCl+NH3+CO2+H2O===NaHCO3↓+NH4Cl。
过滤得到碳酸氢钠晶体,碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠。
2.碳酸钠与碳酸氢钠用途
(1)纯碱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)碳酸氢钠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。
第二课时例题·练习
1、在Na2CO3溶液中加稀盐酸和在稀盐酸中加入Na2CO3溶液产生的现象相同吗?
【提示】 不相同。
向Na2CO3溶液中滴加盐酸开始没有气泡,后来有气体生成。
Na2CO3+HCl===NaHCO3+NaCl
NaHCO3+HCl===NaCl+CO2↑+H2O。
但是向盐酸中滴入Na2CO3溶液马上有气泡冒出:
Na2CO3+2HCl===2NaCl+CO2↑+H2O
因此可利用相互滴加的办法来区别盐酸和Na2CO3溶液。
2、能否用澄清石灰水来鉴别Na2CO3溶液和NaHCO3溶液?
【提示】碳酸钠与碳酸氢钠都与石灰水反应,虽然反应的离子方程式不同,但都能生成碳酸钙沉淀,故不能用石灰水鉴别它们。
3、哪些方法能实现Na2CO3与NaHCO3之间的相互转化?
4、下列实验方案鉴别Na2CO3和NaHCO3两种白色粉末,不能达到预期目的的是( )
A.分别向等量的白色粉末中加等体积、等浓度的稀盐酸,比较生成气体的快慢
B.分别向等量的白色粉末中加等体积适量的水,比较固体溶解量的多少
C.分别将等量的白色粉末配成溶液,然后加入澄清石灰水,比较是否有沉淀生成
D.分别将等量的白色粉末用如上图装置进行实验,比较澄清石灰水是否变浑浊
【解析】 A选项中,向等量的Na2CO3和NaHCO3中加等体积、等浓度的盐酸,NaHCO3中立即产生无色气泡,发生反应:
NaHCO3+HCl===NaCl+H2O+CO2↑,在Na2CO3中先无明显现象,之后产生气泡,发生反应为:
Na2CO3+HCl===NaHCO3+NaCl,NaHCO3+HCl===H2O+CO2↑+NaCl,可以鉴别。
B选项中由于S(Na2CO3)>S(NaHCO3),能全部溶解的为Na2CO3粉末,不能全部溶解的为NaHCO3粉末。
C选项中均有白色沉淀产生,反应为Ca(OH)2+Na2CO3===2NaOH+CaCO3↓,Ca(OH)2+NaHCO3===CaCO3↓+H2O+NaOH。
D选项中,NaHCO3具有不稳定性,加热可产生CO2使澄清石灰水变浑浊,Na2CO3加热不分解,无此现象。
【答案】 C
5、有两个无标签的试剂瓶,分别装有Na2CO3和NaHCO3,有4位同学为鉴别它们采用了以下不同的方法,其中可行的是( )
A.分别配成溶液,再加入澄清石灰水
B.分别配成溶液,再加入NaOH溶液
C.分别加热,再检验是否有能使澄清石灰水变浑浊的气体产生
D.分别配成溶液,再进行焰色反应
【解析】 A项中的石灰水与Na2CO3和NaHCO3皆能发生反应产生CaCO3沉淀;B项中NaOH虽然只与NaHCO3反应:
NaHCO3+NaOH===Na2CO3+H2O,但并无明显现象;C项加热时,只有NaHCO3受热分解:
2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑,产生的CO2可使澄清石灰水变浑浊,故可用来鉴别;D项由于两试剂中皆含有Na元素,故也不能用焰色反应区分。
【答案】 C
6、患有胃溃疡的病人,为什么不可以用小苏打治疗胃酸过多?
因为胃酸的主要成份是HCl,可以与小苏打反应生成大量气体,对胃溃疡患者来说很易引起胃穿孔,而加剧病情。
故不能服用小苏打。
7、泡沫灭火器中常用NaHCO3与酸反应产生CO2,为什么不用Na2CO3?
NaHCO3与酸反应的速率快;单位质量的NaHCO3与酸反应生成CO2气体多,且消耗酸的总量少。
故灭火器中用NaHCO3而不用Na2CO3。
8、工业上常用氨碱法制取碳酸钠(将氨和二氧化碳先后通入饱和食盐水而析出小苏打,再经过滤、焙烧得到纯碱),但却不能用氨碱法制碳酸钾,这是因为在溶液中( )
A.KHCO3溶解度较大 B.KHCO3溶解度较小
C.K2CO3溶解度较小D.K2CO3溶解度较大
【答案】 A
9、要除去CO2中混有的少量HCl气体,最好的方法是将气体通过( )
A.饱和NaHCO3溶液 B.Na2CO3溶液
C.饱和石灰水 D.烧碱溶液
【解析】 B、C、D选项都可除去HCl气体,同时也能与CO2反应。
除杂原则是应不使CO2减少,故B、C、D不可。
【答案】 A
10、Na2CO3与NaHCO3的鉴别
(1)利用二者加热后与澄清石灰水反应的现象不同
取少量样品加热,能够产生使澄清的石灰水变浑浊的气体的为NaHCO3。
无明显现象的为Na2CO3
2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑
CO2+Ca(OH)2===CaCO3↓+H2O
Na2CO3加热不分解
(2)利用二者与盐酸反应的剧烈程度不同
取少量样品加入过量等浓度的盐酸,反应剧烈程度大的为NaHCO3
Na2CO3+2HCl===2NaCl+H2O+CO2↑
NaHCO3+HCl===NaCl+H2O+CO2↑
(3)利用二者与少量盐酸反应的现象不同
取少量的样品于试管中,溶于水并配成稀溶液,分别逐滴加入稀盐酸,立即有气体产生的是NaHCO3,在加入一定量的稀盐酸后,才逐渐有气体产生的溶液是Na2CO3
NaHCO3+HCl===NaCl+H2O+CO2↑
Na2CO3+HCl(少量)===NaHCO3+NaCl
(4)利用与Ca2+能否产生沉淀
取二者少量制成溶液,加入CaCl2(或BaCl2)溶液,有沉淀生成的为Na2CO3,无沉淀生成的为NaHCO3
Na2CO3+CaCl2===CaCO3↓+2NaCl(Na2CO3+BaCl2===BaCO3↓+2NaCl)
NaHCO3与CaCl2(BaCl2)不反应
11、Na2CO3与NaHCO3的除杂:
Na2CO3(NaHCO3)固体:
加热法;2NaHCO3===Na2CO3+CO2↑+H2O
Na2CO3(NaHCO3)溶液:
加适量NaOH溶液;NaHCO3+NaOH===Na2CO3+H2O
NaHCO3(Na2CO3)溶液:
通入足量CO2;Na2CO3+CO2+H2O===2NaHCO3
12、下图所示各步变化,A为金属,B为淡黄色固体粉末,每一物质均含有A元素。
(1)写出下列物质的化学式:
B ,C ,E ,F 。
(2)写出下列各步反应的化学方程式。
C→E______________________________________________;
C→F______________________________________________;
F→C_______________________________________________。
【解析】 推断题的关键是找突破口,根据A为金属,B为淡黄色固体粉末,可知A为Na,B为Na2O2,前后联系,可知其他物质。
可知,D、E分别为Na2O、NaCl、NaOH中的一种,由Na2O2的性质可知,C必为Na2CO3,则F为NaHCO3,由Na2CO3→E可知,E为NaOH或NaCl,由D→C知,E为NaOH时,D只能为Na2O;当E为NaCl时,D可以为Na2O或NaOH。
【答案】
(1)Na2O2 Na2CO3 NaOH(或NaCl)NaHCO3
(2)Na2CO3+Ba(OH)2===BaCO3↓+2NaOH
(或Na2CO3+2HCl===2NaCl+H2O+CO2↑)
Na2CO3+CO2+H2O===2NaHCO3
2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑
第三课时 离子反应
一、强弱电解质
1、强、弱电解质
(1)强电解质
强酸(如硫酸、盐酸、硝酸等)、强碱(如NaOH、KOH等)以及绝大多数盐在水溶液中完全电离,这样的电解质称为强电解质。
(2)弱电解质
BaSO4、CaCO3等是难溶性的盐,它们的固体不导电,这些物质是电解质吗?
【提示】 BaSO4、CaCO3等难溶的盐,尽管难溶于水,但是溶于水那部分在水中是完全电离的,因而,也是强电解质。
弱酸(如碳酸、醋酸等)、弱碱(如NH3·H2O等)等在水溶液中部分电离,这样的电解质称为弱电解质。
2、电离方程式——表示化合物电离的化学用语
例如:
HCl===H++Cl-;H2SO4===2H++SO42-
CH3COOH===CH3COO-+H+;NH3·H2O===NH4++OH-
说明:
①强电解质用“===”,弱电解质用“”连结。
②多元弱酸要分步写,如H2CO3H++HCO3-;HCO3-H++CO32-
2、离子反应
1.概念
凡是有离子参加的化学反应称为离子反应。
2.实质[以Na2CO3溶液与Ca(OH)2、CaCl2溶液反应为例]
(1)反应过程分析:
Na2CO3、Ca(OH)2和CaCl2在水溶液中分别发生如下电离:
Na2CO3===2Na++CO32-;Ca(OH)2===Ca2++2OH-;CaCl2===Ca2++2Cl-,即Na2CO3溶液中存在大量的Na+、CO32-,澄清石灰水中存在大量的Ca2+、OH-,两者混合后,Ca2+与CO32-结合生成CaCO3沉淀,使溶液中Ca2+和CO32-的浓度减小;CaCl2溶液中存在大量的Ca2+、Cl-,与Na2CO3溶液混合后,Ca2+与CO32-结合生成CaCO3沉淀,也使溶液中Ca2+和CO32-的浓度减小。
(2)反应实质相同,都是Ca2+和CO32-结合生成CaCO3的反应,即反应都是向着某些离子浓度减小的方向进行。
3.离子反应发生的条件
(1)生成难溶性物质,如生成BaSO4、AgCl、CaCO3等沉淀。
(2)生成挥发性物质,如生成CO2、SO2、H2S等气体。
(3)生成难电离的物质,如生成H2O等。
(4)络合反应(以后学习)
只要具备上述条件中的一个,离子反应即可发生。
3、离子方程式
1.概念
用实际参加反应的离子的符号来表示反应的式子叫做离子方程式。
2.书写步骤
离子方程式的书写可按“写”、“拆”、“删”、“查”进行。
其中“写”是基础,“拆”是关键,“删”是途径,“查”是保证。
(1)“写”:
写出反应的正确的化学方程式。
(2)“拆”:
将易溶于水、且易电离的物质(如强酸、强碱及可溶性盐)的化学式拆开,改写成离子形式,其他物质如单质、沉淀、气体、难溶物、氧化物及难电离物质(如弱酸、弱碱、水等)仍用化学式表示。
(3)“删”:
将方程式两边相同的离子(未参加反应)符号删去,并将化学计量数约成最简。
(4)“查”:
看方程式两边是否符合质量守恒及电荷守恒。
3.离子方程式的意义
(1)表示出了实际参加的离子间反应;
(2)能表示同一类化学反应,如H++OH-===H2O则可以表示所有强酸与强碱作用生成可溶性且完全电离的盐和水的中和反应。
4.离子方程式的正误判断
(1)看离子反应是否符合客观事实
不可主观臆造产物及反应,如2Fe+6H+===2Fe3++3H2↑就不符合客观事实。
(2)看表示各物质的化学式是否正确
如多元弱酸酸式酸根离子在离子方程式中不能拆开写,而HSO4-在水溶液中通常应写成SO42-+H+。
(3)看是否漏掉离子反应
如Ba(OH)2溶液与CuSO4溶液反应,既要写Ba2+与SO42-的离子反应,又要写Cu2+与OH-的离子反应。
(4)看质量及电荷是否守恒
如FeCl2溶液与Cl2反应,不能写成Fe2++Cl2===Fe3++2Cl-,而应写成2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-。
(5)看反应物或产物的配比是否正确
如稀H2SO4与Ba(OH)2溶液反应不能写成H++OH-+SO42-+Ba2+===BaSO4↓+H2O,应写成2H++2OH-+SO42-+Ba2+===BaSO4↓+2H2O。
5.离子共存的分析判断
1.生成难溶或微溶物质的离子不能大量共存
(1)生成难溶性盐:
Ca2+与CO32-,Ba2+与SO42-、CO32-,Ag+与Cl-、Br-、I-、CO32-等;
(2)生成难溶性碱:
OH-与Fe3+、Fe2+、Mg2+、Cu2+等;
(3)生成微溶物质:
Ag+与SO42-,Ca2+与SO42-、OH-,Mg2+与CO32-等。
2.生成气体的离子不能大量共存
如H+与CO32-、HCO3-、SO32-、HSO3-、S2-、HS-等。
3.生成水或其他难电离物质的离子不能大量共存
如H+与OH-、CH3COO-;OH-与NH4+、HCO3-、HSO3-、HS-等。
4.溶液无色透明时,不存在有色离子
常见的有色离子有:
Cu2+(蓝色)、Fe3+(黄色)、Fe2+(浅绿色)、MnO4-(紫红色)。
5.其他隐含条件
(1)强酸性溶液、pH小于7的溶液或使石蕊试纸变红的溶液,都是指酸性溶液,则能与H+反应的离子肯定不能存在。
(2)强碱性溶液、pH大于7的溶液或使酚酞试纸变红的溶液,都含有大量OH-,则与OH-能反应的离子肯定不能大量存在。
第三课时例题·练习
1、电解质水溶液的导电能力受哪些因素的影响?
【提示】 电解质溶液导电能力的影响因素:
①离子的物质的量浓度(即单位体积的溶液中离子的数目);②离子所带的电荷数。
2、强电解质的溶液导电能力一定比弱电解质溶液