全国版版高考化学一轮复习第3章金属及其化合物第1节钠及其化合物学案.docx

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全国版版高考化学一轮复习第3章金属及其化合物第1节钠及其化合物学案

第1节 钠及其化合物

考试说明

1.了解钠的主要性质及其用途。

2.了解钠的重要化合物的主要性质及其用途。

3.了解钠及其重要化合物的制备方法。

命题规律

钠及其化合物是高考化学中的基本知识之一,是高考的常考点,主要的考查形式有:

结合阿伏加德罗常数、氧化还原反应以选择题形式考查Na与H2O、Na与O2及Na2O2与H2O、Na2O2与CO2反应的特点及电子转移情况,以选择题型考查Na2O2与H2O、CO2反应的有关计算和Na2CO3与NaHCO3稳定性的比较等;以Na2O2与H2O、Na2O2与CO2、Na2CO3和NaHCO3与盐酸反应为载体设计实验以填空题型考查。

考点1 钠的性质及应用

1.钠的物理性质

颜色

熔点

硬度

密度

导电导热性

银白色

小,可用小刀切割

比水的小比煤油的大

良好

2.钠的化学性质

从原子结构认识钠的化学性质:

Na

Na+

(1)主要化学性质

(2)钠与水(含酚酞)反应的实验现象及解释

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,通常保存在煤油中。

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。

(1)金属钠着火,不能用水、泡沫灭火器灭火,应用干燥的沙土盖灭。

(2)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”。

(3)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,该反应不能说明金属钠的还原性强于金属钾。

【基础辨析】

判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。

(1)切开的金属Na暴露在空气中,光亮表面逐渐变暗,原因:

2Na+O2===Na2O2。

(×)

(2)金属钠着火时,用细沙覆盖灭火。

(√)

(3)钠与硫酸铜溶液反应:

2Na+Cu2+===Cu↓+2Na+。

(×)

(4)工业上通过电解氯化钠溶液制备金属钠和氯气。

(×)

(5)将钠块放入水中,产生气体的离子方程式为Na+H2O===Na++OH-+H2↑。

(×)

(6)实验室将Na保存在CCl4中。

(×)

1.金属钠是一种活泼金属,除了具有金属的一般性质外,还具有自己的特性。

下列关于钠的叙述中正确的是(  )

A.钠是银白色金属,熔点低,硬度大

B.钠放置在空气中,会迅速被氧化而生成淡黄色的Na2O

C.在氧气中加热时,金属钠剧烈燃烧,发出黄色火焰

D.金属钠着火时,可用泡沫灭火器或干燥的沙土灭火

答案 C

解析 钠可用小刀切割,硬度小,A错误;钠放置在空气中,被缓慢氧化生成白色的Na2O,B错误;Na能与H2O、CO2反应,故钠着火时只能用细沙盖灭,D错误。

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

答案 ①④⑤⑦

解析 2Na+2H2O===2NaOH+H2↑,①中Mg2++2OH-===Mg(OH)2↓;④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产生沉淀;⑤中Ca2++HCO

+OH-===CaCO3↓+H2O;⑥中生成的Cu(OH)2是蓝色沉淀,不符合题意;⑦中水减少,c(Na+)增大,使NaCl(s)Na+(aq)+Cl-(aq)平衡向左移动。

考点2 氧化钠和过氧化钠

1.氧化钠与过氧化钠的比较

2.过氧化钠的强氧化性

(1)从化合价的角度分析

Na2O2既有氧化性又有还原性,但主要表现为氧化性。

(2)强氧化性的具体表现

(3)遇CO2、H2O、H+则发生自身的氧化还原反应。

(1)Na2O、Na2O2中阴、阳离子个数比均为1∶2。

其中Na2O2中的氧原子以“O

”原子团形式存在。

(2)Na2O2与H2O、CO2的反应都是Na2O2自身的氧化还原反应,在反应中H2O、CO2既不是氧化剂,也不是还原剂。

(3)当过氧化钠与H2O或CO2反应时,1molNa2O2转移的电子是1mol而不是2mol。

【基础辨析】

判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。

(1)1mol钠与氧气反应生成Na2O或Na2O2时,失去的电子数目均为NA。

(√)

(2)氧化钠与过氧化钠都属于碱性氧化物。

(×)

(3)Na2O与Na2O2都是离子化合物,都只存在离子键。

(×)

(4)Na2O2与H2O反应时,Na2O2是氧化剂,水是还原剂。

(×)

(5)7.8gNa2O2与足量的CO2反应,转移电子的个数为0.2NA。

(×)

(6)Na2O2与H2O反应制备O2的离子方程式:

Na2O2+H2O===2Na++2OH-+O2↑。

(×)

题组一钠的氧化物的性质及应用

1.下列对Na2O2的叙述中,正确的是(  )

A.Na2O2能与酸反应生成盐和水,所以Na2O2是碱性氧化物

B.Na2O2能与水反应,所以Na2O2可以作气体的干燥剂

C.Na2O2与CO2反应产生氧气,可用于呼吸面具中

D.Na2O2与CO2反应时,Na2O2只作氧化剂

答案 C

解析 Na2O2能与酸反应生成盐、水和氧气,所以不是碱性氧化物,A错误;Na2O2能与水反应,但生成氧气,引入杂质,Na2O2不能作气体的干燥剂,B错误;Na2O2与CO2反应时,Na2O2既是氧化剂又是还原剂,D错误。

2.在下列物质的溶液中分别加入一定量的Na2O2固体,不会出现浑浊现象的是(  )

A.饱和Na2CO3溶液B.Ca(HCO3)2稀溶液

C.Na2SO3稀溶液D.饱和CaCl2溶液

答案 C

解析 Na2O2固体与水反应生成NaOH和O2。

A中溶液饱和,由于水被消耗导致析出Na2CO3晶体;B中Ca(HCO3)2与NaOH溶液反应生成碳酸钙沉淀;C中Na2SO3被氧化成Na2SO4,Na2SO4可溶于水,不会出现浑浊现象;D中溶液饱和,水的减少及NaOH与CaCl2反应生成的Ca(OH)2微溶,会产生白色沉淀。

题组二有关Na2O2与H2O、CO2反应的计算

3.下列说法正确的是(  )

A.3.9gNa2O2含离子数目为0.2NA

B.Na2O2与CO2反应生成0.1molO2时转移电子0.4mol

C.Na2O2投入到CuCl2溶液中有蓝色沉淀及气泡产生

D.向饱和烧碱溶液中加入2gNa2O2,充分反应后,溶液中n(Na+)不变

答案 C

解析 3.9gNa2O2的物质的量为0.05mol,所含离子数目为0.05mol×3=0.15mol,A错误;由2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2及Na2O2中氧元素为-1价知,每生成1molO2时会转移2mol电子,B错误;Na2O2投入到CuCl2溶液中,Na2O2先与水反应生成NaOH与O2,NaOH再与CuCl2反应生成Cu(OH)2沉淀,C正确;Na2O2与水反应,溶剂减少,溶质相应减少,则n(Na+)减小,D错误。

4.将Wg某气体与一定量的O2混合后通入装有足量Na2O2固体的密闭容器中,用间断电火花不断地引燃气体,经过足够长的时间后,发现固体质量增加Wg,则气体可能是(  )

①H2 ②CO ③H2和CO的混合气体 

④甲醛(HCHO) ⑤乙二醇(CH2OH-CH2OH)蒸气

A.只有①B.只有①②

C.只有①②③D.①②③④⑤

答案 D

解析 很容易判断①②③④⑤均是符合(CO)m·(H2)n组成的物质,在O2中充分燃烧后,再通入Na2O2固体中,固体增加质量恰好等于该物质的质量。

故答案选D。

Na2O2吸收H2O、CO2后固体质量的变化规律

将CO2看作CO燃烧所得:

将H2O看作H2燃烧所得:

所以Na2O2与CO2、H2O反应增加的质量为与CO2、H2O等物质的量的CO、H2的质量。

考点3 碳酸钠与碳酸氢钠

碳酸钠与碳酸氢钠的比较

(1)NaHCO3与碱溶液反应的实质是HCO

与OH-反应生成CO

,CO

有可能发生后续反应,如NaHCO3与Ca(OH)2溶液反应可以生成白色沉淀CaCO3。

(2)不能用Ca(OH)2或Ba(OH)2鉴别Na2CO3和NaHCO3,因为都能产生白色沉淀。

(3)Na2CO3和盐酸可以用互滴法鉴别,但NaHCO3和盐酸不可以用互滴法鉴别。

【基础辨析】

判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。

(1)向苏打和小苏打溶液中分别加入盐酸均冒气泡,说明两者均能与盐酸反应。

(√)

(2)除去Na2CO3(s)中的少量NaHCO3(s),采用灼烧法。

(√)

(3)小苏打是面包发酵粉的主要成分之一。

(√)

(4)用热的烧碱溶液洗去油污,因为Na2CO3可直接和油污反应。

(×)

(5)向某溶液中加入稀盐酸,产生的气体通入澄清石灰水中,石灰水变浑浊,该溶液一定是碳酸盐溶液。

(×)

(6)用酚酞试液可鉴别饱和食盐水和饱和纯碱溶液。

(√)

题组一Na2CO3与NaHCO3的性质与鉴别

1.[2017·黑龙江鹤岗一中期末]Na2CO3和NaHCO3是常见的两种钠盐,它们广泛应用于生产和生活中。

下列有关碳酸钠和碳酸氢钠的说法中,不正确的是(  )

A.小苏打能中和胃酸,对胃壁不产生强烈的刺激或腐蚀作用,可用于治疗胃酸过多症,但不适合胃溃疡病人

B.NaHCO3能中和面粉发酵后产生的酸,并且产生二氧化碳气体,可用于做馒头

C.可以用澄清石灰水来鉴别Na2CO3溶液和NaHCO3溶液

D.往Na2CO3饱和溶液中通入CO2气体,可获得NaHCO3沉淀

答案 C

解析 小苏打与胃酸中的盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳气体,反应的化学方程式为NaHCO3+HCl===NaCl+H2O+CO2↑,胃溃疡病人不能服用小苏打类药物来治疗,因为反应产生的二氧化碳气体会造成胃部胀气,易造成胃穿孔,A正确;NaHCO3与酸反应生成二氧化碳气体,使得馒头或面包暄软多孔,B正确;Na2CO3和NaHCO3溶液都与澄清石灰水反应生成CaCO3白色沉淀,所以不能用澄清石灰水来鉴别,C错误;Na2CO3比NaHCO3易溶于水,所以在饱和Na2CO3溶液中通入CO2气体可得到NaHCO3沉淀,D正确。

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)。

答案 

(1)无论是Na2CO3还是NaHCO3均可以与盐酸反应产生CO2,使澄清石灰水变浑浊,达不到实验目的

(2)2NaHCO3

Na2CO3+H2O+CO2↑,

CO2+Ca(OH)2===CaCO3↓+H2O

(3)NaHCO3

解析 

(1)NaHCO3、Na2CO3都与盐酸反应放出CO2,不能达到目的。

(2)图Ⅱ、Ⅲ中发生的反应均为2NaHCO3

Na2CO3+CO2↑+H2O,CO2+Ca(OH)2===CaCO3↓+H2O。

(3)试管B中装入碳酸氢钠,试管A中装入碳酸钠,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,表明了碳酸氢钠不稳定。

题组二Na2CO3、NaHCO3与盐酸反应的计算及图像分析

3.120mL含有0.20mol碳酸钠的溶液和200mL某浓度的盐酸,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.2.0mol·L-1B.1.5mol·L-1

C.0.18mol·L-1D.0.24mol·L-1

答案 B

解析 前者滴入后者发生反应:

Na2CO3+2HCl===2NaCl+H2O+CO2↑①,后者滴入前者发生反应:

Na2CO3+HCl===NaCl+NaHCO3②,NaHCO3+HCl===NaCl+H2O+CO2↑③,盐酸的用量应在①②之间,即HCl的物质的量应为0.20mol

4.取等物质的量浓度的NaOH溶液A和B两份,每份10mL,分别向A、B中通入不等量的CO2,再继续向两溶液中逐滴加入0.1mol·L-1的盐酸,标准状况下产生的CO2气体体积与所加的盐酸体积之间的关系如图所示,下列叙述正确的是(  )

A.原NaOH溶液的物质的量浓度为0.5mol·L-1

B.A曲线表明原NaOH溶液中通入CO2后,所得溶液中的溶质成分是Na2CO3和NaHCO3

C.B曲线中当耗盐酸0

===HCO

D.B曲线表明原NaOH溶液中通入CO2后,所得溶液加盐酸后产生CO2气体体积(标准状况)的最大值为112mL

答案 D

解析 根据图像可知,当加入75mL盐酸时,CO2的生成量不再发生变化,所以生成的氯化钠为0.0075mol,根据原子守恒可知,A和B中氢氧化钠的物质的量是0.0075mol,浓度是0.75mol·L-1,A不正确;由于碳酸钠和盐酸的反应是分步进行的,即碳酸钠首先与盐酸反应生成碳酸氢钠,然后碳酸氢钠再与盐酸反应生成CO2,所以根据图像可知A曲线表示的溶液中含有氢氧化钠和碳酸钠,而B曲线表示的溶液中含有碳酸钠和碳酸氢钠,B、C不正确;B曲线中NaHCO3和HCl反应生成CO2所消耗的盐酸是50mL,所以生成的CO2是0.005mol,标准状况下的体积是112mL,D正确。

题组三Na2CO3和NaHCO3质量分数的测定

5.为了检验某含有NaHCO3杂质的Na2CO3样品的纯度,现将w1g样品加热,其质量变为w2g,则该样品的纯度(质量分数)是(  )

A.

B.

C.

D.

答案 A

解析 设样品中NaHCO3的质量为x。

2NaHCO3

Na2CO3+H2O+CO2↑ 固体的质量差

168g    106g          62g

 x                w1g-w2g

 x=

g,则混合物中Na2CO3的质量为w1-x=

g,样品中Na2CO3的质量分数=

,A正确。

差量法在化学方程式计算中的应用

1.[高考集萃]判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。

(1)[2017·江苏高考]Na2O2吸收CO2产生O2,可用作呼吸面具供氧剂。

(  )

(2)[2016·浙江高考]钾、钠、镁等活泼金属着火时,不能用泡沫灭火器灭火。

(  )

(3)[2015·全国卷Ⅰ]过氧化钠与水反应时,生成0.1mol氧气转移的电子数为0.2NA。

(  )

(4)[2015·四川高考]标准状况下,5.6LCO2与足量Na2O2反应转移的电子数为0.5NA。

(  )

(5)[2015·安徽高考]在酒精灯加热条件下,Na2CO3、NaHCO3固体都能发生分解。

(  )

答案 

(1)√ 

(2)√ (3)√ (4)× (5)×

解析 

(1)Na2O2与CO2发生反应的化学方程式为2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2,该过程吸收CO2产生氧气,故Na2O2可用作呼吸面具供氧剂,正确;(4)标准状况下,5.6LCO2为0.25mol,与足量Na2O2反应时转移电子数为0.25NA,错误;(5)酒精灯加热条件下,Na2CO3不能分解,错误。

2.[2016·天津高考]根据所给的信息和标志,判断下列说法错误的是(  )

答案 B

解析 碳酸氢钠易与醋酸反应,若与醋酸同服,会降低药效。

3.[2014·上海高考]下列反应与Na2O2+SO2===Na2SO4相比较,Na2O2的作用相同的是(  )

A.2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2

B.2Na2O2+2SO3===2Na2SO4+O2

C.Na2O2+H2SO4===Na2SO4+H2O2

D.3Na2O2+Cr2O3===2Na2CrO4+Na2O

答案 D

解析 反应Na2O2+SO2===Na2SO4中SO2是还原剂,过氧化钠是氧化剂。

反应3Na2O2+Cr2O3===2Na2CrO4+Na2O中,过氧化钠是氧化剂。

4.[上海高考]上图是模拟“侯氏制碱法”制取NaHCO3的部分装置。

下列操作正确的是(  )

A.a通入CO2,然后b通入NH3,c中放碱石灰

B.b通入NH3,然后a通入CO2,c中放碱石灰

C.a通入NH3,然后b通入CO2,c中放蘸稀硫酸的脱脂棉

D.b通入CO2,然后a通入NH3,c中放蘸稀硫酸的脱脂棉

答案 C

解析 侯氏制碱法的原理是向饱和的NaCl溶液中先通入NH3,然后通入CO2,利用生成的碳酸氢钠溶解度小而析出。

由于NH3在水中的溶解度大所以先通NH3,但为了防倒吸,所以a通入NH3,然后b通入CO2,考虑NH3的尾气处理所以选择放蘸稀硫酸的脱脂棉,即C正确。

5.[2015·浙江高考]化合物甲和NaAlH4都是重要的还原剂。

一定条件下金属钠和H2反应生成甲。

甲与水反应可产生H2,甲与AlCl3反应可得到NaAlH4。

将4.80g甲加热至完全分解,得到金属钠和2.24L(已折算成标准状况)的H2。

请推测并回答:

(1)甲的化学式________。

(2)甲与AlCl3反应得到NaAlH4的化学方程式________________________。

(3)NaAlH4与水发生氧化还原反应的化学方程式________________________。

(4)甲在无水条件下可作为某些钢铁制品的脱锈剂(铁锈的成分表示为Fe2O3),脱锈过程发生反应的化学方程式__________________________。

(5)某同学认为:

用惰性气体赶尽反应体系中的空气,将铁和盐酸反应后的气体经浓硫酸干燥,再与金属钠反应,得到的固体物质即为纯净的甲;取该固体物质与水反应,若能产生H2,即可证明得到的甲一定是纯净的。

判断该同学设想的制备和验纯方法的合理性并说明理由

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

答案 

(1)NaH

(2)4NaH+AlCl3===NaAlH4+3NaCl

(3)NaAlH4+2H2O===NaAlO2+4H2↑

(4)3NaH+Fe2O3===2Fe+3NaOH

(5)制备过程不合理,因为盐酸易挥发,H2中混有HCl,导致产物中有NaCl;验纯方法不合理,如果有Na残留,Na与水反应也产生H2;没有考虑混入的NaCl

解析 

(1)由甲受热分解得到单质钠和H2分析,甲由Na、H两种元素组成,且4.80g化合物甲分解得到0.1molH2,即0.2gH2,说明同时得到4.6g金属钠,所以甲的化学式为NaH。

(2)NaH与AlCl3反应的化学方程式为4NaH+AlCl3===NaAlH4+3NaCl。

(3)NaAlH4与H2O反应将生成NaAlO2和H2,其化学方程式为NaAlH4+2H2O===NaAlO2+4H2↑。

(4)Fe2O3与NaH反应生成Fe和NaOH,反应为Fe2O3+3NaH===2Fe+3NaOH。

(5)由该同学的方法所制得的H2中含有HCl,所以反应所得固体产物中会含有NaCl,若用水检验所得的气体,一方面若有Na残留,Na与水反应也有H2产生;另一方面也无法验证固体中是否存在NaCl,所以得出固体是纯净的NaH也不合理。

一、选择题(每题6分,共72分)

1.下列物质与类别不对应的是(  )

A

B

C

D

碱性氧化物

糖类

混合物

答案 B

解析 小苏打的化学式为NaHCO3,属于盐,A正确;过氧化钠与水反应生成物除了碱以外还有O2,不是碱性氧化物,B错误;淀粉属于多糖,C正确;84消毒液是以次氯酸钠为主要成分的水溶液,属于混合物,D正确。

2.取一支大试管,加入20mL饱和澄清石灰水(ρ=1.6g·cm-3),再加入5mL苯(ρ=0.87g·cm-3),静置后缓慢加入黄豆粒大小的钠块(ρ=0.97g·cm-3)。

能观察到的现象有(  )

①钠在饱和澄清石灰水层反应并四处游动 ②有气体产生 ③澄清石灰水变浑浊 ④钠在石灰水与苯的界面处反应并上下跳动 ⑤钠停留在苯层不反应 ⑥钠块最后消失

A.①②⑥B.②③④⑥

C.⑤D.①②③⑥

答案 B

解析 金属钠的密度小于水大于苯,将金属钠投入盛有澄清石灰水和苯的大试管中,钠会处于二者的界面处;同时由于钠与水反应生成H2,H2对金属钠产生推动作用,金属钠在界面处可能上下跳动。

由于有NaOH生成,并放出热量,Ca(OH)2的溶解度减小,饱和澄清石灰水中有Ca(OH)2析出,溶液变浑浊。

3.[2017·淮北模拟]有关Na2CO3和NaHCO3的性质,下列叙述中错误的是(  )

A.相同温度下,等浓度的Na2CO3溶液和NaHCO3溶液的碱性比较,前者更强

B.常温时溶解度:

Na2CO3>NaHCO3

C.在酒精灯加热的条件下,前者不分解,后者分解

D.都能与烧碱反应,后者反应较慢

答案 D

解析 Na2CO3不能与NaOH反应,故D错误。

4.下列有关Na2O2的说法不正确的是(  )

A.向包有Na2O2粉末的脱脂棉上滴加几滴水,脱脂棉剧烈燃烧起来,说明Na2O2与H2O反应放热且有氧气生成

B.Na2O2与CO2反应时有单质O2生成,该反应属于置换反应

C.Na2O2在空气中久置变白,涉及的氧化还原反应中,Na2O2既是氧化剂,又是还原剂

D.Na2O、Na2O2组成元素相同,与CO2反应的产物不同

答案 B

解析 燃烧的条件是达到着火点和具有助燃物质,A正确;反应物中没有单质参加反应,不是置换反应,B错误;Na2O2与CO2、H2O的反应都是Na2O2自身的氧化还原反应,C正确;Na2O与CO2反应生成Na2CO3,Na2O2与CO2反应生成Na2CO3和O2,产物不

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