高考化学一轮复习学案 第1节 钠及其化合物

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第1节　钠及其化合物
素养呈现 1．掌握钠的主要性质及其应用。(宏观辨识与微观探析、变化观念与平衡思想) 2．掌握钠的重要化合物的主要性质及其应用。(科学探究与创新意识、科学态度与社会责任) 3．了解钠及其重要化合物的制备方法。(变化观念与平衡思想)
【回扣教材·自主预诊】
考点一　钠的性质及应用
一、钠的物理性质
1．颜色：　银白　色，有金属光泽。
2．密度：ρ(H2O)　＞　ρ(Na)　＞　ρ(煤油)。
3．溶点：　低于　100 ℃。
4．硬度：质地　软　，可以用小刀切割。
5．传导性：可导电、导热。
二、从钠原子的原子结构认识钠的化学性质——还原性
1．与非金属单质(如O2、Cl2)的反应
O2
Cl2：　2Na＋Cl22NaCl　
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（如右图）
3．与盐酸反应
离子方程式：　2Na＋2H＋===2Na＋＋H2↑　
4．钠与盐反应
（1）钠与盐溶液反应
如Na投入CuSO4溶液中，反应的离子方程式为：　2Na＋2H2O＋Cu2＋===2Na＋＋Cu(OH)2↓＋H2↑　。
（2）钠与熔融盐反应
4Na＋TiCl4Ti＋4NaCl
【名师点拨】
1．钠与酸及能显酸性的金属盐溶液反应时，由于溶液中H＋浓度较大，最后钠可能在液面上燃烧。
2．钠与盐的饱和溶液反应时，由于溶剂H2O减少，盐溶液中会有晶体析出。
3．钠的制取、保存及用途
(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。
因为CCl4的密度比钠的大，钠不能保存在CCl4中。另外常考的试剂保存还有：NaOH溶液(用橡胶塞)、氯水、浓硝酸(棕色试剂瓶、玻璃塞)、氢氟酸(塑料瓶)等。
①钠、钾合金(液态)可用于原子反应堆的导热剂。
(3)用途： ②金属钠还可用于钛、锆、铌、钽等金属的冶炼；
③用作电光源，制作高压钠灯。
5．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)。
6．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、核电荷数逐渐增多； 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　比较低　 密度逐渐增大(钾反常)， 熔、沸点逐渐　减小　
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，但由于钾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。
【自主诊断】
1．思考回答
（1）做焰色反应实验时，为什么用稀盐酸洗涤铂丝而不用稀硫酸？做钾元素的焰色反应时，为什么要
透过蓝色钴玻璃？
答：因为金属氯化物在灼烧时易挥发，若用稀硫酸洗涤铂丝，则由于硫酸盐的熔、沸点较高而难以挥发，会造成对后面实验干扰；钾元素的火焰颜色必须透过蓝色钴玻璃观察，以防止钠元素对其干扰。
（2）做焰色反应实验时，为什么不能用玻璃棒代替铂丝，却可以用光洁无锈的镍丝、铬丝、钨丝等代替？
答：玻璃中含钠元素，灼烧产生黄色焰色反应的干扰，光洁无锈的镍丝、钨丝，放在酒精灯上灼烧至无色，本身无颜色，故可用代替铂丝进行焰色反应。
2．正误判断(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1) 电解饱和食盐水可制取金属钠 ( × )
(2) 钠与氧气反应的产物与反应条件有关 ( √ )
(3) 钠在氧气中燃烧生成Na2O2，锂在氧气中燃烧生成Li2O2 ( × )
(4) 用金属钠在高温下还原TiCl4制取金属钛 ( √ )
(5) 钠露置在空气中表面形成的氧化层能够保护内层金属不被空气氧化 ( × )
(6) 钠与足量O2反应生成Na2O，随着温度的升高，生成Na2O的速率逐渐加快 ( × )
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．NaCl与Na2CO3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
4．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，反应速率由大到小的顺序为________。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，由三种物质电离出H＋的
能力可知反应速率的大小顺序为c＞a＞b
【题组集训·夯实基础】
【题组1】　钠的性质与应用　
1．某化学小组设计了如下装置，进行钠与水反应的实验。操作如下：向100 mL大试管中先加入30 mL
煤油，取绿豆粒大小的金属钠放入大试管后，塞上橡皮塞(这时止水夹处于关闭状态)，
通过漏斗加入约30 mL滴有酚酞的水。根据反应中观察到的现象，回答下列问题。
(1)实验前怎样检查该装置的气密性？________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)金属钠投入煤油中的现象是____________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)加入水后的现象及原因是___________________________________________________。
(4)大试管中溶液颜色的变化是________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)这一类装置气密性的检验方法可以用加热法，在加热前要关闭分液漏斗上的活塞。
(3)钠的密度介于煤油和水之间，同时产生的气体使钠粒上下移动。
答案：(1)关闭分液漏斗活塞，打开止水夹，将导管浸入盛满水的水槽中，用双手紧握试管，导管口有气泡逸出，松开手一段时间，导管内形成一段液柱，说明气密性良好(或其他合理答案)
(2)金属钠沉到试管底部
(3)剧烈反应，产生气泡，钠在两种液面间反复运动，直至消失；其原因为钠的密度介于煤油与水之间，且反应过程中产生气体
(4)下层溶液变红
(1) 钠与水、酸反应的实质都是与H＋的反应。
(2) 金属钠与可溶性盐溶液反应的思维模板：
【题组2】　焰色反应和碱金属元素　
2．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
解析：D　【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。】
3．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＋
解析：B　【Na元素的焰色为黄色，K元素的焰色为紫色，但黄色会干扰紫色，所以不能判断是否含有K元素。】
考点二　钠的氧化物
一、氧化钠与过氧化钠的比较
物质 氧化钠(Na2O) 过氧化钠(Na2O2)
颜色、状态 　白色固体　 　淡黄色固体　
类别 碱性氧化物 过氧化物(非碱性氧化物)
氧的价态 －2 －1
电子式
生成条件 常温 加热或点燃
化学性质 热稳定性 不稳定 稳定
与水反应 Na2O＋H2O===2NaOH 　2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑　
与CO2反应 Na2O＋CO2===Na2CO3 　2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2　
与酸反应(盐酸) Na2O＋2HCl===2NaCl＋H2O 2Na2O2＋4HCl===4NaCl＋2H2O＋O2↑
主要性质 具有碱性氧化物通性 具有强氧化性
主要用途 用于制取少量烧碱 强氧化剂、漂白剂、供氧剂、消毒剂
二、过氧化钠的特性
1．化合价与性质的关系
【自主诊断】
1．思考回答：
(1) 为什么Na2O2不属于碱性氧化物？
答：Na2O2与酸反应除了生成盐和水，还会生成氧气，故Na2O2不是碱性氧化物。
Na、Na2O、NaOH、Na2O2四种物质长时间露置于空气中最终会变成什么物质？
答：都会变成Na2CO3。
1 mol Na2O2与足量CO2完全反应时转移2NA个电子，对吗？
答：不对，应转移NA个电子。
2．正误判断(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1) 烧碱、纯碱均属于碱，不能盛放在玻璃试剂瓶中 ( × )
(2) 氧化钠、过氧化钠均为离子化合物 ( √ )
(3) 1 mol Na2O2固体中含离子总数为4NA ( × )
H2O2和Na2O2都属于过氧化物，含有的化学键完全相同 ( × )
(5) 7.8 g过氧化钠含有的共用电子对数为0.2NA ( × )
3．过氧化钙(CaO2·8H2O)是一种在水产养殖中广泛使用的供氧剂。
(1) Ca(OH)2悬浊液与H2O2溶液反应可制备CaO2·8H2O。Ca(OH)2＋H2O2＋6H2O===CaO2·8H2O
反应时通常加入过量的Ca(OH)2，其目的是_________________________________________
________________________________________________________________________。
(2) 向池塘水中加入一定量的CaO2·8H2O后，池塘水中浓度增加的离子有　________　(填序号)。
A．Ca2＋　 B．H＋ C．CO D．OH－
解析：(1)Ca(OH)2过量，促进H2O2吸收，提高H2O2的利用率。(2)CaO2·8H2O溶于水与水反应生成Ca(OH)2和O2，增加了Ca2＋和OH－。
答案：(1)提高H2O2的利用率 (2)AD
【题组集训·夯实基础】
【题组1】　Na2O2的性质与应用　
1．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
解析：A　【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。】
【题组2】　Na2O2与H2O、CO2反应的定量计算　
2．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28 g，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的值)
选项 二氧化碳 碳酸钠 转移的电子
A 1 mol 2NA
B 22.4 L 1 mol
C 106 g 1 mol
D 106 g 2NA
解析：C　【根据过氧化钠与二氧化碳反应的化学方程式2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2，每有1 mol Na2O2参与反应，固体增重28 g，转移1 mol 电子，消耗1 mol CO2，生成1 mol Na2CO3，即106 g Na2CO3，故A项、D项错误，C项正确；由于不在标准状况下，1 mol CO2气体体积不为22.4 L，B项错误。】
3．将W g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W g，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① B．只有①②
C．只有①②③ D．①②③④⑤
解析：D　【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。】
　过氧化钠与CO2、H2O的反应规律
反应：2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2① 2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑②
(1) 电子转移规律
当Na2O2与CO2、H2O反应时，物质的量关系为2Na2O2～O2～2e－，n(e－)＝n(Na2O2)＝2n(O2)。
(2) 先后顺序规律
由于CO2能够与NaOH反应，所以一定量的Na2O2与一定量的H2O(g)和CO2的混合物反应，可视为Na2O2先与CO2反应，剩余的Na2O2再与H2O(g)反应。
(3) 气体体积变化规律
CO2、水蒸气(或两种混合气体)通过足量Na2O2，气体体积的减少量是原气体体积的1/2，等于生成氧气的量。
(4) 固体质量变化规律
1 mol Na2O21 mol Na2CO3　固体质量增加28 g
1 mol Na2O22mol NaOH　固体质量增加2 g
【题组3】　过氧化钠性质探究　
4．某实验小组通过如图所示实验，探究Na2O2与水的反应：
下列说法中正确的是(　　)
A．②中的大量气泡的主要成分是氢气
B．③中溶液变红，说明有酸性物质生成
C．④中现象可能是由于溶液中含有强氧化性物质造成的
D．⑤中MnO2的主要作用是降低了水中氧气的溶解度
解析：C　【②中大量气泡的主要成分是氧气，A项错误；③中溶液变红，说明有碱性物质生成，B项错误；④中红色褪去，应该是由溶液中强氧化性物质造成的，C项正确；⑤中加入MnO2产生较多气泡，说明溶液中存在H2O2，MnO2的主要作用是作催化剂，D项错误。】
5．如图所示是Na2O2和CO2定性、定量实验的装置示意图。
注射器1中抽取了100 mL CO2，U形管中装有适量小玻璃珠
和约1.5 g Na2O2粉末。实验开始时，打开K1、K2、K4止水夹，
关闭K3止水夹，推动注射器1 活塞，缓缓将CO2压至U形管
中，注射器2活塞缓缓向外移动。下列叙述中不正确的是(　　)
A．U形管内的玻璃珠可防止过氧化钠粉末被吹和增大过氧化钠和二氧化碳的接触面积
B．U形管内淡黄色粉末渐渐变白
C．注射器1活塞推到底后，注射器2中收集到的气体大于50 mL，只是因为还含有CO2
D．打开胶塞，立即将带火星的木条伸入U形管中，可验证反应产物之一为氧气
解析：C　【玻璃珠可起到增大Na2O2与CO2接触面积，使之反应完全的作用，A正确；U形管中Na2O2与CO2反应生成Na2CO3和O2，故U形管内淡黄色粉末渐渐变白，B正确；由2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2可知，100 mL CO2理论上应产生50 mL O2，收集到的气体大于50 mL，除部分CO2没有反应外，还可能是反应放热气体受热膨胀，C错误；可利用O2支持燃烧，能使带火星的木条复燃的性质证明，D正确。】
知识体系——定内容 核心素养——定能力
【真题体验·揭秘高考】
磷酸亚铁锂(LiFePO4)电池是新能源汽车的动力电池之一，采用湿法冶金工艺回收废旧磷酸亚铁锂电池正极片中的金属，其流程如下：
下列叙述错误的是(　　)
A．合理处理废旧电池有利于保护环境和资源再利用
B．从“正极片”中可回收的金属元素有Al、Fe、Li
C．“沉淀”反应的金属离子为Fe3＋
D．上述流程中可用硫酸钠代替碳酸钠
【解题指导】
(1)明确Li2CO3、Li2SO4、Al、Fe、Li的性质。
(2)依据Al、磷酸亚铁锂等物质与NaOH、H2SO4和硝酸发生的转化分析工艺流程。
解析：D　【本题考查工艺流程分析，铝、铁、锂的化合物的性质等。合理处理废旧电池可回收有关金属，达到资源再利用的目的，同时有利于环境保护，A项正确；由流程图可知，“正极片”中含有的金属元素有Al、Fe、Li，B项正确；LiFePO4中铁元素的化合价为＋2价，在H2SO4、HNO3作用下转化为Fe3＋，经碱液处理形成Fe(OH)3沉淀，C项正确；Li2CO3难溶于水，而Li2SO4可溶于水，故不能用Na2SO4代替Na2CO3，D错误。】
【变式拓展】
(1) 写出滤液中加碳酸钠的离子方程式 。
(2) 锂虽是ⅠA族元素，但某些化学性质却独异于同族诸元素而与ⅡA族中镁有相似之处。锂在潮湿空气中会迅速失去光泽，形成氮化锂、氢氧化锂和碳酸锂的混合物覆盖层。请写出锂与氮气、水反应的化学方程式。________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案：（1）　2Li＋＋CO===Li2CO3↓　
（2）6Li＋N2===2Li3N 2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑
【真题再现·固本应变】
1．正误判断(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)过氧化钠与水反应时，生成0.1 mol O2转移的电子数为0.2NA ( √ )
(2) CO2通过Na2O2粉末后固体物质增重 ( √ )
(3)钠与CuSO4溶液反应：2Na＋Cu2＋===Cu↓＋2Na＋ ( × )
(4) Na2O2吸收CO2产生O2，故可用作呼吸面具供氧剂 ( √ )
2．锂是最轻的活泼金属，其单质及其化合物有广泛的用途。回答下列问题：
(1)用碳酸锂和　________　反应可制备氯化锂，工业上可由电解LiCl?KCl的熔融混合物生产金属锂，阴极上的电极反应式为______________________________________________________。
(2)不可使用二氧化碳灭火器扑灭因金属锂引起的火灾，其原因是________________________。
(3)硬脂酸锂是锂肥皂的主要成分，可作为高温润滑油和油脂的稠化剂。鉴别硬脂酸锂与硬脂酸钠、硬脂酸钾可采用的实验方法和现象分别是__________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)LiPF6易溶于有机溶剂，常用作锂离子电池的电解质。LiPF6受热易分解，其热分解产物为PF5和　________　。
解析：(1)碳酸锂与盐酸反应生成LiCl，由电解LiCl?KCl的熔融混合物产生金属锂，阴极上锂离子得到电子。
(2)Li是活泼的金属，与二氧化碳反应。(3)阳离子不同、焰色反应不同。(4)在LiPF6和PF5中磷的化合价都是＋5价，因而该分解反应为非氧化还原反应，根据原子守恒，即可确定另一氟化物的化学式为LiF。
答案：(1)盐酸　Li＋＋e－===Li　
(2)Li与二氧化碳反应
(3)焰色反应　观察到黄色的为硬脂酸钠　透过蓝色钴玻璃观察到紫色的为硬脂酸钾　
(4)LiF