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第10讲 钠及其化合物(基础课)
第二部分 元素及其化合物
第三章 金属及其化合物
1.掌握钠的主要性质及其应用。 2.掌握钠的重要化合物的主要性质及其应用。 3.了解钠及其重要化合物的制备方法。 4.了解碱金属与焰色试验及应用。
知识点一 钠及其氧化物
必备知识梳理
关键能力训练
01
1.钠
(1)物理性质:银白色,金属光泽,ρ=0.971 g·cm-3,比水的密度____、比煤油的密度____,质软,熔点为97.8 ℃,沸点为883 ℃。
(2)化学性质(写出化学方程式)
①与非
金属
反应
小
大
②与H2O反应:___________________________________。
实验探究:Na与H2O(含酚酞)反应的现象及解释
2Na+2H2O===2NaOH+H2↑
小
低
放热
气体
剧烈
碱(NaOH)
③与乙醇反应:2Na+2C2H5OH―→2C2H5ONa+H2↑。
④与酸(HCl)反应:__________________________________。
⑤与盐(CuSO4)溶液反应:______________________________________
_______________________________[或2Na+2H2O+CuSO4===
Cu(OH)2↓+Na2SO4+H2↑]。
2Na+2HCl===2NaCl+H2↑
2Na+2H2O===2NaOH+H2↑,CuSO4+
2NaOH===Cu(OH)2↓+Na2SO4
(3)钠的制取及保存
煤油或石蜡油
(4)钠的用途
①Na与酸溶液反应时,Na先与酸(H+)反应;而Na与盐溶液反应时,一般Na先与H2O反应。
2.钠的氧化物
(1)氧化钠和过氧化钠比较
-1
淡黄色
2Na2O2+2H2O===4NaOH
+O2↑
2Na2O2+2CO2===2Na2CO3
+O2
(2)Na2O2中O 的强氧化性与还原性
①Na2O2遇到还原剂表现极强______性。如还原剂SO2、Fe2+、SO 、S2-、H2S。
②Na2O2遇到强氧化剂表现______性。如强氧化剂KMnO4等。
③Na2O2遇到最高价氧化物如SO3、CO2时,既表现氧化性又表现还原性;Na2O2遇到低价氧化物如SO2,只表现氧化性。
氧化
还原
判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)Na与任何水溶液反应时,均先与H2O反应。( )
(2)Na在空气中久置最终生成Na2CO3。( )
(3)Na与H2O、乙醇反应时均在液面以上四处游动。( )
(4)Na2O、Na2O2均与H2O反应生成NaOH,故二者均为碱性氧化物。( )
(5)Na2O2投入含酚酞的水中,溶液先变红后又褪色。( )
(6)1 mol Na2O与Na2O2的混合物中阴离子数为6.02×1023。( )
(7)Na、Na2O2投入FeCl3溶液中均有红褐色沉淀和气体生成。( )
[答案] (1)× (2)√ (3)× (4)× (5)√ (6)√ (7)√
钠及其氧化物的性质与应用
1.(2022·长春模拟)把一小块金属钠放入下列溶液中,说法正确的是( )
A.放入饱和NaOH溶液中:有氢气放出,恢复至原温度后溶液的pH增大
B.放入稀CuSO4溶液中:有氢气放出,有紫红色铜析出
C.放入MgCl2溶液中:有氢气放出,有白色沉淀生成
D.放入NH4NO3溶液中:有无色无味气体放出
C [A项错误,饱和NaOH溶液中放入钠,钠与水反应消耗水且生成NaOH,从而会有部分NaOH晶体析出,同时生成氢气,由于溶液仍是饱和NaOH溶液,故溶液的pH不变;B项错误,钠先与水反应生成H2和NaOH,然后生成的NaOH与CuSO4反应会生成Cu(OH)2蓝色沉淀;C项正确,钠先与水反应生成H2和NaOH,然后生成的NaOH与MgCl2反应生成Mg(OH)2白色沉淀;D项错误,钠先与水反应生成H2和NaOH,并放出热量,然后生成的NaOH与NH 反应生成NH3·H2O,NH3·H2O部分分解产生的少量氨气会与氢气同时放出,故放出的气体有刺激性气味。]
2.过氧化钠是一种常见的强氧化剂,具有强氧化性。
根据要求回答下列问题:
(1)将Na2O2固体分别投入品红溶液、紫色石蕊溶液中,溶液颜色的变化分别为__________________、________________________。
(2)Na2O2与木炭粉混合研磨会发生爆炸,原因是_______________。
(3)某同学根据SO2、CO2都是酸性氧化物,预测二者的混合气体与Na2O2反应生成的固体产物中只含有Na2RO3。这一预测是否正确? ________,理由是_________________。
[答案] (1)褪色 先变蓝后褪色 (2)Na2O2具有强氧化性,与木炭粉接触发生剧烈的氧化还原反应 (3)不正确 Na2O2与SO2反应可生成Na2SO4
Na2O2与CO2、H2O的定量计算
Na2O2与CO2、H2O(g)反应的定量模型
(1)气体物质的量或体积减小关系
若CO2、水蒸气(或两者的混合气体)通过足量Na2O2,气体体积的减少量ΔV=V(O2)= V(原气体)。
(2)固体质量增加关系
相当于固体(Na2O2)只吸收了CO2中的“CO”、H2O(g)中的“H2”,即
(3)Na2O2与定量CO2、H2O(g)反应,可以按Na2O2先与CO2反应再与H2O反应进行分析。
3.(2022·石家庄模拟)下列说法不正确的是( )
A.7.8 g Na2O2与足量的CO2或H2O(g)充分反应,二者转移的电子数均为0.1NA
B.62 g Na2O与78 g Na2O2投入相同体积的足量水中,所得溶液的浓度不相同
C.78 g Na2O2与足量CO2或H2O(g)充分反应,二者生成的O2均为0.5 mol
D.40 g CO、H2与HCHO混合气体完全燃烧,生成的CO2、H2O(g)全部通入足量Na2O2中完全反应,固体质量增加40 g
B [62 g Na2O与78 g Na2O2的物质的量均为1 mol,投入相同体积的足量水中,生成NaOH的物质的量均为2 mol,且溶液的质量均增加62 g,所得溶液的浓度相同,B不正确。]
4.(2022·长沙模拟)1 mol过氧化钠与 2 mol 碳酸氢钠固体混合后,在密闭的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.Na2CO3 B.Na2O2、Na2CO3
C.NaOH、Na2CO3 D.Na2O2、NaOH、Na2CO3
A [本题涉及的反应有2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+H2O、2CO2+2Na2O2===2Na2CO3+O2、2H2O+2Na2O2===4NaOH+O2↑,在Na2O2与CO2和H2O反应时,实际上是与CO2先反应。2 mol NaHCO3分解产生的1 mol CO2恰好与1 mol Na2O2反应,无Na2O2与水反应,所以残留固体只有Na2CO3。]
钠及其氧化物的性质探究
5.为探究钠与盐反应的规律,某实验小组同学设计了下列两组实验:
实验1:如图1,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。
现象:瞬间产生耀眼的火花,同时有红色物质生成。
实验2:如图2,向盛有CuSO4溶液的小烧杯中加入一小块钠。
现象:钠浮在水面上,熔化成液态钠球并四处游动,生成蓝色沉淀。
(1)实验1、2中反应的化学方程式分别为_________、____________。
(2)比较实验1、2可知Na与CuSO4反应生成Cu的反应条件为____________。
[答案] (1)2Na+CuSO4 Na2SO4+Cu 2Na+CuSO4+2H2O===Na2SO4+Cu(OH)2↓+H2↑ (2)加热且无水
6.(2022·怀化模拟)为探究Na2O2与H2O的反应,进行了如下实验:
有关说法不正确的是( )
A.实验ⅰ中发生反应的化学方程式为2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑
B.实验ⅲ中MnO2作H2O2分解反应的催化剂
C.综合实验ⅱ和ⅲ可以说明Na2O2与H2O反应有H2O2生成
D.综合实验ⅱ和ⅲ可以说明使酚酞褪色的是O2
D [综合实验ⅱ和ⅲ可以说明使酚酞褪色的应为H2O2,不是O2,D错误。]
知识点二 碳酸钠与碳酸氢钠
02
必备知识梳理
关键能力训练
1.物理性质和用途
名称 碳酸钠 碳酸氢钠
化学式 Na2CO3 NaHCO3
俗名 ______或______ 小苏打
水溶性 ____溶于水 ____溶于水,溶解度比Na2CO3____
主要用途 用于制玻璃、制皂、纺织、造纸等 用于制药、焙制糕点等
纯碱
苏打
易
易
小
2.化学性质
(1)Na2CO3、NaHCO3的水溶液均呈碱性,其原因是(用离子方程式表示)___________________________________________________________
(2)Na2CO3、NaHCO3的主要化学性质(写离子方程式或化学方程式)
①a.Na2CO3与过量盐酸:_________________________________。
b.Na2CO3与Ca(OH)2溶液:______________________________。
c.Na2CO3与BaCl2溶液:______________________________。
d.Na2CO3与CO2:_________________________________。
②a.NaHCO3与盐酸:__________________________________。
b.NaHCO3与Ca(OH)2(过量):
_______________________________________________。
c.NaHCO3与Ca(OH)2(少量):
________________________________________________________。
d.NaHCO3受热分解:______________________________________。
3.相互转化
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)Na2CO3和NaHCO3均与盐酸反应,故二者均可以用于治疗胃酸过多。( )
(2)Na2CO3加入少量水结块、放热。( )
(3)除去CO2中的HCl气体,可将气体通入饱和Na2CO3溶液中。( )
(4)NaHCO3和Na2CO3的水溶液加入石灰水均有白色沉淀。( )
(5)NaHCO3水溶液呈碱性是因为HCO 只水解不电离。( )
(6)NaHCO3溶液中加入少量石灰水的离子方程式为HCO +Ca2++OH-===CaCO3↓+H2O。( )
[答案] (1)× (2)√ (3)× (4)√ (5)× (6)×
2.小苏打在我们日常生活中有广泛的应用。
(1)小苏打单独用作蒸馒头的膨松剂,膨松效果不是很好,如果用小苏打的同时加入一定量的食醋,效果很好。其原理是__________(写出化学方程式)。
(2)酵头发酵用于蒸馒头时,面团往往有酸味,故在和面团时加入小苏打水,其原因是__________________(用文字说明)。
(3)患有胃溃疡的病人不能服用小苏打药品的原因是____________(用文字说明)。
[答案] (1)NaHCO3+CH3COOH===CH3COONa+CO2↑+H2O
(2)小苏打水具有碱性,能与酸性物质反应,减小酸性
(3)若服用小苏打药品,胃中的酸与小苏打反应生成CO2气体,加重胃溃疡
Na2CO3与NaHCO3的性质及应用
1.有关NaHCO3和Na2CO3与盐酸的反应,以下叙述错误的是 ( )
A.等质量的NaHCO3和Na2CO3与足量盐酸反应,在相同条件下Na2CO3产生的CO2体积小
B.等物质的量的两种盐与同浓度盐酸完全反应,所消耗盐酸的体积Na2CO3是NaHCO3的两倍
C.等质量的NaHCO3和Na2CO3与盐酸完全反应,前者消耗盐酸较多
D.等物质的量的NaHCO3和Na2CO3与足量盐酸反应,两者产生的CO2一样多
2.纯碱和小苏打是厨房中两种常见的物品,它们都是白色固体,下列区分这两种物质的方法中正确的是( )
A.分别用砂锅加热两种样品,全部分解挥发没有残留物的是小苏打
B.用洁净铁丝蘸取两种样品在煤气火焰上灼烧,使火焰颜色发生明显变化的是小苏打
C.用两只小玻璃杯,分别加入少量的两种样品,再加入等量的食醋,产生气泡快的是小苏打
D.先将两种样品配成溶液,分别加入澄清石灰水,无白色沉淀生成的是小苏打
C [小苏打(NaHCO3)受热分解生成Na2CO3、H2O和CO2,有Na2CO3残留,A项错误;纯碱和小苏打的火焰颜色均为黄色,B项错误;二者的溶液中分别加入澄清石灰水,均有CaCO3沉淀生成,D项错误。]
3.(2022·常德一中模拟)为除去括号内的杂质,所选用的试剂或方法不正确的是( )
A.Na2CO3溶液(NaHCO3),选用适量的NaOH溶液
B.NaHCO3溶液(Na2CO3),应通入过量的CO2气体
C.Na2O2粉末(Na2O),将混合物在氧气中加热
D.Na2CO3溶液(Na2SO4),加入适量Ba(OH)2溶液,过滤
D [Na2CO3和Na2SO4均能与Ba(OH)2反应,且加入Ba(OH)2溶液会引入新的杂质(Ba2+),不能达到除杂的目的。]
Na2CO3和NaHCO3的鉴别方法
Na2CO3、NaHCO3与酸反应的图像分析
(2)根据图像确定溶液中溶质方法
若a=0(即图像从原点开始) 溶液中的溶质为NaHCO3
若Oa=ab(即Oa段与ab段消耗盐酸的体积相同) 溶液中的溶质为Na2CO3
若Oa>ab(即Oa段消耗盐酸的体积大于ab段消耗盐酸的体积) 溶液中的溶质为Na2CO3和NaOH
若Oa
4.将0.4 g NaOH和1.06 g Na2CO3混合并配成溶液,向溶液中滴加0.1 mol·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( )
5.分别取等物质的量浓度的氢氧化钠溶液各100 mL,再通入一定量的CO2,随后分别各取20 mL 溶液,向其中逐滴滴入0.2 mol·L-1的盐酸,在标准状况下产生CO2的体积(y轴)与所加入盐酸的体积(x轴)的关系如图所示(分A、B两种情况):
(1)在A情况下,溶质是_____________(填化学式),其物质的量之比为________。
(2)在B情况下,溶质是___________(填化学式),其物质的量之比为________。
(3)原氢氧化钠溶液的物质的量浓度为________。
[答案] (1)NaOH、Na2CO3 1∶1 (2)Na2CO3、NaHCO3 1∶1 (3)1.5 mol·L-1
知识点三 碱金属与焰色试验
03
必备知识梳理
关键能力训练
1.碱金属的相似性与递变性
(1)相似性与递变性
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______原子半径逐渐______
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______
增加
增大
增强
相似性 递变性(由Li→Cs)
单质性质 物理性质 (除Cs外)都呈银白色,密度较小,熔、沸点______ 密度逐渐增大(钾反常),熔、沸点逐渐______
化学性质 都具有较强的还原性 还原性逐渐______
较低
降低
增强
(2)具体表现
①与O2等非金属反应
Li、Na与O2在加热条件下的反应:
__________________、____________________(写化学方程式)。K、Rb、Cs与O2反应生成比过氧化物结构更复杂的物质。
②与H2O反应
2M+2H2O===2MOH+H2↑(M代表碱金属元素),从Li→Cs反应的剧烈程度逐渐______。
增强
③与酸反应均生成盐与H2,从Li→Cs,反应剧烈程度逐渐增强。
④与盐溶液反应时,均先与H2O反应,不能把盐溶液中的金属置换出来。
⑤与H2反应
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。如KH+H2O===KOH+H2↑。
2.焰色试验
(1)概念:很多金属或它们的化合物在灼烧时都会使火焰呈现出__________,可以判断试样所含的金属元素,化学上把这样的______________称为焰色试验。这种变化属于______变化。
(2)操作步骤——洗→烧→蘸→烧→洗
①把熔嵌在玻璃棒上的铂丝(或用光洁无锈的铁丝)在稀盐酸中洗涤―→②火焰上灼烧至与原来的火焰颜色相同―→③蘸取待测物,在外焰上灼烧―→④观察火焰颜色,确定金属元素。
特征颜色
定性分析操作
物理
(3)常见元素的焰色
钠黄(色)钙砖红(色)锂紫红(色),钾为紫(色)钡黄绿(色),锶为洋红(色)最美丽。
①洗涤铂丝用稀盐酸而不用稀硫酸,因铂丝表面杂质与盐酸反应生成沸点较低的氯化物易汽化挥发,而硫酸盐的沸点较高不易汽化挥发。
②钾的焰色试验观察时要透过蓝色钴玻璃观察,目的是滤去钠元素的黄色光,避免含有微量钠元素的干扰。
③做焰色试验时,不能使用玻璃棒蘸取溶液进行灼烧。
1.碱金属钫(Fr)具有放射性,它是碱金属元素中重要的元素,根据碱金属元素性质的递变规律预测其性质,其中不正确的是( )
A.在碱金属元素中它具有最大的原子半径
B.钫在空气中燃烧时,只生成化学式为Fr2O的氧化物
C.它的氢氧化物的化学式为FrOH,这是一种比NaOH碱性强的碱
D.它能跟水反应生成相应的碱和氢气,由于反应剧烈而发生爆炸
B [钫是碱金属中最活泼的金属,在空气中燃烧生成的氧化物很复杂,不只生成Fr2O。]
2.(2022·沈阳模拟)过氧化锂(Li2O2)常用于制造热电偶、含氧化碲光学玻璃等,工业上通常采用如图所示的工艺流程获得Li2O2,下列有关说法错误的是( )
A.实验室中可用锂条在纯O2中点燃的方式获取少量Li2O2
B.操作Ⅰ使用减压蒸馏提高H2O2溶液的浓度比常压蒸馏更合理
C.LiOH比Li2O2更易溶于乙醇
D.Li2O2比Na2O2性质稳定且摩尔质量更小,所以更适合应用在宇航密封舱内供氧
A [锂属于碱金属元素,根据金属性的递变规律判断,其金属性弱于钠,不能在氧气中生成Li2O2。锂在氧气中点燃生成氧化锂,而非Li2O2,A错误;H2O2性质不稳定,高温易分解,减压蒸馏可降低蒸馏温度,避免H2O2分解,B正确;根据该工艺流程中的过滤步骤可知,LiOH与H2O2反应得到Li2O2, 在LiOH 乙醇饱和溶液中能过滤出过氧化锂,说明LiOH在乙醇中的溶解度比Li2O2的大,C正确;锂的相对原子质量小于钠的相对原子质量,故过氧化锂的摩尔质量比过氧化钠的摩尔质量小,由于锂离子半径小于钠离子半径,则Li2O2的离子键更强,性质更稳定,D正确。]
3.焰色试验是元素分析的一种重要方法,请回答有关问题。
(1)是否所有金属及其化合物灼烧时火焰均有颜色?举例说明: ____________。
(2)某同学灼烧某白色粉末,火焰呈黄色,他判断该白色粉末中含Na+、不含K+。他的判断是否正确?如不正确,请设计实验检验白色粉末中是否含K+。(如正确,此问可不答)_________。
(3)该同学用铂丝蘸取某溶液进行焰色试验,火焰呈黄色,他判断该溶液一定为钠盐溶液。其他同学不同意他的观点。理由是_______________。
(4)Cu与CuSO4进行焰色试验,火焰分别呈________、________。
[答案] (1)否。Fe及其化合物 (2)不正确。做钾元素的焰色试验时需要透过蓝色钴玻璃观察,如火焰呈紫色,含K+,否则不含K+ (3)该溶液可能为NaOH溶液 (4)绿色 绿色
真题感悟·明确考向
04
真题 感悟
情境 探究
1.(2022·真题精选)下列说法正确的是________(填序号)。
(1)(全国乙卷)碳酸氢钠可做食品膨松剂
(2)(辽宁选择性考试)将Na2CO3溶液与BaCl2溶液混合,反应后静置,向上层清液中再加1滴Na2CO3溶液可以判断反应后Ba2+是否沉淀完全
(3)(海南等级考)小苏打的主要成分是Na2CO3
(4)(海南等级考)钾能置出NaCl溶液中的钠
(5)(广东选择性考试)面包师用小苏打作发泡剂烘焙面包涉及Na2CO3与酸反应
[答案] (1)(2)
2.(2022·广东选择性考试,T14)下列关于Na的化合物之间转化反应的离子方程式书写正确的是( )
B [A.向氢氧化钠溶液中通入足量的二氧化碳,碱可以转化成酸式盐,离子方程式为CO2+OH-===HCO ,错误;B.氯气通入NaOH溶液中可以生成氯化钠和次氯酸钠两种盐,其离子方程式为Cl2+2OH-===Cl-+ClO-+H2O,正确;C.钠的过氧化物为Na2O2,可以和水反应生成氢氧化钠,但在离子方程式里Na2O2不能拆成离子,错误;D.硅酸钠溶于水,在离子方程式里要写成离子,错误。]
胃酸过多又称作胃酸过高,是胃肠疾病的常见症状之一。图中是两种常见胃药的标签。
碳酸氢钠片
(适应证)用于缓解胃酸过多引起的胃痛、胃灼热感(烧心)、反酸。
(用法用量)口服。一次1~2片,每日3次。
(规格)0.5克。
(贮藏)密封,在干燥处保存。
复方氢氧化铝片
(成分)本品为复方制剂,每片含主要成分氢氧化铝0.245克。
(适应证)用于缓解胃酸过多引起的胃痛、胃灼热感(烧心)、反酸及慢性胃炎。
(用法用量)口服。成人一次2~4片,一日3次。
(贮藏)密封,在干燥处保存。
请根据情境材料回答下列问题:
(1)两种药剂中和胃酸的主要反应的离子方程式为__________________,________________。
(2)患有胃溃疡的病人可以服用碳酸氢钠片吗?________,理由是_______________。
[答案] (1)HCO +H+===CO2↑+H2O Al(OH)3+3H+===Al3++3H2O (2)不可以 NaHCO3与胃酸反应生成气体CO2加重胃溃疡,易造成胃穿孔
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