第二单元 金属钠及钠的化合物
第1课时 钠及其化合物的性质与应用
[学习目标] 1.通过结合真实情境中的应用实例或通过实验探究,了解钠的物理性质,掌握钠的化学性质,了解钠的保存方法和用途。2.通过化学反应探索物质性质、实现物质转化, 能列举、描述、辨识氧化钠、过氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠的重要物理性质、化学性质及实验现象,能说明碳酸钠、碳酸氢钠之间的相互转化。3.通过结合实例认识金属钠及其化合物的多样性, 了解钠的重要化合物的应用。
学习任务一 钠的性质与制备
1.钠的原子结构及存在
2.钠的物理性质
颜色 状态 质地 密度 熔点
银白色 固态 较软 比水小 较低
3.钠与氧气的反应
项目 常温下的反应 加热条件 下的反应
实验 操作
实验 现象 新切开的钠具有银白色的金属光泽,在空气中很快变暗 钠先熔成小球,然后剧烈燃烧,火焰呈黄色,生成淡黄色固体
化学 方程 式 4Na+O22Na2O 2Na+O2Na2O2
实验 结论 钠是银白色金属,硬度小,熔点低,在不同条件下,钠与氧气反应的产物不同
4.钠与滴有酚酞的水的反应
操作 现象 分析
钠浮在水面上——浮 证明ρ(Na)<ρ(H2O)
钠块熔成闪亮的小球——熔 钠熔点低,钠与水反应放出热量,使钠块熔成了钠球
钠球迅速向各个方向游动——游 钠与水反应生成气体,推动钠球游动
听到液面上发 出“嘶嘶”的响 声——响 钠与水剧烈反应生成气体,与水摩擦发出响声
滴有酚酞的溶液变红色——红 钠与水反应生成了碱
结论 钠与水剧烈反应,生成NaOH和H2,化学方程式为2Na+2H2O2NaOH+H2↑
5.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,在实验室,通常保存在煤油中。
6.钠的用途
(1)钠可以用来制取一些钠的化合物,如过氧化钠。
(2)冶炼金属,如可以从钛、锆、铌等金属的氯化物中置换出金属单质。钠与四氯化钛反应的化学方程式为TiCl4+4NaTi+4NaCl。
(3)可制作高压钠灯,其特点是发出的黄光射程远,透雾能力强。
(4)钠钾合金:常温下呈液态,导热性好,可用作快中子反应堆的热交换剂。
[示例] 如图所示是有关钠与水反应及产物检验的实验装置。实验开始时先向管内加入滴有酚酞溶液的水,使水位达到B端管口,然后迅速塞紧橡胶塞并拔掉大头针,此时Na掉入水中。
钠与水反应的现象有很多,不同的现象证明不同的性质。
(1)能证明钠的密度比水小的现象是 。
(2)能证明钠的熔点低的现象是 。
(3)能证明有氢氧化钠生成的现象是 。
(4)能证明有气体产生的现象是A端液面 ,B端液面 。(填“上升”“下降”或“不变”)
【答案】 (1)钠浮在水面上
(2)钠熔化成光亮的小球
(3)溶液呈红色
(4)上升 下降
钠电池的研究成果已发表在国际知名核心期刊上,但多年来,钠电池并没有推广使用,因为钠与水反应,在实际电池应用中会带来很多问题,增加规模化成本。
探究 钠与水反应的深层探究
问题1:在做钠与水反应的实验探究时有同学观察到钠在水面上剧烈反应跳动、迸溅,有的则观察到钠燃烧并闻到刺激性气味,你能帮同学们分析一下可能的原因并提醒同学们实验需注意的事项吗
提示:钠与水反应剧烈,瞬间产生气体较多可能是跳动、迸溅的原因,燃烧并闻到刺激性气味可能是表面煤油没有吸干,因此实验时要用滤纸将钠表面煤油吸干,钠的取用量不能太大(绿豆粒大小为宜),防止产生危险。
问题2:你是如何“观察”到反应是吸热还是放热的 实验中能“观察”到钠的熔点低吗
提示:可以通过触摸烧杯壁感受反应带来的温度变化,同时实验中观察到钠变成表面光亮、外形规则的小球,说明钠不是因摩擦或切削等外部作用改变形状而是受热熔化为小球,因此可以证明钠的熔点低且反应放热。
问题3:钠投入硫酸铜溶液中,能否置换出铜 为什么 钠投入饱和氢氧化钠溶液中,观察到有白色固体析出,试解释这一现象。
提示:钠不能从硫酸铜溶液中置换出铜,而是先与水反应生成氢氧化钠和氢气,然后氢氧化钠再与硫酸铜反应生成氢氧化铜和硫酸钠;钠不能与氢氧化钠反应,但能与氢氧化钠溶液中的水反应生成氢氧化钠和氢气,因原溶液是饱和溶液,故有不能溶解的氢氧化钠白色固体析出。
钠与酸、碱、盐溶液反应规律总结
1.与酸溶液反应
钠先与酸反应,钠有剩余会继续与H2O反应。
钠和盐酸反应的化学方程式为2Na+2HCl2NaCl+H2↑。
2.与碱溶液反应
钠与碱溶液反应的实质是钠与水的反应。若为饱和碱溶液,则析出碱。
3.与盐溶液反应
金属钠不能将不活泼金属从其盐溶液中置换出来,但在熔融状态下或非水溶剂中,能将不活泼金属从盐中置换出来,如4Na+TiCl44NaCl+Ti。
1.下列说法正确的是( )
A.钠元素在自然界无游离态,因为钠有3个电子层
B.电解熔融氯化钠制取钠时,钠蒸气可以在空气中冷却
C.Na具有强还原性,可用于制作高压钠灯
D.钠钾合金熔点低,常温下呈液态,导热性好,可用作快中子反应堆的热交换剂
【答案】 D
【解析】 钠原子最外层含有1个电子,容易失去,因此钠是活泼金属,在自然界中无游离态,A错误;钠蒸气在空气中易被氧气氧化,因此不能在空气中冷却,B错误;钠的焰色反应为黄色,黄光射程远,透雾性强,因此可用于制作高压钠灯,与Na具有强还原性无关,C错误;钠钾合金熔点低,常温下呈液态,导热性好,可用作快中子反应堆的热交换剂,D正确。
2.金属钠分别与下列溶液反应时,既有气体放出又有白色沉淀生成的是( )
A.盐酸 B.氯化钠溶液
C.氯化铜溶液 D.氯化镁溶液
【答案】 D
【解析】 金属钠与盐酸、氯化钠溶液反应,只生成H2,不生成沉淀,与氯化铜溶液反应生成H2和Cu(OH)2 蓝色沉淀,与氯化镁溶液反应生成H2和Mg(OH)2白色沉淀。
3.下列①~④是钠与水反应的实验现象和解释,其中对应关系正确的是( )
序号 实验现象 解释
① 钠浮在水面上 钠的密度比水的小
② 钠熔成小球 钠与水反应放热且钠的熔点较低
③ 钠四处游动,“嘶嘶”作响 产生了氧气
④ 向反应后的溶液中滴加酚酞溶液,溶液变红 生成了碱性物质
A.①②③ B.①②④
C.①③④ D.②③④
【答案】 B
【解析】 ①钠的密度小于水的,钠投入水中并浮在水面上,正确;②钠与水反应放出大量热,而且钠的熔点较低,所以钠会熔化成闪亮的小球,正确;③钠与水剧烈反应生成氢气,产生的气体推动钠四处游动,会发出“嘶嘶”响声,错误;④钠与水反应生成氢氧化钠和氢气,溶液显碱性,所以向反应后的溶液中滴加酚酞溶液,溶液由无色变为红色,正确。
学习任务二 氧化钠与过氧化钠
1.氧化钠和过氧化钠的性质
物质 氧化钠 过氧化钠
化学式 Na2O Na2O2
氧元素的 化合价 -2价 -1价
n(Na+)∶n(阴离子) 2∶1 2∶1
颜色、状态 白色固体 淡黄色固体
氧化物 类别 碱性氧化物 过氧化物(不属于碱性氧化物)
生成条件 常温 加热或点燃
与氧气 反应 2Na2O+O22Na2O2 不反应,稳定性强
与水反应 Na2O+H2O2NaOH 2Na2O2+2H2O4NaOH+O2↑
与CO2 反应 Na2O+CO2Na2CO3 2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2
与稀盐 酸反应 Na2O+2HCl2NaCl+H2O —
用途 制NaOH 作漂白剂、供氧剂、强氧化剂
2.实验探究过氧化钠与水的反应
实验操作 实验现象 实验结论
(1)滴入水后产生大量气泡; (2)带火星的木条复燃; (3)试管外壁发热; (4)滴入酚酞溶液后,溶液先变红色后褪色 Na2O2与水反应放出热量,生成 O2,反应后的溶液呈碱性,且中间产物具有漂白性。反应的化学方程式为2Na2O2+2H2O4NaOH+O2↑
[示例] 回答下列问题。
(1)过氧化钠中氧元素的化合价为 价,
焰色反应为 色。
(2)Na2O2属于 (填物质的类别)。将包有少量 色Na2O2固体的棉花放在陶土网上,用滴管向棉花上滴几滴水,观察到的现象是 , 由此得出的结论是 。
(3)在潜水艇和消防员的呼吸面具中,Na2O2所发生反应的化学方程式为
。
【答案】 (1)-1 黄
(2)过氧化物 淡黄 棉花立刻燃烧起来 过氧化钠与水反应生成氧气并放热
(3)2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2、2Na2O2+2H2O4NaOH+O2↑
化学课堂上老师表演了两个小魔术:吹气生火、滴水生火。用脱脂棉将一种淡黄色的固体包裹其中,将一根长玻璃管插入包有药品的脱脂棉中吹气,稍后脱脂棉剧烈燃烧起来;用胶头滴管向另一包有药品的脱脂棉中滴水,稍后脱脂棉也剧烈燃烧起来。
探究 过氧化钠的性质
问题1:你能揭开上述魔术的秘密吗
提示:淡黄色固体是过氧化钠,过氧化钠与水和二氧化碳反应放出氧气,2Na2O2+2H2O4NaOH+O2↑,2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2,反应同时放出了大量热,因此包有药品的脱脂棉剧烈燃烧。
问题2:过氧化钠不是碱性氧化物,你能根据过氧化钠与水的反应,推测其与盐酸的反应并写出化学方程式吗
提示:过氧化钠与盐酸的反应可看作是过氧化钠先与水反应,然后生成的氢氧化钠再与盐酸发生中和反应,由此可推知,过氧化钠与盐酸反应生成氯化钠、水和氧气,其反应的化学方程式为2Na2O2+4HCl4NaCl+2H2O+O2↑。
问题3:若将适量过氧化钠投入硫酸铜溶液中,可能会有什么现象 写出相关反应的化学方程式。
提示:有气泡冒出,溶液颜色变浅,同时有蓝色沉淀生成。2Na2O2+2H2O4NaOH+O2↑,
2NaOH+CuSO4Cu(OH)2↓+Na2SO4。
Na2O2与CO2、H2O反应的4个关系
电子转 移关系 当Na2O2与CO2、H2O反应时,物质的量关系为2Na2O2~O2~2e-
气体体积 变化关系 若CO2、水蒸气或两者混合气体通过足量Na2O2,气体体积的减少量是原气体体积(V)的,等于生成氧气的体积,ΔV=V(O2)=V
固体质量 变化关系 CO2、水蒸气分别与足量Na2O2反应时,固体相当于吸收了CO2中的“CO”、水蒸气中的“H2”
先后顺序 关系 由于CO2能够与NaOH反应,故一定量的Na2O2与一定量CO2和H2O(g)的混合物反应,可视作Na2O2先与CO2反应,待CO2反应完全后,剩余的Na2O2再与H2O(g)发生反应
注意:(1)Na2O2中氧元素的化合价是-1价,Na2O2与H2O、CO2反应中,Na2O2既是氧化剂又是还原剂。
(2)Na2O2中阴、阳离子个数比是1∶2而不是 1∶1。
1.Na2O和Na2O2的共同之处是( )
A.均是白色固体
B.都为碱性氧化物
C.都具有漂白作用
D.阳离子和阴离子个数比都是2∶1
【答案】 D
【解析】 过氧化钠是淡黄色固体,A错误;过氧化钠与水反应生成氢氧化钠和氧气,过氧化钠不是碱性氧化物,B错误;氧化钠没有漂白作用,C错误;氧化钠和过氧化钠的阳离子和阴离子个数比都是2∶1,D正确。
2.下列说法错误的是( )
A.Na2O2吸收CO2产生O2,可用作呼吸面具供氧剂
B.高压钠灯可用于道路照明
C.Na2O2在空气中放置后由淡黄色变为白色,2Na2O22Na2O+O2↑
D.室温下Na与空气中O2反应生成Na2O
【答案】 C
【解析】 人呼出CO2,与Na2O2反应生成O2,故可作供氧剂,A正确;高压钠灯发出的黄光射程远,透雾能力强,所以高压钠灯可用于道路照明,B正确;Na2O2在空气中放置,会与空气中的CO2和水蒸气反应,最终生成Na2CO3,C错误;Na与O2在常温条件下反应生成Na2O,D正确。
3.下列关于钠及其化合物的叙述不正确的是( )
A.Na2O与Na2O2都能和水反应生成碱,它们都是化合反应
B.Na2O与Na2O2的阴、阳离子个数比都是1∶2
C.钠在常温下易被氧化
D.向酚酞溶液中加入Na2O2粉末,溶液先变红后褪色,并有气泡生成
【答案】 A
【解析】 Na2O与Na2O2都能和水反应生成碱,Na2O2与水反应还生成氧气,不是化合反应,A错误;Na2O中的阴离子为O2-,Na2O2中的阴离子为,故阴、阳离子个数比都是1∶2,B正确;钠在常温下可与氧气反应生成氧化钠,容易被氧化,C正确;向酚酞溶液中加入Na2O2粉末,生成氢氧化钠和氧气,过氧化钠有强氧化性,故溶液先变红后褪色,并有气泡生成,D正确。
学习任务三 碳酸钠与碳酸氢钠
1.碳酸钠、碳酸氢钠的物理性质
名称 碳酸钠 碳酸氢钠
化学式 Na2CO3 NaHCO3
俗称 纯碱或苏打 小苏打
色、态 白色固体 白色固体
水溶性 都易溶于水,常温下溶解度:碳酸钠>碳酸氢钠
2.碳酸钠、碳酸氢钠的化学性质
物质 Na2CO3 NaHCO3
溶液的酸碱性 均呈碱性,同浓度条件下,碱性:碳酸钠>碳酸氢钠
与足量盐酸反应 Na2CO3+2HCl2NaCl+CO2↑+H2O NaHCO3+HClNaCl+H2O+CO2↑
与NaOH 溶液反应 不反应 NaHCO3+NaOHNa2CO3+H2O
与Ca(OH)2 溶液反应 Ca(OH)2+Na2CO3CaCO3↓+2NaOH Ca(OH)2+2NaHCO3CaCO3↓+ Na2CO3+2H2O[少量Ca(OH)2]
与BaCl2 溶液反应 BaCl2+Na2CO3BaCO3↓+2NaCl 不反应
与CO2反应 Na2CO3+CO2+H2O2NaHCO3 不反应
热稳定性 (化学方程式) 稳定 2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O
相互转化 Na2CO3NaHCO3
3.碳酸钠的制法——侯氏制碱法
我国化学家侯德榜于1943年提出了著名的侯氏制碱法(又称联合制碱法),即将二氧化碳通入氨化的氯化钠饱和溶液中,使溶解度小的碳酸氢钠从溶液中析出,该过程中主要反应为NaCl+NH3+CO2+H2ONaHCO3↓+NH4Cl。过滤得到的碳酸氢钠晶体受热分解后生成碳酸钠:2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O。
4.用途
(1)碳酸钠:日常生活中,常用热的纯碱溶液去除物品表面的油污。工业上,碳酸钠是重要的化工原料,在纺织、造纸、制皂、玻璃生产等方面有广泛的应用。
(2)碳酸氢钠:是发酵粉的主要成分之一,医疗上可用于治疗胃酸过多。
碳酸钠是重要的化工原料,在纺织、造纸、制皂、玻璃生产等方面有广泛的应用。碳酸氢钠是发酵粉的主要成分之一,医疗上可用于治疗胃酸过多。
探究 碳酸钠和碳酸氢钠的性质
问题1:苏打、小苏打经常被人叫混了。请你结合以下问题加以区分。
a.天然苏打水能适当缓解胃酸(含有盐酸)过多导致的不适,苏打水是含苏打的溶液吗
b.蒸馒头、烤面包时经常加入“碱”面,是用的纯碱吗
c.厨房中用于清洗油污的热碱液是纯碱的溶液吗
提示:苏打水是碳酸氢钠的溶液;蒸馒头、烤面包时经常加入的“碱”面是小苏打;用于清洗油污的是纯碱溶液。
问题2:以上分别应用了碳酸钠或碳酸氢钠的什么性质
提示:a.碳酸氢钠能与胃酸(主要是盐酸)反应生成氯化钠、水和二氧化碳;b.碳酸氢钠能与面粉发酵产生的酸反应,同时产生二氧化碳气体,碳酸氢钠不稳定,受热分解也产生二氧化碳气体,使馒头、面包更蓬松且口感更好;c.纯碱溶液呈碱性,可用于清洗厨房油污。
1.Na2CO3与NaHCO3的鉴别方法
依据 原理 结论
热稳 定性 2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O; Na2CO3受热不易分解 加热有气体产生的是NaHCO3,无变化的是 Na2CO3
与CaCl2溶液、 BaCl2溶液 的反应 CaCl2+Na2CO3CaCO3↓+2NaCl, BaCl2+Na2CO3BaCO3↓+2NaCl; NaHCO3与CaCl2、BaCl2不反应 有沉淀生成的是Na2CO3,无变化的是NaHCO3
与盐酸 反应的 剧烈程度 Na2CO3+2HCl2NaCl+H2O+CO2↑; NaHCO3+HClNaCl+H2O+CO2↑ 生成气体剧烈的是NaHCO3,相对不剧烈的是Na2CO3
盐酸逐 滴加入 时的现象 Na2CO3+HClNaHCO3+NaCl; NaHCO3+HClNaCl+CO2↑+H2O 逐滴加入盐酸立即产生气体的是 NaHCO3,开始不产生气体,滴加一会儿才产生气体的是Na2CO3
注意:鉴别Na2CO3溶液和NaHCO3溶液不能用澄清石灰水,原因是两者均会与Ca(OH)2 反应产生白色沉淀。
2.Na2CO3与NaHCO3的分离与提纯
混合物(括号内的为杂质) 除杂方法及试剂
Na2CO3固体(NaHCO3) 加热
NaHCO3溶液(Na2CO3) 通入足量CO2气体
Na2CO3溶液(NaHCO3) 加入适量NaOH 溶液
题点一 碳酸钠与碳酸氢钠的性质
1.下列关于小苏打的叙述正确的是( )
A.化学式为Na2CO3
B.受热不分解
C.属于盐
D.与盐酸不反应
【答案】 C
【解析】 小苏打是碳酸氢钠的俗称,化学式为NaHCO3,A错误;NaHCO3受热易分解,B错误;NaHCO3属于盐,C正确;NaHCO3能和盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳,D错误。
2.下列关于碳酸钠的叙述正确的是( )
A.碳酸钠俗称纯碱,因为碳酸钠是一种碱
B.向饱和的Na2CO3溶液中通入过量CO2,有浑浊出现
C.碳酸钠本身显碱性,所以不能与任何碱反应
D.相同质量的Na2CO3和NaHCO3与足量盐酸作用时,前者产生的气体的质量大
【答案】 B
【解析】 碳酸钠属于盐类,A错误;向饱和的Na2CO3溶液中通入过量CO2,会发生反应生成碳酸氢钠,有浑浊出现,B正确;碳酸钠可与氢氧化钙反应,C错误;相同质量的Na2CO3和NaHCO3,n(Na2CO3)3.Na2CO3和NaHCO3都是重要的化工原料。下列说法中正确的是( )
A.碳酸钠俗称小苏打,碳酸氢钠俗称纯碱
B.同浓度的两溶液pH:Na2CO3C.热稳定性:Na2CO3D.碳酸氢钠溶液中加入适量氢氧化钠,便可转化为碳酸钠溶液
【答案】 D
【解析】 碳酸钠俗称苏打或纯碱,碳酸氢钠俗称小苏打,A错误;同浓度的两溶液pH Na2CO3>NaHCO3,B错误;已知碳酸氢钠受热易分解为碳酸钠和CO2、H2O,而碳酸钠受热不易分解,即热稳定性Na2CO3>NaHCO3,C错误;碳酸氢钠与氢氧化钠反应可生成碳酸钠,故碳酸氢钠溶液中加入适量氢氧化钠,便可转化为碳酸钠溶液,D正确。
题点二 碳酸钠与碳酸氢钠的鉴别与除杂
4.除去Na2CO3固体中少量NaHCO3的最佳方法是( )
A.加热
B.加入NaOH溶液
C.加入适量盐酸
D.制成溶液后通入CO2
【答案】 A
【解析】 Na2CO3较NaHCO3稳定,NaHCO3受热易分解为Na2CO3、CO2和H2O,A符合题意;虽然NaOH能与NaHCO3反应生成Na2CO3和H2O,但所含NaHCO3量未知,所以所加NaOH的量不易控制,B不符合题意;盐酸既能与Na2CO3反应又能与NaHCO3反应,故不可选用盐酸,C不符合题意;CO2不能与NaHCO3溶液反应,但能与Na2CO3溶液反应,不仅不能除去NaHCO3,反而会消耗Na2CO3,D不符合题意。
5.有两支试管分别装有等浓度的Na2CO3溶液和NaHCO3溶液,进行下列操作,判断正确的是( )
选项 操作 判断
A 分别加入澄清石灰水 产生沉淀的为Na2CO3
B 分别加入2滴酚酞溶液 红色较浅的为Na2CO3
C 分别加入CaCl2溶液 产生沉淀的为Na2CO3
D 分别逐滴加入等浓度的盐酸 立即产生气泡的为Na2CO3
【答案】 C
【解析】 加入澄清石灰水,两者都产生白色沉淀,A错误;滴加酚酞溶液后,Na2CO3溶液中红色较深,B错误;逐滴滴加盐酸,Na2CO3溶液中开始时无气泡产生,发生反应Na2CO3+
HClNaCl+NaHCO3,D错误。
6.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,用不同的方法做了如图所示实验。
(1)根据图Ⅰ、Ⅱ所示实验,能够达到实验目的的是 (填序号)。
(2)图Ⅲ、Ⅳ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Ⅳ确定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)Ⅱ (2)2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O (3)NaHCO3
【解析】 (1)图Ⅰ所示实验中,这两者与稀盐酸反应均产生CO2使澄清石灰水变浑浊,而无法区分两者;图Ⅱ所示实验中,等质量的两固体与稀盐酸反应,NaHCO3与稀盐酸反应更快,看到气球胀得更快更大,而Na2CO3与稀盐酸反应慢,可鉴别两者。
(2)图Ⅲ、Ⅳ所示实验利用两者的热稳定性差异,NaHCO3受热易分解为Na2CO3、CO2和H2O,反应的化学方程式为2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O。
(3)两试管存在温度差异,B试管温度低而A试管温度高,所以应该将热稳定性好的Na2CO3置于A试管中,热稳定性差的NaHCO3置于温度低的B试管中。
1.钠
2.钠的化合物
[footnoteRef:2] [2:
命题解密与解题指导
情境解读:本题以钠和钠的常见化合物及其转化为素材,通过实验探究的形式考查钠及过氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠等钠的几种化合物的性质。
素养立意:通过设计实验探究钠与水的反应,碳酸钠、碳酸氢钠热稳定性实验,考查实验探究、证据获取、信息分析能力,促进科学探究与创新意识核心素养的发展。
解题方法:熟悉钠及其化合物的性质及其转化即可作答本题。]
以不同类别物质间转化为线索,认识钠及其化合物。请回答下列问题。
(1)转化Ⅰ的产物Na2O属于 (填“酸”或“碱”)性氧化物。
(2)若改变转化Ⅰ的反应条件,可得到钠的另一种氧化物Na2O2,写出其与CO2反应的化学方程式: 。
(3)某同学为探究转化Ⅱ,将钠投入足量水中,如图所示:
记录了如下实验现象和实验结论:
①有碱生成 ②溶液变红 ③钠四处游动 ④钠浮在水面上 ⑤有气体产生 ⑥钠的密度比水的小 ⑦钠熔成光亮的小球 ⑧反应放热,钠熔点低
补齐下表(从①~⑧中选择,填序号):
实验现象 ④ ③ ②
实验结论 ⑧ ⑤
写出转化Ⅱ中反应的化学方程式: 。
(4)某同学设计了如图所示两个对照实验,对比碳酸钠与碳酸氢钠热稳定性的差异。
通过实验,该同学得出结论,热稳定性:Na2CO3>NaHCO3。该同学依据的现象是
。
【答案】 (1)碱 (2)2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2 (3)⑦ ⑥ ① 2Na+2H2O2NaOH+H2↑
(4)甲中澄清石灰水不变浑浊,乙中澄清石灰水变浑浊
【解析】 钠和水反应生成氢氧化钠和氢气;钠和氧气常温下反应生成氧化钠,氧化钠和水反应生成氢氧化钠,氢氧化钠和二氧化碳反应生成碳酸钠,碳酸钠受热不易分解,碳酸氢钠受热易分解生成二氧化碳气体。
(1)Na2O能和酸反应生成盐和水,为碱性氧化物。
(2)过氧化钠和二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气,
化学方程式为2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2。
(3)将钠投入足量水中,④钠浮在水面上,说明⑥钠的密度比水的小;⑦钠熔成光亮的小球,说明⑧反应放热,钠熔点低;反应后②溶液变红,说明①有碱生成。钠和水反应生成氢氧化钠和氢气,化学方程式为2Na+2H2O2NaOH+H2↑。
(4)甲中澄清石灰水不变浑浊,乙中澄清石灰水变浑浊,说明碳酸氢钠分解生成二氧化碳气体,则热稳定性Na2CO3>NaHCO3。
课时作业
对点训练
知识点一 钠的性质与制备
1.下列有关钠及其化合物的说法正确的是( )
A.电解饱和食盐水可制取金属钠
B.钠着火时使用泡沫灭火器灭火
C.钠燃烧生成氧化钠
D.某物质的焰色反应为黄色,说明含有钠元素
【答案】 D
【解析】 电解熔融状态下的NaCl可制取金属钠,电解饱和食盐水不能制取金属钠,A错误;钠着火时生成的Na2O2会与泡沫灭火器中的CO2反应生成助燃的O2,故钠着火时不能用泡沫灭火器灭火,应用干燥沙土灭火,B错误;钠燃烧生成过氧化钠,C错误;钠元素的焰色呈黄色,则某物质的焰色反应为黄色,说明含有钠元素,D正确。
2.金属钠是一种活泼金属,除了具有金属的一般性质外,还具有自身的特性。下列叙述中错误的是( )
A.钠是银白色金属,熔点低,硬度小
B.钠放置在空气中,会迅速被氧化而生成淡黄色的Na2O
C.工业上一般用电解熔融态的NaCl制备单质钠
D.钠通常保存在煤油中
【答案】 B
【解析】 钠是银白色金属,熔点低,硬度小,可用小刀切割,故A正确;钠在常温下与氧气反应生成白色的Na2O,故B错误;工业上一般用电解熔融态的NaCl制备单质钠,故C正确;钠与空气中的水和氧气反应,所以钠通常保存在煤油中,故D正确。
3.某同学将一小块钠投入盛有滴有酚酞的水的烧杯中,此实验能证明钠的性质有( )
①钠比水的密度小 ②钠的熔点较低 ③钠与水反应时放出热量 ④钠与水反应后溶液呈碱性
A.②③ B.①②④
C.①③④ D.①②③④
【答案】 D
【解析】 将一小块钠投入滴有酚酞的水中,迅速熔成小球,浮在水面上,发出“嘶嘶”的响声,且烧杯壁发烫,溶液变红色。浮在水面上说明钠比水的密度小,钠迅速熔成小球,说明钠的熔点较低,烧杯壁发烫说明钠与水反应时放热,碱性溶液能使酚酞变红,溶液变红色说明钠与水反应后溶液呈碱性,D符合题意。
4.2.3 g纯净的金属钠在干燥的空气中被氧化后得到3.5 g固体,由此判断其产物是( )
A.只有Na2O B.只有Na2O2
C.Na2O和Na2O2 D.无法确定
【答案】 C
【解析】 若2.3 g钠全部生成Na2O,质量为3.1 g,若 2.3 g 钠全部生成Na2O2,质量为3.9 g,因为3.1 g<3.5 g<3.9 g,故氧化产物应为Na2O和Na2O2的混合物。
知识点二 氧化钠与过氧化钠
5.下列描述正确的是( )
A.Na2O是淡黄色固体,而Na2O2是白色固体
B.Na与水反应时会沉在水底,四处游动
C.Na2O2与水反应生成一种易爆炸的气体
D.Na2O2可用作漂白剂
【答案】 D
【解析】 氧化钠是白色固体,过氧化钠是淡黄色固体,故A错误;金属钠的密度小于水的密度,钠与水反应时会浮在水面上,四处游动,故B错误;过氧化钠与水反应生成氢氧化钠和氧气,氧气不是易爆炸的气体,故C错误;过氧化钠具有强氧化性,能使有机色质褪色,常用作漂白剂,故D正确。
6.下列判断正确的是( )
A.可用水来检验Na2O粉末中是否含有Na2O2
B.可用CO2来检验Na2O粉末中是否含有Na2O2
C.可利用在纯氧中加热的方法除去Na2O中的Na2O2
D.将足量的Na2O2、Na2O分别加到酚酞溶液中,最终溶液均为红色
【答案】 A
【解析】 H2O与Na2O、Na2O2均能反应,但与Na2O2反应时产生气体,A正确;CO2与Na2O、Na2O2均能反应,但与Na2O2反应时生成的O2是无色无味的气体,无明显现象,不可用CO2来检验Na2O粉末中是否含有Na2O2,B错误;在纯氧中加热Na2O和Na2O2的混合物,Na2O会转化为Na2O2,C错误;将足量的Na2O2、Na2O分别加到酚酞溶液中,均先与溶液中的水反应生成碱而使溶液变为红色,但因Na2O2具有漂白性,最后又会将红色溶液漂白,D错误。
7.下列关于钠及其化合物的说法不正确的是( )
A.Na2O2粉末加入Ca(HCO3)2溶液中,会产生气体和浑浊
B.Na、Na2O、Na2O2长期放置在空气中,最终都将变成碳酸钠
C.氧化钠属于碱性氧化物,与水反应可以生成氢氧化钠和氧气
D.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
【答案】 C
【解析】 过氧化钠加入碳酸氢钙溶液中,过氧化钠与水反应生成氢氧化钠和氧气,氢氧化钠与碳酸氢钙反应生成碳酸钙沉淀,所以会产生气体和浑浊,A正确;Na容易被氧气氧化生成Na2O,Na2O与空气中的水反应生成NaOH,NaOH与空气中的CO2反应生成Na2CO3,
Na2O2与空气中的水反应生成NaOH,NaOH与CO2反应生成Na2CO3,最终都变成Na2CO3,B正确;氧化钠属于碱性氧化物,与水反应生成氢氧化钠,C错误;向包有过氧化钠粉末的脱脂棉上滴加几滴水,脱脂棉剧烈燃烧,说明过氧化钠与水的反应为放热反应,同时脱脂棉剧烈燃烧说明有助燃气体生成,即有氧气生成,D正确。
8.对Na2O2与CO2和H2O(g)混合气体的反应来说,下列说法错误的是( )
A.只要参加反应的Na2O2一定,反应生成的氧气就一定
B.只要CO2和H2O(g)的总数量一定,反应所消耗的Na2O2的量就一定
C.只要参加反应的CO2和H2O(g)的总数量一定,反应中所转移的电子的数量就一定
D.只要参加反应的CO2和H2O(g)的总数量一定,固体所增加的质量就一定
【答案】 D
【解析】 Na2O2与CO2、H2O(g)反应的化学方程式及电子转移情况分别为
两个反应中Na2O2与O2的数量之比都为2∶1,A正确;两个反应中2Na2O2~2H2O(g),
2Na2O2~2CO2,B正确;根据化学方程式中的电子转移情况可知,C正确;根据化学方程式可知,CO2、H2O(g)与Na2O2反应时,固体增加的质量为CO2中“CO”的质量和H2O中“H2”的质量,所以当数量固定的混合气体中CO2气体所占的比例大时,固体增加的质量大,当H2O(g)所占的比例大时,固体所增加的质量较小,D错误。
9.某课外活动小组设计了如图所示装置,验证二氧化碳与过氧化钠反应时需要与水接触。
实验步骤:
步骤1:打开弹簧夹K2,关闭弹簧夹K1,打开分液漏斗活塞加入稀盐酸,将带火星的木条放在a处。
步骤2:打开弹簧夹K1,关闭弹簧夹K2,打开分液漏斗活塞加入稀盐酸,将带火星的木条放在a处。
请回答下列问题。
(1)装置①中反应的化学方程式是 。
(2)装置②中的试剂是 ,装置③中的试剂是 。(填字母)
a.饱和NaHCO3溶液 b.饱和Na2CO3溶液
c.浓硫酸
(3)过氧化钠与二氧化碳反应的化学方程式是 。
(4)有同学提出质疑,认为上述实验不足以证明有水存在时过氧化钠与二氧化碳发生了化学反应,其理由是 。
(5)需要补充的实验操作是取少量⑤中反应后的固体, 。
【答案】 (1)CaCO3+2HClCaCl2+H2O+CO2↑
(2)a c (3)2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2
(4)通入⑤的气体中混有水,水与过氧化钠反应生成氧气
(5)加入足量稀盐酸,将生成的气体通入澄清石灰水中(或向其中加入足量BaCl2溶液)
【解析】 (1)装置①中CaCO3与稀盐酸发生反应制取CO2气体,该反应的化学方程式是CaCO3+2HClCaCl2+H2O+CO2↑。
(2)装置②中的试剂是饱和NaHCO3溶液,作用是除去CO2气体中的HCl,故选a;装置③中的试剂是浓硫酸,作用是干燥CO2气体,吸收其中的H2O,故选c。
(3)Na2O2与CO2反应生成Na2CO3和O2,该反应的化学方程式是2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2。
(4)题述实验不足以证明有水存在时过氧化钠与二氧化碳发生了化学反应,其理由是通入⑤的气体中混有水,水与过氧化钠反应生成氧气。
(5)需要补充的实验是检验⑤中反应后的固体中是否含有碳酸钠,故只要检验是否含有碳酸根离子即可,则需要补充的实验操作是取少量⑤中反应后的固体,加入足量稀盐酸,将生成的气体通入澄清石灰水中,观察生成的气体是否能使澄清石灰水变浑浊,若澄清石灰水变浑浊,说明反应生成固体中含Na2CO3;或向其中加入足量BaCl2溶液,看溶液是否变浑浊,若变浑浊,说明其中含Na2CO3。
知识点三 碳酸钠与碳酸氢钠
10.下列有关Na2CO3与NaHCO3的叙述中正确的是( )
A.常温下,Na2CO3的溶解性小于NaHCO3的
B.苏打和小苏打都既能与酸反应又能与氢氧化钠反应
C.可以用澄清石灰水来鉴别Na2CO3溶液和NaHCO3溶液
D.Na2CO3溶液中含NaHCO3,可采取加适量NaOH溶液的方法除去
【答案】 D
【解析】 常温下,碳酸钠的溶解性大于碳酸氢钠的,A错误;苏打不能与氢氧化钠反应,B错误;碳酸钠和碳酸氢钠均能与澄清石灰水反应产生白色沉淀,无法鉴别,C错误;氢氧化钠和碳酸氢钠能反应生成碳酸钠和水,可以用于除杂,D正确。
11.下列有关Na2CO3和NaHCO3的性质的叙述错误的是( )
A.除去Na2CO3固体中混有的少量NaHCO3,用加热法
B.鉴别Na2CO3和NaHCO3既可以用BaCl2溶液,也可以用Ba(OH)2溶液
C.向Na2CO3粉末和NaHCO3晶体中滴入少量水,前者温度升高,后者温度下降
D.Na2CO3、NaHCO3的水溶液均呈碱性,它们都可以用作食用碱
【答案】 B
【解析】 NaHCO3受热易分解生成Na2CO3,除去Na2CO3固体中混有的少量NaHCO3,可以用加热法,A正确;Na2CO3与BaCl2溶液反应生成BaCO3沉淀,NaHCO3与BaCl2溶液不反应,可以用BaCl2溶液鉴别,但加入Ba(OH)2溶液,Ba(OH)2 与Na2CO3、NaHCO3均反应生成BaCO3沉淀,不能用Ba(OH)2溶液来鉴别,B错误;Na2CO3溶于水放热,NaHCO3溶于水吸热,前者温度升高,后者温度下降,C正确;Na2CO3、NaHCO3的水溶液均呈碱性,食用碱为纯碱(碳酸钠)与小苏打(碳酸氢钠)的混合物,D正确。
12.下列是某兴趣小组根据教材实验设计的一个能说明碳酸钠与碳酸氢钠热稳定性的套管实验。请观察如图所示的实验装置,分析实验原理,判断下列说法和做法错误的是( )
A.整个实验过程中都没有发现烧杯A中澄清石灰水变浑浊
B.要证明碳酸氢钠受热能产生水,可在小试管内塞上沾有无水硫酸铜粉末的棉花球
C.甲为碳酸氢钠,乙为纯碱
D.加热不久就能看到烧杯A中澄清石灰水变浑浊
【答案】 D
【解析】 碳酸氢钠在小试管内,碳酸钠在大试管内,大试管直接加热,温度较高,如温度较高的物质不分解,而加热温度较低的物质分解,即可判断热稳定性,故甲为碳酸氢钠,乙为纯碱,C正确;碳酸钠较稳定,加热过程中不会分解,则连接烧杯A的试管中不会产生二氧化碳,即烧杯A中的澄清石灰水不会变浑浊,A正确,D错误;白色的无水硫酸铜遇水显蓝色,则证明碳酸氢钠受热能产生水,可在小试管内塞上沾有无水硫酸铜粉末的棉花球,如果棉花球变蓝则说明有水生成,B正确。
13.实验室有一包白色固体,可能含有Na2CO3、NaHCO3和NaCl中的一种或多种。下列根据实验事实得出的结论中,正确的是( )
A.取一定量的固体,溶解,向溶液中通入足量的氯化氢气体,观察到产生大量气体,说明原固体中一定含有Na2CO3
B.取一定量的固体,溶解,向溶液中滴加适量AgNO3溶液,观察到有白色沉淀生成,说明原固体中一定含有NaCl
C.取一定量的固体,溶解,向溶液中加入适量CaO粉末,充分反应后,观察到有白色沉淀生成,说明原固体中一定含有Na2CO3
D.称取5.92 g固体样品,加热至恒重,若固体质量减少0.93 g,则原固体样品中含有 2.52 g NaHCO3
【答案】 D
【解析】 取一定量的固体,溶解,向溶液中通入足量的氯化氢气体,观察到有大量气体产生,一定是CO2,原固体中可能含有NaHCO3或Na2CO3,A错误;取一定量的固体,溶解,向溶液中滴加适量AgNO3溶液,碳酸根离子、氯离子都能和银离子反应生成白色沉淀,B错误;取一定量的固体,溶解,向溶液中加入适量CaO粉末,氧化钙和水反应生成氢氧化钙,氢氧化钙和Na2CO3、NaHCO3都能生成白色沉淀,C错误;根据反应2NaHCO3Na2CO3+ CO2↑+H2O可知,2 mol即 168 g NaHCO3加热分解质量减少62 g,若固体质量减少0.93 g,则原固体样品中含有 g=2.52 g NaHCO3,D正确。
14.某兴趣小组在实验室模拟侯氏制碱法制备NaHCO3,部分实验装置如图所示。下列说法正确的是( )
A.实验过程中向启普发生器中添加液体时,可以取下Ⅰ处胶塞加入
B.所用试剂有稀硫酸、浓硫酸、CaCO3、饱和食盐水、NH4Cl、Ca(OH)2、蒸馏水
C.开始实验时,应先打开活塞Ⅱ,再打开活塞Ⅲ
D.反应结束后,试剂d换为冰水,可以促进NaHCO3晶体析出
【答案】 D
【解析】 实验过程中向启普发生器中添加液体时,应从球形漏斗加入,A项错误;制备CO2应使用稀盐酸,不应使用稀硫酸,生成的CO2无须干燥,应用饱和碳酸氢钠溶液除去二氧化碳中的HCl,NH4Cl和Ca(OH)2用于制取NH3,尾气中含有NH3,可用稀硫酸吸收,B项错误;CO2在水中溶解度小,开始实验时,应先打开活塞Ⅲ,通入NH3营造碱性环境,增大CO2的溶解度,再打开活塞Ⅱ,通入CO2,C项错误;反应结束后,将锥形瓶放入冰水浴中可以降低NaHCO3的溶解度,促进NaHCO3晶体析出,D项正确。
综合应用
15.下列钠的化合物与其性质或用途不相符的是( )
A.Na2O2——淡黄色固体,可用作漂白剂
B.Na2O——白色固体,性质不稳定
C.Na2CO3——性质稳定,可治疗胃酸过多
D.NaHCO3——受热易分解,可用作发酵粉
【答案】 C
【解析】 Na2O2为淡黄色固体,具有强氧化性,可用作漂白剂,与其性质或用途相符,A不符合题意;Na2O为白色固体,性质不稳定,容易和空气中水反应生成氢氧化钠,与其性质或用途相符,B不符合题意;Na2CO3性质稳定,但不用于治疗胃酸过多,碳酸氢钠可以用于治疗胃酸过多,与其性质或用途不相符,C符合题意;NaHCO3受热易分解,可用作发酵粉,使糕点疏松,与其性质或用途相符,D不符合题意。
16.下列关于钠的反应现象的叙述不正确的是( )
选项 操作内容 反应现象
A 切开钠,观察其颜色的变化 钠切面颜色迅速变暗,生成白色固体
B 把小块钠投入硫酸铁溶液中 钠浮在水面上、在水面上四处游动,产生红褐色沉淀
C 把小块钠投入滴有紫色石蕊溶液的冷水中 钠熔化成闪亮的小球、在水面上四处游动,反应后溶液变红
D 把一小块钠迅速投入热坩埚中,继续加热坩埚片刻 钠受热后先熔化,然后剧烈燃烧,产生黄色火焰
【答案】 C
【解析】 钠在常温下被氧气氧化生成氧化钠,则钠切面颜色迅速变暗,生成白色固体,A正确;钠与硫酸铁溶液反应生成硫酸钠、氢氧化铁和氢气,则钠浮在水面上、在水面上四处游动,产生红褐色沉淀,B正确;钠与水反应生成NaOH和氢气,NaOH使紫色石蕊溶液变蓝,则钠熔化成闪亮的小球、在水面上四处游动,反应后溶液变蓝,C错误;加热时钠燃烧生成过氧化钠,则钠受热后先熔化,然后剧烈燃烧,产生黄色火焰,D正确。
17.如图所示为含钠物质常见的转化关系,下列说法正确的是( )
A.反应④中,Na2O2既作氧化剂又作还原剂
B.生成1 mol的氧化产物,反应①、②转移电子数不同
C.向饱和NaCl溶液中依次通入CO2、NH3,有NaHCO3晶体析出
D.等质量的NaHCO3和Na2CO3分别与足量的盐酸反应,放出等量的CO2
【答案】 A
【解析】 反应④中,Na2O2和水反应生成氢氧化钠和氧气,部分氧元素化合价升高转化为氧气,部分氧元素化合价降低生成氢氧化钠,过氧化钠既作氧化剂又作还原剂,A正确;反应①、②中钠元素均由0价转化为+1价,则生成1 mol的氧化产物,反应①、②转移电子数相同,B错误;氨气极易溶于水使溶液显碱性,可以吸收更多的二氧化碳,故向饱和NaCl溶液中依次通入NH3、CO2,有NaHCO3晶体析出,C错误;NaHCO3比Na2CO3的摩尔质量小,因此等质量的NaHCO3和Na2CO3,NaHCO3的物质的量大,与足量的盐酸反应,放出的CO2更多,D错误。
18.100 mL 5 mol·L-1的NaOH溶液吸收标准状况下10.08 L CO2后,吸收液中Na2CO3和NaHCO3的物质的量之比为( )
A.5∶2 B.8∶1
C.1∶8 D.3∶2
【答案】 C
【解析】 100 mL 5 mol·L-1的NaOH溶液中NaOH的物质的量为0.5 mol,标准状况下 10.08 L CO2的物质的量为0.45 mol,设碳酸钠和碳酸氢钠的物质的量分别为x mol、y mol,根据钠元素守恒有2x+y=0.5,根据碳元素守恒有 x+y=0.45,联立两式,解得x=0.05,y=0.4,故吸收液中碳酸钠和碳酸氢钠的物质的量之比为0.05 mol∶0.4 mol=1∶8,故选C。
19.有A、B、C、D、E五种物质,在一定条件下的相互转化关系如图所示。已知:常温下E为无色液体,C、D为无色气体单质,A为金属单质,B为淡黄色固体。请回答下列问题。
(1)B的名称为 。
(2)在一定条件下,D+CE,该反应属于 (填序号)。
①化合反应 ②置换反应 ③复分解反应 ④分解反应
(3)写出下列反应的化学方程式。
①A与C反应生成B: 。
②B与CO2反应: 。
③A与E反应生成D: 。
【答案】 (1)过氧化钠 (2)①
(3)①2Na+O2Na2O2
②2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2
③2Na+2H2O2NaOH+H2↑
【解析】 根据题意可知,B为Na2O2,A和C生成Na2O2,则A为金属钠,C为O2,E为H2O,D为H2。
(1)根据分析可知,B的名称为过氧化钠。
(2)C为O2,D为H2,E为H2O,在一定条件下,D+CE,该反应属于化合反应。
(3)①A与C反应生成B的化学方程式为2Na+O2Na2O2。②B与CO2反应的化学方程式为2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2。③A与E反应生成D的化学方程式为2Na+2H2O2NaOH+H2↑。
20.钠的化合物在日常生活中的应用非常广泛。回答下列问题。
Ⅰ.为了测定Na2CO3和NaHCO3的混合物中Na2CO3的质量分数,某同学用如图实验装置完成实验。
(1)实验前首先要进行的操作是 。
(2)某同学称取65.4 g混合物于锥形瓶中,打开止水夹,通入N2,一段时间后,关闭止水夹,打开旋塞,当锥形瓶中没有气泡生成时,关闭旋塞,再次打开止水夹,通入一段时间N2,停止通N2,装置C的质量增加30.8 g。
①两次通入N2的目的分别是 、 (按顺序填写)。
②混合物中Na2CO3的物质的量为 mol。
Ⅱ.侯德榜提出的“联合制碱法”将制碱技术发展到一个新的水平。该工艺以氯化钠为原料制取纯碱,主要流程如图所示(部分物质已略去)。
资料:沉淀池中的反应为NaCl+CO2+NH3+H2ONaHCO3↓+NH4Cl。
(3)操作1的名称为 ;煅烧炉中反应的化学方程式为 。
(4)物质X可循环利用,其化学式为 。
(5)工业上可用纯碱溶液代替烧碱溶液与Cl2反应制得一种在生产、生活中常用于漂白、消毒的物质,同时有NaHCO3生成,该反应的化学方程式为 。
【答案】 (1)检查装置气密性
(2)①排出装置中的空气,防止干扰实验 将反应生成的CO2全部通入装置C中 ②0.3
(3)过滤 2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O
(4)CO2
(5)2Na2CO3+Cl2+H2ONaCl+NaClO+2NaHCO3
【解析】 Ⅰ.装置A中Na2CO3、NaHCO3的混合物与足量稀硫酸反应生成CO2,CO2经装置B中浓硫酸干燥后通入装置C中被氢氧化钠溶液吸收,反应前后装置C的质量差即为生成CO2的质量,根据碳原子守恒和CO2的质量计算碳酸钠的质量,装置D中的氢氧化钠溶液用于吸收空气中CO2,避免干扰实验,造成误差。
(1)该实验涉及CO2气体质量的测定,所以实验前首先要进行的操作是检查装置气密性。
(2)①该实验成功的关键是准确测定反应生成的CO2气体的质量。第一次通入N2的目的是排出装置内的空气,第二次通入N2的目的是使反应生成的CO2气体完全被装置C中的氢氧化钠溶液吸收。
②装置C的质量增加30.8 g,说明碳酸钠、碳酸氢钠共生成CO2气体的质量为30.8 g,设混合物中Na2CO3的物质的量为x、NaHCO3的物质的量为y,则 106 g/mol×x+84 g/mol×y=
65.4 g,x+y==0.7 mol,两式联立解得x=0.3 mol,y=0.4 mol,则混合物中Na2CO3的物质的量为0.3 mol。
Ⅱ.NaCl饱和溶液、NH3、CO2在沉淀池中反应生成NaHCO3沉淀和NH4Cl,反应的化学方程式为NaCl+CO2+NH3+H2ONaHCO3↓+NH4Cl,然后过滤分离得到NaHCO3晶体和滤液,即操作1为过滤;煅烧NaHCO3晶体得到Na2CO3,反应的化学方程式为2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O,煅烧NaHCO3晶体产生的CO2气体即物质X可循环利用。
(3)由上述分析可知,操作1的名称为过滤;煅烧炉中NaHCO3受热分解生成Na2CO3、CO2和H2O,反应的化学方程式为2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O。
(4)由上述分析可知,物质X可循环利用,其化学式为CO2。
(5)纯碱溶液与Cl2反应可制得一种常用于漂白、消毒的物质,该物质是NaClO,根据氧化还原反应规律可知还生成NaCl,同时有NaHCO3生成,则该反应的化学方程式为2Na2CO3+Cl2+H2ONaCl+NaClO+2NaHCO3。第二单元 金属钠及钠的化合物
第1课时 钠及其化合物的性质与应用
[学习目标] 1.通过结合真实情境中的应用实例或通过实验探究,了解钠的物理性质,掌握钠的化学性质,了解钠的保存方法和用途。2.通过化学反应探索物质性质、实现物质转化, 能列举、描述、辨识氧化钠、过氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠的重要物理性质、化学性质及实验现象,能说明碳酸钠、碳酸氢钠之间的相互转化。3.通过结合实例认识金属钠及其化合物的多样性, 了解钠的重要化合物的应用。
学习任务一 钠的性质与制备
1.钠的原子结构及存在
2.钠的物理性质
颜色 状态 质地 密度 熔点
银白色 固态 较软 比水小 较低
3.钠与氧气的反应
项目 常温下的反应 加热条件 下的反应
实验 操作
实验 现象 新切开的钠具有银白色的金属光泽,在空气中很快变暗 钠先熔成小球,然后剧烈燃烧,火焰呈黄色,生成淡黄色固体
化学 方程 式 4Na+O22Na2O 2Na+O2Na2O2
实验 结论 钠是银白色金属,硬度小,熔点低,在不同条件下,钠与氧气反应的产物不同
4.钠与滴有酚酞的水的反应
操作 现象 分析
钠浮在水面上——浮 证明ρ(Na)<ρ(H2O)
钠块熔成闪亮的小球——熔 钠熔点低,钠与水反应放出热量,使钠块熔成了钠球
钠球迅速向各个方向游动——游 钠与水反应生成气体,推动钠球游动
听到液面上发 出“嘶嘶”的响 声——响 钠与水剧烈反应生成气体,与水摩擦发出响声
滴有酚酞的溶液变红色——红 钠与水反应生成了碱
结论 钠与水剧烈反应,生成NaOH和H2,化学方程式为2Na+2H2O2NaOH+H2↑
5.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,在实验室,通常保存在煤油中。
6.钠的用途
(1)钠可以用来制取一些钠的化合物,如过氧化钠。
(2)冶炼金属,如可以从钛、锆、铌等金属的氯化物中置换出金属单质。钠与四氯化钛反应的化学方程式为TiCl4+4NaTi+4NaCl。
(3)可制作高压钠灯,其特点是发出的黄光射程远,透雾能力强。
(4)钠钾合金:常温下呈液态,导热性好,可用作快中子反应堆的热交换剂。
[示例] 如图所示是有关钠与水反应及产物检验的实验装置。实验开始时先向管内加入滴有酚酞溶液的水,使水位达到B端管口,然后迅速塞紧橡胶塞并拔掉大头针,此时Na掉入水中。
钠与水反应的现象有很多,不同的现象证明不同的性质。
(1)能证明钠的密度比水小的现象是 。
(2)能证明钠的熔点低的现象是 。
(3)能证明有氢氧化钠生成的现象是 。
(4)能证明有气体产生的现象是A端液面 ,B端液面 。(填“上升”“下降”或“不变”)
(2)钠熔化成光亮的小球
(3)溶液呈红色
(4)上升 下降
钠电池的研究成果已发表在国际知名核心期刊上,但多年来,钠电池并没有推广使用,因为钠与水反应,在实际电池应用中会带来很多问题,增加规模化成本。
探究 钠与水反应的深层探究
问题1:在做钠与水反应的实验探究时有同学观察到钠在水面上剧烈反应跳动、迸溅,有的则观察到钠燃烧并闻到刺激性气味,你能帮同学们分析一下可能的原因并提醒同学们实验需注意的事项吗
问题2:你是如何“观察”到反应是吸热还是放热的 实验中能“观察”到钠的熔点低吗
问题3:钠投入硫酸铜溶液中,能否置换出铜 为什么 钠投入饱和氢氧化钠溶液中,观察到有白色固体析出,试解释这一现象。
钠与酸、碱、盐溶液反应规律总结
1.与酸溶液反应
钠先与酸反应,钠有剩余会继续与H2O反应。
钠和盐酸反应的化学方程式为2Na+2HCl2NaCl+H2↑。
2.与碱溶液反应
钠与碱溶液反应的实质是钠与水的反应。若为饱和碱溶液,则析出碱。
3.与盐溶液反应
金属钠不能将不活泼金属从其盐溶液中置换出来,但在熔融状态下或非水溶剂中,能将不活泼金属从盐中置换出来,如4Na+TiCl44NaCl+Ti。
1.下列说法正确的是( )
A.钠元素在自然界无游离态,因为钠有3个电子层
B.电解熔融氯化钠制取钠时,钠蒸气可以在空气中冷却
C.Na具有强还原性,可用于制作高压钠灯
D.钠钾合金熔点低,常温下呈液态,导热性好,可用作快中子反应堆的热交换剂
2.金属钠分别与下列溶液反应时,既有气体放出又有白色沉淀生成的是( )
A.盐酸 B.氯化钠溶液
C.氯化铜溶液 D.氯化镁溶液
3.下列①~④是钠与水反应的实验现象和解释,其中对应关系正确的是( )
序号 实验现象 解释
① 钠浮在水面上 钠的密度比水的小
② 钠熔成小球 钠与水反应放热且钠的熔点较低
③ 钠四处游动,“嘶嘶”作响 产生了氧气
④ 向反应后的溶液中滴加酚酞溶液,溶液变红 生成了碱性物质
A.①②③ B.①②④
C.①③④ D.②③④
学习任务二 氧化钠与过氧化钠
1.氧化钠和过氧化钠的性质
物质 氧化钠 过氧化钠
化学式 Na2O Na2O2
氧元素的 化合价 -2价 -1价
n(Na+)∶n(阴离子) 2∶1 2∶1
颜色、状态 白色固体 淡黄色固体
氧化物 类别 碱性氧化物 过氧化物(不属于碱性氧化物)
生成条件 常温 加热或点燃
与氧气 反应 2Na2O+O22Na2O2 不反应,稳定性强
与水反应 Na2O+H2O2NaOH 2Na2O2+2H2O4NaOH+O2↑
与CO2 反应 Na2O+CO2Na2CO3 2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2
与稀盐 酸反应 Na2O+2HCl2NaCl+H2O —
用途 制NaOH 作漂白剂、供氧剂、强氧化剂
2.实验探究过氧化钠与水的反应
实验操作 实验现象 实验结论
(1)滴入水后产生大量气泡; (2)带火星的木条复燃; (3)试管外壁发热; (4)滴入酚酞溶液后,溶液先变红色后褪色 Na2O2与水反应放出热量,生成 O2,反应后的溶液呈碱性,且中间产物具有漂白性。反应的化学方程式为2Na2O2+2H2O4NaOH+O2↑
[示例] 回答下列问题。
(1)过氧化钠中氧元素的化合价为 价,
焰色反应为 色。
(2)Na2O2属于 (填物质的类别)。将包有少量 色Na2O2固体的棉花放在陶土网上,用滴管向棉花上滴几滴水,观察到的现象是 , 由此得出的结论是 。
(3)在潜水艇和消防员的呼吸面具中,Na2O2所发生反应的化学方程式为
。
(2)过氧化物 淡黄 棉花立刻燃烧起来 过氧化钠与水反应生成氧气并放热
(3)2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2、2Na2O2+2H2O4NaOH+O2↑
化学课堂上老师表演了两个小魔术:吹气生火、滴水生火。用脱脂棉将一种淡黄色的固体包裹其中,将一根长玻璃管插入包有药品的脱脂棉中吹气,稍后脱脂棉剧烈燃烧起来;用胶头滴管向另一包有药品的脱脂棉中滴水,稍后脱脂棉也剧烈燃烧起来。
探究 过氧化钠的性质
问题1:你能揭开上述魔术的秘密吗
问题2:过氧化钠不是碱性氧化物,你能根据过氧化钠与水的反应,推测其与盐酸的反应并写出化学方程式吗
问题3:若将适量过氧化钠投入硫酸铜溶液中,可能会有什么现象 写出相关反应的化学方程式。
2NaOH+CuSO4Cu(OH)2↓+Na2SO4。
Na2O2与CO2、H2O反应的4个关系
电子转 移关系 当Na2O2与CO2、H2O反应时,物质的量关系为2Na2O2~O2~2e-
气体体积 变化关系 若CO2、水蒸气或两者混合气体通过足量Na2O2,气体体积的减少量是原气体体积(V)的,等于生成氧气的体积,ΔV=V(O2)=V
固体质量 变化关系 CO2、水蒸气分别与足量Na2O2反应时,固体相当于吸收了CO2中的“CO”、水蒸气中的“H2”
先后顺序 关系 由于CO2能够与NaOH反应,故一定量的Na2O2与一定量CO2和H2O(g)的混合物反应,可视作Na2O2先与CO2反应,待CO2反应完全后,剩余的Na2O2再与H2O(g)发生反应
注意:(1)Na2O2中氧元素的化合价是-1价,Na2O2与H2O、CO2反应中,Na2O2既是氧化剂又是还原剂。
(2)Na2O2中阴、阳离子个数比是1∶2而不是 1∶1。
1.Na2O和Na2O2的共同之处是( )
A.均是白色固体
B.都为碱性氧化物
C.都具有漂白作用
D.阳离子和阴离子个数比都是2∶1
2.下列说法错误的是( )
A.Na2O2吸收CO2产生O2,可用作呼吸面具供氧剂
B.高压钠灯可用于道路照明
C.Na2O2在空气中放置后由淡黄色变为白色,2Na2O22Na2O+O2↑
D.室温下Na与空气中O2反应生成Na2O
3.下列关于钠及其化合物的叙述不正确的是( )
A.Na2O与Na2O2都能和水反应生成碱,它们都是化合反应
B.Na2O与Na2O2的阴、阳离子个数比都是1∶2
C.钠在常温下易被氧化
D.向酚酞溶液中加入Na2O2粉末,溶液先变红后褪色,并有气泡生成
学习任务三 碳酸钠与碳酸氢钠
1.碳酸钠、碳酸氢钠的物理性质
名称 碳酸钠 碳酸氢钠
化学式 Na2CO3 NaHCO3
俗称 纯碱或苏打 小苏打
色、态 白色固体 白色固体
水溶性 都易溶于水,常温下溶解度:碳酸钠>碳酸氢钠
2.碳酸钠、碳酸氢钠的化学性质
物质 Na2CO3 NaHCO3
溶液的酸碱性 均呈碱性,同浓度条件下,碱性:碳酸钠>碳酸氢钠
与足量盐酸反应 Na2CO3+2HCl2NaCl+CO2↑+H2O NaHCO3+HClNaCl+H2O+CO2↑
与NaOH 溶液反应 不反应 NaHCO3+NaOHNa2CO3+H2O
与Ca(OH)2 溶液反应 Ca(OH)2+Na2CO3CaCO3↓+2NaOH Ca(OH)2+2NaHCO3CaCO3↓+ Na2CO3+2H2O[少量Ca(OH)2]
与BaCl2 溶液反应 BaCl2+Na2CO3BaCO3↓+2NaCl 不反应
与CO2反应 Na2CO3+CO2+H2O2NaHCO3 不反应
热稳定性 (化学方程式) 稳定 2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O
相互转化 Na2CO3NaHCO3
3.碳酸钠的制法——侯氏制碱法
我国化学家侯德榜于1943年提出了著名的侯氏制碱法(又称联合制碱法),即将二氧化碳通入氨化的氯化钠饱和溶液中,使溶解度小的碳酸氢钠从溶液中析出,该过程中主要反应为NaCl+NH3+CO2+H2ONaHCO3↓+NH4Cl。过滤得到的碳酸氢钠晶体受热分解后生成碳酸钠:2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O。
4.用途
(1)碳酸钠:日常生活中,常用热的纯碱溶液去除物品表面的油污。工业上,碳酸钠是重要的化工原料,在纺织、造纸、制皂、玻璃生产等方面有广泛的应用。
(2)碳酸氢钠:是发酵粉的主要成分之一,医疗上可用于治疗胃酸过多。
碳酸钠是重要的化工原料,在纺织、造纸、制皂、玻璃生产等方面有广泛的应用。碳酸氢钠是发酵粉的主要成分之一,医疗上可用于治疗胃酸过多。
探究 碳酸钠和碳酸氢钠的性质
问题1:苏打、小苏打经常被人叫混了。请你结合以下问题加以区分。
a.天然苏打水能适当缓解胃酸(含有盐酸)过多导致的不适,苏打水是含苏打的溶液吗
b.蒸馒头、烤面包时经常加入“碱”面,是用的纯碱吗
c.厨房中用于清洗油污的热碱液是纯碱的溶液吗
问题2:以上分别应用了碳酸钠或碳酸氢钠的什么性质
1.Na2CO3与NaHCO3的鉴别方法
依据 原理 结论
热稳 定性 2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O; Na2CO3受热不易分解 加热有气体产生的是NaHCO3,无变化的是 Na2CO3
与CaCl2溶液、 BaCl2溶液 的反应 CaCl2+Na2CO3CaCO3↓+2NaCl, BaCl2+Na2CO3BaCO3↓+2NaCl; NaHCO3与CaCl2、BaCl2不反应 有沉淀生成的是Na2CO3,无变化的是NaHCO3
与盐酸 反应的 剧烈程度 Na2CO3+2HCl2NaCl+H2O+CO2↑; NaHCO3+HClNaCl+H2O+CO2↑ 生成气体剧烈的是NaHCO3,相对不剧烈的是Na2CO3
盐酸逐 滴加入 时的现象 Na2CO3+HClNaHCO3+NaCl; NaHCO3+HClNaCl+CO2↑+H2O 逐滴加入盐酸立即产生气体的是 NaHCO3,开始不产生气体,滴加一会儿才产生气体的是Na2CO3
注意:鉴别Na2CO3溶液和NaHCO3溶液不能用澄清石灰水,原因是两者均会与Ca(OH)2 反应产生白色沉淀。
2.Na2CO3与NaHCO3的分离与提纯
混合物(括号内的为杂质) 除杂方法及试剂
Na2CO3固体(NaHCO3) 加热
NaHCO3溶液(Na2CO3) 通入足量CO2气体
Na2CO3溶液(NaHCO3) 加入适量NaOH 溶液
题点一 碳酸钠与碳酸氢钠的性质
1.下列关于小苏打的叙述正确的是( )
A.化学式为Na2CO3
B.受热不分解
C.属于盐
D.与盐酸不反应
2.下列关于碳酸钠的叙述正确的是( )
A.碳酸钠俗称纯碱,因为碳酸钠是一种碱
B.向饱和的Na2CO3溶液中通入过量CO2,有浑浊出现
C.碳酸钠本身显碱性,所以不能与任何碱反应
D.相同质量的Na2CO3和NaHCO3与足量盐酸作用时,前者产生的气体的质量大
3.Na2CO3和NaHCO3都是重要的化工原料。下列说法中正确的是( )
A.碳酸钠俗称小苏打,碳酸氢钠俗称纯碱
B.同浓度的两溶液pH:Na2CO3C.热稳定性:Na2CO3D.碳酸氢钠溶液中加入适量氢氧化钠,便可转化为碳酸钠溶液
题点二 碳酸钠与碳酸氢钠的鉴别与除杂
4.除去Na2CO3固体中少量NaHCO3的最佳方法是( )
A.加热
B.加入NaOH溶液
C.加入适量盐酸
D.制成溶液后通入CO2
5.有两支试管分别装有等浓度的Na2CO3溶液和NaHCO3溶液,进行下列操作,判断正确的是( )
选项 操作 判断
A 分别加入澄清石灰水 产生沉淀的为Na2CO3
B 分别加入2滴酚酞溶液 红色较浅的为Na2CO3
C 分别加入CaCl2溶液 产生沉淀的为Na2CO3
D 分别逐滴加入等浓度的盐酸 立即产生气泡的为Na2CO3
HClNaCl+NaHCO3,D错误。
6.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,用不同的方法做了如图所示实验。
(1)根据图Ⅰ、Ⅱ所示实验,能够达到实验目的的是 (填序号)。
(2)图Ⅲ、Ⅳ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Ⅳ确定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)。
(2)图Ⅲ、Ⅳ所示实验利用两者的热稳定性差异,NaHCO3受热易分解为Na2CO3、CO2和H2O,反应的化学方程式为2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O。
(3)两试管存在温度差异,B试管温度低而A试管温度高,所以应该将热稳定性好的Na2CO3置于A试管中,热稳定性差的NaHCO3置于温度低的B试管中。
1.钠
2.钠的化合物
[footnoteRef:2] [2:
命题解密与解题指导
情境解读:本题以钠和钠的常见化合物及其转化为素材,通过实验探究的形式考查钠及过氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠等钠的几种化合物的性质。
素养立意:通过设计实验探究钠与水的反应,碳酸钠、碳酸氢钠热稳定性实验,考查实验探究、证据获取、信息分析能力,促进科学探究与创新意识核心素养的发展。
解题方法:熟悉钠及其化合物的性质及其转化即可作答本题。]
以不同类别物质间转化为线索,认识钠及其化合物。请回答下列问题。
(1)转化Ⅰ的产物Na2O属于 (填“酸”或“碱”)性氧化物。
(2)若改变转化Ⅰ的反应条件,可得到钠的另一种氧化物Na2O2,写出其与CO2反应的化学方程式: 。
(3)某同学为探究转化Ⅱ,将钠投入足量水中,如图所示:
记录了如下实验现象和实验结论:
①有碱生成 ②溶液变红 ③钠四处游动 ④钠浮在水面上 ⑤有气体产生 ⑥钠的密度比水的小 ⑦钠熔成光亮的小球 ⑧反应放热,钠熔点低
补齐下表(从①~⑧中选择,填序号):
实验现象 ④ ③ ②
实验结论 ⑧ ⑤
写出转化Ⅱ中反应的化学方程式: 。
(4)某同学设计了如图所示两个对照实验,对比碳酸钠与碳酸氢钠热稳定性的差异。
通过实验,该同学得出结论,热稳定性:Na2CO3>NaHCO3。该同学依据的现象是
。
(4)甲中澄清石灰水不变浑浊,乙中澄清石灰水变浑浊
(1)Na2O能和酸反应生成盐和水,为碱性氧化物。
(2)过氧化钠和二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气,
化学方程式为2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2。
(3)将钠投入足量水中,④钠浮在水面上,说明⑥钠的密度比水的小;⑦钠熔成光亮的小球,说明⑧反应放热,钠熔点低;反应后②溶液变红,说明①有碱生成。钠和水反应生成氢氧化钠和氢气,化学方程式为2Na+2H2O2NaOH+H2↑。
(4)甲中澄清石灰水不变浑浊,乙中澄清石灰水变浑浊,说明碳酸氢钠分解生成二氧化碳气体,则热稳定性Na2CO3>NaHCO3。
课时作业
对点训练
知识点一 钠的性质与制备
1.下列有关钠及其化合物的说法正确的是( )
A.电解饱和食盐水可制取金属钠
B.钠着火时使用泡沫灭火器灭火
C.钠燃烧生成氧化钠
D.某物质的焰色反应为黄色,说明含有钠元素
2.金属钠是一种活泼金属,除了具有金属的一般性质外,还具有自身的特性。下列叙述中错误的是( )
A.钠是银白色金属,熔点低,硬度小
B.钠放置在空气中,会迅速被氧化而生成淡黄色的Na2O
C.工业上一般用电解熔融态的NaCl制备单质钠
D.钠通常保存在煤油中
3.某同学将一小块钠投入盛有滴有酚酞的水的烧杯中,此实验能证明钠的性质有( )
①钠比水的密度小 ②钠的熔点较低 ③钠与水反应时放出热量 ④钠与水反应后溶液呈碱性
A.②③ B.①②④
C.①③④ D.①②③④
4.2.3 g纯净的金属钠在干燥的空气中被氧化后得到3.5 g固体,由此判断其产物是( )
A.只有Na2O B.只有Na2O2
C.Na2O和Na2O2 D.无法确定
知识点二 氧化钠与过氧化钠
5.下列描述正确的是( )
A.Na2O是淡黄色固体,而Na2O2是白色固体
B.Na与水反应时会沉在水底,四处游动
C.Na2O2与水反应生成一种易爆炸的气体
D.Na2O2可用作漂白剂
6.下列判断正确的是( )
A.可用水来检验Na2O粉末中是否含有Na2O2
B.可用CO2来检验Na2O粉末中是否含有Na2O2
C.可利用在纯氧中加热的方法除去Na2O中的Na2O2
D.将足量的Na2O2、Na2O分别加到酚酞溶液中,最终溶液均为红色
7.下列关于钠及其化合物的说法不正确的是( )
A.Na2O2粉末加入Ca(HCO3)2溶液中,会产生气体和浑浊
B.Na、Na2O、Na2O2长期放置在空气中,最终都将变成碳酸钠
C.氧化钠属于碱性氧化物,与水反应可以生成氢氧化钠和氧气
D.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
Na2O2与空气中的水反应生成NaOH,NaOH与CO2反应生成Na2CO3,最终都变成Na2CO3,B正确;氧化钠属于碱性氧化物,与水反应生成氢氧化钠,C错误;向包有过氧化钠粉末的脱脂棉上滴加几滴水,脱脂棉剧烈燃烧,说明过氧化钠与水的反应为放热反应,同时脱脂棉剧烈燃烧说明有助燃气体生成,即有氧气生成,D正确。
8.对Na2O2与CO2和H2O(g)混合气体的反应来说,下列说法错误的是( )
A.只要参加反应的Na2O2一定,反应生成的氧气就一定
B.只要CO2和H2O(g)的总数量一定,反应所消耗的Na2O2的量就一定
C.只要参加反应的CO2和H2O(g)的总数量一定,反应中所转移的电子的数量就一定
D.只要参加反应的CO2和H2O(g)的总数量一定,固体所增加的质量就一定
两个反应中Na2O2与O2的数量之比都为2∶1,A正确;两个反应中2Na2O2~2H2O(g),
2Na2O2~2CO2,B正确;根据化学方程式中的电子转移情况可知,C正确;根据化学方程式可知,CO2、H2O(g)与Na2O2反应时,固体增加的质量为CO2中“CO”的质量和H2O中“H2”的质量,所以当数量固定的混合气体中CO2气体所占的比例大时,固体增加的质量大,当H2O(g)所占的比例大时,固体所增加的质量较小,D错误。
9.某课外活动小组设计了如图所示装置,验证二氧化碳与过氧化钠反应时需要与水接触。
实验步骤:
步骤1:打开弹簧夹K2,关闭弹簧夹K1,打开分液漏斗活塞加入稀盐酸,将带火星的木条放在a处。
步骤2:打开弹簧夹K1,关闭弹簧夹K2,打开分液漏斗活塞加入稀盐酸,将带火星的木条放在a处。
请回答下列问题。
(1)装置①中反应的化学方程式是 。
(2)装置②中的试剂是 ,装置③中的试剂是 。(填字母)
a.饱和NaHCO3溶液 b.饱和Na2CO3溶液
c.浓硫酸
(3)过氧化钠与二氧化碳反应的化学方程式是 。
(4)有同学提出质疑,认为上述实验不足以证明有水存在时过氧化钠与二氧化碳发生了化学反应,其理由是 。
(5)需要补充的实验操作是取少量⑤中反应后的固体, 。
(2)a c (3)2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2
(4)通入⑤的气体中混有水,水与过氧化钠反应生成氧气
(5)加入足量稀盐酸,将生成的气体通入澄清石灰水中(或向其中加入足量BaCl2溶液)
(2)装置②中的试剂是饱和NaHCO3溶液,作用是除去CO2气体中的HCl,故选a;装置③中的试剂是浓硫酸,作用是干燥CO2气体,吸收其中的H2O,故选c。
(3)Na2O2与CO2反应生成Na2CO3和O2,该反应的化学方程式是2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2。
(4)题述实验不足以证明有水存在时过氧化钠与二氧化碳发生了化学反应,其理由是通入⑤的气体中混有水,水与过氧化钠反应生成氧气。
(5)需要补充的实验是检验⑤中反应后的固体中是否含有碳酸钠,故只要检验是否含有碳酸根离子即可,则需要补充的实验操作是取少量⑤中反应后的固体,加入足量稀盐酸,将生成的气体通入澄清石灰水中,观察生成的气体是否能使澄清石灰水变浑浊,若澄清石灰水变浑浊,说明反应生成固体中含Na2CO3;或向其中加入足量BaCl2溶液,看溶液是否变浑浊,若变浑浊,说明其中含Na2CO3。
知识点三 碳酸钠与碳酸氢钠
10.下列有关Na2CO3与NaHCO3的叙述中正确的是( )
A.常温下,Na2CO3的溶解性小于NaHCO3的
B.苏打和小苏打都既能与酸反应又能与氢氧化钠反应
C.可以用澄清石灰水来鉴别Na2CO3溶液和NaHCO3溶液
D.Na2CO3溶液中含NaHCO3,可采取加适量NaOH溶液的方法除去
11.下列有关Na2CO3和NaHCO3的性质的叙述错误的是( )
A.除去Na2CO3固体中混有的少量NaHCO3,用加热法
B.鉴别Na2CO3和NaHCO3既可以用BaCl2溶液,也可以用Ba(OH)2溶液
C.向Na2CO3粉末和NaHCO3晶体中滴入少量水,前者温度升高,后者温度下降
D.Na2CO3、NaHCO3的水溶液均呈碱性,它们都可以用作食用碱
12.下列是某兴趣小组根据教材实验设计的一个能说明碳酸钠与碳酸氢钠热稳定性的套管实验。请观察如图所示的实验装置,分析实验原理,判断下列说法和做法错误的是( )
A.整个实验过程中都没有发现烧杯A中澄清石灰水变浑浊
B.要证明碳酸氢钠受热能产生水,可在小试管内塞上沾有无水硫酸铜粉末的棉花球
C.甲为碳酸氢钠,乙为纯碱
D.加热不久就能看到烧杯A中澄清石灰水变浑浊
13.实验室有一包白色固体,可能含有Na2CO3、NaHCO3和NaCl中的一种或多种。下列根据实验事实得出的结论中,正确的是( )
A.取一定量的固体,溶解,向溶液中通入足量的氯化氢气体,观察到产生大量气体,说明原固体中一定含有Na2CO3
B.取一定量的固体,溶解,向溶液中滴加适量AgNO3溶液,观察到有白色沉淀生成,说明原固体中一定含有NaCl
C.取一定量的固体,溶解,向溶液中加入适量CaO粉末,充分反应后,观察到有白色沉淀生成,说明原固体中一定含有Na2CO3
D.称取5.92 g固体样品,加热至恒重,若固体质量减少0.93 g,则原固体样品中含有 2.52 g NaHCO3
14.某兴趣小组在实验室模拟侯氏制碱法制备NaHCO3,部分实验装置如图所示。下列说法正确的是( )
A.实验过程中向启普发生器中添加液体时,可以取下Ⅰ处胶塞加入
B.所用试剂有稀硫酸、浓硫酸、CaCO3、饱和食盐水、NH4Cl、Ca(OH)2、蒸馏水
C.开始实验时,应先打开活塞Ⅱ,再打开活塞Ⅲ
D.反应结束后,试剂d换为冰水,可以促进NaHCO3晶体析出
综合应用
15.下列钠的化合物与其性质或用途不相符的是( )
A.Na2O2——淡黄色固体,可用作漂白剂
B.Na2O——白色固体,性质不稳定
C.Na2CO3——性质稳定,可治疗胃酸过多
D.NaHCO3——受热易分解,可用作发酵粉
16.下列关于钠的反应现象的叙述不正确的是( )
选项 操作内容 反应现象
A 切开钠,观察其颜色的变化 钠切面颜色迅速变暗,生成白色固体
B 把小块钠投入硫酸铁溶液中 钠浮在水面上、在水面上四处游动,产生红褐色沉淀
C 把小块钠投入滴有紫色石蕊溶液的冷水中 钠熔化成闪亮的小球、在水面上四处游动,反应后溶液变红
D 把一小块钠迅速投入热坩埚中,继续加热坩埚片刻 钠受热后先熔化,然后剧烈燃烧,产生黄色火焰
17.如图所示为含钠物质常见的转化关系,下列说法正确的是( )
A.反应④中,Na2O2既作氧化剂又作还原剂
B.生成1 mol的氧化产物,反应①、②转移电子数不同
C.向饱和NaCl溶液中依次通入CO2、NH3,有NaHCO3晶体析出
D.等质量的NaHCO3和Na2CO3分别与足量的盐酸反应,放出等量的CO2
18.100 mL 5 mol·L-1的NaOH溶液吸收标准状况下10.08 L CO2后,吸收液中Na2CO3和NaHCO3的物质的量之比为( )
A.5∶2 B.8∶1
C.1∶8 D.3∶2
19.有A、B、C、D、E五种物质,在一定条件下的相互转化关系如图所示。已知:常温下E为无色液体,C、D为无色气体单质,A为金属单质,B为淡黄色固体。请回答下列问题。
(1)B的名称为 。
(2)在一定条件下,D+CE,该反应属于 (填序号)。
①化合反应 ②置换反应 ③复分解反应 ④分解反应
(3)写出下列反应的化学方程式。
①A与C反应生成B: 。
②B与CO2反应: 。
③A与E反应生成D: 。
(3)①2Na+O2Na2O2
②2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2
③2Na+2H2O2NaOH+H2↑
(1)根据分析可知,B的名称为过氧化钠。
(2)C为O2,D为H2,E为H2O,在一定条件下,D+CE,该反应属于化合反应。
(3)①A与C反应生成B的化学方程式为2Na+O2Na2O2。②B与CO2反应的化学方程式为2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2。③A与E反应生成D的化学方程式为2Na+2H2O2NaOH+H2↑。
20.钠的化合物在日常生活中的应用非常广泛。回答下列问题。
Ⅰ.为了测定Na2CO3和NaHCO3的混合物中Na2CO3的质量分数,某同学用如图实验装置完成实验。
(1)实验前首先要进行的操作是 。
(2)某同学称取65.4 g混合物于锥形瓶中,打开止水夹,通入N2,一段时间后,关闭止水夹,打开旋塞,当锥形瓶中没有气泡生成时,关闭旋塞,再次打开止水夹,通入一段时间N2,停止通N2,装置C的质量增加30.8 g。
①两次通入N2的目的分别是 、 (按顺序填写)。
②混合物中Na2CO3的物质的量为 mol。
Ⅱ.侯德榜提出的“联合制碱法”将制碱技术发展到一个新的水平。该工艺以氯化钠为原料制取纯碱,主要流程如图所示(部分物质已略去)。
资料:沉淀池中的反应为NaCl+CO2+NH3+H2ONaHCO3↓+NH4Cl。
(3)操作1的名称为 ;煅烧炉中反应的化学方程式为 。
(4)物质X可循环利用,其化学式为 。
(5)工业上可用纯碱溶液代替烧碱溶液与Cl2反应制得一种在生产、生活中常用于漂白、消毒的物质,同时有NaHCO3生成,该反应的化学方程式为 。
(2)①排出装置中的空气,防止干扰实验 将反应生成的CO2全部通入装置C中 ②0.3
(3)过滤 2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O
(4)CO2
(5)2Na2CO3+Cl2+H2ONaCl+NaClO+2NaHCO3
(1)该实验涉及CO2气体质量的测定,所以实验前首先要进行的操作是检查装置气密性。
(2)①该实验成功的关键是准确测定反应生成的CO2气体的质量。第一次通入N2的目的是排出装置内的空气,第二次通入N2的目的是使反应生成的CO2气体完全被装置C中的氢氧化钠溶液吸收。
②装置C的质量增加30.8 g,说明碳酸钠、碳酸氢钠共生成CO2气体的质量为30.8 g,设混合物中Na2CO3的物质的量为x、NaHCO3的物质的量为y,则 106 g/mol×x+84 g/mol×y=
65.4 g,x+y==0.7 mol,两式联立解得x=0.3 mol,y=0.4 mol,则混合物中Na2CO3的物质的量为0.3 mol。
Ⅱ.NaCl饱和溶液、NH3、CO2在沉淀池中反应生成NaHCO3沉淀和NH4Cl,反应的化学方程式为NaCl+CO2+NH3+H2ONaHCO3↓+NH4Cl,然后过滤分离得到NaHCO3晶体和滤液,即操作1为过滤;煅烧NaHCO3晶体得到Na2CO3,反应的化学方程式为2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O,煅烧NaHCO3晶体产生的CO2气体即物质X可循环利用。
(3)由上述分析可知,操作1的名称为过滤;煅烧炉中NaHCO3受热分解生成Na2CO3、CO2和H2O,反应的化学方程式为2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O。
(4)由上述分析可知,物质X可循环利用,其化学式为CO2。
(5)纯碱溶液与Cl2反应可制得一种常用于漂白、消毒的物质,该物质是NaClO,根据氧化还原反应规律可知还生成NaCl,同时有NaHCO3生成,则该反应的化学方程式为2Na2CO3+Cl2+H2ONaCl+NaClO+2NaHCO3。(共66张PPT)
第2课时 离子反应
1.通过认识酸、碱、盐等电解质在水溶液中或熔融状态下能发生电离,能书写电解质的电离方程式。2.通过实验事实认识离子反应及其发生的条件,能用离子方程式正确表示离子反应的变化过程并能进行正误判断,能够熟练判断溶液中离子能否大量共存。3.通过了解常见离子的检验方法,能设计常见离子的检验方案。
强电解质与弱电解质
学习任务一
项目 强电解质 弱电解质
概念 在水溶液中 的电解质 在水溶液中 的电解质
所含 物质 类型 (1) ,如HCl、 H2SO4、HNO3等; (2) ,如NaOH、KOH、 Ca(OH)2、Ba(OH)2等; (3) ,如NaCl、KNO3、 (NH4)2CO3等 (1) ,如H2CO3、
CH3COOH、HClO等;
(2) ,如NH3·H2O等;
(3)H2O
1.强电解质与弱电解质
能完全电离
不能完全电离
强酸
强碱
绝大多数盐
弱酸
弱碱
相同点 都能电离,都属于 ,都属于化合物
不同点 电离程度不同,溶质存在形式不同:强电解质溶液中只有电离出的
;弱电解质溶液中既有电离出的阴、阳离子,又有未电离的
电解质
阴、阳离子
溶质分子
2.电离方程式
H++ClO-
[示例] 有下列物质:①H2SO4、②CH3COOH、③Ca(OH)2、④NH3·H2O、⑤NaHCO3、⑥BaSO4。
(1)属于强电解质的有 ,属于弱电解质的有 。(填序号)
(2)写出②③⑥的电离方程式。
② ;
③ ;
⑥ 。
①③⑤⑥
②④
电解质是在水溶液或熔融状态下能导电的化合物。在我们所学的电解质中,根据其在水中的电离程度把电解质分为强电解质和弱电解质。
探究 强、弱电解质的区别
问题1:强、弱电解质在水中的存在形式有什么区别
提示:强电解质在水中的存在形式只有离子;弱电解质在水中的存在形式是离子和分子。
问题2:难溶的化合物一定是弱电解质吗
提示:不一定。电解质的强弱与溶解度没有必然联系,只与电离程度有关,如硫酸钡难溶于水,但为强电解质,醋酸易溶于水,但为弱电解质。
问题3:导电能力强的电解质溶液一定是强电解质吗
提示:不一定。电解质溶液的导电能力与自由移动离子的浓度和离子所带的电荷数有关。强电解质溶液的导电能力不一定强,如高浓度的弱电解质醋酸溶液的导电能力比低浓度的强电解质硫酸溶液的导电能力强。
1.下列说法正确的是( )
A.能完全溶于水的电解质是强电解质
B.强电解质溶液一定比弱电解质溶液导电能力强
C.弱电解质在水溶液中存在溶质分子
D.稀盐酸是强电解质
C
【解析】 在水溶液中能完全电离的电解质叫强电解质,A错误;溶液导电能力只与自由移动的离子浓度及离子所带电荷数有关,与电解质强弱没有必然联系,B错误;弱电解质在水溶液中部分电离,故存在溶质分子,C正确;稀盐酸是混合物,不是电解质,D错误。
2.下列物质在水溶液中的电离方程式正确的是( )
B
3.将下列物质按要求填到空格中。
①醋酸 ②NH3·H2O ③熔融KNO3 ④汞 ⑤CO2 ⑥NaOH溶液
(1)能导电的是 (填序号)。
③④⑥
【解析】 (1)③熔融KNO3、⑥NaOH溶液中有自由移动的离子,能导电,④汞中有自由移动的电子,能导电,能导电的有③④⑥。
①醋酸 ②NH3·H2O ③熔融KNO3 ④汞 ⑤CO2 ⑥NaOH溶液
①②
【解析】 (2)在水溶液中不完全电离的电解质为弱电解质,属于弱电解质的有①②。
(2)属于弱电解质的是 (填序号)。
①醋酸 ②NH3·H2O ③熔融KNO3 ④汞 ⑤CO2 ⑥NaOH溶液
【解析】 (3)在水溶液中能完全电离的电解质为强电解质,属于强电解质的有③。
(3)属于强电解质的是 (填序号)。
③
(4)写出NH3·H2O的电离方程式: 。
离子反应与离子方程式的书写
学习任务二
1.离子反应
(1)实例分析。
CaCO3
CaCO3
Ca2+
CaCO3
Ca2+
CaCO3
(2)概念:有 的化学反应。
(3)离子反应的实质:溶液中某些离子浓度的 。
2.离子方程式
(1)概念:用实际参加反应的离子符号来表示反应的式子。
(2)书写步骤。
以氯化钡和硫酸钠在溶液中的反应为例:
①写:写出反应的化学方程式(必须根据实验事实)。
离子参加
降低
②拆:把溶于水且完全电离的物质写成离子形式,难溶于水或溶于水但难电离的物质仍用化学式表示。
③删:删去化学方程式两边不参加反应的离子。
④查:检查离子方程式两边各元素的原子数目和离子所带的电荷总数是否相等、反应条件、沉淀符号、气体符号等。
(3)意义。
①表示某一个特定的化学反应。
②表示同一类的化学反应。
[示例] 书写下列反应的离子方程式。
(1)氧化镁溶于稀盐酸: 。
(2)用碳酸钙与稀盐酸反应制备二氧化碳:
。
(3)铁与稀硫酸反应生成氢气: 。
(4)用小苏打(NaHCO3)治疗胃酸过多: 。
(5)氢氧化铜溶于稀硫酸: 。
某兴趣小组进行了以下三个实验探究:
探究 离子反应的实质
问题1:以实验①NaOH溶液与CuSO4溶液反应为例。
化学方程式: 。
现象: 。
生成蓝色沉淀
微观探析:
Na++OH-
Na+、OH-
OH-、Cu2+
问题2:从微观角度考虑,体系中,离子数目发生了什么变化 实验②③中是否发生了同样的变化
提示:体系中离子数目减少;是。
问题3:将氯化钾溶液与硫酸钠溶液混合,是否也会发生相同的变化 由此归纳离子反应的实质是什么。
提示:不会;离子反应使溶液中某些离子的浓度降低。
离子方程式中的“拆”分原则
在书写离子方程式的四个步骤中,“拆”是关键,拆分时应注意一些原则。
(1)拆写成离子符号的物质。
①强酸:HCl、H2SO4、HNO3、HClO4、HI、HBr等。
②强碱:NaOH、KOH、Ba(OH)2等。
③易溶且易电离的盐:NaCl、MgSO4等。
归纳拓展
(2)不能拆写成离子的物质。
①气体:CO2、SO2、NH3等。
②单质:Na、Fe、H2等。
③氧化物:Na2O、Fe2O3、CuO等。
④难溶物:CaCO3、Mg(OH)2、Cu(OH)2、BaSO4、AgCl等。
⑤难电离的物质:弱酸(如H2CO3)、弱碱(如NH3·H2O)和H2O。
归纳拓展
归纳拓展
(4)微溶物[如Ca(OH)2、CaSO4、Ag2SO4、MgCO3]。
①作反应物:澄清溶液中写成离子,悬浊液中写成化学式。
②作生成物:一律视为沉淀,写成化学式。
(5)氨水作反应物可写作NH3·H2O;作生成物,若有加热条件或浓度很大时,可写作NH3(标“↑”)。
题点一 离子方程式的意义与书写
①HCl ②H2SO4 ③HNO3 ④NaHSO4 ⑤CH3COOH
A.①③ B.①④⑤
C.②④⑤ D.①⑤
A
2.下列各组反应,前后可用同一离子方程式表示的是( )
A.HNO3+Na2CO3,HCl+NaHCO3
B.HNO3+NaHCO3,NaHSO4+KHCO3
C.HCl+Ba(OH)2,H2SO4+Cu(OH)2
D.BaCl2+CuSO4,Ba(OH)2+NaHSO4
B
3.有些离子方程式能表示一类反应,有些离子方程式却只能表示一个反应。下列离子方程式中,只能表示一个化学反应的是( )
B
题点二 离子方程式的正误判断
4.下列反应的离子方程式书写正确的是( )
B
5.下列反应的离子方程式书写正确的是( )
B
离子反应发生的条件
学习任务三
1.实验探究
蓝色
红色褪去
无色气泡
2.离子反应发生的条件
(1)复分解反应型离子反应发生的条件。
①生成 的物质,如CaCO3、BaSO4、AgCl、Cu(OH)2等。
②生成 的物质,如CO2、NH3、H2S等。
③生成 的物质,如H2O、CH3COOH、NH3·H2O 等。
难溶
挥发性
难电离
(2)氧化还原反应型离子反应发生的条件。
某兴趣小组进行了以下实验探究。
探究 离子反应发生的条件
问题1:实验①②的现象是什么 以上实验中发生的反应,属于4种基本反应类型中的哪一种
提示: 实验①试管中产生蓝色沉淀,实验②试管中固体逐渐溶解,产生大量气泡;复分解反应。
问题2:哪些生成物的产生能够说明溶液中离子数目发生了改变 请结合以上分析总结该类离子反应发生的条件。
提示:沉淀、气体、水等;复分解反应型离子反应发生的条件是生成难溶物质、易挥发物质、难电离物质。
离子共存问题中易忽视的三类隐含条件
(1)隐含条件一:无色透明溶液。
归纳拓展
②“透明溶液”意味着无难溶物和微溶物,但并不意味着溶液无色。
(2)隐含条件二:酸性环境。
“强酸性溶液”“使石蕊变红的溶液”“常温下,pH<7的溶液”,一定含有H+。
(3)隐含条件三:碱性环境。
“强碱性溶液”“使酚酞变红的溶液”“常温下,pH>7的溶液”,一定含有OH-。
归纳拓展
1.下列各组物质能发生离子反应的是( )
A.NaCl溶液与盐酸
B.KNO3溶液与NaOH溶液
C.AgNO3溶液与BaCl2溶液
D.Na2SO4溶液与HNO3溶液
C
2.某无色透明的溶液中,下列离子能大量共存的一组是( )
D
【解析】 溶液中氢离子与碳酸氢根离子反应生成二氧化碳和水,不能大量共存,故A不符合题意;铁离子在溶液中呈棕黄色,则无色透明的溶液中不可能含有铁离子,故B不符合题意;溶液中钙离子与碳酸根离子反应生成碳酸钙沉淀,不能大量共存,故C不符合题意;四种离子之间不反应,都是无色离子,能大量共存,故D符合题意。
3.常温下,下列离子在指定的溶液中能大量共存的是( )
B
知识整合
Ⅰ.人体胃液中含有胃酸(0.2%~0.4%的盐酸),起杀菌、帮助消化等作用,但胃酸的量不能过多或过少,它必须控制在一定范围内。当胃酸过多时就会出现“咯酸水”“烧心”“胃部隐隐作痛”等症状。目前市场上的抗酸药主要有①吸收性抗酸药,如NaHCO3等;②非吸收性抗酸药,如CaCO3、MgO、Al(OH)3等。
(1)上述所列举的抗酸药中有 个是电解质。
4
【解析】 Ⅰ.(1)在水溶液中或熔融状态下能够导电的化合物是电解质,碳酸氢钠、碳酸钙、氧化镁和氢氧化铝均是电解质,则题述所列举的抗酸药中有4个是电解质。
(2)CaCO3作抗酸药时发生反应的离子方程式为
。
(3) (填“可以”或“不可以”)服用BaCO3来治疗胃酸过多,理由是
。
不可以
Ba2+是重金属离子,对人体有害
【解析】(3)碳酸钡与酸反应生成钡离子,Ba2+是重金属离子,对人体有害,因此不可以服用BaCO3来治疗胃酸过多。
(4)如果患者同时患有胃溃疡,此时最好服用胃舒平[主要成分是Al(OH)3],反应的离子方程式为 。
Ⅱ.某同学称取一定质量的MgCl2固体配成溶液,在该溶液中加入一定量的盐酸,然后向此混合溶液中逐滴加入NaOH溶液。滴加过程如图甲所示,产生沉淀的质量与加入NaOH溶液的体积的关系如图乙所示。
(5)溶解MgCl2固体所用的玻璃仪器有 (填字母)。
a.容量瓶 b.烧杯 c.量筒 d.玻璃棒
bd
(6)OA段反应的离子方程式为 。
(7)AB段反应的离子方程式为
。
(8)在B点对应的溶液中滴加AgNO3溶液,观察到的现象是 ,
反应的离子方程式为 。
有白色沉淀生成
命题解密与解题指导
情境解读:本题以生活中的抗酸药原理和一个学生实验为素材,考查离子反应发生的条件、实质及离子方程式的书写。
素养立意:通过抗酸药的原理,考查进行证据推理及用离子方程式书写的模型解决问题的学科素养,通过对滴定实验结果进行解释,考查科学探究与创新意识的学科素养。
思考路径:(共80张PPT)
第1课时 钠及其化合物的
性质与应用
第二单元 金属钠及钠的化合物
1.通过结合真实情境中的应用实例或通过实验探究,了解钠的物理性质,掌握钠的化学性质,了解钠的保存方法和用途。2.通过化学反应探索物质性质、实现物质转化, 能列举、描述、辨识氧化钠、过氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠的重要物理性质、化学性质及实验现象,能说明碳酸钠、碳酸氢钠之间的相互转化。3.通过结合实例认识金属钠及其化合物的多样性, 了解钠的重要化合物的应用。
钠的性质与制备
学习任务一
1.钠的原子结构及存在
化合态
氯化钠
2.钠的物理性质
颜色 状态 质地 密度 熔点
色 固态 较 比水 较
银白
软
小
低
3.钠与氧气的反应
项目 常温下的反应 加热条件下的反应
实验 操作
实验现象 新切开的钠具有 色的金属光泽,在空气中 钠先 ,然后剧烈燃烧,火焰呈黄色,生成 色固体
化学方程式
实验结论 钠是 色金属,硬度 ,熔点 ,在不同条件下,钠与氧气反应的产物不同
银白
很快变暗
熔成小球
淡黄
银白
小
低
4.钠与滴有酚酞的水的反应
操作 现象 分析
钠浮在水面上——浮 证明ρ(Na) ρ(H2O)
钠块熔成闪亮的小球——熔 钠熔点 ,钠与水反应 热量,使钠块熔成了钠球
钠球迅速向各个方向游动——游 钠与水反应生成气体,推动钠球游动
听到液面上发出“嘶嘶”的响 声——响 钠与水剧烈反应生成气体,与水摩擦发出响声
滴有酚酞的溶液变红色——红 钠与水反应生成了
结论 钠与水剧烈反应,生成NaOH和H2,化学方程式为
<
低
放出
碱
5.钠的制取及保存
(1)制取:化学方程式为 。
(2)保存:密封保存,在实验室,通常保存在 中。
6.钠的用途
(1)钠可以用来制取一些钠的化合物,如过氧化钠。
(2)冶炼金属,如可以从钛、锆、铌等金属的氯化物中置换出金属单质。钠与四氯化钛反应的化学方程式为 。
煤油
(3)可制作高压钠灯,其特点是发出的 光射程远,透雾能力强。
(4)钠钾合金:常温下呈液态,导热性好,可用作快中子反应堆的热交换剂。
黄
[示例] 如图所示是有关钠与水反应及产物检验的实验装置。实验开始时先向管内加入滴有酚酞溶液的水,使水位达到B端管口,然后迅速塞紧橡胶塞并拔掉大头针,此时Na掉入水中。
钠与水反应的现象有很多,不同的现象证明不同的性质。
(1)能证明钠的密度比水小的现象是 。
(2)能证明钠的熔点低的现象是 。
(3)能证明有氢氧化钠生成的现象是 。
(4)能证明有气体产生的现象是A端液面 ,B端液面 。(填“上升”“下降”或“不变”)
钠浮在水面上
钠熔化成光亮的小球
溶液呈红色
上升
下降
钠电池的研究成果已发表在国际知名核心期刊上,但多年来,钠电池并没有推广使用,因为钠与水反应,在实际电池应用中会带来很多问题,增加规模化成本。
探究 钠与水反应的深层探究
问题1:在做钠与水反应的实验探究时有同学观察到钠在水面上剧烈反应跳动、迸溅,有的则观察到钠燃烧并闻到刺激性气味,你能帮同学们分析一下可能的原因并提醒同学们实验需注意的事项吗
提示:钠与水反应剧烈,瞬间产生气体较多可能是跳动、迸溅的原因,燃烧并闻到刺激性气味可能是表面煤油没有吸干,因此实验时要用滤纸将钠表面煤油吸干,钠的取用量不能太大(绿豆粒大小为宜),防止产生危险。
问题2:你是如何“观察”到反应是吸热还是放热的 实验中能“观察”到钠的熔点低吗
提示:可以通过触摸烧杯壁感受反应带来的温度变化,同时实验中观察到钠变成表面光亮、外形规则的小球,说明钠不是因摩擦或切削等外部作用改变形状而是受热熔化为小球,因此可以证明钠的熔点低且反应放热。
问题3:钠投入硫酸铜溶液中,能否置换出铜 为什么 钠投入饱和氢氧化钠溶液中,观察到有白色固体析出,试解释这一现象。
提示:钠不能从硫酸铜溶液中置换出铜,而是先与水反应生成氢氧化钠和氢气,然后氢氧化钠再与硫酸铜反应生成氢氧化铜和硫酸钠;钠不能与氢氧化钠反应,但能与氢氧化钠溶液中的水反应生成氢氧化钠和氢气,因原溶液是饱和溶液,故有不能溶解的氢氧化钠白色固体析出。
钠与酸、碱、盐溶液反应规律总结
1.与酸溶液反应
归纳拓展
2.与碱溶液反应
钠与碱溶液反应的实质是钠与水的反应。若为饱和碱溶液,则析出碱。
3.与盐溶液反应
归纳拓展
1.下列说法正确的是( )
A.钠元素在自然界无游离态,因为钠有3个电子层
B.电解熔融氯化钠制取钠时,钠蒸气可以在空气中冷却
C.Na具有强还原性,可用于制作高压钠灯
D.钠钾合金熔点低,常温下呈液态,导热性好,可用作快中子反应堆的热交
换剂
D
【解析】 钠原子最外层含有1个电子,容易失去,因此钠是活泼金属,在自然界中无游离态,A错误;钠蒸气在空气中易被氧气氧化,因此不能在空气中冷却,B错误;钠的焰色反应为黄色,黄光射程远,透雾性强,因此可用于制作高压钠灯,与Na具有强还原性无关,C错误;钠钾合金熔点低,常温下呈液态,导热性好,可用作快中子反应堆的热交换剂,D正确。
2.金属钠分别与下列溶液反应时,既有气体放出又有白色沉淀生成的是
( )
A.盐酸 B.氯化钠溶液
C.氯化铜溶液 D.氯化镁溶液
D
【解析】 金属钠与盐酸、氯化钠溶液反应,只生成H2,不生成沉淀,与氯化铜溶液反应生成H2和Cu(OH)2 蓝色沉淀,与氯化镁溶液反应生成H2和Mg(OH)2白色沉淀。
3.下列①~④是钠与水反应的实验现象和解释,其中对应关系正确的是( )
序号 实验现象 解释
① 钠浮在水面上 钠的密度比水的小
② 钠熔成小球 钠与水反应放热且钠的熔点较低
③ 钠四处游动,“嘶嘶”作响 产生了氧气
④ 向反应后的溶液中滴加酚酞溶液,溶液变红 生成了碱性物质
A.①②③ B.①②④ C.①③④ D.②③④
B
【解析】 ①钠的密度小于水的,钠投入水中并浮在水面上,正确;②钠与水反应放出大量热,而且钠的熔点较低,所以钠会熔化成闪亮的小球,正确;③钠与水剧烈反应生成氢气,产生的气体推动钠四处游动,会发出“嘶嘶”响声,错误;④钠与水反应生成氢氧化钠和氢气,溶液显碱性,所以向反应后的溶液中滴加酚酞溶液,溶液由无色变为红色,正确。
氧化钠与过氧化钠
学习任务二
1.氧化钠和过氧化钠的性质
物质 氧化钠 过氧化钠
化学式 Na2O
氧元素的化合价 -2价 价
n(Na+)∶n(阴离子) 2∶1
颜色、状态 色固体 色固体
氧化物类别 氧化物 过氧化物(不属于碱性氧化物)
生成条件
Na2O2
-1
2∶1
白
淡黄
碱性
常温
加热或点燃
2.实验探究过氧化钠与水的反应
产生大量气泡
复燃
红
O2
碱
[示例] 回答下列问题。
(1)过氧化钠中氧元素的化合价为 价,
焰色反应为 色。
(2)Na2O2属于 (填物质的类别)。将包有少量 色Na2O2固体的棉花放在陶土网上,用滴管向棉花上滴几滴水,观察到的现象是
, 由此得出的结论是 。
(3)在潜水艇和消防员的呼吸面具中,Na2O2所发生反应的化学方程式为
。
-1
黄
过氧化物
淡黄
棉花立刻燃烧起来
过氧化钠与水反应生成氧气并放热
化学课堂上老师表演了两个小魔术:吹气生火、滴水生火。用脱脂棉将一种淡黄色的固体包裹其中,将一根长玻璃管插入包有药品的脱脂棉中吹气,稍后脱脂棉剧烈燃烧起来;用胶头滴管向另一包有药品的脱脂棉中滴水,稍后脱脂棉也剧烈燃烧起来。
探究 过氧化钠的性质
问题1:你能揭开上述魔术的秘密吗
问题2:过氧化钠不是碱性氧化物,你能根据过氧化钠与水的反应,推测其与盐酸的反应并写出化学方程式吗
问题3:若将适量过氧化钠投入硫酸铜溶液中,可能会有什么现象 写出相关反应的化学方程式。
Na2O2与CO2、H2O反应的4个关系
归纳拓展
归纳拓展
固体质量 变化关系 CO2、水蒸气分别与足量Na2O2反应时,固体相当于吸收了CO2中的“CO”、水蒸气中的“H2”
先后顺序 关系 由于CO2能够与NaOH反应,故一定量的Na2O2与一定量CO2和H2O(g)的混合物反应,可视作Na2O2先与CO2反应,待CO2反应完全后,剩余的Na2O2再与H2O(g)发生反应
归纳拓展
注意:(1)Na2O2中氧元素的化合价是-1价,Na2O2与H2O、CO2反应中,Na2O2既是氧化剂又是还原剂。
(2)Na2O2中阴、阳离子个数比是1∶2而不是 1∶1。
1.Na2O和Na2O2的共同之处是( )
A.均是白色固体
B.都为碱性氧化物
C.都具有漂白作用
D.阳离子和阴离子个数比都是2∶1
D
【解析】 过氧化钠是淡黄色固体,A错误;过氧化钠与水反应生成氢氧化钠和氧气,过氧化钠不是碱性氧化物,B错误;氧化钠没有漂白作用,C错误;氧化钠和过氧化钠的阳离子和阴离子个数比都是2∶1,D正确。
2.下列说法错误的是( )
A.Na2O2吸收CO2产生O2,可用作呼吸面具供氧剂
B.高压钠灯可用于道路照明
C
D.室温下Na与空气中O2反应生成Na2O
【解析】 人呼出CO2,与Na2O2反应生成O2,故可作供氧剂,A正确;高压钠灯发出的黄光射程远,透雾能力强,所以高压钠灯可用于道路照明,B正确;
Na2O2在空气中放置,会与空气中的CO2和水蒸气反应,最终生成Na2CO3,C错误;Na与O2在常温条件下反应生成Na2O,D正确。
3.下列关于钠及其化合物的叙述不正确的是( )
A.Na2O与Na2O2都能和水反应生成碱,它们都是化合反应
B.Na2O与Na2O2的阴、阳离子个数比都是1∶2
C.钠在常温下易被氧化
D.向酚酞溶液中加入Na2O2粉末,溶液先变红后褪色,并有气泡生成
A
碳酸钠与碳酸氢钠
学习任务三
1.碳酸钠、碳酸氢钠的物理性质
名称 碳酸钠 碳酸氢钠
化学式 Na2CO3 NaHCO3
俗称
色、态 白色固体 白色固体
水溶性 都 溶于水,常温下溶解度:碳酸钠>碳酸氢钠
纯碱或苏打
小苏打
易
2.碳酸钠、碳酸氢钠的化学性质
>
3.碳酸钠的制法——侯氏制碱法
我国化学家侯德榜于1943年提出了著名的侯氏制碱法(又称联合制碱法),即将二氧化碳通入氨化的氯化钠饱和溶液中,使溶解度小的碳酸氢钠从溶液中析出,该过程中主要反应为 。过滤得到的碳酸氢钠晶体受热分解后生成碳酸钠:
。
4.用途
(1)碳酸钠:日常生活中,常用热的纯碱溶液去除物品表面的油污。工业上,碳酸钠是重要的化工原料,在纺织、造纸、制皂、玻璃生产等方面有广泛的应用。
(2)碳酸氢钠:是 的主要成分之一,医疗上可用于治疗 过多。
发酵粉
胃酸
碳酸钠是重要的化工原料,在纺织、造纸、制皂、玻璃生产等方面有广泛的应用。碳酸氢钠是发酵粉的主要成分之一,医疗上可用于治疗胃酸过多。
探究 碳酸钠和碳酸氢钠的性质
问题1:苏打、小苏打经常被人叫混了。请你结合以下问题加以区分。
a.天然苏打水能适当缓解胃酸(含有盐酸)过多导致的不适,苏打水是含苏打的溶液吗
b.蒸馒头、烤面包时经常加入“碱”面,是用的纯碱吗
c.厨房中用于清洗油污的热碱液是纯碱的溶液吗
提示:苏打水是碳酸氢钠的溶液;蒸馒头、烤面包时经常加入的“碱”面是小苏打;用于清洗油污的是纯碱溶液。
问题2:以上分别应用了碳酸钠或碳酸氢钠的什么性质
提示:a.碳酸氢钠能与胃酸(主要是盐酸)反应生成氯化钠、水和二氧化碳;b.碳酸氢钠能与面粉发酵产生的酸反应,同时产生二氧化碳气体,碳酸氢钠不稳定,受热分解也产生二氧化碳气体,使馒头、面包更蓬松且口感更好;c.纯碱溶液呈碱性,可用于清洗厨房油污。
1.Na2CO3与NaHCO3的鉴别方法
归纳拓展
归纳拓展
归纳拓展
注意:鉴别Na2CO3溶液和NaHCO3溶液不能用澄清石灰水,原因是两者均会与Ca(OH)2 反应产生白色沉淀。
归纳拓展
2.Na2CO3与NaHCO3的分离与提纯
混合物(括号内的为杂质) 除杂方法及试剂
Na2CO3固体(NaHCO3) 加热
NaHCO3溶液(Na2CO3) 通入足量CO2气体
Na2CO3溶液(NaHCO3) 加入适量NaOH溶液
题点一 碳酸钠与碳酸氢钠的性质
1.下列关于小苏打的叙述正确的是( )
A.化学式为Na2CO3
B.受热不分解
C.属于盐
D.与盐酸不反应
C
【解析】 小苏打是碳酸氢钠的俗称,化学式为NaHCO3,A错误;NaHCO3受热易分解,B错误;NaHCO3属于盐,C正确;NaHCO3能和盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳,D错误。
2.下列关于碳酸钠的叙述正确的是( )
A.碳酸钠俗称纯碱,因为碳酸钠是一种碱
B.向饱和的Na2CO3溶液中通入过量CO2,有浑浊出现
C.碳酸钠本身显碱性,所以不能与任何碱反应
D.相同质量的Na2CO3和NaHCO3与足量盐酸作用时,前者产生的气体的质量大
B
【解析】 碳酸钠属于盐类,A错误;向饱和的Na2CO3溶液中通入过量CO2,会发生反应生成碳酸氢钠,有浑浊出现,B正确;碳酸钠可与氢氧化钙反应,C错误;相同质量的Na2CO3和NaHCO3,n(Na2CO3)3.Na2CO3和NaHCO3都是重要的化工原料。下列说法中正确的是( )
A.碳酸钠俗称小苏打,碳酸氢钠俗称纯碱
B.同浓度的两溶液pH:Na2CO3C.热稳定性:Na2CO3D.碳酸氢钠溶液中加入适量氢氧化钠,便可转化为碳酸钠溶液
D
【解析】 碳酸钠俗称苏打或纯碱,碳酸氢钠俗称小苏打,A错误;同浓度的两溶液pH Na2CO3>NaHCO3,B错误;已知碳酸氢钠受热易分解为碳酸钠和CO2、H2O,而碳酸钠受热不易分解,即热稳定性Na2CO3>NaHCO3,C错误;碳酸氢钠与氢氧化钠反应可生成碳酸钠,故碳酸氢钠溶液中加入适量氢氧化钠,便可转化为碳酸钠溶液,D正确。
题点二 碳酸钠与碳酸氢钠的鉴别与除杂
4.除去Na2CO3固体中少量NaHCO3的最佳方法是( )
A.加热
B.加入NaOH溶液
C.加入适量盐酸
D.制成溶液后通入CO2
A
【解析】 Na2CO3较NaHCO3稳定,NaHCO3受热易分解为Na2CO3、CO2和H2O,A符合题意;虽然NaOH能与NaHCO3反应生成Na2CO3和H2O,但所含NaHCO3量未知,所以所加NaOH的量不易控制,B不符合题意;盐酸既能与Na2CO3反应又能与NaHCO3反应,故不可选用盐酸,C不符合题意;CO2不能与NaHCO3溶液反应,但能与Na2CO3溶液反应,不仅不能除去NaHCO3,反而会消耗Na2CO3,D不符合题意。
5.有两支试管分别装有等浓度的Na2CO3溶液和NaHCO3溶液,进行下列操作,判断正确的是( )
选项 操作 判断
A 分别加入澄清石灰水 产生沉淀的为Na2CO3
B 分别加入2滴酚酞溶液 红色较浅的为Na2CO3
C 分别加入CaCl2溶液 产生沉淀的为Na2CO3
D 分别逐滴加入等浓度的盐酸 立即产生气泡的为Na2CO3
C
6.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,用不同的方法做了如图所示实验。
(1)根据图Ⅰ、Ⅱ所示实验,能够达到实验目的的是 (填序号)。
Ⅱ
【解析】 (1)图Ⅰ所示实验中,这两者与稀盐酸反应均产生CO2使澄清石灰水变浑浊,而无法区分两者;图Ⅱ所示实验中,等质量的两固体与稀盐酸反应,NaHCO3与稀盐酸反应更快,看到气球胀得更快更大,而Na2CO3与稀盐酸反应慢,可鉴别两者。
(2)图Ⅲ、Ⅳ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Ⅳ确定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)。
NaHCO3
【解析】(3)两试管存在温度差异,B试管温度低而A试管温度高,所以应该将热稳定性好的Na2CO3置于A试管中,热稳定性差的NaHCO3置于温度低的B试管中。
知识整合
1.钠
2.钠的化合物
以不同类别物质间转化为线索,认识钠及其化合物。请回答下列问题。
(1)转化Ⅰ的产物Na2O属于 (填“酸”或“碱”)性氧化物。
碱
【解析】 钠和水反应生成氢氧化钠和氢气;钠和氧气常温下反应生成氧化钠,氧化钠和水反应生成氢氧化钠,氢氧化钠和二氧化碳反应生成碳酸钠,碳酸钠受热不易分解,碳酸氢钠受热易分解生成二氧化碳气体。
(1)Na2O能和酸反应生成盐和水,为碱性氧化物。
(2)若改变转化Ⅰ的反应条件,可得到钠的另一种氧化物Na2O2,写出其与CO2反应的化学方程式: 。
(3)某同学为探究转化Ⅱ,将钠投入足量水中,如图所示:
⑦
记录了如下实验现象和实验结论:
①有碱生成 ②溶液变红 ③钠四处游动 ④钠浮在水面上 ⑤有气体产生 ⑥钠的密度比水的小 ⑦钠熔成光亮的小球 ⑧反应放热,钠熔点低
补齐下表(从①~⑧中选择,填序号):
实验现象 ④ ③ ②
实验结论 ⑧ ⑤
写出转化Ⅱ中反应的化学方程式: 。
⑥
①
(4)某同学设计了如图所示两个对照实验,对比碳酸钠与碳酸氢钠热稳定性的差异。
通过实验,该同学得出结论,热稳定性:Na2CO3>NaHCO3。该同学依据的现象是 。
甲中澄清石灰水不变浑浊,乙中澄清石灰水变浑浊
【解析】 (4)甲中澄清石灰水不变浑浊,乙中澄清石灰水变浑浊,说明碳酸氢钠分解生成二氧化碳气体,则热稳定性Na2CO3>NaHCO3。
命题解密与解题指导
情境解读:本题以钠和钠的常见化合物及其转化为素材,通过实验探究的形式考查钠及过氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠等钠的几种化合物的性质。
素养立意:通过设计实验探究钠与水的反应,碳酸钠、碳酸氢钠热稳定性实验,考查实验探究、证据获取、信息分析能力,促进科学探究与创新意识核心素养的发展。
解题方法:熟悉钠及其化合物的性质及其转化即可作答本题。第2课时 离子反应
[学习目标] 1.通过认识酸、碱、盐等电解质在水溶液中或熔融状态下能发生电离,能书写电解质的电离方程式。2.通过实验事实认识离子反应及其发生的条件,能用离子方程式正确表示离子反应的变化过程并能进行正误判断,能够熟练判断溶液中离子能否大量共存。3.通过了解常见离子的检验方法,能设计常见离子的检验方案。
学习任务一 强电解质与弱电解质
1.强电解质与弱电解质
项目 强电解质 弱电解质
概念 在水溶液中能完全电离的电解质 在水溶液中不能完全电离的电解质
所含 物质 类型 (1)强酸,如HCl、 H2SO4、HNO3等; (2)强碱,如NaOH、 KOH、Ca(OH)2、Ba(OH)2等; (3)绝大多数盐,如NaCl、KNO3、 (NH4)2CO3等 (1)弱酸,如H2CO3、 CH3COOH、HClO等; (2)弱碱,如 NH3·H2O等; (3)H2O
相同 点 都能电离,都属于电解质,都属于化合物
不同 点 电离程度不同,溶质存在形式不同:强电解质溶液中只有电离出的阴、阳离子;弱电解质溶液中既有电离出的阴、阳离子,又有未电离的溶质分子
2.电离方程式
(1)强电解质完全电离,用“”表示。如:
H2SO42H++S;
Na2CO32Na++C;
NaHCO3Na++HC。
(2)弱电解质部分电离,用“”表示。如:
HClOH++ClO-;
NH3·H2ON+OH-。
[示例] 有下列物质:①H2SO4、②CH3COOH、③Ca(OH)2、④NH3·H2O、⑤NaHCO3、⑥BaSO4。
(1)属于强电解质的有 ,属于弱电解质的有 。(填序号)
(2)写出②③⑥的电离方程式。
② ;
③ ;
⑥ 。
【答案】 (1)①③⑤⑥ ②④
(2)CH3COOHCH3COO-+H+ Ca(OH)2Ca2++2OH- BaSO4Ba2++S
电解质是在水溶液或熔融状态下能导电的化合物。在我们所学的电解质中,根据其在水中的电离程度把电解质分为强电解质和弱电解质。
探究 强、弱电解质的区别
问题1:强、弱电解质在水中的存在形式有什么区别
提示:强电解质在水中的存在形式只有离子;弱电解质在水中的存在形式是离子和分子。
问题2:难溶的化合物一定是弱电解质吗
提示:不一定。电解质的强弱与溶解度没有必然联系,只与电离程度有关,如硫酸钡难溶于水,但为强电解质,醋酸易溶于水,但为弱电解质。
问题3:导电能力强的电解质溶液一定是强电解质吗
提示:不一定。电解质溶液的导电能力与自由移动离子的浓度和离子所带的电荷数有关。强电解质溶液的导电能力不一定强,如高浓度的弱电解质醋酸溶液的导电能力比低浓度的强电解质硫酸溶液的导电能力强。
1.下列说法正确的是( )
A.能完全溶于水的电解质是强电解质
B.强电解质溶液一定比弱电解质溶液导电能力强
C.弱电解质在水溶液中存在溶质分子
D.稀盐酸是强电解质
【答案】 C
【解析】 在水溶液中能完全电离的电解质叫强电解质,A错误;溶液导电能力只与自由移动的离子浓度及离子所带电荷数有关,与电解质强弱没有必然联系,B错误;弱电解质在水溶液中部分电离,故存在溶质分子,C正确;稀盐酸是混合物,不是电解质,D错误。
2.下列物质在水溶液中的电离方程式正确的是( )
A.AlCl3Al3++C
B.NaHCO3Na++HC
C.KClO3K++Cl-+3O2-
D.(NH4)2SO4N+S
【答案】 B
【解析】 AlCl3为强电解质,在水溶液中完全电离,其电离方程式为AlCl3Al3++3Cl-,故A错误;NaHCO3为强电解质,在水溶液中完全电离,其电离方程式为NaHCO3Na++
HC,故B正确;KClO3为强电解质,在水溶液中完全电离,其电离方程式为KClO3K++Cl,故C错误;(NH4)2SO4为强电解质,在水溶液中完全电离,其电离方程式为(NH4)2SO42N+S,故D错误。
3.将下列物质按要求填到空格中。
①醋酸 ②NH3·H2O ③熔融KNO3 ④汞
⑤CO2 ⑥NaOH溶液
(1)能导电的是 (填序号)。
(2)属于弱电解质的是 (填序号)。
(3)属于强电解质的是 (填序号)。
(4)写出NH3·H2O的电离方程式: 。
【答案】 (1)③④⑥ (2)①② (3)③
(4)NH3·H2ON+OH-
【解析】 (1)③熔融KNO3、⑥NaOH溶液中有自由移动的离子,能导电,④汞中有自由移动的电子,能导电,能导电的有③④⑥。
(2)在水溶液中不完全电离的电解质为弱电解质,属于弱电解质的有①②。
(3)在水溶液中能完全电离的电解质为强电解质,属于强电解质的有③。
(4)一水合氨是弱电解质,不完全电离,其电离方程式为NH3·H2ON+OH-。
学习任务二 离子反应与离子方程式的书写
1.离子反应
(1)实例分析。
混合溶液 Na2CO3溶液与澄清石灰水 Na2CO3溶液与CaCl2溶液
反应溶液 中离子 Na+、C Na+、C
Ca2+、OH- Ca2+、Cl-
反应后 微粒 CaCO3、Na+、OH- CaCO3、Na+、Cl-
离子之间 的反应 Ca2+与C反应生成CaCO3 Ca2+与C反应生成CaCO3
(2)概念:有离子参加的化学反应。
(3)离子反应的实质:溶液中某些离子浓度的降低。
2.离子方程式
(1)概念:用实际参加反应的离子符号来表示反应的式子。
(2)书写步骤。
以氯化钡和硫酸钠在溶液中的反应为例:
①写:写出反应的化学方程式(必须根据实验事实)。
BaCl2+Na2SO4BaSO4↓+2NaCl
②拆:把溶于水且完全电离的物质写成离子形式,难溶于水或溶于水但难电离的物质仍用化学式表示。
Ba2++2Cl-+2Na++SBaSO4↓+2Na++2Cl-
③删:删去化学方程式两边不参加反应的离子。
S+Ba2+BaSO4↓
④查:检查离子方程式两边各元素的原子数目和离子所带的电荷总数是否相等、反应条件、沉淀符号、气体符号等。
(3)意义。
①表示某一个特定的化学反应。
如反应2H2O+2Na2NaOH+H2↑可表示为2H2O+2Na2OH-+H2↑+2Na+。
②表示同一类的化学反应。
如H++OH-H2O可以表示所有强酸溶液和可溶性强碱溶液作用生成可溶性盐和水的中和反应。
[示例] 书写下列反应的离子方程式。
(1)氧化镁溶于稀盐酸: 。
(2)用碳酸钙与稀盐酸反应制备二氧化碳: 。
(3)铁与稀硫酸反应生成氢气: 。
(4)用小苏打(NaHCO3)治疗胃酸过多: 。
(5)氢氧化铜溶于稀硫酸: 。
【答案】 (1)MgO+2H+Mg2++H2O
(2)CaCO3+2H+Ca2++CO2↑+H2O
(3)Fe+2H+Fe2++H2↑
(4)HC+H+H2O+CO2↑
(5)Cu(OH)2+2H+Cu2++2H2O
某兴趣小组进行了以下三个实验探究:
探究 离子反应的实质
问题1:以实验①NaOH溶液与CuSO4溶液反应为例。
化学方程式: 。
现象: 。
微观探析:
NaOH和CuSO4的电离方程式 NaOH 、 CuSO4
混合前两溶液中存在的离子 NaOH溶液: CuSO4溶液:
混合后数目减少的离子
混合后数目不变的离子
提示:2NaOH+CuSO4Cu(OH)2↓+Na2SO4
生成蓝色沉淀 Na++OH- Cu2++S Na+、OH- Cu2+、S OH-、Cu2+ Na+、S
问题2:从微观角度考虑,体系中,离子数目发生了什么变化 实验②③中是否发生了同样的变化
提示:体系中离子数目减少;是。
问题3:将氯化钾溶液与硫酸钠溶液混合,是否也会发生相同的变化 由此归纳离子反应的实质是什么。
提示:不会;离子反应使溶液中某些离子的浓度降低。
离子方程式中的“拆”分原则
在书写离子方程式的四个步骤中,“拆”是关键,拆分时应注意一些原则。
(1)拆写成离子符号的物质。
①强酸:HCl、H2SO4、HNO3、HClO4、HI、HBr等。
②强碱:NaOH、KOH、Ba(OH)2等。
③易溶且易电离的盐:NaCl、MgSO4等。
(2)不能拆写成离子的物质。
①气体:CO2、SO2、NH3等。
②单质:Na、Fe、H2等。
③氧化物:Na2O、Fe2O3、CuO等。
④难溶物:CaCO3、Mg(OH)2、Cu(OH)2、BaSO4、AgCl等。
⑤难电离的物质:弱酸(如H2CO3)、弱碱(如NH3·H2O)和H2O。
(3)多元弱酸的酸式酸根离子不能继续拆分,如NaHCO3不能拆写成“Na++H++C”,应写成“Na++HC”。
(4)微溶物[如Ca(OH)2、CaSO4、Ag2SO4、MgCO3]。
①作反应物:澄清溶液中写成离子,悬浊液中写成化学式。
②作生成物:一律视为沉淀,写成化学式。
(5)氨水作反应物可写作NH3·H2O;作生成物,若有加热条件或浓度很大时,可写作NH3
(标“↑”)。
题点一 离子方程式的意义与书写
1.离子方程式BaCO3+2H+CO2↑+H2O+Ba2+中的H+能代表的物质是( )
①HCl ②H2SO4 ③HNO3 ④NaHSO4 ⑤CH3COOH
A.①③ B.①④⑤
C.②④⑤ D.①⑤
【答案】 A
【解析】 由题给离子方程式可知,H+对应的电解质一定是强酸或强酸的酸式盐,故排除⑤CH3COOH,另外,生成物中的Ba2+不能与酸根离子反应生成沉淀,已知Ba2+能与S反应生成BaSO4白色沉淀,从而排除②H2SO4和④NaHSO4。
2.下列各组反应,前后可用同一离子方程式表示的是( )
A.HNO3+Na2CO3,HCl+NaHCO3
B.HNO3+NaHCO3,NaHSO4+KHCO3
C.HCl+Ba(OH)2,H2SO4+Cu(OH)2
D.BaCl2+CuSO4,Ba(OH)2+NaHSO4
【答案】 B
【解析】 硝酸溶液与碳酸钠溶液反应生成硝酸钠、二氧化碳和水,反应的离子方程式为C+2H+CO2↑+H2O,盐酸与碳酸氢钠溶液反应生成氯化钠、二氧化碳和水,反应的离子方程式为HC+H+CO2↑+H2O,则两反应不能用同一离子方程式表示,故A不符合题意;硝酸溶液与碳酸氢钠溶液反应生成硝酸钠、二氧化碳和水,反应的离子方程式为HC+H+CO2↑+H2O,硫酸氢钠溶液与碳酸氢钾溶液反应生成硫酸钠、硫酸钾、二氧化碳和水,反应的离子方程式为HC+H+CO2↑+H2O,则两反应能用同一离子方程式表示,故B符合题意;盐酸与氢氧化钡溶液反应生成氯化钡和水,反应的离子方程式为H++OH-H2O,稀硫酸与氢氧化铜反应生成硫酸铜和水,反应的离子方程式为2H++
Cu(OH)2Cu2++2H2O,则两反应不能用同一离子方程式表示,故C不符合题意;氯化钡溶液与硫酸铜溶液反应生成硫酸钡沉淀和氯化铜,反应的离子方程式为Ba2++SBaSO4↓,氢氧化钡溶液与硫酸氢钠溶液反应生成硫酸钠、硫酸钡沉淀和水,反应的离子方程式为Ba2++2OH-+S+2H+BaSO4↓+2H2O,故D不符合题意。
3.有些离子方程式能表示一类反应,有些离子方程式却只能表示一个反应。下列离子方程式中,只能表示一个化学反应的是( )
A.Fe+Cu2+Fe2++Cu
B.Mg2++2OH-+Ba2++SBaSO4↓+Mg(OH)2↓
C.C+2H+CO2↑+H2O
D.Ag++Cl-AgCl↓
【答案】 B
【解析】 Fe+Cu2++Cu可表示铁与可溶性铜盐溶液的反应,表示一类反应,A不符合题意;Mg2++2OH-+Ba2++SBaSO4↓+Mg(OH)2↓只能表示氢氧化钡溶液与硫酸镁溶液反应,只能表示一个反应,B符合题意;C+2H+CO2↑+H2O表示可溶性碳酸盐溶液与强酸溶液反应生成可溶性盐、二氧化碳和水的一类反应,如碳酸钠溶液、碳酸钾溶液等与稀硝酸、稀硫酸、盐酸等的反应,C不符合题意;Ag++Cl-AgCl↓表示可溶性银盐溶液与可溶性氯化物溶液的一类反应,如硝酸银溶液与氯化钠溶液、氯化钾溶液、氯化钡溶液等之间的反应,D不符合题意。
题点二 离子方程式的正误判断
4.下列反应的离子方程式书写正确的是( )
A.铁与稀盐酸反应:2Fe+6H+2Fe3++3H2↑
B.氢氧化钠溶液与氯化铜溶液反应:2OH-+Cu2+Cu(OH)2↓
C.大理石与盐酸反应:C+2H+H2O+CO2↑
D.氢氧化钡溶液与稀硫酸反应:Ba2++SBaSO4↓
【答案】 B
【解析】 铁与稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气,反应的离子方程式为Fe+2H+Fe2++
H2↑,故A错误;氢氧化钠溶液与氯化铜溶液反应生成氢氧化铜沉淀和氯化钠,反应的离子方程式为2OH-+Cu2+Cu(OH)2↓,故B正确;大理石与盐酸反应生成氯化钙、二氧化碳和水,反应的离子方程式为CaCO3+2H+Ca2++H2O+CO2↑,故C错误;氢氧化钡溶液与稀硫酸反应生成硫酸钡沉淀和水,反应的离子方程式为Ba2++2OH-+S+2H+BaSO4↓+
2H2O,故D错误。
5.下列反应的离子方程式书写正确的是( )
A.用氢氧化钠溶液吸收多余的Cl2:Cl2+OH-Cl-+ClO-+H2O
B.钠在水中的反应:2Na+2H2O2Na++2OH-+H2↑
C.氯气溶于水:Cl2+H2O2H++Cl-+ClO-
D.用醋酸(CH3COOH)除去水壶水垢(CaCO3):CaCO3+2H+Ca2++CO2↑+H2O
【答案】 B
【解析】 用氢氧化钠溶液吸收多余的Cl2,离子方程式为 Cl2+2OH-Cl-+ClO-+H2O,A错误;钠与水反应的离子方程式为2Na+2H2O2Na++2OH-+H2↑,B正确;氯气与水反应生成氯化氢和次氯酸,次氯酸是弱酸,不能拆成离子形式,正确的离子方程式为 Cl2+
H2OH++Cl-+HClO,C错误;醋酸为弱酸,不能拆成离子形式,正确的离子方程式为CaCO3+2CH3COOHCa2++CO2↑+H2O+2CH3COO-,D错误。
学习任务三 离子反应发生的条件
1.实验探究
实验操作 现象及离子方程式
向盛有2 mL CuSO4溶液的试管里加入2 mL NaOH溶液 产生蓝色沉淀; Cu2++2OH-Cu(OH)2↓
向盛有2 mL NaOH稀溶液的试管里滴入几滴酚酞溶液,再用滴管向试管里慢慢滴入稀盐酸,至溶液恰好变色为止 溶液红色褪去; H++OH-H2O
向盛有2 mL Na2CO3溶液的试管里加入2 mL稀盐酸 产生无色气泡; C+2H+CO2↑+H2O
2.离子反应发生的条件
(1)复分解反应型离子反应发生的条件。
①生成难溶的物质,如CaCO3、BaSO4、AgCl、Cu(OH)2等。
②生成挥发性的物质,如CO2、NH3、H2S等。
③生成难电离的物质,如H2O、CH3COOH、NH3·H2O 等。
(2)氧化还原反应型离子反应发生的条件。
有能发生氧化还原反应的氧化剂和还原剂,如 Zn+2H+Z+H2↑。
某兴趣小组进行了以下实验探究。
探究 离子反应发生的条件
问题1:实验①②的现象是什么 以上实验中发生的反应,属于4种基本反应类型中的哪
一种
提示: 实验①试管中产生蓝色沉淀,实验②试管中固体逐渐溶解,产生大量气泡;复分解
反应。
问题2:哪些生成物的产生能够说明溶液中离子数目发生了改变 请结合以上分析总结该类离子反应发生的条件。
提示:沉淀、气体、水等;复分解反应型离子反应发生的条件是生成难溶物质、易挥发物质、难电离物质。
离子共存问题中易忽视的三类隐含条件
(1)隐含条件一:无色透明溶液。
①“无色”是指溶液中不含有带有颜色的离子,如:呈蓝色的Cu2+、呈浅绿色的Fe2+、呈棕黄色的Fe3+、呈紫色的Mn等。
②“透明溶液”意味着无难溶物和微溶物,但并不意味着溶液无色。
(2)隐含条件二:酸性环境。
“强酸性溶液”“使石蕊变红的溶液”“常温下,pH<7的溶液”,一定含有H+。
(3)隐含条件三:碱性环境。
“强碱性溶液”“使酚酞变红的溶液”“常温下,pH>7的溶液”,一定含有OH-。
1.下列各组物质能发生离子反应的是( )
A.NaCl溶液与盐酸
B.KNO3溶液与NaOH溶液
C.AgNO3溶液与BaCl2溶液
D.Na2SO4溶液与HNO3溶液
【答案】 C
【解析】 NaCl溶液与盐酸不反应,不能发生离子反应,A错误;KNO3溶液与NaOH溶液不反应,不能发生离子反应,B错误;AgNO3溶液与BaCl2溶液反应生成氯化银沉淀,离子方程式为Ag++Cl-AgCl↓,C正确;Na2SO4溶液与HNO3溶液不反应,不能发生离子反应,
D错误。
2.某无色透明的溶液中,下列离子能大量共存的一组是( )
A.H+、HC、K+、S
B.Fe3+、S、N、Cl-
C.Cl-、Ca2+、C、K+
D.Na+、Cl-、Ba2+、OH-
【答案】 D
【解析】 溶液中氢离子与碳酸氢根离子反应生成二氧化碳和水,不能大量共存,故A不符合题意;铁离子在溶液中呈棕黄色,则无色透明的溶液中不可能含有铁离子,故B不符合题意;溶液中钙离子与碳酸根离子反应生成碳酸钙沉淀,不能大量共存,故C不符合题意;四种离子之间不反应,都是无色离子,能大量共存,故D符合题意。
3.常温下,下列离子在指定的溶液中能大量共存的是( )
A.无色透明溶液:Fe3+、Na+、Mn、S
B.使酚酞变红的溶液:K+、Na+、S、C
C.使紫色石蕊溶液变红的溶液:Ba2+、Mg2+、S、ClO-
D.钠与水反应后的溶液:Cu2+、Na+、N、Cl-
【答案】 B
【解析】 Fe3+、Mn均有颜色,不能在无色透明溶液中大量存在,故A不符合题意;使酚酞变红的溶液呈碱性,K+、Na+、S、C、OH-之间互不反应,可以大量共存,故B符合题意;使紫色石蕊溶液变红的溶液中含有大量的氢离子,次氯酸根离子和氢离子会反应生成次氯酸,不能大量共存,故C不符合题意;钠与水反应后的溶液呈碱性,在碱性溶液中,氢氧根离子会和铜离子反应生成氢氧化铜沉淀,不能大量存在,故D不符合题意。
[footnoteRef:2] [2:
命题解密与解题指导
情境解读:本题以生活中的抗酸药原理和一个学生实验为素材,考查离子反应发生的条件、实质及离子方程式的书写。
素养立意:通过抗酸药的原理,考查进行证据推理及用离子方程式书写的模型解决问题的学科素养,通过对滴定实验结果进行解释,考查科学探究与创新意识的学科素养。
思考路径:
]
Ⅰ.人体胃液中含有胃酸(0.2%~0.4%的盐酸),起杀菌、帮助消化等作用,但胃酸的量不能过多或过少,它必须控制在一定范围内。当胃酸过多时就会出现“咯酸水”“烧心”“胃部隐隐作痛”等症状。目前市场上的抗酸药主要有①吸收性抗酸药,如NaHCO3等;②非吸收性抗酸药,如CaCO3、MgO、Al(OH)3等。
(1)上述所列举的抗酸药中有 个是电解质。
(2)CaCO3作抗酸药时发生反应的离子方程式为 。
(3) (填“可以”或“不可以”)服用BaCO3来治疗胃酸过多,理由是
。
(4)如果患者同时患有胃溃疡,此时最好服用胃舒平[主要成分是Al(OH)3],反应的离子方程式为 。
Ⅱ.某同学称取一定质量的MgCl2固体配成溶液,在该溶液中加入一定量的盐酸,然后向此混合溶液中逐滴加入NaOH溶液。滴加过程如图甲所示,产生沉淀的质量与加入NaOH溶液的体积的关系如图乙所示。
(5)溶解MgCl2固体所用的玻璃仪器有 (填字母)。
a.容量瓶 b.烧杯 c.量筒 d.玻璃棒
(6)OA段反应的离子方程式为 。
(7)AB段反应的离子方程式为 。
(8)在B点对应的溶液中滴加AgNO3溶液,观察到的现象是 ,反应的离子方程式为 。
【答案】 (1)4 (2)CaCO3+2H+Ca2++CO2↑+H2O (3)不可以 Ba2+是重金属离子,对人体有害
(4)Al(OH)3+3H+Al3++3H2O (5)bd (6)H++OH-H2O
(7)Mg2++2OH-Mg(OH)2↓
(8)有白色沉淀生成 Ag++Cl-AgCl↓
【解析】 Ⅰ.(1)在水溶液中或熔融状态下能够导电的化合物是电解质,碳酸氢钠、碳酸钙、氧化镁和氢氧化铝均是电解质,则题述所列举的抗酸药中有4个是电解质。
(2)CaCO3作抗酸药时与氢离子反应,则发生反应的离子方程式为CaCO3+2H+Ca2++
H2O+CO2↑。
(3)碳酸钡与酸反应生成钡离子,Ba2+是重金属离子,对人体有害,因此不可以服用BaCO3来治疗胃酸过多。
(4)胃舒平中的Al(OH)3难溶于水,作抗酸药时和胃酸中的H+反应的离子方程式为Al(OH)3+3H+Al3++3H2O。
Ⅱ.图中OA段表示OH-与H+反应,AB段表示OH-与Mg2+反应,B点对应的溶液为NaCl溶液,加AgNO3溶液发生反应Ag++Cl-AgCl↓,现象是有白色沉淀生成。
课时作业
对点训练
知识点一 强电解质与弱电解质
1.下列物质能导电且为强电解质的是( )
A.冰醋酸 B.熔融BaSO4
C.KNO3溶液 D.液态HCl
【答案】 B
【解析】 冰醋酸为弱电解质,且无自由移动的离子,不能导电,A不符合题意;硫酸钡为强电解质,熔融状态下可以导电,B符合题意;硝酸钾溶液为混合物,不是电解质,C不符合题意;液态HCl为强电解质,但无自由移动的离子,液态HCl不导电,D不符合题意。
2.下列物质在水中的电离方程式正确的是( )
A.FeCl2Fe2++C
B.HClOH++ClO-
C.NaHCO3Na++H++C
D.CH3COONH4N+CH3COO-
【答案】 D
【解析】 FeCl2溶于水后发生完全电离,电离方程式为 FeCl2Fe2++2Cl-,A不正确;HClO为弱酸,电离方程式为HClOH++ClO-,B不正确;NaHCO3是强电解质,溶于水会电离出Na+和HC,电离方程式为NaHCO3Na++HC,C不正确;CH3COONH4为强电解质,在水溶液中发生完全电离,电离方程式为CH3COONH4N+CH3COO-,D正确。
3.下列说法正确的是( )
A.CH3COOH与NaOH在相同条件下电离程度相等
B.NaCl溶液能导电是因为溶液中有能够自由移动的Na+和Cl-
C.H2SO4在电流作用下在水中电离出H+和S
D.SO2能溶于水,水溶液能导电,所以SO2是电解质
【答案】 B
【解析】 CH3COOH是弱电解质,NaOH是强电解质,在相同条件下电离程度不相等,A错误;NaCl溶液能导电是因为溶液中存在可以自由移动的离子,B正确;H2SO4在水分子的作用下发生电离,电流作用下离子发生定向移动,C错误;SO2与水反应生成了电解质H2SO3,其本身属于非电解质,D错误。
4.下列说法正确的是( )
A.强电解质都是可溶性化合物,弱电解质都是难溶性化合物
B.熔融态的氯化铝不导电,所以氯化铝属于非电解质
C.强电解质不一定能导电,弱电解质溶液的导电能力不一定比强电解质溶液的弱
D.常见的强酸、强碱和大部分盐都是强电解质,其他化合物都是弱电解质
【答案】 C
【解析】 强、弱电解质与溶解性无关,如BaSO4难溶于水,但属于强电解质,故A错误;熔融态的氯化铝不导电,但其在水溶液中能导电,所以氯化铝属于电解质,故B错误;电解质导电是有条件的,溶液的导电性与溶液中离子浓度和所带的电荷数有关,故C正确;常见的强酸、强碱、大部分盐、金属氧化物都是强电解质,如CaO、Na2O等也是强电解质,故D
错误。
5.有下列物质:
①氨气 ②氨水 ③盐酸 ④醋酸(CH3COOH) ⑤硫酸钡 ⑥氯化银 ⑦氯化钠溶液 ⑧二氧化碳 ⑨醋酸铵 ⑩氢气
(1)属于强电解质的是 (填序号,下同);属于弱电解质的是 。
(2)写出④⑤的电离方程式: , 。
【答案】 (1)⑤⑥⑨ ④
(2)CH3COOHCH3COO-+H+ BaSO4Ba2++S
知识点二 离子反应与离子方程式的书写
6.实验室有以下8种药品:盐酸、氢氧化钠溶液、食盐溶液、氯化钡溶液、大理石、硫酸钠溶液、高锰酸钾、硝酸银溶液。酸和碱有腐蚀性。所给8种药品中,两种腐蚀性药品混合发生反应的离子方程式为( )
A.H++OH-H2O
B.Cl-+Ag+AgCl↓
C.Ba2++SBaSO4↓
D.CaCO3+2H+Ca2++H2O+CO2↑
【答案】 A
【解析】 酸和碱有腐蚀性,所给8种药品中,酸为盐酸,碱为氢氧化钠,两者反应生成氯化钠和水,反应的离子方程式为H++OH-H2O,故选A。
7.下列能用H++OH-H2O来表示的化学反应是( )
A.氢氧化镁和盐酸反应
B.氢氧化铁与硫酸反应
C.氢氧化钾溶液和稀硝酸反应
D.氢氧化钡溶液与稀硫酸反应
【答案】 C
【解析】 氢氧化镁难溶于水,主要以固体形式存在,不能拆写为OH-形式,A错误;氢氧化铁难溶于水,主要以固体形式存在,不能拆写为OH-形式,B错误;氢氧化钾溶液和稀硝酸反应产生可溶性的强电解质KNO3和H2O,离子方程式为H++OH-H2O,C正确;氢氧化钡溶液与稀硫酸反应,除产生水外,还生成了BaSO4沉淀,D错误。
8.下列化学反应的离子方程式书写正确的是( )
A.氢氧化铜溶液与硫酸的反应:OH-+H+H2O
B.氧化亚铁溶于稀硫酸:FeO+2H+Fe2++H2O
C.铝片与硝酸汞溶液反应:Al+Hg2+Al3++Hg
D.硫酸铁溶液中加入氢氧化钡溶液:Ba2++SBaSO4↓
【答案】 B
【解析】 Cu(OH)2是难溶物,不能拆成离子,离子方程式应为Cu(OH)2+2H+2H2O+
Cu2+,A项错误;氧化亚铁溶于稀硫酸,离子方程式为 FeO+2H+Fe2++H2O,B项正确;题给离子方程式电荷不守恒,正确的离子方程式应为2Al+3Hg2+2Al3++3Hg,C项错误;硫酸铁溶液中加入氢氧化钡溶液,离子方程式应为3Ba2++6OH-+2Fe3++3S3BaSO4↓+
2Fe(OH)3↓,D项错误。
9.下列指定反应的离子方程式或化学方程式正确的是( )
A.向CaCl2溶液中通入CO2:Ca2++H2O+CO2CaCO3↓+2H+
B.同物质的量浓度、同体积的NH4HSO4溶液与NaOH溶液混合:N+OH-NH3·H2O
C.常温下澄清石灰水久置后出现白色固体:Ca2++2OH-+CO2CaCO3↓+H2O
D.往碳酸氢钠溶液中滴入醋酸:HC+H+H2O+CO2↑
【答案】 C
【解析】 氯化钙与二氧化碳不发生反应,A错误;NH4HSO4电离出来的H+优先与NaOH溶液反应,同物质的量浓度、同体积的NH4HSO4溶液与NaOH溶液反应,氢离子和氢氧根离子恰好完全反应,正确的离子方程式应为H++OH-H2O,B错误;澄清石灰水久置后,氢氧化钙与空气中的二氧化碳反应生成碳酸钙白色沉淀,反应的离子方程式为Ca2++
2OH-+CO2CaCO3↓+H2O,C正确;醋酸为弱酸,应写化学式,碳酸氢钠溶液与醋酸反应的离子方程式为HC+CH3COOHH2O+CO2↑+CH3COO-,D错误。
10.下表中对离子方程式的评价不合理的是( )
选项 化学反应及其离子方程式 评价
A. 足量的CO2与澄清石灰水反应: CO2+Ca2++2OH-CaCO3↓+H2O 错误,足量的CO2与澄清石灰水反应的产物为Ca(HCO3)2
B. 向碳酸钙上滴加稀盐酸: 2H++CCO2↑+H2O 错误,碳酸钙不应该写成C形式
C. 向硫酸铵溶液中加入氢氧化钡溶液: Ba2++SBaSO4↓ 正确
D. 铁粉与稀硫酸反应: 2Fe+6H+2Fe3++3H2↑ 错误,H+的氧化性较弱,只能将铁单质氧化为Fe2+
【答案】 C
【解析】 向硫酸铵溶液中加入氢氧化钡溶液,不能漏写铵根离子与氢氧根离子的反应,离子方程式应为2N+S+2OH-+Ba2+BaSO4↓+2NH3·H2O,故选C。
知识点三 离子反应发生的条件
11.如图是某矿物质饮用水标签的部分内容,则该饮用水中还可能较大量存在的是( )
主要成分 钾离子(K+)20~27.3 mg·L-1 氯离子(Cl-)30~34.2 mg·L-1 镁离子(Mg2+)20.2~24.9 mg·L-1 硫酸根离子(S)24~27.5 mg·L-1
A.OH- B.Ag+ C.Na+ D.Ca2+
【答案】 C
【解析】 OH-与Mg2+不能大量共存;Ag+与S、Cl-不能大量共存;Ca2+与S不能大量共存。
12.下列反应不能发生的是( )
A.KHCO3+HClKCl+CO2↑+H2O
B.AgNO3+NaClAgCl↓+NaNO3
C.Na2CO3+Ca(OH)2CaCO3↓+2NaOH
D.2HCl+Na2SO42NaCl+H2SO4
【答案】 D
【解析】 反应若能生成沉淀、气体或水(难电离物质)等,导致离子浓度减小,离子反应就能发生。A项生成了CO2气体和水,B项、C项均生成了沉淀,所以反应均能发生,而D项中不满足离子反应发生的条件,反应不能发生。
13.下列反应既是离子反应,又是氧化还原反应的是( )
A.实验室用KMnO4制O2
B.工业上用C还原Fe2O3
C.NaOH和稀硫酸反应
D.Na和盐酸反应
【答案】 D
【解析】 A项反应是在固体状态下进行,无离子参加,不属于离子反应,错误;B项反应是在固体状态下进行,无离子参加,不属于离子反应,错误;C项反应过程中元素化合价不变,因此不属于氧化还原反应,错误;D项反应在溶液中进行,有离子参加,属于离子反应,反应过程中有元素化合价的变化,属于氧化还原反应,正确。
14.甲、乙、丙、丁四位同学分别进行实验,测定四份不同澄清溶液的成分,记录结果如下:
甲:K2SO4、BaCl2、NaCl
乙:NaCl、Ba(OH)2、K2CO3
丙:HCl、K2CO3、NaCl
丁:K2SO4、Na2CO3、KCl
其中记录结果合理的是( )
A.甲 B.乙 C.丙 D.丁
【答案】 D
【解析】 甲中Ba2+与S会形成BaSO4沉淀而不能大量共存;乙中Ba2+与C会形成BaCO3沉淀而不能大量共存;丙中H+与C会产生CO2气体和H2O而不能大量共存。
15.向某溶液中加入铝粉能放出H2,下列各组离子一定不能在该溶液中大量共存的是( )
A.Na+、Fe3+、S、Cl-
B.Ba2+、Mg2+、HC、N
C.Na+、K+、N、C
D.K+、N、Na+、S
【答案】 B
【解析】 加入铝粉能放出H2,说明该溶液可能呈酸性,也可能呈碱性。在碱性溶液中,Fe3+和OH-不能大量共存;在酸性溶液中,Na+、Fe3+、S、Cl-、H+相互之间不反应,能大量共存,故A不符合题意。在碱性溶液中,Mg2+、HC与OH-不能大量共存,且HC生成C后,Ba2+与C会生成BaCO3沉淀;在酸性溶液中,HC与H+生成CO2,不能大量共存,故B符合题意。在酸性溶液中,C与H+不能大量共存;在碱性溶液中,Na+、K+、N、C、OH-相互之间不反应,可以大量共存,故C不符合题意。K+、N、Na+、S之间以及与H+或OH-均不反应,都可以大量共存,故D不符合题意。
综合应用
16.某无色溶液可能含有AgNO3、NaCl、Na2CO3和Na2SO4中的一种。取少量该溶液于试管中,加入稀盐酸,无明显现象,再加入BaCl2溶液,有白色沉淀产生。则该物质是( )
A.AgNO3 B.NaCl
C.Na2SO4 D.Na2CO3
【答案】 C
【解析】 取少量该溶液于试管中,加入稀盐酸,无明显现象,则一定不是AgNO3、Na2CO3,再加入BaCl2溶液,有白色沉淀产生,则一定不是NaCl,所以该物质是Na2SO4,故选C。
17.下列化学反应的离子方程式书写正确的是( )
A.氧化镁与硫酸氢钠溶液反应:MgO+2HSMg2++H2O+2S
B.酸性条件下加碘盐中碘元素的检验:I+5I-+6H+3I2+3OH-
C.碳酸钙与盐酸反应:C+2H+CO2↑+H2O
D.钠与水反应:2Na+2H2O2Na++2OH-+H2↑
【答案】 D
【解析】 氧化镁与硫酸氢钠溶液反应的离子方程式为 MgO+2H+Mg2++H2O,A错误;酸性条件下加碘盐中碘元素的检验不会生成OH-,正确的离子方程式为I+5I-+6H+3I2+3H2O,B错误;碳酸钙难溶,故不能拆成离子形式,反应的离子方程式是CaCO3+2H+Ca2++H2O+CO2↑,C错误;钠与水反应生成NaOH和H2,离子方程式为2Na+2H2O2Na++2OH-+H2↑,D正确。
18.室温下,下列各组离子在指定溶液中能大量共存的是( )
A.澄清透明的溶液:Fe2+、Na+、Cl-、N
B.滴加酚酞溶液显红色的溶液:Ba2+、N、N、Cl-
C.滴加紫色石蕊溶液显蓝色的溶液:Fe2+、Cu2+、K+、S
D.与铁反应放出氢气的溶液:Na+、K+、CH3COO-、Cl-
【答案】 A
【解析】 澄清透明的溶液中Fe2+、Na+、Cl-、N互不反应,可以大量共存,A符合题意;滴加酚酞溶液显红色的溶液呈碱性,溶液中含有氢氧根离子,氢氧根离子与铵根离子结合生成一水合氨,不能大量共存,B不符合题意;滴加紫色石蕊溶液显蓝色的溶液呈碱性,溶液中含有氢氧根离子,铜离子和亚铁离子都与氢氧根离子反应,不能大量共存,C不符合题意;与铁反应放出氢气的溶液呈酸性,CH3COO-与氢离子结合生成醋酸,不能大量共存,D不符合题意。
19.向Ba(OH)2溶液中滴入几滴酚酞溶液,然后匀速逐滴加入稀硫酸,测得混合溶液的导电能力随时间变化的曲线如图所示。下列说法正确的是( )
A.AB段溶液的导电能力不断减弱,说明生成的BaSO4不是电解质
B.a时刻Ba(OH)2溶液与稀硫酸恰好完全反应的离子方程式:Ba2++SBaSO4↓
C.滴有酚酞的Ba(OH)2溶液呈红色的原因:Ba(OH)2Ba2++2OH-
D.用NaOH溶液代替Ba(OH)2溶液重复上述实验,溶液导电能力随时间变化与图相同
【答案】 C
【解析】 AB段溶液的导电能力不断减弱,是由于发生反应H2SO4+Ba(OH)2BaSO4↓+
2H2O,反应产生的BaSO4是难溶性强电解质,主要以固体形式存在,H2O是弱电解质,导致溶液中自由移动的离子浓度减小,溶液导电能力减弱,A错误;a时刻Ba(OH)2溶液与稀硫酸恰好完全反应,除产生BaSO4沉淀外,还产生弱电解质H2O,反应的离子方程式为2H++
S+Ba2++2OH-BaSO4↓+2H2O,B错误;滴有酚酞的Ba(OH)2溶液呈红色,是由于 Ba(OH)2 是二元强碱,在水中电离产生OH-,使溶液显碱性,电离方程式为Ba(OH)2Ba2++2OH-,C正确;若用NaOH溶液代替 Ba(OH)2 溶液重复题述实验,NaOH与H2SO4发生中和反应产生可溶性盐Na2SO4和H2O,溶液中始终存在大量自由移动的离子,因此溶液导电能力几乎不变,不会发生题述变化,D错误。
20.(1)有下列物质:
①水银 ②烧碱 ③大理石 ④氯化钠晶体 ⑤盐酸 ⑥氨 ⑦蔗糖 ⑧二氧化碳
⑨液态氯化氢 澄清石灰水
其中能导电的是 (填序号,下同),属于强电解质的是 。
(2)按要求写出下列离子方程式。
①KAl(SO4)2在水溶液中的电离方程式: 。
②碳酸钙与盐酸反应的离子方程式: 。
【答案】 (1)①⑤ ②④⑨
(2)①KAl(SO4)2K++Al3++2S
②CaCO3+2H+Ca2++H2O+CO2↑
【解析】 (1)①水银是汞金属单质,能导电,既不是电解质也不是非电解质;②烧碱属于强碱,是强电解质,但因没有能自由移动的电子或离子,所以不导电;③大理石是混合物,既不是电解质也不是非电解质,因没有能自由移动的电子或离子,所以不导电;④氯化钠晶体属于盐,是强电解质,但没有能自由移动的电子或离子,所以不导电;⑤盐酸是混合物,既不是电解质也不是非电解质,但溶液中含有能自由移动的离子,所以能导电;⑥氨本身不能电离,是非电解质,因没有能自由移动的电子或离子,所以不导电;⑦蔗糖属于有机物,不能电离,是非电解质,因没有能自由移动的电子或离子,所以不导电;⑧二氧化碳是化合物,本身不能电离,是非电解质,因没有能自由移动的电子或离子,所以不导电;⑨液态氯化氢在水溶液中能完全电离,是强电解质,因没有能自由移动的电子或离子,所以不导电;⑩澄清石灰水是混合物,既不是电解质也不是非电解质,但溶液中含有能自由移动的离子,所以能导电。故能导电的是①⑤⑩,属于强电解质的是②④⑨。
(2)①KAl(SO4)2在水溶液中的电离方程式为KAl(SO4)2K++Al3++2S。
②碳酸钙与盐酸反应生成可溶于水的CaCl2、CO2气体和水,反应的离子方程式为CaCO3+2H+Ca2++H2O+CO2↑。
21.某小组在实验室探究Ba(OH)2溶液与稀盐酸反应的实质。向0.2 mol·L-1Ba(OH)2溶液中滴加0.1 mol·L-1盐酸,测定导电率的变化如图所示,请回答下列问题。
(1)Ba(OH)2在水中以离子形式存在的实验证据是 。
Ba(OH)2的电离方程式为 。
(2)AB段发生反应的离子方程式是 。
(3)B点恰好完全反应,此时溶液中存在的微粒有H2O、 (填微粒符号)。
(4)下列化学反应的实质与Ba(OH)2溶液和稀盐酸反应的实质相同的是 (填字母)。
A.Ba(OH)2溶液和H2SO4溶液
B.NaOH溶液和H2SO4溶液
C.Ba(OH)2溶液和HNO3溶液
(5)若有一表面光滑的塑料小球悬浮于Ba(OH)2 溶液中央,如图所示。向该烧杯中缓缓注入与Ba(OH)2溶液等密度的稀硫酸至恰好完全反应。在此实验过程中,小球将 (填“上升”“下降”或“保持不动”),原因为
。
【答案】 (1)A点的溶液导电率高 Ba(OH)2Ba2++2OH- (2)H++OH-H2O
(3)Ba2+、Cl- (4)BC (5)下降 Ba(OH)2与H2SO4反应过程中,随反应的进行,混合溶液密度变小,塑料小球下降
【解析】 (1)AB段,A点的溶液导电率高,随着盐酸的量的增多,溶液的导电率减小,是因为发生反应H++OH-H2O,溶液中离子浓度减小,说明Ba(OH)2在水中以离子形式存在,
Ba(OH)2 的电离方程式为 Ba(OH)2Ba2++2OH-。
(2)AB段,Ba(OH)2和HCl发生中和反应,该反应的离子方程式为H++OH-H2O。
(3)在B点时,Ba(OH)2和HCl恰好完全反应,此时溶液中存在的微粒有H2O、Ba2+、Cl-。
(4)Ba(OH)2溶液和稀盐酸反应的实质是H++OH-H2O。Ba(OH)2溶液和H2SO4溶液反应的实质是2H++S+Ba2++2OH-BaSO4↓+2H2O,A不符合题意;NaOH溶液和H2SO4溶液反应的实质是H++OH-H2O,B符合题意;Ba(OH)2溶液与HNO3溶液反应的实质是H++OH-H2O,C符合题意。
(5)向该烧杯里缓缓注入与Ba(OH)2溶液等密度的稀硫酸至恰好完全反应,生成硫酸钡和水,混合溶液的密度小于Ba(OH)2溶液的密度,塑料小球下降。第2课时 离子反应
[学习目标] 1.通过认识酸、碱、盐等电解质在水溶液中或熔融状态下能发生电离,能书写电解质的电离方程式。2.通过实验事实认识离子反应及其发生的条件,能用离子方程式正确表示离子反应的变化过程并能进行正误判断,能够熟练判断溶液中离子能否大量共存。3.通过了解常见离子的检验方法,能设计常见离子的检验方案。
学习任务一 强电解质与弱电解质
1.强电解质与弱电解质
项目 强电解质 弱电解质
概念 在水溶液中能完全电离的电解质 在水溶液中不能完全电离的电解质
所含 物质 类型 (1)强酸,如HCl、 H2SO4、HNO3等; (2)强碱,如NaOH、 KOH、Ca(OH)2、Ba(OH)2等; (3)绝大多数盐,如NaCl、KNO3、 (NH4)2CO3等 (1)弱酸,如H2CO3、 CH3COOH、HClO等; (2)弱碱,如 NH3·H2O等; (3)H2O
相同 点 都能电离,都属于电解质,都属于化合物
不同 点 电离程度不同,溶质存在形式不同:强电解质溶液中只有电离出的阴、阳离子;弱电解质溶液中既有电离出的阴、阳离子,又有未电离的溶质分子
2.电离方程式
(1)强电解质完全电离,用“”表示。如:
H2SO42H++S;
Na2CO32Na++C;
NaHCO3Na++HC。
(2)弱电解质部分电离,用“”表示。如:
HClOH++ClO-;
NH3·H2ON+OH-。
[示例] 有下列物质:①H2SO4、②CH3COOH、③Ca(OH)2、④NH3·H2O、⑤NaHCO3、⑥BaSO4。
(1)属于强电解质的有 ,属于弱电解质的有 。(填序号)
(2)写出②③⑥的电离方程式。
② ;
③ ;
⑥ 。
(2)CH3COOHCH3COO-+H+ Ca(OH)2Ca2++2OH- BaSO4Ba2++S
电解质是在水溶液或熔融状态下能导电的化合物。在我们所学的电解质中,根据其在水中的电离程度把电解质分为强电解质和弱电解质。
探究 强、弱电解质的区别
问题1:强、弱电解质在水中的存在形式有什么区别
问题2:难溶的化合物一定是弱电解质吗
问题3:导电能力强的电解质溶液一定是强电解质吗
1.下列说法正确的是( )
A.能完全溶于水的电解质是强电解质
B.强电解质溶液一定比弱电解质溶液导电能力强
C.弱电解质在水溶液中存在溶质分子
D.稀盐酸是强电解质
2.下列物质在水溶液中的电离方程式正确的是( )
A.AlCl3Al3++C
B.NaHCO3Na++HC
C.KClO3K++Cl-+3O2-
D.(NH4)2SO4N+S
HC,故B正确;KClO3为强电解质,在水溶液中完全电离,其电离方程式为KClO3K++Cl,故C错误;(NH4)2SO4为强电解质,在水溶液中完全电离,其电离方程式为(NH4)2SO42N+S,故D错误。
3.将下列物质按要求填到空格中。
①醋酸 ②NH3·H2O ③熔融KNO3 ④汞
⑤CO2 ⑥NaOH溶液
(1)能导电的是 (填序号)。
(2)属于弱电解质的是 (填序号)。
(3)属于强电解质的是 (填序号)。
(4)写出NH3·H2O的电离方程式: 。
(4)NH3·H2ON+OH-
(2)在水溶液中不完全电离的电解质为弱电解质,属于弱电解质的有①②。
(3)在水溶液中能完全电离的电解质为强电解质,属于强电解质的有③。
(4)一水合氨是弱电解质,不完全电离,其电离方程式为NH3·H2ON+OH-。
学习任务二 离子反应与离子方程式的书写
1.离子反应
(1)实例分析。
混合溶液 Na2CO3溶液与澄清石灰水 Na2CO3溶液与CaCl2溶液
反应溶液 中离子 Na+、C Na+、C
Ca2+、OH- Ca2+、Cl-
反应后 微粒 CaCO3、Na+、OH- CaCO3、Na+、Cl-
离子之间 的反应 Ca2+与C反应生成CaCO3 Ca2+与C反应生成CaCO3
(2)概念:有离子参加的化学反应。
(3)离子反应的实质:溶液中某些离子浓度的降低。
2.离子方程式
(1)概念:用实际参加反应的离子符号来表示反应的式子。
(2)书写步骤。
以氯化钡和硫酸钠在溶液中的反应为例:
①写:写出反应的化学方程式(必须根据实验事实)。
BaCl2+Na2SO4BaSO4↓+2NaCl
②拆:把溶于水且完全电离的物质写成离子形式,难溶于水或溶于水但难电离的物质仍用化学式表示。
Ba2++2Cl-+2Na++SBaSO4↓+2Na++2Cl-
③删:删去化学方程式两边不参加反应的离子。
S+Ba2+BaSO4↓
④查:检查离子方程式两边各元素的原子数目和离子所带的电荷总数是否相等、反应条件、沉淀符号、气体符号等。
(3)意义。
①表示某一个特定的化学反应。
如反应2H2O+2Na2NaOH+H2↑可表示为2H2O+2Na2OH-+H2↑+2Na+。
②表示同一类的化学反应。
如H++OH-H2O可以表示所有强酸溶液和可溶性强碱溶液作用生成可溶性盐和水的中和反应。
[示例] 书写下列反应的离子方程式。
(1)氧化镁溶于稀盐酸: 。
(2)用碳酸钙与稀盐酸反应制备二氧化碳: 。
(3)铁与稀硫酸反应生成氢气: 。
(4)用小苏打(NaHCO3)治疗胃酸过多: 。
(5)氢氧化铜溶于稀硫酸: 。
(2)CaCO3+2H+Ca2++CO2↑+H2O
(3)Fe+2H+Fe2++H2↑
(4)HC+H+H2O+CO2↑
(5)Cu(OH)2+2H+Cu2++2H2O
某兴趣小组进行了以下三个实验探究:
探究 离子反应的实质
问题1:以实验①NaOH溶液与CuSO4溶液反应为例。
化学方程式: 。
现象: 。
微观探析:
NaOH和CuSO4的电离方程式 NaOH 、 CuSO4
混合前两溶液中存在的离子 NaOH溶液: CuSO4溶液:
混合后数目减少的离子
混合后数目不变的离子
生成蓝色沉淀 Na++OH- Cu2++S Na+、OH- Cu2+、S OH-、Cu2+ Na+、S
问题2:从微观角度考虑,体系中,离子数目发生了什么变化 实验②③中是否发生了同样的变化
问题3:将氯化钾溶液与硫酸钠溶液混合,是否也会发生相同的变化 由此归纳离子反应的实质是什么。
离子方程式中的“拆”分原则
在书写离子方程式的四个步骤中,“拆”是关键,拆分时应注意一些原则。
(1)拆写成离子符号的物质。
①强酸:HCl、H2SO4、HNO3、HClO4、HI、HBr等。
②强碱:NaOH、KOH、Ba(OH)2等。
③易溶且易电离的盐:NaCl、MgSO4等。
(2)不能拆写成离子的物质。
①气体:CO2、SO2、NH3等。
②单质:Na、Fe、H2等。
③氧化物:Na2O、Fe2O3、CuO等。
④难溶物:CaCO3、Mg(OH)2、Cu(OH)2、BaSO4、AgCl等。
⑤难电离的物质:弱酸(如H2CO3)、弱碱(如NH3·H2O)和H2O。
(3)多元弱酸的酸式酸根离子不能继续拆分,如NaHCO3不能拆写成“Na++H++C”,应写成“Na++HC”。
(4)微溶物[如Ca(OH)2、CaSO4、Ag2SO4、MgCO3]。
①作反应物:澄清溶液中写成离子,悬浊液中写成化学式。
②作生成物:一律视为沉淀,写成化学式。
(5)氨水作反应物可写作NH3·H2O;作生成物,若有加热条件或浓度很大时,可写作NH3
(标“↑”)。
题点一 离子方程式的意义与书写
1.离子方程式BaCO3+2H+CO2↑+H2O+Ba2+中的H+能代表的物质是( )
①HCl ②H2SO4 ③HNO3 ④NaHSO4 ⑤CH3COOH
A.①③ B.①④⑤
C.②④⑤ D.①⑤
2.下列各组反应,前后可用同一离子方程式表示的是( )
A.HNO3+Na2CO3,HCl+NaHCO3
B.HNO3+NaHCO3,NaHSO4+KHCO3
C.HCl+Ba(OH)2,H2SO4+Cu(OH)2
D.BaCl2+CuSO4,Ba(OH)2+NaHSO4
Cu(OH)2Cu2++2H2O,则两反应不能用同一离子方程式表示,故C不符合题意;氯化钡溶液与硫酸铜溶液反应生成硫酸钡沉淀和氯化铜,反应的离子方程式为Ba2++SBaSO4↓,氢氧化钡溶液与硫酸氢钠溶液反应生成硫酸钠、硫酸钡沉淀和水,反应的离子方程式为Ba2++2OH-+S+2H+BaSO4↓+2H2O,故D不符合题意。
3.有些离子方程式能表示一类反应,有些离子方程式却只能表示一个反应。下列离子方程式中,只能表示一个化学反应的是( )
A.Fe+Cu2+Fe2++Cu
B.Mg2++2OH-+Ba2++SBaSO4↓+Mg(OH)2↓
C.C+2H+CO2↑+H2O
D.Ag++Cl-AgCl↓
题点二 离子方程式的正误判断
4.下列反应的离子方程式书写正确的是( )
A.铁与稀盐酸反应:2Fe+6H+2Fe3++3H2↑
B.氢氧化钠溶液与氯化铜溶液反应:2OH-+Cu2+Cu(OH)2↓
C.大理石与盐酸反应:C+2H+H2O+CO2↑
D.氢氧化钡溶液与稀硫酸反应:Ba2++SBaSO4↓
H2↑,故A错误;氢氧化钠溶液与氯化铜溶液反应生成氢氧化铜沉淀和氯化钠,反应的离子方程式为2OH-+Cu2+Cu(OH)2↓,故B正确;大理石与盐酸反应生成氯化钙、二氧化碳和水,反应的离子方程式为CaCO3+2H+Ca2++H2O+CO2↑,故C错误;氢氧化钡溶液与稀硫酸反应生成硫酸钡沉淀和水,反应的离子方程式为Ba2++2OH-+S+2H+BaSO4↓+
2H2O,故D错误。
5.下列反应的离子方程式书写正确的是( )
A.用氢氧化钠溶液吸收多余的Cl2:Cl2+OH-Cl-+ClO-+H2O
B.钠在水中的反应:2Na+2H2O2Na++2OH-+H2↑
C.氯气溶于水:Cl2+H2O2H++Cl-+ClO-
D.用醋酸(CH3COOH)除去水壶水垢(CaCO3):CaCO3+2H+Ca2++CO2↑+H2O
H2OH++Cl-+HClO,C错误;醋酸为弱酸,不能拆成离子形式,正确的离子方程式为CaCO3+2CH3COOHCa2++CO2↑+H2O+2CH3COO-,D错误。
学习任务三 离子反应发生的条件
1.实验探究
实验操作 现象及离子方程式
向盛有2 mL CuSO4溶液的试管里加入2 mL NaOH溶液 产生蓝色沉淀; Cu2++2OH-Cu(OH)2↓
向盛有2 mL NaOH稀溶液的试管里滴入几滴酚酞溶液,再用滴管向试管里慢慢滴入稀盐酸,至溶液恰好变色为止 溶液红色褪去; H++OH-H2O
向盛有2 mL Na2CO3溶液的试管里加入2 mL稀盐酸 产生无色气泡; C+2H+CO2↑+H2O
2.离子反应发生的条件
(1)复分解反应型离子反应发生的条件。
①生成难溶的物质,如CaCO3、BaSO4、AgCl、Cu(OH)2等。
②生成挥发性的物质,如CO2、NH3、H2S等。
③生成难电离的物质,如H2O、CH3COOH、NH3·H2O 等。
(2)氧化还原反应型离子反应发生的条件。
有能发生氧化还原反应的氧化剂和还原剂,如 Zn+2H+Z+H2↑。
某兴趣小组进行了以下实验探究。
探究 离子反应发生的条件
问题1:实验①②的现象是什么 以上实验中发生的反应,属于4种基本反应类型中的哪
一种
反应。
问题2:哪些生成物的产生能够说明溶液中离子数目发生了改变 请结合以上分析总结该类离子反应发生的条件。
离子共存问题中易忽视的三类隐含条件
(1)隐含条件一:无色透明溶液。
①“无色”是指溶液中不含有带有颜色的离子,如:呈蓝色的Cu2+、呈浅绿色的Fe2+、呈棕黄色的Fe3+、呈紫色的Mn等。
②“透明溶液”意味着无难溶物和微溶物,但并不意味着溶液无色。
(2)隐含条件二:酸性环境。
“强酸性溶液”“使石蕊变红的溶液”“常温下,pH<7的溶液”,一定含有H+。
(3)隐含条件三:碱性环境。
“强碱性溶液”“使酚酞变红的溶液”“常温下,pH>7的溶液”,一定含有OH-。
1.下列各组物质能发生离子反应的是( )
A.NaCl溶液与盐酸
B.KNO3溶液与NaOH溶液
C.AgNO3溶液与BaCl2溶液
D.Na2SO4溶液与HNO3溶液
D错误。
2.某无色透明的溶液中,下列离子能大量共存的一组是( )
A.H+、HC、K+、S
B.Fe3+、S、N、Cl-
C.Cl-、Ca2+、C、K+
D.Na+、Cl-、Ba2+、OH-
3.常温下,下列离子在指定的溶液中能大量共存的是( )
A.无色透明溶液:Fe3+、Na+、Mn、S
B.使酚酞变红的溶液:K+、Na+、S、C
C.使紫色石蕊溶液变红的溶液:Ba2+、Mg2+、S、ClO-
D.钠与水反应后的溶液:Cu2+、Na+、N、Cl-
[footnoteRef:2] [2:
命题解密与解题指导
情境解读:本题以生活中的抗酸药原理和一个学生实验为素材,考查离子反应发生的条件、实质及离子方程式的书写。
素养立意:通过抗酸药的原理,考查进行证据推理及用离子方程式书写的模型解决问题的学科素养,通过对滴定实验结果进行解释,考查科学探究与创新意识的学科素养。
思考路径:
]
Ⅰ.人体胃液中含有胃酸(0.2%~0.4%的盐酸),起杀菌、帮助消化等作用,但胃酸的量不能过多或过少,它必须控制在一定范围内。当胃酸过多时就会出现“咯酸水”“烧心”“胃部隐隐作痛”等症状。目前市场上的抗酸药主要有①吸收性抗酸药,如NaHCO3等;②非吸收性抗酸药,如CaCO3、MgO、Al(OH)3等。
(1)上述所列举的抗酸药中有 个是电解质。
(2)CaCO3作抗酸药时发生反应的离子方程式为 。
(3) (填“可以”或“不可以”)服用BaCO3来治疗胃酸过多,理由是
。
(4)如果患者同时患有胃溃疡,此时最好服用胃舒平[主要成分是Al(OH)3],反应的离子方程式为 。
Ⅱ.某同学称取一定质量的MgCl2固体配成溶液,在该溶液中加入一定量的盐酸,然后向此混合溶液中逐滴加入NaOH溶液。滴加过程如图甲所示,产生沉淀的质量与加入NaOH溶液的体积的关系如图乙所示。
(5)溶解MgCl2固体所用的玻璃仪器有 (填字母)。
a.容量瓶 b.烧杯 c.量筒 d.玻璃棒
(6)OA段反应的离子方程式为 。
(7)AB段反应的离子方程式为 。
(8)在B点对应的溶液中滴加AgNO3溶液,观察到的现象是 ,反应的离子方程式为 。
(4)Al(OH)3+3H+Al3++3H2O (5)bd (6)H++OH-H2O
(7)Mg2++2OH-Mg(OH)2↓
(8)有白色沉淀生成 Ag++Cl-AgCl↓
(2)CaCO3作抗酸药时与氢离子反应,则发生反应的离子方程式为CaCO3+2H+Ca2++
H2O+CO2↑。
(3)碳酸钡与酸反应生成钡离子,Ba2+是重金属离子,对人体有害,因此不可以服用BaCO3来治疗胃酸过多。
(4)胃舒平中的Al(OH)3难溶于水,作抗酸药时和胃酸中的H+反应的离子方程式为Al(OH)3+3H+Al3++3H2O。
Ⅱ.图中OA段表示OH-与H+反应,AB段表示OH-与Mg2+反应,B点对应的溶液为NaCl溶液,加AgNO3溶液发生反应Ag++Cl-AgCl↓,现象是有白色沉淀生成。
课时作业
对点训练
知识点一 强电解质与弱电解质
1.下列物质能导电且为强电解质的是( )
A.冰醋酸 B.熔融BaSO4
C.KNO3溶液 D.液态HCl
2.下列物质在水中的电离方程式正确的是( )
A.FeCl2Fe2++C
B.HClOH++ClO-
C.NaHCO3Na++H++C
D.CH3COONH4N+CH3COO-
3.下列说法正确的是( )
A.CH3COOH与NaOH在相同条件下电离程度相等
B.NaCl溶液能导电是因为溶液中有能够自由移动的Na+和Cl-
C.H2SO4在电流作用下在水中电离出H+和S
D.SO2能溶于水,水溶液能导电,所以SO2是电解质
4.下列说法正确的是( )
A.强电解质都是可溶性化合物,弱电解质都是难溶性化合物
B.熔融态的氯化铝不导电,所以氯化铝属于非电解质
C.强电解质不一定能导电,弱电解质溶液的导电能力不一定比强电解质溶液的弱
D.常见的强酸、强碱和大部分盐都是强电解质,其他化合物都是弱电解质
错误。
5.有下列物质:
①氨气 ②氨水 ③盐酸 ④醋酸(CH3COOH) ⑤硫酸钡 ⑥氯化银 ⑦氯化钠溶液 ⑧二氧化碳 ⑨醋酸铵 ⑩氢气
(1)属于强电解质的是 (填序号,下同);属于弱电解质的是 。
(2)写出④⑤的电离方程式: , 。
(2)CH3COOHCH3COO-+H+ BaSO4Ba2++S
知识点二 离子反应与离子方程式的书写
6.实验室有以下8种药品:盐酸、氢氧化钠溶液、食盐溶液、氯化钡溶液、大理石、硫酸钠溶液、高锰酸钾、硝酸银溶液。酸和碱有腐蚀性。所给8种药品中,两种腐蚀性药品混合发生反应的离子方程式为( )
A.H++OH-H2O
B.Cl-+Ag+AgCl↓
C.Ba2++SBaSO4↓
D.CaCO3+2H+Ca2++H2O+CO2↑
7.下列能用H++OH-H2O来表示的化学反应是( )
A.氢氧化镁和盐酸反应
B.氢氧化铁与硫酸反应
C.氢氧化钾溶液和稀硝酸反应
D.氢氧化钡溶液与稀硫酸反应
8.下列化学反应的离子方程式书写正确的是( )
A.氢氧化铜溶液与硫酸的反应:OH-+H+H2O
B.氧化亚铁溶于稀硫酸:FeO+2H+Fe2++H2O
C.铝片与硝酸汞溶液反应:Al+Hg2+Al3++Hg
D.硫酸铁溶液中加入氢氧化钡溶液:Ba2++SBaSO4↓
Cu2+,A项错误;氧化亚铁溶于稀硫酸,离子方程式为 FeO+2H+Fe2++H2O,B项正确;题给离子方程式电荷不守恒,正确的离子方程式应为2Al+3Hg2+2Al3++3Hg,C项错误;硫酸铁溶液中加入氢氧化钡溶液,离子方程式应为3Ba2++6OH-+2Fe3++3S3BaSO4↓+
2Fe(OH)3↓,D项错误。
9.下列指定反应的离子方程式或化学方程式正确的是( )
A.向CaCl2溶液中通入CO2:Ca2++H2O+CO2CaCO3↓+2H+
B.同物质的量浓度、同体积的NH4HSO4溶液与NaOH溶液混合:N+OH-NH3·H2O
C.常温下澄清石灰水久置后出现白色固体:Ca2++2OH-+CO2CaCO3↓+H2O
D.往碳酸氢钠溶液中滴入醋酸:HC+H+H2O+CO2↑
2OH-+CO2CaCO3↓+H2O,C正确;醋酸为弱酸,应写化学式,碳酸氢钠溶液与醋酸反应的离子方程式为HC+CH3COOHH2O+CO2↑+CH3COO-,D错误。
10.下表中对离子方程式的评价不合理的是( )
选项 化学反应及其离子方程式 评价
A. 足量的CO2与澄清石灰水反应: CO2+Ca2++2OH-CaCO3↓+H2O 错误,足量的CO2与澄清石灰水反应的产物为Ca(HCO3)2
B. 向碳酸钙上滴加稀盐酸: 2H++CCO2↑+H2O 错误,碳酸钙不应该写成C形式
C. 向硫酸铵溶液中加入氢氧化钡溶液: Ba2++SBaSO4↓ 正确
D. 铁粉与稀硫酸反应: 2Fe+6H+2Fe3++3H2↑ 错误,H+的氧化性较弱,只能将铁单质氧化为Fe2+
知识点三 离子反应发生的条件
11.如图是某矿物质饮用水标签的部分内容,则该饮用水中还可能较大量存在的是( )
主要成分 钾离子(K+)20~27.3 mg·L-1 氯离子(Cl-)30~34.2 mg·L-1 镁离子(Mg2+)20.2~24.9 mg·L-1 硫酸根离子(S)24~27.5 mg·L-1
A.OH- B.Ag+ C.Na+ D.Ca2+
12.下列反应不能发生的是( )
A.KHCO3+HClKCl+CO2↑+H2O
B.AgNO3+NaClAgCl↓+NaNO3
C.Na2CO3+Ca(OH)2CaCO3↓+2NaOH
D.2HCl+Na2SO42NaCl+H2SO4
13.下列反应既是离子反应,又是氧化还原反应的是( )
A.实验室用KMnO4制O2
B.工业上用C还原Fe2O3
C.NaOH和稀硫酸反应
D.Na和盐酸反应
14.甲、乙、丙、丁四位同学分别进行实验,测定四份不同澄清溶液的成分,记录结果如下:
甲:K2SO4、BaCl2、NaCl
乙:NaCl、Ba(OH)2、K2CO3
丙:HCl、K2CO3、NaCl
丁:K2SO4、Na2CO3、KCl
其中记录结果合理的是( )
A.甲 B.乙 C.丙 D.丁
15.向某溶液中加入铝粉能放出H2,下列各组离子一定不能在该溶液中大量共存的是( )
A.Na+、Fe3+、S、Cl-
B.Ba2+、Mg2+、HC、N
C.Na+、K+、N、C
D.K+、N、Na+、S
综合应用
16.某无色溶液可能含有AgNO3、NaCl、Na2CO3和Na2SO4中的一种。取少量该溶液于试管中,加入稀盐酸,无明显现象,再加入BaCl2溶液,有白色沉淀产生。则该物质是( )
A.AgNO3 B.NaCl
C.Na2SO4 D.Na2CO3
17.下列化学反应的离子方程式书写正确的是( )
A.氧化镁与硫酸氢钠溶液反应:MgO+2HSMg2++H2O+2S
B.酸性条件下加碘盐中碘元素的检验:I+5I-+6H+3I2+3OH-
C.碳酸钙与盐酸反应:C+2H+CO2↑+H2O
D.钠与水反应:2Na+2H2O2Na++2OH-+H2↑
18.室温下,下列各组离子在指定溶液中能大量共存的是( )
A.澄清透明的溶液:Fe2+、Na+、Cl-、N
B.滴加酚酞溶液显红色的溶液:Ba2+、N、N、Cl-
C.滴加紫色石蕊溶液显蓝色的溶液:Fe2+、Cu2+、K+、S
D.与铁反应放出氢气的溶液:Na+、K+、CH3COO-、Cl-
19.向Ba(OH)2溶液中滴入几滴酚酞溶液,然后匀速逐滴加入稀硫酸,测得混合溶液的导电能力随时间变化的曲线如图所示。下列说法正确的是( )
A.AB段溶液的导电能力不断减弱,说明生成的BaSO4不是电解质
B.a时刻Ba(OH)2溶液与稀硫酸恰好完全反应的离子方程式:Ba2++SBaSO4↓
C.滴有酚酞的Ba(OH)2溶液呈红色的原因:Ba(OH)2Ba2++2OH-
D.用NaOH溶液代替Ba(OH)2溶液重复上述实验,溶液导电能力随时间变化与图相同
2H2O,反应产生的BaSO4是难溶性强电解质,主要以固体形式存在,H2O是弱电解质,导致溶液中自由移动的离子浓度减小,溶液导电能力减弱,A错误;a时刻Ba(OH)2溶液与稀硫酸恰好完全反应,除产生BaSO4沉淀外,还产生弱电解质H2O,反应的离子方程式为2H++
S+Ba2++2OH-BaSO4↓+2H2O,B错误;滴有酚酞的Ba(OH)2溶液呈红色,是由于 Ba(OH)2 是二元强碱,在水中电离产生OH-,使溶液显碱性,电离方程式为Ba(OH)2Ba2++2OH-,C正确;若用NaOH溶液代替 Ba(OH)2 溶液重复题述实验,NaOH与H2SO4发生中和反应产生可溶性盐Na2SO4和H2O,溶液中始终存在大量自由移动的离子,因此溶液导电能力几乎不变,不会发生题述变化,D错误。
20.(1)有下列物质:
①水银 ②烧碱 ③大理石 ④氯化钠晶体 ⑤盐酸 ⑥氨 ⑦蔗糖 ⑧二氧化碳
⑨液态氯化氢 澄清石灰水
其中能导电的是 (填序号,下同),属于强电解质的是 。
(2)按要求写出下列离子方程式。
①KAl(SO4)2在水溶液中的电离方程式: 。
②碳酸钙与盐酸反应的离子方程式: 。
(2)①KAl(SO4)2K++Al3++2S
②CaCO3+2H+Ca2++H2O+CO2↑
(2)①KAl(SO4)2在水溶液中的电离方程式为KAl(SO4)2K++Al3++2S。
②碳酸钙与盐酸反应生成可溶于水的CaCl2、CO2气体和水,反应的离子方程式为CaCO3+2H+Ca2++H2O+CO2↑。
21.某小组在实验室探究Ba(OH)2溶液与稀盐酸反应的实质。向0.2 mol·L-1Ba(OH)2溶液中滴加0.1 mol·L-1盐酸,测定导电率的变化如图所示,请回答下列问题。
(1)Ba(OH)2在水中以离子形式存在的实验证据是 。
Ba(OH)2的电离方程式为 。
(2)AB段发生反应的离子方程式是 。
(3)B点恰好完全反应,此时溶液中存在的微粒有H2O、 (填微粒符号)。
(4)下列化学反应的实质与Ba(OH)2溶液和稀盐酸反应的实质相同的是 (填字母)。
A.Ba(OH)2溶液和H2SO4溶液
B.NaOH溶液和H2SO4溶液
C.Ba(OH)2溶液和HNO3溶液
(5)若有一表面光滑的塑料小球悬浮于Ba(OH)2 溶液中央,如图所示。向该烧杯中缓缓注入与Ba(OH)2溶液等密度的稀硫酸至恰好完全反应。在此实验过程中,小球将 (填“上升”“下降”或“保持不动”),原因为
。
(3)Ba2+、Cl- (4)BC (5)下降 Ba(OH)2与H2SO4反应过程中,随反应的进行,混合溶液密度变小,塑料小球下降
Ba(OH)2 的电离方程式为 Ba(OH)2Ba2++2OH-。
(2)AB段,Ba(OH)2和HCl发生中和反应,该反应的离子方程式为H++OH-H2O。
(3)在B点时,Ba(OH)2和HCl恰好完全反应,此时溶液中存在的微粒有H2O、Ba2+、Cl-。
(4)Ba(OH)2溶液和稀盐酸反应的实质是H++OH-H2O。Ba(OH)2溶液和H2SO4溶液反应的实质是2H++S+Ba2++2OH-BaSO4↓+2H2O,A不符合题意;NaOH溶液和H2SO4溶液反应的实质是H++OH-H2O,B符合题意;Ba(OH)2溶液与HNO3溶液反应的实质是H++OH-H2O,C符合题意。
(5)向该烧杯里缓缓注入与Ba(OH)2溶液等密度的稀硫酸至恰好完全反应,生成硫酸钡和水,混合溶液的密度小于Ba(OH)2溶液的密度,塑料小球下降。
