第三章第二节第1课时 钠的重要化合物 同步辅导与测试

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第三章　金属及其化合物
第二节　几种重要的金属化合物
第1课时　钠的重要化合物
一、钠的重要化合物
1．氧化钠和过氧化钠
(1)物理性质：色态
(2)化学性质
2．碳酸钠与碳酸氢钠
(1)物理性质
(2)化学性质
3．焰色反应
(1)元素的性质
(2)操作：洗、烧、蘸、烧
(3)钠黄色、钾紫色(透过蓝色钴玻璃)
1．在呼吸面具和潜水艇中可用过氧化钠作为供氧剂。请选用适当的化学试剂和实验用品，用下图中的实验装置进行实验，证明过氧化钠可作供氧剂。
(1)A是制取CO2的装置。写出A
中发生反应的化学方程式：___________________________________________________。
(2)填写表中空格
仪器 ,加入试剂 加入该试剂的目的
B 饱和NaHCO3溶液
C
D
(3)写出过氧化钠与二氧化碳反应的化学方程式：
________________________________________________________________________。
(4)试管F中收集满气体后，下一步实验操作是：
________________________________________________________________________。
答案　(1)CaCO3+2HCl===CaCl2+H2O+CO2↑
(2)
除去CO2气体中混入的HC
过氧化钠 与CO2和水反应，产生O2
NaOH溶液 吸收未反应的CO2气体
(3)2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2
(4)把E中的导管移出水面，关闭分液漏斗活塞，用拇指堵住试管口，取出试管，立即把带火星的木条伸入试管口内，木条复燃，证明试管中收集的气体是氧气
解析　本题是在有信息提示的基础上，考查了CO2气体的实验室制取，杂质HCl的除去，以及Na2O2与CO2、水的反应，最后还涉及到O2的检验，是一道综合设计题。
实验验证Na2O2的性质，所谓供氧剂是因其与水或二氧化碳反应能提供氧气。实验目的就是验证过氧化钠与水或二氧化碳的反应。实验仪器中的A
是二氧化碳发生装置，B、D是除杂装置，C是反应装置，E是尾气处理与收集装置。
易错分析　本题学生的易错点是：第(1)问会错写成CaCO3+H2SO4===CaSO4+H2O+CO2↑，而第(2)问的D作用往往回答不出，有可能会认为是O2的收集装置。
2．在一定温度条件下，把Na2O和Na2O2的固体分别溶于等质量的水中，都恰好形成此温度下饱和溶液。则加入Na2O和Na2O2的物质的量的大小为(　　)
A.n(Na2O)>n(Na2O2)
B．n(Na2O)C．n(Na2O)＝n(Na2O2)
D无法确定
答案　C
解析　Na2O＋H2O===2NaOH
2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑
由方程式看出 2 mol Na2O和2 mol Na2O2加入等质量且过量的水中，均生成NaOH 4 mol,2 mol Na2O2中有2 mol O转为O2而脱离溶液，故所得溶液质量相等，C项符合题意。
拓展延伸　混合物组成的推断常用方法为
(1)极值法
(2)平均值(如平均摩尔质量、平均分子式等)
本题还可求出Na2O和Na2O2的物质的量，可列式如下：
3．不能用来鉴别Na2CO3和NaHCO3两种白色固体的实验操作是(　　)
A.分别加热这两种固体物质，并将生成的气体通入澄清的石灰水
B．分别在这两种物质的溶液中，加入CaCl2溶液
C．分别在这两种固体的溶液中，滴加同浓度的稀盐酸
D分别在这两种物质的溶液中，加入少量澄清的石灰水
答案　D
解析　A项加热时，只有NaHCO3受热分解，2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑，产生的CO2可使澄清石灰水变浑浊，故可用来鉴别；
B项中NaHCO3与CaCl2不反应，而Na2CO3与CaCl2反应生成CaCO3沉淀；
C项中NaHCO3与稀盐酸反应比Na2CO3与稀盐酸反应快；
D项中的Ca(OH)2溶液与Na2CO3、NaHCO3均能反应生成CaCO3沉淀。
易错警示　①鉴别和除杂时，一定先看清Na2CO3和NaHCO3是固体还是溶液。②鉴别Na2CO3和NaHCO3二者的溶液时，不能使用氢氧化钙，它与二者反应都会产生沉淀，无法鉴别；不能使用氢氧化钠，虽然只有碳酸氢钠与它反应，但反应无任何明显现象，故也无法鉴别。
拓展延伸　Na2CO3和NaHCO3性质区别的应用
1．溶解度大小的应用
饱和Na2CO3溶液中通入CO2气体，则会有NaHCO3晶体析出。Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3↓。可用于除去NaHCO3晶体中的Na2CO3。
2．Na2CO3和NaHCO3的热稳定性
Na2CO3受热不易分解，NaHCO3受热易分解：2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O。可用于除去Na2CO3中的NaHCO3。
3．Na2CO3和NaHCO3溶液都显碱性，是因为溶液中的CO或HCO水解生成了OH－的缘故。
4．与酸反应
同浓度、同体积的NaHCO3和Na2CO3溶液，分别与足量HCl反应时，放出气体的速率不同，但产生气体的物质的量相同，也可根据此反应现象区别NaHCO3溶液和Na2CO3溶液。
1．下列对于Na2O、Na2O2的比较正确的一项是(　　)
A.Na2O2、Na2O都是钠的氧化物，都是碱性氧化物
B．Na2O、Na2O2都是易溶于水(与水反应)的白色固体
C．Na2O2在和CO2的反应中既是氧化剂又是还原剂
DNa2O2与水反应时，1 mol Na2O2转移2 mol电子
答案　C
解析　A
项：Na2O2与水反应除了生成NaOH外，还有O2生成，所以Na2O2只是Na的氧化物，但不是碱性氧化物；B项：Na2O2是淡黄色固体；C项：Na2O2与CO2反应时电子转移关系：2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3得到2×e－＋O2失去2×e－，Na2O2中－1价O变成了－2价O和零价O2；D项：Na2O2与H2O反应时，Na2O2中－1价氧变成了－2价O和零价O2，故1 mol Na2O2转移1 mol电子。
2．在一定条件下，将钠与氧气反应的生成物1.5 g溶于水，所得溶液恰好能被80 mL浓度为0.5 mol/L的HCl溶液中和，则生成物的成分是(　　)
A.Na2O　　　　　 　B．Na2O2
C．Na2O和Na2O2 DNa2O2和NaO2
答案　C
解析　n(HCl)＝0.08 L×0.50 mol·L－1＝0.04 mol，根据元素守恒：n(Na＋)＝n(Cl－)＝0.04 mol
方法Ⅰ　极值法
设固体全部为Na2O　m(Na2O)＝0.02 mol×62 g·mol－1＝1.24 g
设固体全部为Na2O2　m(Na2O2)＝0.02 mol×78 g·mol－1＝1.56 g
故1.5 g固体中含有Na2O和Na2O2。C项正确。
方法Ⅱ　平均值法
n(Na2O)＋n(Na2O2)＝0.02 mol
＝＝75 mol·L－1
M(Na2O)＝62 g·mol－1　M(Na2O2)＝78 g·mol－1
故C项正确。
方法Ⅲ　比值法(平均组成法)
n(O)＝＝mol
＝＝
即1＜＜2
Na2O中＝2∶1，Na2O2中＝1∶1，故C项正确。
3．向紫色石蕊溶液中加入过量Na2O2粉末，振荡，正确的叙述是(　　)
A.最后溶液变蓝色
B．溶液先变蓝色最后褪色
C．溶液仍为紫色
D因为Na2O2与石蕊发生氧化还原反应而无气泡产生
答案　B
解析　氧化还原反应是一个比较慢的过程，而酸碱之间的反应较快。紫色石蕊溶液中加入过量Na2O2粉末，首先会部分与水反应生成NaOH和O2, NaOH使紫色石蕊溶液变蓝色；由于Na2O2有强氧化性，会慢慢将有机色素氧化为无色物质，所以最后溶液变为无色。
4．在一定温度下，向饱和的烧碱溶液中放入一定量的过氧化钠，充分反应后恢复到原来温度，下列说法正确的(　　)
A.溶液中的Na＋浓度增大，有O2放出
B．溶液中的OH－浓度不变，有H2放出
C．溶液中的Na＋数目减小，有O2放出
D溶液中的OH－浓度增大，有O2放出
答案　C
解析　Na2O2消耗水、生成NaOH并放出O2，而原饱和NaOH溶液的浓度不变，由于水的减少，溶解的NaOH的质量减少，Na＋的数目减小。
5．有关Na2CO3和NaHCO3的性质，下列叙述错误的是(　　)
A.等质量的Na2CO3和NaHCO3与足量的盐酸反应，在相同条件下NaHCO3产生的CO2气体体积大
B．同一温度下，与等浓度的盐酸反应时，NaHCO3比Na2CO3剧烈
C．与同种酸反应生成等量的CO2时，所消耗的酸的量相等
D将石灰水加入到NaHCO3溶液中将会产生沉淀
答案　C
解析　相对分子质量NaHCO3小于Na2CO3，则在相同质量下NaHCO3的物质的量更大，故NaHCO3产生的CO2体积大；当向碳酸钠溶液中滴加盐酸时，可以认为氢离子与碳酸根离子首先生成碳酸氢根离子，故同一温度下，与等浓度的盐酸反应时，NaHCO3比Na2CO3剧烈；与同种酸反应生成等量的CO2时，碳酸氢钠消耗的酸少；石灰水中含有钙离子与氢氧根离子，氢氧根离子与碳酸氢根离子反应生成水和碳酸根离子，碳酸根离子与钙离子反应生成碳酸钙沉淀。
6．可用于判断碳酸氢钠粉末中混有碳酸钠的实验方法是(　　)
A.加热时无气体放出
B．滴加盐酸时有气泡放出
C．溶于水后滴加稀BaCl2溶液有白色沉淀生成
D溶于水后滴加澄清石灰水有白色沉淀生成
答案　C
解析　解决此题关键要掌握Na2CO3和NaHCO3性质的异同，特别是与澄清石灰水的反应，两者都会产生白色沉淀，因此无法鉴别，而加BaCl2，现象不同，仅Na2CO3有BaCO3沉淀生成。
备课资源　将4.3 g Na、Na2O、Na2O2的混合物与足量的水反应，在标准状况下得到672 mL混合气体，该混合气体通过放电恰好完全反应，则它们的物质的量之比为(　　)
A
.1∶1∶1　　　　　　B．1∶1∶2
C．1∶2∶1D4∶3∶2
答案　D
解析　Na、Na2O2分别与H2O发生下列反应。
2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑
2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑
可见，672 mL混合气体成分是H2和O2，且体积比为2∶1时，恰好完全反应，推出Na与Na2O2的物质的量之比为2∶1，只有D项符合。
7．过氧化钠跟足量的NaHCO3混合后，在密闭容器中充分加热，排出气体物质后冷却残留的固体物质是(　　)
A.Na2O2、Na2CO3 B.NaOH、Na2CO3
C．Na2CO3 DNa2O2、NaOH、Na2CO3
答案　C
解析　NaHCO3不稳定，受热易分解生成Na2CO3、CO2和H2O：2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑。产生的CO2和H2O均能跟Na2O2反应分别生成Na2CO3和NaOH∶2CO2＋2Na2O2===2Na2CO3＋O2,2H2O＋2Na2O2===4NaOH＋O2↑，同时还存在CO2与NaOH的反应：CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O。由于NaHCO3足量，亦即CO2足量，NaOH将全部反应生成Na2CO3，故密闭容器中的残留固体只有Na2CO3。
备课资源　CO与H2混合气体3 g和足量的氧气燃烧后，在150℃时将混合气体通过足量的Na2O2后，Na2O2增重的质量为(　　)
A.1.5 g　　　B．3 g　　　C．6 g　　　D无法计算
答案　B
解析　2CO＋O22CO2①
2H2＋O2===2H2O②
2CO2＋2Na2O2===2Na2CO3＋O2③
2H2O＋2Na2O2===4NaOH＋O2↑④
将①③合并得：CO＋Na2O2===Na2CO3⑤
将②④合并得：H2＋Na2O2===2NaOH⑥
由⑤⑥式可以看出Na2O2固体增重的质量就是CO和H2的质量。
备课资源　某干燥粉末可能由Na2O、Na2O2、Na2CO3、NaHCO3、NaCl中的一种或几种组成。将该粉末与足量的盐酸反应有气体X逸出，X通过足量的NaOH溶液后体积缩小(同温、同压下测定)。若将原来混合粉末在空气中用酒精灯加热，也有气体放出，且剩余固体的质量大于原混合粉末的质量。下列判断正确的是(　　)
①粉末中一定有Na2O、Na2O2、NaHCO3
②粉末中一定不含有Na2CO3和NaCl
③粉末中一定不含有Na2O和NaCl
④无法肯定粉末中是否含有Na2CO3和NaCl
A.①②　　　B．②③　　　C．③④　　　D①④
答案　D
解析　与盐酸反应产生气体的物质可能为Na2O2(产生O2)、NaHCO3和Na2CO3(产生CO2)，气体X通过NaOH溶液后体积缩小，说明X由O2和CO2组成，原粉末中一定有Na2O2，Na2CO3和NaHCO3中至少有一种。将原粉末加热，有气体放出，说明混合物中一定有NaHCO3，但NaHCO3受热分解会使固体粉末质量减少，而实际上剩余固体的质量却增加了，原因只能是发生了反应：2Na2O＋O22Na2O2。综上分析，混合物中一定有Na2O、Na2O2、NaHCO3，无法确定混合物中是否有Na2CO3和NaCl。
8．用脱脂棉包住约0.2 g过氧化钠粉末，置于石棉网上，往脱脂棉上滴水，可观察到脱脂棉剧烈燃烧起来。
(1)由实验现象所得出的有关Na2O2和H2O反应的结论是：a.有氧气生成；b.________________________________________________________________________。
Na2O2和H2O反应的化学方程式是：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)某研究性学习小组拟用如图所示的装置进行实验，以证明上述结论。
①用以验证结论a的实验方法及现象是：________________________________________________________________________。
②用以验证结论b的实验方法及现象是：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案　(1)该反应是放热反应　2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑
(2)①将带火星木条靠近导管p处，木条复燃
②将导管q插入盛水的烧杯中，反应过程中导管口有气泡冒出
解析　(1)脱脂棉燃烧除了有O2外，必须要达到其着火点，据此可判断该反应是放热反应。　(2)温度升高，容器内气体会膨胀，因此将q导管插入水中导管口有气泡冒出。
备课资源　现有NaHCO3和Na2CO3·xH2O的混合物，为了测定x的值，某同学采用如下图所示的装置进行实验(CaCl2、碱石灰均足量)。
(1)A装置的作用是______________________________________________________。
(2)B装置的作用是__________________________________________________________。
(3)C装置的作用是__________________________________________________________。
(4)若在装置A
的试管中装入NaHCO3和Na2CO3·xH2O的混合物3.7 g，用酒精灯加热到反应完全，此时B管增重1.89 g，C管增重0.22 g，则x的值为。
(5)该装置还不是很完善，可能使测定结果偏小，应如何改进。为什么？________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案　(1)加热，使NaHCO3分解，使Na2CO3·xH2O失水
(2)吸收反应中生成的水　(3)吸收反应中生成的CO2
(4)10　(5)在C装置后再加一个装有碱石灰的U型管　为了防止空气中的CO2和H2O被C装置中的碱石灰吸收
解析　B管增重1.89 g是产生的水的质量，H2O来自于NaHCO3的分解和Na2CO3·xH2O的失水；C管增重0.22 g是产生的CO2的质量，由CO2的质量可求出NaHCO3的质量及其产生H2O的质量。
2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O
2×84 g　　　　　　　　44 g　 18 g
0．84 g　　　　　　　　0.22 g　0.09 g
即Na2CO3·xH2O的质量为3.7 g－0.84 g＝2.86 g，Na2CO3·xH2O含水：1.89 g－0.09 g＝1.80 g，在Na2CO3·xH2O中＝＝＝得x＝10。
9．把CO2通入浓NaOH溶液中，此时反应的离子方程式为；若继续通入CO2直至过量，则有细小晶体析出，其反应的离子方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
然后将溶液分成三等份，分别滴加少量下列溶液，反应的离子方程式分别为：
(1)NaOH溶液：____________________________________________________________。
(2)稀HNO3：___________________________________________________________。
(3)澄清石灰水：___________________________________________________________。
答案　CO2＋2OH－===CO＋H2O
CO＋CO2＋2Na＋＋H2O===2NaHCO3↓
(1)HCO＋OH－===H2O＋CO
(2)HCO＋H＋===H2O＋CO2↑
(3)Ca2＋＋2OH－＋2HCO===CaCO3↓＋CO＋2H2O
10．化学活动课上，三组学生分别用图示甲、乙两装置，探究“NaHCO3和Na2CO3与稀盐酸的反应”，按表中的试剂用量，在相同条件下，将两个气球中的固体粉末同时倒入试管中(装置的气密性已检查)。
请回答：
(1)各组反应开始时，装置中的气球体积先变大，该装置中反应的离子方程式是______________________。
(2)当试管中不再有气体生成时，三组实验出现不同现象，填写下表的空格。
试剂用量 实验现象(气球体积变化) 分析原因
第①组, 0.42 g NaHCO30．53 g Na2CO33 mL 4 mol·L－1盐酸 甲中气球与乙中气球的体积相等 甲、乙盐酸均过量n(NaHCO3)＝n(Na2CO3)V甲(CO2)＝V乙(CO2)
第②组 0.3 g NaHCO30．3 g Na2CO33 mL 4 mol·L－1盐酸 ,甲中气球比乙中气球的体积大
第③组 0.6 g NaHCO30．6 g Na2CO33 mL 2 mol·L－1盐酸 甲中气球比乙中气球的体积大 片刻后，乙中气球又缩小，甲中气球的体积基本不变,____________________(用离子方程式表示)
答案　(1)甲　HCO＋H＋===CO2↑＋H2O
(2)第②组：甲、乙盐酸均过量，n(NaHCO3)>n(Na2CO3)，V甲(CO2)>V乙(CO2)
第③组：NaHCO3和Na2CO3均过量，以盐酸为准，求产生气体，
HCO～H＋～CO2↑，CO～2H＋～CO2↑，V甲(CO2)>V乙(CO2)
CO＋CO2＋H2O===2HCO
解析　NaHCO3与HCl反应的速率大于Na2CO3与HCl的反应速率；
第②组中显然HCl过量，产生CO2的量决定于NaHCO3和Na2CO3的量，等质量时NaHCO3的物质的量大，所以产生CO2的量多。
第③组中：n(NaHCO3)＝ mol>0.006 mol
n(HCl)＝0.006 mol
n(Na2CO3)＝ mol>0.003 mol
所以NaHCO3和Na2CO3均过量，但HCO直接结合H＋生成CO2，而CO需先结合1个H＋生成HCO，过量的盐酸再继续结合HCO生成CO2。
备课资源　在120℃时，将12.4 g CO2和H2O(g)的混合气体缓缓通过过量的过氧化钠固体，充分反应之后，固体的质量增加6 g。请计算：
(1)产生氧气的质量；
(2)原混合气体中CO2的质量。
答案　(1)6.4 g　(2)8.8 g
解析　(1)根据质量守恒
m(O2)＝12.4 g－6 g＝6.4 g
(2)设12.4 g混合气体中含CO2的质量为x，则含H2O的质量为(12.4 g－x)
解法1：2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2
　　　　　　88　　　　　　　 32
　　　　　　x　　　　　　　　x
2Na2O2＋2H2O(g)36===4NaOH＋O232
12．4 g－x　　　　(12.4 g－x)
则x＋(12.4 g－x)＝6.4 g
x＝8.8 g
解法2：
2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2　固体质量增加
88　　　　　　　　32　　　　　56
x　　　　　　　　　　　　　　 x
2Na2O2＋2H2O(g)===4NaOH＋O2　固体质量增加
36　　　　　　　32　　　　　4
(12.4 g－x)　　　　　　　　
＋＝6 g
解得：x＝8.8 g
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