1、第7课时 钠及其化合物 课标版 化学 考试要点命题规律备考策略了解钠及其重要化合物的主要性质及其应用。1.本课时重点知识有:Na、Na2O、Na2O2、NaOH、Na2CO3、NaHCO3的性质与用途。通常以钠及其化合物知识为载体,考查对化学基本概念、基本理论的掌握。钠及其化合物与生产、生活有较多联系,如侯氏制碱法,苏打、小苏打、食盐、烧碱、Na2O2在日常生活中的应用,都是高考联系实际命题的好素材。2.题型以选择题为主。如2014年北京理综,9T等。对钠及其化合物的复习要抓住以下两点:(1)钠与水的反应,从氧化还原反应、离子反应的角度掌握该反应;(2)从氧化还原反应的角度掌握过氧化钠和水、二
2、氧化碳的反应,牢记过氧化钠的颜色和其中氧元素的化合价。考纲导学 一、钠单质1.钠的原子结构和存在钠位于元素周期表的第 周期 族,原子结构示意图为。自然界中的钠全部以 形式存在。2.物理性质教材研读 三A化合态颜色质地导电性密度熔点银白色软易导电比水 较低小3.化学性质(1)主要化学反应Na(2)钠与含有酚酞的水反应的实验现象及解释原剂将金属从其熔融态的卤化物中还原出来;金属钠着火时,生成Na2O2,可与CO2和H2O反应,且产生O2,不能用CO2灭火。4.钠的制取及保存 自测1 下列叙述中正确的是()A.在自然界中,钠全部以化合态存在,其中最多的是氧化钠B.钠与盐溶液反应,一般钠先与水反应,生
3、成的NaOH再与盐反应C.钠是一种很强的还原剂,可以把钛、锆、铌、钽等金属从它们熔融的卤化物中氧化出来D.金属钠着火时,不能用水来扑灭,可用CO2灭火 答案B 自然界中钠全部以化合态存在,其中最多的是NaCl;钠作为还原剂将金属从其熔融态的卤化物中还原出来;金属钠着火时,生成Na2O2,可与CO2和H2O反应,且产生O2,不能用CO2灭火。自测2 判断下列说法是否正确。(1)钠与过量的O2反应生成Na2O2,钠与少量的O2反应生成Na2O。()(2)金属钠长期露置在空气中会发生一系列变化,最终生成Na2CO3。()(3)钠与盐酸反应时,钠先与H2O反应生成NaOH,NaOH再与HCl反应。()
4、(4)钠的化学性质较活泼,在空气中易发生反应,故应保存在CCl4或酒精中。()(5)钠能从硫酸铜溶液中将铜置换出来。()答案(1)(2)(3)(4)(5)物质氧化钠(Na2O)过氧化钠(Na2O2)颜色、状态 固体 固体类别 氧化物 化物氧元素化合价 电子式Na+2-Na+Na+2-Na+化学键类型只有离子键有离子键和共价键与水反应的方程式 与CO2反应的方程式 OOO二、钠的重要化合物1.钠的氧化物白色淡黄色碱性过氧-2-1Na2O+H2O 2NaOH2Na2O2+2H2O 4NaOH+O2Na2O+CO2 Na2CO32Na2O2+2CO2 2Na2CO3+O2与盐酸反应的方程式 主要用途
5、可制烧碱漂白剂、消毒剂、供氧剂保存密封密封、远离易燃物Na2O+2HCl 2NaCl+H2O2Na2O2+4HCl 4NaCl+2H2O+O22.碳酸钠与碳酸氢钠(1)(2)(3)转化Na2CO3 NaHCO3 定义很多金属或它们的化合物在灼烧时都会使火焰呈现特殊的颜色,这在化学上叫做焰色反应实验步骤 火焰的颜色Na:,K:(观察时要透过 )3.焰色反应黄色紫色蓝色钴玻璃自测3 关于Na2O和Na2O2的叙述,正确的是()A.都属于碱性氧化物B.溶于水后,所得水溶液的成分相同C.都能和水发生化合反应D.分别和CO2反应都只生成同种盐 答案B Na2O2与酸反应还有O2产生,不属于碱性氧化物,A
6、选项错误;溶于水后,Na2O与水发生化合反应得到NaOH,Na2O2与水发生氧化还原反应得到NaOH和O2,B选项正确、C选项错误;Na2O2与CO2反应得到Na2CO3和O2,D选项错误。自测4(2015山东聊城模拟)鉴别碳酸钠和碳酸氢钠两种白色固体,下列方法可行的是()A.分别加热,观察是否有气体产生B.分别溶于水,加Ba(OH)2溶液观察是否有沉淀产生C.分别溶于水,滴加CaCl2溶液,观察是否有沉淀生成D.分别溶于水,通入CO2观察是否有NaHCO3产生 答案C A项,碳酸钠受热不分解,而碳酸氢钠受热分解,但加热固体分解生成的气体不易观察,方法不可行;B项,碳酸钠、碳酸氢钠都能够与Ba
7、(OH)2反应生成沉淀,现象相同,不能鉴别;C项,碳酸钠与氯化钙反应生成沉淀,而碳酸氢钠不能,现象明显,方法可行;D项,碳酸钠、碳酸氢钠的不饱和溶液中通入CO2,现象不明显,不能鉴别。考点一 钠与水、醇、酸、盐反应的规律 1.钠与含OH物质反应的剧烈程度当Na与含有OH的物质发生反应时,反应的剧烈程度取决于OH上氢原子的活泼性,即OH上氢原子电离的难易,越容易电离的反应越剧烈。例如,将钠加入下列物质中:水;乙醇;醋酸,反应的剧烈程度为。2.钠跟酸反应时,酸的量对反应的影响(1)若酸过量,则只考虑钠与酸的反应。(2)若钠过量,则过量的钠还要与水反应。考点突破 不论哪种情况,都是钠先与酸反应。如将
8、等量Na、Mg、Al投入一定量酸中,不存在Na过量的问题。3.钠与盐溶液的反应先考虑Na与水反应生成NaOH,再考虑NaOH是否与盐发生复分解反应。(1)投入不饱和NaCl溶液中,有H2放出,依据Na的质量及NaCl溶液的不饱和程度判断是否有NaCl晶体析出。(2)投入饱和NaCl溶液中,有H2放出,还有NaCl晶体析出(温度不变)。(3)投入NH4Cl溶液中,有H2和NH3逸出。(4)投入CuSO4溶液中,有H2放出和蓝色沉淀生成。2Na+2H2O+CuSO4 Cu(OH)2+Na2SO4+H2(5)投入FeCl3溶液中,有H2放出和红褐色沉淀生成。6Na+6H2O+2FeCl3 2Fe(O
9、H)3+6NaCl+3H2 特别提示 Na与NaHSO4溶液反应,实质是与NaHSO4电离出的H+反应:2Na+2H+2Na+H2。钠不能从盐溶液中置换出金属;若盐为熔融状态,钠可以置换出较不活泼的金属,如:4Na+TiCl4 4NaCl+Ti(还原性:NaTi)。工业上用Na与熔融KCl反应制K(高沸点的钠置换出低沸点的钾):Na+KCl NaCl+K。典例1 将一小块金属钠投入足量的下列溶液中,既能生成气体,又能生成白色沉淀的是()A.稀盐酸 B.Ba(OH)2稀溶液C.MgCl2溶液 D.CuSO4溶液 答案C Na投入稀盐酸、Ba(OH)2稀溶液中,只有气体产生;投入MgCl2溶液中,
10、发生反应:2Na+2H2O 2NaOH+H2、MgCl2+2NaOH Mg(OH)2+2NaCl,Mg(OH)2为白色沉淀;投入CuSO4溶液中,发生反应:2Na+2H2O 2NaOH+H2、CuSO4+2NaOH Cu(OH)2+Na2SO4,Cu(OH)2为蓝色沉淀。1-1(2015河南南阳模拟)下列实验中包括三种基本反应类型的是()A.将钠投入水中B.将钠与硫黄粉末混合研磨C.将钠投入氯化铁溶液中,先产生红褐色絮状沉淀,后产生少量红色沉淀D.将钠投入足量碳酸氢钙溶液中 答案C A项发生反应:2Na+2H2O 2NaOH+H2(置换反应);B项发生反应:2Na+S Na2S(化合反应);C
11、项发生反应:2Na+2H2O 2NaOH+H2(置换反应)、FeCl3+3NaOH Fe(OH)3+3NaCl(复分解反应)和2Fe(OH)3 Fe2O3+3H2O(分解反应);D项发生反应:2Na+2H2O 2NaOH+H2(置换反应)、Ca(HCO3)2+NaOH CaCO3+H2O+NaHCO3。1-2 将一小块钠投入盛有5 mL饱和澄清石灰水的试管中,不可能观察到的现象是()A.钠熔成小球并在液面上游动B.有气体产物生成C.溶液中有银白色金属析出D.溶液变浑浊 答案C 钠投入到饱和澄清石灰水中,除具有与水反应的现象外,由于溶液温度升高,Ca(OH)2的溶解度减小,同时反应消耗部分水,从
12、而析出部分Ca(OH)2,所以溶液变浑浊,但不会置换出金属单质。考点二 过氧化钠的强氧化性及计算 1.过氧化钠的强氧化性(1)从化合价的角度分析 Na2O2既有氧化性又有还原性,但主要表现氧化性。(2)强氧化性的具体表现 2.Na2O2与H2O、CO2反应的四个重要关系反应方程式:2Na2O2+2H2O 4NaOH+O22Na2O2+2CO2 2Na2CO3+O2(1)物质的量关系无论是CO2或H2O(g)的单一物质还是二者的混合物,与足量的Na2O2反应时,消耗CO2或H2O(g)与放出O2的物质的量之比均为21,即气体减小的体积等于生成的O2的体积。(2)固体质量关系相当于固体(Na2O2
13、)只吸收了CO2中的“CO”,H2O(g)中的“H2”;可以看作发生反应:Na2O2+CO Na2CO3、Na2O2+H2 2NaOH(实际上两反应不能发生)。(3)先后顺序关系一定量的Na2O2与一定量CO2和H2O(g)的混合物反应,解决问题时可视作Na2O2先与CO2反应,待CO2反应完全后,Na2O2再与H2O(g)发生反应(实际情况复杂得多)。(4)电子转移关系不论是与CO2还是与H2O(g)反应,CO2、H2O(g)均既不是氧化剂也不是还原剂,反应的实质都是Na2O2自身发生的氧化还原反应,所以每有1 mol O2生成时,转移的电子均为2 mol。典例2(2015山东济南模拟)下列
14、说法正确的是()A.Na2O、Na2O2组成元素相同,与CO2反应的产物也完全相同B.2Na2O2+2H2O 4NaOH+O2,Na2O2是氧化剂,H2O是还原剂C.Na2O2溶于水产生O2的离子方程式为Na2O2+H2O 2Na+2OH-+O2D.Na2O2用作呼吸面具的供氧剂时氧元素既被氧化又被还原 答案D Na2O与CO2反应生成Na2CO3,Na2O2与CO2反应生成Na2CO3和O2,产物不完全相同,A错误。Na2O2与水的反应中,Na2O2既是氧化剂又是还原剂,B错误。Na2O2与水反应的离子方程式为2Na2O2+2H2O 4Na+4OH-+O2,C错误。Na2O2用作呼吸面具的供
15、氧剂,与CO2反应时Na2O2中-1价氧元素一部分变为-2价,一部分变为0价,因此Na2O2中的氧元素既被氧化又被还原,D正确。2-1 在下列反应中,Na2O2只表现出强氧化性的是()A.2Na2O2+2CO2 2Na2CO3+O2B.Na2O2+MnO2 Na2MnO4C.2Na2O2+2H2SO4 2Na2SO4+2H2O+O2D.5Na2O2+2Mn+16H+10Na+2Mn2+5O2+8H2O 答案B A项,Na2O2中氧元素的化合价既升高又降低,Na2O2既表现出氧化性,又表现出还原性,故A不符合题意;B项,Na2O2中氧元素的化合价降低,Na2O2只表现出强氧化性,故B符合题意;C
16、项,Na2O2中氧元素的化合价既升高又降低,Na2O2既表现出氧化性,又表现出还原性,故C不符合题意;D项,Na2O2中氧元素的化合价升高,Na2O2只表现出还原性,故D不符合题意。2-2(2015宁夏银川模拟)200 时,11.6 g由CO2和H2O组成的混合气体与足量Na2O2充分反应后,固体质量增加3.6 g,则原混合气体的平均相对分子质量为()A.5.8 B.11.6 C.23.2 D.46.44O 答案C 设原混合气体中CO2的物质的量为x mol,H2O的物质的量为ymol。2CO2+2Na2O2 2Na2CO3+O2 m2 56x 28x2H2O+2Na2O24NaOH+O2 m
17、2 4y 2y则 解得:x=0.1,y=0.4。2823.6441811.6xyxy=23.2 gmol-1。当摩尔质量以gmol-1为单位时,其数值等于物质的相对分子质量。故原混合气体的平均相对分子质量为23.2。rM11.6 g0.5mol考点三 Na2CO3、NaHCO3的性质 1.与足量盐酸反应的比较(1)生成CO2速率:NaHCO3快。(2)(3)2.鉴别 3.数形结合理解Na2CO3、NaHCO3与酸的反应(1)向Na2CO3溶液中逐滴加入盐酸,消耗HCl的物质的量与产生CO2的物质的量的关系如下图所示:(2)向NaHCO3溶液中逐滴加入盐酸,消耗HCl的物质的量与产生CO2的物质
18、的量的关系如下图所示:(3)向NaOH、Na2CO3混合液中逐滴加入盐酸,消耗HCl的物质的量与产生CO2的物质的量的关系如下图所示(设NaOH、Na2CO3的物质的量之比为11,其他比例的图像请参照此):(4)向Na2CO3、NaHCO3的混合液中逐滴加入盐酸,消耗HCl的物质的量与产生CO2的物质的量的关系如下图所示(设Na2CO3、NaHCO3的物质的量之比为11,其他比例的图像请参照此):4.Na2CO3、NaHCO3的生产侯氏制碱法我国化学家侯德榜的“侯氏制碱法”曾为世界制碱工业作出了突出贡献。以NaCl、NH3、CO2等为原料先制得NaHCO3,进而生产出纯碱。有关反应为:NaCl
19、+NH3+CO2+H2O NaHCO3+NH4Cl2NaHCO3 Na2CO3+CO2+H2O 典例3 某校化学课外小组为了鉴别碳酸钠和碳酸氢钠两种白色固体,用不同的方法做了以下实验,如图所示。(1)图、图所示实验中能够达到实验目的的是(填图序号)。(2)图、所示实验均能鉴别这两种物质,其反应的化学方程式为 。与相比,的优点是(填选项)。A.比复杂B.比安全C.比操作简便D.可以做到用一套装置同时进行两个实验作对比,而不行(3)若用图所示实验验证碳酸钠和碳酸氢钠的稳定性,则试管B中装入的固体最好是(填化学式)。(4)将碳酸氢钠溶液与澄清石灰水混合并充分反应。当石灰水过量时,其离子方程式为 ;当
20、碳酸氢钠与氢氧化钙以物质的量之比21混合时,所得溶液中溶质的化学式为 ,请设计实验检验所得溶液中溶质的阴离子:。答案(1)(2)2NaHCO3 Na2CO3+H2O+CO2 D(3)NaHCO3(4)C+OH-+HC CaCO3+H2ONa2CO3 取少量上层清液于洁净的试管中,加入适量CaCl2溶液,振荡,若有白色沉淀生成,则证明溶液中含有C(其他答案合理均可)解析(1)碳酸钠和碳酸氢钠均能与盐酸反应生成能使澄清石灰水变浑2a 3O23O 浊的CO2气体,图所示的实验不能鉴别碳酸钠和碳酸氢钠;图中,碳酸钠与盐酸反应的速率较慢,在相同的时间内气球膨胀较小,碳酸氢钠与盐酸反应的速率较快,在相同的
21、时间内气球膨胀较大,故能鉴别碳酸钠和碳酸氢钠。(2)图、所示实验的化学方程式为:2NaHCO3 Na2CO3+H2O+CO2。与相比,的优点是:可以做到用一套装置同时进行两个实验作对比,而不行。(3)试管B中装入的固体应是NaHCO3。B试管中的温度比A试管中的温度低,若B所连的小试管中的澄清石灰水变浑浊,而A所连的小试管中的澄清石灰水不变浑浊,说明B中的NaHCO3分解产生了CO2,而Na2CO3没有分解,即Na2CO3比较稳定,而NaHCO3不稳定,受热易分解。(4)按“以少定多”的原则,当石灰水过量时,其离子方程式为:HC+OH-+Ca2+CaCO3+H2O。当n(NaHCO3)nCa(
22、OH)2=21时,反应的化学方程式为:2NaHCO3+Ca(OH)2 CaCO3+Na2CO3+2H2O,所得溶液为Na2CO3溶液。检验C 的方法:取少量上层清液于洁净的试管中,加入适量CaCl2溶液,振荡,若有白色沉淀生成,则证明溶液中含有C。3-1 除去NaHCO3溶液中混有的少量Na2CO3可采取的方法是()A.通入二氧化碳气体 B.加入氢氧化钡溶液C.加入澄清石灰水 D.加入稀盐酸 答案A 通入足量的CO2,可以把Na2CO3转化成NaHCO3,即把杂质转化为所需要的物质。3O23O 23O 3-2(2015江苏常州一模)有甲、乙两个完全相同的装置,分别在它们的侧管中装入1.06 g
23、 Na2CO3和0.84 g NaHCO3,试管中各有10 mL相同浓度的盐酸(如图),同时将两个侧管中的物质全部倒入各自的试管中,下列叙述正确的是()A.甲装置的气球膨胀速率快B.若最终两气球体积相同,则一定有c(HCl)2 mol/LC.若最终两气球体积不同,则一定有c(HCl)1 mol/LD.最终两溶液中Na+、Cl-的物质的量相同 答案B A项,碳酸钠和盐酸反应分步进行,先生成碳酸氢钠,碳酸氢钠再和盐酸反应生成二氧化碳,所以甲装置的气球膨胀速率慢,故A错误;B项,1.06 g Na2CO3和0.84 g NaHCO3的物质的量相同,都是0.01 mol,根据反应方程式知,若最终两气球体积相同,说明HCl的物质的量大于或等于0.02 mol,所以其浓度大于或等于2 mol/L,故B正确;C项,若最终两气球体积不同,所需HCl的物质的量范围是0c(HCl)0.02 mol,所以盐酸的物质的量浓度大于0小于2 mol/L,故C错误;D项,1.06 g Na2CO3、0.84 g NaHCO3的物质的量都是0.01 mol,所以Na2CO3和 NaHCO3中钠离子的物质的量不同,故最终两试管中Na+的物质的量一定不相同,故D错误。
