1、第三章 金属元素及其重要化合物 考试要求1.掌握Na及其重要化合物的主要性质，了解其应用。2.掌握镁、铝及其重要化合物的性质，了解其用途。3.掌握Al3、AlO、Al(OH)3之间的相互转化关系。4.了解铁及其重要化合物的主要性质及其应用。5.以Fe2、Fe3的相互转化为例，理解变价金属元素的氧化还原反应。6.能鉴别溶液中的Fe2、Fe3。7.了解铜及其化合物的性质。第9讲钠及其重要化合物一、钠的性质及应用1钠的物理性质(1)颜色：银白色，有金属光泽。(2)密度：(H2O)(Na)(煤油)。(3)熔点：低于100 。(4)硬度：质地柔软，可以用小刀切割。2从钠原子的结构认识钠的化学性质还原性(
2、1)与非金属单质(如O2、Cl2)的反应 Cl2：2NaCl22NaCl(2)与水的反应离子方程式：2Na2H2O=2Na2OHH2。与滴加酚酞的水反应的现象及解释(3)与盐酸反应：“遇酸酸优先”离子方程式：2Na2H=2NaH2 。(4)与盐的反应钠与盐溶液反应：“遇盐水在前”如Na投入CuSO4溶液中，反应的离子方程式为2Na2H2O=H22Na2OH，Cu22OH=Cu(OH)2。金属钠具有强还原性，熔融状态下可以用于制取金属，如：4NaTiCl44NaClTi。3钠的制取及保存(1)制取：化学方程式为2NaCl(熔融)2NaCl2。(2)保存：密封保存，通常保存在煤油中。4钠的用途(1
3、)制取Na2O2等化合物。(2)钠、钾合金(液态)可用于原子反应堆的导热剂。(3)用作电光源，制作高压钠灯。(4)冶炼某些金属二、氧化钠和过氧化钠三、碳酸钠和碳酸氢钠四、碱金属的一般性与特殊性1一般性相似性递变性(由LiCs)原子结构最外层均为1个电子电子层数逐渐增多，核电荷数逐渐增大，原子半径逐渐增大元素性质都具有较强的金属性，最高正价均为1价金属性逐渐增强单质性质物理性质(除Cs外)都呈银白色，密度较小，熔、沸点较低密度逐渐增大(钾反常)，熔、沸点逐渐降低化学性质都具有较强的还原性还原性逐渐增强；与O2反应越来越剧烈，产物越来越复杂2特殊性(1)碱金属的密度一般随核电荷数的增大而增大，但钾
4、的密度比钠的小。(2)碱金属一般都保存在煤油中，但由于锂的密度小于煤油的密度而将锂保存在石蜡中。(3)碱金属跟氢气反应生成的碱金属氢化物都是离子化合物，其中氢以H形式存在，显1价，碱金属氢化物是强还原剂。五、焰色反应1焰色反应的概念某些金属或它们的化合物在灼烧时都会使火焰呈现出特殊的颜色，其属于物理变化，属于元素的性质。2焰色反应的操作(1)洗、烧：将铂丝蘸稀盐酸在无色火焰上灼烧至无色。(2)蘸、烧：蘸取试样(固体也可以蘸取)在无色火焰上灼烧观察火焰颜色。(3)洗、烧：将铂丝再蘸稀盐酸灼烧至无色，就可以继续做新的实验了。3常见元素的焰色钠元素黄色；钾元素紫色(透过蓝色钴玻璃观察)。1判断正误，
5、正确的画“”，错误的画“”，并指明错因。(1)钠在氧气中燃烧，氧气充足时生成Na2O2，氧气不足时生成Na2O。()错因：钠在氧气中燃烧，不管氧气是否充足都只生成Na2O2。(2)1 mol Na2O2固体中含离子总数为4NA。()错因：1_mol_Na2O2固体中含2_mol_Na和1_mol_O，离子总数为3NA。(3)过氧化钠与水反应时，生成0.1 mol O2转移的电子数为0.4NA。()错因：Na2O2与H2O反应时，Na2O2中的一个氧原子得另一个氧原子的电子，故每生成1 mol O2转移2 mol e。(4)用铂丝蘸取少量某溶液进行焰色反应，火焰呈黄色，该溶液一定是钠盐溶液。()
6、错因：NaOH溶液的焰色也是黄色。(5)所有金属及其化合物灼烧时火焰均有颜色。()错因：铂丝灼烧时就没有颜色。(6)相同温度下溶解度：Na2CO3NaHCO3。()错因：溶解度：Na2CO3NaHCO3。2下表中，对陈述、的正确性及两者间是否具有因果关系的判断都正确的是()答案D解析A项，因二者与澄清石灰水反应都会有白色沉淀生成，陈述、均不正确，它们不能用澄清石灰水鉴别；B项，陈述应为先变红后褪色，错，陈述对；C项，两个陈述无因果关系。3用适当的方法除杂(括号内为杂质)物质方法Na2CO3(NaHCO3)固体粉末_Na2CO3(NaHCO3)溶液_NaHCO3(Na2CO3)溶液_答案加热至不
7、再产生气体为止加入适量的NaOH通CO2至不再吸收为止，并加热一会儿解析NaHCO3受热分解生成Na2CO3、CO2和H2O，应加热至不产生气体为止。NaHCO3的分解温度为250 以上，因此溶液中加热不会分解，所以应加入适量的NaOH，使之反应生成Na2CO3；由于Na2CO3H2OCO2=2NaHCO3，因此通入足量的CO2，使Na2CO3生成NaHCO3，再加热会儿除净溶液中的未反应的CO2。考点钠的性质及用途解析实验在无水条件下进行，有红色物质生成，说明熔融的钠将硫酸铜中的铜置换出来并且放出热量，属于置换反应，钠作还原剂，硫酸铜作氧化剂，说明钠比铜活泼，故A、B项正确；若钠与CuSO4
8、溶液混合，则钠先与水反应生成氢氧化钠，氢氧化钠再与硫酸铜反应生成氢氧化铜，不会置换出铜单质，故C错误；根据以上分析，在无水条件下，Na可以与CuSO4反应并生成Cu，故D正确。答案C1钠的取用方法：用镊子夹取一小块钠，用滤纸吸干表面的煤油，在玻璃片上用小刀切取黄豆大小的钠，剩余的钠放回原试剂瓶。2钠失火的处理：沙土盖灭，不能用水或泡沫灭火器灭火。3钠与水(或酸)反应：Na与H2O(或酸)反应的实质都是与H的反应。4钠与盐溶液的反应(1)钠与盐溶液反应的思维模板如：Na与MgSO4溶液的反应，先考虑Na与水反应，再考虑MgSO4与生成的NaOH溶液反应。(2)钠与不同盐溶液反应实验现象的描述共性
9、因为钠与不同的溶液反应均属于剧烈的置换反应，故有共同的现象产生：a.浮：钠浮在液面上；b.熔：钠熔化成光亮的小球；c.游：在液面上不停地游动直至反应完；d.响：反应中不停地发出“嘶嘶嘶”的响声。差异性与酸及水解显酸性的盐溶液反应时，由于溶液中H浓度较大，反应比与水剧烈，最后钠可能在液面上燃烧；与盐溶液反应时，还可能会生成沉淀(如生成难溶碱)、气体(NH3)等。1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
10、中：有无色无味气体放出答案C解析A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，由于溶液仍是饱和溶液，故溶液的pH不变；B错误，钠与水反应生成氢气和NaOH，NaOH与CuSO4反应会出现蓝色沉淀；C正确，钠与水反应生成的NaOH与MgCl2反应生成Mg(OH)2白色沉淀；D错误，钠与水反应放热，生成的NaOH与NH反应生成NH3H2O，NH3H2O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有关钠的叙述正确的是()A2.3 g钠与97.7 g水反应后，溶液中溶质的质量分数等于4%B钠和CuSO4溶液反应生成
11、的蓝色沉淀上有时出现暗斑，这是析出了金属铜C向金属钠与水反应后的溶液中通入适量氯气后，溶液中含有两种溶质D钠在空气中的缓慢氧化与其在空气中点燃所得的产物一样答案C解析w100%4%，A错误；Na先与H2O反应生成NaOH，并放出大量的热，NaOH再与硫酸铜反应生成氢氧化铜蓝色沉淀，氢氧化铜不稳定，受热分解为氧化铜，B错误；2Na2H2O=2NaOHH2，2NaOHCl2=NaClNaClOH2O，C正确；Na在空气中缓慢氧化生成Na2O，Na在空气中点燃生成Na2O2，D错误。考点氧化钠、过氧化钠解析(1)由N元素的化合价降低可知，NaNO3是氧化剂。配平方程式：10Na2NaNO36Na2O
12、N2，收集到1.12 m3(标准状况下)N2，n(N2)50 mol，那么n(Na2O)300 mol，故m(Na2O)18.6 kg。(2)测定样品中氧化钠的含量有多种方法，可通过测生成O2的体积来计算Na2O2的量；还可以通过滴定法测锥形瓶中生成NaOH的量来计算。(3)由2Na2OO2=2Na2O2m 262 g 32 g m(Na2O) (9.357.75) g得：m(Na2O)6.2 g，所以其质量分数为：100%80%。答案(1)NaNO318.6(2)(以下两种方法任选一种，其他合理方法亦可)2Na2O22H2O=4NaOHO2，Na2OH2O=2NaOHG、Cb量筒中收集到的气
13、体的体积2Na2O22H2O=4NaOHO2，Na2OH2O=2NaOH，NaOHHCl=NaClH2OD、Hb、c、e中和锥形瓶中样品与水反应后所得溶液使用的盐酸标准溶液的体积(3)80%1Na2O2的强氧化性与还原性从元素化合价角度分析Na2O2的性质2Na22 (1)Na2O2的强氧化性试剂反应原理现象SO2气体Na2O2SO2=Na2SO4Na2SO3溶液Na2O2Na2SO3H2O= Na2SO42NaOH续表试剂反应原理现象氢硫酸Na2O2H2S=S2NaOH溶液变浑浊酚酞溶液与水反应生成NaOH，Na2O2的强氧化性使之褪色先变红后褪色品红溶液Na2O2的强氧化性使之褪色红色褪去
14、(2)遇KMnO4等强氧化剂时，表现出还原性，氧化产物为O2。(3)遇CO2、H2O、H则发生自身的氧化还原反应。2Na2O2与CO2和H2O反应的五大关系(1)物质的量的关系无论是CO2、H2O的单一物质还是二者的混合物，通过足量的Na2O2时，CO2或H2O与放出O2的物质的量之比均为21。(2)气体体积关系CO2和水蒸气的混合气体(或单一气体)通过足量Na2O2，气体体积的减少量为原混合气体体积的，即为生成氧气的量。(3)固体质量关系相当于固体Na2O2只吸收了CO2中的“CO”，H2O中的“H2”；可以看做发生相应的反应：Na2O2CO=Na2CO3，Na2O2H2=2NaOH(实际上
15、两反应都不容易直接发生)。(4)电子转移关系当Na2O2与CO2、H2O反应时，每产生1 mol O2转移2 mol e。 (5)先后顺序关系一定量的Na2O2与一定量的CO2和H2O(g)的混合物反应，可看做Na2O2先与CO2反应，待CO2反应完全后，Na2O2再与H2O(g)发生反应。3(2019北京师大附中高三期中)某实验小组通过下图所示实验探究Na2O2与水的反应：下列说法不正确的是()A中的大量气泡主要成分是氧气B中溶液变红，说明有碱性物质生成C中现象可能是由于溶液中含有强氧化性物质造成的D中MnO2的主要作用是降低了水中氧气的溶解度答案D解析过氧化钠与水反应生成氢氧化钠和氧气，故
16、A正确；氢氧化钠是强碱，遇到酚酞，溶液变成红色，故B正确；过氧化钠与水反应可能生成了过氧化氢，过氧化氢具有强氧化性，能够使溶液褪色，故C正确；生成的过氧化氢在二氧化锰作催化剂时发生了分解，因此放出大量气泡，故D错误。4取一定质量的某物质在a g氧气中完全燃烧，将其产物跟足量的过氧化钠固体完全反应，反应后容器内有b g氧气，测得ba，下列物质中满足上述结果的是()AHCOOHBHCHOCCH4DC6H12O6答案A解析烃及烃的含氧衍生物在O2中充分燃烧后生成CO2、H2O，产物通过足量的Na2O2，发生反应2CO22Na2O2=2Na2CO3O2,2H2O2Na2O2=4NaOHO2，对生成物变
17、式：Na2CO3Na2O2CO,2NaOHNa2O2H2，可知过氧化钠增加的质量与CO2同物质的量的CO质量与H2O同物质的量的H2质量，质量增加部分物质的组成可以表示为nCOmH2，即化学式可表示为nCOmH2的物质完全燃烧后能被过氧化钠完全吸收，而题述有机物反应后容器内氧气质量大于原氧气质量，故有机物的化学式符合nCOmH2xO2形式。HCOOH可以改写为COH2O2形式，故A符合；HCHO可以改写为COH2，故B不符合；CH4中没有氧元素，反应后氧气质量小于原氧气质量，故C不符合；C6H12O6可以改写为6CO6H2形式，反应后氧气质量等于原氧气质量，故D不符合。考点碳酸钠、碳酸氢钠解析
18、CO2与NaOH溶液反应时，据CO2量与NaOH量的相对多少，有这样两个阶段：CO22NaOH=Na2CO3H2O，此时溶质可能为NaOH和Na2CO3或只有Na2CO3(刚好反应)；Na2CO3CO2H2O=2NaHCO3，此时溶质可能为Na2CO3和NaHCO3或只有NaHCO3；据图分析：B情况最终生成的CO2(其实就是最初通入的与NaOH溶液反应的CO2)是A情况的2倍。(3)当加入150 mL盐酸时，恰好完全反应，此时溶液中溶质为NaCl。据物料守恒有n(NaOH)n(Na)n(Cl)0.2 molL10.15 L0.03 mol，所以c(NaOH)1.5 molL1。答案(1)Na
19、OH、Na2CO311(2)Na2CO3、NaHCO311(3)1.5 molL11判断类别，用准性质，突破Na2CO3、NaHCO3的鉴别(1)利用热稳定性不同(2)利用和酸反应生成气体的速率不同(相同条件下)(3)利用阴离子的不同(4)利用溶液的酸碱性不同2用数形结合理解Na2CO3、NaHCO3与盐酸的反应(1)向Na2CO3溶液中逐滴加入盐酸，第一步：CO转化为HCO，无气体产生；第二步：HCO与H反应产生CO2。消耗盐酸的体积与产生CO2的体积的关系如图1所示。(2)向NaHCO3溶液中逐滴加入盐酸，消耗盐酸的体积与产生CO2的体积的关系如图2所示。(3)向NaOH、Na2CO3的混
20、合溶液中逐滴加入盐酸，消耗盐酸的体积与产生CO2的体积的关系如图3所示(设NaOH、Na2CO3的物质的量之比xy11，其他比例时的图像略)。(4)向Na2CO3、NaHCO3的混合溶液中逐滴加入盐酸，消耗盐酸的体积与产生CO2的体积的关系如图4所示(设Na2CO3、NaHCO3的物质的量之比mn11，其他比例时的图像略)。5下列关于Na2CO3和NaHCO3的比较中，说法不正确的是()ANaHCO3固体受热容易分解，而Na2CO3固体受热不容易分解B等物质的量的Na2CO3和NaHCO3分别与足量的盐酸反应，前者消耗盐酸的物质的量比后者多C向等体积等物质的量浓度的Na2CO3和NaHCO3溶
21、液分别滴加2滴酚酞溶液，前者颜色比后者深DNa2CO3溶液和NaHCO3溶液分别与Ba(OH)2溶液反应的离子方程式相同答案D解析Na2CO3溶液和NaHCO3溶液分别与Ba(OH)2溶液反应的离子方程式不相同，Na2CO3与Ba(OH)2溶液：COBa2=BaCO3，NaHCO3与Ba(OH)2溶液反应，当NaHCO3少量时：HCOOHBa2=BaCO3H2O；当NaHCO3过量时：2HCOBa22OH=BaCO3CO2H2O。6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 molL1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
22、的是()答案C考点碱金属的性质及焰色反应答案B1碱金属的常见设问点(1)碱金属单质与水(或酸)反应的现象。(2)碱金属单质的保存(注意碱金属的密度)。(3)碱金属单质与氧气反应产物的判断。(4)碱金属对应的氢氧化物碱性强弱的比较。(5)碱金属的碳酸盐性质的比较。(6)与最新的科学技术相关的碱金属的应用。2焰色反应(1)焰色反应的现象只与元素的种类有关，而与元素的状态无关，如Na、Na的焰色均为黄色。(2)观察钾的焰色时必须透过蓝色钴玻璃观察，目的是滤去黄光以免产生干扰。7用光洁的铂丝蘸取某无色溶液在无色火焰上灼烧，直接观察到火焰呈黄色，下列各判断正确的是()A只含有NaB一定含有Na，可能含有
23、KC既含有Na，又含有KD可能含有Na，可能还含有K答案B解析Na元素的焰色为黄色，而K元素的焰色为紫色，而且黄色会干扰紫色，所以不能判断是否含有K元素。8为鉴别K2CO3和NaHCO3两种白色固体，有4位同学分别设计了下列四种不同的方法，其中不可行的是()A分别加入1 molL1的盐酸，看气泡产生的快慢B分别取样在试管中加热，将可能产生的气体通入澄清石灰水中，观察有无白色浑浊C分别取样配成溶液，滴加Ba(OH)2溶液，观察有无白色沉淀D分别配成溶液、做焰色反应实验，观察火焰的颜色答案C解析A项，因K2CO3与盐酸反应分步进行，先生成碳酸氢钾，盐酸过量时才生成气体，故可行；B项，K2CO3受热不分解，NaHCO3受热分解产生CO2，故可行；C项，二者与Ba(OH)2溶液反应都产生白色沉淀BaCO3，故不可行；D项，钾的焰色为紫色(透过蓝色钴玻璃观察)，钠的焰色为黄色，可行。
