1、第七单元金属及其重要化合物第1讲钠、镁及其重要化合物考纲点击1以A族为例，掌握同一主族内元素性质的递变规律与原子结构的关系。2了解金属在元素周期表中的位置及其性质递变的规律。3了解常见金属及其重要化合物的主要性质及其应用。一、钠的性质与应用1物理性质钠是_色金属，硬度：_(可用小刀切割)；密度：比水_，比煤油_(钠的保存：一般放在_中)；熔点：_(受热易熔化)，具有良好的导电、导热性。2化学性质(1)结构特点：Na原子的原子结构示意图_，最外层只有1个电子，容易_，故Na具有较强的_性。(2)主要反应：完成下列相关反应方程式(3)Na与滴有酚酞的水反应的实验现象：现象原因“浮”：_“熔”：_“
2、游”：_“响”：_“红”：_3钠的制备和用途(1)制备原理：_。(2)用途制取钠的化合物；冶炼特殊金属，如制钛：_；钠钾合金常温下为_态，用于_；高压钠灯发出的_射程远，用于照明。特别提示：钠投入盐溶液，其反应应先考虑Na与H2O反应，再考虑溶质盐是否与NaOH反应。即时训练1将一小块钠投入盛饱和澄清石灰水的烧杯里，不可能观察到的现象是()。A钠熔成小球并在液面上游动B溶液底部有银白色物质生成C有气体生成D溶液变浑浊即时训练2将一块银白色的金属钠放在空气中会发生一系列的变化：表面迅速变暗“出汗”变成白色固体(粉末)，下列有关叙述不正确的是()。A表面迅速变暗是因为钠与空气中的氧气反应生成了氧化
3、钠B“出汗”是因为生成的氢氧化钠吸收空气中的水蒸气在表面形成了溶液C最后变成碳酸钠粉末D该过程的所有化学反应均为氧化还原反应二、钠的重要化合物的性质及应用1过氧化钠和氧化钠名称氧化钠过氧化钠化学式电子式阴、阳离子个数比氧元素化合价颜色状态热稳定性_与水反应与CO2反应与盐酸等酸反应用途用于制取少量Na2O2强氧化剂、漂白剂、供氧剂2碳酸钠和碳酸氢钠(1)性质比较化学式Na2CO3NaHCO3俗名颜色状态主要性质溶解性_水_水(相同温度下比Na2CO3溶解度_)水溶液酸碱性_性_性(相同浓度下比Na2CO3溶液的pH_)热稳定性稳定受热易分解_与酸反应与Ca(OH)2等碱反应_(碱足量)_(碱不
4、足量)与Al2(SO4)3反应用途玻璃、肥皂、造纸、纺织等广泛应_用食品_；医疗上治疗_相互转化Na2CO3NaHCO3(2)纯碱的制备天然纯碱主要来自于碱湖和固体碱矿。工业生产：侯氏制碱法。反应原理为_(用方程式表示)。即时训练3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分别逐滴加入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，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，观察火焰的颜色即时训练4将0.01 mol下列物
5、质分别加入100 mL 蒸馏水中，恢复至室温，所得溶液中阴离子浓度的大小顺序是(溶液体积变化忽略不计)()。Na2O2Na2ONa2CO3NaClABC D即时训练5实验室里常用Na2O2与H2O反应快速制取少量的O2，下面装置用来制取O2并演示Na在O2中的燃烧实验。(1)关闭装置中的止水夹a后，开启活塞b，漏斗中液体不断地往下滴，没过漏斗后全部流入试管。试判断装置是否漏气_(填“漏气”“不漏气”或“无法确定”)，判断理由是_。(2)写出A装置中反应的化学方程式并标出电子得失情况：_。(3)B装置中盛放的试剂是_，其作用是_。(4)C装置中观察到的现象是_。三、镁的提取及应用1镁的提取(1)
6、流程(2)有关反应的化学方程式：_。(3)为什么不用电解熔融MgO的方法制取镁？2镁的性质及应用(1)物理性质及用途色，密度较_，镁合金密度_，但硬度和强度均_，用于制_部件等；镁在冶金工业上还常用作还原剂和脱氧剂。(2)化学性质及用途即时训练6从海水中提取金属镁的生产步骤有：浓缩结晶；加熟石灰；加盐酸；过滤；熔融电解，正确的生产顺序是()。ABC D一、Na2O2及其性质1Na2O2的强氧化性(1)化合价与性质的关系Na2O2既有氧化性，又有还原性，但主要表现强氧化性。(2)常见表现强氧化性的反应：因为Na2O2的强氧化性，使其也表现出一定的漂白性。Na2O2投入品红溶液，能使品红溶液褪色。
7、Na2O2投入滴有酚酞的水中，现象是先变红后褪色。2有关Na2O2与CO2、H2O反应的重要关系2CO22Na2O2=2Na2CO3O22H2O2Na2O2=4NaOHO2(1)物质的量关系无论是CO2或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)气体体积关系若CO2和水蒸气的混合气体(或单一气体)通过足量Na2O2，气体体积的减少量等于原混合气体体积的，也等于生成氧气的量。(3)电子转移关系当Na2O2与CO2、H2O反应时，物质的量关系为2Na2O2O22e。(4)固体质量关系相当于固体(Na2O2)只吸收了CO2中的“C
8、O”或H2O中的“H2”；可以看作发生相应的反应：Na2O2CONa2CO3、Na2O2H22NaOH(实际上两反应不能发生)。(5)先后顺序关系一定量的Na2O2与一定量的CO2和H2O(g)的混合物的反应，可视作Na2O2先与CO2反应，待CO2反应完全后，Na2O2再与H2O发生反应。【例1】一定条件下将质量为X g的有机物在O2中完全燃烧，燃烧后全部产物通过足量Na2O2，过氧化钠的质量增重Y g，下列对应关系一定正确的是()。选项有机物XYAC2H4O2m15m/7BHCOOHm15m/23CCH3OH和CH3COOH的混合物m2m/3DHCOOH和CH3COOCH3的混合物m2m拓
9、展应用1取a g某物质在氧气中完全燃烧，将其产物跟足量的过氧化钠固体完全反应，反应后固体的质量恰好也增加了a g。下列物质中不能满足上述结果的是()。AH2 BCO CC6H12O6 DC12H22O11二、Na2CO3和NaHCO3性质的应用1溶解性相同条件下，Na2CO3的溶解度大于NaHCO3，如向饱和Na2CO3溶液中通入足量的CO2有NaHCO3晶体析出(因为NaHCO3的溶解度比Na2CO3小)。2与足量盐酸反应的比较(1)速率：由于Na2CO3需逐步结合两个H才放出CO2，故NaHCO3与盐酸反应放出CO2的速率快。(2)耗酸量：等质量的Na2CO3与NaHCO3前者耗酸多，等物
10、质的量时前者耗酸多。(3)CO2的生成量：等物质的量时产生的CO2相等，等质量时NaHCO3产生的CO2多。3鉴别方法(1)热稳定性不同(加热法)固体(2)和酸反应生成气体的速率不同(酸化法)固体(或溶液)(3)阴离子不同(沉淀法)溶液(4)溶液的酸碱性(pH测定法)溶液4Na2CO3与NaHCO3的相互转化Na2CO3NaHCO3【例2】有两个分别装有Na2CO3和NaHCO3固体的试剂瓶，因标签破损而无法区分。有4位同学为鉴别它们，分别设计了下列四种不同的方法，其中可行的是()。A分别取样配成溶液，再加入澄清石灰水，观察是否有沉淀生成B分别取样配成溶液，滴加酚酞溶液，观察溶液颜色的变化C分
11、别取样加热，再检验是否有使澄清石灰水变浑浊的气体产生D分别取样配成溶液，在火焰上灼烧，观察火焰的颜色拓展应用2有A、B两个完全相同的装置，某同学分别在它们的侧管中装入1.06 g Na2CO3和0.84 g NaHCO3，A、B中分别有10 mL相同浓度的盐酸，将两个侧管中的物质同时倒入各自的试管中，下列叙述正确的是()。AA装置的气球膨胀速率快B若最终两气球体积相同，则盐酸的浓度一定大于或等于2 molL1C若最终两气球体积不同，则盐酸的浓度一定小于或等于1 molL1D最终两溶液中Na、Cl的物质的量相同Na2CO3的制备1在非金属及其化合物部分，实验题设置多以气体的制备和气体的相关性质验
12、证组合实验，而金属及其化合物部分物质的制备通常以化工流程的形式呈现。2此类题目往往以化工流程的形式出现，考查物质制备原理的理解与应用，并结合与溶液有关的基本实验操作(如过滤、结晶、萃取、分液等)，还有与流程相关的物质循环、环境保护等，要善于筛选或确认，再者也要学会对数据的处理或识别由数据“读出”的对实验操作有导向性的信息。【实验典例】(1)以前实验室制备纯碱(Na2CO3)的主要步骤为：将饱和NaCl溶液倒入烧杯加热，控制3035 ，搅拌下分批加入研细的NH4HCO3固体，加料完毕，保温30分钟，静置、过滤得NaHCO3晶体。用少量蒸馏水洗涤除去杂质、抽干，转入蒸发皿中灼烧得Na2CO3固体。
13、四种盐在不同温度下的溶解度表(g/100 g水)反应控制在3035 ，是因为高于35 NH4HCO3会分解，低于30 则反应速率降低，为控制此温度范围，通常采取的加热方法为_；加料完毕，保温30分钟，目的是_；静置后只析出NaHCO3晶体的原因_；过滤所得母液中含有NaHCO3、NaCl、NH4Cl、NH4HCO3，加入适当试剂并作进一步处理，使_(填化学式)循环使用，回收得到NH4Cl晶体。(2)我国科学家侯德榜改革国外的纯碱生产工艺，使其更加先进，被称为侯氏制碱法，生产流程为：沉淀池中反应的化学方程式：_；检验产品碳酸钠中是否含有氯化钠的操作方法为_；循环中应该加入或通入物质的化学式为_。
14、1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()。选项陈述陈述判断A碳酸钠溶液可用于治疗胃酸过多Na2CO3可与盐酸反应对，对，有B向Na2O2水溶液中滴入酚酞变红色Na2O2与水反应生成氢氧化钠对，错，无C金属钠具有强还原性高压钠灯发出透雾性强的黄光对，对，有D过氧化钠可用作航天员的供氧剂Na2O2能与CO2或H2O反应生成O2对，对，有2从海水中提取镁的工艺流程图可表示如下：下列说法不正确的是()。A用此法提取镁的优点之一是原料来源丰富B步骤电解MgCl2时阴极产生氯气C步骤可将晶体置于HCl气体氛围中脱水D上述工艺流程中涉及化合、分解和复分解反应3(2012福建安溪
15、、养正、惠安三校联考)在FeCl2和AlCl3的混合溶液中加入过量的Na2O2，直至溶液中沉淀的量不再改变为止。过滤、洗涤，然后将所得沉淀干燥、灼烧，最终剩余固体的成分是()。AFe2O3、Al2O3 BFe2O3CFe(OH)2、Al(OH)3 DFe(OH)3、Al(OH)34(2013浙江温州十校高三期中联考)将等物质的量的金属Na、Mg、Al分别与100 mL 2 molL1盐酸反应，实验测得生成气体的体积V(已折合为标准状况)与时间t的关系如图，下列说法错误的是()。A反应中，三种金属中有两种金属过量B参加反应的金属Na、Mg、Al的物质的量之比为632C镁的物质的量为0.1 mol
16、Dx2.245科学研究往往建立在合理的假设之上。下面是两个对照实验：实验一：石棉网上放一团棉花棉花燃烧火焰熄灭实验二：石棉网上放一团棉花(其中包有适量浅黄色Na2O2固体)棉花剧烈燃烧(1)提出问题：实验一中的CO2能灭火，而实验二中的CO2为何能“点火”？(2)对实验二提出假设与猜想：猜想1：CO2被Na2O2吸收，可能生成Na2CO3；猜想2：棉花被点燃，说明上述反应_；猜想3：棉花燃烧剧烈，说明上述反应_。(3)设计并进行实验，观察、解释和总结。实验步骤实验现象实验目的或分析分两组收集满CO2，加入不同量浅黄色的Na2O2；振荡后用带火星的木条伸向瓶中第1组放入少量的Na2O2木条未复燃
17、，固体由浅黄色全部变为白色木条未复燃说明：_第2组放入的Na2O2稍多一些木条复燃，固体部分变为白色木条复燃，可以验证猜想_两小组均用手触摸瓶的底部瓶底_验证猜想_各取少量白色固体于试管中，滴入稀盐酸并_，将产生的气体通入_有气泡放出，_可以验证猜想_(4)类比推理与实验解释：Na2O2与H2O反应后应该有NaOH和O2生成。若用脱脂棉包裹Na2O2，然后加水也应该有燃烧现象。下面是一同学的实验记录：向小烧杯(底部垫沙子)中包有Na2O2的脱脂棉上滴水，发现有气泡产生，杯底发热，棉花没有燃烧，分析可能的原因_；向杯中的溶液滴入酚酞，溶液变红色，振荡后红色消失，其原因可能是_。参考答案基础梳理整
18、合一、1银白小(质软)小大煤油较低2(1)失去还原(2)4NaO2=2Na2O2NaO2Na2O22NaCl22NaCl剧烈燃烧，产生大量白烟2NaSNa2S2Na2H2O=2NaOHH22CH3CH2OH2Na2CH3CH2ONaH2(3)钠粒浮在水面上钠的密度比水小钠迅速熔化成一个闪亮的小球钠的熔点低，该反应放热钠球在水面上四处游动钠与水剧烈反应，产生H2使钠球受力不平衡反应时，听到“嘶嘶”的响声钠与水反应生成的H2与O2反应产生爆鸣声反应后，滴有酚酞的水溶液变红钠与水反应生成NaOH，NaOH使酚酞变红3(1)2NaCl(熔融)2NaCl2(2)TiCl44NaTi4NaCl液核反应的热
19、交换剂黄光即时训练1B即时训练2D解析：Na2OH2O=2NaOH及2NaOHCO2=Na2CO3H2O均不是氧化还原反应。二、1Na2ONa2O2Na2NaNa2Na121221白色固体淡黄色固体Na2O2Na2ONa2OH2O=2NaOH2Na2O22H2O=4NaOHO2Na2OCO2=Na2CO32Na2O22CO2=2Na2CO3O2Na2O2HCl=2NaClH2O2Na2O24HCl=4NaClO22H2O2(1)纯碱或苏打小苏打白色粉末，Na2CO310H2O为晶体白色晶体易溶于易溶于小碱碱小2NaHCO3Na2CO3CO2H2OCO2H=H2OCO2HCOH=H2OCO2Ca
20、2CO=CaCO3Ca2OHHCO=CaCO3H2OCa22HCO2OH=CaCO32H2OCO2Al33CO3H2O=2Al(OH)33CO2Al33HCO=Al(OH)33CO2发酵粉胃酸过多(2)NaClNH3CO2H2O=NaHCO3NH4Cl；2NaHCO3Na2CO3H2OCO2即时训练3C即时训练4C即时训练5答案：(1)漏气漏斗中的液体能全部流入试管说明试管中压强与外界相同(2)(3)浓硫酸除去O2中的水蒸气(4)剧烈燃烧，发出黄光，有淡黄色物质生成三、1(1)CaOCa(OH)2Mg(OH)2MgMgCl2HCl(2)CaCO3CaOCO2；CaOH2O=Ca(OH)2；Ca
21、(OH)2MgCl2=Mg(OH)2CaCl2；Mg(OH)22HCl=MgCl22H2O；MgCl2(熔融)MgCl2(3)MgO熔点高，熔化时能耗高，不经济。2(1)银白小小较高火箭、导弹、飞机(2)耀眼的白光信号弹和焰火MgO耐高温材料2MgO22MgO3MgN2Mg3N2Mg2HCl=MgCl2H22MgCO22MgOC即时训练6C解析：海水中含有Mg2，加入Ca(OH)2可生成Mg(OH)2沉淀：Mg22OH=Mg(OH)2，过滤可得到Mg(OH)2固体。如何由Mg(OH)2制取金属镁？由Mg(OH)2制取金属镁根据金属的冶炼方法知应电解含Mg2的熔融化合物。若直接加热Mg(OH)2
22、，则Mg(OH)2发生分解生成MgO：Mg(OH)2MgOH2O，MgO熔点高，很难熔融；工业上不采用电解熔融MgO的方法，而是将Mg(OH)2转化为MgCl2，MgCl2熔点低，电解熔融MgCl2可得金属镁：MgCl2(熔融)MgCl2。核心归纳突破【例1】B解析：Na2O2与CO2反应生成Na2CO3，Na2O2增加的质量相当于结合CO的质量 (Na2O2CONa2CO3)；Na2O2与H2O反应生成NaOH，Na2O2增加的质量相当于结合H2的质量(Na2O2H22NaOH)。C2H4O2可看作2CO2H2，该物质与氧气充分反应后，再与Na2O2反应，增加的质量就是2CO2H2的质量，即
23、Y为m。同理，C项CH3OH(CO2H2)和CH3COOH(2CO2H2)的混合物充分燃烧后增加的质量也为m g。B项，HCOOH不符合COH2的整数关系，但多余的O原子在氧气中充分反应对最后增加的质量无影响(即有机物中O原子的量与过氧化钠的增加质量无关)，增加的质量为M(COH2)/M(HCOOH)m g15m/23 g。同理，D项是HCOOH和CH3COOCH3的混合物，增加的质量应小于m。拓展应用1D解析：分析题意要满足题给条件。必须是物质燃烧消耗氧气的量，等于CO2和H2O与过氧化钠反应产生氧气的量。H2Na2O22NaOHCONa2O2Na2CO3所以：A、B满足上述结果；C项可以改
24、写为(CO)6(H2)6的形式，故C正确；而D项C12H22O11可改写为(CO)11(H2)11C的形式，故D错误。【例2】C解析：Na2CO3Ca(OH)2=CaCO32NaOH、2NaHCO3Ca(OH)2=CaCO3Na2CO32H2O，现象相同，A项错误；Na2CO3溶液和NaHCO3溶液都呈碱性，滴加酚酞溶液后溶液都变红，B项错误；2NaHCO3Na2CO3CO2H2O，Ca(OH)2CO2=CaCO3H2O，C项正确；焰色反应均呈黄色而不能鉴别，D项错误。拓展应用2B解析：与相同浓度的盐酸反应，NaHCO3的反应速率比Na2CO3的大，故B装置的气球膨胀快。NaHCO3和Na2C
25、O3均为0.01 mol，与10 mL盐酸反应，产生CO2的体积取决于盐酸的浓度。当c(HCl)2 molL1时，NaHCO3和Na2CO3均完全反应，产生CO2的体积相同；当c(HCl)1 molL1时，NaHCO3产生CO2的体积大，Na2CO3不产生CO2；当1 molL1c(HCl)2 molL1时，NaHCO3产生的CO2为0.01 mol，Na2CO3产生的CO2 小于0.01 mol。实验探究拓展实验典例答案：(1)水浴加热使反应充分进行(或使碳酸氢钠晶体充分析出)碳酸氢钠溶解度最小NaCl(2)NaClNH3H2OCO2=NaHCO3NH4Cl取少量试样溶于水，加入过量稀硝酸，
26、再滴加硝酸银，观察最终是否有沉淀NaCl解析：由基本实验操作可知：对反应体系控制温度范围的有效方法是水浴(低于100 的控温)。加料后控制一段时间的反应温度，是为了使反应充分。从溶解度表可分析：在3035 时，原料：NaCl、NH4HCO3提供的四种离子：Na、Cl、NH、HCO，组合成NaHCO3的溶解度最小，容易结晶析出。循环使用的应该是原料NaCl，NH4Cl回收，NaHCO3以主产品收集，将滤液蒸干灼烧，NH4HCO3分解，NaCl保留，可用以循环使用。由流程看，沉淀池中应是生成NaHCO3的主反应池，由侯氏制碱法原理，NaHCO3的生成反应为：NaClNH3H2OCO2=NaHCO3
27、NH4Cl。Na2CO3中NaCl杂质的检验，属基本实验操作，方法为先加稀硝酸后加AgNO3溶液。侯氏制碱法与实验室制法原理一致，故循环使用的也是NaCl。演练巩固提升1D解析：A项中错误，治疗胃酸过多应用NaHCO3，对；B项中、均正确，两者存在因果关系；C项中、均正确，但两者无因果关系。2B解析：选项A，海水中含有大量的镁元素，从海水中提取镁的优点之一是原料来源丰富。选项B，电解熔融MgCl2时，阳极产生Cl2，阴极产生金属镁。选项C，因MgCl2能水解：MgCl22H2OMg(OH)22HCl，为此将MgCl26H2O晶体置于HCl气体氛围中加热脱水，其目的是防止MgCl2水解生成Mg(
28、OH)2。选项D，步骤涉及CaCO3的分解反应得到CaO，CaO与H2O发生化合反应得到Ca(OH)2，步骤是电解涉及分解反应，步骤涉及MgCl2与Ca(OH)2发生复分解反应得到Mg(OH)2和CaCl2。3B解析：因为Na2O2溶于水有氢氧化钠生成且Na2O2有强氧化性，所以最终生成的沉淀是Fe(OH)3，Fe(OH)3不稳定，灼烧时分解生成Fe2O3，故B项正确。4C解析：图中a、b、c三条曲线分别是Na、Mg、Al与盐酸反应生成气体的体积与时间的关系，三种金属产生的H2一样多，由2Na2HCl=2NaClH2、Mg2HCl=MgCl2H2、2Al6HCl=2AlCl33H2知，参加反应的金属Na、Mg、Al的物质的量之比632，因Na、Mg、Al的物质的量相等，与之反应的HCl的物质的量也相等，故n(H2)2 molL10.1 L0.1 mol，V(H2)2.24 L，Na完全反应，Mg、Al过量，考虑到Na会与溶液中的水反应放出H2，故无法计算Mg、Al的物质的量，C错误。5答案：(2)放热放出氧气(3)可能CO2过量，瓶中O2少，CO2多3发烫2塞上带导管的橡皮塞澄清石灰水澄清石灰水变浑浊1(4)Na2O2部分变质或滴入的水太多生成的NaOH使酚酞变红，但Na2O2具有强氧化性，将酚酞氧化而漂白