高考化学一轮复习 第3章 金属及其化合物 第1节 钠及其化合物学案.docx

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高考化学一轮复习第3章金属及其化合物第1节钠及其化合物学案

　钠及其化合物

明考纲

1．钠的原子结构、性质以及钠的实验室保存方法，钠与O2、H2O反应的现象及其产物的判断。

2．Na2O和Na2O2的电子式及性质，Na2CO3和NaHCO3的性质、转化及制法，焰色反应的概念及钾、钠化合物的检验。

3．从原子的核外电子排布规律，理解第ⅠA族元素的（单质、化合物）性质的相似性和递变性。

析考情

高考试题对本部分内容的考查以知识的识记、分析、化学实验探究及有关计算为主，预测今后高考中，考查Na2O2与H2O、CO2反应的相关计算、Na2CO3、NaHCO3相互转化以及它们在实际生活、生产中的应用的趋势较大。

考点

　钠的性质及应用

1．钠的物理性质

颜色

熔点

硬度

密度

导电导热性

银白色

低

小，可用小刀切割

比水的小

比煤油的大

良好

2.钠的化学性质

从原子结构认识钠的化学性质：

――――――――――――→

Na

Na＋

（1）主要化学性质

（2）钠与水（含酚酞）反应的实验现象及解释

3．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，通常保存在煤油中。

4．钠的用途

（1）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。

金属钠具有强的还原性，熔融状态下可以用于制取金属，如4Na＋TiCl4

4NaCl＋Ti。

易错警示　　

（1）钠作还原剂制取金属时，应该用Na与熔融的金属卤化物反应。

（2）工业上在850℃，钠与熔融状态的KCl反应可以制取金属钾：

Na（l）＋KCl（l）

NaCl（l）＋K（g），反应发生是因为在反应温度下，体系中只有钾是气体，能从体系中逸出，利于反应正向进行，即在反应温度下，为熵增反应，该反应不能说明金属钠的还原性强于金属钾。

1．根据钠的性质，回答下列问题：

（1）钠能否保存在CCl4中？

（2）金属钠着火，能用水、泡沫灭火器灭火吗？

（3）金属钠露置于空气中会发生什么样的变化？

最终生成的物质是什么？

提示　

（1）钠不能保存在CCl4中，因为钠的密度小于CCl4的密度，钠会浮在CCl4的液面上，仍能与空气中的O2和水蒸气发生反应，钠应保存在煤油中。

（2）不能，原因是钠与水、过氧化钠与水、二氧化碳均能发生反应，所以钠着火后应用干燥的沙土盖灭。

（3）金属钠露置于空气中发生一系列变化：

银白色金属钠

Na2O

NaOH

NaOH浓溶液

Na2CO3·10H2O（白色块状固体）

Na2CO3（白色粉末），最终生成的物质是Na2CO3。

2．将大小相同的金属钠分别投入到蒸馏水、乙醇、稀盐酸、FeCl3溶液和NH4NO3溶液中，相同的现象是什么？

有没有不同现象？

提示　①金属钠投入到乙醇中，钠粒沉入乙醇底部，同时产生气泡。

②金属钠投入另外4种溶液中，均会与其中的H＋反应出现“浮、熔、游、响”的相同现象。

③盐酸为酸、FeCl3溶液和NH4NO3溶液因其溶质水解显酸性，因此钠在上述三种溶液中反应均比在蒸馏水中剧烈。

④钠与水生成的NaOH又能与FeCl3、NH4NO3反应，分别生成Fe（OH）3红褐色沉淀、NH3刺激性气味的气体。

1．[2015·郑州模拟]取一小块金属钠，放在燃烧匙里加热，下列现象描述正确的是（　　）

①金属先熔化　②在空气中燃烧，放出黄色火花　③燃烧后得白色固体　④燃烧时火焰为黄色　⑤燃烧后生成淡黄色固体物质

A．②⑤　　　　　　　　　　B．①②③

C．①④⑤D．④⑤

答案　C

解析　由于金属钠的熔点比较低，在加热时先熔化，再燃烧，火焰为黄色，生成淡黄色的Na2O2固体。

2．有人设计出一种在隔绝空气条件下让钠与FeSO4溶液反应的方法以验证反应实质。

实验时，往100mL大试管中先加40mL煤油，取3粒米粒大小的金属钠放入大试管后塞上橡皮塞，通过长颈漏斗加入FeSO4溶液使煤油的液面至胶塞，并夹紧弹簧夹（如图）。

仔细观察，回答下列问题：

（1）如何从试剂瓶中取用金属钠？

剩余的Na能否放回原试剂瓶？

____________________________________________________。

（2）有关钠反应的现象是______________________________。

（3）大试管的溶液中出现的现象：

________________________。

（4）装置中液面的变化：

大试管内________；长颈漏斗内________。

（5）写出钠与硫酸亚铁溶液反应的化学方程式：

________________________________________________。

答案　

（1）用镊子从试剂瓶中取一块金属钠，用滤纸吸干表面上的煤油，用小刀在玻璃片上切米粒大小的钠做实验用，剩余的钠要放回原试剂瓶，不要随意丢弃

（2）有气泡生成，钠熔化成小球且在煤油和FeSO4溶液界面处上下跳动，最终完全溶解

（3）下层溶液出现白色絮状沉淀

（4）下降　上升

（5）2Na＋FeSO4＋2H2O===Fe（OH）2↓＋Na2SO4＋H2↑

★思维建模

（1）金属钠与盐或碱溶液反应的思维模板

（2）金属钠与溶液反应现象分析思维模板

①共性：

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”的响声。

②差异性：

与酸、强酸弱碱盐溶液反应时，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。

考点

　氧化钠和过氧化钠

1．Na2O与Na2O2的比较

名称

氧化钠

过氧化钠

化学式

Na2O

Na2O2

氧元素

化合价

－2

－1

电子式

阴阳离子个数比

1∶2

1∶2

化合物类型

离子化合物

离子化合物

所属类别

碱性氧化物

过氧化物

颜色状态

白色固体

淡黄色固体

生成条件

常温

加热

化学性质

与H2O

Na2O＋H2O===2NaOH

2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑

与CO2

Na2O＋CO2===Na2CO3

2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2

与盐酸

Na2O＋2HCl===2NaCl＋H2O

2Na2O2＋4HCl===4NaCl＋O2↑＋2H2O

保存

密闭保存

密闭保存

用途

可制烧碱

漂白、杀菌、消毒、供氧剂

2.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，但主要表现为氧化性。

（2）强氧化性的具体表现

试剂

反应原理

现象

FeCl2溶液

4Na2O2＋4FeCl2＋6H2O===4Fe（OH）3↓＋O2↑＋8NaCl

红褐色沉淀

Na2SO3溶液

Na2O2＋Na2SO3＋H2O===Na2SO4＋2NaOH

－

氢硫酸

Na2O2＋H2S===S↓＋2NaOH

溶液变浑浊

二氧化硫

Na2O2＋SO2===Na2SO4

固体由淡黄

色变为白色

酚酞溶液

与水反应生成NaOH，Na2O2有强氧化性

先变红

后褪色

品红溶液

Na2O2有强氧化性

红色褪去

易错警示　　

（1）Na2O2固体中阳离子（Na＋）、阴离子（O

）的数目比是2∶1。

（2）Na2O不如Na2O2稳定，加热时，Na2O易转化为Na2O2。

（3）Na2O2与H2O的反应是放热反应，生成的气体能使带火星的木条复燃，滴入酚酞后溶液变红色，随即红色又褪去。

（4）Na2O2与水、CO2反应中，氧化剂、还原剂均是Na2O2。

判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。

（1）过氧化钠中阴、阳离子个数比为1∶1。

（　　）

（2）氧化钠与过氧化钠都属于碱性氧化物。

（　　）

（3）Na2O与Na2O2都是离子化合物，都只存在离子键。

（　　）

（4）Na2O2与H2O反应时，Na2O2是氧化剂，水是还原剂。

（　　）

（5）7.8gNa2O2与足量的CO2反应，转移电子的个数为0.2NA。

（　　）

（6）Na2O2与H2O反应制备O2的离子方程式：

Na2O2＋H2O===2Na＋＋2OH－＋O2↑。

（　　）

（7）1mol钠与氧气反应生成Na2O或Na2O2时，失去的电子数目均为NA。

（　　）

提示　

（1）×　

（2）×　（3）×　（4）×　（5）×　（6）×　（7）√

题组一过氧化钠的性质及应用

1.[2015·广州模拟]在溶液中加入足量的Na2O2后仍能大量共存的离子组是（　　）

A．Na＋、Fe2＋、Cl－、SO

B．K＋、AlO

、Cl－、SO

C．Ca2＋、Mg2＋、NO

、HCO

D．Na＋、Cl－、CO

、SO

答案　B

解析　Na2O2具有强氧化性，能将Fe2＋氧化成Fe3＋，能将SO

氧化成SO

，A、D两项不能共存；Na2O2与水反应生成NaOH，C项中的Ca2＋、Mg2＋、HCO

与OH－不能大量共存。

2．[2015·湖南联考]下列说法正确的是（　　）

A．Na2O2遇到湿润的紫色石蕊试纸后，石蕊试纸最终变成蓝色

B．Na2O2与CO2反应生成0.1molO2时转移电子数目为0.4mol

C．Na2O2投入到CuCl2溶液中有蓝色沉淀及气泡产生

D．向饱和烧碱溶液中加入2gNa2O2充分反应完时，溶液中c（Na＋）不变

答案　C

解析　当较多的Na2O2遇到湿润的石蕊试纸时，它最终能使石蕊漂白而褪色，A项错；由2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2及Na2O2中氧为－1价知，每生成1molO2时会转移2mol电子，B项错；Na2O2投入到CuCl2溶液中先与水反应生成NaOH与O2，NaOH再与CuCl2反应生成Cu（OH）2沉淀，C项对；Na2O2与水反应时能放出大量的热，使溶液温度升高，NaOH溶解度增大，导致溶液中c（Na＋）有所增大，D项错。

题组二有关Na2O2与H2O、CO2反应的定量计算

3.过氧化钠可作为氧气的来源。

常温常压下二氧化碳和过氧化钠反应后，若固体质量增加了28g，反应中有关物质的物理量正确的是（NA表示阿伏加德罗常数）（　　）

二氧化碳

碳酸钠

转移的电子

A

1mol

2NA

B

22.4L

1mol

C

106g

1mol

D

106g

2NA

答案　C

解析　根据过氧化钠与二氧化碳反应的化学方程式2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2，每有1molNa2O2参与反应，固体增重28g，转移1mol电子，消耗1molCO2，A项错误；B项，条件不确定，有1molNa2CO3生成时，消耗CO2的体积不一定是22.4L；D项，有106gNa2CO3生成时，转移1mol电子。

4．将Wg某气体与一定量的O2混合后通入装有足量Na2O2固体的密闭容器中，用间断电火花不断地引燃气体，经过足够长的时间后，发现固体质量增加Wg，则气体可能是（　　）

①H2　②CO　③H2和CO的混合气体　④甲醛（HCHO）　⑤乙二醇（CH2OH－CH2OH）蒸气

A．只有①　　　　　　B．只有①②

C．只有①②③D．①②③④⑤

答案　D

解析　很容易判断①②③④⑤均是符合（CO）m·（H2）n组成的物质，在O2中充分燃烧后，再通入Na2O2固体中，固体增加质量恰好等于该物质的质量。

所以答案选D。

题组三有关Na2O2性质的综合探究实验

5.[2015·衡水模拟]为了探究过氧化钠的强氧化性，某研究性学习小组设计了如图所示的实验装置。

实验步骤及现象如下：

①检查装置气密性后，装入药品并连接仪器。

②缓慢通入一定量的N2后，将装置D连接好（导管末端未伸入集气瓶中），再向圆底烧瓶中缓慢滴加浓盐酸，剧烈反应，产生黄绿色气体。

③一段时间后，将导管末端伸入集气瓶中收集气体，装置D中收集到能使带火星的木条复燃的无色气体。

④反应结束后，关闭分液漏斗的活塞，再通入一定量的N2，至装置中气体无色。

回答下列问题：

（1）装置B中湿润的红色纸条褪色，证明A中反应有________（填化学式）生成。

若B中改放湿润的淀粉KI试纸，仅凭试纸变蓝的现象不能证明上述结论，请用离子方程式说明原因________________________________________________________。

（2）装置C的作用是____________________________________。

（3）甲同学认为O2是Na2O2被盐酸中的HCl还原所得。

乙同学认为此结论不正确，其不赞成的理由可能为：

①__________________________________________________；

②__________________________________________________。

（4）实验证明，Na2O2与干燥的HCl能反应，完成并配平该化学方程式。

Na2O2＋

HCl===

Cl2＋

NaCl＋

________

该反应________（填“能”或“不能”）用于实验室快速制取纯净的Cl2，理由是①____________________________________________；

②__________________________（要求答出两点）。

答案　

（1）Cl2　4H＋＋4I－＋O2===2I2＋2H2O

（2）吸收HCl和过量的Cl2，防止污染空气，使D中能收集到较为纯净的氧气

（3）①Na2O2被还原时氧元素的化合价应该降低，不可能得到O2　②O2有可能是Na2O2与盐酸中的H2O反应所得

（4）1　4　1　2　2　H2O　不能

①Na2O2与生成的H2O反应有O2生成（或HCl混在Cl2中或H2O混在Cl2中等）

②实验室没有可直接使用的干燥HCl气体（或固体与气体反应较慢）（其他合理答案均可）

解析　

（1）B中湿润的红色纸条褪色，说明有Cl2生成，原因是Na2O2有强氧化性，浓HCl有还原性，二者反应生成Cl2；若改用淀粉KI试纸，可能是被O2氧化生成I2，离子方程式为4I－＋2H＋＋O2===2I2＋2H2O。

（2）由于Cl2、HCl有毒有污染，为了防止污染用NaOH溶液吸收，同时在D中能收集到较纯净的O2。

（3）利用氧化还原反应规律可知，Na2O2被还原时氧元素的化合价应降低，不可能得到O2；Na2O2与H2O反应会生成O2。

（4）利用电子守恒、元素守恒可配平方程式为Na2O2＋4HCl===Cl2＋2NaCl＋2H2O，在实验室中没有干燥的HCl气体，同时Na2O2会与生成的H2O反应生成O2，使制得的Cl2中混有O2。

6．Na2O2可用作漂白剂和呼吸面具中的供氧剂。

（1）某学习小组发现：

在盛有Na2O2的试管中加入足量水，固体完全溶解，并立即产生大量气泡，当气泡消失后，向其中滴入1～2滴酚酞溶液，溶液变红；将试管轻轻振荡，红色很快褪去；此时再向试管中加入少量MnO2粉末，又有气泡产生。

①使酚酞溶液变红是因为__________________，红色褪去的可能原因是____________________________________。

②加入MnO2反应的化学方程式为_________________________。

（2）Na2O2有强氧化性，H2具有还原性，有同学猜想Na2O2与H2能反应。

为了验证此猜想，该小组同学进行如下实验，实验步骤和现象如下。

步骤1：

按上图组装仪器（图中夹持仪器省略），检查气密性，装入药品。

步骤2：

打开K1、K2，产生的氢气流经装有Na2O2的硬质玻璃管，一段时间后，没有任何现象。

步骤3：

检验H2的纯度后，开始加热，观察到硬质玻璃管内Na2O2开始熔化，淡黄色的粉末变成了白色固体，干燥管内硫酸铜未变蓝色。

步骤4：

反应后撤去酒精灯，待硬质玻璃管冷却后关闭K1。

①添加稀盐酸的仪器名称是______________；B装置的作用是____________________。

②必须检验氢气纯度的原因是___________________________。

③设置装置D的目的是__________________________________。

④你得到的结论是______________________________________

（若能反应请用化学方程式表示）。

答案　

（1）①反应生成了碱（NaOH）　反应生成的H2O2具有漂白作用　②2H2O2

2H2O＋O2↑

（2）①长颈漏斗　吸收氢气中的杂质气体（水蒸气、氯化氢等）　②防止空气与氢气混合加热爆炸　③检验有无水生成　④Na2O2＋H2

2NaOH

解析　

（1）Na2O2与水反应生成NaOH，溶液显碱性，故可使酚酞变红，利用题中信息可知还生成H2O2，具有漂白性，红色又很快褪色，MnO2作催化剂，使H2O2分解，2H2O2

2H2O＋O2↑。

（2）①仪器名称为长颈漏斗

B装置中碱石灰吸收水蒸气、HCl等杂质气体，防止H2O、HCl与Na2O2反应影响实验。

H2与Na2O2反应时，H2有还原性，Na2O2有氧化性，二者发生氧化还原反应，Na2O2＋H2

2NaOH。

★总结提升

1．Na2O2与水、CO2反应的四个重要关系

反应方程式：

2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑

2Na2O2＋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2∶1，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）只吸收了CO2中的“CO”，H2O（g）中的“H2”；可以看作发生相应的反应：

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反应完成后，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与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1molO2生成时，转移的电子均为2mol。

2．增重量等于可燃物质量的规律

凡分子组成符合（CO）m·（H2）n的物质，Wg该物质在O2中完全燃烧，将其产物（CO2和水蒸气）通过足量的Na2O2后，固体增重必为Wg。

或是由C、H、O三种元素组成的物质，只要C、O原子个数比为1∶1，即可满足该条件。

中学阶段常见的符合这一关系的物质有：

（1）无机物：

H2、CO及H2和CO的混合气体；

（2）有机物：

CH3OH（甲醇）、HCHO（甲醛）、CH3COOH（乙酸）、HCOOCH3（甲酸甲酯）、C6H12O6（葡萄糖）等。

考点

　碳酸钠与碳酸氢钠

　Na2CO3与NaHCO3的比较

名称

碳酸钠

碳酸氢钠

化学式

Na2CO3

NaHCO3

俗名

纯碱、苏打

小苏打

颜色状态

白色固体

白色细小晶体

溶解性比较

Na2CO3>NaHCO3

热稳定性

稳定

不稳定

水解性

程度大

程度小

与盐酸反应

Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋H2O＋CO2↑

NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑

续表

名称

碳酸钠

碳酸氢钠

与NaOH反应

不反应

NaHCO3＋NaOH===Na2CO3＋H2O

与Ca（OH）2反应

Na2CO3＋Ca（OH）2===CaCO3↓＋2NaOH

2NaHCO3＋Ca（OH）2===Na2CO3＋CaCO3↓＋2H2O

与CaCl2反应

Na2CO3＋CaCl2===CaCO3↓＋2NaCl

不反应

与CO2反应

Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3

不反应

相互转化

Na2CO3

NaHCO3

主要用途

玻璃、肥皂、造纸、纺织等工业

发酵粉、医疗上中和胃酸过多

易错警示　　

（1）NaHCO3与碱溶液反应的实质是HCO

与OH－反应生成CO

，CO

有可能发生后续反应，如NaHCO3与Ca（OH）2溶液反应可以生成白色沉淀CaCO3。

（2）不能用澄清石灰水来鉴别Na2CO3与NaHCO3：

Ca（OH）2溶液与二者均生成白色沉淀CaCO3，无法区别。

判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。

（1）向苏打和小苏打溶液中分别加入盐酸均冒气泡，说明两者均能与盐酸反应。

（　　）

（2）用热碱水清除炊具上残留的油污，没有发生化学反应。

（　　）

（3）确定NaCl溶液中是否混有Na2CO3的方法是取少量溶液滴加CaCl2溶液，观察是否出现白色浑浊。

（　　）

（4）相同温度下，碳酸钠的溶解度小于碳酸氢钠的溶解度。

（　　）

（5）向某溶液中加入稀盐酸，产生的气体通入澄清石灰水中，石灰水变浑浊，该溶液一定是碳酸盐溶液。

（　　）

（6）用酚酞试液可鉴别饱和食盐水和饱和纯碱溶液。

（　　）

（7）向NaHCO3溶液中加入过量澄清石灰水，出现白色沉淀的离子方程式：

2HCO

＋Ca2＋＋2OH－===CaCO3↓＋CO

＋2H2O。

（　　）

提示　

（1）√　

（2）×　（3）√　（4）×　（5）×　（6）√　（7）×

题组一Na2CO3与NaHCO3的性质与鉴别

1.[2016·安徽六校联考]杨老师在课堂上出示两瓶失去标签的Na2CO3和NaHCO3无色饱和溶液，希望班里的同学提出简便的鉴别方法，该班同学踊跃提出看法，其中不合理的是（　　）

①用干燥的pH试纸检验，pH大的是Na2CO3　②取同体积的溶液于两支试管中，滴入酚酞试液，红色较深的是Na2CO3　③取同体积的溶液于两支试管中，加热，有气泡产生的是NaHCO3　④取同体积的溶液于两支试管中，逐滴加入稀盐酸，开始就有气体放出的是NaHCO3　⑤取同体积的溶液于两支试管中，滴加BaCl2溶液，生成白色沉淀的是Na2CO3　⑥取同体积的溶液于两支试管中，滴加Ba（OH）2溶液，生成白色沉淀的是Na2CO3

A．①②　　　　　　　　B．③⑥

C．④⑤D．②⑤

答案　B

解析　Na2CO3水解程度大，溶液碱性强，①②正确；NaHCO3在溶液中加热不分解，③错误；取同体积的溶液于两支试管中，逐滴加入稀盐酸，开始就有气体放出的是NaHCO3，④正确；BaCl2溶液与Na2CO3反应生成BaCO3沉淀，与NaHCO3不反应，⑤正确；取同体积的溶液于两支试管中，滴加Ba（OH）2溶液，均生成白色沉淀，⑥错误。

2．某实验小组欲探究Na2CO3和NaHCO3的性质，发现实验室里盛放两种固体的试剂瓶丢失了标签。

于是，他们先对固体A、B进行鉴别。

（1）甲同学分别加热固体A、B，发现