届一轮复习鲁科版 钠及其化合物 学案.docx
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届一轮复习鲁科版钠及其化合物学案
第一章认识化学科学
第一节 钠及其化合物
[教材基础——自热身]
1.物理性质
颜色状态
密度
硬度
熔点
银白色固体
比水小,比煤油大
较小
较低,低于100℃
2.化学性质
钠在化学反应中易失去最外层的一个电子,表现还原性。
(1)与非金属单质(如O2、Cl2)的反应
O2
常温:
4Na+O2===2Na2O(白色固体)
点燃:
2Na+O2
Na2O2(淡黄色固体)
Cl2
2Na+Cl2
2NaCl
(2)与水的反应
2Na+2H2O===2NaOH+H2↑
钠与水(含酚酞)反应的实验现象分析:
(3)与酸的反应
2Na+2H+===2Na++H2↑
[注意] Na先与酸反应,再与水反应——先酸后水。
(4)与盐的反应
与熔
融盐
与熔融盐发生置换反应:
4Na+TiCl4
4NaCl+Ti,Na+KCl
NaCl+K↑
[注意] Na能够制取K并不能说明Na的还原性比K强,因为K的沸点比Na低,使K成为蒸气逸出
与盐
溶液
与盐溶液反应时先与水反应,生成的碱与盐可能发生复分解反应:
如与CuSO4溶液反应:
2Na+2H2O===2NaOH+H2↑,
2NaOH+CuSO4===Cu(OH)2↓+Na2SO4。
总反应为2Na+2H2O+CuSO4===Cu(OH)2↓+Na2SO4+H2↑
(5)与羟基化合物的反应
2Na+2C2H5OH―→2C2H5ONa+H2↑
3.工业制备
2NaCl(熔融)
2Na+Cl2↑
4.保存
钠易与空气中的O2、H2O反应,且钠的密度比煤油的密度大,不与煤油反应,故通常将钠保存在煤油中。
5.钠的用途
(1)制钠钾合金,用于原子反应堆的导热剂。
(2)作还原剂来制取活泼金属。
如4Na+TiCl4
4NaCl+Ti。
(3)制作高压钠灯。
[知能深化——扫盲点]
钠与盐溶液的反应原理分析
(1)与NaCl、Na2SO4、NaNO3溶液反应:
实质是与水反应。
(2)与CuSO4溶液反应:
钠先与水反应,生成的NaOH再与CuSO4反应,2OH-+Cu2+===Cu(OH)2↓。
(3)与铝盐溶液反应:
要考虑钠与铝盐的量的问题,因为过量的NaOH溶液能溶解Al(OH)3,OH-+Al(OH)3===AlO
+2H2O。
(4)与NaHCO3溶液反应:
钠先与水反应,生成的NaOH再与NaHCO3反应,OH-+HCO
===H2O+CO
。
(5)与NH4Cl溶液反应:
钠先与水反应,生成的NaOH再与NH4Cl反应,OH-+NH
===NH3·H2O。
[注意] 钠不能从盐溶液中置换出金属单质。
[对点练]
将金属钠放入盛有下列溶液的小烧杯中,既有气体,又有白色沉淀产生的是________。
①MgSO4溶液 ②NaCl溶液 ③Na2SO4溶液 ④饱和澄清石灰水 ⑤Ca(HCO3)2溶液 ⑥CuSO4溶液 ⑦饱和NaCl溶液
解析:
2Na+2H2O===2NaOH+H2↑,①中Mg2++2OH-===Mg(OH)2↓;④中反应消耗水,溶液温度升高,Ca(OH)2的溶解度降低,析出Ca(OH)2产生沉淀;⑤中Ca2++HCO
+OH-===CaCO3↓+H2O;⑥中生成的Cu(OH)2是蓝色沉淀,不符合题意;⑦中水减少,c(Na+)增大,使NaCl(s)Na+(aq)+Cl-(aq)平衡向左移动。
答案:
①④⑤⑦
[题点全练——过高考]
题点一 钠的性质与应用
1.下列关于金属的叙述中,说法正确的是( )
A.在氧气中加热时,金属钠剧烈燃烧,发出黄色火焰,产物是Na2O
B.金属钠着火时,可用泡沫灭火器或干燥的沙土灭火
C.金属钠具有强还原性,可与TiCl4溶液反应制取金属Ti
D.实验后剩余的钠粒,需要放回原试剂瓶中
解析:
选D A项,钠在氧气中加热时,产物是Na2O2,错误;B项,钠能与CO2反应,所以钠着火时,不能用泡沫灭火器灭火,错误;C项,钠与熔融的TiCl4反应制取金属Ti,错误。
2.(2018·绍兴新昌中学质检)某化学教师为“氯气与金属钠反应”设计了如下装置与操作以替代相关的课本实验。
实验操作:
先给钠预热,到钠熔融成圆球时,撤火,通入氯气,即可见钠着火燃烧,并产生大量白烟。
以下叙述错误的是( )
A.钠着火燃烧产生苍白色火焰
B.反应生成的大量白烟是氯化钠晶体
C.管中部塞一团浸有NaOH溶液的棉球是用于吸收过量的氯气,以免其污染空气
D.管右端棉球处颜色变化可判断氯气是否被碱液完全吸收
解析:
选A A项,钠的火焰为黄色,不是苍白色,错误;B项,钠与氯气反应生成氯化钠白色固体,现象为产生大量白烟,正确;C项,氯气有毒,能够被NaOH溶液吸收,防止空气污染,正确;D项,氯气具有强的氧化性,能够氧化KI生成单质碘,碘遇到淀粉变蓝,所以管右端棉球处颜色变化可判断氯气是否被碱液完全吸收,正确。
题点二 钠与水、盐溶液的反应
3.取一支大试管,加入20mL饱和澄清石灰水(ρ=1.6g·cm-3),再加入5mL苯(ρ=0.87g·cm-3),静置后缓慢加入黄豆粒大小的钠块(ρ=0.97g·cm-3)。
下列实验现象中,能观察到的有( )
①钠在饱和澄清石灰水层反应并四处游动 ②有气体产生 ③澄清石灰水变浑浊 ④钠在石灰水与苯的界面处反应并上下跳动 ⑤钠停留在苯层不反应 ⑥钠块最后消失
A.①②⑥ B.②③④⑥
C.⑤D.①②③⑥
解析:
选B 金属钠的密度小于饱和澄清石灰水大于苯,将金属钠投入盛有澄清石灰水和苯的大试管中,钠会处于二者的界面处;同时由于钠与水反应生成H2,H2对金属钠产生推动作用,金属钠在界面处上下跳动。
由于有NaOH生成,并放出热量,Ca(OH)2的溶解度减小,饱和澄清石灰水中有Ca(OH)2析出,溶液变浑浊。
4.将0.05molNa分别投入到盛有100mL水、100mL盐酸、100mL硫酸铜溶液的X、Y、Z三个烧杯中,下列有关说法错误的是( )
A.三个烧杯中一定均会发生的离子反应有:
2Na+2H2O===2Na++2OH-+H2↑
B.三个烧杯中钠均在液面上剧烈反应,相比而言,X烧杯中的反应平缓些
C.Z烧杯中一定会有沉淀生成,但沉淀不是单质铜
D.三个烧杯中置换生成气体的物质的量一定相同
解析:
选A 盐酸与Na反应的实质为2Na+2H+===2Na++H2↑,A错误;盐酸为酸,硫酸铜溶液显酸性,三种溶液中,c(H+)由大到小的顺序为Y、Z、X,水中c(H+)最小,反应最平缓,B正确;Na与CuSO4溶液反应生成Cu(OH)2沉淀,C正确;相同物质的量的钠失去的电子数相同,生成氢气的物质的量相同,D正确。
5.(2018·宁夏育才中学检测)某厂用Na除掉苯中的水分。
某次生产误将甲苯当成苯投进反应釜中,由于甲苯中含水量少,最后反应釜中还残留大量的Na。
下列处理方法更合理、更安全的是( )
A.打开反应釜,将Na暴露在空气中与氧气反应
B.向反应釜通入Cl2,Na在Cl2中燃烧生成NaCl
C.向反应釜加大量H2O,通过化学反应“除掉”金属钠
D.向反应釜滴加C2H5OH,并设置放气管,排出氢气和热量
解析:
选D A、B、C项的反应都会放出大量热,当达到甲苯的着火点时,甲苯燃烧,引发火灾,因此处理方法不当,错误;D项,钠与乙醇反应,反应速率相对缓慢,因此该处理方法更安全、更合理,正确。
[教材基础——自热身]
1.氧化钠与过氧化钠的比较
氧化钠(Na2O)
过氧化钠(Na2O2)
颜色状态
白色固体
淡黄色固体
电子式
阴、阳离子个数比
1∶2
1∶2
是否为碱性氧化物
是
不是
与H2O反应
Na2O+H2O===2NaOH
2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑
与CO2反应
Na2O+CO2===Na2CO3
2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2
与盐酸反应
Na2O+2HCl===2NaCl+H2O
2Na2O2+4HCl===4NaCl+O2↑+2H2O
稳定性
不稳定
较稳定
主要用途
可制烧碱
漂白剂、消毒剂、供氧剂
2.Na2O2的强氧化性与还原性
从元素化合价角度分析Na2O2的性质
Na2
(1)强氧化性的五个表现
(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。
[知能深化——扫盲点]
(1)酸性氧化物与碱性氧化物
①CaO、Na2O等氧化物能与酸反应生成盐和水,这类氧化物通常称为碱性氧化物。
②CO2、SO2等氧化物能与碱反应生成盐和水,这类氧化物通常称为酸性氧化物。
(2)酸、碱、盐
①水溶液中电离出的阳离子全部是_H+的化合物叫酸。
②水溶液中电离出的阴离子全部是OH-的化合物叫碱。
③由酸根离子和金属离子(NH
)组成的化合物叫盐。
提能点
(二) 明确Na2O2与CO2、H2O反应的考查角度
(1)从氧化还原角度
①Na2O2与H2O、CO2反应均有O2生成,在反应中Na2O2既表现氧化性又表现还原性,H2O、CO2在此反应中既不是氧化剂,也不是还原剂。
②2mol的Na2O2不论是与H2O还是与CO2反应均生成1mol的O2,转移2mol电子。
(2)从物质的量的角度
①2molNa2O2不论是与H2O还是与CO2反应均生成1molO2,消耗2mol的H2O或2molCO2。
②若CO2和水蒸气的混合气体(或单一气体)通过足量的Na2O2,气体体积减小的量等于原混合气体体积的
,且等于生成氧气的体积。
(3)从反应先后顺序的角度
Na2O2与水蒸气、CO2混合气体反应时,Na2O2应视为首先与CO2反应生成Na2CO3,CO2反应完后,剩余的Na2O2再与水蒸气反应生成NaOH。
(4)从质量的角度
Na2O2
Na2CO3(Na2O2·CO),Na2O2
2NaOH(Na2O2·H2),1molNa2O2与足量CO2、H2O分别完全反应时相当于吸收了28gCO、2gH2。
[小结] wg化学式符合通式为(CO)m(H2)n的物质(其中m、n为自然数),在O2中充分燃烧后,将其产物通过足量的Na2O2固体,反应完毕,固体增重wg。
中学阶段常见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。
[题点全练——过高考]
题点一 过氧化钠的结构与性质
1.下列关于Na2O2的说法正确的是( )
A.氧化钠、过氧化钠均为碱性氧化物
B.Na2O2的电子式为
C.Na2O2与H2O反应时,Na2O2既是还原剂又是氧化剂
D.Na2O2在潮湿的空气中放置一段时间,最终产物是NaOH
解析:
选C A项,Na2O2不是碱性氧化物,错误;B项,Na2O2的电子式为
,错误;D项,Na2O2在潮湿的空气中放置一段时间,最终产物是Na2CO3,错误。
2.某溶液中含有HCO
、SO
、CO
、CH3COO-4种阴离子。
向其中加入足量的Na2O2固体后,溶液中离子浓度基本保持不变的是(假设溶液体积无变化)( )
A.CH3COO- B.SO
C.CO
D.HCO
解析:
选A Na2O2与水反应生成NaOH,HCO
+OH-===CO
+H2O,HCO
浓度减小,CO
浓度增大;SO
具有还原性,被Na2O2氧化,浓度减小;CH3COO-浓度几乎不变。
题点二 过氧化钠的强氧化性
3.过氧化钠具有强氧化性,遇木炭、铝粉等还原性物质时可燃烧。
下列有关说法不正确的是( )
A.Na2O2与CO2反应时,Na2O2是氧化剂,CO2是还原剂
B.1mol过氧化钠中阴离子数目为NA
C.过氧化钠与木炭、铝粉反应时,过氧化钠均表现出强氧化性
D.过氧化钠与二氧化硫反应时可生成硫酸钠
解析:
选A Na2O2与CO2反应生成Na2CO3和O2,反应中Na2O2既是氧化剂也是还原剂,A错误;Na2O2的电子式为
,1molNa2O2中阴离子数目为NA,B正确;Na2O2具有强氧化性,铝、木炭具有还原性,C正确;Na2O2具有氧化性,SO2具有还原性,Na2O2与SO2反应时可生成硫酸钠:
Na2O2+SO2===Na2SO4,D正确。
4.下列反应与Na2O2+SO2===Na2SO4相比较,Na2O2的作用相同的是( )
A.2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2
B.2Na2O2+2SO3===2Na2SO4+O2
C.Na2O2+H2SO4===Na2SO4+H2O2
D.3Na2O2+Cr2O3===2Na2CrO4+Na2O
解析:
选D 题给反应中,Na2O2作氧化剂,SO2作还原剂。
2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2,Na2O2自身发生氧化还原反应,故A错误;2Na2O2+2SO3===2Na2SO4+O2,Na2O2自身发生氧化还原反应,故B错误;Na2O2+H2SO4===Na2SO4+H2O2,元素化合价没有发生变化,发生的是复分解反应,故C错误;3Na2O2+Cr2O3===2Na2CrO4+Na2O,Na2O2中氧元素由-1价变为-2价,Na2O2在反应中作氧化剂,故D正确。
题点三 过氧化钠与H2O、CO2反应的定量关系
5.200℃时,11.6gCO2和水蒸气的混合气体与足量的Na2O2充分反应后固体质量增加了3.6g,则原混合气体的总物质的量是( )
A.0.125molB.0.25mol
C.0.5molD.1mol
解析:
选C 根据质量守恒定律可知,生成O2的质量为11.6g-3.6g=8g,n(O2)=
=0.25mol,根据Na2O2与H2O(g)、CO2反应的物质的量的关系可知CO2和H2O(g)的物质的量之和为0.25mol×2=0.5mol。
6.在密闭容器中充入CO2、CO、CH4的混合气体共mg,若加入足量Na2O2,充分振荡并不断用电火花引燃至反应完全,测得固体质量增加mg,则CO2与CH4的体积比为( )
A.3∶1B.2∶1
C.1∶1D.任意比
解析:
选C 2CO+O2
2CO2①
2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2②
①+②得:
Na2O2+CO===Na2CO3(虚拟的反应)
即:
CO可被Na2O2完全吸收
2H2+O2
2H2O③
2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑④
③+④得:
Na2O2+H2===2NaOH(虚拟的反应)
即:
H2可被Na2O2完全吸收
由于CO完全被吸收,当CO2、CH4的体积比符合1∶1时,相当于2CO∶2H2,可被Na2O2完全吸收。
[教材基础——自热身]
1.碱金属
(1)碱金属的一般性质
原子结构与性质
相同点
最外层上都只有1个电子
具有相似的化学性质
不同点
从Li→Cs电子层数逐渐增多,原子半径逐渐增大
从Li到Cs金属性逐渐增强
物理性质
相同点
碱金属除Cs略带金色光泽外,其他都是银白色有金属光泽的固体,密度较小,硬度较小,熔、沸点较低,导电、导热性较强
递变性
从Li→Cs密度逐渐增大(Na、K反常),熔、沸点逐渐降低
化学
性质
与O2等非金属的反应
碱金属都能与O2等非金属反应,Li、Na与O2反应的化学方程式为4Li+O2
2Li2O,2Na+O2
Na2O2。
K、Rb、Cs与O2反应生成比过氧化物结构更复杂的物质
与H2O的反应
碱金属单质与水均能发生反应,生成氢氧化物和H2。
反应的化学方程式可表示为(用M代表碱金属)2M+2H2O===2MOH+H2↑,但反应的剧烈程度不同:
从Li→Cs反应越来越剧烈,证明它们的金属性逐渐增强
(2)碱金属的特殊性质
①碱金属的密度一般随核电荷数的增大而增大,但钾的密度比钠小。
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碱金属可与H2发生反应生成RH(R代表碱金属),属于离子化合物,H元素显-1价,碱金属氢化物是强还原剂。
如NaH+H2O===NaOH+H2↑,NaH是还原剂,H2O是氧化剂,氧化产物为H2,还原产物也为H2。
2.焰色反应
(1)概念:
很多金属或它们的化合物在灼烧时都会使火焰呈现特殊颜色的现象,属于元素的物理性质。
(2)操作步骤
铂丝
无色
待测物
观察火焰颜色
铂丝
无色。
(3)常见元素焰色反应的颜色
钠元素:
黄色;钾元素:
紫色(透过蓝色钴玻璃);铜元素:
绿色。
[题点全练——过高考]
1.有关碱金属的叙述正确的是( )
A.随核电荷数的增加,碱金属单质的熔点逐渐降低,密度逐渐增大
B.碱金属单质的金属性很强,均易与Cl2、O2、N2等发生反应
C.Cs2CO3加热时不能分解为CO2和Cs2O
D.无水硫酸铯的化学式为Cs2SO4,它不易溶于水
解析:
选C 钾的密度小于钠的密度,这是碱金属单质密度依次增大的一个例外;碱金属中除锂外,均不与N2直接反应;由Na2CO3加热不分解,可得出Cs2CO3加热也不分解;Cs与Na同为碱金属元素,性质相似,由Na2SO4易溶于水,可得出Cs2SO4也易溶于水。
2.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Na+
B.一定含有Na+,可能含有K+
C.既含有Na+,又含有K+
D.可能含有Na+,可能还含有K+
解析:
选B 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。
3.最近,德国科学家实现了铷原子气体超流体态与绝缘态的可逆转换,该成果将在量子计算机研究方面带来重大突破。
已知铷是第37号元素,质量数是85。
根据材料回答下列问题:
(1)铷37Rb位于元素周期表的第________周期第________族。
(2)关于铷的结构和性质,判断正确的是______(填序号)。
①与水反应比钠剧烈 ②它的原子半径比钠小 ③它的氧化物暴露在空气中易吸收CO2 ④它的阳离子最外层电子数和镁原子相同 ⑤它是还原剂
(3)氢化铷与水反应可放出氢气,则下列叙述正确的是________(填序号)。
A.氢化铷溶于水显酸性
B.氢化铷中H+被还原为氢气
C.氢化铷与水反应时,水是还原剂
D.氢化铷中H+核外有两个电子
(4)现有铷和另一种碱金属形成的合金50g,当它与足量水反应时,放出标准状况下的氢气22.4L,这种碱金属可能是________(填序号)。
A.LiB.Na
C.KD.Cs
解析:
(2)同主族元素,从上至下原子半径逐渐增大,②错误;由Rb的原子结构示意图可知④错误;Na、Rb同主族,根据同主族元素的性质递变规律知,①③⑤正确。
(3)由反应RbH+H2O===RbOH+H2↑可知,水中氢元素的化合价由+1价降低为0价,水作氧化剂,而RbH中的氢元素的化合价升高,由-1价变为0价,被氧化,RbH作还原剂,H-核外有两个电子,D项正确。
(4)设该合金的平均摩尔质量为Mg·mol-1,则根据电子得失守恒可得:
=
×2 M=25
因Rb的相对原子质量大于25,则另一种碱金属的相对原子质量应小于25,可能为Li或Na。
答案:
(1)五 ⅠA
(2)①③⑤ (3)D (4)AB
[课堂真题集训——明考向]
1.判断下列说法的正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)(2017·江苏高考)Na2O2吸收CO2产生O2,可用作呼吸面具供氧剂( )
(2)(2016·全国卷Ⅱ)分别将少量钠投入到盛有水和乙醇的烧杯中,比较水与乙醇中氢的活泼性( )
(3)(2015·全国卷Ⅰ)过氧化钠与水反应时,生成0.1molO2转移的电子数为0.2NA( )
(4)(2015·全国卷Ⅱ)钠在空气中燃烧可生成多种氧化物。
23g钠充分燃烧时转移电子数为1NA( )
(5)(2014·全国卷Ⅱ)CO2通过Na2O2粉末后固体物质增重( )
(6)(2014·全国卷Ⅱ)碳酸氢钠受热分解实验如图所示( )
(7)(2014·全国卷Ⅱ)用热碱水清除炊具上残留的油污,没有发生化学反应( )
答案:
(1)√
(2)√ (3)√ (4)√ (5)√ (6)× (7)×
2.(2016·江苏高考)根据侯氏制碱原理制备少量NaHCO3的实验,经过制取氨气、制取NaHCO3、分离NaHCO3、干燥NaHCO3四个步骤。
下列图示装置和原理能达到实验目的的是( )
解析:
选C A项中,制取NH3应用Ca(OH)2和NH4Cl固体加热,不正确;B项中,CO2气体应长管进、短管出,不正确;C项中,析出的NaHCO3晶体用过滤的方法分离,正确;D项中,NaHCO3应低温烘干,不能直接加热,易发生反应2NaHCO3
Na2CO3+CO2↑+H2O,不正确。
3.(2017·海南高考)锂是最轻的活泼金属,其单质及其化合物有广泛的用途。
回答下列问题:
(1)用碳酸锂和________反应可制备氯化锂,工业上可由电解LiClKCl的熔融混合物生产金属锂,阴极上的电极反应式为________________________。
(2)不可使用二氧化碳灭火器扑灭因金属锂引起的火灾,其原因是_________________。
(3)硬脂酸锂是锂肥皂的主要成分,可作为高温润滑油和油脂的稠化剂。
鉴别硬脂酸锂与硬脂酸钠、硬脂酸钾可采用的实验方法和现象分别是______________________________
________________________________________________________________________。
(4)LiPF6易溶于有机溶剂,常用作锂离子电池的电解质。
LiPF6受热易分解,其热分解产物为PF5和________。
解析:
(1)碳酸锂制备氯化锂,利用碳酸锂的性质与碳酸镁的性质相似,因此碳酸锂与盐酸反应制备氯化锂;根据电解原理,阴极上发生还原反应,得到电子,电极反应式为Li++e-===Li。
(2)根据元素周期表中对角线原则,Li和Mg的性质相似,Mg能在CO2中燃烧,Mg与CO2反应生成MgO和C,因此锂也能与CO2反应,因此不能用CO2灭火。
(3)阳离子不同,阳离子属于碱金属元素,因此采用焰色反应进行鉴别,分别取样品进行焰色反应,锂盐焰色为深红色,钠盐焰色为黄色,钾盐焰色为紫色(透过蓝色钴玻璃)。
(4)LiPF6中Li显+1价,P显+5价,F显-1价,PF5中P显+5价,F显-1价,因此LiPF6分解不属于氧化还原反应,根据元素守恒,另一种产物中含有Li和F,即另一种产物是LiF。
答案:
(1)盐酸 Li++e-===Li
(2)金属锂在CO2中仍可燃烧
(3)分别取样品进行焰色反应,锂盐焰色为深红色,钠盐焰色为黄色,钾盐焰色为紫色(透过蓝色钴玻璃) (4)LiF
[课下能力测评——查缺漏]
1.关于钠元素的单质及其化合物的叙述不正确的是( )