部编版高考化学大一轮复习专题5金属及其化合物第一单元钠镁及其化合物学案52.docx
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部编版高考化学大一轮复习专题5金属及其化合物第一单元钠镁及其化合物学案52
第一单元 钠、镁及其化合物
[考试标准]
知识条目
必考要求
加试要求
1.钠、镁的物理性质及用途
a
a
2.钠、镁的化学性质（跟非金属、酸、某些氧化物的反应）
b
c
3.钠、镁的生产原理
a
b
4.碳酸钠、碳酸氢钠的性质及检验方法
b
c
5.碳酸钠、碳酸氢钠的用途
a
a
6.过氧化钠的性质
c
考点一 钠的性质、制备与用途 焰色反应
1．钠的物理性质
颜色：
银白色，有金属光泽；
密度：
ρ（H2O）＞ρ（Na）＞ρ（煤油）；
熔点：
低于100℃；
硬度：
质地柔软，可以用小刀切割。
2．从钠原子的原子结构认识钠的化学性质——还原性
（1）与非金属单质（如O2、Cl2）的反应
O2
Cl2：
2Na＋Cl2
2NaCl。
（2）与水反应
①离子方程式：
2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑。
②与滴加酚酞的水反应的现象及解释
（3）与盐酸反应
离子方程式：
2Na＋2H＋===2Na＋＋H2↑。
（4）Na与盐溶液反应
①钠投入到NaCl溶液中
离子方程式：
2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑。
②钠投入到CuSO4溶液中
离子方程式：
2Na＋2H2O＋Cu2＋===Cu（OH）2↓＋2Na＋＋H2↑。
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，通常保存在石蜡油或煤油中。
（3）露置于空气中钠的变化过程
Na2CO3（溶液）―→Na2CO3·10H2O（结晶）
Na2CO3（粉末）
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
金属钠具有强还原性，熔融状态下可以用于制取金属，如4Na＋TiCl4（熔融）===4NaCl＋Ti。
5．焰色反应
定义
许多金属或它们的化合物在火焰上灼烧时都会使火焰呈现特殊的颜色，这叫做焰色反应，属于元素的物理性质
实验步骤
火焰颜色
Na：
黄色，K：
紫色（观察时要透过蓝色钴玻璃）
正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”
（1）实验室应将钠保存在煤油中（√）
（2017·浙江4月选考，10A）
（2）海水中的钠元素以单质存在（×）
（2016·浙江10月选考，6C）
（3）电解饱和食盐水可制取金属钠（×）
（2016·浙江4月选考，8A）
（4）钠与氧气反应的产物与反应条件有关（√）
（2016·浙江4月选考，8B）
（5）氧化钠与水反应生成氢氧化钠（√）
（2016·浙江4月选考，8C）
（6）钠可以从四氯化钛中置换出钛（√）
（2016·浙江4月选考，8D）
（7）钠和钾的合金可用于快中子反应堆作热交换剂（√）
（2015·浙江10月选考，19A）
（8）某试样焰色反应呈黄色，则试样中含有K＋（×）
（2016·浙江4月选考，9A）
（9）焰色反应时，先用稀盐酸洗涤铂丝并在酒精灯火焰上灼烧，然后再进行实验（√）
（2015·浙江10月选考，24B）
（10）碳酸氢钠可用于治疗胃酸过多（√）
（2017·浙江4月选考，6A）
备考导向 在学考中，对于钠是以选择题的形式考查，涉及钠的性质、制备、用途等，重点掌握钠与O2、钠与水及盐溶液的反应。
对于焰色反应的考查，主要涉及焰色反应的实验操作及某些元素焰色反应所呈现的特殊颜色。
题组一 钠的性质
1．下列关于钠的说法中错误的是（ ）
A．金属钠非常活泼
B．钠可以从硫酸铜溶液中还原出铜单质
C．钠在氯气中燃烧产生大量的白烟
D．钠元素在自然界中都是以化合态存在
答案 B
2．（2017·金华十校联考高三质检）把钠放入滴有石蕊溶液的水中，下列现象不存在的是（ ）
A．钠浮在水面上
B．会听到嘶嘶声
C．水溶液变为红色
D．钠熔化成小球，并在水面迅速游动
答案 C
解析 钠的密度小于水，熔点低，钠与水反应生成氢氧化钠和氢气，所以把钠放入滴有石蕊溶液的水中，看到的现象：
钠浮在水面上，熔成小球，到处游动，发出嘶嘶的响声，水溶液变为蓝色，故选C。
3．（2017·金兰合作组织高三上学期期中）下列关于钠的用途叙述正确的是（ ）
A．高压钠灯的原理是利用了钠的化学性质活泼
B．钠是一种强还原剂，可以把钛、锆、铌、钽从其盐溶液中置换出来
C．将金属钠放置在空气中，最终转化为碳酸钠
D．工业上可用于生产纯碱和大量制备氢氧化钠
答案 C
4．（2015·浙江省桐乡第一中学高三期中）将一块金属钠露置于空气中，观察到下列现象：
金属钠银白色
变灰暗
变白色
表面潮湿
形成白色晶体
形成白色粉末
请回答下列问题：
（1）白色粉末的化学式是________，过程②的化学方程式是_________________________。
（2）下列说法正确的是________。
A．过程③为物理变化
B．过程④是碳酸钠吸收空气中的CO2、水蒸气形成了碳酸氢钠
C．过程⑤发生了分解反应
D．整个变化过程中只有一个氧化还原反应
答案
（1）Na2CO3 Na2O＋H2O===2NaOH
（2）ACD
1．钠与水、酸反应的实质都是与H＋的反应。
2．金属钠与可溶性盐溶液反应的思维模板
3．钠与氧气反应的产物与氧气量多少无关，只与反应条件有关，常温生成Na2O，燃烧生成Na2O2。
4．钠与氧气反应时，转移电子数与参加反应的钠的物质的量多少有关，与反应产物无关。
题组二 焰色反应
5．正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”
（1）焰色反应实验中，连续做两个样品时，应将铂丝用硫酸洗净并灼烧到无特殊焰色（×）
（2）用洁净铁丝蘸取溶液进行焰色反应，火焰呈黄色，则原溶液中有Na＋（√）
（3）用洁净的铂丝蘸取待测液，置于火焰上灼烧，透过蓝色钴玻璃能观察到火焰呈紫色，该溶液中一定含有钾离子，不含有钠离子（×）
（4）可用焰色反应鉴别氯化钠和碳酸钠（×）
6．（2017·嘉兴一中高一上学期月考）每次焰色反应实验后都要用试剂清洗铂丝，这种清洗试剂是（ ）
A．Na2CO3溶液B．NaOH溶液
C．硫酸D．盐酸
答案 D
解析 进行焰色反应实验时，金属在火焰上灼烧发生反应生成氧化膜，对实验产生干扰，所以洗涤铂丝的目的是为了除去这层氧化膜，应该选用酸性物质反应除去，用稀硫酸洗涤，反应生成沸点很高的硫酸盐，不容易除去，用稀盐酸洗涤，反应生成的氯化物加热灼烧容易除去，故选D。
7．（2017·乐清市芙蓉中学高一上学期期中）某试样的焰色反应呈黄色，下列关于试样成分的说法正确的是（ ）
A．肯定是钠单质
B．肯定是钠的化合物
C．肯定含有钠元素
D．肯定含有钾元素
答案 C
微专题8 Na2O2的性质（加试）
1．Na2O2和Na2O的比较
名称
氧化钠
过氧化钠
化学式
Na2O
Na2O2
类别
碱性氧化物
过氧化物
颜色和状态
白色固体
淡黄色固体
与水反应
Na2O＋H2O===2NaOH
2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑
与CO2反应
Na2O＋CO2===Na2CO3
2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2
与酸反应
Na2O＋2HCl===2NaCl＋H2O
2Na2O2＋4HCl===4NaCl＋2H2O＋O2↑
生成条件
钠常温下缓慢氧化
加热钠或氧化钠
2.Na2O2的性质
（1）过氧化钠的强氧化性：
①Na2O2与SO2反应：
Na2O2＋SO2===Na2SO4
②Na2O2投入FeCl2溶液中，可将Fe2＋氧化生成Fe3＋，同时生成Fe（OH）3红褐色沉淀；
③Na2O2投入Na2SO3溶液中，将SO
氧化成SO
；
④Na2O2投入品红溶液中，因其有强氧化性，可漂白品红溶液使其褪色。
（2）过氧化钠与CO2、H2O的反应：
a．2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2
b．2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑
①先后规律
由于CO2能够与NaOH反应，所以一定量的Na2O2与一定量的H2O（g）和CO2的混合物反应，可视为Na2O2先与CO2反应，剩余的Na2O2再与H2O（g）反应。
②气体体积变化关系
由a、b两反应可知，若CO2、水蒸气（或两混合气体）通过足量的Na2O2，气体体积的减少量是原气体体积的
，等于生成氧气的量。
③固体质量的变化关系
足量过氧化钠与水、CO2反应的计算：
Na2O2
Na2CO3 增加（28）
Na2O2
2NaOH 增加
（2）
足量过氧化钠与H2、CO和O2反应的计算：
由2CO＋O2
2CO2和反应a式得CO＋Na2O2===Na2CO3（仅是计算关系）；
由2H2＋O2
2H2O和反应b式得H2＋Na2O2===2NaOH（仅是计算关系）。
所以，有ag通式符合（CO）m（H2）n（m＝0,1,2,3…，n＝0,1,2,3…）的物质（包括纯净物和混合物）在氧气中燃烧，将燃烧后的物质通过足量过氧化钠，反应完毕后，固体增重ag。
1．下列有关Na2O2的说法不正确的是（ ）
A．向包有Na2O2粉末的脱脂棉上滴加几滴水，脱脂棉剧烈燃烧起来，说明Na2O2与H2O反应放热且有氧气生成
B．Na2O2与CO2反应时有单质O2生成，该反应属于置换反应
C．Na2O2在空气中久置变白，涉及的氧化还原反应中，Na2O2既是氧化剂，又是还原剂
D．Na2O2粉末投入含有酚酞的溶液中，溶液会先变红后褪色
答案 B
解析 A项，燃烧的条件是达到着火点和具有助燃物质；B项，反应物中没有单质参加反应，不符合置换反应的定义；C项，Na2O2与CO2、H2O的反应都是Na2O2自身的氧化还原反应；D项，Na2O2与水反应生成NaOH使酚酞变红，同时Na2O2具有强氧化性，红色慢慢消失，同时也体现了Na2O2的氧化性、漂白性。
2．（2016·杭州学军中学高三检测）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
答案 A
解析 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。
3．200℃时，11.6g由CO2和H2O（g）组成的混合气体与足量Na2O2充分反应后，固体质量增加3.6g，则原混合气体的平均相对分子质量为（ ）
A．5.8B．11.6
C．23.2D．46.4
答案 C
解析 本题属于有关混合物的计算题。
设气体混合物中CO2的物质的量为xmol，H2O（g）的物质的量为ymol。
2CO2＋2Na2O2===2Na2CO3＋O2 Δm
2 56
x 28x
2H2O（g）＋2Na2O2===4NaOH＋O2 Δm
2 4
y 2y
则
解得：
x＝0.1，y＝0.4，
r＝
＝23.2。
4．（2017·宁波市北仑中学高三月考）某学生课外活动小组模拟呼吸面具中的反应原理（2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2）设计用图所示的仪器来制取氧气并测量氧气的体积。
图中量气装置E由甲乙两根玻璃管组成，它们由橡皮管连通，并装入适量水。
甲管有刻度（0～50mL）供量气用，乙管可上下移动调节液面高低。
实验仪器：
连接胶管及夹持装置均省略
实验可供选用的药品还有：
稀硫酸、盐酸、过氧化钠、碳酸钠、大理石、水。
试回答：
（1）图中各装置接口连接顺序是_______________________________（填各接口的编号）。
（2）装置A的作用是_____________________，反应的化学方程式为_________________。
（3）装置B的作用是__________________，反应的离子方程式为_____________________。
（4）装置C中放入的反应物是_______________________________________，
反应的离子方程式为______________________________________________。
（5）实验结束读取氧气体积时，若乙中液面高于甲中液面，会使测得的氧气体积________（偏大、偏小、无影响）。
若有影响，应向________（上、下）移动乙管，使甲乙液面相平（注：
若第一格填无影响，第二格不用填写）。
答案
（1）⑤③④⑥⑦②①⑧或⑤③④⑦⑥②①⑧
（2）吸收CO2 CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O
（3）吸收HCl H＋＋HCO
===H2O＋CO2↑
（4）大理石、盐酸 CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋H2O＋CO2↑
（5）偏小 下
考点二 碳酸钠和碳酸氢钠
1．性质
2．转化
Na2CO3
NaHCO3
1．（2016·浙江4月选考，28）为测定碳酸钠和碳酸氢钠混合样品中碳酸钠的质量分数，可通过加热分解得到的CO2质量进行计算。
某同学设计的实验装置示意图如下：
请回答：
（1）仪器a的名称是________。
（2）装置B中冰水的作用是_______________________________________________。
（3）该同学设计的实验装置存在缺陷，有关该实验装置及实验过程中，下列因素可能使碳酸钠的质量分数偏高的是________（填字母）。
A．样品分解不完全
B．装置B、C之间缺少CO2的干燥装置
C．产生CO2的速率太快，没有被碱石灰完全吸收
D．反应完全后停止加热，通入过量的空气
答案
（1）干燥管
（2）使水蒸气变成液态的水 （3）AC
解析 该实验的原理：
通过称量反应前后C装置（吸收NaHCO3加热分解后的CO2）的增重，来计算样品中NaHCO3的质量，进而计算样品中Na2CO3的质量及其质量分数。
（1）仪器a的名称为干燥管。
（2）为减少实验误差，需要将装置B中NaHCO3分解产生的水蒸气变为液态水，仅使CO2被装置C中的碱石灰吸收。
（3）若样品分解不完全，则被C装置吸收的CO2量减少，即样品中的NaHCO3质量偏低，从而计算求得的样品中Na2CO3质量分数偏高，A正确；装置B、C之间缺少CO2的干燥装置，则使C装置的增重偏大，即样品中NaHCO3的质量偏大，从而Na2CO3的质量分数偏低，B错误；产生CO2的速率太快，没有被碱石灰完全吸收，使C装置的增重偏低，即样品中NaHCO3的质量偏低，从而使Na2CO3的质量分数偏高，C正确；反应完全后停止加热，通入过量的空气，空气中含有部分CO2，使C装置的增重偏高，即样品中NaHCO3的质量偏高，从而Na2CO3的质量分数偏低，D错误。
2．（2016·浙江10月选考，29）为确定Na2CO3和NaHCO3混合物样品的组成，称取四份该样品溶于水后分别逐滴加入相同浓度盐酸30.0mL，充分反应，产生CO2的体积（已折算成标准状况下的体积，不考虑CO2在水中的溶解）如下表：
实验序号
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
盐酸体积（mL）
30.0
30.0
30.0
30.0
样品质量（g）
2.96
3.70
5.18
6.66
CO2体积（mL）
672
840
896
672
（1）样品中的物质的量之比n（Na2CO3）∶n（NaHCO3）＝________。
（2）盐酸的物质的量浓度c（HCl）＝________。
答案
（1）2∶1（或2）
（2）2.50mol·L－1
解析
（1）根据表中数据分析，第Ⅰ组实验，Na2CO3、NaHCO3完全反应，设Na2CO3、NaHCO3的物质的量分别为x、y，
解得
Na2CO3、NaHCO3的物质的量之比为2∶1。
（2）设NaHCO3的物质的量为x，则Na2CO3的物质的量为2x，
实验Ⅱ：
106g·mol－1×2x＋84g·mol－1×x＝3.70g
x＝0.0125mol，
实验Ⅲ：
106g·mol－1×2x＋84g·mol－1×x＝5.18g
x＝0.0175mol，
实验Ⅳ：
106g·mol－1×2x＋84g·mol－1×x＝6.66g
x＝0.0225mol
实验Ⅳ中，Na2CO3为0.045mol，NaHCO3为0.0225mol，Na2CO3完全反应生成NaHCO3，而NaHCO3反应了0.03mol，所以消耗HCl的物质的量为0.045mol＋0.03mol＝0.075mol，
c（HCl）＝
＝2.50mol·L－1。
（注：
用实验Ⅲ数据也可以计算）
备考导向 在学考中，Na2CO3和NaHCO3的性质是考查的重点，涉及到Na2CO3、NaHCO3的性质定性判断及用途等。
对于Na2CO3、NaHCO3的定量考查，往往以实验探究题和计算题形式，有一定的难度。
复习时，应从基础抓起，循序渐进，逐步突破，提高解决这一类问题的能力。
题组一 Na2CO3、NaHCO3的定性比较与鉴别
1．有关Na2CO3和NaHCO3的性质，下列叙述中错误的是（ ）
A．相同温度下，等浓度的Na2CO3溶液和NaHCO3溶液的碱性比较，前者更强
B．常温时溶解度：
Na2CO3>NaHCO3
C．在酒精灯加热的条件下，前者不分解，后者分解
D．都能与烧碱反应，后者反应较慢
答案 D
解析 D项，Na2CO3不能与NaOH反应。
2．下列几种试剂不能把等物质的量浓度的Na2CO3、NaHCO3鉴别开的是（ ）
A．BaCl2溶液B．澄清石灰水
C．稀盐酸D．pH试纸
答案 B
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）利用阴离子不同
（4）利用溶液的酸碱性不同
题组二 Na2CO3、NaHCO3与酸反应的定量关系
3．（2017·杭州模拟）有关NaHCO3和Na2CO3的性质，以下叙述错误的是（ ）
A．等质量的NaHCO3和Na2CO3与足量盐酸反应，在相同条件下Na2CO3产生的CO2体积小
B．等物质的量的两种盐与同浓度盐酸完全反应，所消耗盐酸的体积Na2CO3是NaHCO3的两倍
C．等质量的NaHCO3和Na2CO3与盐酸完全反应，前者消耗盐酸较多
D．等物质的量的NaHCO3和Na2CO3与足量盐酸反应产生CO2一样多
答案 C
解析 Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋CO2↑＋H2O
NaHCO3＋HCl===NaCl＋CO2↑＋H2O
解答此类题目用归“1”法，
A项，假设二者都是1g，则n（NaHCO3）＝n（CO2）＝
mol，n（Na2CO3）＝n（CO2）＝
mol，正确；
B项，假设二者均为1mol，则消耗的盐酸：
Na2CO3为2mol，NaHCO3为1mol，正确；
C项，假设二者均为1g，Na2CO3需盐酸为2×
mol＝
mol，NaHCO3需盐酸
mol，错误。
4．将0.4gNaOH和1.06gNa2CO3混合并配成溶液，向溶液中滴加0.1mol·L－1稀盐酸。
下列图像能正确表示加入盐酸的体积和生成CO2的物质的量的关系的是（ ）
答案 C
解析 滴加盐酸先发生反应：
OH－＋H＋===H2O，再发生反应：
CO
＋H＋===HCO
，最后发生反应：
HCO
＋H＋===CO2↑＋H2O；因n（OH－）＝n（CO
）＝0.01mol，故加入0.02molHCl后开始有气体生成，故C正确。
用数形结合思想理解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HCl的体积与产生CO2的体积的关系如第4题A项所示。
（2）向NaHCO3溶液中逐滴加入盐酸，消耗HCl的体积与产生CO2的体积的关系如第4题B项所示。
（3）向NaOH、Na2CO3的混合溶液中逐滴加入盐酸，消耗HCl的体积与产生CO2的体积的关系如第4题C项所示（设NaOH、Na2CO3的物质的量之比x∶y＝1∶1，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HCl的体积与产生CO2的体积的关系如第4题D项所示（设Na2CO3、NaHCO3的物质的量之比m∶n＝1∶1，其他比例时的图像略）。
题组三 有关Na2CO3、NaHCO3性质的实验探究
5．（2017·宁波市北仑中学高三上学期期中）下列实验方案中，不能测定Na2CO3和NaHCO3混合物中Na2CO3质量分数的是（ ）
A．取a克混合物充分加热，得b克固体
B．取a克混合物与足量稀盐酸充分反应，加热、蒸干、灼烧，得b克固体
C．取a克混合物与足量稀硫酸充分反应，逸出气体用碱石灰吸收，增重b克
D．取a克混合物与足量Ba（OH）2溶液充分反应，过滤、洗涤、烘干，得b克固体
答案 C
6．（2017·嘉兴高三上学期期末）某研究性学习小组根据老师的学案设计实验对碳酸钠和碳酸氢钠的性质进行研究。
（1）甲同学设计除去碳酸氢钠溶液中碳酸钠杂质的方法：
向溶液中通入足量的二氧化碳。
请写出相关反应的离子方程式：
____________________________________。
（2）乙同学设计如图实验装置，比较碳酸氢钠和碳酸钠的热稳定性，并检验分解产物。
最好应在a试管底部加入________（填化学式）。
（3）小苏打长期放置在空气中会变质（部分转变为碳酸钠），丙同学称取27.4g变质小苏打样品，经过充分加热、冷却、称量，所得固体的质量为21.2g，则原混合物中碳酸钠的质量为________。
答案
（1）CO
＋H2O＋CO2===2HCO
（2）Na2CO3 （3）10.6g
解析
（1）碳酸钠与二氧化碳发生反应生成碳酸氢钠，反应的离子方程式为CO
＋H2O＋CO2===2HCO
。
（2）碳酸氢钠加入小试管b中，Na2CO3放入大试管a中，大试管直接加热，温度较高，如温度较高的不分解，而加热温度较低的物质分解，可判断稳定性强弱。
（3）设混合物中含有碳酸氢钠的质量为x，
2NaHCO3
Na2CO3＋H2O＋CO2↑ Δm
16862
x 27.4g－21.2g＝6.2g
则：
＝
，
解得：
x＝16.8g，
原混合物中碳酸钠的质量为27.4g－16.8g＝10.6g。
考点三 镁的性质与制取
1．镁的性质
（1）物理性质：
具有银白色金属光泽的固体，密度、硬度均较小，熔点较低，有良好的导电、传热和延展性。
（2）化学性质
①与非金属反应
与O2反应：
2Mg＋O2
2MgO（
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