高考人教版化学一轮第3章 第1节 钠及其化合物.docx

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高考人教版化学一轮第3章第1节钠及其化合物

第一节　钠及其化合物

考纲定位

核心素养

1.了解钠的主要性质及其应用。

2.掌握钠的重要化合物（Na2O2、NaOH、Na2CO3、NaHCO3等）的主要性质及其应用。

3.了解钠及其重要化合物的制备方法。

4.了解Na＋、K＋的检验方法。

1.宏观辨识——认识钠及其化合物的性质和应用。

2.微观探析——能从钠的原子结构理解其性质，领悟结构决定性质。

3.科学探究——领悟钠及其化合物的性质探究方案，并实验探究过程。

4.模型认知——以钠及其化合物的反应，利用“差量法”进行有关计算，利用图像法进行分析。

考点一|钠及其氧化物

1．钠的主要性质及应用

（1）物理性质：

银白色，金属光泽，ρ＝0.97g/cm3，比水的密度小、比煤油的密度大，质软，熔点为97.81℃，沸点为882.9℃。

（2）化学性质（写出化学方程式）

①与非金属反应

②与H2O反应：

2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑。

实验探究：

Na与H2O（含酚酞）反应的现象及解释

③与乙醇反应：

2Na＋2C2H5OH―→2C2H5ONa＋H2↑。

④与酸（HCl）反应：

2Na＋2HCl===2NaCl＋H2↑。

⑤与盐（CuSO4）溶液反应：

2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，CuSO4＋2NaOH===Cu（OH）2↓＋Na2SO4（答案合理即可）。

⑥与熔融盐TiCl4反应：

4Na＋TiCl4

Ti＋4NaCl。

（3）钠的保存与用途

①保存：

少量钠保存在煤油或石蜡油中。

②用途：

2．钠的氧化物

（1）氧化钠和过氧化钠

化学式

Na2O

Na2O2

阳、阴离子个数比

Na＋与O2－之比为2∶1

Na＋和O

之比为2∶1

氧的化合价

－2

－1

颜色

白色

淡黄色

与H2O反应

Na2O＋H2O===2NaOH

2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑

与CO2反应

Na2O＋CO2===Na2CO3

2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2

（2）Na2O2的强氧化性

试剂

现象

反应原理并解释

SO2气体

－

Na2O2＋SO2===Na2SO4

FeCl2溶液

有红褐色沉淀生成

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

Na2SO3溶液

－

Na2O2＋Na2SO3＋H2O===Na2SO4＋2NaOH

氢硫酸

溶液变浑浊

Na2O2＋H2S===S↓＋2NaOH

酚酞溶液

溶液先变红后褪色

与水反应生成NaOH，Na2O2的强氧化性使之褪色

品红溶液

溶液红色褪去

Na2O2的强氧化性使之褪色

[深度归纳]　Na2O2与CO2、H2O（g）反应的定量关系

（1）气体物质的量或体积关系

若CO2、水蒸气（或两混合气体）通过足量Na2O2，气体体积的减少量是原气体体积的

，等于生成氧气的量，即ΔV＝V（O2）＝

V（原气体）。

（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）。

故Δm（CO2）＝28g·mol－1n（CO2），Δm（H2O）＝2g·mol－1n（H2O）。

（3）电子转移关系

2Na2O2～2H2O（2CO2）～O2～2e－。

（4）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）。

1．正误判断（正确的打“√”，错误的打“×”）

（1）Na与O2反应的产物可能是Na2O也可能是Na2O2。

（　　）

（2）Na与酸溶液、盐溶液反应，均先与H2O反应。

（　　）

（3）Na投入CuCl2溶液中，有红色固体生成。

（　　）

（4）Na2O2与CO2、H2O、SO2反应时，Na2O2均既作氧化剂又作还原剂。

（　　）

（5）Na2O2与Na2O中的阴、阳离子的个数比均为1∶2。

（　　）

答案：

（1）√　

（2）×　（3）×　（4）×　（5）√

2．对于Na2O2与H2O的反应。

（1）氧化剂是________，还原剂是________。

（2）设NA为阿伏加德罗常数的值，1molNa2O2与水完全反应时转移的电子数：

________。

（3）反应的离子方程式为_________________________________________。

（4）7.8gNa2O2与足量水完全反应时，标准状况下生成O2的体积为________L。

答案：

（1）Na2O2　Na2O2

（2）NA或6.02×1023个

（3）2Na2O2＋2H2O===4Na＋＋4OH－＋O2↑

（4）1.12

⊙考法1　钠的主要性质及实验探究

1．（2019·合肥质检）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　②Na2SO4稀溶液　③饱和澄清石灰水　

④Ca（HCO3）2溶液　⑤CuSO4溶液　⑥饱和NaCl溶液

A．①④⑤⑥　　　B．①③⑤⑥

C．②④⑤⑥D．①③④⑥

D　[2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，①中Mg2＋＋2OH－===Mg（OH）2↓；②中NaOH与Na2SO4不反应，不能产生沉淀，不符合题意；③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沉淀；④中Ca2＋＋HCO

＋OH－===CaCO3↓＋H2O；⑤中生成的Cu（OH）2是蓝色沉淀，不符合题意；⑥中水减少，c（Na＋）增大，使NaCl（s）

Na＋（aq）＋Cl－（aq）平衡向左移动。

]

2．（2019·衡水模拟）在隔绝空气条件下让钠与FeSO4溶液反应，实验时，往100mL大试管中先加40mL煤油，取三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橡胶塞，并夹紧弹簧夹（如图）。

下列叙述错误的是（　　）

A．剩余的钠放回原试剂瓶

B．溶液中有气泡生成，下层溶液出现白色絮状沉淀

C．大试管内和长颈漏斗内的液面都下降

D．钠与硫酸亚铁溶液反应的化学方程式为2Na＋FeSO4＋2H2O===Fe（OH）2↓＋Na2SO4＋H2↑

C　[剩余的金属钠应放回原试剂瓶，A正确；钠与水反应生成NaOH和H2，NaOH与FeSO4反应生成白色絮状沉淀，B正确；由于生成H2，反应一段时间后，大试管内液面下降，长颈漏斗中液面上升，C错误；Na与FeSO4反应生成Fe（OH）2、H2和Na2SO4，D正确。

]

⊙考法2　钠的氧化物的主要性质及探究

3．下列叙述正确的是（　　）

A．Na2O与Na2O2都是碱性氧化物

B．向饱和烧碱溶液中加入2gNa2O2，充分反应完后，溶液中c（Na＋）不变

C．Na2O2用于呼吸面具，活性炭用于防毒面具，两者原理相同

D．62gNa2O和78gNa2O2，分别溶于等量且足量的水中，所得溶液中溶质质量分数相等

D　[Na2O是碱性氧化物，而Na2O2不是碱性氧化物，A错误；Na2O2与水反应时能放出大量的热，使溶液温度升高，NaOH的溶解度增大，导致溶液中c（Na＋）增大，B错误；Na2O2用于呼吸面具是因为其能与水或CO2反应产生O2，活性炭用于防毒面具是因为其吸附有毒气体，C错误；62gNa2O和78gNa2O2，二者产生等量NaOH，且反应后溶液质量相等，D正确。

]

4．比较下列四组反应，回答下列问题：

一组：

①Na2O2＋CO2

②Na2O2＋SO2

二组：

③Na2O2＋FeCl3（溶液）

④Na2O2＋FeCl2（溶液）

三组：

⑤SO2通入品红溶液中，加热

⑥Na2O2加入品红溶液中，加热

四组：

⑦NaOH溶液滴入紫色石蕊试液中

⑧Na2O2固体加入紫色石蕊试液中

（1）写出①反应的化学方程式：

______________________________________

___________________________________________________________，

有同学类比①的反应写出②的反应方程式为2Na2O2＋2SO2===2Na2SO3＋O2，你认为是否合理？

________（填“合理”或“不合理”）。

（2）比较分析③④反应中可能发生的现象，相同点：

________________

___________________________________________________________，

差异：

____________________________________________________。

（3）预测⑤可能的现象：

______________________________________，

⑥可能的现象：

____________________________________________。

（4）判断⑦⑧反应中可能发生的现象：

⑦___________________________________________________________，

⑧___________________________________________________________。

解析：

（1）Na2O2具有强氧化性，与SO2发生反应：

Na2O2＋SO2===Na2SO4。

（2）③中FeCl3与NaOH反应生成Fe（OH）3，Fe（OH）3是不溶性的红褐色沉淀；④中Fe2＋具有强还原性，易被Na2O2氧化并生成Fe（OH）3，Na2O2与溶液中的水剧烈反应会有O2产生。

（3）SO2的漂白性是由于它能与某些有色物质生成易分解的无色物质，Na2O2的漂白性是因其具有强氧化性。

（4）Na2O2与H2O反应生成NaOH呈碱性，同时Na2O2又有漂白性。

答案：

（1）2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2　不合理

（2）均会有红褐色沉淀生成并有气体逸出　④中气体明显少于③中气体

（3）溶液红色褪去，加热后又恢复红色　溶液红色褪去，加热后不能恢复红色

（4）溶液变蓝　溶液先变蓝后褪色

⊙考法3　Na2O2与CO2、H2O反应的有关计算

[典例导航]

（2019·聊城模拟）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．0.125mol　　　　　B．0.25mol

C．0.5molD．1mol

[思路点拨]　

―→

O2（11.6g－3.6g）―→n（O2）＝0.25mol―→n（CO2）＋n（H2O）＝0.5mol。

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。

]

（1）上述反应共转移电子的物质的量________mol。

（2）上述混合气体中CO2和H2O（g）的物质的量之比为________。

（3）Na2O2的质量至少为________g。

答案：

（1）0.5　

（2）1∶4　（3）39

5．（2019·邯郸模拟）将Na2O、Na2O2、Na和足量NaHCO3的混合物置于密闭容器中充分加热，经足够长的时间后排放出所有气体物质，则最终残留的固体物质是（　　）

A．Na2O2与Na2CO3　B．Na2CO3

C．NaOH和Na2CO3D．Na2CO3、Na2O2、NaOH

B　[NaHCO3足量，生成的H2O和CO2足量，使Na2O、Na2O2、Na反应完全，最终变成Na2CO3。

]

6．在密闭容器中充入CO2、CO、CH4的混合气体共mg，若加入足量的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

C　[要满足条件混合气体的平均组成为（CO）mHn，故CH4与CO2的体积比为1∶1。

]

对于

（CO2＋H2O）

（Na2CO3＋NaOH）

（CxOy）mHn的质量为mg时，上述过程最终固体增重：

Δm

考点二|钠的碳酸盐——碳酸钠和碳酸氢钠

1．Na2CO3与NaHCO3的物理性质比较

名称

碳酸钠

碳酸氢钠

化学式

Na2CO3

NaHCO3

俗名

纯碱或苏打

小苏打

颜色、状态

白色粉末

细小白色晶体

水溶性

易溶于水

水中易溶，比Na2CO3的溶解度小

提醒：

因NaHCO3的溶解度较小，将CO2通入饱和Na2CO3溶液时，开始无明显现象，后有沉淀析出。

2．Na2CO3与NaHCO3的化学性质比较

（1）热稳定性

①Na2CO3性质稳定，受热难分解。

②NaHCO3性质不稳定，受热易分解，化学方程式为2NaHCO3

Na2CO3＋CO2↑＋H2O。

（2）与酸（足量盐酸）反应（填写化学方程式）

①Na2CO3：

Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋CO2↑＋H2O。

②NaHCO3：

NaHCO3＋HCl===NaCl＋CO2↑＋H2O。

（3）与碱液反应（将下列化学方程式补充完整）

①与NaOH溶液

②与石灰水（足量）

（4）与盐（如CaCl2）溶液反应（写出离子方程式）

①Na2CO3：

CO

＋Ca2＋===CaCO3↓；

②NaHCO3：

与CaCl2不反应。

3．Na2CO3与NaHCO3的相互转化

Na2CO3

NaHCO3

[深度归纳]　

（1）Na2CO3和NaHCO3的鉴别方法

（2）侯氏制碱的原理

把二氧化碳通入氨的氯化钠饱和溶液中，使溶解度较小的碳酸氢钠从溶液中析出；过滤得到碳酸氢钠晶体，碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠。

其化学方程式为

①NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl

②2NaHCO3

Na2CO3＋CO2↑＋H2O

正误判断（正确的打“√”，错误的打“×”）

（1）向饱和Na2CO3溶液中通入CO2，有晶体析出。

（　　）

（2）Na2CO3·10H2O在干燥的空气中可风化变成Na2CO3粉末。

（　　）

（3）NaHCO3与Na2CO3溶液可用Ba（OH）2溶液鉴别。

（　　）

（4）用热的烧碱溶液洗去油污，因为Na2CO3可直接与油污反应。

（　　）

（5）NaHCO3溶液中加少量Ba（OH）2溶液：

HCO

＋Ba2＋＋OH－===BaCO3↓＋H2O。

（　　）

（6）用酚酞溶液可鉴别饱和食盐水和饱和碳酸钠溶液。

（　　）

（7）Na与H2反应可生成NaH，NaH与H2O反应时，NaH作还原剂。

（　　）

答案：

（1）√　

（2）√　（3）×　（4）×　（5）×　（6）√　（7）√

⊙考法1　Na2CO3与NaHCO3的性质与鉴别

1．（2019·石家庄模拟）下列关于Na2CO3和NaHCO3的比较中，说法不正确的是（　　）

A．NaHCO3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溶液中分别滴加2滴酚酞溶液，前者颜色比后者深

D．Na2CO3溶液和NaHCO3溶液分别与Ba（OH）2溶液反应的离子方程式相同

D　[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：

CO

＋Ba2＋===BaCO3↓，NaHCO3与Ba（OH）2溶液反应，当NaHCO3少量时：

HCO

＋OH－＋Ba2＋===BaCO3↓＋H2O；当NaHCO3过量时：

2HCO

＋Ba2＋＋2OH－===BaCO3↓＋CO

＋2H2O。

]

2．为除去括号内的杂质，所选用的试剂或方法不正确的是（　　）

A．Na2CO3溶液（NaHCO3），选用适量的NaOH溶液

B．NaHCO3溶液（Na2CO3），应通入过量的CO2气体

C．Na2O2粉末（Na2O），将混合物在氧气中加热

D．Na2CO3溶液（Na2SO4），加入适量Ba（OH）2溶液，过滤

D　[Ba（OH）2与Na2CO3和Na2SO4均发生化学反应生成白色沉淀，不符合除杂的要求。

]

⊙考法2　测定纯碱纯度的实验探究

3．制得的碳酸钠样品中往往含有少量NaCl，现欲测定样品中Na2CO3的质量分数，某探究性学习小组分别设计了如下实验方案。

（1）方案一：

用下图所示方法和步骤进行实验：

①操作Ⅰ涉及的实验名称有________、洗涤；操作Ⅱ涉及的实验名称有干燥、________。

②该方案测得的样品中Na2CO3质量分数的计算式为________。

（2）方案二：

利用下图所示装置来测定纯碱样品中Na2CO3的质量分数（铁架台、铁夹等在图中均已略去）。

实验步骤如下：

a．按图连接装置，并检查气密性；

b．准确称得盛有碱石灰的干燥管D的质量为83.4g；

c．准确称得6.0g纯碱样品放入容器Ⅱ中；

d．打开分液漏斗Ⅰ的旋塞，缓缓滴入稀硫酸，至不再产生气泡为止；

e．打开弹簧夹，往试管A中缓缓鼓入空气数分钟，然后称得干燥管D的总质量为85.6g。

①若d、e两步的实验操作太快，则会导致测定结果________（填“偏大”或“偏小”）。

②装置A中试剂X应选用________。

③E装置的作用是_________________________________________。

④根据实验中测得的有关数据，计算纯碱样品Na2CO3的质量分数为________（结果保留小数点后一位）。

解析：

（1）①生成沉淀A，故操作Ⅰ需要涉及过滤操作。

要知道固体的质量需要称重；②经过计算，样品中Na2CO3质量分数的计算式为

×100%。

（2）①反应过快会使产生的CO2气体不能完全被D装置中碱石灰吸收；快速鼓入空气，也会使装置内残留CO2不能被D装置中碱石灰完全吸收，则测得的CO2质量偏小，测定结果偏小；②鼓入空气，可把残留在装置B、C中的CO2赶出由D中碱石灰吸收，因为空气中含有CO2，因此应把鼓入空气中的CO2吸收处理，所以装置A应放入NaOH溶液；③如果D装置直接与外界空气相连通，则空气中的H2O和CO2会对测定结果带来影响，所以装置E的作用是防止空气中H2O和CO2进入装置D中；④反应中放出CO2气体的质量＝85.6g－83.4g＝2.2g，设消耗碳酸钠的质量为x，

Na2CO3～CO2

106　　　44

x　　2.2g

解得x＝5.3g

纯碱样品中Na2CO3的质量分数＝

×100%≈88.3%。

答案：

（1）①过滤　称量

②

×100%

（2）①偏小　②NaOH溶液　③防止空气中CO2和水蒸气进入装置D中　④88.3%

气体法

发生反应Na2CO3＋H2SO4===Na2SO4＋H2O＋CO2↑，依据CO2的体积确定Na2CO3的物质的量，进而确定纯碱中Na2CO3的纯度

沉淀法

发生反应Na2CO3＋BaCl2===BaCO3↓＋2NaCl，依据BaCO3沉淀的质量，确定Na2CO3的物质的量，进而确定纯碱中Na2CO3的纯度

⊙考法3　钠的特殊化合物的结构与性质迁移

4．（2019·大连测试）氢化钠和硼氢化钠，广泛应用于工业生产。

（1）氢化钠（NaH）中氢元素的化合价为________。

（2）NaH能与水剧烈反应：

NaH＋H2O===NaOH＋H2↑，该反应中的氧化剂是________，氧化剂与还原剂的物质的量之比是________。

（3）在高温下氢化钠（NaH）可将四氯化钛（TiCl4）还原成金属钛，该反应的化学方程式为_____________________________________________________

___________________________________________________________。

（4）硼氢化钠（NaBH4）与H2O反应生成NaBO2和H2的化学方程式为___________________________________________________________，

此反应中NaBH4作________剂。

解析：

（1）氢化钠（NaH）中钠元素化合价为＋1，化合物中元素化合价代数和为0，则氢元素的化合价为－1。

（2）NaH能与水剧烈反应：

NaH＋H2O===NaOH＋H2↑，NaH中氢元素化合价由－1变为0，作还原剂，H2O中氢元素化合价由＋1变为0，作氧化剂，该反应中的氧化剂是H2O，氧化剂和还原剂的物质的量之比是1∶1。

（3）在高温下氢化钠（NaH）可将四氯化钛（TiCl4）还原成金属钛，氢元素化合价升高为＋1，钛元素化合价由＋4变为0，据此可写出化学方程式。

（4）NaBH4中H为－1价，具有强还原性，可还原H2O：

NaBH4＋2H2O===NaBO2＋4H2↑

答案：

（1）－1　

（2）H2O　1∶1　（3）2NaH＋TiCl4

Ti＋2NaCl＋2HCl↑（或4NaH＋TiCl4

Ti＋4NaCl＋2H2↑）

（4）NaBH4＋2H2O===NaBO2＋4H2↑　还原

考点三|碱金属与焰色反应

1．碱金属的相似性与递变性

（1）相似性与递变性

相似性

递变性（由Li→Cs）

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）具体表现

①与O2等非金属反应

写出Li、Na与O2在点燃的条件下发生反应的化学方程式：

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。

②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↑，但从Li→Cs反应的剧烈程度逐渐增强。

③与H2反应

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。

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的颜色，属于物理变化，属于元素的性质，应用于检验某些元素的存在。

（2）常见元素的焰色

钠元素：

黄色；钾元素：

浅紫色（透过蓝色钴玻璃），铜元素：

绿色。

（3）操作步骤

铂丝

火焰无色―→蘸取待测物

观察火焰颜色

注意：

①洗涤铂丝用稀盐酸而不用稀硫酸，因铂丝表面杂质与盐酸反应生成沸点较低的氯化物易汽化挥发，而硫酸盐的沸点较高不易汽化挥发。

②铂丝也可