专题3第1讲.docx
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专题3第1讲
第1讲 钠、镁及其化合物
[考纲要求] 1.了解金属钠、镁及其重要化合物的主要性质及其应用。
2.从原子的核外电子排布，理解ⅠA族元素（单质、化合物）的相似性和递变性。
3.了解碱金属的主要物理性质和化学性质及其应用。
4.了解碱金属及其化合物的典型计算。
5.记住Na、K等重要金属元素的焰色反应。
考点一 钠的性质及应用
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
Na
（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↑。
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。
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。
深度思考
1．钠能否保存在CCl4中？
原因是什么？
答案 否，因为CCl4的密度比钠的大，不能起到隔绝空气的作用。
2．金属钠着火，不能用H2O、干冰灭火的原因是_____________________________________，
通常用__________掩埋。
答案 金属钠着火生成的是Na2O2，能与H2O或CO2反应 干燥沙土
3．取一小块金属钠，放在燃烧匙里加热，下列实验现象描述正确的是________（填序号）。
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
答案 ①④⑤
解析 金属钠熔点低，放在燃烧匙里加热，先熔化成小球，在空气中燃烧，火焰呈黄色，燃烧后生成淡黄色的Na2O2。
题组一 钠与水的反应及拓展应用
1．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
答案 ①④⑤⑦
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。
2．将一小块金属钠分别投入盛有：
a.水、b.乙醇、c.稀H2SO4的三个小烧杯中，反应速率由快到慢的顺序为______________。
解释反应速率不同的原因：
__________________________。
答案 c>a>b 钠与上述三种物质反应的实质都是钠与H＋间的置换反应，H＋浓度的大小决定了反应速率的快慢，由三种物质电离H＋的能力可知H＋浓度的大小顺序为c>a>b，因而反应速率为c>a>b
3．向分别盛有100mL水、100mL0.1mol·L－1盐酸、100mL0.01mol·L－1硫酸铜溶液的X、Y、Z三个烧杯中各投入0.05molNa。
下列有关说法正确的是（ ）
A．三个烧杯中均会发生的离子反应为2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑
B．三个烧杯中钠均在液面上剧烈反应，且X烧杯中反应最剧烈
C三个烧杯反应后，生成的溶质的物质的量浓度相同
D．三个烧杯反应后，生成的气体的质量一定相同
答案 D
解析 钠与盐酸反应时钠先与H＋反应，离子方程式表示为2Na＋2H＋===2Na＋＋H2↑，与CuSO4溶液反应会生成沉淀，A错误；三烧杯中，水中的氢离子浓度最小，反应最慢，B错误；X烧杯中生成的溶质为NaOH，Y烧杯中生成的溶质为NaCl，Z烧杯中生成的溶质为Na2SO4，由于钠的物质的量相同，故Z烧杯中物质的量浓度最小，C错误；因向三个烧杯中加入钠的物质的量相同且钠全部反应完，故生成H2的量相同，D正确。
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
盐溶液
Na＋H2O反应—
题组二 钠与水反应实验拓展
4．金属钠与水的反应是中学化学中的一个重要反应。
该反应的演示方法分别如图甲、乙所示：
（1）现按图甲所示的方法，在室温时，向盛有饱和NaOH溶液的水槽中，加入一小块金属钠。
下列有关描述正确的是________（填字母，下同）
a．钠浮在液面上，并四处游动，最后消失
b．钠熔化成一个光亮的小球
c．恢复到室温时，NaOH溶液的浓度增大
d．恢复到室温时，溶液中Na＋数目减少
（2）按图乙所示方法来收集产生的气体，需将钠包好，再放入水中。
取相同质量的钠按下列两种情况收集产生的气体在相同条件下体积的关系是________。
①用铝箔包住钠 ②用铜箔包住钠
a．二者收集气体一样多
b．①收集气体体积较大
c．②收集气体体积较大
答案
（1）abd
（2）b
解析
（1）钠投入饱和NaOH溶液中，发生的反应为2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，其现象与钠在水中的反应现象相同；又因为原溶液是饱和的，反应消耗水，析出NaOH固体，则NaOH溶液浓度不变，但溶液体积减小，故Na＋数目减少。
（2）Na和H2O反应产生H2的同时产生NaOH，NaOH可以和Al发生反应2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，故用铝箔包住Na时产生的H2的体积较大。
5．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↑
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：
①浮：
钠浮在液面上；②熔：
钠熔化成光亮的小球；③游：
在液面上不停地游动直至反应完；④响：
反应中不停地发出“嘶嘶嘶”的响声。
2．差异性：
与酸及能形成弱碱的金属盐溶液反应时，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。
考点二 氧化钠和过氧化钠
完成下列表格
化学式
Na2O
Na2O2
氧元素化合价
－2
－1
色、态
白色固体
淡黄色固体
阴、阳离子个数比
1∶2
1∶2
是否为碱性氧化物
是
不是
与水反应的化学方程式
Na2O＋H2O===2NaOH
2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑
与CO2反应的化学方程式
Na2O＋CO2===Na2CO3
2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2
与盐酸反应的化学方程式
Na2O＋2HCl===2NaCl＋H2O
2Na2O2＋4HCl===4NaCl＋2H2O＋O2↑
深度思考
1．金属钠露置在空气中会发生一系列变化：
银白色金属钠
（NaOH______）
答案 Na2O NaOH 溶液 Na2CO3
2．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”
（1）Na2O2与Na2O中均只存在离子键（ ）
（2）Na2O2与Na2O晶体中阳离子与阴离子的个数比均为2∶1（ ）
（3）2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑
H2O既不是氧化剂也不是还原剂（ ）
（4）Na2O、Na2O2组成元素相同，与CO2反应产物也相同（ ）
（5）Na2O2的电子式为
（ ）
答案
（1）×
（2）√ （3）√ （4）× （5）×
题组一 过氧化钠的性质及应用
1．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。
2．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加入到品红溶液中，加热
四组：
⑦NaOH溶液滴入紫色石蕊溶液中
⑧Na2O2固体加入到紫色石蕊溶液中
问题：
（1）写出①、②两反应的化学方程式。
（2）判断③、④反应中可能发生的现象，为什么？
（3）判断⑤、⑥反应中可能发生的现象，为什么？
（4）判断⑦、⑧反应中可能发生的现象？
答案
（1）①2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2
②Na2O2＋SO2===Na2SO4
（2）③、④反应均会有红褐色沉淀生成并有气体放出。
④中气体明显少于③中气体，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）⑤溶液红色褪去，加热后又恢复红色；⑥溶液红色褪去，加热后不能恢复红色。
原因是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）⑦溶液变蓝，⑧溶液先变蓝后褪色。
原因是Na2O2与H2O反应生成NaOH，呈碱性，同时Na2O2又有漂白性。
Na2O2结构和强氧化性的常考点
1．Na2O2的电子式为
，O
是个原子团。
2．Na2O2与H2O、CO2的反应都是Na2O2自身的氧化还原反应，在反应中H2O、CO2既不是氧化剂，也不是还原剂。
3．在研究Na2O2与其他溶液反应时，要注意Na2O2的强氧化性和其溶液的强碱性。
熟记Na2O2表现强氧化性的5个实例：
（1）Na2O2与SO2的反应：
Na2O2＋SO2===Na2SO4。
（2）Na2O2与FeCl2溶液的反应：
能将Fe2＋氧化成Fe3＋，得到Fe（OH）3沉淀。
（3）Na2O2与氢硫酸的反应：
能将H2S氧化成单质硫。
（4）Na2O2与Na2SO3溶液的反应：
能将SO
氧化成SO
。
（5）Na2O2与品红溶液的反应：
能使品红溶液褪色。
题组二 Na2O2与H2O、CO2反应的定量分析
3．往甲、乙、丙、丁四个烧杯内分别放入0.1mol的钠、氧化钠、过氧化钠和氢氧化钠，然后各加入100mL水，搅拌，使固体完全溶解，则甲、乙、丙、丁溶液中溶质的质量分数大小顺序是（ ）
A．甲＜乙＜丙＜丁B．丁＜甲＜乙＝丙
C．甲＝丁＜乙＝丙D．丁＜甲＜乙＜丙
答案 B
解析
（1）甲、丁相比：
甲：
Na→NaOH 消耗H2O，溶剂减少
丁：
NaOH无反应 溶剂不变
故NaOH的质量分数：
甲>丁。
（2）乙、丙相比：
生成NaOH相等消耗H2O相等溶剂相等
故乙、丙溶液完全等同。
（3）乙、丙与甲相比
甲：
Na 乙：
Na2O 丙：
Na2O2
当它们物质的量相等时，Na（甲）所得NaOH是乙、丙（Na2O、Na2O2）所得NaOH物质的量的
，它们所消耗的水相等，故溶剂相等，因此甲的质量分数比乙、丙小。
4．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）（ ）
选项
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
Δm 转移电子
2mol 2mol56g 2mol
1mol 1mol28g 1mol
由上述关系，不难得出C项正确。
B项中未指明标准状况，错误。
5．取ag某物质在O2中完全燃烧，将生成物与足量Na2O2固体完全反应，反应后，固体质量恰好也增加了ag，下列物质不能满足上述结果的是（ ）
A．H2B．CO
C．C6H12O6D．C12H22O11
答案 D
解析 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
C项可变形为（CO）6（H2）6；D项可变形为C·（CO）11（H2）11，因而反应后质量增加大于ag。
从“四个角度”理解H2O、CO2与
Na2O2反应的定量关系
1．物质的量的关系
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2∶1。
2．气体体积关系
若CO2和水蒸气的混合气体（或单一气体）通过足量的Na2O2，则气体体积减少的量等于原混合气体体积的
，且等于生成氧气的体积。
3．转移电子关系
2mol的Na2O2不论与H2O还是与CO2反应均生成1mol的O2，转移2mol的电子。
如：
2CO2＋2Na2O2===2Na2CO得2e－3＋O2失2e－
4．固体质量关系（质量守恒定律拓展应用）
由化学方程式的生成物中固体（NaOH或Na2CO3）与反应物中固体（Na2O2）的化学式及式量比较可知，每1molCO2、水蒸气分别与足量Na2O2反应时，固体分别增重28g、2g，从组成上看相当于吸收了CO2中的“CO”，或相当于吸收了水蒸气中的“H2”，所以固体增加的质量Δm＝28n（CO2）或Δm＝2n（H2O）。
此规律适用于通式符合（CO）m·（H2）n的纯净物或混合物，在O2中充分燃烧后产物被足量Na2O2吸收后固体质量增重问题的解决。
如：
wg符合通式为（CO）m（H2）n的物质，在O2中充分燃烧后，将其产物通过足量的Na2O2固体，反应完毕，固体增重也必是wg。
常见物质中符合通式的有CO、H2、CH3OH（甲醇）、CH3COOH（醋酸）、C6H12O6（葡萄糖）等。
题组三 Na2O2性质的综合实验探究
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
（2）稀盐酸与锌反应生成的氢气中会混有水蒸气、氯化氢，水和氯化氢与过氧化钠都能反应，故必须除去。
氢气中若混有空气在加热时会发生爆炸，故步骤3中开始加热之前应先验纯，防止空气与氢气混合加热爆炸。
白色的硫酸铜粉末遇水会变蓝，故可用来检验有无水生成。
由于干燥管内硫酸铜未变蓝色，故过氧化钠与氢气反应无水生成，淡黄色的粉末变成了白色固体，白色固体应为NaOH，据此可以写出反应的化学方程式。
考点三 碳酸钠与碳酸氢钠
1．性质
2．转化
Na2CO3
NaHCO3
深度思考
1．将CO2气体通入到饱和Na2CO3溶液中有何现象？
原因是什么？
答案 开始无明显现象，后有沉淀析出。
原因是NaHCO3的溶解度小于Na2CO3的溶解度，而且反应消耗溶剂水。
2．Na2CO3固体粉末中混有少量NaHCO3，用什么方法除杂？
Na2CO3溶液中混有少量NaHCO3，用什么方法除杂？
NaHCO3溶液中混有少量Na2CO3，用什么方法除杂？
答案 用加热法可以将Na2CO3固体粉末中混有的NaHCO3转化为Na2CO3；向混合液中滴加适量的NaOH溶液，可以将其中的NaHCO3转化为Na2CO3；向混合液中通入过量的CO2气体，可以将Na2CO3转化为NaHCO3。
题组一 Na2CO3、NaHCO3的鉴别
1．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
2．某校化学课外小组为了鉴别碳酸钠和碳酸氢钠两种白色固体，用不同的方法做了以下实验，如下图Ⅰ～Ⅳ所示。
（1）只根据图Ⅰ、Ⅱ所示实验，能够达到实验目的的是________________________________________________________________________
（填装置序号）。
（2）图Ⅲ、Ⅳ所示实验均能鉴别这两种物质，其反应的化学方程式为________________________________________________________________________；
与实验Ⅲ相比，实验Ⅳ的优点是________（填选项序号）。
A．Ⅳ比Ⅲ复杂
B．Ⅳ比Ⅲ安全
C．Ⅳ比Ⅲ操作简便
D．Ⅳ可以做到用一套装置同时进行两个对比实验，而Ⅲ不行
（3）若用实验Ⅳ验证碳酸钠和碳酸氢钠的稳定性，则试管B中装入的固体最好是________________________________________________________________（填化学式）。
答案
（1）Ⅱ
（2）2NaHCO3
Na2CO3＋H2O＋CO2↑，CO2＋Ca（OH）2===CaCO3↓＋H2O D （3）NaHCO3
解析
（1）图Ⅰ不能达到实验目的，因为无论碳酸钠还是碳酸氢钠均可以与盐酸反应产生二氧化碳，二氧化碳气体与澄清石灰水作用变浑浊，故不可以；图Ⅱ可以鉴别，因为等质量的碳酸钠和碳酸氢钠与足量的稀盐酸反应，生成的二氧化碳气体的量不同，可根据气球膨胀程度来判断。
（2）图Ⅲ、Ⅳ所涉及的化学方程式为2NaHCO3
Na2CO3＋H2O＋CO2↑，实验Ⅳ的优点是可同时做对比实验。
（3）试管B装入碳酸氢钠，试管A装入碳酸钠，这样直接加热的碳酸钠，温度高，不分解，不能使澄清石灰水变浑浊，而间接加热的碳酸氢钠分解，使澄清石灰水变浑浊，表明了碳酸氢钠很不稳定。
判断类别，用准性质，突破Na2CO3、
NaHCO3的鉴别
1．利用热稳定性不同
→无明显变化的是Na2CO3
固体
→（放出无色的使澄清石灰水变浑浊气体的是,NaHCO3
2．利用和酸反应生成气体的速率不同（相同条件下）
3．利用阴离子的不同
溶液
4．利用溶液的酸碱性不同
溶液
题组二 Na2CO3、NaHCO3与酸反应的定量关系
3．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
4．把NaHCO3和NaOH的混合物放在密闭容器中加热，下列关于混合物加热前后消耗盐酸的物质的量的判断正确的是（ ）
A．加热前消耗得多
B．加热后消耗得多
C．加热前后一样多
D．当NaOH适量时才会一样多
答案 C
解析 不加热时，1molNaHCO3和1molNaOH与盐酸反应均消耗1mol盐酸；加热时，依题意可得关系式2NaHCO3～Na2CO3～2HCl，进而可得NaHCO3～HCl；又由关系式2NaOH～Na2CO3～2HCl可得NaOH～HCl。
综
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