高考化学复习学案第3章 金属及其化合物第1节 钠及其化合物讲练含答案.docx

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第三章 金属及其化合物

第一节 钠及其化合物

考点1|钠及其氧化物

[基础知识自查]

1.钠的主要性质及应用

(1)物理性质:

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。

(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:

制Na2O2,NaK合金可用于原子反应堆的导热剂,制高压钠灯,冶炼某些金属如4Na+TiCl4

4NaCl+Ti(g)。

2.钠的氧化物

(1)氧化钠和过氧化钠

(2)实验探究:

Na2O2与H2O的实验探究

①将水滴入盛有Na2O2的试管中,现象是有气体生成,向反应后的溶液中加入酚酞,现象是溶液变红,后又褪色。

②检验生成的气体是O2的方法是带火星的木条放在管口,若木条复燃,证明有O2。

[应用体验]

1.将钠投入到下列溶液中,反应的剧烈程度由强到弱的顺序是________。

①水 ②NaOH溶液 ③0.1mol·L-1盐酸 ④0.1mol·L-1硫酸铜 ⑤乙醇

[提示] ③④①②⑤

2.Na2O、Na2O2与水反应均生成NaOH,与CO2反应均生成Na2CO3,故Na2O、Na2O2均是碱性氧化物,这种说法对吗?

为什么?

[提示] 不对,Na2O2不是碱性氧化物,因为与H2O或CO2反应除生成NaOH或Na2CO3外还有O2生成。

[考点探究]

角度1 钠及其氧化物的性质与应用

1.(2017·石家庄模拟)有关钠的叙述正确的是(  )

A.2.3g钠与97.7g水反应后,溶液中溶质的质量分数等于4%

B.钠跟CuSO4溶液反应生成的蓝色沉淀上有时出现暗斑,这是析出了金属铜

C.将金属钠与水反应后的溶液中通入适量氯气后,溶液中含有两种溶质

D.钠在空气中的缓慢氧化与其在空气中点燃的产物都一样

C [A项,w=

≠4%;

B项,不能析出Cu,而是Na先与H2O反应;

C项,Na+H2O→NaOH,NaOH+Cl2→NaCl+NaClO;

D项,Na缓慢氧化为Na2O,Na在空气中点燃生成Na2O2。

]

2.下列说法正确的是________(填序号)。

①Na2O2与Na2O晶体中阳离子与阴离子的个数比均为2∶1

②(2014·江苏高考)在过氧化钠与水的反应中,每生成0.1mol氧气,转移电子的数目为0.4NA

③(2013·江苏高考)Na2O2溶于水产生O2的离子方程式为Na2O2+H2O===2Na++2OH-+O2↑

④(2012·北京高考)Na2O2在潮湿的空气中放置一段时间,变成白色黏稠物,其反应为2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2

⑤潜水艇中可以用Na2O2作供氧剂

⑥Na2O2粉末投入含酚酞的水中,水中先变红后褪色说明Na2O2具有漂白性

[解析] ②中生成0.1molO2,转移电子0.2mol;③离子方程式没有配平;④Na2O2放置在潮湿的空气中,先和水反应生成NaOH固体,NaOH固体吸水形成白色黏稠物,再与空气中的CO2反应。

[答案] ①⑤⑥

1.Na与酸液、盐溶液反应的原理

2.Na2O2的主要性质

(1)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。

(2)强氧化性

①Na2O2与SO2的反应:

Na2O2+SO2===Na2SO4。

②Na2O2与FeCl2溶液的反应:

能将Fe2+氧化成Fe3+,得到Fe(OH)3沉淀。

③Na2O2与氢硫酸的反应:

能将H2S氧化成单质硫。

④Na2O2与Na2SO3溶液的反应:

能将SO

氧化成SO

⑤Na2O2与品红溶液的反应:

能使品红溶液褪色。

角度2 Na2O2与CO2、H2O的有关计算

3.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,固体质量增加的量大于ag,下列物质能满足上述结果的是(  )

A.H2       B.HCOOH

C.C6H12O6D.C12H22O11

D [2CO+O2

2CO2①

2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2②

①+②得:

Na2O2+CO===Na2CO3(虚拟的反应)

即可看作CO能被Na2O2完全吸收;

同理,2H2+O2

2H2O③

2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑④

③+④得:

Na2O2+H2===2NaOH(虚拟的反应)

即可看作H2能被Na2O2完全吸收,故凡分子组成符合(CO)m(H2)n (m=0,1,2,……,n=0,1,2,……),ag该物质在O2中完全燃烧将其产物(CO2,水蒸气)通入过量Na2O2固体中,固体增重ag。

若组成符合Cx(CO)m(H2)n,固体增重大于ag;若组成符合(CO)m(H2)nOx,固体增重小于ag。

]

4.1mol过氧化钠与2mol碳酸氢钠固体混合后,在密闭容器中加热充分反应,排出气体物质后冷却,残留的固体物质是(  )

A.Na2CO3

B.Na2O2、Na2CO3

C.NaOH、Na2CO3

D.Na2O2、NaOH、Na2CO3

A [碳酸氢钠固体受热发生分解反应:

2NaHCO3

Na2CO3+CO2↑+H2O,生成的CO2和H2O均能与Na2O2反应:

2CO2+2Na2O2===2Na2CO3+O2、2H2O+2Na2O2===4NaOH+O2↑,根据计量关系可知,2mol碳酸氢钠受热分解生成CO2和H2O(g)各1mol,Na2O2只有1mol,故其恰好和CO2反应生成Na2CO3和O2[要注意Na2O2与CO2、H2O(g)的反应先后顺序],排出气体物质后,只剩余Na2CO3。

]

Na2O2与CO2、H2O反应的计算规律

(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)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。

(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)。

角度3 钠及其氧化物的性质探究

5.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:

甲           乙

(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

[解析] 

(1)金属钠投入饱和NaOH溶液中,Na与H2O反应,生成气体和NaOH,H2O减少,NaOH晶体析出,但温度不变,饱和NaOH浓度不变。

(2)铝箔成分为Al,Al与NaOH溶液反应也生成H2。

[答案] 

(1)abd 

(2)b

6.如图是Na2O2和CO2定性、定量实验的装置示意图。

注射器1中抽取了100mLCO2,U形管中装有适量小玻璃珠和约1.5gNa2O2粉末。

实验开始时,打开K1、K2、K4止水夹,关闭K3止水夹,推动注射器1活塞,缓缓将CO2压至U形管中,注射器2活塞缓缓向外移动。

回答下列问题:

(本题不考虑注射器内壁的摩擦阻力)

(1)U形管内的玻璃珠并不参与反应,其所起的作用除防止过氧化钠粉末被吹走外,另一个重要作用是_________________________________。

(2)U形管中可观察到的反应现象是__________________________。

(3)注射器1活塞推到底后,注射器2中收集到的气体大于50mL,其原因除可能仍还含CO2外,还有一个重要原因是_____________________________。

(4)为了使剩余气体中二氧化碳能反应完,接下来的操作是____________。

(5)要证明反应产物之一为氧气,最为方便的实验方法是_____。

(6)本实验结束后固体产物板结,难以从U形管中取出,为了要证明固体产物中含有碳酸盐,实验时还需要从下图示仪器和试剂中选择________(填字母)。

当装置和药品都安装完毕后,接下来的操作步骤是______________________。

[解析] 

(1)玻璃珠还可起到增大Na2O2与CO2接触面积,使之反应完全的作用。

(2)U形管中Na2O2与CO2反应生成Na2CO3和O2,故U形管内淡黄色粉末渐渐变白。

(3)由2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2可知100mLCO2理论上应产生50mLO2,收集到的气体大于50mL,除部分CO2没反应外,还可能是反应放热,气体受热膨胀。

(4)为了让CO2反应完,可把注射器2中的气体再推入U形管中,反复数次。

(5)可利用O2支持燃烧,能使带火星的木条复燃。

[答案] 

(1)增大过氧化钠和二氧化碳的接触面积,使反应完全

(2)淡黄色粉末渐渐变白

(3)该反应为放热反应,反应后气体温度升高,体积变大

(4)将注射器2中气体再推入U形管中,反复数次

(5)打开橡胶塞,立即将带火星的木条伸入U形管中,木条复燃

(6)DEA(或DEC)

关闭K1、K4止水夹,打开K2、K3止水夹;打开分液漏斗活塞将稀盐酸滴入U形管中,观察试管内Ca(OH)2溶液是否变浑浊

考点2|碳酸钠与碳酸氢钠 

[基础知识自查]

1.碳酸钠

写出上述序号①②③所表示反应的化学方程式:

①Na2CO3+2HCl===2NaCl+CO2↑+H2O;

②Na2CO3+Ca(OH)2===CaCO3↓+2NaOH;

③Na2CO3+BaCl2===BaCO3↓+2NaCl。

2.碳酸氢钠

写出上述序号①②③反应的离子方程式,④所表示反应的化学方程式

①HCO

+H+===CO2↑+H2O;

②Ca(OH)2过量:

HCO

+OH-+Ca2+===CaCO3↓+H2O;

Ca(OH)2少量:

2HCO

+Ca2++2OH-===CaCO3↓+CO

+2H2O;

③HCO

+OH-===CO

+H2O;

④2NaHCO3

Na2CO3+CO2↑+H2O。

3.相互转化:

Na2CO3

NaHCO3

[应用体验]

1.

(1)用CaCl2溶液可以鉴别Na2CO3和NaHCO3溶液,用Ca(OH)2溶液可以吗?

为什么?

(2)用什么方法除去Na2CO3固体中的少量NaHCO3?

写出有关化学方程式。

[提示] 

(1)不可以;因为Na2CO3、NaHCO3与Ca(OH)2反应均生成沉淀。

(2)加热法;2NaHCO3

Na2CO3+CO2↑+H2O。

2.

(1)Na2CO3溶液呈碱性的离子方程式为_____________________________。

(2)Na2CO3溶液中逐滴滴入盐酸,有关反应过程的离子方程式有_________。

[提示] 

(1)CO

+H2OHCO

+OH-

(2)CO

+H+===HCO

 HCO

+H+===CO2↑+H2O

[考点探究]

角度1 Na2CO3、NaHCO3的基本性质与鉴别

1.下列有关NaHCO3和Na2CO3性质的比较中,正确的是(  )

A.热稳定性:

NaHCO3>Na2CO3

B.常温时在水中的溶解度:

NaHCO3>Na2CO3

C.等物质的量的NaHCO3和Na2CO3与足量稀盐酸反应,放出的CO2一样多

D.等物质的量浓度的NaHCO3和Na2CO3溶液的碱性:

NaHCO3>Na2CO3

C [热稳定性:

Na2CO3>NaHCO3,A错误;常温时在水中的溶解度:

Na2CO3>NaHCO3,B错误;根据碳元素守恒可知,等物质的量的NaHCO3和Na2CO3与足量稀盐酸反应,放出的CO2一样多,C正确;等物质的量浓度的NaHCO3和Na2CO3溶液的碱性:

Na2CO3>NaHCO3,D错误。

]

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所示实验装置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)。

[解析] 

(1)Ⅰ图,加盐酸后均生成CO2,澄清石灰水均变浑浊;Ⅱ图根据气球变化的快慢可鉴别。

(2)根据NaHCO3的不稳定性鉴别。

(3)根据NaHCO3不稳定,Na2CO3稳定,为了使实验现象更明显,将Na2CO3放于A管。

[答案] 

(1)Ⅱ 

(2)2NaHCO3

Na2CO3+H2O+CO2↑,CO2+Ca(OH)2===CaCO3↓+H2O D (3)NaHCO3

角度2 Na2CO3、NaHCO3与酸反应的定量分析和图像分析

3.(2017·淮北模拟)有关NaHCO3和Na2CO3的性质,下列叙述错误的是(  )

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.1molNa2CO3和NaHCO3的混合物与足量稀H2SO4充分反应,生成的CO2为1mol

D.向200mL0.1mol/LNa2CO3溶液中逐滴加入200mL0.1mol/L的稀盐酸并不断振荡,生成的CO2为0.01mol

D [D项,反应原理为CO

+H+===HCO

,HCO

+H+===CO2↑+H2O,故不会生成CO2。

]

4.(2017·怀化模拟)向四只盛有一定量NaOH溶液的烧杯中通入不同量的CO2气体,再在所得溶液中逐滴加入稀盐酸至过量,并将溶液加热,产生的CO2气体与HCl物质的量的关系如图所示(忽略CO2的溶解和HCl的挥发):

则下列分析都正确的组合是(  )

①Ⅰ图对应溶液中的溶质为NaHCO3

②Ⅱ图对应溶液中的溶质为Na2CO3和NaHCO3,且二者的物质的量之比为1∶1

③Ⅲ图对应溶液中的溶质为NaOH和Na2CO3,且二者的物质的量之比为1∶1

④Ⅳ图对应溶液中的溶质为Na2CO3

A.①② B.①③  

C.②④ D.②③

A [图像Ⅰ中从O点即开始产生CO2气体,对应溶液中的溶质为NaHCO3,①正确;图像Ⅱ中Oa段消耗HCl的量小于ab段消耗HCl的量,对应的溶液中的溶质为Na2CO3和NaHCO3,且二者的物质的量之比

,②正确;图像Ⅲ中,Oa段消耗HCl的量等于ab段消耗HCl的量,对应溶液中的溶质为Na2CO3,③不正确;图像Ⅳ中,Oa段消耗HCl的量大于ab段消耗HCl的量,对应溶液中的溶质为Na2CO3、NaOH,且二者的物质的量之比

,④不正确。

]

1.Na2CO3、NaHCO3与酸反应的定量比较

(1)速率:

相同条件下,NaHCO3与盐酸反应放出CO2的速率比Na2CO3与盐酸反应快。

(2)耗酸量:

等质量或等物质的量的Na2CO3与NaHCO3均为前者耗酸量多。

(3)CO2生成量比较

①等物质的量的Na2CO3、NaHCO3分别与足量的盐酸反应,产生CO2的量相等。

②等质量的Na2CO3、NaHCO3分别与足量的盐酸反应,NaHCO3产生的CO2多。

③等物质的量的HCl与足量的Na2CO3、NaHCO3分别反应,NaHCO3产生的CO2多。

2.Na2CO3、NaHCO3与盐酸反应的图像分析

(1)Na2CO3溶液中逐滴加入盐酸(图1)

(Oa=ab)

图1   

(2)NaHCO3溶液中逐滴加入盐酸(图2)

图2   

(3)等物质的量Na2CO3、NaHCO3的混合物中逐滴加入盐酸(图3)

(Oa

图3    

(4)等物质的量NaOH、Na2CO3的混合物中逐滴加入盐酸(图4)

(Oa>ab)

图4    

角度3 Na2CO3样品中纯度的实验测定

5.化学兴趣小组的同学,为测定某Na2CO3和NaCl的固体混合物样品中Na2CO3的质量分数,进行了以下实验,请你参与并完成对有关问题的解答。

图1    图2

(1)甲同学用图1所示装置测定CO2的质量。

实验时稀硫酸是与样品中的________(填“Na2CO3”或“NaCl”)发生反应,仪器b的名称是________,洗气瓶c中盛装的是浓硫酸,此浓硫酸的作用是___________________________。

(2)乙同学用图2所示装置,取一定质量的样品(mg)和足量稀硫酸反应进行实验,完成样品中Na2CO3质量分数的测定。

①实验前,检查该装置气密性的方法是先打开活塞a,由b注入水至其下端玻璃管中形成一段水柱,再将针筒活塞向内推压,若b下端玻璃管中的________,则装置气密性良好。

②在实验完成时,能直接测得的数据是CO2的____(填“体积”或“质量”)。

(3)丙同学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丙同学测得的样品中Na2CO3质量分数的计算式为________。

[解析] 

(1)NaCl不与稀硫酸反应,Na2CO3与稀硫酸反应。

仪器b的名称是分液漏斗。

浓硫酸的作用是除去CO2中的水蒸气(或干燥CO2气体)。

(2)①将针筒活塞向内推压,增大了容器中的压强,故若b下端玻璃管中的液面上升,则装置气密性良好。

②CO2是气体,故能直接测得的数据是CO2的体积。

(3)①生成沉淀,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%。

[答案] 

(1)Na2CO3 分液漏斗 除去CO2中的水蒸气

(2)①液面上升 ②体积 (3)①过滤 称量

×100%

考点3|碱金属与焰色反应

[基础知识自查]

1.碱金属(包括Li、Na、K、Rb、Cs、Fr)

①与O2等非金属反应

写出Li、Na与O2点燃反应的化学方程式

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。

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)。

(3)操作步骤

铂丝

火焰无色―→蘸取待测物

观察火焰颜色

注意:

洗涤铂丝用稀HCl溶液洗涤,然后在火焰上灼烧,火焰为无色,说明铂丝洗净。

[应用体验]

1.将一块绿豆大小的钾投入盛有水的烧杯中,有什么现象?

在反应的剧烈程度上比钠与水反应强还是弱?

为什么?

[提示] 迅速熔化为液体球,四处游动,伴有燃烧和爆炸。

比钠与水反应剧烈,钾的活泼性比钠的强。

2.如何鉴别NaOH和KOH两种固体?

说明实验操作。

[提示] 焰色反应。

用洁净的铂丝分别蘸取两固体,火焰为黄色的为NaOH,透过蓝色钴玻璃观察火焰为紫色的为KOH。

[考点探究]

角度1 碱金属的相似性与递变性

1.碱金属钫(Fr)具有放射性,它是碱金属元素中最重的元素,根据碱金属元素性质的递变规律预测其性质,其中不正确的是(  )

A.在碱金属元素中它具有最大的原子半径

B.钫在空气中燃烧时,只生成化学式为Fr2O的氧化物

C.它的氢氧化物的化学式为FrOH,这是一种极强的碱

D.它能跟水反应生成相应的碱和氢气,由于反应剧烈而发生爆炸

B [钫是碱金属中最活泼的金属,在空气中燃烧生成的氧化物很复杂,不是只生成Fr2O。

]

2.金属活动性顺序表中K在Na的前面,K与Na在性质上具有很大的相似性。

下面是根据Na的性质对K的性质的预测,其中不正确的是(  )

A.K在空气中可以被空气中的氧气氧化

B.K可以与乙醇发生反应生成氢气

C.K与水的反应不如钠与水的反应剧烈

D.K也可放在煤油中保存

C [K比Na活泼,与H2O反应K比Na剧烈。

]

角度2 焰色反应及其应用

3.下列有关焰色反应实验操作注意事项的说法中正确的是(  )

①钾的火焰颜色要透过蓝色钴玻璃观察

②先将铂丝灼烧到与原来火焰的颜色相同,再蘸取被检验的物质

③每次实验后,要将铂丝用盐酸洗净

④实验时最好选择本身颜色较浅的火焰

⑤没有铂丝时,也可以用光洁无锈的铁丝代替

A.仅有③不正确     B.仅有④不正确

C.仅有⑤不正确D.全对

[答案] D

4.焰火“脚印”“笑脸”“五环”,让北京奥运会开幕式更加辉煌、浪漫,这与高中化学中“焰色反应”知识相关。

下列说法中正确的是(  )

A.非金属单质燃烧时火焰均为无色

B.所有金属及其化合物灼烧时火焰均有颜色

C.焰色反应属于化学变化

D.NaCl与Na2CO3灼烧时火焰颜色相同

[答案] D

[课堂小结·反馈达标1+1]     全新理念 探究高考 明确考向   

1.一组判断,展示高考易误点

(1)(2015·全国卷Ⅱ)钠在空气中燃烧可生成多种氧化物。

23g钠充分

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