最新高中化学钠及其化合物学案 精品.docx

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第1讲　钠及其化合物

[考纲要求]　1.知道Na及其氧化物的性质。

2.能利用Na及其氧化物分别与水反应的化学方程式进行相关计算。

3.能规范解答以Na及其氧化物为载体的实验探究、框图推断题。

4.了解Na2CO3和NaHCO3的性质。

5.能正确鉴别Na2CO3和NaHCO3，并能用实验的方法实现它们之间的相互转化。

6.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。

7.了解碱金属的主要物理性质和化学性质及其应用。

8.了解碱金属及其化合物的典型计算。

9.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。

说明　工业上在850℃，钠与熔融状态的KCl反应可以制取金属钾：

Na（l）＋KCl（l）

NaCl（l）＋K（g），反应发生是因为在反应温度下，体系中只有钾是气体，能从体系中逸出，利于反应正向进行，即在反应温度下，为熵增反应，该反应不能说明金属钠的还原性强于金属钾！

深度思考

1．钠能否保存在CCl4中？

答案　否，因为CCl4的密度比钠的大。

2．金属钠露置在空气中会发生一系列变化：

银白色金属钠

答案　Na2O　NaOH　溶液　Na2CO3

3．金属钠着火，不能用H2O、干冰灭火的原因是_______________________________，

通常用__________掩埋。

答案　金属钠能与H2O或CO2反应　干燥沙土

4．与盐溶液的反应

先与水反应生成碱，再考虑碱与盐的反应。

将Na投入CuSO4溶液中，反应的化学方程式为________________________，_____________________________。

总的离子方程式为____________________________________________________。

答案　2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑

CuSO4＋2NaOH===Cu（OH）2↓＋Na2SO4

2Na＋2H2O＋Cu2＋===Cu（OH）2↓＋2Na＋＋H2↑

题组一　金属钠与H2O、醇、酸反应的实质

1．将一小块金属钠分别投入盛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

总结　钠与水、酸反应的实质都是与H＋的反应。

题组二　金属钠与盐溶液、碱溶液反应的实质

2．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生成的Cu（OH）2是蓝色沉淀，不符合题意；⑦水减少，c（Na＋）增大，使NaCl（s）Na＋（aq）＋Cl－（aq）平衡向左移动。

3．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↑

　1．金属钠与可溶性盐溶液反应的思维模板

2．金属钠与溶液反应现象分析思维模板

（1）共性：

因为钠在上述反应中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，反应比钠与水剧烈，最后钠可能在液面上发生燃烧；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．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”

（1）Na2O2在潮湿的空气中放置一段时间，变成白色粘稠物的原因是2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2（×）

（2018·北京理综，7C）

（2）2Na2O2＋2H2O―→4NaOH＋O2↑

H2O既不是氧化剂也不是还原剂（√）

（2018·上海，18A）

（3）Na2O2与H2O反应制备O2的离子方程式：

Na2O2＋H2O===2Na＋＋2OH－＋O2↑（×）

（2018·天津理综，5B）

（4）Na2O、Na2O2组成元素相同，与CO2反应产物也相同（×）

（2018·山东理综，13B）

（5）Na2O2的电子式为

（×）

（2018·课标全国卷，7A）

2．设阿伏加德罗常数的值为NA，下列说法正确的是（　　）

A．1mol钠与氧气反应生成Na2O或Na2O2时，失电子数目均为NA

B．1molNa2O2与足量CO2反应时，转移2NA个电子

C．1mol·L－1的NaOH溶液中含Na＋数目为NA

D．1molNa2O2晶体中含有的阴离子数目为2NA

答案　A

题组一　过氧化钠的强氧化性

1．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溶液滴入紫色石蕊试液中　⑧Na2O2固体加入到紫色石蕊试液中

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的漂白性不稳定，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。

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

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－几乎不变。

题组二　有关Na2O2的定量计算

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：

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．物质的量相同的N2、O2、CO2混合后，通过Na2O2颗粒一段时间，测得体积变为原混合气体体积的

（同温同压下），此时N2、O2、CO2的物质的量之比为（　　）

A．1∶1∶0B．6∶9∶0C．3∶4∶1D．3∶3∶2

答案　C

解析　设反应前N2、O2、CO2的体积都为3，则反应前总体积为9，反应后总体积为8。

2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2　　　ΔV

211

21（9－8）＝1

即反应消耗CO22体积，生成O21体积，

故反应后：

V（N2）＝3，V（O2）＝3＋1＝4

　　V（CO2）＝3－2＝1，

三者的体积比即为物质的量之比，为3∶4∶1。

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．COC．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）

C项可变形为（CO）6（H2）6；D项变为C·（CO）11（H2）11，因而反应后质量增加大于ag。

6．1mol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．Na2CO3B．Na2O2Na2CO3

C．NaOHNa2CO3D．Na2O2NaOHNa2CO3

答案　A

解析　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（g）＋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。

1．Na2O2与CO2、H2O反应的四个角度探究

（1）从氧化还原角度

①Na2O2与H2O、CO2反应均有O2生成，在反应中Na2O2既表现氧化性也表现还原性，H2O、CO2在此反应中既不是氧化剂，也不是还原剂。

②2mol的Na2O2不论与水还是与CO2反应均生成1mol的O2，转移2mol的电子。

（2）从物质的量的角度

①2mol的Na2O2不论与水还是与CO2反应均生成1mol的O2，消耗2mol的H2O或2mol的CO2。

②若CO2和水蒸气的混合气体（或单一气体）通过足量的Na2O2，气体体积减少的量等于原混合气体体积的

，且等于生成氧气的体积。

（3）从先后顺序的角度

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

每摩尔Na2O2与足量CO2、H2O分别完全反应时相当于吸收了28gCO、2gH2。

2．增重量等于可燃物质量的规律

凡分子组成符合（CO）m·（H2）n的物质，Wg该物质在O2中完全燃烧，将其产物（CO2

和水蒸气）通过足量的Na2O2后，固体增重必为Wg。

或是由C、H、O三种元素组

成的物质，只要C、O原子个数比为1∶1，即可满足该条件。

中学阶段常见的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。

题组三　过氧化钠——性质多重性的实验探究

7．某研究性学习小组就Na2O2的有关性质探究如下：

向滴有酚酞的水中投入一定量的Na2O2，观察到先有大量气泡产生，溶液变红，过一会儿溶液又变为无色。

对上述实验中溶液变红，过一会儿又褪色的原因，甲、乙两同学提出了不同的解释：

甲同学认为是Na2O2与水反应放出氧气，氧气有氧化性，将酚酞氧化而使溶液褪色；

乙同学则认为是Na2O2与水反应时产生了H2O2，H2O2的强氧化性使酚酞褪色。

（1）乙同学设计了如下实验来证明自己的猜想是正确的：

在滴有酚酞的氢氧化钠溶液中滴加3%的H2O2溶液并振荡。

①若乙同学的猜想正确，可观察到的现象是______________________________。

②甲同学针对乙同学的上述验证实验提出还应增做实验才能更直接证明Na2O2与水反应生成了H2O2，甲同学提出要增加的实验是什么？

（2）试设计简单实验证明甲同学的解释是否正确（画出简易装置图，说明简要步骤）。

答案　

（1）①溶液的红色褪去

②在滴有酚酞的水中加入足量过氧化钠，待反应完成后向溶液中加入少量二氧化锰粉末，有气体放出，证明过氧化钠与水反应时有H2O2生成。

（2）向滴有酚酞的氢氧化钠溶液中通入氧气，若红色褪去，证明甲同学

的推测正确，反之，则不正确。

实验装置图如图所示（可用广口瓶等其

他仪器代替烧杯，合理即可）

解析　

（1）①溶液的红色褪去，是因为H2O2有漂白性，能漂白酚酞。

②H2O2在MnO2催化下能放出氧气，可在加入过氧化钠后的水溶液中加入少量MnO2，有气泡放出可直接证明过氧化钠与水反应有H2O2生成。

（2）如果要验证是氧气氧化酚酞，则可向滴有酚酞的氢氧化钠溶液中直接通入氧气来检验。

8．

（1）在呼吸面具和潜水艇中可用过氧化钠作为供氧剂。

请选择适当的化学试剂和实验用品，用下图中的实验装置进行试验，证明过氧化钠可作供氧剂。

①A是制取CO2的装置。

写出A中发生反应的化学方程式：

____________________。

②B中盛饱和NaHCO3溶液，其作用是____________________________________。

③写出过氧化钠与二氧化碳反应的化学方程式_____________________________。

④D中盛放的试剂是____________，其目的是____________________________。

⑤试管F中收集满气体后，下一步实验操作是______________________________。

（2）①某学生判断SO2和Na2O2反应能生成硫酸钠，你认为他的判断合理吗？

__________，简要说明理由：

_____________________________________________

______________________________________________________________________。

②该同学无法断定反应中是否有氧气生成，拟使用如图所示装置进行实验（图中铁架台等装置已略去）。

装置中B的作用是__________________________________________________

__________________________________________________________________，

D的作用是________________________________________________________

__________________________________________________________________。

③为确认反应产物，该同学设计了以下实验步骤，你认为应进行的操作按顺序排列是________（选填序号）。

A．用带火星的细木条靠近干燥管口a，观察细木条是否着火燃烧

B．将C装置中反应后的固体物质溶于适量水配成溶液

C．在配成的溶液中加入用硝酸酸化的硝酸钡溶液，观察是否有沉淀生成

D．在配成的溶液中先加入盐酸，再加入氯化钡溶液，观察是否有气泡或沉淀生成

答案　

（1）①CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O

②除去CO2气体中的HCl

③2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2

④NaOH溶液　吸收未反应的CO2

⑤把E中的导管移出水面，关闭分液漏斗活塞，用拇指堵住试管口，取出试管，立即把带火星的木条伸入试管口内，木条复燃，证明试管中收集的气体是氧气

（2）①合理　由于过氧化钠具有强氧化性，能将＋4价的硫氧化为＋6价的硫而生成硫酸钠

②干燥SO2气体，防止水蒸气进入C装置与Na2O2反应

防止空气中的水蒸气和CO2进入C装置与Na2O2反应生成氧气，同时吸收过量SO2气体，便于氧气的检验和防止污染空气

③ABD

Na2O2结构和强氧化性的常考点

（1）Na2O2的电子式为Na＋[

]2－Na＋，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。

（3）在研究Na2O2与其他溶液反应时，要注意Na2O2的强氧化性和溶液的强碱性。

考点三　碳酸钠与碳酸氢钠

1．性质

2．转化

Na2CO3

NaHCO3

深度思考

1．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”

（1）向NaHCO3溶液中加入过量的澄清石灰水，出现白色沉淀：

2HCO

＋Ca2＋＋

2OH－===CaCO3↓＋CO

＋2H2O（×）

（2018·北京理综，7D）

（2）NaOH＋NaHCO3===Na2CO3＋H2O可用H＋＋OH－===H2O表示（×）

（2018·大纲全国卷Ⅱ，6C）

（3）向Na2CO3溶液中滴入酚酞试液，溶液变红

CO

＋H2OHCO

＋OH－（√）

（2018·北京理综，10D）

（4）小苏打与氢氧化钠溶液混合

HCO

＋OH－===CO2↑＋H2O（×）

（2018·广东理基，32B）

（5）向Na2CO3溶液中加入过量CH3COOH溶液

CO

＋2H＋―→CO2↑＋H2O（×）

（2018·上海，20C）

2．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。

3．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．下列几种试剂能把等物质的量浓度的Na2CO3、NaHCO3鉴别开的是__________。

（1）CaCl2溶液　

（2）澄清石灰水　（3）稀盐酸　（4）pH试纸

答案　

（1）（3）（4）

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所示实验均能鉴别这两种物质，其反应的化学方程式为_