高中化学三维设计江苏专版必修一讲义专题2 第二单元 第一课时 金属钠碳酸钠的性质与应用 Word版含答案.docx

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第二单元

钠、镁及其化合物

第一课时金属钠、碳酸钠的性质与应用

——————————————————————————————————————

[课标要求]

1.了解钠单质的生产原理及钠的保存、存在和用途。

2.了解钠的物理性质,认识钠是一种很活泼的金属,掌握钠的化学性质。

3.了解Na2O、Na2O2的性质。

4.掌握碳酸钠和碳酸氢钠的性质。

5.了解碳酸钠和碳酸氢钠的用途。

1.钠与O2、水反应的化学方程式为4Na+O2===2Na2O(白色)

2Na+O2

Na2O2(淡黄色) 2Na+2H2O===2NaOH+H2↑

Na与水反应现象可概括为浮、游、熔、响。

2.Na2O是碱性氧化物,Na2O2不是碱性氧化物,Na2O2可作漂白剂和供氧剂。

2Na2O2

+2H2O===4NaOH+O2↑、

2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2。

3.Na2CO3俗称纯碱或苏打,NaHCO3俗称小苏打。

它们的水溶液都呈碱性,且物质的量浓度相同时,Na2CO3溶液的碱性更强。

4.Na2CO3与NaHCO3相互转化的反应:

Na2CO3+CO2+H2O===2NaHCO3。

2NaHCO3

Na2CO3+CO2↑+H2O,

NaHCO3+NaOH===Na2CO3+H2O。

1.钠的存在:

在自然界中钠元素都以化合态存在,如氯化钠、碳酸钠、硫酸钠等。

2.钠的物理性质

颜色

状态

质地

密度

熔点

银白色

固态

较软

比水小

较低

3.钠与氧气的反应

反应条件

室温

加热

实验步骤

实验现象

新切开的钠具有银白色的金属光泽,在空气中很快变暗

钠先熔化成小球,然后剧烈燃烧,火焰呈黄色,生成淡黄色固体

化学方程式

4Na+O2===2Na2O

2Na+O2

Na2O2

结论

钠是非常活泼的金属,与O2反应,条件不同时,现象不同,产物也不同

4.钠与水的反应

实验操作

实验现象

结论或解释

钠浮在水面上

钠的密度比水小

钠熔成小球

钠熔点较低,且反应放热

小球在水面上迅速游动,逐渐变小,最后消失

反应产生的气体推动小球运动

与水反应发出“嘶嘶”声

钠与水剧烈反应,反应放热并生成气体

反应后溶液的颜色逐渐变红

有NaOH生成

化学方程式

2Na+2H2O===2NaOH+H2↑

[特别提醒] 

(1)钠原子最外电子层上只有一个电子,反应容易失去,表现还原性且性质活泼。

(2)钠与水(滴有酚酞)反应的现象概括为“浮、熔、游、响、红”。

(3)钠易与空气中O2、H2O反应,通常保存在煤油中。

5.钠的制备

工业上电解熔融的NaCl:

2NaCl通电,2Na+Cl2↑。

6.钠的用途

(1)钠可以用来制取一些钠的化合物如过氧化钠。

(2)冶炼金属,如可以从钛、锆、铌、钽等金属的氯化物中置换出金属单质。

钠与四氯化钛反应的化学方程式为TiCl4+4Na700~800℃,Ti+4NaCl。

(3)可制作高压钠灯,其特点是黄光射程远,透雾能力强。

(4)钠钾合金:

常温下是液体,可用于原子反应堆作热交换剂。

1.钠与O2在不同条件下生成产物有何不同?

写出反应的化学方程式。

提示:

钠与O2在常温下反应生成Na2O,加热条件下生成Na2O2,化学方程式分别为4Na+O2===2Na2O,2Na+O2△,Na2O2。

2.将一块钠投入到少量的盐酸中,发生哪些反应?

写出反应的化学方程式。

提示:

钠先与盐酸反应,过量的钠再与水反应。

反应的化学方程式分别为2Na+2HCl===2NaCl+H2↑;2Na+2H2O===2NaOH+H2↑。

3.把一小块钠投到CuSO4溶液中,可观察到哪些现象?

写出反应的化学方程式。

提示:

观察到钠浮在液面上,熔化成一闪亮的小球到处游动,有蓝色沉淀生成。

反应的化学方程式为2Na+2H2O===2NaOH+H2↑,CuSO4+2NaOH===Cu(OH)2↓+Na2SO4。

合并后可得2Na+2H2O+CuSO4===Na2SO4+Cu(OH)2↓+H2↑。

1.金属钠露置于空气中的主要变化

金属钠长期露置于空气中最终完全转变为Na2CO3粉末,此过程中的主要变化与现象有:

发生的主要变化的化学方程式为

①4Na+O2===2Na2O;

②Na2O+H2O===2NaOH;

④2NaOH+CO2===Na2CO3+H2O,

Na2CO3+10H2O===Na2CO3·10H2O;

⑤Na2CO3·10H2O===Na2CO3+10H2O。

2.钠与水、酸溶液、碱溶液和盐溶液的反应

(1)钠与水的反应

化学方程式:

2Na+2H2O===2NaOH+H2↑,还原剂:

Na,氧化剂:

H2O。

(2)钠与酸溶液的反应

①钠与酸溶液反应时先与酸反应生成H2。

②如果钠过量,钠把酸消耗尽之后,再与水反应。

(3)钠与碱溶液的反应

实质就是钠与水的反应。

(4)钠与盐溶液的反应

钠与盐溶液反应时,首先与水反应生成NaOH,然后NaOH与盐发生复分解反应(若氢氧化钠不与盐反应,则只有钠与水的反应)。

例如:

(1)Na与Fe2(SO4)3溶液的反应

2Na+2H2O===2NaOH+H2↑,

6NaOH+Fe2(SO4)3===2Fe(OH)3↓+3Na2SO4。

(2)Na与K2SO4溶液的反应

2Na+2H2O===2NaOH+H2↑(仅此一步反应)。

1.取一块金属钠,放在燃烧匙里加热,下列对实验现象的描述正确的是(  )

①金属先熔化 ②在空气中燃烧,产生黄色火花 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

A.②⑤         B.①②③

C.①④⑤D.④⑤

解析:

选C 钠燃烧时,先受热熔化成闪亮的小球,然后燃烧,燃烧时火焰为黄色,燃烧后生成淡黄色的过氧化钠固体。

2.金属钠分别与下列溶液反应时,既有气体又有沉淀产生的是(  )

A.BaCl2溶液      B.K2SO4溶液

C.FeCl3溶液D.NH4NO3溶液

解析:

选C 钠与盐溶液中的水反应生成NaOH和H2,故每种溶液中均有气体产生。

A、B、D中均无沉淀生成,C中FeCl3与NaOH反应生成Fe(OH)3沉淀。

3.将金属钠分别投入下列物质的水溶液中,生成白色沉淀的是(  )

A.MgCl2B.K2SO4

C.CuCl2D.HCl

解析:

选A 金属钠与水反应生成氢氧化钠和氢气,氢氧化钠再与盐反应产生沉淀。

A项,氢氧化钠与氯化镁反应,生成氢氧化镁白色沉淀,正确;B项,氢氧化钠与硫酸钾不反应,错误;C项,氢氧化钠与氯化铜反应产生蓝色沉淀,错误;D项,无沉淀产生,错误。

1.氧化钠

(1)物理性质:

Na2O是一种白色粉末状固体。

(2)化学性质

有关的化学方程式:

①Na2O+H2O===2NaOH;

②Na2O+2HCl===2NaCl+H2O;

③Na2O+CO2===Na2CO3。

2.过氧化钠

(1)物理性质

颜色:

淡黄色;状态:

固体。

(2)化学性质

①与水的反应

化学方程式:

2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑。

②与二氧化碳的反应

化学方程式:

2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2。

(3)用途

①供氧剂:

可用于呼吸面具或潜水艇中作为氧气的来源。

②强氧化剂。

③漂白剂:

用于漂白某些物质。

[特别提醒] 

(1)Na2O2中氧元素的化合价是-1价,Na2O中氧元素的化合价是-2价,Na2O2与水、CO2反应中,Na2O2既是氧化剂又是还原剂。

(2)Na2O2中阴、阳离子个数比是1∶2而不是1∶1。

1.Na2O2属于碱性氧化物吗?

为什么?

提示:

不是碱性氧化物;原因是Na2O2与酸反应时,除生成盐和水外,还生成O2,因此,Na2O2不是碱性氧化物,而属于过氧化物。

2.2.24L的CO2和水蒸气的混合气体与足量的Na2O2反应,能得到相同条件下的气体多少升?

提示:

根据CO2与Na2O2、H2O与Na2O2反应的化学方程式可知,2.24LCO2和水蒸气的混合气体与足量Na2O2反应生成1.12LO2。

3.7.8gNa2O2与足量水反应时转移电子的个数是多少?

提示:

0.1NA;由Na2O2与水反应的化学方程式可知,0.1molNa2O2与水反应转移0.1mol电子。

Na2O2与CO2、H2O反应的三大关系

反应的化学方程式为

2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2①

2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑②

1.物质的量关系

不论是CO2还是H2O,通过足量的Na2O2时,放出O2的物质的量与CO2或H2O的物质的量之比均为1∶2。

2.电子转移关系

在Na2O2与CO2或H2O的反应中,Na2O2既是氧化剂又是还原剂,每生成1molO2都转移2mol电子。

3.固体质量关系

(1)2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2 Δm(固体)

2×78g2mol2×106g56g

(2molCO的质量)

即发生反应①时,固体增加的质量等于与CO2等物质的量的CO的质量。

(2)2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑ Δm(固体)

2×78g2mol4×40g4g

(2molH2的质量)

即发生反应②时,固体增加的质量等于与H2O等物质的量的H2的质量。

1.下列关于Na2O2的叙述中正确的是(  )

A.Na2O2是淡黄色固体,久置于空气中变成Na2CO3

B.Na2O2与水的反应中,Na2O2只作氧化剂

C.Na2O2属于碱性氧化物

D.Na2O2与CO2或H2O反应,1molNa2O2参加反应,转移1mol电子

解析:

选AD Na2O2久置空气中发生的转变过程为Na2O2

NaOH

Na2CO3,A正确;Na2O2与水反应时,Na2O2既是氧化剂又是还原剂,B错误;Na2O2属于过氧化物,而不属于碱性氧化物,C错误;Na2O2与CO2反应的电子转移情况

为,由此可知,D正确。

2.CO和H2的混合气体21.2g,与足量O2反应后,通过足量Na2O2,固体质量增加(  )

A.21.2g         B.14g

C.6.78gD.不能确定

解析:

选A 已知有关反应:

2H2+O2

2H2O,2CO+O2

2CO2,2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑,2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2。

将上述化学方程式合并可得:

Na2O2+H2===2NaOH,Na2O2+CO===Na2CO3即反应结果相当于CO、H2恰好被Na2O2吸收,固体增加的质量就是CO和H2的总质量。

1.物理性质

名称

碳酸钠

碳酸氢钠

化学式

Na2CO3

NaHCO3

俗名

纯碱、苏打

小苏打

色态

白色粉末

细小白色晶体

溶解性

水中易溶

水中易溶,相同温度下,Na2CO3的溶解度大于NaHCO3

2.化学性质

(1)溶液的酸碱性

①Na2CO3溶液呈碱性。

②NaHCO3溶液呈碱性,物质的量浓度相同时Na2CO3溶液的pH比NaHCO3溶液的大。

(2)热稳定性

①Na2CO3性质稳定,受热不易分解,Na2CO3·10H2O易风化。

②NaHCO3受热易分解,化学方程式为

2NaHCO3△,Na2CO3+H2O+CO2↑。

(3)与酸(足量盐酸)反应

①Na2CO3:

Na2CO3+2HCl===2NaCl+H2O+CO2↑。

②NaHCO3:

NaHCO3+HCl===NaCl+H2O+CO2↑。

(4)与碱(氢氧化钠)反应

①Na2CO3:

与NaOH不反应;

②NaHCO3:

NaHCO3+NaOH===Na2CO3+H2O。

(5)相互转化

Na2CO3

NaHCO3

③的化学方程式:

Na2CO3+H2O+CO2===2NaHCO3。

3.碳酸钠的制法——侯氏制碱法

主要反应的化学方程式为

①NaCl+NH3+CO2+H2O===NaHCO3+NH4Cl;

②2NaHCO3

Na2CO3+CO2↑+H2O。

4.用途

(1)碳酸钠:

重要的化工原料,在玻璃、肥皂、合成洗涤剂、造纸、纺织、石油等方面有广泛的应用。

(2)碳酸氢钠:

是发酵粉的主要成分之一,医疗上可以做治疗胃酸过多的药剂。

1.碳酸钠和碳酸氢钠的热稳定性比较

利用下图装置探究碳酸钠和碳酸氢钠的热稳定性,其中小试管内有沾有白色无水硫酸铜粉末的棉花球。

[问题思考]

(1)实验时,小试管内棉花球上的无水硫酸铜由白色变成蓝色,由此得出的实验结论是什么?

提示:

小试管内的NaHCO3受热分解生成了水。

(2)实验时,烧杯A中澄清石灰水不变浑浊,而烧杯B中澄清石灰水变浑浊,依据该实验现象得出的实验结论是什么?

提示:

Na2CO3受热不易分解,而NaHCO3加热分解生成CO2气体,因此,热稳定性:

Na2CO3>NaHCO3。

(3)若将大小试管中的Na2CO3和NaHCO3位置互换,能否得出相同的实验结论?

提示:

不能;因为大试管中加热温度高,而小试管中温度较低,NaHCO3受热分解的原因也可能是温度高造成的。

2.碳酸钠和碳酸氢钠的鉴别

[问题思考]

(1)分别向等浓度的Na2CO3、NaHCO3的稀溶液中滴加同浓度的CaCl2溶液,(如图1、图2所示),产生的实验现象相同吗?

原因是什么?

提示:

不相同;图1中有白色沉淀生成,发生的反应为

Na2CO3+CaCl2===CaCO3↓+2NaCl。

图2中无明显现象,因为NaHCO3与CaCl2不反应。

(2)实验中若用盐酸替代CaCl2溶液,能否鉴别Na2CO3和NaHCO3两种溶液?

提示:

能;向溶液中逐滴加入盐酸,Na2CO3溶液中开始无气泡,过一会才会有气泡产生;NaHCO3溶液中一开始即有大量气泡产生。

1.Na2CO3与NaHCO3的鉴别方法

依据

原理

结论

热稳定性

2NaHCO3

Na2CO3+CO2↑+H2O;

Na2CO3受热不易分解

加热有气体产生的是NaHCO3,无变化的是Na2CO3

与CaCl2、BaCl2的反应

CO

+Ca2+===CaCO3↓,CO

+Ba2+===BaCO3↓;HCO

与Ca2+、Ba2+不反应

有沉淀生成的是Na2CO3,无变化的是NaHCO3

与盐酸反应的剧烈程度

Na2CO3+2HCl===

2NaCl+H2O+CO2↑;

NaHCO3+HCl===

NaCl+H2O+CO2↑

生成气体剧烈的是NaHCO3,相对不剧烈的是Na2CO3

盐酸逐滴加入时的现象

CO

+H+===HCO

HCO

+H+===CO2↑+H2O

逐滴加入盐酸立即产生气体的是NaHCO3,开始不产生气体,滴加一会才产生气体的是Na2CO3

[注意] 鉴别Na2CO3溶液和NaHCO3溶液不能用澄清石灰水,原因是二者均会与Ca(OH)2反应产生白色沉淀。

2.Na2CO3与NaHCO3的分离与提纯

混合物(括号内的为杂质)

除杂方法及试剂

Na2CO3固体(NaHCO3)

加热

NaHCO3溶液(Na2CO3)

通入足量CO2气体

Na2CO3溶液(NaHCO3)

加入适量NaOH溶液

1.下列关于Na2CO3和NaHCO3性质的说法错误的是(  )

A.热稳定性:

NaHCO3>Na2CO3

B.与同浓度盐酸反应的剧烈程度:

NaHCO3>Na2CO3

C.相同温度时,在水中的溶解度:

NaHCO3

D.等物质的量与足量盐酸反应产生CO2的物质的量:

NaHCO3

解析:

选AD A项,碳酸氢钠受热分解,碳酸钠不易分解,错误;B项,碳酸氢钠和盐酸反应更剧烈,正确;C项,碳酸氢钠的溶解度小于碳酸钠,正确;D项,两者与足量盐酸反应产生CO2的物质的量相等,错误。

2.有两试管分别装有Na2CO3和NaHCO3溶液,下列操作或判断正确的是(  )

选项

操作

判断

A

分别加入澄清石灰水

产生沉淀者为Na2CO3

B

分别加入等浓度的稀盐酸

反应较剧烈者为Na2CO3

C

分别加入CaCl2溶液

产生沉淀者为Na2CO3

D

逐滴加入等浓度的盐酸

立即产生气泡者为Na2CO3 

解析:

选C A项中发生的反应分别为Na2CO3+Ca(OH)2===CaCO3↓+2NaOH,2NaHCO3+Ca(OH)2===CaCO3↓+Na2CO3+2H2O,两者现象相同均产生白色沉淀;B项滴加等浓度的稀盐酸时,NaHCO3溶液反应更剧烈;C项Na2CO3与CaCl2发生反应:

Na2CO3+CaCl2===CaCO3↓+2NaCl,产生白色沉淀,NaHCO3与CaCl2不反应;D项逐滴加入盐酸时,NaHCO3立即产生气泡,Na2CO3开始无气泡产生,过一会儿才产生气泡。

[方法技巧]

互滴法检验Na2CO3和稀盐酸

互滴法是指当两种溶液反应时有两个不同的反应过程,且这两个过程的实验现象各不相同,则可以通过滴加顺序不同,利用产生的现象不同进行鉴别。

如:

(1)盐酸逐滴加入到Na2CO3溶液中

①现象:

开始无明显现象,后有无色气体放出。

②原理:

CO

+H+===HCO

(无明显现象),

HCO

+H+===H2O+CO2↑(无色气体放出)。

(2)Na2CO3溶液逐滴加入到稀盐酸中

①现象:

有无色气体放出。

②原理:

CO

+2H+===H2O+CO2↑。

[三级训练·节节过关]                                     

1.下列关于金属钠性质的叙述正确的是(  )

A.钠着火时可用水扑灭

B.钠与氧气在加热条件下反应时,若氧气的量较少,则生成氧化钠

C.钠在空气中长期放置,最终变成碳酸钠

D.钠是金属,其密度比水的大

解析:

选C 钠能与水反应,着火时可用沙土扑灭;钠与氧气在加热时生成过氧化钠,与氧气量的多少无关;钠在空气中放置,先生成氧化钠,进一步转化成氢氧化钠,最后变成碳酸钠;钠的密度比水的小。

2.下列关于Na2O和Na2O2的叙述正确的是(  )

A.都是白色固体

B.都是碱性氧化物

C.都能和水反应形成强碱溶液

D.都是强氧化剂

解析:

选C Na2O是白色固体,Na2O2是淡黄色固体;Na2O是碱性氧化物,Na2O2是过氧化物;它们都能和水反应形成氢氧化钠溶液;Na2O中氧元素化合价为-2价,无氧化性,Na2O2中氧元素化合价为-1价,具有氧化性、还原性,是强氧化剂。

3.下列有关碳酸钠与碳酸氢钠的说法中不正确的是(  )

A.在通常状况下,都是白色固体

B.它们都易溶于水

C.在通常状况下,受热都易分解

D.都可以和盐酸反应并生成CO2气体

解析:

选C 碳酸钠与碳酸氢钠一个显著的区别是热稳定性,碳酸氢钠受热易分解,而碳酸钠受热难分解。

4.一小块金属钠长时间置于空气中,可能有下列现象,这些现象出现的先后顺序是(  )

①变成白色粉末 ②变暗 ③变成白色固体 ④变成液体

A.①②③④      B.②③④①

C.②③①④D.③②④①

解析:

选B 钠在空气中发生如下变化:

Na→Na2O→NaOH→Na2CO3·10H2O→Na2CO3。

反应现象为:

钠由银白色变暗,之后变成白色固体(NaOH),白色固体潮解变成液体,与空气中的CO2、H2O结合形成白色晶体(Na2CO3·10H2O),最后晶体风化,变成白色粉末(Na2CO3)。

5.有4种钠的化合物W、X、Y、Z,它们之间存在如下关系:

①W

X+H2O+CO2↑

②Z+CO2―→X+O2

③Z+H2O―→Y+O2↑

④X+Ca(OH)2―→Y+CaCO3↓

试回答下列问题:

(1)W、X、Y、Z的化学式分别是:

W________,X________,Y________,Z________。

(2)以上4个化学反应,属于氧化还原反应的是________(填反应序号),反应中氧化剂是__________(写化学式),还原剂是__________(写化学式)。

(3)若反应④在溶液中进行,写出其反应的化学方程式:

________________________________________________________________________。

解析:

①反应可认定为NaHCO3的分解反应:

2NaHCO3

Na2CO3+H2O+CO2↑,该反应是非氧化还原反应。

由X(Na2CO3)逆推可知Z为Na2O2,Y为NaOH:

2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2,2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑,以上两反应都是氧化还原反应,且Na2O2既是氧化剂又是还原剂。

这样,④反应为Na2CO3+Ca(OH)2===CaCO3↓+2NaOH。

答案:

(1)NaHCO3 Na2CO3 NaOH Na2O2

(2)②③ Na2O2 Na2O2

(3)Ca(OH)2+Na2CO3===2NaOH+CaCO3↓

一、单项选择题

1.下列叙述中错误的是(  )

A.钠在自然界中可以以游离态存在

B.钠在燃烧时产生黄色火焰

C.钠与硫化合时可能发生爆炸

D.钠在空气中燃烧生成过氧化钠

解析:

选A 钠在自然界中只能以化合态的形式存在。

2.下列关于碳酸钠的叙述正确的是(  )

A.碳酸钠俗称纯碱,因为碳酸钠是一种碱

B.碳酸钠溶液中滴入酚酞溶液,溶液呈浅红色

C.碳酸钠本身显碱性,所以不能与任何碱反应

D.用BaCl2溶液不能区分碳酸钠和碳酸氢钠溶液

解析:

选B 碳酸钠属于盐类,A项错误;碳酸钠可与氢氧化钙反应,C项错误;BaCl2溶液可与碳酸钠反应产生沉淀,而不与碳酸氢钠溶液反应,D项错误。

3.下列关于Na2O和Na2O2的叙述正确的是(  )

A.Na2O与Na2O2颜色相同

B.均可与CO2、H2O反应产生氧气

C.所含氧元素的化合价均为-2

D.阴阳离子的个数比均为1∶2

解析:

选D Na2O为白色固体,Na2O2为淡黄色固体,颜色不相同,A错误;Na2O与CO2、H2O反应不能生成氧气,B错误;Na2O2中氧元素的化合价均为-1,C错误;Na2O2中含有Na+、O

,个数比为2∶1,Na2O中含有Na+、O2-,个数比为2∶1,D正确。

4.某学生将一小块钠投入滴有酚酞的水中,此实验能证明钠下面4点性质中的(  )

①钠的密度比水的小 ②钠的熔点较低 ③钠与水反应时放出热量 ④钠与水反应后溶液呈碱性

A.①④       B.①②④

C.①③④D.①②③④

解析:

选D Na与水反应时,Na融化成闪亮的小球,在水面四处游动,同时溶液变红色,体现了①②③④四点性质。

5.除去Na2CO3固体中少量的NaHCO3的最佳方法是(  )

A.加入适量盐酸B.加入NaOH溶液

C.加热分解D.制成溶液后通入CO2

解析:

选C 根据NaHCO3的不稳定性,通过加热分解除去NaHCO3,并且

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