第09讲第9讲钠及其化合物文档格式.docx
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以Na202与H20(或CO2)反应,产生氧气设计综合实验,也是高考的热点。
在今后的命题中,以钠及其化合物为知识载体考查学生思维能力、实验能力、计算能力。
Na2CO3、NaOH、Na2O2等在日常生活和工农业生产中的应用等。
复习时要注意应用原理的分析,使学生学以致用,从而提高学生的思维能力。
对于有关计算,要注意不等式法、半定量分析、讨论法、极值法等方法应用,在应用中注意总结规律,优化解法。
课本“放大镜”
一、钠及其化合物的性质和用途
1.钠的物理性质和化学性质
钠是一种、、可用小刀的金属,比水,熔点,沸点。
2.钠的化学性质
a.钠与氧气反应
(1)钠具有的金属光泽,硬度很.新切开的钠的光亮的表面很快变.
(2)用酒精灯加热:
钠先熔成_____,然后_____,发出_____,生成一种_____色固体.
总结:
4Na+O2=2Na2O(白色固体)
2Na+O2
Na2O2
(淡黄色固体)
b.钠与水的反应
向一个盛有水的小烧杯里滴人几滴酚酞试液,然后把一小块钠放入烧杯中。
实验现象:
_________________________________________________________。
反应方程式为:
__________________________________________.
c.与盐溶液的反应:
金属钠投入到硫酸铜溶液中实验现象.
实验方程式
3.钠的保存
由于钠的化学性质非常活泼,易与空气中的O2和H2O等反应,所以金属钠保存在煤油之中。
金属钠在空气中变质的过程可以表示为:
银白色的金属钠表面变暗(生成Na2O)出现白色
固体(NaOH)表面变成粘稠状(NaOH潮解)白色块状固体(Na2CO3·
10H2O)风化为白色粉未状物质(Na2CO3)
有关化学方程式和必要文字说明:
,,;
,,,。
4.钠的化合物
a.Na2O和Na2O2
氧化钠
过氧化钠
化学式
电子式
氧元素的化合价
色、态
稳定性
与H2O反应的方程式
与CO2反应的方程式
用途
转化关系
b.碳酸钠的碳酸氢钠
碳酸钠
碳酸氢钠
俗名
水溶性
热稳定性
与盐酸反应
与碱反应
相互
转化
5.碳酸钠、碳酸氢钠的鉴别:
⑴晶体受热法:
NaHCO3受热产生能使澄清石灰石变混浊的无色无味的气体,Na2CO3无此性质。
反应为
2NaHCO3△Na2CO3+H2O+CO2↑Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O
⑵CaCl2溶液法:
CaCl2溶液滴加到Na2CO3溶液中能产生白色沉淀,滴加到NaHCO3溶液中无白色沉淀。
反应为CO32-+Ca2+=CaCO3↓
⑶用稀盐酸:
向Na2CO3溶液中逐滴加入盐酸,开始一段时间无气体产生,当稀盐酸滴加到一定量时有气体产生;
而向NaHCO3溶液中滴加稀盐酸,立即产生无色无为的气体。
盐酸与Na2CO3反应:
CO32-+H+=HCO3-+H2OHCO3-+H+=H2O+CO2↑
盐酸与NaHCO3反应:
HCO3-+H+=H2O+CO2↑
二.焰色反应
很多金属或者它们的化合物在灼烧时都会使火焰呈现出特殊的颜色,这叫做焰色反应。
该变化属于物理变化。
由该方法可鉴别物质。
点拨:
焰色反应的实验
⑴、用品:
,,试剂。
⑵、操作:
洗——烧——蘸——烧
“洗”:
用洗涤铂丝。
“烧”:
在无色火焰上灼烧至火焰呈无色。
“蘸”:
蘸取试剂。
再次在无色火焰上灼烧,并观察火焰的颜色。
⑶、火焰的颜色
钠:
;
钾:
(透过钴玻璃);
钙:
砖红色铜:
绿色
考点“一一破”
拓展:
碱金属元素
1.碱金属物理性质和化学性质
a.物理性质
相同点:
碱金属除Cs略带金属光泽外,都是、有金属光泽的固体,密度都比较,熔沸点,导电导热性。
递变规律:
从Li→Cs密度逐渐,熔沸点依次。
b.原子结构
最外层只有个电子,具有性质。
不同点:
从Li→Cs电子层数,原子半径逐渐,从Li→Cs金属性逐渐。
c.化学性质
(1)与O2等非金属反应
写化学方程式:
锂与氧气反应;
金属钠与氧气反应,。
(2)与H2O反应
碱金属单质与H2O反应均生成和,反应方程式可以表示为。
但反应剧烈程度,可以判断元素的强弱。
击破考点一:
金属钠的化学性质
例1:
金属钠与下列溶液反应时,既有白色沉淀又有气体逸出的是()
A.BaCl2溶液B.K2SO4溶液C.FeCl3溶液D.Ca(HCO3)2溶液
变式训练1:
在烧杯中加水和苯(密度:
0.88g/cm3)各50mL。
将一小粒金属钠(密度:
0.97g/cm3)投入水中,观察到的现象可能是()
A.钠在水层中反应并四处游动B.钠停留在苯层中不发生反应
C.钠在苯的液面上反应并四处游动D.钠在苯与水的界面处反应并可能做上、下跳动
变式训练2:
两种金属混合粉末15g,与足量的盐酸反应时生成11.2L氢气(标准状况),符合上述情况的金属混合物的是()
A.Mg和AlB.Mg和AgC.Al和ZnD.Fe和Zn
击破考点二:
过氧化钠的性质
例2:
Na2O2与水反应能够产生O2,这一反应在呼吸面具、潜水艇及太空飞船中可为人体提供呼吸所用的O2。
下面对该反应的说法中正确的是()
A.这是一个氧化还原反应,Na2O2既是氧化剂,又是还原剂
B.这是一个氧化还原反应,Na2O2是氧化剂,水是还原剂
C.这是一个氧化还原反应,Na2O2是还原剂,水是氧化剂
D.这是一个置换反应,有单质O2产生
变式训练3:
利用下图所示装置制取氧气并进行相关的实验探究。
(1)将3.9g过氧化钠放入烧瓶中,加入100mLH2O,然后用排水法收集气体。
①过氧化钠跟水反应的化学方程式为_________________。
②集气瓶充满气体后,怎样从水槽中取出集气瓶?
简述操作方法。
___________________________________________
(2)已知:
酚酞在c(OH-)在1.0×
10-4mol/L~2.5mol/L时呈红色,且0.5min内不会褪色;
H2O2具有氧化性和漂白性。
取上述实验得到的溶液于试管中,滴入2滴酚酞试液,溶液变红,片刻红色褪去。
①有人认为,“红色迅速褪去”是由于溶液中c(OH—)过大造成的,试通过估算并对比数据加以说明。
___________________________________________。
②还有人认为,“红色迅速褪去”是因为溶液中存在H2O2。
试设计实验证明烧瓶内的溶液中可能有H2O2存在,请简述实验操作。
③补充实验,证明“红色迅速褪去”与溶液中存在H2O2有关。
请简述实验操作。
变式训练4:
将含有O2和CH4的混合气体置于盛有23.4gNa2O2的密闭容器中,电火花点燃,反应结束后,容器内的压强为零(150℃),将残留物溶于水中,无气体产生。
下列叙述正确的是
A.原混合气体中O2和CH4的体积比为2∶1B.残留物只有Na2CO3
C.原混合气体中O2与CH4的体积比为1∶1D.残留物只有Na2CO3和NaOH
击破考点三:
实验探究
例3:
过氧化钠与水反应的探究
用脱脂棉包住约0.2g过氧化钠粉末,置于石棉网上,往脱脂棉上滴水,可观察到脱脂棉剧烈燃烧起来。
(1)由上述实验现象所得出的有关过氧化钠跟水反应的结论是:
第一,有氧气生成;
第二,________________。
过氧化钠跟水反应的化学方程式:
_________________,其中还原剂是_______________。
(2)某研究性学习小组拟用如图装置进行实验,以证明上述结论。
用以验证第一条结论的实验方法是________________。
用以验证第二条结论的实验方法及现象是______________。
(3)实验
(2)往小试管中加水至固体完全溶解且不再有气泡生成后,取出试管,往试管中滴入酚酞试液,发现溶液变红,振荡后,红色褪去。
为探究此现象,该小组同学从查阅有关资料中得知:
过氧化钠跟水反应可生成过氧化氢(H2O2),过氧化氢具有强氧化性和漂白性。
请设计一个简单的实验,证明过氧化钠和足量水充分反应后的溶液中有过氧化氢存在。
现有硫化钠溶液、亚硫酸钠溶液、硫酸亚铁溶液、碘化钾溶液、红色布条等,请从中选择试剂,加以验证(只要求列出实验所用的试剂及观察到的现象)。
试剂:
______________________________。
现象:
变式训练5:
有两个实验小组的同学为探究过氧化钠与SO2的反应,都用如下图所示的装置进行实验。
通入SO2气体,将带火星的木条插入试管C中,木条复燃。
有关资料:
Na2SO3具有较强的还原性,易氧化成Na2SO4。
请回答下列问题:
(1)第1小组同学认为Na2O2与SO2反应生成了Na2SO3和O2,则反应的化学方程式是_____________。
(2)请设计一种实验方案证明Na2O2与SO2反应生成的白色固体中含有Na2SO3:
_________________。
(3)第2小组同学认为Na2O2与SO2反应除了生成Na2SO3和O2外,还有Na2SO4生成。
为检验是否有Na2SO4生成,他们设计了如下方案:
将装置中反应后的固体溶解于水—BaCl2溶液→白色沉淀—稀HNO3溶液→仍有部分白色沉淀不溶解,证明有Na2SO4上述方案是否合理?
________________。
请简要说明两点理由:
①____________;
②_________________。
变式训练6.
某实验小组对中学课本中可生成氢气的反应进行了研究,总结出四个可以生成氢气的反应:
①Zn和盐酸②Na和水③Al和NaOH溶液④Na和无水乙醇。
为方便制取和点燃上述四个反应生成的氢气,他们设计了如下图所示装置。
试回答下列问题:
(1)点燃氢气之前必须先进行。
方法是。
(2)实验小组在点燃用上述装置制得的氢气时,①③④实验获得成功,②却失败了。
他们分析后认为失败的原因有a:
Na与H2O的反应速率太快;
b:
Na的用量太少;
c:
装置存在缺陷。
针对b失败的原因,有的同学提出可以增加钠的用量,但有同学认为这样做太危险,原因是。
(3)针对原因a、c,实验小组查阅资料得知钠、苯、水的密度分别为0.97g·
cm-3、0.88g·
cm-3、1.00g·
cm-3。
他们改进了实验装置后重做实验②。
改进后的实验装置如下图所示。
改进后的实验,氢气的生成速率明显减慢。
原因是。
击破考点四:
相关计算:
A.有关钠的化合物的混合物的计算:
例4:
有NaHCO3、Na2CO3、CaO、NaOH组成的混合物27.2g,把它们溶于水后,溶液中Ca2+、CO32—、HCO3—均转化为沉淀,将反应后的溶液蒸干,最后得到白色固体物质共29g,则原混合物中Na2CO3的质量是()
A、10.6gB、5.3gC、5.9gD、无法确定
变式训练7:
加热4.54gNa2CO3和NaHCO3的混合物至质量不再变化,剩余固体的质量为3.30g。
计算原混合物中NaCO3的质量分数。
变式训练8:
某碳酸钾样品中的杂质含有纯碱、硝酸钾、硝酸钡中的一种或两种。
取7.8g该样品溶于适量水中得到澄清溶液,再加入过量CaCl2溶液得到沉淀5.0g。
下列对原样品中所含杂质的判断正确的是
A.一定没有Na2CO3和Ba(NO3)B.一定有Na2CO3而没有Ba(NO3)
C.没有Na2(CO3)2但有KNO3可能还有Na2CO3D.没有Na2CO3但有Na2(CO3)2和KNO3
B.差量法在计算中的应用
例5.200℃时,11.6g由CO2和H2O组成的混合气体与足量的Na2O2充分反应后,固体质量增加3.6g,则原混合气体的平均相对分子质量为()
A.5.8B.11.6C.23.2D.46.4
变式训练9:
向50gFeCl3的溶液中放入一小块钠,待反应完全后,过滤,得到仍有棕黄色的溶液45.9g,则投入钠的质量为
(
)
A、4.6g
B、4.1g
C、6.9g
D、9.2g
变式训练10:
等物质的量的N2、O2、CO2混合气体通过Na2O2后,体积变为原体积的8/9(同温同压),这时混合气体中N2、O2、CO2物质的量之比为
(A).3:
4:
1(B).3:
3:
2(C).6:
7:
3(D).6:
9:
c.氢氧化钠以及相关计算
例6:
有50mLNaOH溶液,向其中逐渐通入一定量的CO2,随后取此溶液10mL将其稀释到100mL,并向此稀释后的溶液中逐滴加入0.1mol/L的HCl溶液,产生的CO2气体体积(标准状况下)与所加入的HCl的体积之间的关系如图所示:
试分析:
⑴NaOH在吸收CO2气体后,在甲、乙两种情况下,所得溶液中存在的溶质是
甲:
其物质的量之比是:
乙:
⑵且在两种情况下产生的CO2气体(标准状况)各是甲:
mL;
mL。
⑶原NaOH溶液的物质的量浓度是;
若以Na2O2固体溶于水配得100mL溶液需Na2O2g
变式训练11:
有一在空气中暴露过的KOH固体,经分析知其内含为5.08%K2CO3、94.92%KOH。
若将此样品1g加入到1mol/L盐酸46.00ml中,剩余的盐酸再用1.07mol/LKOH溶液中和,蒸发中和后的溶液可得固体质量()
A、3.43gB、4.00gC、4.50gD、无法确定
变式训练12.将2molNaHCO3和一定量Na2O2固体混合,在加热条件下让其充分反应,150℃下所得气体仅含2种组分,反应后固体的物质的量n的取值范围是
A.n=lB.l<
n<
2C.2≤n<
4D.n≥4
击破考点五:
碱金属元素的性质递变规律以及焰色反应
例7.某碱金属0.575g与足量水反应,得到标准状况下280mL氢气,则该金属的相对原子质量是:
( )
A.23B.39C.85D.133
变式训练13:
一元碱A、B、C的分子量之比为3:
5;
7,他们混合物物中物质的量之比为7:
5:
3,此混合物53.6g恰好中和500Ml,13.7%的硫酸(d=1.1g/cm3)反应。
求这三种碱金属的相对原子质量。
变式训练14:
把物质灼烧时,焰色反应为黄色,下列判断正确的是()
A、该物质一定是钠的化合物B、该物质一定含有钠元素
C、该物质一定是金属钠D、不能确定该物质中是否含有钾元素
真题“试一试”
1.(2007全国Ⅱ理综)在一定条件下将钠与氧气反应的生成物1.5克溶于水,所得溶液恰好能被80mL浓度为0.50mol/L的HCl溶液中和,则该生成物的成分为()
A.Na2OB.Na2O2C.Na2O和Na2O2D.Na2O2和NaO2
2.(2008北京理综)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,排出气体物质冷却后,残留的固体物质是()
A.Na2CO3B.Na2O2Na2CO3C.NaOHNa2CO3D.Na2O2NaOHNa2CO3
3.(2008广东化学,19T,11分)
碳酸钠是造纸、玻璃、纺织、制革等行业的重要原料。
工业碳酸钠(钝度约98%)中含有Ca2+、Mg2+、Fe3+、Cl-和SO
等杂质,提纯工艺路线如下:
已知碳酸钠的溶解度(S)随温度变化的曲线如下图所示:
回答下列问题:
(1)滤渣的主要成分为 。
(2)“趁热过滤”的原因是 。
(3)若在实验室进行“趁热过滤”,可采取的措施是 (写出1种)。
(4)若“母液”循环使用,可能出现的问题及其原因是 。
(5)已知:
Na2CO3·
10H2O(s)=Na2CO3(s)+10H2O(g)ΔH1=+532.36kJ·
mol-1
Na2CO3·
10H2O(s)=Na2CO3·
H2O(s)+9H2O(g)ΔH1=+473.63kJ·
写出Na2CO3·
H2O脱水反应的热化学方程式 。
4.(2007江苏化学,24T,8分)
在隔绝空气的条件下,某同学将一块部分被氧化的钠块用一张已除去氧化膜、并用针刺一些小孔的铝箔包好,然后放入盛满水且倒置于水槽中的容器内。
待钠块反应完全后,在容器中仅收集到1.12L氢气(标准状况),此时测得铝箔质量比反应前减少了0.27g,水槽和容器内溶液的总体积为2.0L,溶液中NaOH的浓度为0.050mol·
L—1(忽略溶液中离子的水解和溶解的氢气的量)。
⑴写出该实验中发生反应的化学方程式。
⑵试通过计算确定该钠块中钠元素的质量分数。
5.(2006全国理综Ⅰ山东卷,28T,15分)
在呼吸面具和潜水艇中可用过氧化钠作为供氧剂。
请选用适当的化学试剂和实验用品,用上图中的实验装置进行实验,证明过氧化钠可作供氧剂。
(1)A是制取CO2的装置。
写出A中发生反应的化学方程式:
_________。
(2)填写表中空格:
(请在答题卡上填写)
仪器
加入试剂
加入该试剂的目的
B
饱和NaHCO3溶液
C
D
(3)写出过氧化钠与二氧化碳反应的化学方程式:
__________________________。
(4)试管F中收集满气体后,下一步实验操作是:
__________________________.。
6.(2006北京理综,26T,17分)
X、Y、Z、W四种化合物均由短周期元素组成,其中X含有四种元素,X、Y、Z的焰色反应均为黄色,W为无色无味气体。
这四种化合物具有下列转化关系(部分反应物、产物及反应条件已略去)。
+Y
△
XZ W
请回答:
(1)W的电子式是 。
(2)X与Y在溶液中反应的离子方程式是 。
(3)X含有的四种元素之间(二种、三种或四种)可组成多种化合物,选用其中某些化合物,利用下图装置(夹持固定装置已略去)进行实验,装置Ⅲ中产生白色沉淀,装置Ⅴ中可收集到一种无色气体。
①装置Ⅰ中反应的化学方程式是 ,
装置Ⅱ中物质的化学式是 。
②用X含有的四种元素中的两种组成的某化合物,在催化剂存在下制备并收集纯净干燥的装置Ⅴ中气体,该化合物的化学式是 ,所需仪器装置是 (从上图中选择必要装置,填写编号)。
(4)向Z溶液中通入氯气,可制得某种生产和生活中常用的漂白、消毒的物质,同时有X生成,该反应的化学方程式是 。
7.(2006广东化学,15T,4分)
下表中,对陈述Ⅰ、Ⅱ的正确性及两者间是否具有因果关系的判断都正确的是
选项
陈述Ⅰ
陈述Ⅱ
判断
A
工业生产硫酸用水吸收SO3
SO3可与水反应
Ⅰ对;
Ⅱ对;
有
B
Cl2和SO2混合后可用于漂白纸浆
Cl2和SO2都有较好的漂白作用
Ⅱ错;
无
C
金属钠具有强还原性
高压钠灯发出透雾性强的黄光
D
石墨常用作电解池的电极
石墨的化学性质稳定且导电性好
反馈“小练习”
1.下列关于金属的叙述中正确的是()
A.所有的金属都是固态的B.金属具有导电性、导热性和延展性
C.活泼的金属、或较活泼的金属能与酸反应,但不能与碱反应
D.金属元素在自然界中都是以化合态存在的
2.下列有关钠的物理性质的叙述中正确的是( )
①银白色金属 ②质软,可以用小刀切割 ③熔点低于100℃④密度比水小 ⑤热和电的良导体
A.①②④ B.①②③④ C.①③④ D.①②③④⑤
3.下列灭火剂能够扑灭金属钠着火的是()
A.干冰灭火器B.泡沫灭火器C.干粉灭火器D.砂土
4.取ag某物质A,在氧气中完全燃烧,使燃烧产物跟足量过氧化钠反应,反应后固体的质量增加了bg。
若b>a,则A为()
(A)H2(B)CO(C)C12H22O11(D)C6H12O6
5.质量为25.6g的KOH和KHCO3混合物在250℃的密闭容器中充分加热后排出气体,冷却、残留固体20.7g,原混合物中KOH和KHCO3的物质的量关系正确的是()
A、KOH大于KHCO3B、KOH等于KHCO3C、KOH与KHCO3任意比D、KOH小于KHCO3
6.(06年苏州市高三教学调研测试)向一定量的K2C