三维设计人教通用版高考化学一轮总复习讲义 第一节 钠及其化合物.docx
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三维设计人教通用版高考化学一轮总复习讲义第一节钠及其化合物
第一节
钠及其化合物
明考纲要求
理主干脉络
1.了解钠的主要性质及其应用
2.了解钠的重要化合物的主要性质及其应用
单质―→氧化物―→碱―→盐
金属钠 焰色反应
1.钠的物理性质
颜色
熔点
硬度
密度
导电导热性
银白色
低
小
比水的小比煤油的大
良好
2.钠的化学性质
从原子结构认识钠的化学性质,
Na
Na+。
(1)与非金属单质(如O2、Cl2)的反应
与O2反应
(2)与水的反应:
①化学方程式:
2Na+2H2O===2NaOH+H2↑。
②与滴加酚酞的水反应的现象与解释:
3.钠的制备与保存
(1)制备:
电解熔融氯化钠,化学方程式为2NaCl
2Na+Cl2↑。
(2)保存:
密封存放,通常保存在煤油中。
4.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颜色的现象。
属于元素的物理性质。
(2)操作步骤:
铂丝
无色
待测物
观察火焰颜色
铂丝
无色。
(3)常见元素焰色反应的颜色:
钠元素:
黄色;钾元素:
紫色(透过蓝色钴玻璃)。
1.判断下列描述的正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)(2013·新课标全国卷Ⅱ)钠与CuSO4溶液的反应:
2Na+Cu2+===Cu↓+2Na+。
( )
(2)(2013·广东高考)1molNa被完全氧化生成Na2O2,失去2NA个电子。
( )
(3)(2011·北京高考)钠与足量O2反应生成Na2O,随着温度的升高,生成Na2O的速率逐渐加快。
( )
(4)钠与水反应的离子方程式为2Na+2H2O===2Na++2OH-+H2↑。
( )
(5)4Na+O2===2Na2O和2Na+O2
Na2O2可说明相同的反应物在不同的条件下可能发生不同的反应。
( )
(6)焰色反应是大多数金属元素的性质,属于化学变化。
( )
(7)用洁净的铂丝对某溶液进行焰色反应,火焰呈黄色,则溶液中一定含有Na+,不含K+。
( )
答案:
(1)×
(2)× (3)× (4)√ (5)√ (6)× (7)×
2.钠能否保存在CCl4中?
提示:
不能,因钠的密度小于CCl4的密度,钠会浮在CCl4的液面上,钠仍能与空气中的O2和水蒸气发生反应。
钠应保存在煤油中。
3.金属钠露置于空气中会发生什么样的变化?
最终生成的物质是什么?
提示:
金属钠露置于空气中发生的一系列变化是:
银白色金属钠
Na2O
NaOH
NaOH浓溶液
最终生成的物质是Na2CO3。
4.金属钠着火,能用水、泡沫灭火器灭火吗?
提示:
不能,原因是钠能与水、二氧化碳发生反应,应用干燥的沙土盖灭。
5.有相同质量的两块金属钠,其中一块用有小孔的铝箔包裹,都放入足量的水中,哪一个生成的H2多?
为什么?
提示:
用铝箔包裹的钠生成的H2多。
原因是Na与水反应生成的NaOH也能与铝反应产生H2。
1.金属钠与盐(如CuSO4)溶液反应的解题技巧
金属钠先与盐溶液中的水发生反应:
2Na+2H2O===2NaOH+H2↑,
NaOH再与溶液中的溶质(如CuSO4)发生复分解反应:
2NaOH+CuSO4===Cu(OH)2↓+Na2SO4。
反应的总化学方程式为2Na+2H2O+CuSO4===Cu(OH)2↓+Na2SO4+H2↑。
2.金属钠与溶液反应时实验现象的分析方法
(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。
1.将一小块钠投入含5mL饱和石灰水的试管里,不可能观察到的现象是( )
A.钠熔成小球并在液面上游动
B.有气体生成
C.溶液底部有银白色物质生成
D.溶液变浑浊
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 ④Ca(HCO3)2溶液 ⑤CuSO4溶液 ⑥饱和NaCl溶液
[答案专区]
1.解析:
将一小块钠投入到饱和石灰水中,钠与水剧烈反应,首先观察到钠与水反应的一系列现象,随着反应的进行,水被消耗,溶液的温度升高,由于Ca(OH)2的溶解度随温度的升高而降低,所以溶液中的Ca(OH)2有部分析出,观察到溶液变浑浊。
答案:
C
2.解析:
2Na+2H2O===2NaOH+H2↑,①中Mg2++2OH-===Mg(OH)2↓;④中Ca2++HCO
+OH-===CaCO3↓+H2O;⑤中生成的是蓝色的Cu(OH)2沉淀,不合题意要求;⑥中水减少,有NaCl析出。
答案:
①④⑥
氧化钠与过氧化钠
物质
氧化钠(Na2O)
过氧化钠(Na2O2)
颜色状态
白色固体
淡黄色固体
类别
碱性氧化物
过氧化物
氧元素化合价
-2
-1
化学键类型
只有离子键
有离子键和共价键
电子式
Na+[]2-Na+
Na+[]2-Na+
与水反应
Na2O+H2O===2NaOH
2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑
与CO2反应
Na2O+CO2===Na2CO3
2Na2O2+2CO2===Na2CO3+O2
与盐酸反应
Na2O+2HCl===2NaCl+H2O
2Na2O2+4HCl===4NaCl+
2H2O+O2↑
主要用途
可制烧碱
漂白剂、消毒剂、供氧剂
保存
密封
密封、远离易燃物
1.判断下列描述的正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)(2013·江苏高考)Na2O2溶于水产生O2的离子方程式为Na2O2+H2O===2Na++2OH-+O2↑。
( )
(2)氧化钠与过氧化钠都属于碱性氧化物。
( )
(3)过氧化钠中阴、阳离子个数比为1∶1。
( )
(4)Na2O2可用作潜水艇供氧剂。
( )
(5)(2012·北京高考)Na2O2在潮湿的空气中放置一段时间,变成白色粘稠物的成分是NaOH。
( )
(6)7.8gNa2O2与足量的CO2反应,转移电子的个数为0.2NA。
( )
答案:
(1)×
(2)× (3)× (4)√ (5)× (6)×
2.氧化钠、过氧化钠中阴、阳离子个数比相同吗?
提示:
相同;Na2O、Na2O2中阴、阳离子个数比均为1∶2。
3.将Na2O2投入到品红溶液中,品红溶液褪色吗?
提示:
Na2O2具有漂白性,能使品红溶液褪色。
4.1molNa2O2与足量水反应时生成O2的物质的量为________mol;转移电子的数目为________。
提示:
依据Na2O2与水反应的化学方程式可知,1molNa2O2与足量水反应生成0.5molO2,转移1mol电子,即数目为NA。
一、Na2O2强氧化性的“五个表现”
1.Na2O2与SO2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。
二、利用Na2O2与H2O、CO2反应的四个关系解答问题的策略
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Na2O2时,气体体积的减少量或原混合气体体积的
即为生成氧气的量。
3.转移电子关系
当Na2O2与CO2、H2O反应时,每产生1molO2,转移2mol电子。
如:
2CO2+
4.固体质量关系
凡分子组成符合(CO)m·(H2)n的物质,mg该物质在O2中完全燃烧,将其产物(CO2和水蒸气)通过足量Na2O2后,固体增重必为mg。
或者是由C、H、O三种元素组成的物质,只要C、O原子个数比为1∶1,即可满足上述条件。
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。
1.在溶液中加入足量的Na2O2后仍能大量共存的离子组是( )
A.Na+、Fe2+、Cl-、SO
B.K+、AlO
、Cl-、SO
C.Ca2+、Mg2+、NO
、HCO
D.Na+、Cl-、CO
、SO
2.比较下列两组反应,回答下列问题。
一组:
①Na2O2+CO2;②Na2O2+SO2
二组:
③Na2O2+FeCl3(溶液);④Na2O2+FeCl2(溶液)
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)Na2O2在什么情况下表现强氧化性?
3.200℃时,11.6gCO2和水蒸气的混合气体与足量的Na2O2充分反应后固体质量增加了3.6g,则原混合气体的总物质的量是( )
A.0.125mol B.0.25mol
C.0.5molD.1mol
4.[双选题](2011·上海高考)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)( )
二氧化碳
碳酸钠
转移的电子
A
1mol
NA
B
22.4L
1mol
C
106g
1mol
D
106g
2NA
[答案专区]
1.解析:
Na2O2具有强氧化性,能将Fe2+氧化成Fe3+,能将SO
氧化成SO
,A、D两项不能共存;Na2O2与水反应生成NaOH,C项中的Mg2+,HCO
与OH-不能大量共存。
答案:
B
3.解析:
根据质量守恒定律可知,生成O2的质量为11.6g-3.6g=8g,n(O2)=
=0.25mol,
根据Na2O2与H2O、CO2反应的物质的量的关系可知CO2和H2O(g)的物质的量之和为0.25mol×2=0.5mol。
答案:
C
2.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,因为③中Na2O2与水反应2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑,NaOH与FeCl3反应生成红褐色Fe(OH)3沉淀。
④中Na2O2与FeCl2发生氧化还原反应2Na2O2+2FeCl2+3H2O===2Fe(OH)3↓+4NaCl+
O2↑。
(3)Na2O2与水反应发生自身氧化还原反应放出O2,在遇到有还原性物质时会表现出强氧化性。
4.解析:
根据反应2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2,若反应中固体增重28g,则有1molCO2参加反应,同时生成1molNa2CO3,转移的电子数为NA,A、C项正确,D项错误。
常温常压下1molCO2的体积大于22.4L,B项错误。
答案:
AC
碳酸钠与碳酸氢钠
碳酸钠(Na2CO3)
碳酸氢钠(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
易溶于水,溶液呈碱性
易溶于水(但比Na2CO3溶解度小),溶液呈碱性
化学性质
热稳定性
加热不分解
不稳定,受热易分解
与H+反应
CO
+2H+===H2O+CO2↑
HCO
+H+===H2O+CO2↑
与碱反应[Ca(OH)2]
与OH-不反应,但发生反应Ca2++CO
===CaCO3↓
Ca2++OH-+HCO
===CaCO3↓+H2O(碱过量)
Ca2++2OH-+2HCO
===CaCO3↓+CO
+2H2O(碱不足)
与某些盐(如CaCl2)
Ca2++CO
===CaCO3↓
不反应
主要用途
玻璃、造纸、制皂、洗涤
发酵、医药、灭火器
相互转化
Na2CO3
NaHCO3
1.判断下列描述的正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)(2013·大纲全国卷)确定NaCl溶液中是否混有Na2CO3的方法是取少量溶液滴加CaCl2溶液,观察是否出现白色浑浊。
( )
(2)(2013·广东高考)相同温度下,碳酸钠的溶解度小于碳酸氢钠的溶解度。
( )
(3)(2013·江苏高考)向某溶液中加入稀盐酸,产生的气体通入澄清石灰水中,石灰水变浑浊,该溶液一定是碳酸盐溶液。
( )
(4)(2013·安徽高考)用酚酞试液可鉴别饱和食盐水和饱和纯碱溶液。
( )
(5)(2012·北京高考)向NaHCO3溶液中加入过量澄清石灰水,出现白色沉淀的离子方程式:
2HCO
+Ca2++2OH-===CaCO3↓+CO
+2H2O。
( )
(6)可用Ca(OH)2溶液鉴别区分Na2CO3和NaHCO3两种溶液。
( )
答案:
(1)√
(2)× (3)× (4)√ (5)× (6)×
2.如何除去Na2CO3固体中混有的少量NaHCO3?
提示:
用加热法可除去Na2CO3中混有的少量NaHCO3。
3.如何除去NaHCO3溶液中混有的少量Na2CO3?
提示:
向溶液中通入CO2气体。
4.在饱和Na2CO3溶液中加入稀盐酸,边加边搅拌,最终无气体产生,溶液变浑浊,其原因是______________________,反应的化学方程式是______________________________。
继续滴加稀盐酸有气体放出,溶液变澄清,其原因是______________________,反应的化学方程式为_________________________________________________________________。
提示:
Na2CO3与盐酸反应生成NaHCO3,相同条件下NaHCO3的溶解度比Na2CO3小,从而析出NaHCO3晶体;Na2CO3+HCl===NaCl+NaHCO3↓
NaHCO3与盐酸反应生成CO2气体和NaCl,NaCl的溶解度比NaHCO3的大;NaHCO3+HCl===NaCl+H2O+CO2↑
一、碳酸钠与碳酸氢钠的鉴别方法
(1)利用热稳定性不同。
(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。
(4)利用溶液的酸碱性不同。
二、碳酸钠、碳酸氢钠与盐酸反应的比较方法
(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:
等质量的Na2CO3与NaHCO3前者耗酸多,等物质的量时前者耗酸多。
(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。
④一定量的NaHCO3受热分解产生的CO2与其受热分解后的残留物与过量盐酸反应产生的CO2相等(碳元素守恒)。
1.不能用来鉴别Na2CO3和NaHCO3两种白色固体的实验操作是( )
A.分别加热这两种固体物质,并将生成的气体通入澄清的石灰水中
B.分别在这两种物质的溶液中加入CaCl2溶液
C.分别在这两种固体中加入同浓度的稀盐酸
D.分别在这两种物质的溶液中加入少量澄清的石灰水
2.可以用来判定碳酸氢钠粉末中混有碳酸钠的实验方法是( )
A.加热时有无色气体放出
B.滴加盐酸时有气泡产生
C.溶于水后,滴加稀的氯化钡溶液有白色沉淀生成
D.溶于水后,滴加澄清石灰水有白色沉淀生成
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.将石灰水加入NaHCO3溶液中不产生沉淀,加入Na2CO3溶液中产生白色沉淀
D.同物质的量浓度的两种溶液,Na2CO3溶液的pH大于NaHCO3溶液的pH
4.①纯净碳酸钠amol;②碳酸钠与碳酸氢钠的混合物共amol。
两者相比,下列叙述正确的是( )
A.分别与足量盐酸完全反应时,混合物的耗酸量多
B.分别和足量盐酸完全反应时,纯净碳酸钠产生二氧化碳多
C.分别溶于水,再加入足量澄清石灰水,混合物得到的沉淀量多
D.分别配成等体积溶液,纯净碳酸钠的溶液中Na+的物质的量浓度大
[答案专区]
1.解析:
A中能产生气体且能使澄清石灰水变浑浊的是NaHCO3;B中有白色沉淀生成的是Na2CO3;C中反应剧烈的是NaHCO3;D中两者均可与Ca(OH)2反应产生白色沉淀,故不能鉴别。
答案:
D
3.解析:
摩尔质量NaHCO3小于Na2CO3,等质量的NaHCO3、Na2CO3,n(NaHCO3)>n(Na2CO3),即产生CO2的体积在相同条件下NaHCO3的大;物质的量相等的NaHCO3、Na2CO3与盐酸反应,消耗同浓度盐酸的体积Na2CO3是NaHCO3的两倍;NaHCO3溶液中HCO
与OH-反应生成CO
,CO
与Ca2+结合生成CaCO3沉淀;相同条件下Na2CO3溶液比NaHCO3溶液的pH大。
答案:
C
2.解析:
NaHCO3受热分解产生CO2,不能证明混有Na2CO3;NaHCO3、Na2CO3均与盐酸反应产生CO2气体;Na2CO3与BaCl2反应产生白色沉淀,而NaHCO3不与BaCl2反应,没有明显现象;Na2CO3、NaHCO3溶于水后,滴加澄清石灰水均有白色沉淀产生,综上分析只有C正确。
答案:
C
4.解析:
两者与足量盐酸反应时,前者耗酸量多,产生二氧化碳的量一样多,故A、B项错误;与足量澄清石灰水反应时得到的沉淀一样多,C错误。
答案:
D
数形结合解答碳酸钠、碳酸氢钠与盐酸反应的图像题
碳酸钠、碳酸氢钠与盐酸反应的基本图像
(1)向Na2CO3溶液中逐滴加入盐酸,消耗盐酸的体积与产生CO2的体积关系如图1所示:
图像特点:
Oa段、ab段消耗盐酸的体积相等。
反应原理:
Oa段 CO
+H+===HCO
,
ab段 HCO
+H+===H2O+CO2↑。
(2)向NaHCO3溶液中逐滴加入盐酸,消耗盐酸的体积与产生CO2的体积关系如图2所示:
图像特点:
从O点开始即产生CO2气体。
反应原理:
HCO
+H+===H2O+CO2↑。
(3)向Na2CO3、NaHCO3的混合物中逐滴加入盐酸,消耗盐酸的体积与产生CO2的体积关系如图3所示(设Na2CO3、NaHCO3的物质的量之比为m∶n=1∶1,其他比例时的图像略)。
图像特点:
Oa段消耗HCl的量小于ab段消耗HCl的量。
反应原理:
Oa段 CO
+H+===HCO
,
ab段 HCO
+H+===H2O+CO2↑。
(4)向NaOH、Na2CO3的混合物中逐滴加入盐酸,消耗盐酸的体积与产生CO2的体积关系如图4所示(设NaOH、Na2CO3的物质的量之比x∶y=1∶1,其他比例时的图像略);
图像特点:
Oa段消耗HCl的量大于ab段消耗HCl的量。
反应原理:
Oa段 H++OH-===H2O,
CO
+H+===HCO
;ab段 HCO
+H+===H2O+CO2↑。
1.(2010·上海高考)将0.4gNaOH和1.06gNa2CO3混合并配成溶液,向溶液中滴加0.1mol·L-1稀盐酸。
下列图像能正确表示加入盐酸的体积和生成CO2的物质的量的关系的是( )
解析:
选C 盐酸先与NaOH反应,NaOH为0.01mol,中和NaOH需要盐酸0.1L;0.01molNa2CO3→NaHCO3→CO2,第一步需HCl0.01mol(即0.1L),第二步需HCl0.01mol(即0.1L);由上可知,加盐酸0.2L时开始有气体产生,到0.3L时气体达到最大值且不再变化,故C项正确。
2.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(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.②④D.②③
解析:
选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。
Na2CO3与NaHCO3的性质比较
设计实验方案,区别碳酸钠和碳酸氢钠固体、将有关内容填入表2-5。
表2-5 区别碳酸钠和碳酸氢钠的实验
实验方案
实验现象
结论
苏教版要求学生设计实验区别Na2CO3和NaHCO3,而人教版实验给出了区别二者的具体实验方法。
Na2CO3和NaHCO3的热稳定性。
该实验知识迁移到高考中:
Na2CO3、NaHCO3的鉴别及Na2CO3、
NaHCO3混合物中质量分数的测定。
判断下列描述的正误。
(1)(2013·福建高考T10-B)用加热分解的方法区分Na2CO3、NaHCO3两种固体( )
(2)(2011·北京高考T11A)用下面实验方案测定Na2CO3和NaHCO3混合物中Na2CO3的质量分数:
取ag该混合物充分加热,减重bg。
( )
答案:
(1)√
(2)√
1.向Na2CO3溶液和NaHCO3溶液中分别逐滴加入稀盐酸,实验现象相同吗?
反应原理相同吗?
提示:
不同;向Na2CO3溶液中逐滴加入稀盐酸,反应开始阶段无现象,后随稀盐酸的加入而产生