高考化学一轮复习 课时17 钠及其化合物考点过关.docx
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高考化学一轮复习课时17钠及其化合物考点过关
2019-2020年高考化学一轮复习课时17钠及其化合物考点过关
钠与氢氧化钠
【基础梳理】
1.钠
(1)物理性质:
色固体、硬度小、熔点 (熔点 于水的沸点),实验室中常保存在 中。
(2)化学性质
①与非金属单质反应
2Na+Cl2 (现象:
剧烈燃烧、白烟)
4Na+O2 (现象:
银白色固体变暗)
2Na+O2 (现象:
先融化、后燃烧,生成 固体)
②与酸、水、醇反应
2Na+2HCl
2Na+2H2O (装置如下图,浮、熔、游、响、红)
2Na+2CH3CH2OH→ (沉、慢)
(3)工业制备
2NaCl(熔融)
2.氢氧化钠
(1)物理性质:
NaOH的俗名为 、火碱或苛性钠;它是一种白色固体, 溶于水并放出大量的热;有吸水性,易吸收空气中的水分而 。
(2)化学性质(具有碱的通性)
①能使酸碱指示剂变色。
②与强酸反应:
OH-+H+
③与酸性氧化物、两性氧化物反应:
Al2O3+2OH-
④与盐反应:
Cu2++2OH-
⑤与单质反应:
2Al+2OH-+2H2O
Cl2+2OH-
(3)工业制取
①土法制碱:
Na2CO3+Ca(OH)2
②现代工业制碱:
2NaCl+2H2O 。
(4)NaOH在有机反应中的应用:
提供碱性环境,如卤代烃的水解和消去反应、酯类的水解和油脂的皂化。
3.焰色反应
(1)某些金属或它们的化合物在灼烧时都会使火焰呈现出特殊的颜色,其属于 变化。
(2)钠元素黄色;钾元素 色(透过 玻璃观察)。
微课1 CO2与NaOH溶液的反应
(1)反应产物的判断
CO2+2NaOHNa2CO3+H2O(CO2不足)
CO2+NaOHNaHCO3(CO2过量)
由上述反应可知:
当n(NaOH)∶n(CO2)≤1∶1时,产物只有NaHCO3;
当n(NaOH)∶n(CO2)≥2∶1时,产物有Na2CO3和H2O;
当1∶1 (2)图像(在NaOH溶液中通入CO2气体,阴离子的变化曲线) 【典型例题】 把一块钠投入预先滴入2~3滴紫色石蕊试液的水溶液中,可观察到的现象正确的一组为( ) ①钠沉到水下面 ②钠浮在水面上,四处游动 ③钠熔成闪亮的小球,听到“滋滋”的响声 ④溶液变红 ⑤溶液变蓝 A.①③④ B.②③⑤ C.①③⑤ D.②③④ [答案] B [解析] 钠浮在水面上;钠熔成闪亮的小球,听到“滋滋”的响声;反应产生的氢气推动钠四处游动;反应生成氢氧化钠,溶液变蓝色。 一定温度下,向饱和NaOH溶液中投入一小块金属钠,充分反应后恢复到原来温度。 下列叙述不合理的是( ) A.NaOH溶液浓度增大,并放出H2 B.溶液中NaOH的质量分数不变,有H2放出 C.溶液的质量减少,有H2放出 D.钠浮于液面上到处游动,发出“滋滋”的响声 [答案] A [解析] 钠和水反应生成了氢氧化钠和氢气,因为在同温度下,饱和NaOH溶液的浓度不会变化,A项错误。 露置在空气中的金属钠会将发生的化学反应(写出化学方程式): 银白色金属钠→表面变暗(生成Na2O)→出现白色固体(产生NaOH)→表面出“汗”(形成NaOH溶液)→白色块状固体(生成Na2CO3·10H2O)→白色粉状物质(生成Na2CO3)。 化学方程式: 4Na+O22Na2O Na2O+H2O2NaOH CO2+2NaOHNa2CO3+H2O Na2CO3+10H2ONa2CO3·10H2O Na2CO3·10H2ONa2CO3+10H2O 氧化钠与过氧化钠 【基础梳理】 Na2O与Na2O2的比较 化学式 Na2O Na2O2 氧元素化合价 颜色 色 色 电子式 阴、阳离子个数比 是否为碱性氧化物 与水反应 Na2O+H2O 2Na2O2+2H2O 与CO2反应 Na2O+CO2 2Na2O2+2CO2 与盐酸反应 Na2O+2HCl 2Na2O2+4HCl 转化关系 2Na2O+O2 重要用途 强氧化剂、漂白剂、供氧剂 【典型例题】 下列化合物中最方便用于潜水艇舱内供氧的是( ) A.KMnO4 B.KClO3C.KNO3D.Na2O2 [答案] D [解析] Na2O2能与CO2反应生成碳酸钠和氧气。 (xx·上海卷)下列反应与Na2O2+SO2Na2SO4相比较,Na2O2的作用相同的是( ) A.2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2 B.2Na2O2+2SO32Na2SO4+O2 C.Na2O2+H2SO4Na2SO4+H2O2 D.3Na2O2+Cr2O32Na2CrO4+Na2O [答案] D [解析] 反应Na2O2+SO2Na2SO4中SO2是还原剂,过氧化钠是氧化剂。 A反应2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2中过氧化钠既是氧化剂,也是还原剂,A不正确;B中过氧化钠既是氧化剂也是还原剂,B不正确;C中各元素化合价均没有变化,不是氧化还原反应,C不正确;D反应3Na2O2+Cr2O32Na2CrO4+Na2O中,过氧化钠是氧化剂,D正确。 过氧化钠的定量计算技巧 (1)Na2O2与H2O、CO2反应的计算技巧——差量法 ①Na2O2固体中加入水,固体质量的变化 2Na2O2+2H2O4NaOH+O2↑ Δm 4 ②Na2O2吸收CO2时,固体质量的变化 2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2Δm 56 (2)Na2O2与(CO)n·(H2)m反应(在有足量O2存在的条件下)的计算技巧——虚拟叠加法 2CO+O22CO2 ① 2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2② ①+②得,Na2O2+CONa2CO3(虚拟的反应) 即CO可被Na2O2完全吸收,固体增重即为CO质量。 2H2+O22H2O ③ 2Na2O2+2H2O4NaOH+O2↑④ ③+④得,Na2O2+H22NaOH(虚拟的反应) 即H2可被Na2O2完全吸收,固体增重即为H2质量。 结论: 凡分子组成符合(CO)n·(H2)m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。 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无机物中的H2、CO及H2和CO的混合气体;②有机物中的CH3OH(甲醇)、HCHO(甲醛)、CH3COOH(乙酸)、HCOOCH3(甲酸甲酯)、C6H12O6(葡萄糖)等。 碳酸钠和碳酸氢钠 【基础梳理】 1.碳酸钠与碳酸氢钠的比较 化学名称 碳酸钠 碳酸氢钠 化学式 Na2CO3(白色粉末) NaHCO3(白色晶体) 俗名 溶解性 两者均能溶于水,Na2CO3的溶解度 NaHCO3的溶解度 与盐酸 反应 少量盐酸 Na2CO3+HClNaCl+NaHCO3 NaHCO3+HClNaCl+H2O+CO2↑ 足量盐酸 Na2CO3+2HCl2NaCl+H2O+CO2↑ 水解程度 两者均为强碱弱酸盐,水解使溶液呈 性,相同物质的量浓度时(同温度下),Na2CO3水溶液碱性 NaHCO3水溶液碱性 与NaOH反应 不反应 NaHCO3+NaOH 与Ca(OH)2反应 少量 Na2CO3+Ca(OH)2 2NaHCO3+Ca(OH)2CaCO3↓+Na2CO3+2H2O 足量 NaHCO3+Ca(OH)2CaCO3↓+NaOH+H2O 热稳定性 稳定 2NaHCO3 相互转化 Na2CO3+H2O+CO22NaHCO3 NaHCO3+NaOHNa2CO3+H2O 2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O 主要用途 用于玻璃、制皂、造纸、纺织等工业 制发酵粉、治疗胃酸过多的药剂 2.碳酸钠和碳酸氢钠的检验 Na2CO3和NaHCO3在与酸反应时的原理、快慢及消耗酸的量不同;特别是Na2CO3溶液与盐酸反应时,滴加顺序不同,反应原理也不同。 因此,检验Na2CO3和NaHCO3的方法有多种,具体如下: 序号 方 法 ① 取等量固体分别与等浓度盐酸反应,产生气泡快的是碳酸氢钠 ② 取两种固体分别加热,产生水或CO2气体(澄清石灰水检验)、质量减少的是碳酸氢钠 ③ 取碳酸钠和碳酸氢钠溶液分别与BaCl2溶液反应,产生白色沉淀的是碳酸钠溶液 ④ 取等体积等浓度的两溶液,分别滴入酚酞试液,颜色深的是碳酸钠溶液 ⑤ 取等体积等浓度的两溶液,分别滴入几滴稀盐酸,立即产生气体的是碳酸氢钠溶液 微课2 侯氏制碱法 生产流程可简要表示如下: 其中需要注意的是: (1)先在冷却的条件下将氨气通入到饱和食盐水中,再通入CO2。 (2)主要反应原理: NH3+H2O+CO2+NaClNaHCO3↓+NH4Cl、 2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O(X即为CO2,可以循环利用)。 (3)循环Ⅰ的设计使原料氯化钠的利用率从70%提高到90%以上。 (4)向母液中通氨气,加入细小食盐颗粒,冷却析出副产品,通氨气的作用: 增大N的浓度,使NH4Cl更多地析出、使NaHCO3转化为Na2CO3,提高析出的NH4Cl纯度。 【典型例题】 一、Na2CO3和NaHCO3的性质 有关Na2CO3和NaHCO3的性质,下列叙述错误的是( ) A.相同温度下,等浓度的Na2CO3和NaHCO3溶液的碱性比较,前者更强 B.常温时水溶性: Na2CO3>NaHCO3 C.在酒精灯加热的条件下,前者不分解,后者分解 D.将澄清石灰水分别加入Na2CO3和NaHCO3溶液中,前者产生沉淀,后者不产生沉淀 [答案] D [解析] 将澄清石灰水分别加入Na2CO3和NaHCO3溶液中都有沉淀生成。 题组训练 1.为除去括号内的杂质,下列各选项中所选用的试剂或方法不正确的是( ) A.Na2CO3溶液(NaHCO3),选用适量的NaOH溶液 B.NaHCO3溶液(Na2CO3),应通入过量的CO2气体 C.Na2O2粉末(Na2O),将混合物在空气中加热 D.Na2CO3溶液(Na2SO4),加入适量的Ba(OH)2溶液,过滤 [答案] D [解析] Na2CO3溶液中含Na2SO4,加Ba(OH)2溶液,Na2CO3、Na2SO4都产生沉淀,无法分离。 2.(xx·合肥一检)在密闭容器中,加热等物质的量的NaHCO3和Na2O2的固体混合物,充分反应后,容器中的固体剩余物是( ) A.Na2CO3和Na2O2 B.Na2CO3和NaOH C.NaOH和Na2O2 D.NaOH、Na2O2和Na2CO3 [答案] B [解析] 加热条件下NaHCO3分解后存在如下关系: 2NaHCO3~CO2~H2O,Na2O2与CO2、H2O反应的关系分别为Na2O2~CO2~Na2CO3,Na2O2~H2O~2NaOH。 故加热等物质的量的NaHCO3和Na2O2的固体混合物,充分反应后,容器中的固体剩余物是Na2CO3和NaOH。 3.(xx·上海卷)向等物质的量浓度的NaOH和Na2CO3的混合溶液中加入稀盐酸。 下列离子方程式与事实不相符的是( ) A.OH―+C+2H+HC+H2O B.2OH―+C+3H+HC+2H2O C.2OH―+C+4H+CO2↑+3H2O D.OH―+C+3H+CO2↑+2H2O [答案] C [解析] 根据题目提供的信息“向等物质的量浓度的NaOH和Na2CO3的混合溶液中加入稀盐酸”,可知首先发生的离子反应是OH―+H+H2O,再次是C+H+HC,最后是HC+H+CO2↑+H2O。 如果只发生前两个反应,则总的离子方程式为OH―+C+2H+HC+H2O或2OH―+C+3H+HC+2H2O,A、B正确;如果三个反应均发生,则总的离子方程式为OH―+C+3H+CO2↑+2H2O,D正确。 4.下列是某兴趣小组根据教材实验设计的一个能说明碳酸钠与碳酸氢钠热稳定性的套管实验。 请观察下图所示实验装置,分析实验原理,并判断下列说法和做法,其中不科学的是( ) A.甲为小苏打,乙为纯碱 B.要证明碳酸氢钠受热能产生水,可在小试管内塞上沾有无水硫酸铜粉末的棉花球 C.加热不久就能看到A烧杯的澄清石灰水变浑浊 D.整个实验过程中都没有发现A烧杯的澄清石灰水变浑浊 [答案] C [解析] 纯碱受热不分解,不产生CO2,不能使澄清石灰水变浑浊。 5.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 ; 与实验Ⅲ相比,实验Ⅳ的优点是 (填字母)。 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)。 [答案] (1)Ⅱ (2)2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑,CO2+Ca(OH)2CaCO3↓+H2O D (3)NaHCO3 [解析] (1)图Ⅰ能产生气体,使澄清石灰水变浑浊,图Ⅱ可根据收集气球变大速度快慢来判断,气球变大速度快的是NaHCO3,慢的是Na2CO3。 (2)实验Ⅳ中大试管放碳酸钠,小试管放碳酸氢钠,一个装置同时做两个实验,比较性更强;且小试管不直接接触酒精灯,也发现产生气体使澄清石灰水变浑浊,说明它更不稳定。 二、侯氏制碱法 我国化工专家侯德榜的“侯氏制碱法”曾为世界制碱工业做出了突出贡献。 他利用NaHCO3、NaCl、NH4Cl等物质溶解度的差异,以食盐、氨气、二氧化碳等为原料制得NaHCO3,进而生产出纯碱。 下面是在实验室中模拟“侯氏制碱法”制取NaHCO3的实验步骤: 步骤1: 连接好装置,检查气密性,在仪器内装入药品。 步骤2: 先让一装置发生反应,直到产生的气体不能再在C中溶解时,再通入另一装置中产生的气体,片刻后,C中出现固体。 继续向C中通入两种气体,直到不再有固体产生。 步骤3: 过滤C中所得的混合物,得到NaHCO3固体。 步骤4: 向滤液中加入适量的NaCl粉末,有NH4Cl晶体析出。 …… 请回答下列问题: (1)装置的连接顺序是: (a)接( )( )接( ),(b)接( )。 A B CD (2)A中常选用的固体反应物为 ;D中应选用的液体为 ;B中发生反应的化学方程式为 。 (3)步骤2中必须让 装置先发生反应。 (4)C中用球形干燥管而不用直导管,其作用是 ,C中广口瓶内产生固体的总化学方程式为 。 (5)步骤4中分离出NH4Cl晶体的操作是 ;其所得的NH4Cl晶体中常含有少量的NaCl和NaHCO3(约占5%8%),请设计一个简单的实验证明所得固体的成分大部分是NH4Cl。 简要写出实验操作和现象: 。 [答案] (1)f e d c (2)块状石灰石 饱和NaHCO3溶液 CaO+NH3·H2OCa(OH)2+NH3↑ (3)B (4)防倒吸 CO2+NH3+NaCl+H2ONaHCO3↓+ NH4Cl (5)过滤 取少量固体放入试管中,加热,固体大部分消失,在试管口又有较多的固体凝结 我国化工专家侯德榜的“侯氏制碱法”曾为世界制碱工业做出了突出贡献。 他利用NaHCO3、NaCl、NH4Cl等物质溶解度的差异,以食盐、氨气、二氧化碳等为原料制得NaHCO3,进而生产出纯碱。 以下A、B、C、D四个装置可组装成实验室模拟“侯氏制碱法”制取NaHCO3的实验装置。 装置中分别盛有以下试剂: B为稀硫酸;C为盐酸、碳酸钙;D为含氨的饱和食盐水、水。 A B C D 四种盐在不同温度下的溶解度(g/100g水)见下表: 温度/℃ 0 10 20 30 40 50 60 100 NaCl 35.7 35.8 36.0 36.3 36.6 37.0 37.3 39.8 NH4HCO3 11.9 15.8 21.0 27.0 -① - - - NaHCO3 6.9 8.1 9.6 11.1 12.7 14.5 16.4 NH4Cl 29.4 33.3 37.2 41.4 45.8 50.4 55.3 77.3 (说明: ①T>35℃时NH4HCO3会分解) 请回答以下问题: (1)装置的连接顺序应是 (填字母)。 (2)A装置中盛放的试剂是 ,其作用是 。 (3)在实验过程中,需要控制D的温度在30~35℃,原因是 。 (4)反应结束后,将锥形瓶浸在冷水中,析出NaHCO3晶体。 用蒸馏水洗涤NaHCO3晶体的目的是除去 (填化学式)杂质。 (5)将锥形瓶中的产物过滤后,所得的母液中含有 (填化学式);加入氯化氢,并进行 操作,使NaCl溶液循环使用,同时可回收NH4Cl。 [答案] (1)CADB (2)饱和NaHCO3溶液 除去CO2中的HCl (3)温度超过35℃,碳酸氢铵开始分解;温度太低,反应速率较低,不利于反应进行 (4)NaCl、NH4Cl、NH4HCO3 (5)NaHCO3、NaCl、NH4Cl、NH4HCO3 结晶 碱金属的特殊性 1.碱金属的密度一般随着核电荷数的增大而增大,但钾的密度比钠的小。 2.碱金属一般都保存在煤油中,但由于锂的密度小于煤油的密度而保存在石蜡中。 3.碱金属跟氢气反应生成的碱金属氢化物都是离子化合物,其中氢以H-形式存在,显-1价,碱金属氢化物是强还原剂。 4.碱金属所形成的盐均溶于水,并且其酸式盐比正盐的溶解度大,但NaHCO3的溶解度比Na2CO3的小。
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