版高考化学复习金属及其重要化合物第1节钠及其重要化合物学案新人教版.docx
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版高考化学复习金属及其重要化合物第1节钠及其重要化合物学案新人教版
第1节 钠及其重要化合物
【考纲要求】
了解钠的制备方法,掌握其主要性质及其应用。
了解钠的重要化合物的制备方法,掌握其主要性质及其应用。
考点一 钠的主要性质及应用
1.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.化学性质——强还原性
从原子结构认识钠的化学性质:
(1)与非金属单质(如O2、Cl2)反应
与O2反应
(2)与水反应
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)与酸反应
离子方程式:
2Na+2H+===2Na++H2↑,钠与酸的反应比与水的反应更剧烈。
3.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.用途
(1)钠、钾合金(液态)可用作原子反应堆的导热剂。
(2)作强还原剂,熔融状态下可以将某些稀有金属从它们的卤化物中还原出来。
(3)用作电光源,制作高压钠灯。
1.钠表面自然形成的氧化层能够保护内层金属不被空气氧化( )
2.在氧气中加热时,金属钠剧烈燃烧,生成淡黄色的固体Na2O2( )
3.金属钠加热时,先熔化成银白色小球,然后剧烈燃烧,产生黄色火焰( )
4.钠与CuSO4溶液反应的离子方程式:
2Na+Cu2+===Cu↓+2Na+( )
5.金属钠可以保存在CCl4中( )
6.钠、钾着火后,用水或泡沫灭火器可迅速灭火( )
7.金属钠暴露在空气中会发生一系列变化,其最终产物是Na2CO3( )
8.金属钠具有强还原性,可与TiCl4溶液反应制取金属Ti( )
答案:
1.× 2.√ 3.√ 4.× 5.× 6.× 7.√ 8.×
题组一 考查钠与水的反应
1.钠与水反应时产生的各种现象如下:
①钠浮在水面上 ②钠沉在水底 ③钠熔化成小球 ④小球迅速游动逐渐减小,最后消失 ⑤发出“嘶嘶”的声音 ⑥滴入酚酞后溶液显红色
其中正确的一组是( )
A.①②③④⑤B.①②③④⑤⑥
C.①③④⑤⑥D.①③④⑥
解析:
选C。
钠的密度比水小,钠与水剧烈反应放热并生成NaOH和H2,可使熔点较低的钠熔化成小球,发出“嘶嘶”的声音,滴入酚酞后溶液显红色。
2.向分别盛有100mL水、100mL0.1mol·L-1盐酸、100mL0.01mol·L-1NaOH溶液的X、Y、Z三个烧杯中各投入0.05molNa。
下列有关说法正确的是( )
A.三个烧杯中发生的离子反应均为2Na+2H2O===2Na++2OH-+H2↑
B.三个烧杯中钠均在液面上剧烈反应,且X烧杯中反应最剧烈
C.三个烧杯中反应后,NaOH的物质的量浓度相同
D.三个烧杯中反应后,生成的气体的质量一定相同
解析:
选D。
钠与盐酸反应时先与H+反应,离子方程式为2Na+2H+===2Na++H2↑,过量的钠再与H2O反应,A错误;三个烧杯中,Y烧杯中的氢离子浓度最大,反应最剧烈,B错误;X烧杯中生成的溶质为NaOH,Y烧杯中生成的溶质为NaCl和NaOH,Z烧杯中生成NaOH,由于Z烧杯中原溶质为NaOH,故Z烧杯中NaOH的物质的量浓度最大,C错误;因向三个烧杯中加入钠的物质的量相同且钠全部反应完,故生成H2的量相同,D正确。
题组二 考查钠与盐溶液、碱溶液的反应
3.金属钠分别与下列溶液反应时,既有沉淀析出,又有气体逸出的是( )
A.BaCl2溶液B.K2SO4溶液
C.CuSO4溶液D.NH4NO3溶液
解析:
选C。
因为是溶液中的反应,所以都有H2产生,钠与NH4NO3溶液反应还产生NH3,与CuSO4溶液反应还产生Cu(OH)2沉淀。
4.将金属钠放入盛有下列溶液的小烧杯中,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
解析:
溶液中钠先与水发生反应:
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。
答案:
①④⑤
钠与溶液反应的思维模板
(1)钠与酸溶液的反应
钠首先与酸反应,且反应比在纯水中剧烈,当酸完全反应后,再与水反应。
(2)钠与盐溶液的反应
钠与盐溶液反应,不能置换出盐中的金属,因钠先与水反应,然后再考虑生成的NaOH是否能与盐进一步发生复分解反应。
考点二 氧化钠和过氧化钠
1.氧化钠与过氧化钠的比较
名称
氧化钠
过氧化钠
电子式
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↑
2.Na2O2的强氧化性与还原性
从元素化合价角度分析Na2O2的性质:
(1)Na2O2的强氧化性
试剂
现象
反应原理
SO2气体
-
Na2O2+SO2===Na2SO4
FeCl2溶液
产生气体和红褐色沉淀
4Na2O2+4FeCl2+6H2O===4Fe(OH)3↓+O2↑+8NaCl
Na2SO3溶液
-
Na2O2+Na2SO3+H2O===Na2SO4+2NaOH
氢硫酸
溶液变浑浊
Na2O2+H2S===S↓+2NaOH
酚酞溶液
产生气体,溶液先变红后褪色
与水反应生成O2和NaOH,使溶液变红,Na2O2的强氧化性又使之褪色
品红溶液
红色褪去
Na2O2的强氧化性使之褪色
(2)遇KMnO4等强氧化剂时,Na2O2表现出还原性,氧化产物为O2。
(3)遇CO2、H2O、H+,Na2O2发生自身的氧化还原反应。
1.过氧化钠的电子式为
( )
2.1molNa2O2固体中含离子总数为4NA( )
3.Na2O2与水的反应是水作还原剂的氧化还原反应( )
4.Na2O2、Na2O组成元素相同,与CO2反应产物也相同( )
5.氧化钠和过氧化钠均属于离子化合物,二者阴、阳离子个数比均为1∶2( )
6.Na2O2溶于水产生O2的离子方程式为Na2O2+H2O===2Na++2OH-+O2↑( )
答案:
1.× 2.× 3.× 4.× 5.√ 6.×
题组一 考查过氧化钠的性质及应用
1.下列有关Na2O2的说法不正确的是( )
A.向包有Na2O2粉末的脱脂棉上滴加几滴水,脱脂棉剧烈燃烧起来,说明Na2O2与H2O反应放热且有氧气生成
B.Na2O2与CO2反应时有单质O2生成,该反应属于置换反应
C.Na2O2在空气中久置变白,涉及的氧化还原反应中,Na2O2既是氧化剂又是还原剂
D.Na2O2粉末加入Ca(HCO3)2溶液中,会产生气体和浑浊
解析:
选B。
A项,燃烧的条件是达到着火点和具有助燃物质;B项,反应物中没有单质参加反应,不符合置换反应的定义;C项,Na2O2与CO2、H2O的反应都是Na2O2自身的氧化还原反应;D项,Na2O2先和水反应生成O2和NaOH,NaOH再与Ca(HCO3)2反应产生CaCO3沉淀。
2.向紫色石蕊试液中加入过量的过氧化钠粉末振荡,可观察到的现象是( )
A.溶液仍为紫色
B.溶液最终变成蓝色
C.溶液最终褪色,而无其他现象
D.溶液中有气泡产生,溶液最终变成无色
解析:
选D。
过氧化钠首先与水反应,生成NaOH和O2,石蕊试液显蓝色,过氧化钠具有漂白性(强氧化性),故石蕊试液最终变成无色(褪色)。
题组二 考查Na2O2与CO2、H2O反应的定量分析
3.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)( )
选项
二氧化碳
碳酸钠
转移的电子数
A
1mol
2NA
B
22.4L
1mol
C
106g
1mol
D
106g
2NA
解析:
选C。
由上述关系,不难得出C项正确;B项中未指明标准状况,错误。
4.200℃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
解析:
选C。
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(g)、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。
过氧化钠与CO2、H2O的反应规律
反应:
2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2 ①
2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑ ②
(1)电子转移规律
当Na2O2与CO2、H2O反应时,物质的量关系为2Na2O2~O2~2e-,n(e-)=n(Na2O2)=2n(O2)。
(2)先后顺序规律
由于CO2能够与NaOH反应,所以一定量的Na2O2与一定量的H2O(g)和CO2的混合物反应,可视为Na2O2先与CO2反应,剩余的Na2O2再与H2O(g)反应。
(3)气体体积变化规律
CO2、水蒸气(或两混合气体)通过足量Na2O2,气体体积的减少量是原气体体积的1/2,等于生成氧气的量。
(4)固体质量变化规律
1molNa2O2
1molNa2CO3 固体质量增加28g
1molNa2O2
1mol2NaOH 固体质量增加2g
考点三 碳酸钠和碳酸氢钠
1.碳酸钠和碳酸氢钠的物理性质及应用
名称
碳酸钠
碳酸氢钠
化学式
Na2CO3
NaHCO3
俗名
纯碱或苏打
小苏打
颜色、状态
白色粉末
细小白色晶体
水溶性
易溶于水
易溶于水,但比Na2CO3的溶解度小
应用
用于造纸、制玻璃、肥皂、洗涤剂等
用于发酵、医药、灭火剂等
2.碳酸钠和碳酸氢钠的化学性质
(1)热稳定性
①Na2CO3性质稳定,受热难分解。
②NaHCO3性质不稳定,受热易分解,化学方程式为2NaHCO3
Na2CO3+H2O+CO2↑。
(2)与酸(足量盐酸)反应(填化学方程式)
①Na2CO3:
Na2CO3+2HCl===2NaCl+H2O+CO2↑。
②NaHCO3:
NaHCO3+HCl===NaCl+H2O+CO2↑。
(3)与碱(NaOH溶液)反应(填化学方程式)
①Na2CO3:
与NaOH溶液不反应。
②NaHCO3:
NaHCO3+NaOH===Na2CO3+H2O。
(4)相互转化
①Na2CO3―→NaHCO3
向Na2CO3溶液中通入CO2,化学方程式为Na2CO3+H2O+CO2===2NaHCO3。
②NaHCO3―→Na2CO3
NaHCO3固体加热分解转化成Na2CO3。
3.碳酸钠和碳酸氢钠的化学性质的应用
(1)Na2CO3、NaHCO3的鉴别
①固体的鉴别用加热法:
产生使澄清石灰水变浑浊的气体的是NaHCO3固体。
②溶液的鉴别可用沉淀法、气体法和测pH法。
a.沉淀法:
加入BaCl2溶液或CaCl2溶液,产生沉淀的是Na2CO3溶液。
b.气体法:
滴入稀盐酸,立即产生气泡的是NaHCO3溶液。
c.测pH法:
用pH试纸测相同浓度的稀溶液,pH大的是Na2CO3溶液。
(2)Na2CO3、NaHCO3的除杂
混合物(括号内为杂质)
除杂方法
Na2CO3(s)(NaHCO3)
加热法
NaHCO3(aq)(Na2CO3)
通入足量CO2
Na2CO3(aq)(NaHCO3)
滴加适量NaOH溶液
4.测定碳酸钠质量分数的常用方法
(1)气体法
①测定原理:
Na2CO3+H2SO4===Na2SO4+H2O+CO2↑
依据CO2的体积确定Na2CO3的物质的量,进而确定纯碱样品中Na2CO3的含量。
②实验操作:
向mg纯碱样品中加入足量的稀硫酸,准确测量产生CO2气体的体积为VmL(已折算为标准状况)。
③数据处理
纯碱样品中Na2CO3的质量为
mol×106g·mol-1=
g,则纯碱样品中Na2CO3的质量分数为
×100%=
%。
(2)沉淀法
①测定原理:
Na2CO3+BaCl2===BaCO3↓+2NaCl。
依据BaCO3沉淀的质量确定Na2CO3的物质的量,进而确定纯碱中Na2CO3的含量。
②实验操作:
先将mg纯碱样品溶于水配成溶液,向溶液中加入过量的BaCl2溶液,经过滤、洗涤、干燥得BaCO3沉淀的质量为ng。
③数据处理
纯碱样品中Na2CO3的质量为
×106g·mol-1=
g,则纯碱样品中Na2CO3的质量分数为
×100%=
×100%。
1.苏打是面包发酵粉的主要成分之一( )
2.用热的纯碱溶液清洗炊具上的油污时,不涉及化学变化( )
3.相同温度下,碳酸钠的溶解度小于碳酸氢钠的溶解度( )
4.向Na2CO3饱和溶液中通入CO2,会有NaHCO3晶体析出( )
5.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( )
6.用酚酞试液可鉴别饱和食盐水和饱和纯碱溶液( )
7.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.√ 7.×
题组一 考查Na2CO3、NaHCO3的鉴别和除杂
1.有两试管分别装有Na2CO3和NaHCO3溶液,下列操作和判断均正确的是( )
选项
操作
判断
A
分别加入澄清石灰水
产生沉淀的为Na2CO3
B
分别加入等浓度的稀盐酸
反应较剧烈的为Na2CO3
C
分别加入CaCl2溶液
产生沉淀的为Na2CO3
D
逐滴加入等浓度的盐酸
立即产生气泡的为Na2CO3
解析:
选C。
A项,加入澄清石灰水均可以产生碳酸钙沉淀,错误;B项,加入等浓度的稀盐酸,反应剧烈的是碳酸氢钠,错误;D项,逐滴加入等浓度的盐酸,立即产生气泡的为碳酸氢钠,错误。
2.为除去括号内的杂质,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),将混合物在氧气中加热
D.Na2CO3溶液(Na2SO4),加入适量Ba(OH)2溶液,过滤
解析:
选D。
Na2CO3和Na2SO4均能与Ba(OH)2反应,且加Ba(OH)2会引入新的杂质,不能达到除杂的目的。
题组二 考查Na2CO3、NaHCO3与酸反应的定量关系
3.有关NaHCO3和Na2CO3与盐酸的反应,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.等质量的NaHCO3和Na2CO3与盐酸完全反应,前者消耗盐酸较多
D.等物质的量的NaHCO3和Na2CO3与足量盐酸反应,两者产生CO2一样多
解析:
选C。
Na2CO3+2HCl===2NaCl+CO2↑+H2O,NaHCO3+HCl===NaCl+CO2↑+H2O。
解答此类题目用归“1”法。
A项,假设二者都是1g,则n(NaHCO3)=n(CO2)=
mol,n(Na2CO3)=n(CO2)=
mol,正确;B项,假设二者均为1mol,则消耗的盐酸:
Na2CO3为2mol,NaHCO3为1mol,正确;C项,假设二者均为1g,Na2CO3消耗盐酸的物质的量为2×
mol=
mol,NaHCO3消耗盐酸
mol,错误。
4.(2018·潍坊高三模拟)向NaOH和Na2CO3混合溶液中滴加0.1mol·L-1稀盐酸,CO2的生成量与加入盐酸的体积(V)的关系如图所示。
下列判断正确的是( )
A.在O~a范围内,只发生中和反应
B.ab段发生反应的离子方程式为CO
+2H+===H2O+CO2↑
C.a=0.3
D.原混合溶液中NaOH与Na2CO3的物质的量之比为1∶2
解析:
选C。
向NaOH和Na2CO3混合溶液中滴加0.1mol·L-1稀盐酸,发生的反应依次为OH-+H+===H2O,CO
+H+===HCO
,HCO
+H+===CO2↑+H2O,据此可以解答。
在O~a范围内,发生的反应是OH-+H+===H2O,CO
+H+===HCO
,不只发生中和反应,A错误;ab段发生反应的离子方程式为HCO
+H+===CO2↑+H2O,B错误;从图像知生成CO2为0.01mol,根据离子方程式HCO
+H+===CO2↑+H2O,可知消耗盐酸的物质的量为0.01mol,故a=0.3,C正确;根据离子方程式和图像可知Na2CO3的物质的量是0.01mol,共计消耗盐酸0.02mol,所以与氢氧化钠反应的盐酸是0.04mol-0.02mol=0.02mol,则氢氧化钠的物质的量为0.02mol,因此原混合液中,NaOH与Na2CO3的物质的量之比为2∶1,D错误。
利用数形结合的思想理解碳酸钠、碳酸氢钠与盐酸的反应
(1)向Na2CO3溶液中逐滴加入盐酸,消耗盐酸的体积与产生CO2的体积的关系如图甲所示。
(2)向NaHCO3溶液中逐滴加入盐酸,消耗盐酸的体积与产生CO2的体积的关系如图乙所示。
(3)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的体积的关系如图丙所示(设NaOH、Na2CO3的物质的量之比为1∶1)。
(4)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的体积的关系如图丁所示(设Na2CO3、NaHCO3的物质的量之比为1∶1)。
题组三 考查碳酸钠(或碳酸氢钠)质量分数的测定
5.某实验小组为测定工业纯碱中碳酸钠的质量分数(含少量NaCl),准确称量Wg样品进行实验,下列实验方法所对应的实验方案和测量数据最合理的是( )
选项
实验方法
实验方案
测量数据
A
滴定法
将样品配成100mL溶液,取10.00mL,加入甲基橙,用标准盐酸滴定
消耗盐酸的体积
B
量气法
将样品与盐酸反应,使生成的气体全部被碱石灰吸收
碱石灰增重
C
重量法
将样品放入烧杯中,置于天平上,加入足量盐酸
减轻的质量
D
量气法
将样品与盐酸反应,气体通过排水量气装置量气
排水体积
解析:
选A。
A.利用酸碱滴定法可以测得,A项正确;B.碱石灰也吸收CO2中含有的水蒸气,B项错误;C.加入盐酸,质量增加,C项错误;D.CO2能溶于水,所以不能用排水法量气,D项错误。
6.实验室欲测定碳酸钠和碳酸氢钠混合物中碳酸钠的质量分数w(Na2CO3),称取此混合物5.0g,溶于水中,配成250mL溶液。
方案一:
沉淀法。
利用化学反应把HCO
、CO
完全转化为沉淀,称量干燥沉淀的质量,由此计算混合物中w(Na2CO3)。
(1)量取100mL配制好的溶液于烧杯中,滴加足量沉淀剂,把溶液中HCO
、CO
完全转化为沉淀,应选用的试剂是________(填字母)。
A.CaCl2溶液 B.MgSO4溶液
C.NaCl溶液D.Ba(OH)2溶液
(2)过滤,洗涤沉淀,判断沉淀是否洗净的方法是____________________________。
(3)将所得沉淀充分干燥,称量沉淀的质量为mg,由此可以计算w(Na2CO3)。
如果此步中,沉淀未干燥充分就称量,则测得w(Na2CO3)________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
方案二:
量气法。
量取10.00mL配制好的溶液与足量稀硫酸反应,测定生成气体在通常状况(约20℃、1.01×105Pa)的体积,由此计算混合物中w(Na2CO3)。
(1)装置中导管a的作用是__________________________________________________。
(2)若撤去导管a,则测得气体体积________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
方案三:
滴定法。
量取25.00mL配制好的溶液加入锥形瓶中,滴加2滴酚酞试剂,摇匀,用0.2000mol·L-1的盐酸滴定到终点(已知终点时反应H++CO
===HCO
恰好反应完全)。
重复此操作2次,消耗盐酸的体积平均值为20.00mL。
(1)量取25.00mL配制好的溶液,应选择________仪器来完成。
(2)判断滴定终点的依据是_________________________________________________。
(3)此法测得w(Na2CO3)=________。
解析:
方案一:
(1)CaCl2溶液只能与CO
反应生成沉淀,而与HCO
不能发生反应,A错误;MgSO4溶液只能与CO
生成沉淀,而与HCO
不能发生反应,B错误;NaCl溶液与两种离子都不能生成沉淀,C错误;Ba(OH)2溶液可以与两种离子都生成沉淀,D正确。
(2)判断沉淀是否洗净的方法是检验最后一次洗涤溶液中是否含有Ba2+:
取少量最后一次洗涤液,滴加Na2SO4溶液,如无沉淀生成,则沉淀已洗净,反之则沉淀未洗净。
(3)所得沉淀未干燥充分就称量,则产生的沉淀质量偏大。
由于等质量时NaHCO3产生的沉淀质量大,因此测得w(Na2CO3)偏小。
方案二:
(1)装置中导管a的作用是使分液漏斗上下气体压强相同,以便于液体可以顺利滴下。
(2)若撤去导管a,滴入锥形瓶中的液体使锥形瓶中的空气排出,从而使测得气体体积偏大。
方案三:
(1)Na2CO3、NaHCO3的溶液显碱性,因此要量取25.00mL配制好的溶液,应选择碱式滴定管或移液管来完成。
(2)在Na2CO3、NaHCO3的碱性溶液中,酚酞溶液显红色,随着盐酸的滴入,溶液的碱性逐渐减弱,溶液的红色逐渐变浅,当滴加最后一滴盐酸时,溶液由红色变为无色,且半分钟内溶液不变红色,就证明溶液达到滴定终点。
(3)当达到滴定终点时,发生反应:
H++CO
===HCO
;在25.00mL配制好的溶液中含有的n(Na2CO3)=n(HCl)=0.2000mol·L-1×0.02L=0.004mol,则在250mL溶液中含有Na2CO3的物质的量n(Na2CO3)=0.004mol×
=0.04mol
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