第2章 海水中的重要元素——钠和氯（word版）-【精英1号】2024年高一化学学考名师解析与训练·知识梳理手册

第二章　海水中的重要元素——钠和氯 第一节　钠及其化合物 (一)钠 1．钠的物理性质 银白色金属，质软而轻，可用小刀切割；密度比水小，熔点低，具有良好的延展性、导电性。 2．钠的化学性质 从钠原子的原子结构认识钠的化学性质——还原性。 NaNa＋ (1)与非金属单质(如O2、Cl2)反应。 O2：常温下，4Na＋O2===2Na2O；加热时，2Na＋O2Na2O2。 Cl2：2Na＋Cl22NaCl。 (2)与水反应。 ①离子方程式：2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑。 ②钠与水(含酚酞)反应的实验现象及解释： (3)与盐酸反应。 离子方程式：2Na＋2H＋===2Na＋＋H2↑。 (4)与盐的反应。 ①与盐溶液反应时，先与水反应，生成的碱与盐可能发生复分解反应。 例如，与CuSO4溶液反应时，先发生2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，再发生2NaOH＋CuSO4===Cu(OH)2↓＋Na2SO4。 ②与熔融盐反应时，直接发生置换反应，如4Na＋TiCl44NaCl＋Ti。 3．钠的用途 (1)可用于制取过氧化钠等化合物。 (2)钠钾合金(液态)可用于原子反应堆的导热剂。 (3)可用作电光源，制作高压钠灯。 (4)冶炼某些金属：钠具有很强的还原性，在熔融状态下可以用于制取金属。 (二)钠的氧化物 氧化钠和过氧化钠性质比较见下表。 (三)钠盐 Na2CO3和NaHCO3性质比较见下表。 (四)焰色试验 1．概念 某些金属或它们的化合物在灼烧时会使火焰呈现出特殊的颜色。这属于物理变化，是元素的性质。 2．操作 铂丝无色待测物观察火焰颜色铂丝无色。 3．常见元素的焰色 钠元素呈黄色，钾元素紫色(透过蓝色钴玻璃观察)，铜元素呈绿色。 4．应用 用于检测某种金属元素是否存在；添加到烟花中，使焰火更加绚丽多彩。 1．钠与水的反应实质是钠与水电离出来的H＋反应，钠与酸反应是与酸直接电离出的H＋反应，并不是先与水反应生成碱，再与酸进行中和反应。 2．钠与盐的反应通常是钠与水反应后生成的碱再与盐发生复分解反应。因为钠非常活泼，会与直接接触的物质反应。例如，钠与硫酸铜溶液的反应，第一步反应为钠与水反应生成氢氧化钠，第二步反应是第一步的生成物氢氧化钠与硫酸铜反应形成氢氧化铜沉淀，可能发生的第三步反应是由于钠与水反应的剧烈放热使第二步反应的产物氢氧化铜部分分解产生黑色的氧化铜。 3．过氧化钠与水和二氧化碳反应的差量问题，可以是质量的差量，也可以是体积的差量。两份二氧化碳被吸收产生一份氧气，体积减小一份，质量增加了56克，相当于两份一氧化碳的质量；两份水被吸收产生一份氧气，体积减小一份，质量增加了4克，相当于两份氢气的质量。 4．碳酸钠和碳酸氢钠的性质区别在于碳酸氢钠受热容易分解，利用此性质可以鉴别碳酸钠和碳酸氢钠，也可以用氯化钡溶液鉴别碳酸钠和碳酸氢钠。Ba(OH)2或Ca(OH)2则不能用于鉴别这两者。 例1　将金属钠投放在下列溶液中会发生什么现象？ (1)NaHSO4溶液： 。 (2)稀NaCl溶液： 。 (3)饱和NaCl溶液： 。 (4)NH4Cl溶液： 。 (5)FeCl3溶液： 。 【答案】(1)有H2产生　(2)有H2产生　(3)有H2产生，同时有NaCl晶体析出　(4)同时产生H2和NH3(生成的碱与盐反应)　(5)有H2和红褐色沉淀生成(生成的碱与盐反应) 【解析】(1)NaHSO4电离出的H＋与钠反应生成氢气，有H2产生。 (2)钠是活泼金属，与稀NaCl溶液中的水反应，有H2产生。 (3)钠与水反应生成H2，溶剂减少，则饱和NaCl溶液中有晶体析出。 (4)钠与NH4Cl溶液中水反应有H2产生，生成NaOH与NH4Cl反应生成NH3。 (5)钠与水反应生成氢气和NaOH，NaOH与FeCl3反应生成Fe(OH)3红褐色沉淀。 例2　过氧化钠是重要的化工原料，具有多种用途。 (1)过氧化钠是淡黄色固体。 (2)过氧化钠可用作呼吸面具、潜水艇的供氧剂，写出Na2O2和CO2反应的化学方程式： 。 (3)某实验小组通过如图所示实验，探究Na2O2与水的反应，下列说法正确的是 。 A．②中的大量气泡主要成分是氢气 B．③中溶液变红，说明有酸性物质生成 C．④中现象可能是由于溶液中含有强氧化性物质造成的 D．⑤中MnO2的主要作用是降低了水中氧气的溶解度 (4)Na2O2具有强氧化性，与SO2反应能生成硫酸钠，写出反应的化学方程式： 。 【答案】(1)淡黄　(2)2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2　(3)C　(4)Na2O2＋SO2===Na2SO4 【解析】(1)过氧化钠是淡黄色固体。 (2)Na2O2和CO2反应生成Na2CO3和O2，该反应的化学方程式为：2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2。 (3)A.2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑，则②中的大量气泡主要成分不是氢气而是氧气，A错误；B.由于Na2O2与水反应生成了NaOH，则③中溶液变红，说明有碱性物质生成，B错误；C.由于Na2O2与水发生过程中可能生成强氧化性物质H2O2，④中现象可能是由于溶液中含有强氧化性物质造成的，C正确；D.由于Na2O2与水发生过程中可能生成强氧化性物质H2O2，H2O2在MnO2的催化下发生分解产生O2，即⑤中MnO2的主要作用是催化H2O2分解，D错误；故答案为C。 (4)Na2O2具有强氧化性，与SO2反应能生成硫酸钠，二者反应的化学方程式为：Na2O2＋SO2===Na2SO4。 第二节　氯及其化合物 (一)氯气的性质 1．氯气的物理性质 颜色 气味 毒性 密度 特性 黄绿色 刺激性气味 有毒 比空气重 易液化 2.从氯的原子结构认识氯气的化学性质——氧化性 Cl－ (1)与金属反应。 ①Fe：2Fe＋3Cl22FeCl3，棕色烟。 ②Cu：Cu＋Cl2CuCl2，棕色烟。 (2)与非金属反应。 H2：H2＋Cl22HCl，苍白色火焰。 H2和Cl2的混合气体在光照时会发生爆炸。 (3)与还原性无机化合物反应。 ①与碘化钾溶液反应：Cl2＋2KI===2KCl＋I2。 ②与SO2水溶液反应：Cl2＋SO2＋2H2O===H2SO4＋2HCl。 ③与FeCl2溶液反应：Cl2＋2FeCl2===2FeCl3。 3．从化合价的角度认识Cl2的化学性质——歧化反应 (1)与水反应。 化学方程式：Cl2＋H2OHCl＋HClO。 离子方程式：Cl2＋H2OH＋＋Cl－＋HClO。 (2)与碱反应。 ①与烧碱反应：Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O。 ②制取漂白粉：2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O。 4．氯水的成分和性质分析 (1)新制氯水中的粒子。 在25℃时，1体积的水可溶解2体积的氯气，氯气的水溶液称为氯水。溶解在水中的氯气约有1/3和水发生反应生成HCl和HClO，大部分以Cl2形式存在于水溶液中。因此，新制氯水呈浅黄绿色。 (2)新制氯水的性质。 (二)次氯酸和次氯酸盐的性质 1．次氯酸 (1)不稳定性。 次氯酸分解反应的化学方程式为2HClO2HCl＋O2↑。 (2)强氧化性。 ①能将有色物质氧化为无色物质，用作漂白剂。 ②杀菌、消毒。 (3)弱酸性。 向NaClO溶液中通入少量CO2，离子方程式为ClO－＋CO2＋H2O===HCO＋HClO。 2．次氯酸盐 (1)制漂白液。 将Cl2通入NaOH溶液中，可以得到以NaClO为有效成分的漂白液，化学方程式为 Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O。 (2)制漂白粉。 ①成分：漂白粉的主要成分是CaCl2和Ca(ClO)2，其中有效成分是Ca(ClO)2。 ②制取漂白粉：2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O。 ②漂白原理：在潮湿的空气中吸收CO2，化学方程式为Ca(ClO)2＋CO2＋H2O===2HClO＋CaCO3。 (三)氯气的实验室制法 1．实验室制取气体的装置一般由发生装置、净化装置、收集装置以及尾气吸收装置组成。以Cl2的实验室制法为例(见下图)： (1)反应原理：用强氧化剂(如KMnO4、K2Cr2O7、KClO3、MnO2等)氧化浓盐酸。 MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O (2)制备装置类型：固体＋液体气体。 (3)净化方法：用饱和食盐水除去HCl气体，再用浓硫酸除去水蒸气。 (4)收集方法：向上排空气法或排饱和食盐水法。 (5)尾气吸收：用强碱溶液(如NaOH溶液)吸收而不用Ca(OH)2溶液吸收的原因是，Ca(OH)2溶解度小，溶液浓度低，吸收不完全。 (6)验满方法：将湿润的淀粉-KI试纸靠近盛Cl2的试剂瓶口，观察到试纸立即变蓝，则证明已集满；或将湿润的蓝色石蕊试纸靠近盛Cl2的试剂瓶口，观察到试纸先变红后褪色，则证明已集满。 【特别提醒】实验室用MnO2和浓盐酸制取Cl2时应注意以下四点： ①反应物的选择：必须用浓盐酸，稀盐酸与MnO2不反应，且随着反应的进行，浓盐酸变为稀盐酸时，反应停止，故盐酸中的HCl不可能全部参加反应。 ②加热温度不宜过高，以减少HCl挥发。 ③实验结束后，先使反应停止并排出残留的Cl2后，再拆卸装置，避免污染空气。 ④尾气吸收时，用NaOH溶液吸收Cl2，不能用澄清石灰水吸收，因为溶液中含Ca(OH)2的量少，吸收不完全。 (四)Cl－的检验方法 (1)试剂：先向溶液中加稀硝酸，再加AgNO3溶液。 (2)现象：产生白色沉淀。 (3)原理：Ag＋＋Cl－===AgCl↓。 (4)加入稀硝酸的目的：排除CO等离子的干扰。 1．氯气具有强氧化性，与金属反应生成高价金属化合物。 2．新制氯水中含有“三分子、四离子”，H＋的酸性使指示剂变色，次氯酸的漂白性使指示剂褪色，与还原性离子发生氧化还原反应主要是因为氯气的氧化性。 3．氯气的实验室制法中必须用浓盐酸，稀盐酸不与二氧化锰反应。利用饱和食盐水吸收氯气中的氯化氢，降低了氯气的溶解度。 4．检验Cl－时先滴加适量的硝酸，以排除CO对实验的干扰。 例1　实验室制取Cl2时，下列操作正确的是(　　) A．用装置Ⅰ制取少量Cl2 B．用装置Ⅱ除去Cl2中的少量HCl C．用装置Ⅲ制取Cl2 D．用装置Ⅳ干燥Cl2 【答案】D 【解析】A.实验室用浓盐酸和二氧化锰共热制取氯气，不能用稀盐酸，A错误；B.除去氯气中的氯化氢应选择饱和食盐水，且导管应“长进短出”，B错误；C.实验室用浓盐酸和二氧化锰制取氯气需要加热，C错误；D.浓硫酸具有吸水性，且氯气和浓硫酸不反应，可用浓硫酸干燥氯气，D正确；故选D。 例2　ClO2是一种广谱型的消毒剂，根据世界环保联盟的要求，ClO2将逐渐取代Cl2成为新时代绿色消毒剂。已知ClO2是一种易溶于水而难溶于有机溶剂的气体，实验室制备ClO2的原理是用亚氯酸钠固体与氯气反应：2NaClO2＋Cl2===2ClO2＋2NaCl。如图所示是实验室用于制备和收集一定量较纯净的ClO2的装置(某些夹持装置和垫持用品省略)。其中E中盛有CCl4液体(用于除去ClO2中未反应的Cl2)。 (1)仪器D的名称是________，B装置中所盛试剂是________。 (2)制备实验开始时，先检查装置气密性，接下来的操作依次是________(填序号)。 ①往烧瓶中加入MnO2粉末　　　②加热　　　③往烧瓶中加入浓盐酸 (3)写出装置A中烧瓶内发生反应的化学方程式：________________________________________________________________________。 (4)F为ClO2收集装置，应选用的装置是________(填序号)，其中与E装置导管相连的导管口是________(填接口字母)。 (5)G装置的作用是______________________。 【答案】(1)干燥管或球形干燥管　饱和食盐水　(2)①③②　(3)MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O　(4)②　d　(5)作安全瓶防倒吸 【解析】A为制备氯气装置，二氧化锰和浓盐酸在加热条件下制备氯气；B中盛放饱和食盐水，除去氯气中的氯化氢气体；C为浓硫酸，干燥氯气；D中制备ClO2气体；E中四氯化碳溶液可除去ClO2中未反应的Cl2；F为收集ClO2气体的装置，可用向上排空气法；G为安全瓶，可防止倒吸；氢氧化钠溶液为尾气处理装置，防止污染空气。 (1)装置D的名称为干燥管或球形干燥管；B中盛放液体为饱和食盐水。 (2)制备实验开始时，先检查装置气密性，接下来的操作依次是：①往烧瓶中加入MnO2粉末，③往烧瓶中加入浓盐酸，②加热，故顺序为：①③②。 (3)装置A中烧瓶内发生反应的化学方程式：MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O。 (4)ClO2是一种易溶于水的气体，不能用排水法收集；密度比空气大，可选用向上排空气法收集，故选②；与E装置连接分导管口为d。 (5)根据分析，G的作用是：作安全瓶防倒吸。 第三节　物质的量 (一)物质的量及其单位 1．定义：表示含有一定数目微观粒子(如分子、原子、离子、电子、质子、中子等)的集合体的物理量。符号：n。单位：摩尔，简称摩，符号为mol。数值：1mol任何粒子所含有的粒子数约为6.02×1023个。 2．1mol任何粒子的粒子数叫作阿伏加德罗常数，符号为NA。通常用6.02×1023mol－1表示。 3．计算：物质的量n、阿伏加德罗常数NA与粒子数N之间的关系为n＝。 (二)摩尔质量(M) 1．定义：单位物质的量的物质所具有的质量，符号为M，单位：g/mol或g·mol－1。 2．数值：当摩尔质量以g·mol－1为单位时，在数值上等于该物质的相对分子质量(或相对原子质量)。 3．计算：物质的量、物质的质量、摩尔质量之间的关系为n＝。 (三)气体摩尔体积 1．影响物质体积的因素。 (1)粒子的大小；(2)粒子的数目；(3)粒子间的距离。 2．气体摩尔体积。 (1)定义：一定温度和压强下，单位物质的量的气体所占的体积。符号：Vm。单位：L/mol(或L·mol－1)。表达式：n＝V/Vm。 (2)影响因素：气体摩尔体积的数值不是固定不变的，它决定于气体所处的温度和压强。温度越高，压强越小，气体摩尔体积越大。 (3)在标准状况下(指温度为0℃，压强为101kPa)，气体摩尔体积约为22.4L·mol－1。 (4)注意：①对象为气体，单一气体或混合气体。 ②Vm与温度和压强有关，22.4L/mol不一定是标况下的气体摩尔体积，标况下的气体摩尔体积一定是22.4L/mol。 ③气体摩尔体积的数值与温度和压强有关系，同温同压下的气体，粒子间的距离相同，气体的摩尔体积是一样的。 (5)公式总结。 ①n＝＝＝ ②标准状况下的气体密度：ρ＝＝。 3．阿伏加德罗定律及其推论应用 (1)阿伏加德罗定律：在相同的温度和压强下，相同体积的任何气体都含有相同数目的分子(或气体物质的量相同)。 (2)阿伏加德罗定律的推论 (四)物质的量浓度 1．物质的量浓度 定义：用单位体积的溶液里含有溶质B的物质的量来表示溶液组成的物理量，符号为cB。单位：mol/L或mol·L－1。表达式：cB＝。 2．溶质的质量分数 3．溶解度 在一定的温度和压强下，在100g溶剂中所能溶解溶质最大的克数叫溶解度，用“S”表示。大部分溶质的溶解度随着温度的升高而增大，少数反常[如Ca(OH)2、气体等]。 计算公式：S＝×100g。 4．物质的量浓度与溶液中溶质的质量分数的转化 内容 物质的量浓度 质量分数 定义 以单位体积溶液里含有多少摩尔溶质来表示溶液组成的物理量 用溶质质量与溶液质量之比来表示溶液组成的物理量 溶质的单位 mol g 溶液的单位 L g 计算公式 cB＝ ω＝×100% 两者的关系 c(mol/L)＝ 　　 5.溶液稀释规律 (1)稀释规律。 ①溶质的质量在稀释前后保持不变，即m1ω1＝m2ω2。 ②溶质的物质的量在稀释前后保持不变，即c1V1＝c2V2。 ③溶液质量守恒，即m(稀)＝m(浓)＋m(水)。(体积一般不守恒) (2)同溶质、不同物质的量浓度的溶液的混合计算。 ①混合后溶液体积保持不变时，c1V1＋c2V2＝c(混)(V1＋V2)。 ②混合后溶液体积发生变化时，c1V1＋c2V2＝c(混)V(混)，其中V(混)＝。 (五)一定物质的量浓度溶液的配制 1．容量瓶的构造及使用注意事项 (1)容量瓶的构造。 只有一条刻度线，瓶上标有体积和温度。常用的容量瓶有100mL、250mL、500mL、1000mL等多种规格。 (2)容量瓶使用前一定要检验是否漏液。 向容量瓶中注入少量水，塞紧玻璃塞，用手指按住瓶塞，另一只手按住瓶底倒转容量瓶，一段时间后观察瓶塞处是否有液体渗出，若无液体渗出，将其放正，把玻璃塞旋转180°，再倒转观察是否有液体渗出。 (3)注意事项。 ①不能将固体或浓溶液直接放在容量瓶中溶解或稀释。 ②不能将容量瓶作为反应容器或用来长期贮存溶液。 ③不能将过冷或过热的溶液转移到容量瓶中，会引起容量瓶的形变，导致体积不准确。 ④不能配制任意体积的溶液，只能配制容量瓶上规定容积的溶液。 2．配制100mL 1.00mol/L NaCl溶液。 实验步骤： 计算→称量(天平的使用)→溶解(在烧杯中用适量蒸馏水溶解，恢复至室温)→移液(100mL容量瓶中)→洗涤(用蒸馏水洗涤烧杯内壁和玻璃棒2～3次，将洗涤液移入容量瓶中)→定容(加水到接近刻度线1～2cm时，改用胶头滴管加水到刻度线)→摇匀→装瓶，贴标签。 误差分析：以配制一定物质的量浓度的NaOH溶液为例。 1．物质的量只用来描述微观粒子，如分子、原子、离子、质子、中子、电子等，也可用于描述微观粒子的集合体，如1molNaCl。 2．摩尔质量在以g/mol为单位时，在数值上等于该物质的式量(或相对原子质量、相对分子质量)。 3．气体摩尔体积的概念只适用于气体，对于固体、液体并不适用。需要明确在给定条件下，物质的状态。例如，标准状况下，水是液态，就不适用气体摩尔体积的概念。 4．阿伏加德罗定律及其推论，可以归结为方程pV＝nRT，即气体的压强、体积、物质的量、温度满足上述方程。R为常数值，任意两个量不变的情况下，推测其他物理量成比例关系。 5．溶液的稀释或混合的核心为溶质的总物质的量不变。 6．一定物质的量浓度溶液的配制步骤：计算→称量(量取)→溶解(稀释)→恢复室温→移液→洗涤→定容→摇匀→装瓶→贴标签。 7．做误差分析时，应分析每一个错误的操作会引起物质的量或体积的变化，进而分析对浓度大小的影响。 例1　NA为阿伏加德罗常数。下列说法正确的是(　　) A．在密闭容器中充入2molSO2和1molO2，充分反应后生成2NA个SO3分子 B．标准状况下，11.2L CCl4中含有的原子总数为2.5NA C．1mol D2O中含有8NA个电子 D．26g乙炔在空气中完全燃烧，形成O—H键的数目为2NA 【答案】D 【解析】A.SO2与O2的反应是可逆反应，无法计算反应后生成的SO3分子数，A错误；B.标准状况下，CCl4是液体，无法计算11.2L CCl4中含有的原子总数，B错误；C.一个D2O分子中含有10个电子，故1molD2O中含有10mol电子，即10NA个电子，C错误；D.乙炔在空气中完全燃烧的反应方程式为2CH≡CH＋5O22CO2＋2H2O，一个H2O分子含有2个O—H键，26g乙炔物质的量为1mol，完全燃烧可生成1molH2O，形成2mol的O—H键，即2NA的O—H键，D正确；故选D。 例2　下面是用36.5%的浓盐酸(ρ＝1.18g·cm－3)配制500mL1mol·L－1的稀盐酸的操作，请按要求完成填空。 (1)所需浓盐酸的体积为________mL(保留一位小数)。 (2)如果实验室有15mL、20mL、50mL量筒，则选用________mL量筒最好。 (3)将量取的浓盐酸沿烧杯内壁慢慢注入盛有约200mL水的烧杯里，并不断搅拌。将________的上述溶液沿玻璃棒注入________中，并用50mL蒸馏水洗涤烧杯2～3次，洗涤液要注入上述仪器中，轻轻摇动容量瓶，使溶液混合均匀。 (4)加水至距刻度1～2cm时，改用________加水，使溶液的凹液面正好跟刻度相平。 (5)误差分析：请用“偏高”“偏低”或“无影响”进行填空。 ①定容时，俯视液面，则浓度________。 ②定容时，水加多了，用滴管吸出，则浓度________。 【答案】(1)42.4　(2)50　(3)冷却至室温　500mL容量瓶　(4)胶头滴管　(5)①偏高　②偏低 【解析】(1)36.5%的浓盐酸(ρ＝1.18g·cm－3)的物质的量浓度c＝＝mol·L－1＝11.8mol·L－1，配制成1mol·L－1的稀盐酸500mL，所需浓盐酸的体积V＝＝42.4mL。 (2)所需浓盐酸的体积为42.4mL，则选用50mL量筒最好。 (3)将量取的浓盐酸沿烧杯内壁慢慢注入盛有约200mL水的烧杯里，并不断搅拌，将冷却至室温的上述溶液沿玻璃棒注入500mL容量瓶中，并用50mL蒸馏水洗涤烧杯2～3次，洗涤液要注入上述仪器中，轻轻摇动容量瓶，使溶液混合均匀。 (4)加水至距刻度1～2cm时，改用胶头滴管加水，使溶液的凹液面正好跟刻度相平。 (5)①定容时，俯视液面，液体体积偏小，则浓度偏高；②定容时，水加多了，用滴管吸出，溶质的量会减少，则浓度偏低。 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 学科网（北京）股份有限公司 $$