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四单元
金属及其重要化合物
第1讲
钠及其化合物
复习目标!1结合真实情境中的应用实例或通过实验探究,了解钠及其重要化合物的主要
性质及应用。2.掌握钠及其重要化合物的制备方法。3.分析与推测钠及其重要化合物的相互转
化。
考点一钠及其氧化物
必备知识梳理
1.钠的物理性质
金属钠是一种supl(O1)银白色、有金属光泽的固体,质s\upl02)软,是s\upl(O3)热和
sup1(04)电的良导体:钠的密度比水的s\up1(O5)小,比煤油的supl1(O6大,熔点stup1(O7低
2.钠的化学性质
从钠原子的原子结构可知钠具有很强的sul(O1)还原性:
28
Na
(1)钠与非金属单质(如O2、S、C2等)反应
①与O2反应:supl024Na十O,=2NaQ(常温):supl(03)2Na+O2Na,Q(加热)。
②与S反应:sup1(O42Na十SNaS(研磨爆炸)。
A
③与C2反应:supl(05)2Na+C2NaCl
(2)钠与水反应
①化学方程式为supl(062Na+2HO一2NaOH+H21。
②与滴加酚酞的水反应的现象及解释
1
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操作
现象
原理或解释
钠浮在水面上
钠的密度比水的supl(OD小
向一个盛有适量蒸
反应supl(O8)放热,钠的熔点较
馏水的烧杯中滴加
钠熔成银白色小球
supl(09)低
几滴酚酞试液,然后
钠小球在水面上迅速游动
钠与水反应剧烈,反应产生的
把一小块金属钠投
伴有“嘶嘶”的响声
supl10)气体推动小球游动
入烧杯中
溶液变红
有supl1)破性物质生成
(3)钠与盐酸、稀硫酸反应
离子方程式为supl(12)2Na+2H+一2Na+十H21。
(4)钠与某些盐溶液反应:一般考虑钠先与水反应,生成的OH再与该盐发生复分解反应。
①与CuSO4溶液反应:s upl(13)2Na+2HO+CuSO4=Cu(OH)↓+Na,SO十H1。
②与FeCl3溶液反应:s\upl(14Na十6O+2FeCl=2Fe(OH3↓+6NaC1+3H21。
(⑤)与含羟基或羧基的有机物发生置换反应
①与乙醇反应:supl(152CH,CHOH+2Na-→2CH3CH2ONa+H1。
②与丙酸反应:2CH3CH2COOH+2Na-→2CHCH2 COONa+H2↑。
3.钠的制取、保存和用途
电解
(Q)制取:化学方程式为supl(O1)2NaC(熔融2Na+C土
(2)保存:密封保存,通常保存在supl(O2)石蜡油或supl(O3)煤油中。
(3)用途:钠钾合金(液态)可用于原子反应堆的导热剂:用于制供氧剂supl(O4NaO2:用作电
光源,制作supl(O5)高压钠灯;治炼某些金属一金属钠具有强还原性,熔融状态下可以用
熔融
于制取金属,如4Na+TiCL
NaCl+Ti。
4.氧化钠、过氧化钠的比较
名称
氧化钠
过氧化钠
细目
化学式
siup1(01NazO
stup1(02NaO
电子式
slup1(03)aC::F N.
sup1(04)::N
色、态
s\upl(O5自色固体
stupl(06)淡黄色固体
2
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氧元素化合价
\s\upl(07)-2
s\upl(08)-1
物质类别
supl(O9)藏性氧化物
过氧化物(不是碱性氧化物)
阴、阳离子个数比
\skupl(10)1 2
supl11)1:2
稳定性
较不稳定
较稳定
钠在supl(12)常温条件
钠在stupl(13)加热或点燃条
生成条件
下与O2反应生成
件下与O2反应生成
s\up1(14Na2O+
\slup1(15)2Na2O2+
与水反应
H2O2NaOH
2H2O-4NaOH+O21
s up1(16NaO+
stupl(172Na2O+
与C02反应
CO,-NazCO3
2C022Na2C0+02
s\upl(18NaO+
stup1(19Na2O2
与SO2反应
SO:-NazSO3
SO—NaS04
\s\up1(21)2Na202++
slup1(20)Na20++
与盐酸反应
4HCI-==4NaCl+2H20+02
2HCl===2NaCl+H20
土
用途
强氧化剂、供氧剂、漂白剂
保存
密封保有
转化
△
2Na2O+02 2Na2O2
易错辨析大
判断下列说法的正误,并指出错误说法的错因。
(①)钠和金属的盐溶液反应,能置换出盐中的金属。(×)
错因:钠先与盐溶液中的水反应生成NaOH和H2,NaOH可能再与盐发生复分解反应。
(2)把钠投入NH)2SO,溶液中只生成H2一种气体。(×)
错因:钠与HO反应生成的NaOH与NH2SO4反应,还有NH生成。
(③)金属钠可以保存在四氯化碳中。(×)
错因:金属钠的密度小于四氟化碳的密度,不能保存在四氯化碳中。
(4NaO2加入石蕊溶液中,溶液变蓝。(×)
错因:NQ2具有强氧化性,能漂白酸碱指示剂,现象应为先变蓝后褪色。
(5)1 mol Na2O2参与反应转移电子的物质的量一定为1mol。(×)
3
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错因:不一定,如1 mol NazO2与SO2反应转移电子的物质的量为2mol。
名师思维建模
一、钠的化学性质
1.钠与O2反应
(I)反应条件不同,钠与O2反应的产物不同。常温下,钠与O2反应生成NO:加热或点燃
条件下,钠与O2反应生成NazO2
(2)无论Na与O2反应生成Na2O还是Na,O2,只要参与反应的Na的质量相等,则转移电子
的物质的量一定相等。
2.钠与溶液的反应
钠与酸溶液的反应)反应规律一“先酸后水”若金属钠过量,再与水发生反应)
钠与碱溶液的反应)反应规律一“只消耗水“钠与碱溶液中的溶质不发生反应)
钠与盐溶液的反应)反应规律一“先水后盐“先考虑Na与水的反应,再考虑生成的NaOH与
盐溶液中的溶质是否发生复分解反应
注意:钠与盐的饱和溶液反应,由于溶剂HO减少,盐溶液中可能有晶体析出。
3.金属钠长期露置在空气中会发生一系列变化,其现象如下:
2
4④
银白色金属钠表面变暗出现白色固体、接着表面变潮湿白色块状固体白色粉末状物
质
上述各步反应的化学方程式:
①4Na+O2=2Na2O:
②Na,O+HzO2NaOH;
③2NaOH+C02+9H2O—Na2CO3·10H20:
④Na2CO3·10H2ONa2CO3+10H2O。
二、NazO2的氧化性与还原性
1.NazO2的强氧化性
试剂
现象
反应原理
S02气体
Na2O2+SO2-Na2SO4
氢硫酸
溶液变浑浊
NazO2+HzS—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,
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NazO2的强氧化性又使之褪色
品红溶液
红色褪去
NaO2的强氧化性使之褪色
2.NaO2的还原性
遇KMnO4等强氧化剂时,N2O2表现出还原性,氧化产物为O2。
3.遇CO2、HO、H+时,H元素和C元素都处于最高价态,不能被氧化,NO2发生自身
的氧化还原反应。
4.Na,O2与CO2、H2的反应规律
反应先后
当CO2、水蒸气的混合气体与NaO2反应时,可看成NazO2先与CO2反应,再
关系
与H0反应
电子转移
当Na2O2与CO2、Hz0反应时,物质的量的关系为2NaO2~O2~2e,,ne)
关系
=n(Na2O2)=2n(O2)
气体体积
CO2、水蒸气(或二者的混合气体)通过N,O2时,气体体积的减少量是参加反应
变化关系
的气体体积的12,等于生成氧气的体积,即△V=O2)=12(反应)
CO2、水蒸气分别与足量NaO2反应时,固体相当于吸收了CO2中的CO”、水
固体质量
蒸气中的H2"”,所以固体增加的质量分别为28gmol-1×a(CO2、2g·mol-1
变化关系
×nH2O)
关键能力提升
角度一分析与归纳钠的性质、保存及用途
1.下列有关钠的叙述正确的是()
A.Na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
B.金属钠具有强还原性,可与TC4溶液反应制取金属Ti
C.钠保存在煤油中,是因为煤油不与钠发生反应,钠比煤油的密度大,煤油可以使钠隔绝
空气和水蒸气
D.金属钠着火时,可用泡沫灭火器或干燥的沙土灭火
答案:C
2.下列叙述不正确的是()
A.23gNa与O2完全反应,生成32g产物时失去电子的物质的量为01mol
B.切开的金属Na暴露在空气中,光亮的表面逐渐变暗,发生的反应为2Na十O2一NaO2
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C.Na与稀盐酸反应的离子方程式为2Na+2H+一2Na++H2t
D.将少量Na投入FeC3溶液中,既有沉淀生成又有气体放出
答案:B
角度二理解与辨析氧化钠和过氧化钠的性质
3.相同物质的量的NazO2和Na,O的比较中,不正确的是(
)
A.两种物质所含原子个数之比为4:3
B.两种物质中阴、阳离子的物质的量之比分别为1:1、1:2
C.若两种物质与足量的水反应后所得溶液的体积相等,则所得溶液的物质的量浓度相等
D.两种物质与足量的CO2反应,消耗气体的质量比为1:1
答案:B
4.N2O2是一种常见的过氧化物,具有强氧化性和漂白性。
加1-2滴
轻轻
加入少量
风溶液
H.O-
气泡消
失后溶
溶液变红红色褪去有气泡产生
Na:0
被等分
产生
两份
腰性KmO溶被
气体
产生气体,溶液褪色)
(1)写出Na,O2的电子式:
其中化学键的类型为
氧元素的化合价为
(②)用化学方程式解释使酚酞溶液变红的原因:
依据实
验现象推测红色褪去的原因是
(3)用离子方程式解释加入酸性高锰酸钾溶液变色的原因:
(4)根据实验分析,过氧化钠与水反应除了生成氢氧化钠和氧气外,还存在另一反应,则另一
反应的化学方程式为
,其反应类型为
答案:Q)Na[:O:0:FNa离子键、非极性共价健一1
(2)2NaO2+2HzO一4NaOH+O2↑反应生成的H2O2具有漂白作用(或反应生成的H,O2氧
化了酚酞)
(3)2Mn0-4+5H2O2+6H+一2Mn2++502↑+8H20
(4NaO2十2HO一2NaOH+HO2复分解反应
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考点二碳酸钠、碳酸氢钠
必备知识梳理
1,碳酸钠与碳酸氢钠的物理性质及用途
名称
碳酸钠Na2CO)
碳酸氢钠NaHCO,)
细目
俗名
\s\upl(O1)纯碱、苏打
supl(02)小苏打
s'uplO3)自色粉末
色、态
stupl(04自色晶体
NazCO3·10HzO为白色晶体)
supl(OO易溶于水,溶解度比Na2CO3
溶解性
supl(05易溶于水
supl(07)小
用途
制洗涤剂、肥皂、玻璃等
灭火剂、发酵剂、治疗胃酸过多
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。
②NaHCO,,性质不稳定,受热易分解,化学方程式为splO12NaC0合Na,CO,+,0+CD
上。
(②)与酸(足量盐酸)反应(填离子方程式)
①Na,C0,:slup102C02-3+2H+C02↑+HQ。
②NaHCO3:supl(03HCo-3+H+Co2↑+HQ。
(3)与碱[Ca(OH)z溶液]反应(填离子方程式)
①Na,CO,:s\upl(04C02-3+Ca2+CaC03⊥。
②NaHCO,
NaHCO,少量:supl(05)HCO-3+OH-+Ca2+CaCO3↓+HQ:
NaHC03过量:supl(062HC0-3+2OH-+Ca2+CaC0,↓+C02-3+2H2Q。
(4)与盐溶液(CaC2溶液)反应(填离子方程式)
①Na2CO3:s\upl07Ca2++C02-3=CaC03⊥.
②NaHCO3:与CaCl2溶液不反应。
(⑤相互转化
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①NaCO3→NaHCO3
向饱和Na2CO,溶液中通入CO2,化学方程式为s\upl(O8NaCO十CO2十HO一2 NaHCO3⊥
②NaHCO3→Na,CO3
固体(受热分):sup1(09)△)溶液(与适量NaOH反应):supl1O)NaHCO3+
NaOH==Na2CO3+H2O。
3.焰色试验
(I)焰色试验:supl(O1)很多金属或它们的化合物灼烧时都会使火焰呈现出特征颜色。
(2)操作
酶取
铂丝一一一酒精灯烧至与原来的火焰颜色相同
待测物一一酒精灯灼烧观察火馅颜色一一用盐
酸洗涤铂丝一一酒精灯灼烧至与原来的火焰颜色相同。
(③)常见金属元素的焰色
锂元素:紫红色;钠元素:s\upl(O2)黄色:钾元素:stupl(O3)紫色(透过stup1(O4蓝色钴玻
瑙观察);Ca元素:s\upl(O5)砖红色;铜元素:supl(O6绿色。
易错辨析二判断下列说法的正误,并指出错误说法的错因。
(I)在酒精灯加热条件下,NaCO3、NaHCO3固体都会分解。(×)
错因:在酒精灯加热条件下,NaHCO3会分解,NCO2不会分解。
(2)能用Ca(OHDz溶液鉴别NaCO3和NaHCO3溶液。(×)
错因:不能,二者与C(OH2溶液反应的现象一样,均有白色沉淀生成。
(3)将稀盐酸逐滴滴入碳酸钠与氢氧化钠的混合溶液中,立即产生气泡。(×)
错因:HCl先与NaOH反应,后与NaCO反应生成NaHCO,最后再与NaHCO,反应生成
气体,不会立即产生气泡。
(4)除去CO2中的HC1气体,应选用饱和NaCO3溶液。(×)
错因:NaCO与CO2、HCl均发生反应,不能选用饱和NaCO溶液。
(⑤)用热的纯碱溶液清洗炊具上的油污时,不涉及化学变化。(×)
错因:纯碱水解产生NOH,油脂在碱性条件下水解生成甘油和高级脂肪酸钠,发生化学变
化。
(⑥焰色试验是一种复杂的化学变化。(×)
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错因:焰色试验是物理变化。
(⑦)焰色试验均应透过蓝色钴玻璃观察。(×)
错因:只有观察铆元素的焰色时需要透过蓝色钻玻璃。
名师思维建模
一、NaCO3、NaHCO3的鉴别与除杂
1.鉴别
(1)利用热稳定性不同
无明显变化的是Na,CO
固
加热
体
放出无色且能使澄清石灰水变浑浊的
气体的是NaHCO.
(2)相同条件下利用反应速率不同
产生气泡速率快的是NaHCO,
体
盐酸
产生气泡速幸慢的是Na,CO
(或溶液
滴加盐酸立即产生气泡的是NaHCO
滴加盐酸开始不产生气泡的是、a,CO,
(3)测pH法
溶
测相同温度、相同浓度
pH大的是NaCO,
液
溶液的pH
pH小的是NaHCO,
2.除杂
混合物(括号内为杂质)
除杂方法
NazCO,(s)(NaHCO)
加热法
NaHCOj(aq)(NazCO3)
通入足量CO2
Na:CO;(ag)(NaHCO3)
滴加适量NaO溶液
二、碳酸钠、碳酸氢钠与盐酸反应图像分析
1.用数形结合思想分析Na2CO3、NaHCO3与盐酸的反应图像
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(1)向Na2CO3溶液中逐滴加入盐酸,第一步:CO2一3转化为HCO一3,无气体产生;第二步:
HCO一3与H+反应产生CO2。消耗盐酸的体积与产生CO2的体积的关系如图1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2所示。
(3)向NaOH、Na2CO3的混合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3所示(设NaOH、NaCO,的物质的量之比x:y=1:1,其他比例时的图像略)。
(4)向Na,CO2、NaHCO,的混合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4所示(设Na2CO3、NaHCO,的物质的量之比m:n=1:1,其他比例时的图像略)。
VICO2
↑Co)
HCD
图1
图2
↑C0
VCO.)
xy=11
VHCD
VHCD
图3
图4
2.依据图像特点判断溶液中溶质成分的方法
↑aC0
0
VHCIVL
图像特点
溶液中溶质成分
若a=0(即图像从原点开始)
NaHCO3
若Oa)=(ab)(即Oa段与ab段消耗盐酸的体积相同
Na2CO3
若Oa>(ab)(即Oa段消耗盐酸的体积大于ab段消耗盐酸的体积
NazCO,和NaOH
若(Oa)(ab)(即Oa段消耗盐酸的体积小于ab段消耗盐酸的体积
Na2CO,和NaHCO
三、钠及其重要化合物之间的转化
10