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第2课时 钠的几种化合物 焰色试验
学业水平目标
学科核心素养
1.能列举、描述、辨识氧化钠、过氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠的重要物理性质、化学性质及实验现象
2.能说明碳酸钠、碳酸氢钠之间的相互转化
3.能说明钠及其化合物的应用
1.从物质类别、元素化合价的角度认识氧化钠与过氧化钠的性质,熟知过氧化钠与水和二氧化碳反应的应用
2.会设计实验探究过氧化钠与水的反应,探究并比较碳酸钠与碳酸氢钠的性质,学会焰色试验操作,增强科学探究与创新意识
1.物理性质
颜色: 白色 ;状态: 粉末状固体 。
2.化学性质
[基础梳理]
氧化钠的性质
写出序号表示的化学方程式:
① Na2O+H2O===2NaOH 。
② Na2O+CO2===Na2CO3 。
③ Na2O+2HCl===2NaCl+H2O 。
过氧化钠的性质与用途
1.物理性质
过氧化钠是一种 淡黄 色固体。
2.化学性质
(1)与水反应
实验操作
实验现象
产生大量气泡
带火星的木条复燃
试管外壁发热
滴加酚酞溶液 先变红后褪色
实验结论
生成 氧气
反应 放出 热量
生成碱;Na2O2具有强氧化性
化学方程式: 2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑
(2)与二氧化碳反应(化学方程式)
2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2 。
(3)用途:作供氧剂和漂白剂。
3.用途
(1)供氧剂:可用于呼吸面具或潜水艇中作为氧气的来源。
(2)强氧化剂。
碳酸钠和碳酸氢钠
1.物理性质
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
水中易溶,但比Na2CO3的溶解度 小
2.化学性质
(1)Na2CO3的性质
(2)NaHCO3的性质
焰色试验
1.定义: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。
3.几种金属的焰色
Na: 黄 色,K: 紫 色(观察时透过蓝色钴玻璃)。
4.应用
焰色反应在化学上常用于 金属单质或金属离子的鉴别 。
[预习质检]
判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)向碳酸钠与氢氧化钠的混合溶液中滴入稀盐酸,立即产生气泡。( × )
(2)灼烧白色粉末,火焰呈黄色,证明原粉末中有Na+,无K+。( × )
(3)Na2O2是淡黄色固体,久置于空气中变成白色。( √ )
(4)Na2O2的热稳定性不如Na2O。( × )
(5)Na2O2与水反应可以制取O2。( √ )
(6)Na2O2放入饱和NaOH溶液中有氧气放出,恢温后有晶体析出。( √ )
(7)分别加热Na2CO3和NaHCO3固体,试管内壁都有水珠,两种物质受热均易分解。( × )
氧化钠和过氧化钠
1.氧化钠和过氧化钠的比较
氧化钠
过氧化钠
氧元素价态
-2
-1
类别
碱性氧化物
过氧化物
生成条件
常温下与氧气反应得到
与氧气在燃烧或加热条件下反应
化学性质
与CO2或水发生化合反应,生成Na2CO3或NaOH,属于非氧化还原反应
与CO2或水反应生成Na2CO3和NaOH的同时有氧气生成,属于氧化还原反应,过氧化钠既作氧化剂又作还原剂
用途
多用于制造碳酸钠
作强氧化剂、漂白剂、供氧剂等
[误区警示] (1)Na2O属于碱性氧化物,Na2O2不属于碱性氧化物。这是因为Na2O2与酸反应除生成盐和水,还生成O2。
(2)过氧化钠与氧化钠虽然结构不同,但是二者阴阳离子的个数比都是1∶1。因为过氧化钠中存在一个过氧根离子,所以过氧化钠中阴阳离子个数比也是1∶2。
2.氧化钠与过氧化钠的稳定性
过氧化钠比氧化钠更稳定。因为钠在加热条件下与氧气反应生成过氧化钠,所以氧化钠可以与氧气反应生成过氧化钠:2Na2O+O2eq \o(=====,\s\up7(△))2Na2O2。
◆[典例示范]
[例1] 在深海中作业的潜水员的呼吸面具上,往往装入一定量的Na2O2,目的是给潜水员提供氧气。
下列对于Na2O、Na2O2的比较正确的一项是( )
A.Na2O2、Na2O都是钠的氧化物,都是碱性氧化物
B.Na2O、Na2O2都是易溶于水(与水反应)的白色固体
C.Na2O2在和CO2的反应中既是氧化剂又是还原剂
D.Na2O2、Na2O均可作供氧剂
[解题指南] 解答本题需要注意理解以下两个方面:
(1)碱性氧化物的定义。
(2)过氧化钠中氧的化合价的特殊性。
[解析] Na2O2与水反应时除了生成碱外,还生成了O2,故Na2O2不属于碱性氧化物,故A项错;Na2O2是淡黄色固体,故B项错;Na2O2与CO2和H2O反应时,是Na2O2中的氧元素之间发生了氧化还原反应,CO2、H2O既不是氧化剂又不是还原剂,Na2O2既作氧化剂又作还原剂,故C项正确;Na2O与水或CO2反应中无氧气产生,不能作供氧剂,D项错误。
[答案] C
◆[学以致用]
1.下列对过氧化钠的叙述中,正确的是( )
A.过氧化钠能与酸反应生成盐和水,所以过氧化钠是碱性氧化物
B.过氧化钠能与水反应,所以过氧化钠可以作气体的干燥剂
C.过氧化钠与二氧化碳反应产生氧气,故可用于呼吸面具中
D.过氧化钠与二氧化碳反应时,过氧化钠只作氧化剂
解析:C [A.Na2O2与酸反应不仅生成盐和水,还生成O2,故Na2O2不是碱性氧化物,故A错误;
B.Na2O2与水反应生成O2,会引入新的杂质,故B错误;
C.Na2O2与水反应生成O2,可用于呼吸面具中,故C正确;
D.Na2O2与CO2或H2O反应过程中,Na2O2中氧元素化合价既升高又降低,Na2O2既是还原剂又是氧化剂,故D错误;答案选C。]
碳酸钠、碳酸氢钠
1.Na2CO3、NaHCO3的鉴别
(1)利用热稳定性不同
①鉴别方法
②常用装置
(2)利用和酸反应生成气体的速率不同(相同条件下)
(3)利用与BaCl2或CaCl2溶液反应
(4)利用溶液的碱性强弱
[方法导引]
互滴法
互滴法是指当两种溶液反应时有两个不同的反应过程,且这两个过程的实验现象各不相同,则可以通过滴加顺序不同,利用产生的现象不同进行鉴别。
如:(1)盐酸逐滴加入到Na2CO3溶液中
①现象:开始无明显现象,后有无色气体放出。
②原理:COeq \o\al(2-,3)+H+===HCOeq \o\al(-,3)(无明显现象),
HCOeq \o\al(-,3)+H+===H2O+CO2↑(无色气体放出)。
(2)Na2CO3溶液逐滴加入到稀盐酸中
①现象:有无色气体放出。
②原理:COeq \o\al(2-,3)+2H+===H2O+CO2↑。
2.Na2CO3、NaHCO3的相互转化
(1)NaHCO3―→Na2CO3
①NaHCO3与碱溶液反应的实质是HCOeq \o\al(-,3)与OH-反应生成COeq \o\al(2-,3),所以NaHCO3可以与NaOH反应生成碳酸钠。
②碳酸氢钠固体受热分解可以得到碳酸钠。
2NaHCO3eq \o(=====,\s\up7(△),\s\do5( ))Na2CO3+CO2↑+H2O
(2)Na2CO3―→NaHCO3
①向饱和Na2CO3溶液中通入过量的CO2:
Na2CO3+CO2+H2O===2NaHCO3↓
注意:该反应能发生的原因有以下三个方面:
a.同温下,NaHCO3的溶解度比Na2CO3小;
b.生成的NaHCO3的质量比消耗的Na2CO3的大(即消耗106 g Na2CO3生成168 g NaHCO3),即溶质增加;
c.反应消耗了水,即溶剂减少。
②Na2CO3与HCl反应
反应的化学方程式为Na2CO3+HCl===NaHCO3+NaCl
注意:碳酸钠溶液与盐酸反应分两步。
第一步:COeq \o\al(2-,3)+H+===HCOeq \o\al(-,3)
第二步:HCOeq \o\al(-,3)+H+===CO2↑+H2O。所以向碳酸钠溶液中加入适量盐酸,也可以将碳酸钠转化为碳酸氢钠。
3.除杂
(1)Na2CO3固体中混有NaHCO3:加热;
(2)NaHCO3溶液中存在Na2CO3:通入足量CO2气体;
(3)Na2CO3溶液中存在NaHCO3:加入适量NaOH溶液。
◆[典例示范]
[例2] 有两支试管分别装有Na2CO3和NaHCO3溶液,下列操作和判断正确的是( )
选项
操作
判断
A
分别加入澄清石灰水
产生沉淀者为Na2CO3
B
分别加入等浓度的稀盐酸
反应较剧烈者为Na2CO3
C
分别加入CaCl2溶液
产生沉淀者为Na2CO3
D
逐滴加入等浓度的盐酸
立即产生气泡者为Na2CO3
[解题指南] 解答该题要注意以下三点:
(1)结构决定性质,Na2CO3和NaHCO3的性质不同在于阴离子的不同;
(2)CaCO3难溶于水,Ca(HCO3)2易溶于水;
(3)Na2CO3与酸反应是碳酸根离子逐步结合氢离子的过程。
[解析] A项中发生的反应分别为Na2CO3+Ca(OH)2===CaCO3↓+2NaOH,2NaHCO3+Ca(OH)2===CaCO3↓+Na2CO3+2H2O,两者现象相同(产生白色沉淀);B项滴加等浓度的稀盐酸时,NaHCO3溶液反应更剧烈;C项Na2CO3与CaCl2发生反应:Na2CO3+CaCl2===CaCO3↓+2NaCl,产生白色沉淀,NaHCO3与CaCl2不反应;D项逐滴加入等浓度的盐酸时,NaHCO3立即产生气泡,Na2CO3开始无气泡产生,过一会儿才产生气泡。
[答案] C
◆[学以致用]
2.下列关于Na2CO3和NaHCO3两种物质有关性质,说法不正确的是( )
A.向Na2CO3和NaHCO3溶液中,滴入酚酞后溶液均变红
B.Na2CO3固体中含有少量NaHCO3可用加热的方法除去
C.向等质量的Na2CO3和NaHCO3固体中加入足量稀盐酸,Na2CO3产生的气体较多
D.分别向盛有等质量的Na2CO3和NaHCO3固体的试管中滴入几滴水,振荡后用温度计测量Na2CO3温度高于NaHCO3
解析:C [A.Na2CO3和NaHCO3溶液都显碱性,向两溶液中滴入酚酞后溶液均变红,故A正确;
B.碳酸氢钠受热分解得到碳酸钠、水和二氧化碳,碳酸钠受热不分解,因此Na2CO3固体中含有少量NaHCO3可用加热的方法除去,故B正确;
C.根据Na2CO3~CO2,NaHCO3~CO2,向等质量的Na2CO3和NaHCO3固体中加入足量稀盐酸,设质量均为m g,Na2CO3的物质的量为eq \f(m,106) mol,NaHCO3的物质的量为eq \f(m,84) mol,因此NaHCO3产生的气体较多,故C错误;
D.分别向盛有等质量的Na2CO3和NaHCO3固体的试管中滴入几滴水,Na2CO3溶于水放热,NaHCO3溶于水温度基本不变,因此振荡后用温度计测量Na2CO3温度高于NaHCO3,故D正确;答案选C。]
2019年10月1日,我国举行中华人民共和国成立70周年盛大阅兵仪式年。潜艇兵是我国海军的一个重要兵种,肩负着保卫祖国海洋、保卫人民的重担。
在潜水艇中可用过氧化钠作为供氧剂。请选用适当的化学试剂和实验用品,用如图中的实验装置进行实验,证明过氧化钠可作供氧剂,其中A是实验室制取CO2的装置。
请分析装置B、C、D中所加的试剂及其作用或目的。
仪器
加入试剂
加入该试剂的作用或目的
B
C
D
[提示]
仪器
加入试剂
加入该试剂的作用或目的
B
饱和NaHCO3溶液
除去CO2中混有的HCl
C
Na2O2
反应生成O2
D
NaOH溶液
吸收没有反应的CO2
1.一个集气瓶中放有一团棉花,向其中倒入CO2气体时棉花燃烧起来,则棉花中可能包有( )
A.烧碱
B.氧化钾
C.过氧化钠
D.小苏打
解析:C [2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2,反应生成氧气且放出热量,使棉花燃烧起来。]
2.用脱脂棉包住0.2 g Na2O2粉末,放在石棉网上,在脱脂棉上滴加几滴水,可以观察到脱脂棉剧烈燃烧起来。由实验现象所得出的结论正确的是( )
A.Na2O2与H2O反应是一个放热反应
B.Na2O2具有强烈的腐蚀性
C.Na2O2与H2O反应中有氢氧化钠生成
D.Na2O2与H2O反应中有中间产物H2O2生成
解析:A [根据题述反应的现象可知反应过程中产生了助燃物氧气,同时由于脱脂棉燃烧起来,说明上述反应为放热反应。]
3.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:D [Na2CO3和Na2SO4均能与Ba(OH)2反应,不能达到除杂的目的。]
4.我国医学家通过研究发现小苏打可去除肿瘤内的氢离子,从而快速有效地杀死处于葡萄糖饥饿或缺乏状态的肿瘤细胞,为治疗原发性肝癌开辟了新路径。下列有关小苏打的说法错误的是( )
A.可用于制备苏打
B.可用于糕点生产中
C.与H+作用易产生CO2
D.可用饱和食盐水与CO2反应制得
解析:D [NaHCO3俗称小苏打,碳酸钠俗称苏打,碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠,则可用于制备苏打,故A项正确;NaHCO3俗称小苏打,碳酸氢钠能与H+反应生成二氧化碳,用于制发酵粉,可用于糕点生产中,故B、C正确;饱和食盐水与CO2不反应,所以不能用饱和食盐水与CO2反应制得小苏打,故D错误。]
5.用双线桥分析Na2O2与水反应中电子转移的方向和数目: ______________ 。氧化剂和还原剂是 ______________ ,氧化产物是 ________ ,还原产物是 ________ 。
解析:Na2O2与水反应时Na2O2中氧元素的化合价既升高又降低,同时体现还原性和氧化性。
[课堂小结]
$$