内容正文:
第1节 钠及其化合物
第2节 铁及其化合物
第3节 金属资源的开发利用
目 录
CONTENTS
微专题1
化工流程题解题策略
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第1节 钠及其化合物
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2
一、活泼的金属单质——钠
1.物理性质:银白色固体,质软(可用小刀切割),熔点97.79 ℃,沸点882.9 ℃;密度比水小,
比煤油大,常保存在煤油中。
2.化学性质
(1)与非金属单质反应
①与Cl2反应:2Na+Cl2 2NaCl。
②与O2反应:常温下,4Na+O2 2Na2O;加热条件下,2Na+O2 Na2O2。
(2)与水、乙醇、乙酸反应
知识清单
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①2Na+2H2O 2NaOH+H2↑。
②2Na+2CH3CH2OH 2CH3CH2ONa+H2↑。
③2Na+2CH3COOH 2CH3COONa+H2↑。
注意
①钠与酸溶液反应时,先与酸反应,剩余的钠再与水反应。②钠与CuSO4溶液反应时,先
与水反应,生成的NaOH再与CuSO4反应生成蓝色的Cu(OH)2沉淀。③实验室用剩的钠,
要放回原瓶,不能随意丢弃。
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3.制备:常用电解熔融氯化钠的方法制取金属钠——2NaCl(熔融) 2Na+Cl2↑。
4.用途与性质的关系
用途 所利用的性质 具体示例
冶炼金属(如钛、锆、铌、钽) 金属钠具有还原性 4Na+TiCl4 4NaCl+Ti
制造高压钠灯 钠蒸气放电产生的黄光射程远、透
雾能力强 常用作路灯
制成钠钾合金 钠钾合金的熔点低,常温下呈液态,导
热性好 作原子反应堆的传热物质
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知识拓展
①钠汞齐具有缓和的还原性,常在有机合成中作还原剂。钠在实验室中常用来除
去残留在有机溶剂中的微量水分。②用金属Na制取Na2O:2NaNO3+10Na 6Na2O+
N2↑。
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氧化钠(Na2O) 过氧化钠(Na2O2)
色、态 白色固体 淡黄色固体
类别 碱性氧化物 过氧化物(非碱性氧化物)
氧元素化合价 -2 -1
电子式
阴、阳离子个数比 1∶2 1∶2
二、钠的氧化物——Na2O和Na2O2
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化学性质 与水反应 Na2O+H2O 2NaOH 2Na2O2+2H2O 4NaOH+
O2↑
与CO2反应 Na2O+CO2 Na2CO3 2Na2O2+2CO2 2Na2CO3
+O2
与酸(盐酸)反应 Na2O+2HCl 2NaCl+H2
O 2Na2O2+4HCl 4NaCl+2
H2O+O2↑
主要用途 用于制取少量Na2O2、烧碱 强氧化剂、漂白剂、供氧
剂、消毒剂
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归纳总结
①Na2O2中氧元素呈-1价,既有氧化性又有还原性,一般表现氧化性,其氧化性表现如下:
当遇到酸性KMnO4溶液时,表现还原性,被氧化为O2。
②在加热条件下Na2O与O2反应可生成Na2O2,化学方程式为2Na2O+O2 2Na2O2。
③遇CO2、H2O时,Na2O2发生自身氧化还原反应(歧化反应),反应中2Na2O2~O2~2e-。
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三、碳酸钠和碳酸氢钠
1.性质比较
碳酸钠(Na2CO3) 碳酸氢钠(NaHCO3)
俗名 纯碱、苏打 小苏打
色、态 白色粉末 细小白色晶体
溶于水的热效应 放热 吸热
水溶液的酸碱性 碱性 碱性
与盐酸反应的热效应 放热 吸热
热稳定性 受热不分解 2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+H2O
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与盐酸反应 Na2CO3+2HCl 2NaCl+
CO2↑+H2O NaHCO3+HCl NaCl+CO2↑+H2O
相互转化 Na2CO3 NaHCO3
用途 用于纺织、制皂、造纸、制玻璃等 用于制药、焙制糕点等
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2.Na2CO3与NaHCO3的鉴别方法
(1)利用热稳定性不同
(2)利用和酸反应生成气体的现象不同
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(3)利用溶液的酸碱性不同
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四、焰色试验
1.产生焰色的本质:原子核外电子跃迁释放能量。为物理变化。
2.实验步骤
注意
实验中也可用洁净的无锈铁丝代替铂丝。
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金属元素 锂 钠 钾 铷
焰色 紫红色 黄色 紫色 紫色
金属元素 钙 锶 钡 铜
焰色 砖红色 洋红色 黄绿色 绿色
3.一些金属元素的焰色
注意
观察钾元素的焰色要透过蓝色钴玻璃。
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五、侯氏制碱法
1.工艺流程
注意
NH3溶解度大,CO2溶解度小,故先向饱和食盐水中通入NH3,再通入CO2,有助于反应进行。
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2.反应原理
(1)产生NaHCO3的反应:NH3+NaCl+CO2+H2O NaHCO3↓+NH4Cl(利用了物质溶解度
的差异,碳酸氢钠的溶解度最小,析出)。
(2)产生Na2CO3的反应:2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+H2O。
3.绿色化学思想:循环使用的物质为CO2、NaCl。
4.优点(与索尔维法制纯碱相比):食盐利用率提高,可达98%;副产物NH4Cl可作氮肥。
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六、碱金属单质的性质及递变性
1.物理性质的相似性和递变性
锂(Li) 钠(Na) 钾(K) 铷(Rb) 铯(Cs)
原子半径 从锂(Li)到铯(Cs)依次增大
单质颜色 除铯略带金色光泽外,其余均为银白色
单质密度 ρLi<ρK<ρNa<ρRb<ρCs(注意钾的特殊性)
单质熔、沸点 从锂(Li)到铯(Cs)依次降低
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2.化学性质的相似性和递变性
锂(Li) 钠(Na) 钾(K) 铷(Rb) 铯(Cs)
与O2反应 从Li→Cs反应越来越剧烈,产物越来越复杂
Li2O Na2O、Na2O2 K2O、K2O2、KO2 更复杂的氧化物
与H2O反应 从Li→Cs反应越来越剧烈
缓和 剧烈 轻微爆炸 剧烈爆炸
氢氧化物 碱性:LiOH<NaOH<KOH<RbOH<CsOH
还原性 从锂到铯依次增强
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1.下列有关物质性质的应用错误的是 ( )
A.苯甲酸钠可用作增味剂
B.碘酸钾可用作营养强化剂
C.NaH可用作野外生氢剂
D.NaOH和铝粉的混合物可用作管道疏通剂
即练即清
A
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解析 苯甲酸钠是一种食品防腐剂,不是增味剂,A错误;碘酸钾能补充人体所需碘元素,
属于营养强化剂,B正确;NaH能与水反应生成H2(NaH+H2O NaOH+H2↑ ),可用作野
外生氢剂,C正确;铝粉、NaOH与水混合反应放热且产生大量气体,同时NaOH具有一定
的腐蚀性,从而可疏通管道,D正确。
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知识拓展
NaH中H显-1价,遇水发生反应生成H2,在此反应中H2O中的H化合价降低。类似的物质
还有CaH2。
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2.(2025北京东城一模,6)关于含少量氧化钠的过氧化钠样品,下列说法不正确的是
( )
A.阴、阳离子个数比为1∶2
B.钠露置在空气中最终转化为该样品
C.能与水反应,放出热量
D.测定氧化钠质量分数的方案:取a g样品溶于足量盐酸,蒸干、灼烧,得b g固体
B
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解析 Na2O由Na+和O2-构成,Na2O2由Na+和 构成,不论二者如何混合,阴、阳离子个数
比均为1∶2,A正确。Na Na2O NaOH Na2CO3·xH2O Na2CO
3,B错误。Na2O和Na2O2均可与水反应,且均放热,C正确。设样品中Na2O、Na2O2的物质
的量分别为x mol、y mol,可列式:62x+78y=a;Na2O、Na2O2与足量盐酸反应生成NaCl,依
据钠原子守恒可列式:(2x+2y)×58.5=b,两式联立可求出Na2O、Na2O2的物质的量,根据m
=nM,可求出二者的质量,接着计算Na2O在样品中的质量分数,D正确。
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3.(2025四川南充二诊,9)实验室用下图所示装置模拟侯氏制碱法制取NaHCO3。下列说
法错误的是 ( )
A.实验时应先打开K1,一段时间后打开K2
B.饱和NaHCO3溶液可除去CO2中的少量HCl
C.该装置设计存在缺少尾气处理的缺陷
D.装置C中的多孔球泡目的是使CO2快速溶解
A
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解析 NH3极易溶于水,CO2在水中溶解度较小,应先打开K2通入NH3,使溶液呈碱性;再
打开K1通入CO2,促进CO2溶解,A错误;NaHCO3能与HCl反应生成CO2,且CO2在饱和
NaHCO3溶液中的溶解度很小,故可用饱和NaHCO3溶液除去CO2中的少量HCl,B正确;
NH3直接排放会污染空气,应在C装置支管处增加尾气处理装置,C正确;装置C中的多孔
球泡可以增大CO2与溶液的接触面积,使CO2快速溶解,D正确。
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4.(2022天津,13,14分)金属钠及其化合物在人类生产生活中起着重要作用。回答下列
问题:
(1)基态Na原子的价层电子轨道表示式为________________。
(2)NaCl熔点为800.8 ℃,工业上采用电解熔融NaCl制备金属Na。电解反应方程式如下:
2NaCl(l) 2Na(l)+Cl2(g)
加入 CaCl2的目的是___________________________________。
作助熔剂,降低NaCl的熔点,节省能耗
(或 )
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(3)Na2O2的电子式为_______________________。在25 ℃和101 kPa时,Na与O2反应生成
1 mol Na2O2放热510.9 kJ,写出该反应的热化学方程式:____________________________
______________________。
(4)采用空气和Na为原料可直接制备Na2O2。空气与熔融金属Na反应前需依次通过
______、______(填序号)
a.浓硫酸 b.饱和食盐水
c.NaOH溶液 d.KMnO4溶液
a
c
2Na(s)+O2(g) Na2O2(s)
ΔH=-510.9 kJ·mol-1
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(5)钠的某氧化物晶胞如下图,图中所示钠离子全部位于晶胞内。由晶胞图判断该氧化
物的化学式为_________。
(6)天然碱的主要成分为Na2CO3·NaHCO3·2H2O,1 mol Na2CO3·NaHCO3·2H2O经充分加热
得到Na2CO3的质量为________g。
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Na2O
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解析 (2)NaCl的熔点为800.8 ℃,但电解时温度只有580 ℃,说明加入CaCl2的目的是降
低NaCl的熔点,减少能耗。(3)书写热化学方程式时注意两点,一是生成1 mol Na2O2时放
出510.9 kJ能量;二是物质状态的正确标注。(4)空气中的CO2会与Na2O2反应,水蒸气会
与Na、Na2O2反应,故要依次通过NaOH溶液和浓硫酸以除去CO2和水蒸气。(5)运用均
摊法,灰球个数为8× +6× =4,白球个数为8,则该氧化物为Na2O。(6)根据Na原子守恒
可得2NaHCO3~Na2CO3,则充分加热1 mol Na2CO3·NaHCO3·2H2O得到的Na2CO3的质量为
1.5 mol×106 g·mol-1=159 g。
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