专题08 钠及其重要化合物 课件-2027届高三化学一轮复习

第三章　金属及其化合物 第8讲　钠及其重要化合物 新人教版 高中化学 2027届 一轮复习 高考题型与复习目标 高考题型 题型在选择题中考查钠与氧气反应时的电子转移数目、钠与水或乙醇反应的原理、过氧化钠的电子式、过氧化钠的性质或用途等，题目难度较小。在非选择题中进行考查迁移能力的可能性。 从命题思路上看 1、将钠、Na2O/Na2O₂、Na2CO₃/NaHCO₃的性质与计算、电化学、热化学、晶胞等模块整合考查。 2、以“侯氏制碱法”“钠-CO₂电池”“纯碱生产工艺流程”等真实或模拟工业情境为载体，考查绿色化学、原子经济性、实验安全与环保意识。 3、从单一性质判断转向实验设计、数据评价、误差分析（如滴定、热重、气体收集），强调定量思维与证据推理，实验题占比逐年提高。 1、掌握钠的主要性质及其应用。 2、掌握钠的重要化合物的主要性质及其应用。 3、注重钠及其化合物性质，构建知识网络化、系统化的模型。 复习目标 考点1 金属的通性 颜色： 状态： 导电、导热： 延展性： 硬度、熔点、密度： 通常情况下，都是固体(汞为液体) 都易导电、导热 都具有延展性( 金Au延展性最好！) 差别较大(因为金属键相差大) 一. 金属的物理通性 大多数为银白色(金、铜、铋Bi除外) *例如：金属与O2的反应，一般金属都能与氧气直接化合(Ag、Pt、Au除外)。 共性：与非金属、水、酸、盐、氧化物等反应 差异：具体反应情况具体分析 二. 金属的化学通性 考点1 金属的通性 1. 金属越活泼，和O2反应越剧烈； 2. 有些金属能在空气中燃烧，如Na、K、Mg； 3. 有些金属能在纯氧中燃烧，如Al、Fe； 4. 有些在空气中虽不能燃烧，但也会反应，生成氧化物，如Cu、Fe、Al等分别能生成CuO、Fe2O3、Al2O3。氧化铝是一层致密的保护膜; 5. 条件不同，产物不同或现象不同。 二. 金属的化学通性 常考查金属：钠(Na)、镁(Mg)、铝(Al)、铁(Fe)、铜(Cu) 学习逻辑：位置决定结构、结构决定性质、性质决定应用 单质 → 氧化物 → 氧化物对应水化物(碱) → 盐 学习金属元素顺序： Na Na2O2 NaOH Na2CO3 NaHCO3 Na2O 考点2 金属钠的性质及应用 核心转化关系-价类二维图 01 钠单质 (Na) 02 氧化物 03 氢氧化钠 04 钠盐 硼氢化钠 考点2 金属钠的性质及应用 钠相关化合物 氧化钠 (Na₂O) 性质：白色固体，典型的碱性氧化物，具有碱性氧化物的通性。 反应：遇水生成NaOH；与CO₂生成Na₂CO₃；与酸发生复分解反应生成盐和水，无氧气产生。 过氧化钠 (Na₂O₂) 性质：淡黄色粉末状固体，过氧化物，具有强氧化性和漂白性。 反应：与水、CO₂反应均生成O₂（自身歧化）；可用作呼吸面具或潜水艇的供氧剂。 氢氧化钠 (NaOH) 俗称：烧碱、火碱、苛性钠，极易溶于水且放热，易潮解。 特性：强碱，具碱的通性；能与酸、酸性氧化物、两性物质（如Al）及某些盐溶液反应生成沉淀。 碳酸钠 (Na₂CO₃) 俗名：纯碱、苏打 性质：白色粉末状固体，易溶于水，其水溶液碱性较强。化学性质稳定，受热不易分解。 碳酸氢钠 (NaHCO₃) 俗名：小苏打 性质：白色细小晶体，在水中的溶解度小于碳酸钠，水溶液碱性较弱。热稳定性差，受热易分解产生CO₂。 硼氢化钠 考点2 金属钠的性质及应用 1．钠的物理性质 (1)颜色状态：______________、有________光泽。 (2)密度：钠、水和煤油的密度大小为_______________________。 (3)熔点：________(填“大于”“小于”或“等于”)100 ℃。 (4)硬度：质地________，可以用小刀切割。 (5)传导性：可导______、导______。 [易错点拨]　实验室中通常将少量金属钠保存在石蜡油或煤油中，以隔绝空气中的O2和H2O(g)。 银白色固体 金属 ρ(水)>ρ(钠)>ρ(煤油) 小于 较软 电 热 镊子取，滤纸吸，小刀切，余下的要放回原瓶，盖好 Na是金属晶体，离子电荷数少，其金属键弱，所以熔、沸点低。电子气碰撞传导能量，定向运动导电。 考点2 金属钠的性质及应用 物质的特性与保存方法 金属Na、K：易与O2、H2O反应，保存在煤油中或液态烷烃中 白磷：易氧化、易自燃，保存在水中 液溴：有毒易挥发，用水封 I2：有毒易升华，且有强烈刺激性气味。用蜡封，保存在棕色瓶中，放置在阴凉处 固体烧碱：易潮解，干燥的塑料广口瓶中密封保存 浓HNO3、AgNO3：见光易分解，保存在棕色瓶中，放置在低温避光处 氢氟酸：易腐蚀玻璃，保存在塑料瓶中 因为CCl4的密度比钠大，钠不能保存在CCl4中，另外常考的试剂保存还有：NaOH溶液(用橡胶塞)、氯水和浓硝酸(棕色试剂瓶、玻璃塞)、氢氟酸(塑料瓶)等。 考点2 金属钠的性质及应用 (1) 与非金属单质反应 3. 化学性质 与O2反应： 钠元素在元素周期表中处于第_____周期第_____族，其原子最外层有1个电子，在反应中易________电子,表现出很强的_______性。  在自然界中都以化合态形式存在 三 ⅠA 失去1个 还原 2. 原子结构 钠的表面变暗 先熔化成小球,片刻后剧烈燃烧,发出黄色火焰,生成淡黄色固体 转移电子：1 mol Na参加反应时,无论是生成Na2O还是生成Na2O2,均转移1mol电子  核外电子排布式：1s22s22p63s1；价电子排布式：3s1价层电子排布图（轨道表示式）；处于s区 考点2 金属钠的性质及应用 (黄色火焰，冒白烟) 2Na+S====Na2S 研磨 (混合研磨即可发生爆炸) S: 2Na+H2====2NaH 高温 H2: 2Na＋Cl2 ==== 2NaCl 点燃 Cl2: -1 ( NaH具有强还原性 ) (1) 与非金属单质反应 3. 化学性质 金属钠长期露置于空气中最终完全转变为粉末，此过程中的主要 变化与现象： 银白色 金属钠 表面 变暗 出现白色固体 接着表面变稀 （NaOH潮解） 白色块 状固体 白色粉末 状物质 考点2 金属钠的性质及应用 N2: 6Na + N2 === 2Na3N (金属氮化物 + 水 → 氨气 + 碱) 点燃 思考：为什么镁能与氮气直接反应生成氮化镁，而钠却不能直接与氮气反应生成氮化钠？ ‌钠（Na）‌：‌常温常压下不与氮气反应‌；即使在高温、隔绝空气条件下，也‌不生成氮化钠（Na₃N）‌，而是生成‌叠氮化钠（NaN₃）‌，该反应需严格控制条件。 ①‌热力学与晶格能‌：Mg₃N₂晶格能高、生成焓负值大，‌热力学稳定‌；而Na₃N极不稳定，因N³⁻半径小、电荷密度高，难以被大半径的Na⁺稳定容纳。 ②‌离子半径匹配‌：Mg²⁺半径较小，更易与N³⁻形成稳定晶体结构；Na⁺半径大，无法有效稳定 N³⁻，导致氮化钠难以存在。 ③‌反应活化能‌：钠虽还原性更强，但与N₂反应的‌活化能过高‌，难以在常规条件下启动；镁在高温下能有效极化N≡N三键，降低活化能。 晶格能：是指气态离子形成1mol离子晶体时释放的能量（或1mol离子晶体解离为气态离子时吸收的能量，两者数值相等、符号相反），大小主要由离子电荷和离子半径决定 考点2 金属钠的性质及应用 3. 化学性质 (2)钠与水的反应 ①钠与水反应的离子方程式:　 。  ②钠与水(含酚酞)反应的实验现象及解释: 2Na + 2H2O = 2Na+ + 2OH- + H2↑ 金属钠与水的反应，实质是钠与水电离出的H+ 反应 (3)与酸的反应 注意: Na先与酸反应，再与水反应——先酸后水。 2Na + 2H+ = 2Na+ + H2↑ 而不是先与水反应生成氢氧化钠再中和反应 考点2 金属钠的性质及应用 3. 化学性质 (4)与盐的反应 第一步：钠与水反应生成NaOH和H2； 第二步：生成的NaOH如果能与溶质反应，则发生的是NaOH与溶质的复分解反应 与CuSO4溶液的反应 2Na＋2H2O＋CuSO4= Na2SO4＋Cu(OH)2↓＋H2↑ 现 象 化学方程式 饱和NaCl 溶液 饱和NH4Cl 溶液 钠溶解，放出无色无味气体、析出晶体 2Na+2H2O=2NaOH+H2↑ 钠溶解，有刺激性气味气体放出 2Na+2NH4Cl= 2NaCl+H2↑+2NH3↑ 因盐的不同而不同；对装置的要求；无色气体与蓝色沉淀；钠与AlCl3稀溶液反应，如果钠量较多，则先生成Al（OH）3沉淀，后沉淀溶解;例：a.NaHSO4溶液——Na直接与NaHSO4电离出的H＋反应；b．稀NaCl溶液——只发生Na与水的反应，只有H2产生；c．饱和NaCl溶液——有H2产生，同时有NaCl晶体析出；d．NH4Cl溶液——同时产生H2和NH3(生成的碱与盐反应)；e．CuSO4溶液——有H2和蓝色沉淀生成(生成的碱与盐反应) 考点2 金属钠的性质及应用 3. 化学性质 (5) 钠与碱溶液反应 实质：钠跟水反应 2Na＋2H2O = 2NaOH＋H2↑ Q. 将钠投入饱和石灰水中，将看到什么现象？为什么？ ①反应消耗了水，溶剂减少。 ②反应放热Ca(OH)2溶解度随温度升高而下降 2Na＋2H2O = 2NaOH＋H2↑ 有无色气体和白色晶体[Ca(OH) 2] 析出 与乙醇_____________________________ 与乙酸_____________________________ 与苯酚_____________________________ 2Na+2C2H5OH→2C2H5ONa+H2↑ 2Na+2CH3COOH→2CH3COONa+H2↑ 2Na+2C6H5OH(熔化)→2C6H5ONa+H2↑ 现象？ 钠沉于乙醇底部，平缓反应，产生无色气泡。 滴加酚酞，溶液呈红色。 (6)钠与含有活泼氢的有机物反应——醇、酚、羧酸 等 考点2 金属钠的性质及应用 3. 化学性质 【思考】试比较Na与CH3COOH 、C6H5OH 、H2O、C2H5OH四种物质反应的剧烈程度？ 氢的活性越强，与钠反应越激烈，反应速率越快。 氢的活性: CH3COOH > C6H5OH > H2O > C2H5OH 碱 性： CH3COONa < C6H5ONa < NaOH < C2H5ONa (7)钠与熔融盐的反应 4Na + 4TiCl4(熔融)=== Ti + 4NaCl ②工业上，钠与熔融KCl反应制备K ①工业制备钛： 高温 Na + KCl(熔融)====== K↑ + NaCl 850℃ (原理：高沸点物质制低沸点物质) 问题：工业上会用钠与熔融的镁盐反应制备金属镁吗？ 不会，经济上不划算！ 钠可用于制备钛、锆、铌、钽等贵金属 该反应的发生能说明Na的金属性强于K吗?不能 考点2 金属钠的性质及应用 4. 制取、保存及用途 (1)制取: 电解熔融NaCl (2)保存: 密封保存，通常保存在_____________中。  (3)用途: 2NaCl(熔融) 2Na+Cl2↑ 石蜡油或煤油 高压钠灯 传热介质 还原剂 不能用水灭火，应该用干燥的沙土来灭火。 问题：做实验时，金属钠不慎失火，能否用水或泡沫灭火器灭火？ (黄光射程远,透雾力强) (钛、锆、铌、 钽等) 室温下是液体，导热剂；熔融卤化物、除水剂 考点2 金属钠的性质及应用 钠的制备 工业上电解熔融的NaCl和CaCl2的低共熔混合物得到的： 已知：氯化钠的熔点为801℃ （1）形成熔融温度约为580℃的共熔物，降低了电解所需的温度，防止钠的挥发。 （2）增大离子浓度，增强熔融盐的导电性 （3）熔融混合物的密度比金属钠大，熔融钠和金属钙浮在上面，冷却到105-110℃，钙结晶析出，过滤。 注意温度单位 随堂检测 【正误辨析】 (1)在氧气中加热时，金属钠剧烈燃烧，生成淡黄色的固体Na2O2。(　　) (2)金属钠着火时，可用水或干燥的沙土灭火。(　　) (3)金属钠具有强还原性，可与TiCl4溶液反应制取金属Ti。(　　) (4)实验完毕后剩余的金属钠不能随意丢弃，应放回原试剂瓶。(　　) √ × × √ × (6)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。(　　) (7)钠着火燃烧时可用泡沫灭火器扑灭。(　　) × × (8)钠与CuSO4溶液反应方程式为2Na＋CuSO4===Cu↓＋Na2SO4。(　　) (9)金属钠露置在空气中最后生成小苏打。(　　) (10)1 mol Na与足量O2分别在加热和常温条件下充分反应失去电子数一样多。(　　) × × √ 不是致密的 随堂检测 1. 将金属钠投入盛有下列溶液的小烧杯中，既有气体生成，又有白色沉淀 产生的是(不考虑反应中溶液温度的变化) ( ) ①MgSO4溶液 ②NaCl溶液 ③Na2SO4溶液 ④饱和Ca(OH)2溶液 ⑤CuSO4溶液 ⑥饱和NaCl溶液 ⑦Fe2(SO4)3溶液 A. ①②④ B. ②③⑥ C. ①④⑥ D. ④⑤⑥ C 2. 下列说法正确的是(　　) A. 向AlCl3溶液中加入金属Na，比较Na和Al的还原能力 B. 检验乙醇中含有水：用试管取少量的乙醇，加入一小块钠，产生无色气体 C. 将金属钠在燃烧匙中点燃，迅速伸入集满CO2的集气瓶中，集气瓶中产生大量白烟，瓶内有黑色颗粒产生，说明CO2具有氧化性 D. 探究金属钠在氧气中燃烧所得固体粉末的成分：取少量固体粉末，加入2～3 mL蒸馏水，若无气体生成，则固体粉末为Na2O；若有气体生成，则固体粉末为Na2O2 C 4Na＋3CO2=2Na2CO3＋C 考点3 钠的氧化物 物质 氧化钠(Na2O) 过氧化钠(Na2O2) 颜色、状态 白色固体 　　　　固体  类别 　　　　氧化物  过氧化物 (非碱性氧化物) 氧的价态 电子式 阳离子、阴离子个数比 生成条件 常温 加热或点燃 淡黄色 碱性 -2 -1 1. 氧化钠和过氧化钠 2∶1 2∶1 离子键、离子键+共价键；Na2O2在熔融状态下完全电离，是强电解质。 考点3 钠的氧化物 物质 氧化钠(Na2O) 过氧化钠(Na2O2) 化 学 性 质 热稳定性 不稳定(2Na2O+O2 2Na2O2) 稳定 与水反应 与CO2反应 与酸反应 主要性质 　具有碱性氧化物的通性 具有强氧化性 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 Na2O+H2O = 2NaOH 2Na2O2+2H2O = 4NaOH+O2↑ Na2O+CO2 = Na2CO3 2Na2O2+2CO2 = 2Na2CO3+O2 Na2O+2HCl = 2NaCl+H2O Na2O2＋SO2= Na2SO4 Na2O＋SO2 = Na2SO3 2Na2O2+4HCl = 4NaCl+2H2O+O2↑ 非氧化还原反应，歧化反应；常用的工业漂白剂，但是不能用于食品的漂白 考点3 钠的氧化物 2．Na2O2的强氧化性与还原性 (1)过氧化钠的强氧化性六个表现 试剂 现象 反应原理并解释 气体 - _________ 溶液 有______色沉淀生成 ________________ 溶液 - _________________ 氢硫酸 溶液变浑浊 _____________ 酚酞溶液 溶液先变____后褪色 与水生成的________性使之褪色 品红溶液 溶液红色____ 的________性使之褪色 红褐 红 强氧化 褪去 强氧化 从元素化合价角度分析Na2O2的性质；(1)遇还原性试剂时，表现出氧化性，还原产物通常为H2O。③遇还原性氧化物（即低价非金属氧化物），表现强氧化性，一般不生成氧气，而生成高价钠盐 考点3 钠的氧化物 2．Na2O2的强氧化性与还原性 电子转移关系：2Na2O2 ---- O2 ---- 2e- H＋；遇最高价金属氧化物（酸酐）发生自身的氧化还原反应，有氧气生成； 考点3 钠的氧化物 思考：五氧化铬又称过氧化铬，其中Cr元素的化合价为＋6价， 则每个CrO5分子中存在过氧键的数目为_____个。 2 无论是过氧化钠还是其他过氧化物，具有强氧化性、漂白性等特殊性质的 根本原因是这些物质中都含有过氧键。H2SO5(过硫酸，相当于H2O2中的 一个H被—SO3H取代) 考点3 钠的氧化物 3、钠的氧化物和盐溶液反应 反应原理 钠的氧化物先和水反应，生成NaOH再和盐复分解反应 过氧化钠与还原性溶液反应：直接发生氧化还原反应 与非还原性盐溶 液的反应 溶液 产生气泡和______沉淀 溶液 产生______沉淀和__________ 与还原性盐溶液 的反应 溶液产生____沉淀，迅速变成_______，最后变成_______，同时也有气泡产生 溶液 立即产生______和________沉淀 蓝色 白色 无色气体 白色 灰绿色 红褐色 气泡 红褐色 Na2O2 现象 Na2O2 现象 Na2O2 现象 Na2O2 现象 考点3 钠的氧化物 4、O的漂白性 原理及特点 ______性漂白，______性漂白 适用范围 能漂白有机色素，不能漂白无机色素(如墨汁) 实验现象 石蕊试液 现象是溶液先______后______，并有______产生 酚酞试液 现象是溶液先______后______，并有______产生 品红溶液 现象是溶液__________，并有______产生 氧化 永久 变蓝 褪色 气泡 变红 褪色 气泡 红色褪去 气泡 Na2O2 Na2O2 过氧化钠是常用的工业漂白剂，但是不能用于食品的漂白 Na2O2 考点3 钠的氧化物 3、O与HO、CO反应的四种关系规律 2Na2O2＋2CO2=2Na2CO3＋O2 2Na2O2＋2H2O = 4NaOH＋O2↑ （1）电子转移关系 　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）反应顺序关系 一定量的Na2O2与一定量的CO2和H2O（g）的混合物的反应：可看做Na2O2先与CO2反应，待CO2反应完全后，Na2O2再与H2O发生反应。 ①2Na2O2 + 2CO2 = 2Na2CO3 + O2 ②2Na2O2 + 2H2O = 4NaOH + O2↑ 2Na2O2 + 2CO2 = 2Na2CO3 + O2 △V 减 2L 1L 1L 2Na2O2 + 2H2O(g) = 4NaOH + O2↑ △V减 2L 1L 1L （3）体积变化关系 若CO2、水蒸气(或二者的混合气体)通过足量Na2O2，气体体积的减少量是原气体体积的1/2，等于生成氧气的量即△V 减 =V（O2)=1/2V（原气体） CO2能与NaOH反应（3）物质的量变化：①无论是CO2，水蒸气的单一成分或混合气体，与足量Na2O2反应，H2O或CO2与放出的O2物质的量之比均为2:1 考点3 钠的氧化物 3、O与HO、CO反应的四种关系规律 （4）固体质量变化关系 ②2Na2O2 + 2H2O = 4NaOH + O2 ① 2H2+O2 = 2H2O ②2Na2O2 + 2CO2 = 2Na2CO3 + O2 ①2CO+O2 = 2CO2 例1、1gH2在一定条件下与氧气充分反应后产生的水蒸气全部通入足量Na2O2中，固体质量增加？ 例2、1gCO在一定条件下与氧气充分反应后产生的CO2全部通入足量Na2O2中，固体质量增加？ H2O使固体增加H2；CO2使固体增加CO Na2O2 + H2= 2NaOH Na2O2 + CO= Na2CO3 固体△m=28n(CO)+2n(H2)，即原气体总质量 固体质量的 变化关系 　CO2、水蒸气分别与足量Na2O2反应时，固体相当于吸收了CO2中的“CO”和水蒸气中的“H2”，所以固体增加的质量 Δm(CO2)=28 g·mol-1×n(CO2)，Δm(H2O)=2 g·mol-1×n(H2O) 考点3 钠的氧化物 3、O与HO、CO反应的四种关系规律 (5)特殊应用：凡分子组成符合的物质，该物质在中完全燃烧，将其产物和通入足量后，固体增重必为。或者是由C、H、O三种元素组成的物质，只要C、O原子个数比为，即可满足上述关系。 无机化合物 、CO及和CO的混合气体 有机化合物 甲醇)、甲醛)、乙酸)、甲酸甲酯)、葡萄糖) 考点4 钠的氢氧化物 1、氢氧化钠 (1)物理性质：NaOH的俗名为____碱、____碱或______钠；它是一 种______固体，易溶于水并______大量的热，有吸____性；吸收空 气中的水分而______；有很强的______性。 烧 火 苛性 白色 放出 水 潮解 腐蚀 (2)化学性质 ①具有____的通性：能使酸碱指示剂变色；与强酸反应； 与酸性氧化物、两性氧化物反应；与盐反应(强碱制弱碱)。 碱 ②其他反应----与金属铝反应：_______________________________ 与非金属单质反应：_______________________________ 酯类水解：_____________________________________________ 与卤代烃水解取代、与酚羟基中和、与酰胺基水解、与羧酸中和 = 紫色石蕊变蓝，无色酚酞变红，甲基橙变黄；二氧化碳、二氧化硫、二氧化硅，硫，硅 考点4 钠的氢氧化物 1、氢氧化钠 (3)NaOH的制取 ①实验室(土法)制烧碱：_______________________________________ ②现代工业制碱：_____________________________________ (4)NaOH的保存、称量、用途 （1）保存：塑料瓶+ 塞密封存放，隔绝 ； （2）称量：腐蚀性、易潮解，放在 中称量，不能用 ； （3）用途：制 、造纸、纺织、除 、实验室碱性试剂。 （4）NaOH在有机反应中的应用：提供 环境，如卤代烃的水解和消去反应、酯类的水解和油脂的皂化等。 橡胶 空气与水蒸气 小烧杯 纸 肥皂 油污 碱性 (5)NaOH的变质问题： （1）变质原因：吸收空气中 生成 ； （2）检验变质：加过量 ，产生 ；或加 生成 沉淀； （3）除杂NaOH中混Na2CO3：加适量 ，过滤。 CO2 Na2CO3 稀盐酸 气泡 BaCl2 白色 Ca(OH)2 随堂检测 2. 取a g某物质在O2中完全燃烧，将生成物与足量Na2O2固体完全反应，反应后，固体质量恰好也增加了a g，下列物质不能满足上述结果的是(　　) A.H2 B.CO C.C6H12O6 D.C12H22O11 D 1. 对固体NaHCO3充分加热，产生的气体先通过足量浓硫酸，再通过足量Na2O2，固体增重28 g，则NaHCO3的物质的量为_____ mol。  2 3．某实验小组通过如图所示实验， 探究Na2O2与水的反应： 下列说法中正确的是(　　) A．②中大量气泡的主要成分是氢气 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 C 随堂检测 4. Na2O2与NaHCO3按物质的量之比为1 : 2混合后，在密闭容器中充分加热，排除气体物质后，所得残留固体是（ ） A. Na2CO3和Na2O2 B. 只有Na2CO3 C. Na2CO3和NaOH D. 只有NaOH 2NaHCO3 == Na2CO3＋H2O＋CO2↑ 2Na2O2＋2H2O= 4NaOH＋O2↑ 2NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O 2 所以，只要有CO2存在，最终产物只能是Na2CO3而非NaOH 当Na2O2同时遇到H2O和CO2时，先考虑Na2O2与CO2反应，再考虑与H2O反应。 与Na2O2反应，谁先谁后？ B 1 1 换1:1 或 2:1呢？ C Na2O2、Na2CO3和NaOH 考点4 碳酸钠与碳酸氢钠 名称 碳酸钠 碳酸氢钠 化学式 俗名 ______或______ 颜色、状态 白色粉末 细小白色晶体 水溶性 易溶于水，放热，溶液呈碱性 易溶于水，但比Na2CO3的溶解度小，吸热，溶液呈碱性 应用 用于纺织、造纸、 制玻璃、制皂等 用于焙制糕点、制药、灭火剂等 Na2CO3 NaHCO3 纯碱 苏打 小苏打 1. 物理性质及应用 Na2CO3 NaHCO3 洗涤剂，中和酸性废水；发酵粉、胃酸过多、泡沫灭火器、膨松剂 考点4 碳酸钠与碳酸氢钠 思考1：碳酸钠和碳酸氢钠溶于水一个放热，一个吸热？ 溶解热效应：晶格能（吸热，拆离子）+水合能（放热，离子水合） 思考2：相同温度下，为什么碳酸钠的溶解度大于碳酸氢钠？ Na2CO3：晶格能大（拆键吸热多），但CO32-水合放热远更多 → 整体溶解放热 NaHCO3：晶格能偏小（拆键吸热少），但HCO3-水合放热更少 → 整体溶解吸热 HCO₃⁻ 在晶体中通过氢键形成了稳定的链状缔合结构，把晶格能"人为拔高"了 拓展：硼酸在冷水中溶解度很小，但在热水中溶解度较大，结合图示，解释原因。 冷水中硼酸形成分子间氢键，使溶解度降低 苯酚的溶解度 考点4 碳酸钠与碳酸氢钠 思考3：相同物质的量浓度时(同温度下)，Na2CO3水溶液的碱性大于NaHCO3水溶液的碱性，为什么？ 定量计算：常温25℃，已知碳酸电离常数：Ka1=4.3×10-7，Ka2=5.6×10-11，Kw=1.0×10-14 请分别计算： 1、分别计算CO32-第一步水解平衡常数、HCO3-水解平衡常数 2、计算0.10 mol/L Na2CO3 溶液、NaHCO3溶液的pH 考点4 碳酸钠与碳酸氢钠 2. 化学性质 (1)热稳定性 ①Na2CO3性质稳定，受热难分解，但结晶碳酸钠(Na2CO3·10H2O)易风化。 ②NaHCO3性质不稳定，受热易分解，化学方程式为 ______________________________________________。 (2)与酸(足量盐酸)反应(填化学方程式) ①Na2CO3：____________________________________________。 ②NaHCO3：___________________________________________。 Na2CO3＋2HCl = 2NaCl＋H2O＋CO2↑ NaHCO3＋HCl = NaCl＋H2O＋CO2↑ 较快 更快 (3)与碱反应(填化学方程式) ①与NaOH溶液反应 Na2CO3：与NaOH溶液不反应。 NaHCO3：___________________________________。 NaHCO3＋NaOH= Na2CO3＋H2O ②与Ca(OH)2溶液反应(填化学方程式) Na2CO3：______________________________。 NaHCO3：___________________________________。 Ca2+ + 2OH- +2HCO3- = CaCO3↓+CO32- +2H2O Ca(OH)2少量 Ca2＋＋CO32-= CaCO3↓ HCO3- + OH- + Ca2+ = CaCO3↓+H2O Ca(OH)2过量 考点4 碳酸钠与碳酸氢钠 (5)相互转化 ①Na2CO3―→NaHCO3 向Na2CO3溶液中通入CO2，化学方程式为___________________________。 ②NaHCO3―→Na2CO3 NaHCO3固体受热分解转化成Na2CO3。 Na2CO3＋H2O＋CO2= 2NaHCO3 (4)与盐反应 Al2(SO4)3(填化学方程式) Na2CO3：____________________________________。 NaHCO3：___________________________________。 2Al3+ ＋3CO32- ＋3H2O = 2Al(OH)3↓＋3CO2↑ Al3+＋3HCO3- = Al(OH)3↓＋3CO2↑ 从速率角度讲: HCO3- 只需水解一步即可生成CO2 从灭火效果角度讲: 等量的Al3+ ,HCO3-产生的CO2更多 考点4 碳酸钠与碳酸氢钠 思考：能否用BaCl2或CaCl2溶液鉴别Na2CO3和NaHCO3? CaCl2+ 2NaHCO3 = CaCO3↓+ 2NaCl+ H2O +CO2↑ 不能 工业上，往往用多元弱酸酸式酸根离子作沉淀剂制备正盐。 Mn2++ 2HCO3- = MnCO3↓+ H2O +CO2↑ 理解：反应产生正盐沉淀时，释放出H+和酸式酸根离子结合生成多元弱酸(或含氢较多的酸式酸根离子) 实验探究： NaHCO3与CaCl2溶液的反应 ①0.01mol/L CaCl2溶液 + 0.1mol/L NaHCO3溶液 ②0.5mol/L CaCl2溶液 + 1mol/L NaHCO3溶液 ③2.5mol/L CaCl2溶液 + 1mol/L NaHCO3溶液 →无明显现象 →产生白色沉淀和CO2气体 CaCl2+ 2NaHCO3 = CaCO3↓+ 2NaCl+ H2O +CO2↑ 结论：NaHCO3与CaCl2溶液极稀时，不易反应，但一般浓度下，均能反应 Ca2++ 2HCO3- = CaCO3↓+ H2O +CO2↑- 离子方程式？ 总：Ca2+ + 2HCO3- = CaCO3↓+ H2O +CO2↑ ①HCO3- = H+ + CO32- ②Ca2+ + CO32- = CaCO3↓ ③H+ + HCO3- = H2CO3 Ka2 1/Ksp 1/Ka1 K总 = Ka2 × 1/Ksp × 1/Ka1 已知： Ksp(CaCO3) = 2.8 ×10-9 Ksp(BaCO3) = 2.5 ×10-9 Ka1(H2CO3) = 4 ×10-7 Ka2(H2CO3) = 5 ×10-11 定量计算 = 5 ×10-11 × 1/(2.8 ×10-9) × 1/(4 ×10-7)= 4.5 ×104 考点4 碳酸钠与碳酸氢钠 (6) Na2CO3、NaHCO3的鉴别方法 Na2CO3 NaHCO3 考点4 碳酸钠与碳酸氢钠 (7) Na2CO3溶液与盐酸互滴时反应现象的不同点——互滴实验 (1)、向Na2CO3溶液中逐滴加入盐酸 (开始时酸不足) 【先】：Na2CO3＋HCl=NaHCO3＋NaCl　无气体产生 【后】：NaHCO3＋HCl=NaCl＋H2O＋CO2↑　有气体产生 【现象】：刚开始无气泡产生，盐酸滴加到一定量后，有气泡产生 (2)、向盐酸中逐滴加入Na2CO3溶液 (开始时酸过量) 2HCl＋Na2CO3=2NaCl＋CO2↑＋H2O 【现象】：立即产生大量的气泡 考点4 碳酸钠与碳酸氢钠 1.饱和碳酸钠溶液中通入足量二氧化碳有何现象？并说明原因。 __________________________________________________________________________________________________________________________ 溶液变浑浊。相同条件下，碳酸氢钠的溶解度比碳酸钠的小，生成的碳酸氢钠的质量大，且反应消耗了水，碳酸氢钠以固体形式析出。 2.选择适当的试剂或方法除去杂质，并完成转化的化学方程式，“[　]”内为杂质。 (1)Na2CO3(s)[NaHCO3] ___________________________________________________________ (2)NaHCO3(aq)[Na2CO3] ___________________________________________________________ (3)Na2CO3(aq)[NaHCO3] ___________________________________________________________ 通入足量CO2　Na2CO3＋H2O＋CO2===2NaHCO3 滴加适量NaOH溶液　NaHCO3＋NaOH===Na2CO3＋H2O 若将CO2气体通入Na2CO3溶液（未提及饱和溶液）中， 则不出现白色沉淀（即NaHCO3不析出） 考点4 碳酸钠与碳酸氢钠     CO32-+H+=HCO3- HCO3-+H+=CO2↑+H2O HCO3-+H+=CO2↑+H2O 实验操作和反应 n(CO2)—n(HCl)图像 ①向Na2CO3溶液中逐滴加入盐酸 Oa段： ab段： 图像特点：Oa＝ab ②向NaHCO3溶液中逐滴加入盐酸 3. 与酸反应的图像分析 考点4 碳酸钠与碳酸氢钠 向等物质的量的NaOH、Na2CO3的混合溶液中逐滴加入盐酸   向等物质的量的Na2CO3、NaHCO3的混合溶液中逐滴加入盐酸   实验操作和反应 n(CO2)—n(HCl)图像 HCO3-+H+=CO2↑+H2O H＋＋OH－=H2O CO32-+H+=HCO3- 0 a b n(HCl) HCO3-+H+=CO2↑+H2O CO32-+H+=HCO3- 图像特点：2Oa＝ab 图像特点：Oa＝2ab Oa段： ab段： Oa段： ab段： 3. 与酸反应的图像分析 考点4 碳酸钠与碳酸氢钠 又称联合制碱法, 由侯德榜于1943年发明，是世界上广泛采用的制纯碱法，“联合”指该法将合成氨工业与制碱工业组合在一起，由氨厂提供碱厂需要的NH3和CO2。 4. 侯氏制碱法 C＋H2O(g) CO＋H2 CO＋H2O(g) CO2＋H2 CO2的制备：利用合成氨厂用水煤气制取H2时的废气，其反应为 利用了生产氨时的副产品CO2，代替了用石灰石分解来生产，简化了生产设备。 (1) 制备原料 ——食盐、氨气、 CO2 NH3的制备： 考点4 碳酸钠与碳酸氢钠 思考： 1.原理 2.NH3、CO2的通入顺序？ NH3在水中的溶解度比CO2大，形成的NH3.H2O呈碱性，更容易吸收CO2，得到更多的NaHCO3； （2）工艺流程 CO2 4.可循环的物质？ 5.优点？ 合成氨工厂 CO2和NaCl 3. 向母液Ⅰ中通入NH3的作用? ①提高了食盐的利用率(96%)②缩短了生产流程，降低成本③减少了对环境的污染。 少量NaHCO3 可增大NH4+的浓度，使NH4Cl更多地析出 氨气溶解性极大，氯化钠溶液吸收氨气后呈碱性，可以大大增加CO2的吸收效率，更利于NaHCO3的生成；方法:向母液中加入磨细的NaCl固体,降温至10 ℃以下。原理:Cl-浓度增大,降低NH4Cl（化肥、化工产品）的溶解度(同离子效应)。 考点4 碳酸钠与碳酸氢钠 NaCl + NH3 + CO2 + H2O= NaHCO3 ↓+ NH4Cl 2NaHCO3 == Na2CO3 + CO2 ↑ + H2O Δ (3)反应原理： 先将NH3通入饱和食盐水而形成氨盐水，再通入CO2生成溶解性较小的NaHCO3微小晶体 再加热煅烧制得纯碱产品。 (4)绿色思想 循环使用的物质为 、 。 CO2 NaCl 4. 侯氏制碱法 考点4 碳酸钠与碳酸氢钠 CO2与碱溶液反应产物的判断 (1) CO2与单一组分反应产物的分析——CO2通入NaOH溶液 反应后溶质成分的判断 反应原理： CO2少量：CO2＋2NaOH = Na2CO3＋H2O CO2过量： CO2＋NaOH = NaHCO3 (2) CO2与多组分反应的顺序—— CO2通入NaOH、Ca(OH)2的混合溶液 ① Ca(OH)2＋CO2 = CaCO3↓＋H2O ② 2NaOH＋CO2 = Na2CO3＋H2O ③ Na2CO3＋CO2＋H2O = 2NaHCO3 ④ CaCO3＋CO2＋H2O = Ca(HCO3)2 随堂检测 C C 随堂检测 1.侯氏制碱法的简单流程如下图所示，下列说法正确 的是( ) A.氨和二氧化碳的通入顺序可调换 B.操作 为过滤，为加快过滤速率，过滤时用玻璃棒搅拌 C.侯氏制碱法的主要原理是相同温度下易溶于水， 难溶于水 D.向溶液B中通入氨并加入氯化钠粉末可得到副产品 ，通入氨的目的 是增大的浓度，有利于析出 并提高纯度 D 考点5 碱金属 焰色实验 2s1 3s1 4s1 5s1 6s1 价电子排布 Li - 1e- Li+ Na - 1e- Na+ K - 1e- K+ Cs - 1e- Cs+ Rb - 1e- Rb+ 0.152 0.186 0.227 0.248 0.265 原子半径/nm ①能层↑，电子间排斥↑→r ↑ ②核电荷数↑→核对电子的吸引↑→r↓ 原子半径增大，易失去电子 钠在周期表中的位置、半径、电离能、电负性 元素金属性逐渐增强 单质还原性逐渐增强 第一电离能逐渐减弱 电负性逐渐减弱 (r ↑,原子核对外层电子的吸引能力↓) 碱金属Li→Cs，原子半径、金属性、电离能、电负性等如何变化？ 第三周期原子半径最大、离子半径最大的分别是哪种微粒？ 一、碱金属 钠，硫离子 考点5 碱金属 焰色实验 一、碱金属 1、一般通性 原因： 金属键键能减小 硬度：小，可用小刀切割，且Li、Na、K、Rb、Cs硬度逐渐减小 考点5 碱金属 焰色实验 一、碱金属 2.碱金属单质的化学性质 卤素单质、硫单质 考点5 碱金属 焰色实验 一、碱金属 点燃 2Na＋O2=== Na2O2 点燃 4Li＋O2=== 2Li2O Rb、Cs遇空气立即自燃，生成更复杂的氧化物 反应越来越剧烈,产物越来越复杂 1) 与氧气的反应： Li Na K Rb Cs 常温 4Na＋O2=== 2Na2O 常温 2K＋O2=== K2O2 点燃 K＋O2=== KO2 超氧化钾 过氧化钠 氧化锂 证明: 金属性 Li < Na < K < Rb < Cs 反应越来越剧烈 Li Na K Rb Cs 2)与水的反应 通式：2R＋２H２O = 2ROH＋H２↑ 遇水立即燃烧，爆炸！ 碱性： LiOH NaOH KOH RbOH CsOH < < < < CsOH是自然界中最强的碱！ 注意：碱金属都不能在水溶液中置换出其他的金属单质。 锂与氧气常温加热只到氧化锂；锂与水反应不熔化 考点5 碱金属 焰色实验 一、碱金属 2、特殊性 ① 碱金属的密度一般随核电荷数的增大而增大，但钾的密度比钠的小 ② 碱金属一般都保存在煤油中，但由于锂的密度小于煤油的密度而将锂保存在石蜡中 ③ 试剂瓶中的药品取出后，一般不能放回原瓶，但Na、K等需放回原瓶 ④ 碱金属常温下均能与氧气反应生成氧化物(R2O)，但Li与氧气不管是常温还是加热均生成Li2O ⑤ 超氧化物(KO2)、臭氧化物(RbO3)与Na2O2性质类似，都能与H2O、CO2反应，具有强氧化性 ⑥ 锂易与氮气反应生成Li3N (因为锂和镁处于对角线位置，化学性质相似，即LiOH、Li2CO3均为沉淀) ⑦ 锂的熔点最高，金属性最弱，因而锂与水反应较慢且反应时锂并不熔化 ⑨ 碱金属跟氢气反应生成的碱金属氢化物都是离子化合物，其中氢以H－形式存在，显－1价，碱金属氢化物是强还原剂（例如：NaH是强还原剂） 考点5 碱金属 焰色实验 二、焰色试验 很多金属或它们的化合物在灼烧时都会使火焰呈现 ,可以判断试样所含的金属元素,化学上把这样的 称为焰色试验，属于物理变化，是元素的性质。 2.焰色试验原理 金属或其化合物灼烧时，原子核外电子吸收 ，恢复基态释放 ，属于 变化，无 生成。 3.实验仪器与试剂： （1）仪器与试剂：铂丝（光洁 替代）、酒精灯、 、待测样品。 （2）关键试剂选择：只用 ，不用 ：硫酸盐沸点 ，灼烧 ，残留 ；氯化物灼烧 除去。 特殊颜色 定性分析操作 能量跃迁 特定波长光 物理 新物质 无锈铁丝 稀盐酸 稀盐酸 稀硫酸 高 难挥发 干扰 易挥发 1.焰色试验的概念 焰色试验是由于金属或者金属化合物在火焰灼烧时，基态原子吸收能量，发生能级跃迁变成激发态原子，激发态原子再释放能量转化为基态原子，释放的能量以具有特征颜色的光形式。在整个实验过程中只改变了原子的能级状态，并没有产生新的物质，即焰色试验不是化学反应。 考点5 碱金属 焰色实验 二、焰色试验 用品 石英棒、铂丝或铁丝、稀盐酸、酒精灯 操作 步骤 应用 ①检验金属元素的存在，如：鉴别NaCl和KCl溶液。 ②利用焰色反应制节日烟花。 蘸盐酸 4.操作步骤及应用： 焰色试验体现的是元素的性质，无论元素是游离态还是化合态，同一元素均具有相同的焰色 考点5 碱金属 焰色实验 二、焰色试验 钠元素： 色；钾元素： 色(透过 观察)； 铜元素： 色；钡元素： 色；钙元素： 色。 黄 紫 蓝色钴玻璃 绿 黄绿 砖红 熟记常见金属的焰色 黄色 紫色 砖红色 洋红色 绿色 紫红色 黄绿色 目的是滤去黄色的光，避免少量的钠元素对鉴别钾元素的干扰；鉴别物质和某些元素并不是所有元素，因为有些元素的焰色是无色的，如：铁、铬、铂、钨 随堂检测 3、（25-26高三上·海南海口·阶段检测）焰火“迎客松”、“天下一家” ，让北京冬奥会开闭幕式更加辉煌、浪漫，这与高中化学中“焰色试验”知识相关。 下列说法中正确的是（ ） A．焰色试验是化学变化 B．用稀硫酸清洗做焰色试验的铂丝 C．焰色试验就是金属燃烧时火焰的颜色 D．利用焰色试验可区分KCl与NaCl固体 D 1、（25-26高三上·内蒙古·期末）我校20届毕业生卢昌彦主导的研究开发了干法制备 LATP锂超离子导体薄片，有望实现高效分离锂同位素，为核聚变燃料绿色生产提供 新思路。Li和Na性质相似。下列有关说法错误的是（ ） A．Li具有较强的还原性 B．该研究中使用了LiCl溶液，LiCl溶液是电解质 C．LATP[化学式为 ]属于盐类 D．Li和水能反应生成H 2 B 2、碱金属锂和镁的性质相似，下列有关锂及其化合物的说 法不正确的是( ) A.易溶于水 B.在氧气中加热生成 C.的熔点比钠高 D.受热分解，生成和 B 随堂检测 4.中国传统文化对人类文明贡献巨大，古代文献中记载了很多化学研究成果。下列常见古典文献对应的化学知识错误的是（　　） 选项 古典文献 化学知识 A “慈石（Fe3O4）治肾家诸病，而通耳明目” “慈石”属于金属氧化物 B 《本草经集注》中记载鉴别硝石（KNO3）和朴硝（Na2SO4）的方法:“以火烧之，紫青烟起，乃真硝石也” 鉴别硝石和朴硝利用了焰色试验 C “墨滴无声入水惊，如烟袅袅幻形生”“远上寒山石径斜，白云生处有人家” “白云”“墨滴”均是胶体 D 《吕氏春秋·别类》中关于青铜的记载:“金（铜）柔锡柔，合两柔则为刚” 合金的硬度通常小于各组分金属的硬度 D “墨滴”入水形成胶体，“白云”是微小水滴分散在空气中形成的气溶胶（胶体的一种）；青铜是铜锡合金，合金硬度通常高于各组分金属 2NaCl（熔融）2Na＋Cl2↑ (5)根据反应Na＋KClNaCl＋K↑，可知Na的金属性强于K。(　　) 2NaHCO3eq \o(=====,\s\up15(△))Na2CO3＋H2O＋CO2↑ 2NaHCO3eq \o(=====,\s\up15(△))Na2CO3＋H2O＋CO2↑ Lavf57.25.100 $