专题31 金属钠及其化合物 解析版Word格式.docx
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(1)钠钾合金(液态)可用于原子反应堆的导热剂。
(2)用作电光源,制作高压钠灯。
(3)冶炼某些金属
金属钠具有强还原性,熔融状态下可以用于制取金属,如4Na+TiCl4
4NaCl+Ti。
特别提醒:
1.钠燃烧时不能用水灭火,应用沙土盖灭。
2.取用金属钠时,用镊子夹取金属钠,用滤纸擦干表面的煤油,放在洁净干燥的玻璃片上用小刀切割,不能用手直接接触金属钠,并且将剩余的钠放回原试剂瓶中保存。
3.钠与溶液反应的共同现象
①浮:
钠浮在液面上;
②熔:
钠熔化成光亮的小球;
③游:
在液面上不停地游动直至反应完全;
④响:
反应中不停地发出“嘶嘶嘶”的响声。
若溶液中H+浓度较大,与水相比反应更加剧烈,最后钠可能在液面上燃烧。
4.钠性质的巧记口诀:
银白轻低软,传导热和电;
遇氧产物变,遇氯生白烟;
遇水记五点,浮熔游响红;
遇酸酸优先,遇盐水在前。
三、钠的氧化物与氢氧化物
1.氧化钠与过氧化钠的比较
Na2O
Na2O2
电子式
氧元素化合价
-2
-1
色、态
白色固体
淡黄色固体
阴、阳离子个数比
1∶2
是否为碱性氧化物
是
不是
与水反应
Na2O+H2O===2NaOH
2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑
与CO2反应
Na2O+CO2===Na2CO3
2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2
与盐酸反应
Na2O+2HCl===2NaCl+H2O
2Na2O2+4HCl===4NaCl+2H2O+O2↑
用途
氧化剂、供氧剂、漂白剂
1.过氧化钠是常用的工业漂白剂,但是不能用于食品的漂白;
2.Na2O2既有氧化性又有还原性,但主要表现为氧化性。
当遇到KMnO4等强氧化剂时,可表现出还原性,氧化产物为O2;
3.Na2O2遇到CO2、H2O、H+发生自身氧化还原反应。
Na2O2既是氧化剂又是还原剂,且1molNa2O2转移的电子是1mol而不是2mol。
2.氢氧化钠
(1)物理性质:
NaOH的俗名为烧碱、火碱或苛性钠;
它是一种白色固体,易溶于水并放出大量的热,有吸水性;
吸收空气中的水分而潮解;
有很强的腐蚀性。
(2)化学性质
①具有碱的通性
②其他反应
与金属铝反应:
2Al+2OH-+2H2O===2AlO
+3H2↑
与非金属单质反应:
Cl2+2OH-===Cl-+ClO-+H2O
酯类水解:
CH3COOC2H5+NaOH
CH3COONa+CH3CH2OH
(3)NaOH的制取
①土法制碱:
Na2CO3+Ca(OH)2===CaCO3↓+2NaOH
②现代工业制碱:
2NaCl+2H2O
2NaOH+H2↑+Cl2↑
四、碳酸钠与碳酸氢钠
1.Na2CO3和NaHCO3的性质
2.转化关系
Na2CO3
NaHCO3
3.Na2CO3和NaHCO3性质的应用
(1)Na2CO3、NaHCO3的鉴别
①固体的鉴别用加热法:
产生使澄清石灰水变浑浊的气体的是NaHCO3固体。
②溶液的鉴别可用沉淀法、气体法和测pH法。
a.沉淀法:
加入BaCl2溶液或CaCl2溶液,产生沉淀的是Na2CO3溶液。
b.气体法:
滴入稀盐酸,立即产生气泡的是NaHCO3溶液。
c.测pH法:
用pH试纸测相同浓度的稀溶液,pH大的是Na2CO3溶液。
(2)Na2CO3、NaHCO3的除杂
序号
混合物(括号内为杂质)
除杂方法
①
Na2CO3(s)(NaHCO3)
加热法
②
NaHCO3(aq)(Na2CO3)
通入足量CO2
③
Na2CO3(aq)(NaHCO3)
滴加适量NaOH溶液
1.NaHCO3与碱溶液反应的实质是HCO
与OH-反应生成CO
,CO
有可能发生后续反应,如NaHCO3与Ca(OH)2溶液反应可以生成白色沉淀CaCO3;
2.不能用澄清石灰水来鉴别Na2CO3与NaHCO3:
Ca(OH)2溶液与二者反应均生成白色沉淀CaCO3,无法区别;
3.用盐酸鉴别Na2CO3溶液和NaHCO3溶液时,要求两溶液浓度相差不大,且加入的盐酸等浓度且不宜过大;
4.Na2CO3、NaHCO3与酸、碱、盐的反应均为复分解反应,因而反应能否进行应从复分解反应的条件来判断。
3.Na2CO3、NaHCO3与盐酸反应的基本图象
(1)向Na2CO3溶液中逐滴加入盐酸,消耗盐酸的体积与产生CO2的体积关系如图所示。
图象特点:
Oa段、ab段消耗盐酸的体积相等。
反应原理:
Oa段 CO
+H+===HCO
,ab段 HCO
+H+===H2O+CO2↑。
(2)向NaHCO3溶液中逐滴加入盐酸,消耗盐酸的体积与产生CO2的体积关系如图所示。
从O点开始即产生CO2气体。
HCO
(3)向Na2CO3、NaHCO3的混合物中逐滴加入盐酸,消耗盐酸的体积与产生CO2的体积关系如图所示(设Na2CO3、NaHCO3的物质的量之比为mn=11,其他比例时的图象略)。
Oa段消耗HCl的量小于ab段消耗HCl的量。
,
ab段 HCO
(4)向NaOH、Na2CO3的混合物中逐滴加入盐酸,消耗盐酸的体积与产生CO2的体积关系如图所示(设NaOH、Na2CO3的物质的量之比xy=11,其他比例时的图象略)。
Oa段消耗HCl的量大于ab段消耗HCl的量。
Oa段 H++OH-===H2O,CO
;
五、碱金属元素、焰色反应
1.碱金属的一般性与特殊性
(1)一般性
相似性
递变性(由Li→Cs)
原子结构
最外层均为1个电子
电子层数逐渐增多
核电荷数逐渐增大
原子半径逐渐增大
元素性质
都具有较强的金属性,最高正价均为+1价
金属性逐渐增强
单质性质
物理性质
(除Cs外)都呈银白色,密度较小,熔、沸点较低
密度逐渐增大(钾反常),熔、沸点逐渐降低
化学性质
都具有较强的还原性
还原性逐渐增强;
与O2反应越来越剧烈,产物越来越复杂
(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。
2.焰色反应
(1)焰色反应的概念
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,属于物理变化,是元素的性质。
(2)焰色反应的操作
铂丝
无色
待测物
观察火焰颜色
(3)常见元素的焰色
钠元素黄色;
钾元素紫色(透过蓝色钴玻璃观察);
铜元素绿色。
1.焰色反应是物理变化,是金属元素的性质,既可以是单质,也可以是化合物,如不论灼烧Na2CO3、NaCl、Na2SO4还是钠的单质,均发出黄色火焰。
2.
(1)用稀盐酸清洗的原因:
生成金属氯化物,而金属氯化物在高温时可挥发。
(2)焰色反应中所用的火焰应是无色或浅色的。
(3)灼烧铂丝时应一直烧至火焰恢复到原来的颜色。
(4)可用洁净的铁丝代替铂丝,不能用铜丝代替。
3.碱金属常从以下几个方面设问题
(1)碱金属单质与水(或酸)反应的现象;
(2)碱金属单质的保存(注意碱金属的密度);
(3)碱金属单质与氧气反应产物的判断;
(4)碱金属对应的氢氧化物碱性强弱的比较;
(5)碱金属的碳酸盐性质的比较;
(6)与最新的科学技术相关的碱金属的应用。
【典题精练】
考点1、考查钠及其化合物的性质和用途
例1、下列关于金属钠单质及其化合物的说法中,不正确的是( )
A.NaCl可用作食品调味剂
B.相同温度下NaHCO3的溶解度大于Na2CO3
C.Na2CO3的焰色反应呈黄色
D.工业上Na可用于制备钛、锆等金属
解析:
A项,氯化钠有咸味,可用作食品调味剂;
B项,碳酸氢钠的溶解度小于碳酸钠的溶解度;
C项,钠元素的焰色反应为黄色;
D项,钠的活动性比较强,可以从熔融盐中置换出钛、锆等金属。
答案:
B
【名师点睛】本题考查物质的性质及应用,把握物质的性质、发生的反应、性质与用途的关系为解答的关键,侧重分析与应用能力的考查,注意元素化合物知识的应用,题目难度不大。
考点2、考查过氧化钠的有关计算
例2.200℃时,11.6gCO2和水蒸气的混合气体与足量的Na2O2充分反应后固体质量增加了3.6g,则原混合气体的总物质的量是( )
A.0.125molB.0.25molC.0.5molD.1mol
根据质量守恒定律可知,生成O2的质量为11.6g-3.6g=8g,n(O2)=
=0.25mol,根据Na2O2与H2O(g)、CO2反应的物质的量的关系可知CO2和H2O(g)的物质的量之和为0.25mol×
2=0.5mol。
C
练后归纳:
Na2O2与CO2、H2O的反应
化学反应:
2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O22Na2O2+2H2O(g)===4NaOH+O2
1.五个重要关系
(1)先后顺序关系
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(g)发生反应。
(实际情况复杂得多)
(2)电子转移关系
不论是与CO2还是与H2O(g)反应,CO2与H2O(g)均既不是氧化剂也不是还原剂,反应的实质都是Na2O2自身发生的氧化还原反应,所以每有1molO2生成时,转移的电子均为2mol。
即2Na2O2~O2~2e-。
(3)物质的量的关系
无论是CO2或H2O的单一物质还是二者的混合物,通过足量的Na2O2时,CO2或H2O与放出O2的物质的量之比均为2:
1。
(4)气体体积关系
若CO2和水蒸气的混合气体(或单一气体)通过足量Na2O2,气体体积的减少量为原混合气体体积的
,即为生成氧气的量。
(5)固体质量关系
相当于固体Na2O2只吸收了CO2中的“CO”,H2O中的“H2”;
可以看做发生相应的反应:
Na2O2+CO===Na2CO3,Na2O2+H2===2NaOH(实际上两反应都不能发生)。
2.增重量等于可燃物质量的规律
凡分子组成符合(CO)m·
(H2)n的物质,mg该物质在O2中完全燃烧,将其产物(CO2和水蒸气)通过足量Na2O2后,固体增重必为mg。
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11,即可满足上述条件。
中学阶段常见的符合这一关系的物质有:
①无机化合物:
H2、CO及H2和CO的混合气体。
②有机化合物:
CH3OH(甲醇)、HCHO(甲醛)、CH3COOH(乙酸)、HCOOCH3(甲酸甲酯)、C6H12O6(葡萄糖)等。
考点3、考查碳酸钠和碳酸氢钠的有关计算
例3、现有25mL2mol·
L-1的Na2CO3溶液和75mL1mol·
L-1的稀盐酸。
(1)将Na2CO3溶液逐滴滴入稀盐酸中;
(2)将稀盐酸逐滴滴入Na2CO3溶液中。
两操作的现象及结果(标准状况下)为( )
A.现象相同,所得气体的体积相等
B.现象相同,所得气体的体积不等
C.现象不同,所得气体的体积相等
D.现象不同,所得气体的体积不等
把Na2CO3溶液逐滴加到盐酸中,开始时盐酸过量,则发生反应Na2CO3+2HCl===2NaCl+H2O+CO2↑,开始就有气体放出。
若将盐酸滴到Na2CO3溶液中,开始时Na2CO3过量,只发生反应Na2CO3+HCl===NaHCO3+NaCl,无气体放出,只有在Na2CO3全部转化成NaHCO3后再滴加盐酸才有气体放出。
n(Na2CO3):
n(HCl)=(0.025L×
2mol·
L-1):
(0.075L×
1mol·
L-1)=2:
3>
1:
2,故产生的CO2的体积不相同。
D、
练后总结:
Na2CO3、NaHCO3与足量盐酸反应的定量关系
生成CO2的速率
NaHCO3快
耗酸量
等质量
Na2CO3耗酸多
等物质的量
生成CO2的体积
NaHCO3产生的多
相等
考点4、考查碳酸钠和碳酸氢钠的有关图像分析
例4、向四只盛有一定量NaOH溶液的烧杯中通入不同量的CO2气体,再在所得溶液中逐滴加入稀盐酸至过量,并将溶液加热,产生的CO2气体与HCl物质的量的关系如图(忽略CO2的溶解和HCl的挥发):
则下列分析都正确的组合是( )
①Ⅰ图对应溶液中的溶质为NaHCO3
②Ⅱ图对应溶液中的溶质为Na2CO3和NaHCO3,且二者的物质的量之比为11
③Ⅲ图对应溶液中的溶质为NaOH和Na2CO3,且二者的物质的量之比为11
④Ⅳ图对应溶液中的溶质为Na2CO3
A.①②B.①③C.②④D.②③
图象Ⅰ中从O点即开始产生CO2气体,对应溶液中的溶质为NaHCO3,①正确;
图象Ⅱ中Oa段消耗HCl的量小于ab段消耗HCl的量,对应的溶液中的溶质为Na2CO3和NaHCO3,且二者的物质的量之比
=
,②正确;
图象Ⅲ中,Oa段消耗HCl的量等于ab段消耗HCl的量,对应溶液中的溶质为Na2CO3,③不正确;
图象Ⅳ中,Oa段消耗HCl的量大于ab段消耗HCl的量,对应溶液中的溶质为Na2CO3、NaOH,且二者的物质的量之比:
,④不正确。
A
练后反思:
CO2与NaOH反应后溶液成分的判断方法
①若a=0(即图象从原点开始),溶液中的溶质为NaHCO3;
②若V(Oa)=V(ab)(即Oa段与ab段消耗盐酸的体积相同),溶液中的溶质为Na2CO3;
③若V(Oa)>
V(ab)(即Oa段消耗盐酸的体积大于ab段消耗盐酸的体积),溶液中的溶质为Na2CO3和NaOH;
④若V(Oa)<
V(ab)(即Oa段消耗盐酸的体积小于ab段消耗盐酸的体积),溶液中的溶质为Na2CO3和NaHCO3。
考点5、考查碱金属元素的一般性和特殊性
例5、下列关于碱金属的叙述正确的是( )
A.碱金属物理性质相似,均为银白色金属
B.碱金属单质的金属性很强,均易与氯气、氧气等发生反应
C.随核电荷数的增加,碱金属单质的密度逐渐增大
D.焰色反应为化学变化
碱金属中铯为略带金色光泽的金属,A项不正确;
碱金属性质活泼,均易与氯气、氧气等发生反应,B项正确;
随核电荷数的增加,碱金属单质的密度呈增大趋势,但钾反常,其密度为0.86g·
cm-3,比钠的密度(0.97g·
cm-3)小,C项不正确;
焰色反应为物理变化,D项不正确。
名师点睛:
本题考查碱金属的性质。
解答本题要熟练掌握碱金属的物理性质和递变规律,特别应注意碱金属物理性质的特殊性。
C为易错点,注意碱金属单质密度的反常现象,钠的密度比钾大。
考点6、考查有关焰色反应的知识
例6.下列有关焰色反应实验操作注意事项的说法中正确的是( )
①钾的火焰颜色要透过蓝色钴玻璃观察 ②先将铂丝灼烧到与原来火焰的颜色相同,再蘸取被检验的物质 ③每次实验后,要将铂丝用盐酸洗净 ④实验时最好选择本身颜色较浅的火焰 ⑤没有铂丝时,也可以用光洁无锈的铁丝代替
A.仅有③不正确B.仅有④不正确C.仅有⑤不正确D.全对
观察钾的火焰颜色时要透过蓝色钴玻璃,目的是滤去黄光,避免钠的干扰;
由于焰色反应是通过观察火焰颜色来检验离子是否存在的方法,所以实验时所用火焰和所用金属丝在灼烧时都不应该有很明显的颜色,否则将无法观察到被检验离子的真实焰色反应情况。
D
归纳总结:
焰色反应的几个考点:
(1)凡涉及内层电子的跃迁(焰色反应)及原子核的变化(核裂变、核聚变等),均不属于化学变化。
(2)焰色反应的现象只与元素的种类有关,而与元素的状态无关,即Na+、Na的焰色反应均为黄色。
(3)观察钾的焰色反应时必须透过蓝色钴玻璃观察,目的是滤去黄光以免产生干扰。
【名校新题】
1.(2019·
山东泰安一中高三月考)取三份等质量的金属钠,分别作如下处理:
①直接投入到100g水中,②放在空气中足够长时间,再投入到100g水中,③在空气中加热,冷却后投入到100g水中。
下列说法正确的是()
A.最终三份溶液的溶质相同,浓度相等
B.三份溶液的增重相等
C.向反应后的溶液中加入盐酸,至PH=7,消耗盐酸的量相同
D.上述三个实验涉及的化学反应,包含四种基本反应类型
【答案】C
【解析】取三份等质量的金属钠,设金属钠的物质的量均为1mol;
钠在空气中长时间放置变为碳酸钠固体,n(Na2CO3)=0.5mol,钠在空气中加热,生成过氧化钠固体,n(Na2O2)=0.5mol;
A.钠、Na2O2与水反应生成Na0H,溶质相同,而钠在空气中长时间放置变为碳酸钠固体,溶于水为碳酸钠溶液,最终三份溶液的溶质不相同,A错误;
B.钠与水反应放出氢气,根据2Na+2H2O=2Na0H+H2↑反应可知,反应后溶液质量为23+100-0.5×
2=122g,溶液增重122-100=22g,过氧化钠与水反应放出氧气,根据2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑反应可知,反应后溶液质量为:
0.5×
78+100-0.25×
32=131g,溶液增重131-100=31g;
n(Na2CO3)=0.5mol,质量为0.5×
106=53g,即碳酸钠溶于100g水中,质量增加53g,三种溶液增重不相等,B错误;
C.钠、Na2O2与水反应生成Na0H溶液,钠在空气中长时间放置变为碳酸钠,溶于水为碳酸钠溶液,向反应后的溶液中加入盐酸,至pH=7,Na0H、Na2CO3与盐酸反应生成氯化钠,根据钠守恒规律:
n(Na)=n(Cl-)=n(HCl),所以消耗盐酸的量相同,C正确;
D.上述三个实验涉及的化学反应,包含化合反应、置换反应、复分解反应、没有分解反应,D错误;
正确选项C。
2.(2019·
山东济宁一中高考模拟)下列实验操作正确的是()
选项
实验
操作
观察Na与H2O反应的现象
用镊子从煤油中取出金属钠,用滤纸吸去表面煤油,
切下绿豆大小的钠,小心放入装有水的试管中
证明Na2O2与CO2是放热反应
Na2O2用棉花包裹,放入充满CO2的集气瓶中,棉
花燃烧说明是放热反应
检验NaHCO3与Na2CO3溶液
用小试管分别取少量溶液,然后滴加澄清石灰水
检验Na2CO3与K2CO3溶液
用铂丝分别蘸取溶液,在酒精灯外焰上灼烧,直接
观察火焰的颜色
A.AB.BC.CD.D
【答案】B
【解析】用镊子从煤油中取出金属钠,用滤纸吸去表面煤油,切下绿豆大小的钠,小心放入装有水的烧杯中,观察Na与H2O反应的现象,故A错误;
可燃物燃烧的条件之一是:
温度达到着火点以上,Na2O2用棉花包裹,放入充满CO2的集气瓶中,棉花燃烧,说明过氧化钠和二氧化碳反应放出热量导致棉花的温度达到着火点以上而燃烧,故B正确;
碳酸氢钠和碳酸钠都与氢氧化钙反应生成不溶性的碳酸钙,现象相同,所以不能用澄清石灰水鉴别碳酸氢钠和碳酸钠,故C错误;
焰色反应时,观察钾元素的焰色反应要透过蓝色钴玻璃滤去钠元素黄光的干扰,否则观察不到钾元素的焰色反应,故D错误。
3.(2019·
山东省武城县第二中学高三月考)有关Na2CO3和NaHCO3的性质,下列叙述错误的是( )
A.相同温度下,等浓度的Na2CO3和NaHCO3溶液的碱性相比,前者更强
B.小苏打能中和胃酸,对胃壁不产生强烈的刺激或腐蚀作用,可用于治疗胃酸过多症,但不适合胃溃疡病人
C.常温时水溶性:
Na2CO3<NaHCO3
D.往Na2CO3饱和溶液中通入CO2气体,可获得NaHCO3沉淀
【解析】A、相同条件下碳酸钠的水解程度大于碳酸氢钠,因此相同温度下,等浓度的Na2CO3和NaHCO3溶液的碱性相比,前者更强,A正确;
B、小苏打与胃酸中的盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳气体,患胃溃疡的病人,为防止胃壁穿孔,不能服用小苏打来治疗,因为反应产生的二氧化碳气体会造成胃部气胀,易造成胃穿孔,B正确;
C、常温时水溶性:
Na2CO3>NaHCO3,C错误;
D、Na2CO3比NaHCO3易溶于水,所以在饱和Na2CO3溶液中通入CO2气体可得到NaHCO3沉淀,D正确;
答案选C。
4.(2019·
山东省武城县第二中学高三月考)下列关于Na2O2的说法正确的是( )
A.Na2O2与SO2的反应和与CO2的反应类似,生成Na2SO3和O2
B.Na2O2与水反应,Na2O2既是氧化剂,又是还原剂
C.Na2O2投入酚酞溶液中,有气体产生且最终溶液变红
D.Na2O2中阴、阳离子的个数比为1∶1
【解析】A.过氧化钠和二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气,二氧化硫具有还原性,二氧化硫和过氧化钠反应生成硫酸钠,A错误;
B.Na2O2与水反应,过氧化钠中氧元素的化合价部分升高,部分降低,因此Na2O2既是氧化剂,又是还原剂,B正确;
C.过氧化钠具有强氧化性,与水反应生成氢氧化钠和氧气,因此Na2O2投入到酚酞溶液中,溶液先变红后褪色,C错误;
D.过氧化钠是由钠离子和过氧根离子构成,Na2O2晶体中阴、阳离子个数比为1:
2,D错误;
答案选B。
5.(2019·
山东省武城县第二中学高三月考
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