步步高届高考化学人教版新课标一轮复习配套资料第三章 学案13 钠的其它常见化合物 碱金属元素.docx
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步步高届高考化学人教版新课标一轮复习配套资料第三章学案13钠的其它常见化合物碱金属元素
学案13钠的其它常见化合物碱金属元素
[考纲要求] 1.从原子的核外电子排布,理解ⅠA族元素(单质、化合物)的相似性和递变性。
2.了解Na2CO3和NaHCO3的性质、转化和制法。
知识点一 钠的其它常见化合物
1.氢氧化钠(NaOH)
(1)物理性质:
NaOH的俗名为烧碱、火碱或苛性钠;它是一种____色____体,____溶于水并放出大量的热,有________性;易吸收空气中的水分而________。
(2)化学性质
具有碱的通性
①能使酸碱指示剂变色。
②与强酸反应的离子方程式为:
____________________________________________。
③与酸性氧化物、两性氧化物反应:
如与Al2O3反应的离子方程式为:
________________________________________________________________________。
④与盐反应
如与NH
、Cu2+反应的离子方程式分别为:
________________________________________________________________________;
________________________________________________________________________。
如与HCO
反应的离子方程式为:
________________________________________________________________________。
⑤与单质反应
如与Al、Si反应的离子方程式分别为:
________________________________________________________________________;
________________________________________________________________________。
(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↑。
(4)NaOH在有机反应中的应用
提供碱性环境,如:
卤代烃的水解和消去反应,酯类的水解和油脂的皂化。
问题思考
1.实验室称量NaOH固体时应注意什么问题?
2.盛放NaOH溶液等碱性溶液的试剂瓶为什么不用磨口玻璃塞?
2.碳酸钠和碳酸氢钠的比较
问题思考
3.向饱和Na2CO3溶液中通入过量的CO2,可观察到什么现象?
为什么?
知识点二 碱金属元素
1.碱金属元素
Li、Na、K的原子结构示意图分别为________、________、________。
(1)相同点:
最外层都是____个电子。
(2)不同点:
从Li到Cs电子层数__________,原子半径__________。
2.碱金属元素性质的相似性
(1)单质均呈________色(Cs除外),有金属光泽,硬度____,密度________,熔点________,有良好的导电性和导热性;
(2)最高正价均为____价;
(3)均为活泼金属,氧化物对应的水化物均为____;
(4)单质均能与非金属单质发生反应;
(5)单质均能和水发生反应:
2M+2H2O===2MOH+H2↑(M代表碱金属)。
3.碱金属元素性质的递变性(按原子序数递增的顺序)
(1)单质的熔、沸点呈现________趋势;
(2)元素的金属性逐渐________,单质的还原性逐渐________;
(3)与O2反应的产物越来越复杂,反应程度越来越___________________________;
(4)与水反应的程度越来越________,产物的碱性逐渐________。
知识点三 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,其属于________变化,属于元素的性质。
2.焰色反应的操作
铂丝
无色
待测物
观察火焰颜色
铂丝
无色。
3.常见元素的焰色
钠元素____色;钾元素____色(透过____________观察);铜元素________色。
问题思考
4.做焰色反应实验时,为什么用稀盐酸洗涤铂丝而不用稀硫酸?
一、Na2CO3和NaHCO3的鉴别方法
1.根据热稳定性不同
2.根据和酸反应生成气体的速率不同鉴别
3.根据阴离子不同用盐溶液鉴别
4.根据溶液的酸碱性鉴别
典例导悟1
(2011·山东青岛统考)某校化学课外小组为了鉴别碳酸钠和碳酸氢钠两种白色固体,用不同的方法做了以下实验,如图Ⅰ~Ⅳ所示。
(1)只根据图Ⅰ、Ⅱ所示实验,能够达到实验目的的是(填装置序号)________。
(2)图Ⅲ、Ⅳ所示实验均能鉴别这两种物质,其反应的化学方程式为
________________________________________________________________________;
与实验Ⅲ相比,实验Ⅳ的优点是(填选项序号)________。
A.Ⅳ比Ⅲ复杂
B.Ⅳ比Ⅲ安全
C.Ⅳ比Ⅲ操作简便
D.Ⅳ可以做到用一套装置同时进行两个对比实验,而Ⅲ不行
(3)若用实验Ⅳ验证碳酸钠和碳酸氢钠的稳定性,则试管B中装入的固体最好是(填化学式)________________________________________________________________________。
(4)将碳酸氢钠溶液与澄清石灰水混合并充分反应,
①当石灰水过量时,其离子方程式为:
________________________________________________________________________;
②当碳酸氢钠与氢氧化钙物质的量之比为2∶1时,所得溶液中溶质的化学式为__________,请设计实验检验所得溶液中溶质的阴离子______________________________
________________________________________________________________________。
二、CO2与NaOH溶液反应的计算
思维模型
典例导悟2
标准状况下,将3.36LCO2气体通入200mL1.00mol·L-1NaOH溶液中,充分反应后溶液中c(CO
)与c(HCO
)的比值为(不考虑CO
、HCO
的水解)( )
A.1∶1B.1∶2C.2∶1D.1∶3
听课记录:
三、Na2CO3、NaHCO3与盐酸的反应
1.盐酸逐滴加入Na2CO3溶液
(1)现象:
开始无明显现象,后有无色气体放出。
(2)反应:
无明显现象时反应的离子方程式:
CO
+H+===HCO
,无色气体放出时反应的离子方程式:
HCO
+H+===CO2↑+H2O。
2.Na2CO3溶液逐滴加入稀盐酸中
(1)现象:
有无色气体放出。
(2)反应的离子方程式:
CO
+2H+===CO2↑+H2O。
3.碳酸钠、碳酸氢钠与盐酸反应的基本图象的归纳总结
(1)向Na2CO3中逐滴加入盐酸,消耗HCl的体积与产生CO2的体积的关系如图1所示;
(2)向NaHCO3中逐滴加入盐酸,消耗HCl的体积与产生CO2的体积的关系如图2所示;
(3)向NaOH、Na2CO3的混合物中逐滴加入盐酸,消耗HCl的体积与产生CO2的体积的关系如图3所示(设NaOH、Na2CO3的物质的量之比x∶y=1∶1,其他比例时的图象略);
(4)向Na2CO3、NaHCO3的混合物中逐滴加入盐酸,消耗HCl的体积与产生CO2的体积的关系如图4所示(设Na2CO3、NaHCO3的物质的量之比m∶n=1∶1,其他比例时的图象略)。
典例导悟3
取等物质的量浓度的NaOH溶液两份A和B,每份10mL,分别向A、B中通入不等量的CO2,再继续向两溶液中逐滴加入0.1mol·L-1的盐酸,标准状况下产生的CO2的体积与所加盐酸体积之间的关系如下图所示,试回答下列问题:
(1)原NaOH溶液的物质的量浓度为______________。
(2)曲线A表明,原NaOH溶液中通入CO2后,所得溶液中的溶质成分是________,其物质的量之比为__________________________________________________________。
(3)曲线B表明,原NaOH溶液中通入CO2后,所得溶液加盐酸后产生CO2气体体积(标准状况)的最大值为________mL。
题组一 钠的重要化合物
1.(2010·安徽理综,13)将0.01mol下列物质分别加入100mL蒸馏水中,恢复至室温,所得溶液中阴离子浓度的大小顺序是(溶液体积变化忽略不计)( )
①Na2O2 ②Na2O ③Na2CO3 ④NaCl
A.①>②>③>④B.①>②>④>③
C.①=②>③>④D.①=②>③=④
2.(2009·全国理综Ⅱ,8)下列叙述中正确的是( )
A.向含有CaCO3沉淀的水中通入CO2至沉淀恰好溶解,再向溶液中加入NaHCO3饱和溶液,又有CaCO3沉淀生成
B.向Na2CO3溶液中逐滴加入等物质的量的稀盐酸,生成的CO2与原Na2CO3的物质的量之比为1∶2
C.等质量的NaHCO3和Na2CO3分别与足量盐酸反应,在同温同压下,生成的CO2体积相同
D.向Na2CO3饱和溶液中通入足量CO2,有NaHCO3结晶析出
题组二 碱金属单质及其化合物
3.(2010·上海,11)将0.4gNaOH和1.06gNa2CO3混合并配成溶液,向溶液中滴加0.1mol·L-1稀盐酸。
下列图象能正确表示加入盐酸的体积和生成CO2的物质的量的关系的是( )
4.判断正误
(1)Li在氧气中燃烧主要生成Li2O2( )
(2010·全国理综Ⅰ-7A)
(2)K与水反应比Li与水反应剧烈。
( )
(2010·重庆理综-8C)
题组一 Na2CO3、NaHCO3
1.现有25mL2mol·L-1Na2CO3溶液和75mL1mol·L-1的稀盐酸。
①将Na2CO3溶液缓慢滴到稀盐酸中;②将稀盐酸缓慢滴到Na2CO3溶液中,两操作的现象及结果(标准状况下)是( )
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
2.(2011·安阳模拟)把7.4gNa2CO3·10H2O和NaHCO3组成的混合物溶于水,配成100mL溶液,其中c(Na+)=0.6mol·L-1,若把等质量的混合物加热到恒重时,残留物的质量为( )
A.3.18gB.2.12gC.5.28gD.4.22g
3.(2010·海南,15)
A是自然界存在最广泛的ⅡA族元素,常以化合物F存在。
从单质A起始发生的一系列化学反应可由右图表示:
请回答下列问题:
(1)A与水反应的化学方程式为_____________________________________________,E与水反应的化学方程式为_______________________________________________;
(2)F的化学式为____________,G和D的电子式分别为____________和____________;
(3)D与H反应可能生成的盐有________(填化学式);
(4)实际生产中,可由F为原料制备单质A,简述一种制备方法
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
题组二 焰色反应
4.用光洁的铂丝蘸取某无色溶液在无色火焰上灼烧,直接观察到火焰呈黄色。
下列判断正确的是( )
A.只含有Na+
B.一定含有Na+,可能含K+
C.既含有Na+,又含K+
D.可能含有Na+,可能含有K+
题组三 碱金属元素的结构与性质递变规律
5.以下各项叙述中错误的是( )
A.原子半径由小到大的顺序是Li B.同一种碱金属元素的离子半径比原子半径小 C.碱金属单质的密度比较为Li D.碱金属离子的氧化性比较为Li+ 6.以下对锂、钠、钾、铷、铯的叙述中不正确的是( ) ①氢氧化物中碱性最强的是氢氧化铯 ②单质熔点最高的是铯 ③它们都是热和电的良导体 ④它们的密度依次增大,且都比水密度小 ⑤它们的还原性依次增强 ⑥对应离子的氧化性依次增强 A.①③B.②⑤C.②④⑥D.①③⑤ 题组四 实验探究 7.(2010·昆明模拟)我国化工专家侯德榜的“侯氏制碱法”曾为世界制碱工业作出了突出贡献。 以NaCl、NH3、CO2等为原料先制得NaHCO3,进而生产出纯碱。 有关反应的化学方程式为: NH3+CO2+H2O===NH4HCO3;NH4HCO3+NaCl===NaHCO3↓+NH4Cl;2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+H2O。 Ⅰ.原理分析 碳酸氢铵与饱和食盐水反应,能析出碳酸氢钠晶体的原因是________。 a.碳酸氢钠难溶于水 b.碳酸氢钠受热易分解 c.碳酸氢钠的溶解度相对较小,在溶液中首先结晶析出 Ⅱ.实验探究 (1)一位同学将二氧化碳气体通入含氨的饱和食盐水中制备碳酸氢钠,实验装置如下图所示(图中夹持、固定用的仪器未画出)。 回答下列有关问题: ①乙装置中的试剂是________; ②丁装置中稀硫酸的作用是________; ③实验结束后,分离出NaHCO3晶体的操作是________(填分离操作的名称)。 (2)另一位同学用图中戊装置(其他装置未画出)进行实验。 ①实验时,须先从____________管通入____________气体,再从____________管中通入__________气体。 ②有同学建议在戊装置的b导管下端连接己装置,理由是 ________________________________________________________________________。 (3)请再写出一种实验室制取少量碳酸氢钠的方法: ______________________________ ________________________________________________________________________。 学案13 钠的其他常见化合物 碱金属元素 【课前准备区】 知识点一 1. (1)白 固 易 强腐蚀 潮解 (2)②OH-+H+===H2O ③Al2O3+2OH-===2AlO +H2O ④NH +OH-NH3·H2O Cu2++2OH-===Cu(OH)2↓ HCO +OH-===CO +H2O ⑤2Al+2OH-+2H2O===2AlO +3H2↑ Si+2OH-+H2O===SiO +2H2↑ 2. 俗名 纯碱或苏打 小苏打 物理性质 色态 白色晶体 细小白色晶体 水溶性 易溶于水,溶液呈碱性 易溶于水(但比Na2CO3溶解度小),溶液呈碱性 稳定性 稳定,但结晶碳酸钠(Na2CO3·10H2O)易风化 不稳定,受热易分解 化学性质 与H+反应 CO +2H+===H2O+CO2↑ HCO +H+===H2O+CO2↑ 与碱反应[Ca(OH)2] 与OH-不反应,但 Ca2++CO ===CaCO3↓ Ca2++OH-+HCO ===CaCO3↓+H2O(碱过量)Ca2++2OH-+2HCO ===CaCO3↓+CO +2H2O(碱不足) 与盐反应 CaCl2 Ca2++CO ===CaCO3↓ 不反应 硫酸铝 2Al3++3CO +3H2O===2Al(OH)3↓+3CO2↑ 3HCO +Al3+===Al(OH)3↓+3CO2↑ 主要用途 玻璃、造纸、制皂、洗涤 发酵、医药、灭火器 相互转化 知识点二 1. (1)1 (2)依次增多 依次增大 2. (1)银白 小 较小 较低 (2)+1 (3)碱 3. (1)减小 (2)增强 增强 (3)剧烈 (4)剧烈 增强 知识点三 1.物理 3.黄 紫 蓝色钴玻璃 黄绿 问题思考 1.应置于玻璃器皿中快速称量。 2.以NaOH溶液为代表的碱性溶液中的OH-可与磨口玻璃塞中裸露的SiO2反应,生成Na2SiO3,使瓶塞和瓶体粘连在一起不易打开。 3.溶液中将析出白色晶体(沉淀)。 原因是: 发生Na2CO3+CO2+H2O===2NaHCO3↓,①NaHCO3的溶解度比Na2CO3小,②生成的NaHCO3的质量比消耗的Na2CO3的大(即106gNa2CO3生成168gNaHCO3),即溶质增加,③反应消耗了水,即溶剂减少,因此出现沉淀,主要原因是①。 4.铂丝在使用前要用稀盐酸将其表面物质洗净,然后在火焰上灼烧至无色,这是因为金属氯化物在灼烧时易挥发,若用稀H2SO4洗涤铂丝,则由于硫酸盐的熔、沸点较高而难以挥发,会造成对后面实验的干扰。 【课堂活动区】 一、1. 2. (1) (2)向Na2CO3溶液中逐滴加入盐酸,开始无气泡产生;而向盐酸中滴加Na2CO3溶液开始就有气泡产生。 3. 4. 典例导悟 1. (1)Ⅱ (2)2NaHCO3 Na2CO3+H2O+CO2↑,CO2+Ca(OH)2===CaCO3↓+H2O D(3)NaHCO3 (4)①Ca2++OH-+HCO ===CaCO3↓+H2O ②Na2CO3 取少量上层清液(或过滤后的滤液或所得溶液)于洁净(若无“洁净”也可)的试管中,加入适量氯化钙溶液,振荡,若有白色沉淀生成,则证明溶液中含有CO 解析 (1)图Ⅰ不能达到实验目的,因为无论碳酸钠还是碳酸氢钠均可以与盐酸反应产生二氧化碳,二氧化碳气体与澄清石灰水作用变浑浊,故不可以;图Ⅱ可以鉴别,因为等质量的碳酸钠和碳酸氢钠与足量的稀盐酸反应,生成的二氧化碳气体的量不同,可根据气球膨胀程度判断。 (2)图Ⅲ、Ⅳ所涉及的化学方程式为: 2NaHCO3 Na2CO3+H2O+CO2↑,实验Ⅳ的优点是可同时做对比实验。 (3)试管B装入碳酸氢钠,试管A装入碳酸钠,这样直接加热的碳酸钠,温度高,不分解,不能使澄清石灰水变浑浊,而间接加热的碳酸氢钠分解,使澄清石灰水变浑浊,表明了碳酸氢钠很不稳定。 (4)①石灰水过量时,碳酸氢根全部反应,离子方程式为: Ca2++OH-+HCO ===CaCO3↓+H2O;②2NaHCO3+Ca(OH)2===CaCO3↓+Na2CO3+2H2O,则其中的溶质是碳酸钠,要检验CO ,可以取少量上层清液于洁净的试管中,加入适量氯化钙溶液,振荡,若有白色沉淀生成,则证明溶液中含有CO 。 2.B [n(CO2)= =0.150mol n(NaOH)=0.200L×1.00mol·L-1=0.200mol 2NaOH + CO2 === Na2CO3+H2O 0.200mol0.100mol0.100mol 此时过量CO2: 0.150mol-0.100mol=0.050mol,进一步与Na2CO3反应: Na2CO3 + CO2 + H2O===2NaHCO3 0.050mol0.050mol0.100mol = = = 。 ] 3. (1)0.75mol·L-1 (2)Na2CO3、NaOH 1∶3 (3)112 解析 (1)产生的气体体积保持不变时,溶液中的溶质是氯化钠,所以有下式成立: n(NaCl)=n(NaOH)=n(HCl)=0.1mol·L-1×0.075L=0.0075mol,故c(NaOH)=0.0075mol/0.01L=0.75mol·L-1。 (2)当所加盐酸的体积从60mL到75mL时,有气体生成,则发生反应: NaHCO3+HCl===NaCl+H2O+CO2↑,此反应消耗盐酸15mL,则反应Na2CO3+HCl===NaHCO3+NaCl也消耗盐酸15mL,则60mL-15mL=45mL盐酸只能与氢氧化钠反应了,故原NaOH溶液中通入CO2后的溶质为氢氧化钠和碳酸钠,根据盐酸的量可以计算出它们的物质的量之比为3∶1。 (3)当所加盐酸的体积从25mL到75mL时发生反应: NaHCO3+HCl===NaCl+H2O+CO2↑ 1mol22400mL 0.1×(0.075-0.025)mol V 解得: V=112mL。 【课后练习区】 高考集训 1.C [根据化学反应方程式或原子守恒知0.01mol的Na2O2和Na2O分别与H2O反应都生成0.02molNaOH,因此①、②中阴离子浓度相等;③中碳酸根水解使得阴离子浓度稍大于④。 因此C正确。 ] 2.D [CaCO3+CO2+H2O===Ca(HCO3)2,前半句正确,加入NaHCO3饱和溶液后,没有沉淀产生,A错误;向Na2CO3溶液中滴加等物质的量的稀盐酸,发生反应为Na2CO3+HCl===NaCl+NaHCO3,没有CO2生成,B错误;等质量的NaHCO3和Na2CO3,与足量盐酸反应,产生的CO2体积不同,NaHCO3生成的CO2更多些,C错误;溶解度: Na2CO3>NaHCO3,向Na2CO3饱和溶液中通入足量CO2后溶液中有NaHCO3晶体析出,D正确。 ] 3.C [滴加盐酸先发生反应OH-+H+===H2O,再发生反应CO +H+===HCO ,最后发生反应: HCO +H+===CO2↑+H2O;因n(OH-)=n(CO )=0.01mol,故加入0.02molHCl后开始有气体生成,故C正确。 ] 4. (1)× (2)√ 考点集训 1.D 2.A [将Na2CO3·10H2O和NaHCO3加热至恒重时物质为Na2CO3,n(Na2CO3)= n(Na+)= ×0.6mol·L-1×0.1L=0.03mol,所以m(Na2CO3)=0.03mol×106g·mol-1=3.18g。 ] 3. (1)Ca+2H2O===Ca(OH)2+H2↑ NaH+H2O===NaOH+H2↑ (2)CaCO3 (3)Na2CO3、NaHCO3 (4)CaCO3高温加热分解生成CaO,CaO经电解生成单质Ca 4.B 5.D 6.C 7.Ⅰ.c
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