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钠及其化合物
课时1 钠及其化合物
考点一 钠的主要性质及其应用
1.钠的物理性质
、、、、
2.从钠原子的结构认识钠的化学性质——还原性
(1)与非金属单质(如O2、Cl2)的反应
O2
Cl2:
现象
(2)与水反应
①离子方程式:
。
②与滴有酚酞的水反应的现象及解释
(3)与盐酸反应
离子方程式:
。
3.钠的制取及保存
(1)制取:
化学方程式为:
。
(2)保存:
密封保存,通常保存在。
4.钠的用途
(1)制取Na2O2等化合物。
(2)钠、钾合金(液态)可用于原子反应堆的导热剂。
(3)用作电光源,制作高压钠灯。
(4)冶炼某些金属
金属钠具有强的还原性,熔融状态下可以用于制取金属,如:
4Na+TiCl4
4NaCl+Ti。
探究思考
1.实验室如何保存金属钠?
应该怎样取用?
用剩的钠如何处理?
2.金属钠露置在空气中会发生一系列变化:
银白色金属钠
(生成______),表面变暗
(生成______),出现白色固体
(NaOH______),表面变稀
(生成Na2CO3·10H2O),白色块状物质
(生成________),白色粉末状物质
3.将一小块金属钠分别投入盛a水、b乙醇、c稀H2SO4的三个小烧杯中,反应速率由快到慢的顺序为_________________________________________。
解释反应速率不同的原因:
______________________________________
_______________________________________________________________。
【示例1】(高考题组合)下列说法正确的是( )。
A.Na的金属活动性比Mg强,故可用Na与MgCl2溶液反应制Mg
B.切开的金属Na暴露在空气中,光亮表面逐渐变暗,发生的反应是:
4Na+O2===2Na2O
C.钠与水反应:
Na+2H2O===Na++OH-+H2↑
D.钠与CuSO4溶液反应:
2Na+Cu2+===Cu↓+2Na
1.取一小块金属钠,放在燃烧匙里加热,下列实验现象描述正确的是( )。
①金属钠先熔化 ②在空气中燃烧,放出黄色火花 ③燃烧后得白色固体 ④燃烧时火焰为黄色 ⑤燃烧后生成浅黄色固体物质
A.②⑤B.①②③C.①④⑤D.①②⑤
2.美国“海狼”潜艇上的核反应堆内使用了液态铝钠合金(单质钠和单质铝熔合而成)作载热介质,下列有关说法不正确的是( )。
A.原子半径:
r(Na)>r(Al)
B.铝钠合金若投入一定量的水中可得无色溶液,则n(Al) C.mg不同组成的铝钠合金投入足量盐酸中,若放出的H2越多,则铝的质量分数越小 D.铝钠合金投入到足量氯化铜溶液中,肯定有氢氧化铜沉淀生成,也可能有铜析出 3.将同样大小的金属钠块分别投入到①MgCl2溶液,②饱和NaCl溶液,③NH4Cl溶液中,各会出现什么现象? 4.钠在空气中燃烧(如左图所示)生成的固体物质中除有淡黄色粉末外,还有黑色固体物质——碳。 (1)请假设黑色固体物质产生的可能原因是 假设①___________________________________________________________; 假设②___________________________________________________________。 (2)为确认假设的正误,某同学进行如下推断: 由于金属钠与氧的结合能力比碳强,因此黑色碳可能是二氧化碳与金属钠发生置换反应而生成。 该同学设计实验如下: 用打孔器钻取一段金属钠,取中间一小块钠放在充满二氧化碳气体的试管(如上右图所示)中加热,观察到钠燃烧发出黄色火焰,并有淡黄色固体和黑色固体生成,生成的淡黄色固体立即变成白色。 请回答下列问题: ①用打孔器取金属钠的原因是_______________________________________; ②产生以上现象的化学反应方程式可能为: ___________________________ ________________________________________________________________。 考点二 两种重要钠的氧化物——氧化钠和过氧化钠 完成下列表格 物质 氧化钠(Na2O) 过氧化钠(Na2O2) 色态 类别 氧的价态 电子式 生成条件 化 学 性 质 热稳定性 与水反应 与CO2反应 与酸反应(盐酸) 主要性质 主要用途 探究思考 1.Na2O2中氧为价,属于氧元素的中间价态,因此它既可以表现出氧化性又可以表现出还原性,但以性为主。 (1)它能氧化I-、Fe2+、S2-、SO32-、SO2、H2S、品红、石蕊等。 与I-、Fe2+、S2-、SO32-、SO2、H2S反应的离子方程式分别为 (2)遇KMnO4等强氧化剂时,表现出还原性,氧化产物为O2。 (3)遇CO2、H2O、H+则发生自身的氧化还原反应。 2.判断下列说法是否正确: (1)过氧化钠能与水反应,所以过氧化钠可以做气体的干燥剂。 ( ) (2)过氧化钠与二氧化碳反应时,过氧化钠既是氧化剂又是还原剂。 ( ) (3)78gNa2O2中含阴离子的个数是2NA。 ( ) (4)Na2O2与H2O反应制备O2的离子方程式: Na2O2+H2O===2Na++2OH-+O2↑( ) (5)Na2O、Na2O2组成元素相同,与CO2反应产物也相同( ) (6)Na2O2的电子式为 ( ) (7)1mol钠与氧气反应生成Na2O或Na2O2时,失去的电子数目均为NA( ) (8)1molNa2O2与足量CO2反应时,转移2NA个电子( ) 【示例2】(2010·安徽,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>③C.①=②>③>④D.①=②>③=④ 【示例3】(2013·山东省实验中模拟)在下列物质的溶液中分别加入一定量的Na2O2固体,不会出现浑浊现象的是( )。 A.饱和Na2CO3溶液B.Ca(HCO3)2稀溶液C.Na2SO3稀溶液D.饱和CaCl2溶液 1.如图所示,两圆圈相交的阴影部分表示圆圈内物质相互发生的反应。 钠及其氧化物的物质的量均为0.1mol,水的质量为100g。 下列说法正确的是( )。 A.甲、乙、丙都属于氧化还原反应 B.甲反应的离子方程式为Na+2H2O===Na++2OH-+H2↑ C.丙充分反应,能产生0.05molO2,转移电子0.1mol D.甲、乙、丙充分反应后所得溶液的质量分数分别为w1、w2,w3,则2w1=w2=w3 2.某溶液中含有HCO3-、SO32-、CO32-、CH3COO-4种阴离子。 向其中加入足量的Na2O2固体后,溶液中离子浓度基本保持不变的是(假设溶液体积无变化)( )。 A.CH3COO- B.SO32-C.CO32-D.HCO3- 3.1mol过氧化钠与2mol碳酸氢钠固体混合后,在密闭容器中加热充分反应,排出气体物质后冷却,残留的固体物质是( )。 A.Na2CO3B.Na2O2、Na2CO3C.NaOH、Na2CO3D.Na2O2、NaOH、Na2CO3 考点三 两种重要的钠盐——Na2CO3和NaHCO3 完成下列表格 名称 碳酸钠 碳酸氢钠 俗名 主要性质 色、态 水溶性 稳定性 与H+反应 与Ca(OH)2反应 与盐反应 CaCl2 Al2(SO4)3 与水作用 与酸互滴 相互转化 主要用途 探究思考 1.向饱和Na2CO3溶液中通入过量的CO2,可观察到什么现象? 为什么? 2.下列几种试剂能把等物质的量浓度的Na2CO3、NaHCO3鉴别开的是________。 (1)CaCl2溶液 (2)澄清石灰水 (3)稀盐酸 (4)pH试纸 【示例4】(2011·北京,11)下列实验方案中,不能测定Na2CO3和NaHCO3混合物中Na2CO3质量分数的是( )。 A.取a克混合物充分加热,减重b克 B.取a克混合物与足量稀盐酸充分反应,加热、蒸干、灼烧,得b克固体 C.取a克混合物与足量稀硫酸充分反应,逸出气体用碱石灰吸收,增重b克 D.取a克混合物与足量Ba(OH)2溶液充分反应,过滤、洗涤、烘干,得b克固体 【示例5】(2009·全国卷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CO2,有NaHCO3晶体析出 1.(2013·吉林一模)现有一块金属钠露置于空气中一段时间,为检验该固体是否部分变质为碳酸钠,先将固体样品溶解于水得到溶液,并采取下列措施,其中可以实现实验目的的是( )。 A.测所得溶液的pH B.取溶液少量,向其中滴入酚酞观察溶液是否变红 C.取溶液少量,向其中加入盐酸观察是否有气泡产生 D.取溶液少量,向其中加入CuSO4溶液,观察是否有沉淀产生 2.为鉴别K2CO3和NaHCO3两种白色固体,有4位同学分别设计了下列四种不同的方法,其中不可行的是( )。 A.分别加入1mol·L-1的盐酸溶液,看气泡产生的快慢 B.分别取样在试管中加热,将可能产生的气体通入澄清石灰水中,观察有无白色浑浊 C.分别取样配成溶液,滴加Ba(OH)2溶液,观察有无白色沉淀 D.分别配成溶液,做焰色反应实验,观察火焰的颜色 3.120mL含有0.20mol碳酸钠的溶液和200mL盐酸,不管将前者滴加入后者,还是将后者滴加入前者,都有气体产生,但最终生成的气体体积不同,则盐酸的浓度合理的是( )。 A.2.0mol·L-1B.1.5mol·L-1C.0.18mol·L-1D.0.24mol·L-1 素养 Na2CO3和NaHCO3与盐酸反应的图像分析及应用 碳酸钠、碳酸氢钠与盐酸反应的图像归纳 (1)向Na2CO3溶液中逐滴加入盐酸,消耗HCl的体积与产生CO2的体积的关系如图1所示。 (2)向NaHCO3溶液中逐滴加入盐酸,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的混合溶液中逐滴加入盐酸,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。 (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,其他比例时的图像略)。 [当场指导] 【典例】向浓度相等、体积均为50mL的A、B两份NaOH溶液中,分别通入一定量的CO2后,再稀释到100mL。 (1)在NaOH溶液中通入一定量的CO2后,溶液中溶质的组成可能是①________,②________,③________,④________。 (2)在稀释后的溶液中逐滴加入0.1mol·L-1的盐酸,产生CO2的体积(标准状况)与所加盐酸的体积关系如下图所示。 ①A曲线表明,原溶液通入CO2后,所得溶质与盐酸反应产生CO2的最大体积是________mL(标准状况)。 ②B曲线表明,原溶液通入CO2后,所得溶液中溶质的化学式为_________________________________________________________________。 ③原NaOH溶液的物质的量浓度为__________________________________。 【应用】将一定体积的CO2通入到一定浓度的NaOH溶液中,为了测定其溶液的成分,向该溶液中逐滴加入1mol·L-1盐酸。 所加入盐酸的体积与产生CO2气体体积(标准状况)的关系如图所示。 (1)写出OA段所发生反应的离子方程式________________________________ _______________________________________________________________。 (2)当加入35mL盐酸时,所产生的CO2的体积是________mL(标准状况)。 (3)溶液中所含的物质有____________________________________________, 其物质的量之比为________。 强化训练 一、选择题(本题共7个小题,每题6分,共42分,每个小题只有一个选项符合题意。 ) 1.下列说法不正确的是( )。 A.Na2O2用作呼吸面具的供氧剂B.NaHCO3的热稳定性大于Na2CO3 C.乙醇可与金属钠反应放出氢气D.金属钠着火时,可用细沙覆盖灭火 2.下列事实及其解释不正确的是( )。 A.滴有酚酞的NaHCO3溶液呈浅红色,微热后红色加深,是因为NaHCO3分解生成了Na2CO3 B.钠保存在煤油中,是因为煤油不与钠发生反应,钠比煤油密度大,煤油可以使钠隔绝空气和水蒸气 C.用洁净的玻璃管向包有Na2O2的脱脂棉吹气,脱脂棉燃烧,说明CO2、H2O与Na2O2的反应是放热反应 D.钠长期暴露在空气中的产物是Na2CO3,原因是钠与氧气生成的Na2O与水和二氧化碳反应 3.(2013·盐城模拟)下列关于钠及其化合物的叙述正确的是( )。 A.将足量的Na2O2和Na2O分别加入酚酞试液中,最终溶液均为红色 B.用钠与空气反应制纯净的Na2O2,空气必须经过碱石灰处理后,才能与钠反应 C.钠与钠离子都具有强还原性 D.在Na2O2与CO2的反应中,氧化剂是Na2O2,还原剂是CO2 4.(2013·浙江镇海中学高三单元测试,6)用下列装置不能达到有关实验目的的是 ( )。 A.用甲图装置证明ρ(煤油)<ρ(钠)<ρ(水) B.用乙图装置制备Fe(OH)2 C.用丙图装置制取金属锰 D.用丁图装置比较NaHCO3和Na2CO3的热稳定性 5.为了使宇航员在飞船中得到一个稳定的、良好的生存环境,一般在飞船内安装盛有Na2O2或K2O2颗粒的装置,它的用途是产生氧气。 下列关于Na2O2的叙述正确的是( )。 A.Na2O2中阴、阳离子的个数比为1∶1 B.Na2O2分别与水及CO2反应产生相同量的O2时,需要水和CO2的质量相等 C.Na2O2分别与水及CO2反应产生相同量的O2时,转移电子的物质的量相等 D.Na2O2的漂白原理与SO2的漂白原理相同 6.下列关于Na2CO3和NaHCO3性质的说法错误的是( )。 A.热稳定性: NaHCO3 B.与同浓度盐酸反应的剧烈程度: NaHCO3 C.相同温度时,在水中的溶解性: NaHCO3 D.等物质的量浓度溶液的pH: NaHCO3 7.现有25mL2mol·L-1Na2CO3和75mL1mol·L-1的稀盐酸: ①将Na2CO3溶液缓缓滴到稀盐酸中 ②将稀盐酸缓缓滴到Na2CO3溶液中,在标准状况下产生气体的体积情况是( )。 A.均为0.84LB.均为0.56L C.①>②D.②>① 二、非选择题(本题共4个小题,共58分) 8.(12分)某研究性学习小组就Na2O2的有关性质探究如下: 向滴有酚酞的水中投入一定量的Na2O2,观察到先有大量气泡产生,溶液变红,过一会儿溶液又变为无色。 对上述实验中溶液变红,过一会儿又褪色的原因,甲、乙两同学提出了不同的解释: 甲同学认为是Na2O2与水反应放出氧气,氧气有氧化性,将酚酞氧化而使溶液褪色; 乙同学则认为是Na2O2与水反应时产生了H2O2,H2O2的强氧化性使酚酞褪色。 (1)乙同学设计了如下实验来证明自己的猜想是正确的: 在滴有酚酞的氢氧化钠溶液中滴加3%的H2O2溶液并振荡。 ①若乙同学的猜想正确,可观察到的现象是________________________________________________________________________。 ②甲同学针对乙同学的上述验证实验提出还应增做实验才能更直接证明Na2O2与水反应生成了H2O2,甲同学提出要增加的实验是什么? (2)试设计简单实验证明甲同学的解释是否正确(画出简易装置图,说明简要步骤)。 9.(14分)X、Y、Z、W四种化合物均由短周期元素组成。 其中X含有四种元素,X、Y、Z的焰色反应均为黄色,W为无色无味气体。 这四种化合物具有下列转化关系(部分反应物、产物及反应条件已略去)。 请回答: (1)W的电子式是________。 (2)X与Y在溶液中反应的离子方程式是_____________________________。 (3)X含有的四种元素之间(二种、三种或四种)可组成多种化合物,选用其中某些化合物,利用下图装置(夹持固定装置已略去)进行实验,装置Ⅲ中产生白色沉淀,装置Ⅴ中可收集到一种无色气体。 ①装置Ⅰ中反应的化学方程式是____________________________________, 装置Ⅱ中物质的化学式是__________________________________________。 ②用X含有的四种元素中的两种组成的某化合物,在催化剂存在下制备并收集纯净干燥的装置Ⅴ中气体,该化合物的化学式是______________,所需仪器装置是_______________________________________________________。 (从上图选择必要装置,填写编号) (4)向Z溶液中通入氯气,可制得某种生产和生活中常用的漂白、消毒的物质,同时有X生成,该反应的化学方程式是_______________________________。 10.(17分)(2013·山东济南二模,30)纯碱(Na2CO3)在生产生活中具有广泛的用途。 以下是实验室模拟制碱原理制取Na2CO3的流程图。 已知: 向饱和食盐水中通入NH3、CO2后发生的反应为NaCl+NH3+CO2+H2O===NaHCO3↓+NH4Cl。 请回答以下问题: (1)粗盐中含有的杂质离子有Ca2+、Mg2+、SO42-等。 精制除杂的步骤顺序是a→________→________→________→b(填字母编号)。 a.粗盐溶解,滤去沉渣b.加入盐酸调pHc.加入Ba(OH)2溶液d.加入Na2CO3溶液e.过滤 向饱和食盐水中先通入NH3,后通入CO2,理由是_________________________________________________________________________________________。 (2)灼烧固体A制Na2CO3在________(填字母序号)中进行。 a.坩埚b.蒸发皿c.烧杯d.锥形瓶 证明滤液A中含有NH4+的方法是___________________________________________________。 对滤液A进行重结晶能够获得NH4HCO3,向pH=13含Na+、K+的溶液中加入少量NH4HCO3使pH降低,反应的离子方程式为______________________。 (3)下图装置中常用于实验室制备CO2的是________(填字母编号);用b装置制备NH3,分液漏斗中盛放的试剂是________(填试剂名称),烧瓶内可加入的固体试剂是________(填试剂名称)。 (4)一种天然碱晶体成分是aNa2CO3·bNa2SO4·cH2O,某同学利用下列提供的试剂,设计了如下简单合理测定Na2CO3的质量分数的实验方案。 (仪器自选)请把实验方案填全: 供选择的试剂: 1.0mol·L-1H2SO4溶液、1.0mol·L-1BaCl2溶液、稀氨水、碱石灰、Ca(OH)2溶液、蒸馏水 ①称取m1g天然碱晶体样品,溶于适量蒸馏水中。 ②_______________________________________________________________。 ③_______________________________________________________________。 ④计算天然碱晶体中含Na2CO3的质量分数。 11.(15分) (1)在潜水艇中可用过氧化钠作为供氧剂。 请选择适当的化学试剂和实验用品,用下图中的实验装置进行实验,证明过氧化钠可作供氧剂。 ①A是制取CO2的装置。 写出A中发生反应的化学方程式: ________________________________________。 ②B中盛有饱和NaHCO3溶液,其作用是_______________________________。 ③写出过氧化钠与二氧化碳反应的化学方程式_________________________ _________________________________________________________________。 ④D中盛放的试剂是________,其目的是______________________________。 ⑤试管F中收集满气体后,下一步实验操作是_____________________________________________。 (2)①某学生判断SO2和Na2O2反应能生成硫酸钠,你认为他的判断合理吗? ________,简要说明理由: __________________________________________________________________________________。 ②该同学无法断定反应中是否有氧气生成,拟使用如图所示装置进行实验(图中铁架台等装置已略去)。 装置B的作用是__________________________________________________, D的作用是_____________________________________________________。 ③为确认反应产物,该同学设计了以下实验步骤,你认为合理的操作顺序是________(选填序号)。 A.用带火星的细木条靠近干燥管口a,观察细木条是否复燃 B.将C装置中反应后的固体物质溶于适量水配成溶液 C.在配成的溶液
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- 及其 化合物
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