高中化学58个精讲4钠及其化合物的性质讲义.docx
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高中化学58个精讲4钠及其化合物的性质讲义
钠及其化合物的性质
二、钠的性质
1.钠的物理性质
(1)实验过程
将钠用镊子从煤油中取出,用滤纸吸干煤油,然后在玻璃片上将钠用小刀切下一小块(豆粒大小),进行观察,并注意切面的变化.
(2)注意事项
①取钠时要用镊子夹取、不能用手拿,因为易与汗液反应,灼伤腐蚀皮肤.
②取出钠后要迅速吸干煤油,并要放到玻璃上切割.
③钠用剩后要放回盛钠的试剂瓶,不能乱扔乱放,因为钠很活泼容易引起危险.
④钠与O2反应很容易,在观察钠的颜色光泽时要在切割后立即观察.
(3)实验现象
切面银白色,但迅速变暗(4Na+O2=2Na2O等),失去金属光泽.
(4)实验结论
金属钠硬度很小(质软),具有银白色金属光泽,很容易被空气氧化.
2.钠与水的反应
(1)实验过程:
①②③④
Na与水的反应
图2—7
(2)反应原理:
2Na+2H2O=2NaOH+H2↑
(3)注意事项:
取钠不要太大,钠块过大,会发生爆炸.
(4)实验现象:
①钠与水剧烈反应、②钠熔化成小球、③钠球在水面上不停地滚动、④有气体生成,并发出嘶嘶声.
(5)实验结论:
钠与水反应剧烈,生成碱并放出气体.
3.收集并检验钠与水反应放出的气体
(1)实验过程:
①②③④⑤
收集并检验Na与水反应生成的气体
图2—8
(2)反应原理:
2Na+2H2O=2NaOH+H2↑,2H2+O2
2H2O.
(3)注意事项
①试管内要装满水,不要留有气泡,以防点燃时发生爆炸.
②钠不要太大,用刺有小孔的铝箔包住.包裹时不要用手触摸金属钠.
③试管中气体集满后,不要急于从水中取出试管,应待钠反应完毕后再取试管,以避免在取试管时,皮肤蘸上钠而灼伤.
④试管从取出到移近火焰过程中要始终倒立,点燃时可将试管微微倾斜.
(4)实验现象:
试管内气体被点燃发出尖锐的爆鸣声.
(5)实验结论:
钠与水反应剧烈,生成碱放出氢气.
4.钠和氧气的反应
(1)实验过程:
①②③④⑤⑥⑦
钠与氧气的反应
图2—9
(2)反应原理:
2Na+O2
Na2O2,2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑
(3)注意事项
①玻璃管中装的钠不能太大,太大反应太剧烈,会将玻璃管炸裂.
②反应开始时,即钠熔成小球后要稍稍倾斜玻璃管,但是角度不能太大,以防止钠从玻璃管中脱出.并能保证空气疏通从而观察到明显现象.
③在取钠时要将其表面的氧化物用小刀除去,用纯钠进行实验.因为表面被氧化的钠在受热熔化后,钠表面会有一层黑色而影响实验现象的观察.
④加热时间不能太长,否则钠与O2迅速反应、燃烧起来,现象就不是很明显了.
⑤盛Na2O2的小试管要干燥.
(4)实验现象
钠熔成小球,先变成白色后变成淡黄色固体,淡黄色固体遇水放出使带火星木条复燃的气体.
(5)实验结论
钠熔点低,与O2加热反应生成Na2O2,Na2O2遇水生成O2.
二、NaHCO3的分解
(1)实验过程
①用一干燥大试管,装入NaHCO3粉末.(大约占试管容积1/6)
②将大试管用带导气管的单孔塞塞紧.并将大试管固定在铁架台上,且试管口稍向下倾斜.
③大试管上的导气管另一端插入到盛有澄清石灰水的试管中.
④用酒精灯加热,先均匀受热,然后固定在药品多的部位加热.
⑤当试管中产生气体减少时,先把导管从澄清石灰水中拿出来,再熄灭酒精灯
(2)反应原理2NaHCO3
Na2CO3+H2O↑+CO2↑
(3)注意事项
①装药品时,应将药品倾斜地铺在试管底部,以便于受热.
②固定大试管时,应夹在其中上部(离管口1/3处)且要使试管口略向下倾斜.防止反应生成的水冷却回流而将试管炸裂.
③当试管中产生气体减少时,若停止实验,应先将导气管从石灰水中取出来,再撤去酒精灯停止加热,否则,会使石灰水倒吸而引起试管炸裂.
(4)实验现象
澄清石灰水变浑浊,大试管内壁有水生成.
(5)实验结论
NaHCO3受热易发生分解反应.
三、Na2CO3和NaHCO3与酸的反应
(1)实验步骤
图2—10
(2)反应原理
Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑或CO
+2H+=H2O+CO2↑
NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑或HCO
+H+H2O+CO2↑
(3)注意事项:
使用的盐酸浓度不能太大,否则生成的气泡太多太迅速而溢出试管.
(4)实验现象和结论
两者都与盐酸反应生成使澄清石灰水变浑浊的气体,但NaHCO3与盐酸反应更剧烈.
三.实验思考
1.若钠、钾等碱金属在空气中失火,可否用水或CO2灭火,为什么?
用什么灭火效果好?
答案:
钠、钾等碱金属失火不能用水灭火,因为它们与水反应剧烈,且产生易燃气体H2,易导致爆炸发生;也不能用CO2灭火,因为Na、K有还原性,能夺去CO2中的氧继续燃烧.
钠、钾失火可用沙土、抹布扑灭或盖灭.
2.万一被钠灼伤了皮肤,应该怎么办?
答案:
万一被钠灼伤了皮肤,应先用稀醋酸洗涤,然后再涂上3%~5%的硼酸溶液.情况严重者速到医院烧伤科救治.
3.用稀盐酸与Na2CO3还是NaHCO3制作的灭火器灭火效果好,有哪些优点?
答案:
用稀盐酸与NaHCO3制作的灭火器灭火效果好.优点有二:
①产生气体速度快,②产生气体CO2多.
4.实验室中做固体受热生成气体反应的实验注意事项有哪些?
答案:
实验室固体受热生成气体的装置都可用制O2装置.注意事项:
①试管应夹持在其中上部(或离管口1/3处);②试管口应略向下倾斜,因为实验室中的药品不是很干燥,加热时有水生成,或固体反应时生成水,若不略向下倾斜会使水倒流把试管炸裂;③受热时先均匀加热试管底部,然后固定在药品集中的部位加热.
5.焰色反应操作的注意事项有哪些?
答案:
(1)所用火焰本身的颜色要浅,以免干扰观察.
(2)蘸取待测物的金属丝本身在火焰上灼烧时应无颜色,同时熔点要高,不易被氧化.用铂丝效果最好,也可用铁丝、镍丝、钨丝等来代替铂丝.但不能用铜丝,因为它在灼烧时有绿色火焰产生.
(3)金属丝在使用前要用稀盐酸将其表面的氧化物洗净,然后在火焰上灼烧至无色,以除去能起焰色反应的少量杂质.
(4)观察钾的焰色时,要透过蓝色的钴玻璃片,因为钾中常混有钠的化合物杂质,蓝色钴玻璃可以滤去黄色火焰,以看清钾的紫色火焰.
四.知识网络
3.例题精讲
【】下列关于钠的说法不正确的是[]
A、金属钠和氧气反应,条件不同,产物不同
B、钠钾合金通常状况下呈液态,可作原子反应堆的导热剂
C、钠的化学活泼性很强,少量的钠可保存在有机溶剂
中
D、由于钠比较活泼,所以它能从溶液中置换出金属活动顺序表中钠后面的金属
【】将少量金属钠分别投入下列物质的水溶液中,有气体放出,且溶液质量减轻的是[]
A、
B、
C、
D、
【】用金属钠制取
通常采用下法:
,试说明不采用钠在氧气中燃烧而用此法制取
的原因:
解析钠在氧气中燃烧将生成
,而题示反应有
生成,在氮气流中
就不会被进一步氧化成
。
【】将4.6g钠与1.6g硫粉迅速混合起来,并放在石棉网上加热,反应后生成的固体是[]
A、黄色固体混合物B、硫与硫化钠
C、过氧化钠与硫化钠D、氧化钠与硫化钠
【】A、B、C、D、E五种物质都含有同一元素,它们按下图所示关系相互转化,已知A为单质。
(1)写出A~E的化学式
(2)分别写出有关反应的化学方程式,其中属于氧化还原反应的,请标出电子转移的方向和数目
①A→B:
________②A→C:
________③A→D:
________
④C→D:
________⑤C→E:
________⑥D→E:
________
【】2.1g
和
组成混合气体与足量的
充分反应后,立即通入足量的
固体中,固体质量增加[]
A、2.1gB、3.6gC、7.2gD、不可确定
【】根据图示回答,经数小时后,U形管A、B两处的液面会出现下列哪种情况(实验装置足以维持实验期间小白鼠的生命活动,瓶口密封,忽略水蒸气和温度变化对实验结果的影响)[]
A、A处上升,B处下降B、A、B两处都下降
C、A处下降,B处上升D、A、B两处都不变
【】苏打和小苏打有着广泛应用,试从反应物用量角度说明,在下列用途中选(A)苏打,还是(B)小苏打,并说明原因。
(1)做面条时防止面粉较长时间储存变酸味,常加入适量的碱面,选用________,因为________。
(2)作为泡沫灭火器的药品,选用________,因为________。
(3)用于洗涤餐具及实验室的玻璃仪器等,选用________,因为________(提示:
二者水溶液均显碱性,且苏打的碱性强)。
(4)治疗胃酸过多时,选用________,因为________。
【】某干燥粉末可能由
、
、
、
、
中的一种或几种组成。
将该粉末与足量的盐酸反应,有气体X逸出,X通过足量的
溶液后体积缩小(同温、同压下测定)。
若将原来混合粉末在空气中用酒精灯加热,也有气体放出,且剩余固体的质量大于原混合粉末的质量,下列判断正确的是[]
A、粉末中一定有
,
,
B、粉末中一定不含有
和
C、粉末中一定不含有
和
D、无法肯定粉末里是否含有
和
4.实战演练
1.46g金属钠在空气中充分燃烧得到淡黄色粉末,该粉末与足量的水反应放出气体的体积是(标准状况下) ( )
A.44.8L B.11.2L C.22.4L D.5.6L
2.氢化钠(NaH)是一种白色的离子晶体,其中钠是+1价。
NaH与水作用放出氢气,下列叙述中正确的是 ( )
A.NaH在水中显酸性B.NaH中氢离子的电子层排布与氦原子相同
C.NaH中氢离子半径比锂离子半径大D.NaH中氢离子可被还原成氢气
3.下列物质的溶液既能与H+反应,又能与OH-反应的是 ( )
A.MgSO4 B.Na2CO3 C.NaHCO3 D.(NH4)2SO4
4.将一小块金属钾投入下列物质的溶液中,既能放出气体,又有沉淀析出的是 ( )
A.MgCl2 B.BaCl2
C.CuCl2 D.NaHCO3
5.下列关于碱金属的叙述中,正确的是 ( )
A.碱金属都可以保存在煤油中
B.碱金属与水反应均漂浮在水面上
C.碱金属在空气中加热均可生成多种氧化物
D.碱金属的硬度小、密度小、熔点低
6.下列关于纯碱晶体(Na2CO3·10H2O)的叙述中,错误的是( )
A.将晶体放置在空气中质量会减轻
B.加热晶体则生成NaHCO3
C.Na2CO3可作为干燥剂使用
D.晶体溶于水后呈碱性
7.相同质量的Na、Mg、Al分别与过量的盐酸反应,在相同条件下置换出H2的体积比是 ( )
A.36∶69∶92 B.23∶12∶9
C.1∶2∶:
3 D.9∶12∶23
8.有关镁的下列叙述中错误的是 ( )
A.能与NH4Cl溶液作用放出氢气
B.与冷水剧烈反应,生成Mg(OH)2沉淀并放出氢气
C.在CO2中能继续燃烧,所以金属镁着火,不能用CO2去灭火
D.在通常情况下其表面有一层致密的氧化膜,所以抗腐蚀能力很强
9.有无色溶液,加入Na2O2时有无色无味气体放出,并有白色沉淀生成,加入Na2O2的量与生成白色沉淀的量如图3-18所示。
该无色溶液中含有的物质是 ( )
A.CaCl2和MgCl2B.Al2(SO4)3C.Al2(SO4)3和MgSO4D.Na2SO4和MgSO4
10.相同质量的镁条分别在下列气体中充分燃烧,所得固体物质的质量最大的是 ( )
A.O2 B.N2 C.CO2 D.空气
11.足量的镁粉与一定量的盐酸反应,由于反应速度太快,为了减慢反应速度,但不影响产生氢气的总量,可以加入下列物质中的 ( )
A.CH3COONa B.MgO C.K2CO3 D.NaOH
12.两种固体物质混合后加热分解,残留固体的质量是原混合物质量的一半,这组混合物可能是下列的 ( )
A.Na2CO3和NaHCO3B.MgCO3和Mg(OH)2
C.Fe(OH)3和Cu(OH)2D.Cu(NO3)2和CaCO3
13.把含有某一种氯化物杂质的氯化镁粉末95mg溶于水后,与足量的硝酸银溶液反应,生成氯化银沉淀300mg,则该氯化物中的杂质可能是 ( )
A.氯化钠 B.氯化铝 C.氯化钾 D.氯化钙
14.将4.34gNa、Na2O、Na2O2的混合物与足量的水反应,在标准状况下得到672mL混合气体。
该混合气体通过电火花引燃,恰好完全反应,则混合物中Na、Na2O和Na2O2的物质的量之比为 ( )
A.1∶1∶1 B.1∶1∶2 C.1∶2∶2 D.4∶3∶2
15.取镁铝合金粉末若干,用足量的盐酸溶解后,再向溶液中加入过量的NaOH溶液,将生成的沉淀过滤、洗涤、灼烧,得到的白色粉末与原合金粉末质量相等,则原合金中镁的质量分数是 ( )
A.30% B.40% C.50% D.60%
二、非选择题
16.现有X、Y、Z、W等4种钠的化合物,它们之间的相互关系如下:
X
W+CO2↑+H2O,Z+CO2→W+O2↑,Z+H2O→Y+O2↑,W+Ca(OH)2→CaCO3↓+Y。
则X、Y、Z、W的化学式依次为____、____、____、____。
17.用金属钠制取Na2O通常采用下法:
2NaNO2+6Na
4Na2O+N2↑。
试说明为什不采用钠在氧气中燃烧而采用此法制取Na2O的原因___________________。
18.有一块合金中含有金、铁、铝、铜、镁,取其样品加过量稀硝酸,反应后溶液中存在的阳离子有_________,在溶液中加入过量的NaOH溶液,溶液中减少的离子有_______________,增多的离子有______________。
19.有一硫化钠、亚硫酸钠和硫酸钠的混合物,经测定含硫25.6%,则混合物中含氧量为________________。
20.A、B、C是三种溶于水的白色固体,它们的水溶液都呈碱性,焰色反应都显紫色(透过蓝色的钻玻璃观察)。
①A和B的水溶液反应时生成C。
②固态B受热时产物之一为D。
③C的水溶液和D反应生成B。
④A的水溶液和D反应时,如果条件不同,可分别生成B或C。
由此可推断出A、B、C的化学式依次是A______、B______、C______。
21.把一定量的Na2CO3、NaHCO3、Na2SO4混合物加到200mL1.00mol/L的HCl中完全反应后生成2016mL干燥的CO2(标准状况),然后加入400mL0.10mol/L的Ba(OH)2溶液,使SO42-完全沉淀,再加40mL1.00mol/L的HCI恰好中和过量的碱。
最后把沉淀分离出来,干燥称量为1.48g,求混合物中各组分的质量分数。
22.将一定质量的镁铝合金投入100mL一定物质的量浓度的盐酸中,合金全部溶解,向所得溶液中滴加5mol/L的NaOH溶液到过量,生成沉淀的质量与加入的NaOH溶液的体积关系如图3-19所示。
由图中数据计算
(1)原合金中镁和铝的质量。
(2)盐酸的物质的量浓度。
答 案
一、选择题
1.B 2.B、C 3.C 4.A、C5.D 6.B、C 7.A 8.B 9.C
10.C 11.A 12.B、D13.B 14.D 15.D
二、非选择题
16.NaHCO3、NaOH、Na2O2、Na2CO3。
17.钠在氧气中燃烧得到的是Na2O2。
用此法,Na在N2的环境中反应,可避免生成Na2O2。
18.H+、Fe3+、Al3+、Cu2+、Mg2+
H+、Fe3+、Al3+、Cu2+、Mg2+
OH-、AlO2-
19.37.6%
20.A:
KOH B:
KHCO3或KHSO3 C:
K2CO3或K2SO3
21.w(Na2CO3)74.2% w(NaHCO3)=16.8%
w(Na2SO4)=9%
22.
(1)合金中镁的质量是4.8g,铝的质量是2.7g
(2)盐酸的物质的量浓度是8mol/L
镁、铝
(一)Mg、Al性质的相似性和差异性
Mg和Al属于同周期相邻的两种金属元素,是第ⅡA、ⅢA族析重要代表元素。
它们具有强的还原性,但Al正处在周期表中金属与非金属分界线旁,因而Al具有特殊性质。
关于Mg、Al的物理学性质差异可从金属键的强弱分析入手。
镁铝合金的特点是质轻而更度和强度都较大,且Mg、Al在常温下即可被空气中O2氧化,生成致密氧化物保护膜,具有一定的抗腐蚀性,因而它们具有广泛的用途。
比较镁和铝
物
理
性
质
光泽密度
Mg
Al
银白色轻金属
原子或离半径
金属键能
溶、沸点
硬度
>
<
<
<
化
学
性
质
露置于空气
常温被氧化形成致密保护膜,具有一定抗腐蚀性
常温很快被氧化形成致密保护膜,抗蚀性能强于镁
燃烧
(与O2反应条件及现象)
2Mg+O22MgO
空气中能点燃发出耀眼强光
4Al+3O2=2Al2O3
在纯氧或高温下点燃也可发出强光
与氧化物反应
(置换)
2Mg+CO22MgO+C+Q
2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe
+Q
(铝热反应)
与其它非金属反应
3Mg+N2Mg3N2
2Al+3SAl2S3
(干法)
与H2O反应
Mg+2H2O(沸)Mg(OH)2+
H2↑
2Al+6H2O(沸)2Al(OH)3
+3H2↑
与非氧化性酸反应
Mg+2H+=Mg2++H2↑
2Al+6H+=2Al3++3H2↑
与强氧化性酸反应
能反应,无H2放出
常温被浓H2SO4、浓HNO3钝化
与强碱液反应
不反应
2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO3
+3H2↑
存在
光卤石(KCl·MgCl2·6H2O)
菱镁矿MgCO3
铝土矿Al(OH)3
Al2O3Al
冶炼
海水Mg(OH)2
MgCl2
Mg
制合金、飞机、汽车、轮船部件、导线、日用品
用途
制合金、飞机、汽车部件、烟火、照明弹等
注意:
1.镁在空气中燃烧所得产物质种类
MgO
MgMg3N2
MgO+e
想一想:
为什么镁在空气中燃烧产生主要为MgO?
2.比较Mg分别在O2、N2、CO2中燃烧所得产物质量的大小
(1)等物质的量的Mg分别在足量的气体中燃烧
1
Mg~
O2~MgO
1mol40g
②Mg~
N2~
Mg3N2产物质量大小顺序:
1mol
g③>①>②
③Mg~
CO2~MgO+
C
1mol46g
(2)等物质的量的气体与足量Mg反应
①O2~2MgO
1mol80g产物质量大小顺序
②N2~Mg3N2②>③>①
1mol100g
③CO2~2MgO+C
3.Al与NaOH溶液反应的电子转移情况。
常见的错误有:
2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑
其实该反应的氧化剂只有水。
为什么?
从Al与NaOH溶液反应本质分析:
2Al+6H2O==2Al(OH)3+3H2↑……①
2Al(OH)3+2NaOH==2NaAlO2+4H2O……②
①+②得
2Al+2NaOH+6H2O==2NaAlO2+3H2↑+4H2O
其中NaOH所起的作用:
上述反应①通常条件是微弱的,但NaOH溶液能溶解Al(OH)3促使反应①程度增大。
故NaOH仅表现碱性。
4.铝热反应
(1)定义:
Al+MxOyM+Al2O3+放出大量热
铝热剂引发反应发生特点
使高熔点金属熔化
(2)原因:
①Al的强还原性
②Al的亲氧性强
(3)应用:
①冶炼高熔点金属(如Fe、Cr、V、Mn等)
②焊接金属。
(二)铝、硅的相似性
铝、硅虽然不属于同主族,但因们于阶梯玫的两侧,故Al和Si及其人经合物的化学性质有许多相似之外,被称为“孪生兄妹”
现对其单质、氧化物及其水化物比较如下:
单质
Al
Si
与O2反应
4Al+3O22Al2O3
Si+O2SiO2
与Cl2反应
2Al+3Cl22AlCl3
Si+2ClSiCl4
与氧化物反应
2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe
Si+2FeO2Fe+SiO2
与酸反应
2Al+6HF=2AlF3+3H2↑
Si+4HF=SiF4+H2↑
与碱液反应
2Al+2H2+2NaOH=2NaAlO2+3H2↑
Si+2H2O+2NaOH=Na2SiO3+2H2↑
氧化物
Al2O3
SiO2
与碱液反应
Al2O3+2OH—=2AlO2—+H2O
SiO2+2OH—=SiO32—+H2O
与酸液反应
Al2O3+6HCl=2AlCl3+H2O
SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O
与碱性氧化物反应
Al2O3+CaOCa(AlO2)2
SiO2+CaOCaSiO3
氧化物对应水化物
Al(OH)3
H2SiO3
受热分解
2Al(OH)3Al2O3+3H2O
H2SiO3SiO2+H2O
与酸反应
Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O
不反应
与碱反应
Al(OH)3+OH—=AlO2—+2H2O
H2SiO3+2OH—=SiO32—+2H2O
含氧酸盐
NaAlO2
Na2SiO3
与强酸反应
AlO2—+H++H2O==Al(OH)3↓
SiO32—+2H+=H2SiO3↓
与弱酸反应
AlO2—+CO2+2H2O==Al(OH)33↓+HCO3—
2AlO2—+CO2+3H2O=2Al(OH)33↓+CO32—
SiO32—+2CO2+H2O=H2SiO3+2HCO3—
SIo32—+CO2+2H2O=H2SiO3+CO32—
水解呈碱性
AlO2—+3H2OAl(OH)3+OH—
SiO32—+2H2OH2SiO3+2OH—
双水解反应
AlO2—+NH4++H2O==Al(OH)3↓+NH3↑
SiO32—+2NH4+=H2SiO3↓+2NH3↑
(三)Mg、Al及其化合物间的转化
1.Mg元素
2.Al
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