全国高考化学一轮复习第3章金属及其化合物第10讲钠及其化合物讲义新人教版.docx

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全国高考化学一轮复习第3章金属及其化合物第10讲钠及其化合物讲义新人教版

第10讲钠及其化合物

考点一　钠的性质及应用

1.钠的物理性质

颜色：

银白色，有金属光泽；

密度：

ρ（H2O）>ρ（Na）>ρ（煤油）；

熔点：

低于100℃；

硬度：

质地柔软，可以用小刀切割。

2.从钠原子的原子结构认识钠的化学性质——还原性

Na

Na＋

（1）与非金属单质（如O2、Cl2）的反应

O2

Cl2：

2Na＋Cl2

2NaCl

（2）与水反应

①离子方程式：

2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑。

②与滴加酚酞的水反应的现象及解释

（3）与盐酸反应

离子方程式：

2Na＋2H＋===2Na＋＋H2↑。

3.钠的制取及保存

（1）制取：

化学方程式为2NaCl（熔融）

2Na＋Cl2↑。

（2）保存：

密封保存，通常保存在石蜡油或煤油中。

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

金属钠具有强还原性，熔融状态下可以用于制取金属，如4Na＋TiCl4

4NaCl＋Ti。

深度思考

1.钠能否保存在CCl4中？

原因是什么？

答案　否，因为CCl4的密度比钠的大，不能起到隔绝空气的作用。

2.金属钠着火，不能用H2O、干冰灭火的原因是____________________________________，

通常用__________掩埋。

答案　钠和H2O可直接反应产生H2，可能会爆炸，加热时钠也可与CO2直接反应，而且金属钠着火生成的Na2O2与CO2、H2O都能反应　干燥沙土（或沙子）

3.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________（填序号）。

①金属先熔化　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燃烧后生成淡黄色固体物质

答案　①④⑤

解析　金属钠熔点低，放在燃烧匙里加热，先熔化成小球，在空气中燃烧，火焰呈黄色，燃烧后生成淡黄色的Na2O2。

题组一　钠与水的反应及拓展应用

1.向分别盛有100mL水、100mL0.1mol·L－1盐酸、100mL0.01mol·L－1NaOH溶液的X、Y、Z三个烧杯中各投入0.05molNa。

下列有关说法正确的是（　　）

A.三个烧杯中均会发生的离子反应为2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑

B.三个烧杯中钠均在液面上剧烈反应，且X烧杯中反应最剧烈

C.三个烧杯反应后，溶质的物质的量浓度相同

D.三个烧杯反应后，生成的气体的质量一定相同

答案　D

解析　钠与盐酸反应时钠先与H＋反应，离子方程式表示为2Na＋2H＋===2Na＋＋H2↑，A错误；B错误；X烧杯中生成的溶质为NaOH，Y烧杯中生成的溶质为NaCl，Z烧杯中生成NaOH，由于原溶质为NaOH，故Z烧杯中物质的量浓度最大，C错误；因向三个烧杯中加入钠的物质的量相同且钠全部反应完，故生成H2的量相同，D正确。

2.

（1）将金属钠放入盛有下列溶液的小烧杯中，既有气体，又有白色沉淀产生的是____________。

①MgSO4溶液　②NaCl溶液　③Na2SO4溶液　④饱和澄清石灰水　⑤Ca（HCO3）2溶液　⑥CuSO4溶液　⑦饱和NaCl溶液

答案　①④⑤⑦

解析　2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，①中Mg2＋＋2OH－===Mg（OH）2↓；④中反应消耗水，溶液温度升高，Ca（OH）2的溶解度降低，析出Ca（OH）2产生沉淀；⑤中Ca2＋＋HCO

＋OH－===CaCO3↓＋H2O；⑥中生成的Cu（OH）2是蓝色沉淀，不符合题意；⑦中水减少，c（Na＋）增大，使NaCl（s）Na＋（aq）＋Cl－（aq）平衡向左移动。

（2）按要求书写反应的离子方程式

①将Na投入到CuSO4溶液中

2Na＋2H2O＋Cu2＋===Cu（OH）2↓＋2Na＋＋H2↑。

②将Na投入到Ca（HCO3）2溶液中，反应后生成正盐溶液

2Na＋Ca2＋＋2HCO

===CaCO3↓＋2Na＋＋CO

＋H2↑。

③将Na投入到NH4HCO3溶液中，有刺激性气味气体放出

2Na＋NH

＋HCO

===2Na＋＋CO

＋NH3↑＋H2↑。

3.将一小块金属钠分别投入盛有：

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：

________________________________________________________________________。

答案　c>a>b　钠与上述三种物质反应的实质都是钠与H＋间的置换反应，H＋浓度的大小决定了反应速率的快慢，由三种物质电离H＋的能力可知H＋浓度的大小顺序为c>a>b，因而反应速率为c>a>b

题组二　钠与水反应实验拓展

4.金属钠与水的反应是中学化学中的一个重要反应。

该反应的演示方法分别如图甲、乙所示：

（1）现按图甲所示的方法，在室温时，向盛有饱和NaOH溶液的水槽中，加入一小块金属钠。

下列有关描述正确的是________（填字母，下同）

a.钠浮在液面上，并四处游动，最后消失

b.钠熔化成一个光亮的小球

c.恢复到室温时，NaOH溶液的浓度增大

d.恢复到室温时，溶液中Na＋数目减少

（2）按图乙所示方法来收集产生的气体，需将钠包好，再放入水中。

取相同质量的钠按下列两种情况收集产生的气体在相同条件下体积的关系是________。

①用铝箔包住钠　　②用铜箔包住钠

a.二者收集气体一样多

b.①收集气体体积较大

c.②收集气体体积较大

答案　

（1）abd　

（2）b

解析　

（1）钠投入饱和NaOH溶液中，发生的反应为2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，其现象与钠在水中的反应现象相同；又因为原溶液是饱和的，反应消耗水，析出NaOH固体，则NaOH溶液浓度不变，但溶液体积减小，故Na＋数目减少。

（2）Na和H2O反应产生H2的同时产生NaOH，NaOH可以和Al发生反应2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，故用铝箔包住Na时产生的H2的体积较大。

5.有人设计出一种在隔绝空气条件下让钠与FeSO4溶液反应的方法以验证反应实质。

实验时，往100mL大试管中先加40mL煤油，取3粒米粒大小的金属钠放入大试管后塞上橡皮塞，通过长颈漏斗加入FeSO4溶液使煤油的液面至胶塞，并夹紧弹簧夹（如图）。

仔细观察，回答下列问题：

（1）如何从试剂瓶中取用金属钠？

剩余的Na能否放回原试剂瓶？

________________________________________________________________________。

（2）有关钠反应的现象是____________________________________________________。

（3）大试管的溶液中出现的现象：

____________________________________________。

（4）装置中液面的变化：

大试管内__________；长颈漏斗内________。

（5）写出钠与硫酸亚铁溶液反应的化学方程式：

______________________________。

答案　

（1）用镊子从试剂瓶中取一块金属钠，用滤纸吸干表面上的煤油，用小刀在玻璃片上切米粒大小的钠做实验用，剩余的钠要放回原试剂瓶，不要随意丢弃

（2）有气泡生成，钠熔化成小球且在煤油和FeSO4溶液界面处上下跳动，最终完全溶解

（3）下层溶液出现白色絮状沉淀　（4）下降　上升

（5）2Na＋FeSO4＋2H2O===Fe（OH）2↓＋Na2SO4＋H2↑

1.钠与水、酸反应的实质都是与H＋的反应。

2.金属钠与可溶性盐溶液反应的思维模板

3.金属钠与溶液反应现象分析思维模板

（1）共性

因为钠与不同的溶液反应均属于剧烈的置换反应，故有

共同的现象产生：

①浮：

钠浮在液面上；②熔：

钠熔化成小球；③游：

在液面上游动；④响：

发出“嘶嘶嘶”的响声。

（2）差异性

如第1题、第3题，与酸性溶液反应比与水剧烈，最后钠可能在液面上燃烧；如第2题，与盐溶液反应时，还可能会生成沉淀（如生成难溶碱）、氨气等；如第5题，由于煤油的密度较小且不溶钠的特点，钠只有在界面处与水溶液接触的部分反应。

注意　钠与乙醇反应，钠块先沉在液面下，后上下浮动、能看到表面冒出气泡，并不熔化成小球。

考点二　钠的氧化物——氧化钠和过氧化钠

完成下列表格：

化学式

Na2O

Na2O2

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

1∶2

是否为碱性氧化物

是

不是

与水反应的化学方程式

Na2O＋H2O===2NaOH

2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑

与CO2反应的

化学方程式

Na2O＋CO2===Na2CO3

2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2

与盐酸反应的

化学方程式

Na2O＋2HCl===2NaCl＋H2O

2Na2O2＋4HCl===4NaCl＋2H2O＋O2↑

深度思考

1.金属钠露置在空气中会发生一系列变化：

银白色金属钠

（NaOH______）

答案　Na2O　NaOH　溶液　Na2CO3

2.分别写出氧化钠、过氧化钠的电子式并分析它们含有化学键的类型：

（1）Na2O的电子式：

____________________________________________________________，

化学键类型：

____________________，属于：

__________________（填“离子化合物”或“共价化合物”，下同）。

（2）Na2O2的电子式：

____________，化学键类型：

______________，属于：

________________。

答案　

（1）

　离子键　离子化合物

（2）

　离子键、共价键（或非极性键）　离子化合物

3.用双线桥分析Na2O2与水反应中电子转移的方向和数目：

________________________________________________________________________。

回答下列问题：

（1）氧化剂和还原剂是__________________，氧化产物是__________________，还原产物是__________________。

（2）1molNa2O2与水完全反应时转移的电子数：

________________。

答案　

（1）Na2O2　O2　NaOH　

（2）NA（或6.02×1023）

题组一　过氧化钠的性质及应用

1.下列有关Na2O2的说法不正确的是（　　）

A.向包有Na2O2粉末的脱脂棉上滴加几滴水，脱脂棉剧烈燃烧起来，说明Na2O2与H2O反应放热且有氧气生成

B.Na2O2与CO2反应时有单质O2生成，该反应属于置换反应

C.Na2O2在空气中久置变白，涉及的氧化还原反应中，Na2O2既是氧化剂，又是还原剂

D.Na2O2粉末加入Ca（HCO3）2溶液中，会产生气体和浑浊

答案　B

解析　A项，燃烧的条件是达到着火点和具有助燃物质；B项，反应物中没有单质参加反应，不符合置换反应的定义；C项，Na2O2与CO2、H2O的反应都是Na2O2自身的氧化还原反应；D项，Na2O2先和水反应生成O2和NaOH，NaOH再与Ca（HCO3）2反应产生沉淀CaCO3。

2.某溶液中含有HCO

、SO

、CO

、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.SO

C.CO

D.HCO

答案　A

解析　Na2O2与水反应生成NaOH，HCO

＋OH－===CO

＋H2O，HCO

浓度减小，CO

浓度增大；SO

具有还原性，被Na2O2氧化，浓度减小；CH3COO－浓度几乎不变。

3.比较下列四组反应，回答下列问题：

一组：

①Na2O2＋CO2

②Na2O2＋SO2

二组：

③Na2O2＋FeCl3（溶液）

④Na2O2＋FeCl2（溶液）

三组：

⑤SO2通入品红溶液中，加热

⑥Na2O2加入到品红溶液中，加热

四组：

⑦NaOH溶液滴入紫色石蕊溶液中

⑧Na2O2固体加入到紫色石蕊溶液中

（1）写出①反应的化学方程式：

__________________________________________________，

有同学类比①的反应写出②的反应方程式为2Na2O2＋2SO2===2Na2SO3＋O2，你认为是否合理？

______________（填“合理”或“不合理”）。

（2）比较分析③、④反应中可能发生的现象，相同点：

________________________________，差异：

________________________________。

（3）预测⑤可能的现象：

________________________________________________________，

⑥可能的现象：

_______________________________________________________________。

（4）判断⑦、⑧反应中可能发生的现象：

⑦________________________________________________________________________；

⑧________________________________________________________________________。

答案　

（1）2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2　不合理

（2）均会有红褐色沉淀生成并有气体逸出　④中气体明显少于③中气体

（3）溶液红色褪去，加热后又恢复红色　溶液红色褪去，加热后不能恢复红色

（4）溶液变蓝　溶液先变蓝后褪色

解析　

（1）Na2O2具有强氧化性，可能发生：

Na2O2＋SO2===Na2SO4。

（2）FeCl3与NaOH反应生成Fe（OH）3，Fe（OH）3是不溶性的红褐色沉淀；④中Fe2＋具有强还原性，易被Na2O2氧化并生成Fe（OH）3，Na2O2与溶液中的水剧烈反应会有O2产生。

（3）SO2的漂白性是由于它能与某些有色物质生成易分解的无色物质，Na2O2的漂白性是因其具有强氧化性。

（4）Na2O2与H2O反应生成NaOH，呈碱性，同时Na2O2又有漂白性。

题组二　Na2O2与H2O、CO2反应的定量分析

4.往甲、乙、丙、丁四个烧杯内分别放入0.1mol的钠、氧化钠、过氧化钠和氢氧化钠，然后各加入100mL水，搅拌，使固体完全溶解，则甲、乙、丙、丁溶液中溶质的质量分数大小顺序是（　　）

A.甲＜乙＜丙＜丁B.丁＜甲＜乙＝丙

C.甲＝丁＜乙＝丙D.丁＜甲＜乙＜丙

答案　B

解析　

（1）甲、丁相比：

甲：

Na→NaOH　　消耗H2O，溶剂减少

丁：

NaOH无反应　　溶剂不变

故NaOH的质量分数：

甲>丁。

（2）乙、丙相比：

生成NaOH相等消耗H2O相等

溶剂相等故乙、丙溶液完全等同。

（3）乙、丙与甲相比

甲：

Na　　乙：

Na2O　　丙：

Na2O2

当它们物质的量相等时，甲（Na）所得NaOH是乙、丙（Na2O、Na2O2）所得NaOH物质的量的

，它们所消耗的水相等，故溶剂相等，因此甲的质量分数比乙、丙小。

5.过氧化钠可作为氧气的来源。

常温常压下二氧化碳和过氧化钠反应后，若固体质量增加了28g，反应中有关物质的物理量正确的是（NA表示阿伏加德罗常数）（　　）

选项

二氧化碳

碳酸钠

转移的电子

A

1mol

2NA

B

22.4L

1mol

C

106g

1mol

D

106g

2NA

答案　C

解析　　Δm　　转移电子

　　　　　2mol　2mol56g　2mol

　　　　　1mol　1mol28g　1mol

由上述关系，不难得出C项正确；B项中未指明标准状况，错误。

6.在密闭容器中充入CO2、CO、CH4的混合气体共mg，若加入足量Na2O2，充分振荡并不断用电火花引燃至反应完全，测得固体质量增加mg，则CO2与CH4的体积比为（　　）

A.3∶1B.2∶1C.1∶1D.任意比

答案　C

解析　2CO＋O2

2CO2①

2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2②

①＋②得：

Na2O2＋CO===Na2CO3（虚拟的反应）

即：

CO可被Na2O2完全吸收

2H2＋O2

2H2O③

2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑④

③＋④得：

Na2O2＋H2===2NaOH（虚拟的反应）

即：

H2可被Na2O2完全吸收

由于CO完全被吸收，当CO2、CH4的体积比符合1∶1时，相当于2CO∶2H2，可被Na2O2完全吸收。

1.过氧化钠强氧化性的五个表现

2.从“四个角度”理解H2O、CO2与Na2O2反应的定量关系

（1）物质的量关系

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。

（2）气体体积关系

若CO2和水蒸气的混合气体（或单一气体）通过足量的Na2O2，则气体体积减少的量等于原混合气体体积的

，且等于生成氧气的体积。

（3）转移电子关系

2molNa2O2不论与H2O还是与CO2反应均生成1molO2，转移2mol电子。

如：

2CO2＋2Na2O2===2Na2CO得2e－3＋O失2e－2

（4）固体质量关系

2CO＋O2

2CO2①

2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2②

①＋②得，Na2O2＋CO===Na2CO3（虚拟的反应）

即CO可被Na2O2完全吸收，固体增重即为CO的质量；

2H2＋O2

2H2O③

2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑④

③＋④得，Na2O2＋H2===2NaOH（虚拟的反应）

即H2可被Na2O2完全吸收，固体增重即为H2的质量。

结论：

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）全部通过足量Na2O2后，固体增重为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1∶1，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无机物：

H2、CO及H2和CO的混合气体；

②有机物：

CH3OH（甲醇）、HCHO（甲醛）、CH3COOH（乙酸）、C6H12O6（葡萄糖）等。

考点三　碳酸钠与碳酸氢钠

1.性质

2.转化

Na2CO3

NaHCO3

深度思考

1.将CO2气体通入到饱和Na2CO3溶液中有何现象？

原因是什么？

答案　开始无明显现象，后有沉淀析出。

原因是NaHCO3的溶解度小于Na2CO3的溶解度，而且反应消耗溶剂水。

2.Na2CO3固体粉末中混有少量NaHCO3，用什么方法除杂？

Na2CO3溶液中混有少量NaHCO3，用什么方法除杂？

NaHCO3溶液中混有少量Na2CO3，用什么方法除杂？

答案　用加热法可以将Na2CO3固体粉末中混有的NaHCO3转化为Na2CO3；向混合液中滴加适量的NaOH溶液，可以将其中的NaHCO3转化为Na2CO3；向混合液中通入过量的CO2气体，可以将Na2CO3转化为NaHCO3。

题组一　Na2CO3、NaHCO3的比较与鉴别

1.有关Na2CO3和NaHCO3的性质，下列叙述中错误的是（　　）

A.相同温度下，等浓度的Na2CO3溶液和NaHCO3溶液的碱性比较，前者更强

B.常温时溶解度：

Na2CO3>NaHCO3

C.在酒精灯加热的条件下，前者不分解，后者分解

D.都能与烧碱反应，后者反应较慢

答案　D

解析　D项，Na2CO3不能与NaOH反应。

2.下列几种试剂不能把等物质的量浓度的Na2CO3、NaHCO3鉴别开的是（　　）

A.BaCl2溶液B.澄清石灰水

C.稀盐酸D.pH试纸

答案　B

3.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，如下图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）。

答案　

（1）Ⅱ　

（2）2NaHCO3

Na2CO3＋H2O＋CO2↑，CO2＋Ca（OH）2===CaCO3↓＋H2O　D

（3）NaHCO3

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来判断。

（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。

判断类别，用准性质，突破Na2CO3、NaHCO3的鉴别

1.利用热稳定性不同

2.利用和酸反应生成气体的速率不同（相同条件下）

3.利用阴离子不同

4.利用溶液的酸碱性不同

题组二　Na2CO3、NaHCO3与酸反应的定量关系

4.有关NaHCO3和Na2CO3的性质，以下叙述错误的是（　　）

A.等质量的NaHCO3和Na2CO3与足量盐酸反应，在相同条件下Na2CO3产生的CO2体积小

B.等物质的量的两种盐与同浓度盐酸完全反应，所消耗盐酸的体积Na2CO3是NaHCO3的两倍

C.等质量NaHCO3和Na2CO3与盐酸完全反应，前者消耗盐酸较多

D.等物质的量的NaHCO3和Na2CO3与足量盐酸反应产生CO2一样多

答案　C

解析　Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋CO2↑＋H2O

NaHCO3＋HCl===NaCl＋CO2↑＋H2O

解答此类题目用归“1”法，

A项，假设二者都是1g，则n（NaHCO3）＝n（CO2）＝

mol，n（Na2CO3）＝n（CO2）＝

mol，故A正确；

B项，假设二者均为1mol，则消耗的盐酸：

Na2CO3为2mol，NaHCO3为1mol，故B正确；

C项，假设二者均为1g，Na2CO3需盐酸为2×

mol＝

m