3 化学必修一第三章 第二节第1课时 钠的重要化合物练习.docx
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3化学必修一第三章第二节第1课时钠的重要化合物练习
第二节 几种重要的金属化合物
第1课时 钠的重要化合物
1.掌握氧化钠、过氧化钠的主要性质和用途。
2.掌握碳酸钠、碳酸氢钠的主要性质和用途。
3.了解焰色反应的概念与操作。
氧化钠和过氧化钠
1.组成及物理性质
名称
氧化钠
过氧化钠
化学式
Na2O
Na2O2
色态
白色固体
淡黄色固体
氧的价态
-2
-1
2.化学性质
(1)氧化钠
氧化钠能与水(①)、酸性氧化物(②如CO2)、酸(③如HCl)等发生反应,是碱性氧化物。
写出序号所代表的反应的化学方程式:
①Na2O+H2O===2NaOH;
②Na2O+CO2===Na2CO3;
③Na2O+2HCl===2NaCl+H2O。
(2)过氧化钠
①与水反应
向盛有少量Na2O2的试管中加入适量的水(含酚酞)。
产生的现象及解释如下:
a.产生气体且能使带火星的木条复燃⇒气体为氧气;
b.试管壁发热⇒反应放热;
c.反应后溶液先变红⇒有碱生成,后褪色⇒Na2O2具有漂白性。
反应的化学方程式为2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑。
②与二氧化碳反应
反应的化学方程式为2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2。
③用途:
可作供氧剂和漂白剂。
3.焰色反应
(1)焰色反应:
很多金属或它们的化合物在灼烧时都会使火焰呈现特殊的颜色。
(2)操作步骤
(3)两种重要金属的焰色反应
Na:
黄色;K:
紫色(观察时透过蓝色钴玻璃)。
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑,H2O既不是氧化剂也不是还原剂。
( )
(2)1mol过氧化钠与水反应转移1mol电子。
( )
(3)焰色反应是元素的化学性质。
( )
(4)某化合物能使火焰颜色变为黄色,说明该化合物中含有钠元素,没有钾元素。
( )
(5)焰色反应实验时,可用光洁无锈的铁丝代替铂丝。
( )
答案:
(1)√
(2)√ (3)× (4)× (5)√
2.(2017·长沙高一检测)下列关于过氧化钠和氧化钠性质异同点的叙述中错误的是( )
A.长期置于空气中最终所得固体产物相同
B.都能与二氧化碳或水发生化合反应
C.与水反应都有氢氧化钠生成
D.过氧化钠是强氧化剂,而氧化钠只是一种碱性氧化物
解析:
选B。
因2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑;2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2,Na2O+H2O===2NaOH;Na2O+CO2===Na2CO3,故B项错误,C项正确;过氧化钠和氧化钠长期置于空气中,最终都变为碳酸钠白色粉末,故A项正确;D项显然也正确。
有关Na2O2与CO2、H2O的反应
1.反应原理
2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2
2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑
2.重要关系
(1)电子转移关系
在Na2O2与CO2或H2O的反应中,Na2O2既作氧化剂又作还原剂,每生成1molO2都转移2mol电子。
(2)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。
(3)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,气体体积的减少量或原混合气体体积的
即为生成氧气的量。
(4)固体质量关系
①2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2Δm(固体)
2×78g2mol2×106g56g
(2molCO的质量)
即:
发生反应①时,固体增加的质量等于与CO2(g)等物质的量的CO的质量。
②2Na2O2+2H2O(g)===4NaOH+O2 Δm(固体)
2×78g2mol4×40g4g
(2molH2的质量)
即:
发生反应②时,固体增加的质量等于与H2O(g)等物质的量的H2的质量。
(5)先后顺序关系
一定量的Na2O2与一定量的CO2和H2O(g)混合物的反应,可看作Na2O2先与CO2反应,待CO2反应完成后,Na2O2再与H2O(g)发生反应。
(2017·长沙高一检测)相同物质的量的Na2O2和Na2O的比较中,不正确的是( )
A.两种物质所含的元素种类相同
B.两种物质所含离子个数之比为4∶3
C.两种物质与足量的CO2反应,消耗气体的质量之比为1∶1
D.两种物质与足量的水反应生成相同物质的量的氢氧化钠
[解析] A.Na2O2和Na2O两种物质所含的元素种类相同,正确;B.两种物质所含离子个数之比为1∶1,错误;C.氧化钠与CO2反应生成碳酸钠,二者是1∶1反应,过氧化钠与CO2反应生成碳酸钠和氧气,二者是1∶1反应,相同物质的量的Na2O2和Na2O与足量的CO2反应,消耗气体的质量之比为1∶1,正确;D.相同物质的量的Na2O2和Na2O中钠原子的物质的量相等,故生成相同物质的量的氢氧化钠,正确。
[答案] B
(1)将例题中两种物质分别投入滴加了少量的酚酞试剂的水中,观察到的现象分别是________________________________________________________________________、
________________________________________________________________________。
(2)例题中等物质的量的两种物质与等质量且足量的水反应得到的溶液的溶质质量分数之比是________。
答案:
(1)投入Na2O2的水溶液先变红,后褪色 投入Na2O的水溶液只变红
(2)1∶1
钠的氧化物的性质及应用
1.向紫色石蕊溶液中加入过量Na2O2粉末,振荡,正确的叙述是( )
A.最后溶液变蓝色
B.溶液先变蓝色最后褪色
C.溶液仍为紫色
D.因为Na2O2与石蕊发生氧化还原反应而无气泡产生
解析:
选B。
氧化还原反应较慢,而酸碱中和反应较快,Na2O2加入后首先与H2O作用产生NaOH和O2而使紫色石蕊溶液变蓝;随后过量的Na2O2将有机色质慢慢氧化为无色物质,最终溶液褪色。
2.下列关于Na2O和Na2O2的叙述中正确的是( )
A.都是白色固体
B.阴、阳离子个数比不相同
C.都能与二氧化碳反应生成纯碱
D.都是强氧化剂
解析:
选C。
Na2O2和Na2O虽然组成元素相同,但其结构、性质上的差异很大。
Na2O是白色粉末,Na2O2是淡黄色粉末。
Na2O中Na+与O2-个数比为2∶1,Na2O2中Na+与O
个数比也为2∶1。
它们都能和二氧化碳反应生成纯碱(碳酸钠)。
Na2O中氧元素价态为最低价(-2),无氧化性,Na2O2中氧元素价态为中间价(-1),具有氧化性、还原性,是强氧化剂。
过氧化钠性质的特殊性
(1)在氧化钠中含有Na+和O2-,在过氧化钠中含有Na+和O
,所以二者中阳离子和阴离子的个数之比都是2∶1。
(2)过氧化钠和其他物质反应时不一定有氧气产生,如具有强还原性的SO2,能被Na2O2氧化成Na2SO4:
SO2+Na2O2===Na2SO4。
(3)过氧化钠虽然能够和盐酸反应生成盐和水,但同时还有氧气产生,所以它不属于碱性氧化物。
钠的氧化物的有关计算
3.CO和H2的混合气体21.2g,与足量O2反应后,通过足量Na2O2,固体质量增加( )
A.21.2g B.14g
C.6.78gD.不能确定
解析:
选A。
已知有关反应:
2H2+O2
2H2O,2CO+O2
2CO2,2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑,2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2。
将上述化学方程式合并可得:
Na2O2+H2===2NaOH,Na2O2+CO===Na2CO3,即反应结果相当于CO、H2恰好被Na2O2吸收,固体增加的质量就是CO和H2的总质量。
4.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的值)( )
选项
二氧化碳
碳酸钠
转移的电子
A
1mol
NA
B
22.4L
1mol
C
212g
1mol
D
106g
2NA
解析:
选A。
根据反应2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2,若反应中固体增重28g,则有1molCO2参加反应,同时生成1molNa2CO3,转移的电子数为NA,A项正确,C、D项错误。
常温常压下1molCO2的体积大于22.4L,B项错误。
焰色反应
5.某物质灼烧时焰色反应为黄色,下列判断正确的是( )
A.该物质一定是钠的化合物
B.该物质一定含钠元素
C.该物质一定是金属钠
D.该物质中一定含钠离子
解析:
选B。
焰色反应是金属或它们的化合物在灼烧时使火焰呈现的特殊颜色,焰色反应呈黄色,说明物质中含有钠元素。
碳酸钠和碳酸氢钠
1.物理性质
名称
碳酸钠
碳酸氢钠
化学式
Na2CO3
NaHCO3
俗名
纯碱、苏打
小苏打
色态
白色粉末
细小白色晶体
溶解性
水中易溶
水中易溶,但比Na2CO3溶解度小
2.化学性质
(1)热稳定性
实验操作
实验现象
化学方程
式及结论
刚加热时,石灰水中有气泡,之后无气泡,澄清石灰水无明显变化
Na2CO3受热稳定,不分解;但Na2CO3·xH2O易风化
石灰水中有气泡,澄清石灰水变浑浊,受热试管管口处有水珠凝结
NaHCO3不稳定,受热易分解,化学方程式为2NaHCO3
Na2CO3+H2O+CO2↑
(2)与酸(足量盐酸)反应(写化学方程式)
①Na2CO3:
Na2CO3+2HCl===2NaCl+H2O+CO2↑。
②NaHCO3:
NaHCO3+HCl===NaCl+H2O+CO2↑。
(3)与碱(氢氧化钠)反应
①Na2CO3:
与NaOH不反应。
②NaHCO3:
NaHCO3+NaOH===Na2CO3+H2O。
3.用途
(1)碳酸钠:
在玻璃、肥皂、合成洗涤剂、造纸、纺织、石油等方面有广泛的应用。
(2)碳酸氢钠:
是发酵粉的主要成分,可以作治疗胃酸过多的药剂。
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)碳酸钠又名纯碱,说明碳酸钠既属于盐类也属于碱类。
( )
(2)碳酸钠能与所有的碱类溶液发生反应。
( )
(3)除去Na2CO3溶液中混有的少量NaHCO3,可以加入适量的盐酸。
( )
(4)碳酸钠可以用来治疗胃酸过多。
( )
(5)Na2CO3比NaHCO3的溶解度大。
( )
(6)将澄清石灰水加入NaHCO3溶液中不产生沉淀,而加入Na2CO3溶液中产生白色沉淀。
( )
(7)Na2CO3溶液和NaHCO3溶液都呈碱性。
( )
答案:
(1)×
(2)× (3)× (4)× (5)√ (6)× (7)√
2.下列有关Na2CO3和NaHCO3的性质比较中,正确的是( )
A.热稳定性:
Na2CO3 B.常温时水溶液中溶解度: Na2CO3 C.相同条件下,与稀盐酸反应快慢: Na2CO3 D.物质的量相同时,消耗盐酸的量: Na2CO3 解析: 选C。 热稳定性: Na2CO3>NaHCO3,A错;常温时水溶液中的溶解度: Na2CO3>NaHCO3,B错;物质的量相同时,消耗盐酸的量: Na2CO3>NaHCO3,D错。 Na2CO3和NaHCO3的鉴别、除杂与转化 1.鉴别 方法 原理 结论 加热法 2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+H2O Na2CO3受热不分解 加热有气体产生的是NaHCO3,无变化的是Na2CO3 沉淀法 CO +Ca2+=== CaCO3↓ CO +Ba2+=== BaCO3↓ HCO 与Ca2+、Ba2+不反应 有沉淀生成的是Na2CO3,无变化的是NaHCO3 与盐酸反应的剧烈程度 Na2CO3+2HCl===2NaCl+H2O+CO2↑ NaHCO3+HCl===NaCl+H2O+CO2↑ 生成气体剧烈的是NaHCO3,相对不剧烈的是Na2CO3 盐酸逐滴加入时的现象 CO +H+===HCO HCO +H+===CO2↑+H2O 逐滴加入盐酸立即产生气体的是NaHCO3,开始不产生气体,滴加一会儿才产生气体的是Na2CO3 2.除杂 混合物(括号内为杂质) 除杂方法或试剂 Na2CO3固体(NaHCO3) 加热 NaHCO3溶液(Na2CO3) 通入足量CO2气体 Na2CO3溶液(NaHCO3) 加入适量NaOH溶液 3.转化 Na2CO3 NaHCO3 ①Na2CO3+H2O+CO2===2NaHCO3; ②2NaHCO3 Na2CO3+H2O+CO2↑; ③NaHCO3+NaOH===Na2CO3+H2O。 (1)NaHCO3与Ca(OH)2[或Ba(OH)2]反应的离子方程式 ①若NaHCO3过量: 离子方程式为Ca2+(或Ba2+)+2OH-+2HCO ===CaCO3↓(或BaCO3↓)+CO +2H2O。 ②若Ca(OH)2[或Ba(OH)2]过量: 离子方程式为HCO +Ca2+(或Ba2+)+OH-===CaCO3↓(或BaCO3↓)+H2O。 (2)沉淀法鉴别Na2CO3和NaHCO3 可以用BaCl2或CaCl2溶液鉴别,不能用Ba(OH)2或Ca(OH)2溶液鉴别。 因为向Na2CO3和NaHCO3溶液中分别加入Ba(OH)2或Ca(OH)2溶液时,两者都产生白色沉淀。 (3)CO 与HCO 的检验 ①CO 的检验: 某溶液中滴加BaCl2溶液,若有白色沉淀,再加入稀盐酸,放出无色无味、使澄清石灰水变浑浊的气体,则该溶液中含有CO 。 ②HCO 的检验: 某溶液中滴加BaCl2溶液,若无白色沉淀,再加入稀盐酸,放出无色无味、使澄清石灰水变浑浊的气体,则该溶液中含有HCO 。 有两支试管分别装有Na2CO3和NaHCO3溶液,下列操作或判断正确的是( ) 方案 操作 判断 A 分别加入澄清石灰水 产生沉淀者为Na2CO3 B 分别加入等浓度的稀盐酸 反应较剧烈者为Na2CO3 C 分别加入CaCl2溶液 产生沉淀者为Na2CO3 D 逐滴加入等浓度的盐酸 立即产生气泡者为Na2CO3 [解析] A项发生的反应分别为Na2CO3+Ca(OH)2===CaCO3↓+2NaOH,2NaHCO3+Ca(OH)2===CaCO3↓+Na2CO3+2H2O,两者现象相同(产生白色沉淀);B项滴加等浓度的稀盐酸时,NaHCO3溶液反应更剧烈;C项Na2CO3与CaCl2发生反应: Na2CO3+CaCl2===CaCO3↓+2NaCl,产生白色沉淀,NaHCO3与CaCl2不反应;D项逐滴加入盐酸时,NaHCO3立即产生气泡,Na2CO3开始无气泡产生,过一会儿才产生气泡。 [答案] C (1)若将例题中A项改为“分别加入Ba(OH)2溶液”,C项改为“分别加入BaCl2溶液”,现象和原来一样吗? (2)若将Na2CO3和NaHCO3分别逐滴加入到足量盐酸中有什么现象? 写出反应的化学方程式。 答案: (1)现象和原来一样(此时产生的白色沉淀是BaCO3)。 (2)二者均立即产生气泡,Na2CO3+2HCl===2NaCl+CO2↑+H2O,NaHCO3+HCl===NaCl+CO2↑+H2O。 Na2CO3和NaHCO3的转化及鉴别 1.现在有混有少量碳酸氢钠的碳酸钠固体,下列有关提纯碳酸钠的方法正确的是( ) A.加入过量的氢氧化钠溶液 B.加入适量的盐酸 C.将固体充分加热,直到质量不变为止 D.加入氯化钙溶液 解析: 选C。 由于碳酸氢钠不稳定,受热时会分解生成Na2CO3、CO2和H2O,所以当碳酸钠固体中混有少量碳酸氢钠时可用加热的方法除去碳酸氢钠。 2.为了验证NaHCO3固体中是否含有Na2CO3,下列实验及判断中,正确的是( ) A.加热,观察是否有气体放出 B.溶于水后加BaCl2溶液,看有无沉淀 C.溶于水后加澄清石灰水,看有无沉淀 D.取固体试样加盐酸,看是否有气泡产生 解析: 选B。 对上述物质加热,只能证明有NaHCO3,而不能证明含有Na2CO3;NaHCO3与Na2CO3都能与澄清石灰水反应产生沉淀,都能与盐酸反应产生气泡,无法证明含有Na2CO3。 Na2CO3、NaHCO3的有关计算与图像分析 3.用1L1.0mol·L-1NaOH溶液吸收0.8molCO2,所得溶液中CO 与HCO 的物质的量浓度之比约是( ) A.1∶3 B.1∶2 C.2∶3D.3∶2 解析: 选A。 因CO2+2NaOH===Na2CO3+H2O, CO2+Na2CO3+H2O===2NaHCO3, 设生成Na2CO3、NaHCO3的物质的量分别为x、y。 解得 因溶液体积相同,则溶液中CO 与HCO 的物质的量浓度之比即为其物质的量之比,即c(CO )∶c(HCO )=0.2mol∶0.6mol=1∶3。 4.(2017·苏州高一检测)如图表示的是向Na2CO3溶液中滴入稀盐酸时产生CO2的过程。 (1)写出a点以前发生反应的化学方程式: ________________________________________________________________________。 (2)写出a点到b点发生反应的化学方程式: ________________________________________________________________________。 答案: (1)Na2CO3+HCl===NaHCO3+NaCl (2)NaHCO3+HCl===NaCl+CO2↑+H2O 重难易错提炼 1.过氧化钠的“一色”“二反应” (1)淡黄色固体。 (2)与CO2、H2O反应放出O2,化学方程式分别为 2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2; 2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑。 2.钠的碳酸盐的俗名及两个反应 (1)Na2CO3俗名纯碱、苏打,NaHCO3俗名小苏打。 (2)两个反应 2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+H2O; Na2CO3+H2O+CO2===2NaHCO3。 3.两种金属的焰色反应 (1)钠元素的焰色反应呈黄色。 (2)钾元素的焰色反应呈紫色(透过蓝色钴玻璃观察)。 课后达标检测 [基础巩固] 1.小明同学用洁净的铂丝蘸取某无色溶液在酒精灯外焰上灼烧,火焰呈黄色,通过该实验现象,下列四位同学对该溶液中存在的金属离子判断正确的是( ) 解析: 选D。 钠元素的焰色为黄色,钾元素的焰色为紫色,观察钾元素的焰色时必须透过蓝色钴玻璃。 根据题中现象只能确定有Na+,而不能确定K+的存在。 2.(2017·绵阳高一检测)焰火晚会中的焰火与高中化学中“焰色反应”知识有关。 下列有关“焰色反应”说法中正确的是( ) A.非金属单质燃烧时火焰均为无色 B.NaCl与Na2CO3灼烧时火焰颜色相同 C.焰色反应均应透过蓝色钴玻璃观察 D.所有金属及其化合物灼烧时火焰均有颜色 解析: 选B。 硫在空气中燃烧,火焰呈淡蓝色,A错误;因焰色反应是元素的性质,只要含有的金属元素相同,无论是单质还是化合物灼烧时火焰颜色都相同,B正确;只有钾的焰色反应的观察需要透过蓝色钴玻璃滤去黄光,C错误;并不是所有金属及其化合物灼烧时火焰都有颜色,如铂灼烧时火焰为无色,D错误。 3.“神舟”号载人航天器中,宇航员所在的返回舱都是密封的,宇航员吸入氧气,呼出二氧化碳,如果二氧化碳浓度过大,会使宇航员困乏,呼吸频率加快,严重的会窒息,为使二氧化碳浓度降低而保持舱内氧气的适当比例,可以在返回舱内放入( ) A.Na2O2 B.Na2CO3 C.NaOHD.氧气瓶 解析: 选A。 由于2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2,所以Na2O2可以使CO2浓度降低而保持舱内O2适当比例,故选A。 4.下列物质中,既能和盐酸反应,又能和氢氧化钠反应的物质是( ) A.碳酸钠B.碳酸氢钠 C.氯化钠D.硫酸铜 解析: 选B。 碳酸氢钠既能和氢氧化钠反应生成碳酸钠和水,又能和盐酸反应生成氯化钠、二氧化碳和水。 5.(2017·西安高一测试)下列六种物质: ①Na2O ②Na2O2 ③NaCl ④Na2CO3溶液 ⑤NaOH溶液 ⑥NaHCO3,其中不能与CO2反应的是( ) A.①④B.②③ C.③⑥D.⑤⑥ 解析: 选C。 ①Na2O与CO2反应生成碳酸钠;②Na2O2与CO2反应生成碳酸钠和氧气;③NaCl不能与CO2反应;④Na2CO3溶液与CO2反应生成碳酸氢钠;⑤NaOH溶液与CO2反应生成碳酸钠(或碳酸氢钠)和水;⑥NaHCO3不能与CO2反应。 6.将9.58gNa2CO3·10H2O与NaHCO3的混合物溶于水配成100mL溶液,测得c(Na+)=1mol·L-1。 再取同质量的混合物,充分加热至质量不变时,所得固体的质量为( ) A.5.30gB.7.78g C.6.72gD.6g 解析: 选A。 溶液中钠离子的物质的量是0.1mol,将同质量的混合物充分加热至质量不变时,由钠原子守恒可知所得固体是0.05mol的碳酸钠,故其质量是0.05mol×106g·mol-1=5.30g。 7.如图装置,试管中盛有水,气球a中盛有干燥的Na2O2颗粒。 U形管中注有浅红色的水。 将气球用橡皮筋紧缚在试管口。 实验时将气球中的Na2O2抖落到试管b的水中,将发现的现象是( ) A.U形管内红水褪色B.试管内溶液变红 C.气球a膨胀D.U形管水位d 解析: 选C。 由于发生反应2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑,产生的O2使气球膨胀,该反应放出大量热量,使广口瓶中空气受热膨胀,压强增大,U形管中水位d>c。 8.(2017·张家界高一测试)为除去括号内的杂质,所选用的试剂或方法不正确的是( ) A.Na2CO3溶液(NaHCO3),加入适量的NaOH溶液 B.NaHCO3溶液(Na2CO3),通入过量的CO2气体 C.Na2O2粉末(Na2O),将混合物在氧气中加热 D.Na2CO3溶液(Na2SO4),加入适量Ba(OH)2溶液,过滤 解析: 选D。 Ba(OH)2+Na2SO4===BaSO4↓+2NaOH,虽除去了Na2SO4,但又增加了新的杂质NaOH,并且Na2CO3溶液也能与Ba(OH)2溶液反应。 9.(2017·黄石高一检测)有两份质量相同的NaHCO3,向第一份中加入盐酸使其充分反应;将第二份加热使其完全分解,冷却至原温度再加入相同浓度的盐酸,充分反应,则它们所耗用的盐酸的
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