广东省雷州市18年高三化学一轮复习元素化合物专题一钠及其化合物17080234.docx
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广东省雷州市18年高三化学一轮复习元素化合物专题一钠及其化合物17080234
专题一钠及其化合物
【考纲要求】
1.知道Na及其氧化物的性质。
2.能利用Na及其氧化物分别与水反应的化学方程式进行相关计算。
3.能规范解答以Na及其氧化物为载体的实验探究。
4.了解Na2CO3和NaHCO3的性质。
5.能正确鉴别Na2CO3和NaHCO3,并能用实验的方法实现它们之间的相互转化。
6.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。
7.了解碱金属的主要物理性质和化学性质及其应用。
8.记住Na、K等重要金属元素的焰色反应
【教学重难点】钠及其化合物的化学性质及综合应用
【教学内容】
【重点知识部分】
一.物理性质
1.碱金属的物理性质
物理性质
锂(Li)
钠(Na)
钾(K)
铷(Rb)
Cs(铯)
颜色
硬度
熔点
密度
2.氧化钠与过氧化钠的物理性质(主要是从颜色与状态方面掌握)
3.氢氧化钠的物理性质
俗称烧碱、火碱、苛性钠,为一种具有强腐蚀性的强碱,一般为片状或颗粒形态,易溶于水(溶于水时放热)并形成碱性溶液,另有潮解性,易吸取空气中的水蒸气(潮解)和二氧化碳(变质)。
4.碳酸钠与碳酸氢钠的物理性质(主要从色态和水溶性方面掌握)
二.钠及其重要化合物的转化关系
【问题讨论部分】
1.从上面重要物质的化学性质与制备掌握物质间的转化关系。
2.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
3.硼氢化钠(NaBH4)在化工等领域具有重要的应用价值。
某研究小组采用偏硼酸钠(NaBO2)为主要原料制备NaBH4,其流程如下:
已知:
NaBH4常温下能与水反应,可溶于异丙胺(沸点33℃)。
(1)在第①步反应加料之前,需要将反应器加热至100℃以上并通入氩气,该操作的目的是,
原料中的金属钠通常保存在中,实验室取用少量金属钠需要用到的实验用品有、、玻璃片和小刀等。
(2)写出第①步反应的化学方程式并配平:
4.向Na2O2固体中通入气体或者将Na2O2固体加入某溶液中,填写下列表格中的空白:
试剂
现象
解释(可以用离子方程式表示)
SO2
FeCl2溶液
Na2SO3溶液
氢硫酸
酚酞溶液
品红溶液
5.写出下列物质间的离子反应方程式
(1)NaOH溶液与NaHCO3溶液的离子反应方程式:
。
(2)NaOH溶液与NH4HCO3溶液的离子反应方程式:
。
(3)NaOH溶液与Ca(HCO3)2溶液的离子反应方程式:
。
(4)Ca(OH)2溶液与NaHCO3溶液的离子反应方程式:
。
【习题部分】
【题型一】过氧化钠的性质与应用
1.过氧化钠是一种淡黄色固体,在潜水艇中用作制氧剂,供人类呼吸之用.某学生为了验证这一实验,以足量的大理石、足量的盐酸和1.95g过氧化钠样品为原料,制取O2,设计出如下实验装置:
(1)A中制取CO2的装置,应从下列图①②③中选哪个图;
(2)B装置的作用是除CO2中的;
(3)为了检验E中收集到的气体,在取出集气瓶后,用的木条伸入集气瓶内,木条会出现;
(4)若E中石灰水出现轻微白色浑浊,请说明原因;
(5)当D中的1.95g过氧化钠样品接近反应完毕时,你预测E装置内有何现象?
。
(6)反应完毕时,若测得E中的集气瓶收集到的气体为250mL,又知氧气的密度为1.43g/L,当装置的气密性良好的情况下,实际收集到的氧气体积比理论计算值小(大或小),相差约mL(取整数值,所用数据均在标准状况下测定),这是由于Na2O2可能含有其它杂质;D装置可能有氧气未被排出.
2.有两个实验小组的同学为探究过氧化钠与二氧化硫的反应,都用如下图所示的装置进行实验。
通入SO2气体,将带余烬的木条插入U型管C中,木条复燃。
请回答下列问题:
(1)第1小组同学认为Na202与SO2反应生成了Na2SO3和O2,该反应的化学方程式是:
____。
(2)请设计一种实验方案证明Na202与SO2反应生成的白色固体中含有Na2S03。
(3)第2小组同学认为Na202与SO2反应除了生成Na2SO3和O2外,还有Na2SO4生成。
为检验是否有Na2SO4生成,他们设计了如下方案:
上述方案是否合理?
___________。
请简要说明两点理由:
①______________;②_____________。
3.某小组同学向过氧化钠与水反应的溶液中滴加酚酞,发现溶液先变红后褪色,针对导致溶液褪色的原因提出两种假设:
假设一:
因氢氧化钠溶液的浓度过大而使溶液褪色
假设二:
因生成了过氧化氢而使溶液褪色
·······
实验验证:
向等体积浓度分别为5mol•L-1,2mol•L-1,1mol•L-1,0.01mol•L-1的氢氧化钠溶液中滴加酚酞试液,观察到溶液变红后褪色的时间如下:
氢氧化钠浓度(mol•L-1)
5
2
1
0.01
变红后褪色的时间(s)
8
94
450
长时间不褪色
本实验得出的结论是_____________________________,
设计实验验证假设二_______________________________________________。
【题型二】碳酸钠与碳酸氢钠的性质与应用
4.某同学在实验室探究NaHCO3的性质:
常温下,配制0.10mol/LNaHCO3溶液,测其pH为8.4;取少量该
溶液滴加CaCl2溶液至pH=7,滴加过程中产生白色沉淀,但无气体放出。
下列说法不正确的是
A.NaHCO3溶液呈碱性的原因是HCO3-的水解程度大于电离程度
B.加入CaCl2促进了HCO3-的水解
C.反应的离子方程式是2HCO3-+Ca2+==CaCO3↓+H2CO3
D.反应后的溶液中存在:
c(Na+)+2c(Ca2+)=c(HCO3-)+2c(CO32-)+c(Cl-)
5.实验小组欲探究Na2CO3和NaHCO3的性质,发现实验室里盛放两种固体的试剂瓶丢失了
标签。
于是,他们先对固体A、B进行鉴别,再通过实验进行性质探究。
(1)分别加热固体A、B,发现固体A受热产生的气体能使澄清石灰水变浑浊。
A受热分解的化学方程式为。
(2)称取两种固体各2g,分别加入两个小烧杯中,再各加10mL蒸馏水,振荡,测量温度变化;待固体充分溶解,恢复至室温,向所得溶液中各滴入2滴酚酞溶液。
①发现Na2CO3固体完全溶解,而NaHCO3固体有剩余,由此得出结论。
②同学们在两烧杯中还观察到以下现象。
其中,盛放Na2CO3的烧杯中出现的现象是(填字母序号)。
a.溶液温度下降b.溶液温度升高
c.滴入酚酞后呈浅红色d.滴入酚酞后呈红色
(3)如图所示,在气密性良好的装置
和
中分别放入药品,将气球内的固体同时倒入试管中。
①两试管中均产生气体,(填“
”或“
”)的反应程度更为剧烈。
②反应结束后,气球均有膨胀,恢复至室温,下列说法正确的是。
a.装置
的气球体积较大b.装置
的气球体积较大
c.生成气体的体积根据盐酸计算d.生成气体的体积根据固体计算
(4)同学们将两种固体分别配制成0.5mol·L-1的溶液,设计如下方案并对反应现象做出预测:
实验方案
预测现象
预测依据
操作1:
向2mLNa2CO3溶液中滴加1mL0.5mol·L-1CaCl2溶液
有白色沉淀
Na2CO3溶液中的CO32-浓度较大,能与CaCl2发生反应(写离子方程式)。
操作2:
向2mLNaHCO3溶液中滴加少量的澄清石灰水
白色沉淀
反应的离子方程式为
6.某中学研究性学习小组为探究碳酸钠和碳酸氢钠两种物质的性质、制法和
用途,进行了如下实验:
实验一
、如图Ⅰ~Ⅳ所示。
(1)若用实验Ⅳ来验证碳酸钠和碳酸氢钠的热稳定性,则试管B中装入的固体最好是,
能说明碳酸钠比碳酸氢钠稳定的实验现象是。
(2)若用实验来鉴别碳酸钠和碳酸氢钠两种固体,能达到实验目的的是(填装置序号)。
其中能够说明泡沫灭火器中选择碳酸氢钠与酸反应制CO2而不选择碳酸钠的实验是。
(3)若测定Na2CO3固体中混有的少量NaHCO3的质量分数,采用实验Ⅲ能否达到实验目的?
若能,请说明其计算所需的数据;若不能,请简要说明理由。
实验二、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,反应的离子方程式为。
(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。
实验三、检验“侯氏制碱法”制得的纯碱中是否混有食盐和小苏打。
(1)检验纯碱中是否混有食盐的试剂是;
(2)证明纯碱中混有小苏打的实验方法是。
7.向某NaOH溶液中通入CO2气体后得溶液M,因CO2通入量的不同,溶液M的组成也不同。
若向M中
逐滴加入盐酸,产生的气体体积V(CO2)与加入盐酸的体积V(HCl)的关系有下列图示四种情况,且
(2)、(3)、
(4)图中分别为OA
A.M中只有一种溶质的只有
(1)B.M中有两种溶质的有
(2)和(4)
C.
(2)图显示M中c(NaHCO3)>c(Na2CO3)D.(4)图显示M中c(NaHCO3)>c(Na2CO3)
【题型三】碳酸钠纯度的测定
8.为测定某碳酸氢钠样品的纯度(含有少量氯化钠),实验小组同学提出下列实验方案:
甲方案:
沉淀法乙方案:
重量法
丙方案:
气体体积法丁方案:
滴定法
(已知:
每个方案均称取m1g样品)
继而进行下列判断和实验:
(1)甲方案用下图装置进行实验:
①实验过程中需持续缓缓通入空气。
其作用除了可搅拌B、C中的反应物外,还有__________。
②C
中反应生成BaCO3的化学方程式是__________。
③下列各项措施中,不能提高测定准确度的是________。
a.在加入盐酸之前,应排尽装置内的CO2气体
b.滴加盐酸不宜过快
c.在A、B之间增添盛有浓硫酸的洗气装置
d.在
B、C之间增添盛有饱和碳酸氢钠溶液的洗气装置
(2)乙方案用下图装置进行实验
:
①A装置中NaOH溶液的作用是____________,若直接向试样溶液中鼓入空气会导致实验测定结果__________(填“偏高”、“偏低”或“无影响”);
②该方案需直接测定的物理量是________。
(3)丙方案用如图装置进行实验:
①为了减小实验误差,量气管中加入的液体X为______溶液;
②使Y形管中的硫酸溶液与试样反应的正确操作是将________转移到________中;
③反应完毕,每间隔1min读取气体体积、气体体积逐渐减小,直至不变。
气体体积逐次减小的原因是__________________(排除仪器和实验操作的影响因素);
④通过实验,测得该试样中碳酸氢钠质量分数偏低,产生这种现象的原因可能是________。
a.测定气体体积时未冷却至室温
b.测定气体体积时水准管的液面高于量气管的液面
c.Y形管中留有反应生成的气体
d.气体进入量气管前未用浓硫酸干燥
(4)丁方案为称取m1g样品,配成100mL溶液,取出20mL,用cmol·L-1的标准HCl溶液滴定至终点,平行测定三次,有关实验数据记录
如下表,则该试样中碳酸氢钠质量分数的计算式为________。
实验
编号
待测液
体积(mL)
标准液体积(mL)
滴定前读数
终点时读数
1
20.00
0.00
30.02
2
20.00
0.20
33.80
3
20.00
1.40
31.38
【题型四】“侯氏制碱法”的应用
9.以食盐为原料进行生产并综合利用的某些过程如下图所示。
(1)除去粗盐中的Ca2+、Mg2+和SO42-离子,加入下列沉淀剂的顺序是(填字母)。
a.Na2CO3b.NaOHc.BaCl2
(2)将滤液的pH调至酸性除去的离子是。
(3)电解饱和食盐水可得到H2和另外两种产物,这两种物质相互反应的离子方程式为,欲从饱和食盐水中获得食盐晶体,可采用的实验方法是。
(4)气体X可增大饱和食盐水吸收CO2的量,有利于NaHCO3晶体的生成和析出,X的化学式是。
(5)下列有关NaHCO3和纯碱的说法正确的是(填字母)
A.NaHCO3属于盐类,纯碱属于碱
B.分别往同浓度的NaHCO3溶液和纯碱溶液中滴加稀盐酸,产生气泡的速率相同
C.常温下在水中的溶解度,NaHCO3大于纯碱
D.除去NaHCO3溶液中的纯碱,应往溶液中通入足量的CO2
10.下图是模拟“侯氏制碱法”制取NaHCO3的部分装置。
下列操作正确的是( )A.a通入CO2,然后b通入NH3,c中放碱石灰
B.a通入NH3,然后b入CO2,c中放蘸稀硫酸的脱脂棉
C.b通入NH3,然后a通入CO2,c中放碱石灰
D.b通入CO2,然后a通入NH3,c中放蘸稀硫酸的脱脂棉
【小结】
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像的归纳总结
(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
时的图像略);
(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,其他比例时的图像略)。
4.“侯氏制碱法”的工艺流程
【问题讨论部分】
1.略
2.①④⑤⑦
3.
(1)除去反应器中的水蒸气和空气;煤油、镊子、滤纸
(2)NaBO2+2SiO2+4Na+2H2=NaBH4+2Na2SiO3
4.(略)5.(略)
【习题部分】
1.
(1)②
(2)除CO2中的HCl
(3)带火星复燃
(4)未反应的二氧化碳与石灰水反应所致;
(5)由于生成氧气的量减少,E中可能会因二氧化碳与石灰水反应而倒吸;
(6)小,30,Na2O2可能含有其它杂质;D装置可能有氧气未被排出.
2.
(1)2Na2O2+2SO2=2Na2SO3+O2
(2)取白色固体,加稀硫酸,产生能使品红溶液褪色的气体
(3)不合理;稀硝酸能将亚硫酸钡氧化为硫酸钡;如果反应后的固体中还残留Na2O2,它溶于水后能将亚硫酸根氧化成硫酸根
3.酚酞在浓的NaOH溶液中先变红后褪色,且碱浓度越大、褪色越快。
(合理即可)
取两份等量的反应液于试管中,向其中一支试管加入少量二氧化锰并微热,滴几滴酚酞,溶液变红且不褪色,另一支试管中直接加入几滴酚酞,溶液变红后又褪色,说明假设二成立(或其他合理答案)
4.B
5.
(1)2NaHCO3===Na2CO3+CO2↑+H2O(2分)
(2)①同温度下,Na2CO3比NaHCO3易溶于水(2分,不
说明温度条件的扣1分)
②b、d(2分)
(3)①I(2分)②a、c(2分)
(4)Ca2++CO32-===CaCO3↓(2分)
Ca2++2OH-+2HCO3-===CaCO3↓+CO32-+2H2O(2分)
6.
7.B
8.5.
(1)①把生成的CO2全部排入C中,使之完全被Ba(OH)2溶液吸收
②CO2+Ba(OH)2===BaCO3↓+H2O ③cd
(2)①吸收空气中的CO2酸性气体等 偏高 ②装置C反应前后的质量
(3)①饱和碳酸氢钠 ②试样 硫酸 ③反应放热,气体冷却过程中体积减小 ④b
(4)
×100%
9.
10.B
过氧化钠可做航天飞船的供氧剂,对其纯度要求很高,某小组同学为了测定过氧化钠的纯度(杂质为碳酸
钠),设计了如下方案:
方案一:
取m1g样品,加入足量的CaCl2溶液,充分反应后过滤、洗涤、干燥,测得CaCO3沉淀质量为m2g;
方案二:
取m1g样品,用如下装置测得生成二氧化碳质量为m3g;
方案三:
取m1g样品,加水充分溶解并微热至不再产生气体,用cmol/L的盐酸标准溶液滴定所得溶液(甲基橙作指示剂),终点时消耗盐酸的体积为VmL。
回答下列问题:
(1)方案一中,经正确操作后,测得的过氧化钠的纯度比实际的偏低,其原因是_________;
(2)方案二中气囊要使用两次,第二次使用的目的是_____________,C干燥管的作用是_____________,若用稀盐酸代替稀硫酸,则测定结果偏_____(填“高”、“低”或“不影响”)
(3)方案三中,滴定终点的现象是_____________,测得过氧化钠的纯度为_________。
(用含m1、c、V的式子表示)
(1)生成微溶的Ca(OH)2,致使m2数值偏大(2分)
(2)使生成的CO2完全被碱石灰吸收(1分)防止空气中水和二氧化碳进入b中(1分)
低(因稀盐酸易挥发,使m3数值偏大)(1分)
(3)溶液由黄色变成橙色,且半分钟内不变黄(2分)
(53×cV×10-3-m1)×39/14m1×100%(3分)
1.碳酸钠与工农业生产、日常生活紧密相关。
工业碳酸钠大多采用侯氏制碱法制取,所得碳酸钠样品中往往含有少量NaCl,现欲测定样品中Na2CO3的质量分数,某探究性学习小组分别设计了如下实验方案。
请回答下列有关问题:
方案一:
沉淀分析法。
(1)把一定质量的样品溶解后加入过量的CaCl2溶液,将所得沉淀________(填操作)、洗涤、烘干、称量。
洗涤沉淀的操作是______________________________。
方案二:
气体分析法。
(2)把一定量的样品与足量盐酸反应后,用如图所示装置测定产生CO2气体的体积,为了使测量结果准确,B中的溶液最好采用____________,
但选用该溶液后实验结果仍然不够准确,其原因是________________________________________。
方案三:
质量差分析法。
(3)把一定质量的样品和足量的稀硫酸反应,采用如图所示装置,通过称量反应前后盛有碱石灰的干燥管的质量,利用其质量差求算样品的纯度。
该实验的操作步骤有:
①在干燥管内填满碱石灰,质量为mg;②取ng样品装入广口瓶中;③检验装置的气密性;④缓慢鼓入空气数分钟,再称量干燥管质量为wg;⑤关闭止水夹;⑥打开止水夹;⑦缓慢加入稀硫酸至不再产生气体为止;⑧缓慢鼓入空气数分钟。
Ⅰ.正确的操作顺序是(填写序号):
③→________→⑥→________→⑤→________→⑦→________→④。
Ⅱ.若去掉装置A,测定结果________(填“偏大”“偏小”或“无影响”,下同);
若去掉装置B,测定结果______________________________________。
1
(1)过滤 沿玻璃棒缓慢地向过滤器中的沉淀加蒸馏水至浸没沉淀物,使水自然流下,重复2~3次
(2)饱和NaHCO3溶液 CO2气体中混有的HCl气体与NaHCO3溶液作用生成CO2
(3)Ⅰ.② ⑧ ① ⑥ Ⅱ.偏大 偏大
某小组用如下装置(其它仪器略)电解食盐水,通过测定产物的量计算食盐水的电解率。
食盐水的电解率=(电解的氯化钠质量/总的氯化钠质量)×100%
[甲方案]:
利用甲、乙装置测定食盐水的电解率。
(1)电解食盐水的离子方程式;若甲中滴有酚酞,则电解时甲中边(填“左”或“右”)碳棒附近溶液变红。
(2)若a中盛足量NaOH溶液,测定a在电解前后质量变化计算食盐水的电解率,正确连接顺序为连___(填A、B、C、D、E导管口),a中的化学方程式为。
[乙方案]:
利用甲、丙装置测定食盐水的电解率。
(3)若将A接E,通过测定丙中b装置或氧化铜硬质玻璃管反应前后质量差计算食盐水的电解率,则c中应该盛的试剂是。
某同学认为该方案测得的实验结果不准确,你认为其可能的原因是。
[丙方案]:
只利用甲装置测定食盐水的电解率。
(4)常温时,称取58.5gNaCl溶于水配成200mL溶液,置于甲中电解一段时间,所得溶液pH为14,则食盐水的电解率为(电解前后溶液体积不变,Na-23、Cl-35.5)。
(1)2Cl-+2H2O
Cl2↑+2H2↑+2OH-(3分,未配平扣1分,没写通电扣2分)
左(2分)
(2)B连C(2分)、Cl2+2NaOH=H2O+NaCl+NaClO(2分,未配平扣1分)
(3)浓硫酸(1分),氢气还原氧化铜时,氢气不能全部反应,误差太大(2分)
(4)20.0%(或20%)(2分)
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