学案321 钠的重要化合物.docx
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学案321钠的重要化合物
第二节 几种重要的金属化合物
第1课时 钠的重要化合物
学习目标
核心素养建构
1.掌握Na2O、Na2O2等金属氧化物的性质。
2.比较Na2CO3、NaHCO3物理性质和化学性质的差异及相互转化。
[知识梳理]
一、钠的氧化物
1.氧化钠的性质
氧化钠属于碱性氧化物,具有碱性氧化物的通性。
写出下列反应方程式:
(1)与水反应:
Na2O+H2O===2NaOH;
(2)与酸性氧化物(如CO2)反应:
Na2O+CO2===Na2CO3;
(3)与酸(如HCl)反应:
Na2O+2HCl===2NaCl+H2O。
2.过氧化钠的性质
实验操作
实验现象
实验结论
①试管发烫,带火星的木条复燃;
②滴加酚酞后溶液先变红,然后褪色
Na2O2与水反应生成O2,中间产物具有漂白性
写出下列反应方程式:
(1)与H2O反应:
2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑;
(2)与CO2反应:
2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2。
【自主思考】
1.Na2O与Na2O2都是碱性氧化物,你同意这种观点吗?
提示 不同意。
Na2O2不是碱性氧化物,碱性氧化物是指能与酸反应只生成盐和水的氧化物,Na2O2与盐酸反应时不仅生成NaCl和水,还会有氧气生成,故不属于碱性氧化物。
二、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
Na2CO3性质稳定,NaHCO3不稳定,易分解,反应方程式为2NaHCO3
Na2CO3+CO2↑+H2O。
(2)与酸(足量盐酸)反应(写出相应的离子方程式)
①Na2CO3:
CO
+2H+===CO2↑+H2O
②NaHCO3:
HCO
+H+===CO2↑+H2O__
(3)与碱(氢氧化钠)反应:
①Na2CO3与NaOH不反应。
②NaHCO3:
NaHCO3+NaOH===Na2CO3+H2O。
【自主思考】
2.如何除去Na2CO3固体中的少量NaHCO3?
怎样除去NaHCO3溶液中的少量Na2CO3?
提示 将混合物加热至无气体产生,反应方程式为:
2NaHCO3
Na2CO3+CO2↑+H2O。
往NaHCO3溶液中通入CO2,可除去少量Na2CO3,反应方程式为:
Na2CO3+H2O+CO2===2NaHCO3。
三、焰色反应
1.定义
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
3.几种金属的焰色
金属
钠
钾
焰色
黄色
紫色(观察时要透过蓝色钴玻璃)
【自主思考】
3.
(1)焰色反应表现的是离子的化学性质吗?
(2)作焰色反应的载体为什么用铂丝?
能用别的材料代替铂丝吗?
提示
(1)不是,它表现的是元素的性质,为物理性质。
(2)因为铂丝灼烧时火焰没有特殊颜色,因此常用铂丝作焰色反应的载体,其他金属,如光洁无锈的铁丝或镍、铬、钨丝等灼烧时火焰也没有特殊颜色,也可以用作焰色反应的载体。
[效果自测]
1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)Na2O和Na2O2均为白色固体,属碱性氧化物。
( )
(2)Na2O和Na2O2中氧的化合价分别为-2和-1价。
( )
(3)碳酸钠俗名纯碱,属于碱,水溶液呈碱性。
( )
(4)在Na2O2
Na2CO3
NaHCO3转化中,①、②两反应均为化合反应。
( )
(5)焰色反应是金属元素的化学性质,灼烧时,所有金属或金属阳离子均有焰色。
( )
答案
(1)×
(2)√ (3)× (4)× (5)×
2.下列关于钠的氧化物的叙述正确的是( )
A.Na2O2是白色固体,和冷水作用得到O2和NaOH
B.Na2O2与水的反应中,氧化剂是Na2O2,还原剂是水
C.Na2O不稳定,能继续被O2氧化生成Na2O2
D.都能与酸反应,生成含氧酸盐,都是碱性氧化物
答案 C
3.下列物质露置于空气中,不发生变化的是( )
A.Na2OB.Na2O2
C.NaHCO3D.Na2CO3·10H2O
答案 C
4.Na2CO3和NaHCO3是重要的化工原料,请回答:
(1)两物质的水溶液分别与足量盐酸混合,反应的离子方程式分别为_____________________________________________________、__________________________________________。
(2)除去Na2CO3物质中少量NaHCO3的方法,写出化学方程式________________________________________________________________________。
(3)两物质的焰色反应分别为________色、________色。
答案
(1)CO
+2H+===CO2↑+H2O
HCO
+H+===CO2↑+H2O
(2)2NaHCO3
Na2CO3+CO2↑+H2O
(3)黄 黄
探究一、有关Na2O2与CO2、H2O的反应
【探究讨论】
1.结合Na2O2的性质思考实验室中应该如何保存Na2O2?
提示 Na2O2能够与空气中的CO2和H2O反应,应该密封保存。
2.现有两包淡黄色粉末。
分别是硫粉和过氧化钠,请思考用怎样的方法可将二者鉴别?
提示 可利用过氧化钠易与水反应生成氧气,而硫粉与水不容易反应,分别取少量粉末。
滴加少量蒸馏水,观察。
有气体产生的是过氧化钠。
【点拨提升】
1.掌握过氧化钠的三个注意点
(1)Na2O2不是碱性氧化物,因其与酸(盐酸、稀硫酸等)反应时除生成盐和水外,还生成O2,不符合碱性氧化物的概念。
(2)Na2O2具有强氧化性,能氧化S2-、SO2、SO
、Fe2+、酸碱指示剂等。
(3)Na2O2的水溶液具有漂白性,因此Na2O2的水溶液能氧化有色物质而使之褪色,能漂白品红溶液、酸碱指示剂、有色布条等。
2.Na2O2与H2O的反应过程分析
Na2O2与水的反应可分为两个过程:
①Na2O2+2H2O===2NaOH+H2O2
②2H2O2===2H2O+O2↑
所以Na2O2与H2O反应时,Na2O2既是氧化剂又是还原剂。
反应过程中有H2O2生成,H2O2有强氧化性,故向反应后的水溶液中滴加酚酞溶液时,溶液先变红后褪色。
3.Na2O2与H2O、CO2的反应四大关系
(1)物质的量的关系
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)固体质量的关系
相当于固体(Na2O2)只吸收了CO2中的“CO”、H2O中的“H2”;
可以看作发生相应的反应Na2O2+CO===Na2CO3,Na2O2+H2===2NaOH(实际上该反应不能发生)。
(3)电子转移关系
不论是与CO2还是与H2O反应,CO2与H2O均既不是氧化剂也不是还原剂,反应的实质都是Na2O2自身发生的氧化还原反应,所以有1molO2生成时,转移的电子均为2mol。
(4)先后顺序关系
一定量的Na2O2与一定量CO2和H2O(g)的混合物的反应,可视作Na2O2先与CO2反应,待CO2反应完全后,Na2O2再与H2O(g)发生反应。
【典题例证1】 200℃时CO2和水蒸气的混合气体共23.2g与足量的Na2O2充分反应后,固体质量增加了7.2g,则原混合气体的物质的量为( )
A.0.2molB.0.6mol
C.0.8molD.1.0mol
解析 方法一:
设混合气体中CO2、H2O的物质的量分别为x、y。
2CO2+2Na2O2===2Na2CO3+O2 固体的质量差
2mol88g-32g=56g
x28x
2H2O(g)+2Na2O2===4NaOH+O2 固体的质量差
2mol36g-32g=4g
y2y
则:
44x+18y=23.2 28x+2y=7.2
解得x=0.2mol,y=0.8mol
则混合气体的总物质的量为
0.2mol+0.8mol=1.0mol。
方法二:
200℃时
2CO2+2Na2O2===2Na2CO3+O2
21
2H2O(g)+2Na2O2===4NaOH+O2
21
200℃时CO2和水蒸气的混合气体共23.2g与足量的Na2O2充分反应后,固体质量增加了7.2g,则质量减少了23.2g-7.2g=16g,则n(O2)=16g/32g·mol-1=0.5mol,则n(H2O)+n(CO2)=2n(O2)=1.0mol。
答案 D
【学以致用1】 下列叙述中正确的是( )
A.过氧化钠是淡黄色固体,久置于空气中变成白色氢氧化钠固体
B.过氧化钠中阴阳离子比例为1∶2
C.用过氧化钠漂白织物、麦秆等日久又逐渐变成黄色
D.Na2O与Na2O2都能和水反应生成碱,它们都是碱性氧化物
解析 过氧化钠久置于空气中变成白色碳酸钠固体,A错误;过氧化钠漂白是由于它的氧化性将有色物质永久漂白,C错误;碱性氧化物与酸反应生成盐和水,Na2O2与酸反应生成盐、水和氧气,不是碱性氧化物,属于过氧化物,D错误。
答案 B
探究二、Na2CO3与NaHCO3
【探究讨论】
1.Na2CO3与NaHCO3固体加热时都产生气体吗?
提示 Na2CO3稳定性强受热不易分解,而NaHCO3稳定性差,受热分解会产生气体。
2.分别向Na2CO3与NaHCO3溶液中滴加CaCl2溶液都产生沉淀吗?
提示 CaCl2能与Na2CO3溶液反应产生沉淀,而NaHCO3溶液不会产生沉淀。
3.分别向Na2CO3与NaHCO3溶液中加入稀盐酸,反应剧烈程度相同吗?
提示 NaHCO3溶液与稀HCl反应更剧烈。
【点拨提升】
1.Na2CO3与盐酸反应
(1)向盐酸中逐滴加入Na2CO3溶液(开始时酸过量)
2HCl+Na2CO3===2NaCl+CO2↑+H2O
(2)向Na2CO3溶液中逐滴加入盐酸(开始时酸不足)HCl+Na2CO3===NaCl+NaHCO3
HCl+NaHCO3===NaCl+CO2↑+H2O
结论:
不同的滴加顺序产生不同的现象,这也是不用其他试剂就可鉴别Na2CO3,溶液和盐酸的原理。
2.碳酸钠与碳酸氢钠的鉴别方法
3.Na2CO3和NaHCO3混合物的除杂
混合物(括号内为杂质)
除杂方法及试剂
Na2CO3固体(NaHCO3)
加热至恒重
NaHCO3溶液(Na2CO3)
通入足量CO2气体
Na2CO3溶液(NaHCO3)
加入适量NaOH溶液
【典题例证2】 在课堂上老师出示了两瓶失去标签的Na2CO3和NaHCO3无色饱和溶液,希望班里同学提出简便的鉴别方法,该班同学踊跃提出看法,其中不合理的是( )
①用干燥的pH试纸检验,pH大的是Na2CO3
②取等量的溶液于两支试管中,各滴入酚酞溶液,红色较深的是Na2CO3
③取等量的溶液于两支试管中,加热,有气泡产生的是NaHCO3
④取等量的溶液于两支试管中,逐滴加入稀盐酸,开始就有气体放出的是NaHCO3
⑤取等量的溶液于两支试管中,滴加BaCl2溶液,生成白色沉淀的是Na2CO3
⑥取等量的溶液于两支试管中,滴加Ba(OH)2溶液,生成白色沉淀的是Na2CO3
A.①②B.③⑥C.④⑤D.②⑤
解析 ③中因为NaHCO3溶液受热时NaHCO3不分解,只有NaHCO3固体受热才分解;⑥中分别向两支试管中滴Ba(OH)2溶液,都能出现白色沉淀,化学方程式为Na2CO3+Ba(OH)2===2NaOH+BaCO3↓,2NaHCO3+Ba(OH)2===Na2CO3+BaCO3↓+2H2O。
答案 B
【学以致用2】 关于Na2CO3和NaHCO3的说法正确的是( )
A.它们的物质的量相等时,跟足量的盐酸反应,在相同状况时放出的CO2体积相同
B.它们的物质的量相等时,跟足量的盐酸反应,所消耗盐酸的物质的量相同
C.它们的质量相等时,在水中电离出相同数目的Na+
D.它们的质量相等时,与足量盐酸反应产生物质的量相等的CO2
解析 A项,根据碳元素的守恒,产生的二氧化碳应相等;B项,根据化学方程式,消耗盐酸为2∶1;C项,质量相等时,物质的量不等,再乘以电离出的Na+的数目仍然不等;D项,应是物质的量相等时,产生等量的二氧化碳。
答案 A
1.下列对于Na2O、Na2O2的比较正确的一项是( )
A.Na2O2、Na2O都是钠的氧化物,都是碱性氧化物
B.Na2O、Na2O2都是易溶于水(与水反应)的白色固体
C.Na2O2在和CO2的反应中既是氧化剂又是还原剂
D.Na2O2、Na2O均可作供氧剂
解析 Na2O2与水反应时除了生成碱外,还生成了O2,故Na2O2不属于碱性氧化物,故A项错;Na2O2是淡黄色固体,故B项错;Na2O2与CO2和H2O反应时,是Na2O2中的氧元素之间发生了氧化还原反应,CO2、H2O既不是氧化剂又不是还原剂,Na2O2既作氧化剂又作还原剂,故C项正确;Na2O反应中无氧气产生,不能作供氧剂,D项错误。
答案 C
2.对于反应:
2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑,下列说法中正确的是( )
A.Na2O2是氧化剂,H2O是还原剂
B.Na2O2既是氧化剂,又是还原剂
C.该反应中电子转移的数目为4e-
D.每有18gH2O与足量Na2O2反应,则固体增重4g
解析 在Na2O2与H2O的反应中,Na2O2中-1价氧元素原子之间发生电子转移,Na2O2既是氧化剂又是还原剂,电子转移的数目为2e-。
根据元素守恒,固体增重质量等于参加反应水中氢元素的质量,即18gH2O参加反应,固体增重2g。
答案 B
3.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 对上述物质加热,只能证明有NaHCO3,而不能证明含有Na2CO3;NaHCO3与Na2CO3都能与石灰水反应产生沉淀,都能与盐酸反应产生气泡而无法鉴别。
答案 B
4.有两个无标签的试剂瓶,分别装有Na2CO3和NaHCO3固体,有4位同学为鉴别它们采用了以下不同的方法,其中不可行的是( )
A.分别配成溶液,再加入澄清石灰水
B.分别配成溶液,再加入CaCl2溶液
C.分别加热,再检验是否有使澄清石灰水变浑浊的气体产生
D.分别取固体样品,滴加同浓度盐酸,观察产生气泡的快慢
解析 A项中的石灰水与Na2CO3和NaHCO3皆能发生反应产生CaCO3沉淀;B项中CaCl2与NaHCO3不反应,与Na2CO3反应产生CaCO3沉淀;C项加热时,只有NaHCO3受热分解,2NaHCO3
Na2CO3+H2O+CO2↑,产生的CO2能使澄清石灰水变浑浊,故可用来鉴别;D项NaHCO3与盐酸反应速率比Na2CO3快。
答案 A
5.如图表示A~E五种物质间的相互转化关系,其中A为淡黄色固体,B为单质。
回答下列问题:
(1)写出各物质的化学式:
A________,
B________,C________,D________,
E________。
(2)写出B→C、D→E反应的离子方程式:
B→C:
________________________________________________________________________;
D→E:
________________________________________________________________________。
解析 A是淡黄色固体,可知是Na2O2,B是单质可制取A,知B是Na,A与CO2反应生成D,知D为Na2CO3;B与Cl2反应生成E,知E为NaCl;Na2O2、Na都能生成C,知C为NaOH。
答案
(1)Na2O2 Na NaOH Na2CO3 NaCl
(2)2Na+2H2O===2Na++2OH-+H2↑
CO
+2H+===CO2↑+H2O(答案合理即可)
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