高考化学钠及其化合物复习讲义1170808146.docx
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高考化学钠及其化合物复习讲义1170808146.docx
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高考化学钠及其化合物复习讲义1170808146
钠及其化合物
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
(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↑。
(4)与硫酸铜反应:
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
金属钠具有强的还原性,熔融状态下可以用于制取金属,如4Na+TiCl4
4NaCl+Ti。
题组一 钠与水的反应及拓展应用
1.下列说法正确的是( A )。
A.将Na块放入水中,产生气体:
2Na+2H2O===2NaOH+H2↑(2014·北京理综,9B)
B.钠与CuSO4溶液反应:
2Na+Cu2+===Cu↓+2Na+(2013·新课标全国Ⅱ,10B)
C.钠与水反应:
Na+2H2O===Na++OH-+H2↑(2012·四川理综,9A)
D.Na的金属活动性比Mg强,故可用Na与MgCl2溶液反应制Mg(2009·重庆理综,10C)
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
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。
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
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
盐溶液
Na+H2O反应—
二、氧化钠和过氧化钠
氧化钠和过氧化钠的比较
物质
氧化钠(Na2O)
过氧化钠(Na2O2)
色态
白色固体
淡黄色固体
类别
碱性氧化物
过氧化物
(非碱性氧化物)
氧的价态
-2
-1
电子式
Na+[
]2-Na+
Na+[
]2-Na+
生成条件
常温
加热或点燃
化
学
性
质
热稳
定性
不稳定(2Na2O+O2
2Na2O2)
稳定
与水反应
Na2O+H2O===2NaOH
2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑
与CO2
反应
Na2O+CO2===Na2CO3
2Na2O2+2CO2===
2Na2CO3+O2
与酸反应
(盐酸)
Na2O+2HCl===2NaCl+H2O
2Na2O2+4HCl===
4NaCl+2H2O+O2↑
主要性质
具有碱性氧化物通性
具有强氧化性
主要用途
用于制取少量Na2O2、烧碱
强氧化剂、漂白剂、供氧剂、消毒剂
难点提取
Na2O2与CO2和H2O反应的五大关系
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.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Na2O2,气体体积的减少量为原混合气体体积的
,即为生成氧气的量。
3.固体质量关系
相当于固体Na2O2只吸收了CO2中的“CO”,H2O中的“H2”;可以看做发生相应的反应:
Na2O2+CO===Na2CO3,Na2O2+H2===2NaOH(实际上两反应都不能发生)。
4.电子转移关系
当Na2O2与CO2、H2O反应时,每产生1molO2转移2mole-。
5.先后顺序关系
一定量的Na2O2与一定量的CO2和H2O(g)的混合物的反应,可看做Na2O2先与CO2反应,待CO2反应完全后,Na2O2再与H2O(g)发生反应。
题组一 过氧化钠的性质及应用
1.下列说法正确的是( )。
A.1molNa2O2固体中含离子总数为4NA(2014·全国大纲,7C)
B.二氧化碳通过Na2O2粉末反应后固体物质增重(2014·全国新课标Ⅱ,9B)
C.Na2O2溶于水产生O2:
Na2O2+H2O===2Na++2OH-+O2↑(2013·江苏,8C)
D.在过氧化钠与水的反应中,每生成0.1mol氧气,转移电子数目为0.4NA(2014·江苏,6D)
解析 1molNa2O2固体中含有离子总数为3NA,A错;氧原子不守恒,C错;D项,过氧化钠与水发生反应:
2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑,生成1molO2时,转移电子数为2NA,故每生成0.1mol氧气,转移电子数目为0.2NA,错误。
答案 B
2.(2014·山师大附中模拟)在下列物质的溶液中分别加入一定量的Na2O2固体,不会出现浑浊现象的是( )。
A.饱和Na2CO3溶液 B.Ca(HCO3)2稀溶液
C.Na2SO3稀溶液 D.饱和CaCl2溶液
解析 Na2O2固体与水反应生成NaOH和O2,A中溶液饱和,由于水被消耗导致析出碳酸钠晶体;B中碳酸氢钙与NaOH溶液反应生成碳酸钙沉淀;C中亚硫酸钠被氧气氧化成硫酸钠,硫酸钠可溶于水,不会出现浑浊现象;D中NaOH与CaCl2反应生成的氢氧化钙微溶,故产生白色沉淀。
答案 C
3.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。
Na2O2结构和强氧化性的常考点
1.Na2O2的电子式为Na+[
]2-Na+,O
是个原子团。
2.Na2O2与H2O、CO2的反应都是Na2O2自身的氧化还原反应,在反应中H2O、CO2既不是氧化剂,也不是还原剂。
3.在研究Na2O2与其他溶液反应时,要注意Na2O2的强氧化性和其溶液的强碱性。
熟记Na2O2表现强氧化性的5个实例:
(1)Na2O2与SO2的反应:
Na2O2+SO2===Na2SO4。
(2)Na2O2与FeCl2溶液的反应:
能将Fe2+氧化成Fe3+,得到Fe(OH)3沉淀。
(3)Na2O2与氢硫酸的反应:
能将H2S氧化成单质硫。
(4)Na2O2与Na2SO3溶液的反应:
能将SO
氧化成SO
。
(5)Na2O2与品红溶液的反应:
能使品红溶液褪色。
题组二 Na2O2与H2O、CO2反应的定量分析
2.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。
3.取ag某物质在O2中完全燃烧,将生成物与足量Na2O2固体完全反应,反应后,固体质量恰好也增加了ag,下列物质不能满足上述结果的是( )
A.H2B.CO
C.C6H12O6D.C12H22O11
答案 D
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
C项可变形为(CO)6(H2)6;D项可变形为C·(CO)11(H2)11,因而反应后质量增加大于ag。
固体质量关系(质量守恒定律拓展应用)
由化学方程式的生成物中固体(NaOH或Na2CO3)与反应物中固体(Na2O2)的化学式及式量比较可知,每1molCO2、水蒸气分别与足量Na2O2反应时,固体分别增重28g、2g,从组成上看相当于吸收了CO2中的“CO”,或相当于吸收了水蒸气中的“H2”,所以固体增加的质量Δm=28n(CO2)或Δm=2n(H2O)。
此规律适用于通式符合(CO)m·(H2)n的纯净物或混合物,在O2中充分燃烧后产物被足量Na2O2吸收后固体质量增重问题的解决。
如:
wg符合通式为(CO)m(H2)n的物质,在O2中充分燃烧后,将其产物通过足量的Na2O2固体,反应完毕,固体增重也必是wg。
常见物质中符合通式的有CO、H2、CH3OH(甲醇)、CH3COOH(醋酸)、C6H12O6(葡萄糖)等。
题组三 Na2O2性质的综合实验探究
4.Na2O2可用作漂白剂和呼吸面具中的供氧剂。
(1)某学习小组发现:
在盛有Na2O2的试管中加入足量水,固体完全溶解,并立即产生大量气泡,当气泡消失后,向其中滴入1~2滴酚酞溶液,溶液变红;将试管轻轻振荡,红色很快褪去;此时再向试管中加入少量MnO2粉末,又有气泡产生。
①使酚酞溶液变红是因为__________,红色褪去的可能原因是__________________。
②加入MnO2反应的化学方程式为________________________________________________________________________。
(2)Na2O2有强氧化性,H2具有还原性,有同学猜想Na2O2与H2能反应。
为了验证此猜想,该小组同学进行如下实验,实验步骤和现象如下。
步骤1:
按上图组装仪器(图中夹持仪器省略),检查气密性,装入药品。
步骤2:
打开K1、K2,产生的氢气流经装有Na2O2的硬质玻璃管,一段时间后,没有任何现象。
步骤3:
检验H2的纯度后,开始加热,观察到硬质玻璃管内Na2O2开始熔化,淡黄色的粉末变成了白色固体,干燥管内硫酸铜未变蓝色。
步骤4:
反应后撤去酒精灯,待硬质玻璃管冷却后关闭K1。
①添加稀盐酸的仪器名称是____________;B装置的作用是________。
②必须检验氢气纯度的原因是________________________________________________________________________。
③设置装置D的目的是________________________________________________________________________。
④你得到的结论是____________(若能反应请用化学方程式表示)。
答案
(1)①反应生成了碱(NaOH) 反应生成的H2O2具有漂白作用 ②2H2O2
2H2O+O2↑
(2)①长颈漏斗 吸收氢气中的杂质气体(水蒸气、氯化氢等) ②防止空气与氢气混合加热爆炸 ③检验有无水生成 ④Na2O2+H2===2NaOH
解析
(2)稀盐酸与锌反应生成的氢气中会混有水蒸气、氯化氢,水和氯化氢与过氧化钠都能反应,故必须除去。
氢气中若混有空气在加热时会发生爆炸,故步骤3中开始加热之前应先验纯,防止空气与氢气混合加热爆炸。
白色的硫酸铜粉末遇水会变蓝,故可用来检验有无水生成。
由于干燥管内硫酸铜未变蓝色,故过氧化钠与氢气反应无水生成,淡黄色的粉末变成了白色固体,白色固体应为NaOH,据此可以写出反应的化学方程式。
三、 碳酸钠与碳酸氢钠
名称
碳酸钠
碳酸氢钠
俗名
纯碱或苏打
小苏打
主要性质
色、态
白色粉末
细小白色晶体
水溶性
易溶于水
(20℃,S=21.5g)
可溶于水
(20℃,S=9.6g)
稳定性
稳定,但结晶碳酸钠(Na2CO3·10H2O)易风化
受热易分解
与H+
反应
CO
+2H+===CO2↑+H2O(较快)
HCO
+H+===CO2↑+H2O(更快)
与
Ca(OH)2
反应
Ca2++CO
===CaCO3↓
NaHCO3过量:
Ca2++2OH-+2HCO
===CaCO3↓+2H2O+CO
;Ca(OH)2过量Ca2++OH-+HCO
===CaCO3↓+H2O
与盐反应
CaCl2
Ca2++CO
===CaCO3↓
不反应
Al2(S
O4)3
2Al3++3CO
+3H2O===2Al(OH)3↓+3CO2↑
Al3++3HCO
===Al(OH)3↓+3CO2↑
与水作用
水解,碱性较强
水解,碱性较弱
与酸互滴
现象与滴加方式有关
现象与滴加方式无关
相互转化
Na2CO3
NaHCO3
主要用途
用于玻璃、肥皂、合成洗涤剂、造纸、纺织、石油、冶金等工业中
灭火器、治疗胃酸过多、发酵粉的主要成分之一
要点提取
(1)Na2CO3、NaHCO3与酸、碱、盐的反应均为复分解反应,因而反应能否进行应从复分解反应的条件入手来判断。
(2)NaHCO3与碱溶液反应的实质是HCO
与OH-反应生成CO
,CO
有可能发生后续反应,如NaHCO3与Ca(OH)2溶液反应可以生成白色沉淀CaCO3。
(3)不能用澄清石灰水来鉴别Na2CO3与NaHCO3:
Ca(OH)2溶液与二者均生成白色沉淀CaCO3,无法区别。
题组一 Na2CO3、NaHCO3的鉴别
1.为鉴别K2CO3和NaHCO3两种白色固体,有4位同学分别设计了下列四种不同的方法,其中不可行的是( )。
A.分别加入1mol·L-1的盐酸,看气泡产生的快慢
B.分别取样在试管中加热,将可能产生的气体通入澄清石灰水中,观察有无白色浑浊
C.分别取样配成溶液,滴加Ba(OH)2溶液,观察有无白色沉淀
D.分别配成溶液,做焰色反应实验,观察火焰的颜色
解析 A项,因K2CO3与盐酸反应分步进行,先生成碳酸氢钾,盐酸过量时才生成气体,故可行;B项,K2CO3受热不分解,NaHCO3受热分解产生CO2,故可行;C项,二者与Ba(OH)2溶液反应都产生白色沉淀BaCO3,故不可行;D项,钾的焰色反应为浅紫色(透过蓝色钴玻璃观察),钠的焰色反应为黄色,可行。
答案 C
2.下列说法正确的是( )。
A.制氯气时,用饱和NaHCO3溶液和浓硫酸净化气体(2014·天津理综,2B)
B.向苏打和小苏打溶液中分别加入盐酸,均有气泡冒出,说明两者均能与盐酸反应(2014·广东理综,22A)
C.NaHCO3溶液中加入稀HCl:
CO
+2H+===CO2↑+H2O(2014·四川理综,3B)
D.苏打是面包发酵粉的主要成分之一(2014·福建,6D改编)
解析 NaHCO3溶液显碱性能吸收氯气,A错;HCO
在写离子方程式时,不能拆开,C错;小苏打是面包发酵粉的主要成分,D错。
答案 B
3.(2014·武汉质检)下列叙述中正确的是( )。
A.向含有CaCO3沉淀的水中通入CO2至沉淀恰好溶解,再向溶液中加入NaHCO3饱和溶液,又有CaCO3沉淀生成
B.向Na2CO3溶液中逐滴加入含等物质的量的HCl溶液,生成的CO2与原Na2CO3的物质的量之比为1∶2
C.等质量的NaHCO3和Na2CO3分别与足量盐酸反应,在同温同压下,生成的CO2体积相同
D.向Na2CO3饱和溶液中通入CO2,有NaHCO3晶体析出
解析 CaCO3与CO2反应生成Ca(HCO3)2后,再加入NaHCO3,仍都是可溶性的碳酸氢盐,故A项错;B项中,仅生成NaHCO3,无CO2气体放出,B错;C项中,其中NaHCO3的物质的量多,放出的CO2多,C错;D项发生了反应:
Na2CO3+CO2+H2O===2NaHCO3↓,由于溶解度较大的Na2CO3转化成溶解度较小的NaHCO3,生成的NaHCO3的质量比消耗的Na2CO3的质量大,且又消耗一部分溶剂H2O,故有NaHCO3晶体析出,对。
答案 D
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.利用阴离子的不同
溶液
4.利用溶液的酸碱性不同
溶液
题组二 Na2CO3、NaHCO3与酸反应的定量关系
1.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
2.把NaHCO3和NaOH的混合物放在密闭容器中加热,下列关于混合物加热前后消耗盐酸的物质的量的判断正确的是( )
A.加热前消耗得多
B.加热后消耗得多
C.加热前后一样多
D.当NaOH适量时才会一样多
答案 C
解析 不加热时,1molNaHCO3和1molNaOH与盐酸反应均消耗1mol盐酸;加热时,依题意可得关系式2NaHCO3~Na2CO3~2HCl,进而可得NaHCO3~HCl;又由关系式2NaOH~Na2CO3~2HCl可得NaOH~HCl。
综上所述,NaHCO3和NaOH的混合物加热前后消耗盐酸的物质的量不变。
3.将0.4gNaOH和1.06gNa2CO3混合并配成溶液,向溶液中滴加0.1mol·L-1稀盐酸。
下列图像能正确表示加入盐酸的体积和生成CO2的物质的量的关系的是( )
答案 C
解析 滴加盐酸先发生反应OH-+H+===H2O,再发生反应CO
+H+===HCO
,最后发生反应:
HCO
+H+===CO2↑+H2O;因n(OH-)=n(CO
)=0.01mol,故加入0.02molHCl后开始有气体生成,故C正确。
用数形结合思想理解Na2CO3、
NaHCO3与盐酸的反应
1.向Na2CO3溶液中逐滴加入盐酸,第一步:
CO
转化为HCO
,无气体产生;第二步:
HCO
与H+反应产生CO2。
消耗HCl的体积与产生CO2的体积的关系如图1所示。
2.向NaHCO3溶液中逐滴加入盐酸,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的混合溶液中逐滴加入盐酸,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的混合溶液中逐滴加入盐酸,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)。
题组三 Na2CO3和NaHCO3质量分数的测定
1.下列实验方案中,不能测定Na2CO3和NaHCO3混合物中Na2CO3质量分数的是( )
A.取a克混合物充分加热,减重b克
B.取a克混合物与足量稀盐酸充分反应,加热、蒸干、灼烧,得b克固体
C.取a克混合物与足量稀硫酸充分反应,逸出气体用碱石灰吸收,增重b克
D.取a克混合物与足量Ba(OH)2溶液充分反应,过滤、洗涤、烘干,得b克固体
答案 C
解析 取a克混合物充分加热,减重b克,根据差量法可求出NaHCO3的质量,从而求出Na2CO3的质量分数,故A正确;取a克混合物与足量稀盐酸充分反应,加热、蒸干、灼烧,得b克固体氯化钠,列方程组即可求出,B正确;C中,取a克混合物与足量稀硫酸充分反应,逸出气体用碱石灰吸收,增重b克,由于逸出气体中含有H2O(g),故无法求解;D中由于二者都能与Ba(OH)2溶液反应生成BaCO3沉淀,由Na2CO3→BaCO3、NaHCO3→BaCO3的转化关系,列方程组即可求出混合物中Na2CO3的质量分数,D正确。
2.化学兴趣小组的同学为测定某Na2CO3和NaCl的固体混合物样品中Na2CO3的质量分数进行了以下实验,请你参与并完成对有关问题的解答。
(1)甲同学用图1所示装置测定CO2的质量。
实验时稀硫酸是与样品中的__________(填“Na2CO3”或“NaCl”)发生反应,仪器b的名称是__________,洗气瓶c中盛装的是浓硫酸,此浓硫酸的作用是____________________。
(2)乙同学用图2所示装置,取一定质量的样品(mg)和足量稀硫酸反应进行实验,完成样品中Na2CO3质量分数的测定。
①实验前,检查该装置气密性的方法是先打开活塞a,由b注入水至其下端玻璃管中形成一段水柱,再将针筒活塞向内推压,若b下端玻璃管中的__________,则装置气密性良好。
②在实验完成时,能直接测得的数据是CO2的______(填“体积”或“质量”)。
(3)丙同学用下图所示方法和步骤进行实验:
①操作Ⅰ涉及的实验名称有__________、洗涤;操作Ⅱ涉及的实验名称有干燥、__________。
②丙同学测得的样品中Na2CO3质量分数的计算式为__________。
答案
(1)Na2CO3 分液漏斗 除去CO2中的水蒸气
(2)①液面上升 ②体积
(3)①过滤 称量 ②106y/197x
解析
(1)NaCl不与稀硫酸反应,Na2CO3与稀硫酸反应。
仪器b的名称是分液漏斗。
浓硫酸的作用是除去CO2中的水蒸气(或干燥CO2气体)
(2)①将针筒活塞向内推压,增大了容器中的压强,故若b下端玻璃管中的液面上升,则装置气密性良好。
②CO2是气体,故能直接测得的数据是CO2的体积。
(3)①生成沉淀,故操作
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