第07讲 钠及其重要化合物(精讲)-2022年一轮复习讲练测(解析版).docx
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1、第三章 金属及其化合物第07讲 钠及其重要化合物(精讲)【考情分析】在近几年的高考中,主要以钠及化合物为知识载体考查学生的思维能力、实验能力、计算能力。钠的化合物在日常生活和工农业生产中扮演着重要角色,随着高考试题与社会生活联系的日益密切,钠、过氧化钠的性质,NaHCO3、Na2CO3与酸、碱、盐溶液的反应仍然是高考命题的热点。预计今后仍将以钠及其化合物之间的转化为载体,结合生活、生产及物质的应用,以工业流程题、实验题、选择题和鉴别题等形式出现的可能性较大,也可能出现综合性计算题。【核心素养分析】1.宏观辨识与微观探析:认识钠及其化合物的性质和应用。能从钠的原子结构及其重要化合物的微观结构理解
2、其性质,领悟结构决定性质。2.科学探究与创新意识:了解钠及其化合物的性质探究方案,并积极参与实验探究过程,得出相关结论。【网络构建】【知识梳理】智能点一 钠的性质及应用1.钠的物理性质银白色,有金属光泽的固体,质地柔软,熔点低(小于100 ),密度比水的小,但比煤油的大,即(H2O)>(Na)>(煤油)。2.从钠原子的原子结构认识钠的化学性质还原性NaNa(1)与非金属单质(如O2、Cl2)的反应O2:常温:4NaO2=2Na2O,加热:2NaO2Na2O2Cl2:2NaCl22NaCl(2)与水反应离子方程式:2Na2H2O=2Na2OHH2。与滴加酚酞的水反应的现象及解释(3)
3、与盐酸反应离子方程式:2Na2H=2NaH2。(4)与盐反应a与熔融盐反应如:4NaTiCl44NaClTiNaKClNaClK(制取金属钾,因为钾的沸点比钠的沸点低,使钾成为蒸汽而逸出)b与盐溶液反应Na与CuSO4溶液反应的化学方程式2NaCuSO42H2O=Na2SO4H2Cu(OH)2。(5)与某些有机物反应如:2Na2CH3CH2OH2CH3CH2ONaH22Na2CH3COOH2CH3COONaH23.钠的制取及保存(1)制取:化学方程式为2NaCl(熔融)2NaCl2。(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)钠钾合金(液态)可用于原子反应堆的导热剂。(2
4、)用作电光源,制作高压钠灯。(3)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4NaTiCl44NaClTi。特别提醒:1钠燃烧时不能用水灭火,应用沙土盖灭。2取用金属钠时,用镊子夹取金属钠,用滤纸擦干表面的煤油,放在洁净干燥的玻璃片上用小刀切割,不能用手直接接触金属钠,并且将剩余的钠放回原试剂瓶中保存。3钠与溶液反应的共同现象浮:钠浮在液面上;熔:钠熔化成光亮的小球;游:在液面上不停地游动直至反应完全;响:反应中不停地发出“嘶嘶嘶”的响声。若溶液中H浓度较大,与水相比反应更加剧烈,最后钠可能在液面上燃烧。4.钠性质的巧记口诀:银白轻低软,传导热和电;遇氧产物变,遇氯生白烟;
5、遇水记五点,浮熔游响红;遇酸酸优先,遇盐水在前。5.考虑钠与酸、碱、盐的水溶液反应时,要注意Na与水反应的同时,生成的NaOH还可能继续与部分溶质反应。6.对钠与酸反应的计算问题,勿忽略Na若过量还可与H2O反应。智能点二 钠的氧化物与氢氧化物1.氧化钠与过氧化钠的比较Na2ONa2O2电子式氧元素化合价21色、态白色固体淡黄色固体阴、阳离子个数比1212是否为碱性氧化物是不是与水反应Na2OH2O=2NaOH2Na2O22H2O=4NaOHO2与CO2反应Na2OCO2=Na2CO32Na2O22CO2=2Na2CO3O2与盐酸反应Na2O2HCl=2NaClH2O2Na2O24HCl=4N
6、aCl2H2OO2用途氧化剂、供氧剂、漂白剂(1)强氧化性的五个表现(2)遇KMnO4等强氧化剂时,表现出还原性,氧化产物为O2。(3)遇CO2、H2O、H则发生自身的氧化还原反应。特别提醒:(1)过氧化钠是常用的工业漂白剂,但是不能用于食品的漂白;(2)Na2O2既有氧化性又有还原性,但主要表现为氧化性。当遇到KMnO4等强氧化剂时,可表现出还原性,氧化产物为O2;(3)Na2O2遇到CO2、H2O、H发生自身氧化还原反应。Na2O2既是氧化剂又是还原剂,且1 mol Na2O2转移的电子是1 mol而不是2 mol。(4)Na2O、Na2O2中阴、阳离子个数比均为12。(5)Na2O2与H
7、2O、CO2的反应规律电子转移关系当Na2O2与CO2、H2O反应时,物质的量关系为2Na2O2O22e,n(e)n(Na2O2)2n(O2)气体体积变化关系若CO2、水蒸气(或两混合气体)通过足量Na2O2,气体体积的减少量是原气体体积的,等于生成氧气的量,VV(O2)V固体质量变化关系CO2、水蒸气分别与足量Na2O2反应时,固体相当于吸收了CO2中的“CO”、水蒸气中的“H2”,所以固体增加的质量m(CO2)28 g·mol1×n(CO2)、m(H2O)2 g·mol1×n(H2O)2.氢氧化钠(1)物理性质:NaOH的俗名为烧碱、火碱或苛性钠;它
8、是一种白色固体,易溶于水并放出大量的热,有吸水性;吸收空气中的水分而潮解;有很强的腐蚀性。(2)化学性质具有碱的通性其他反应与金属铝反应:2Al2OH2H2O=2AlO3H2与非金属单质反应:Cl22OH=ClClOH2O酯类水解:CH3COOC2H5NaOHCH3COONaCH3CH2OH(3)NaOH的制取土法制碱:Na2CO3Ca(OH)2=CaCO32NaOH现代工业制碱:2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2智能点三 碳酸钠与碳酸氢钠1物理性质名称碳酸钠碳酸氢钠化学式Na2CO3NaHCO3俗名纯碱或苏打小苏打颜色、状态白色粉末细小白色晶体水溶性易溶于水水中易溶,但比Na2CO3的溶
9、解度小2.化学性质(1)热稳定性Na2CO3性质稳定,受热难分解。NaHCO3性质不稳定,受热易分解,化学方程式为2NaHCO3Na2CO3H2OCO2。(2)与足量盐酸反应的离子方程式Na2CO3:CO2H=H2OCO2。NaHCO3:HCOH=H2OCO2。(3)与碱(NaOH溶液)反应Na2CO3:与NaOH溶液不反应。NaHCO3:NaHCO3NaOH=Na2CO3H2O。(4)相互转化Na2CO3NaHCO3向Na2CO3溶液中通入CO2,化学方程式为Na2CO3H2OCO2=2NaHCO3。NaHCO3Na2CO3NaHCO3固体加热分解转化成Na2CO3。3.Na2CO3和NaH
10、CO3性质的应用(1)Na2CO3、NaHCO3的鉴别固体的鉴别用加热法:产生使澄清石灰水变浑浊的气体的是NaHCO3固体。溶液的鉴别可用沉淀法、气体法和测pH法。a.沉淀法:加入BaCl2溶液或CaCl2溶液,产生沉淀的是Na2CO3溶液。b.气体法:滴入稀盐酸,立即产生气泡的是NaHCO3溶液。c.测pH法:用pH试纸测相同浓度的稀溶液,pH大的是Na2CO3溶液。(2)Na2CO3、NaHCO3的除杂序号混合物(括号内为杂质)除杂方法Na2CO3(s)(NaHCO3)加热法NaHCO3(aq)(Na2CO3)通入足量CO2Na2CO3(aq)(NaHCO3)滴加适量NaOH溶液特别提醒:
11、1NaHCO3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;2不能用澄清石灰水来鉴别Na2CO3与NaHCO3:Ca(OH)2溶液与二者反应均生成白色沉淀CaCO3,无法区别;3用盐酸鉴别Na2CO3溶液和NaHCO3溶液时,要求两溶液浓度相差不大,且加入的盐酸等浓度且不宜过大;4Na2CO3、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来判断。4.Na2CO3、NaHCO3与盐酸反应的基本图象(1)向Na2CO3溶液中逐滴加入盐酸,消耗盐酸的体积与产生CO2的体积关
12、系如图所示。图象特点:Oa段、ab段消耗盐酸的体积相等。反应原理:Oa段COH=HCO,ab段HCOH=H2OCO2。(2)向NaHCO3溶液中逐滴加入盐酸,消耗盐酸的体积与产生CO2的体积关系如图所示。图象特点:从O点开始即产生CO2气体。反应原理:HCOH=H2OCO2。(3)向Na2CO3、NaHCO3的混合物中逐滴加入盐酸,消耗盐酸的体积与产生CO2的体积关系如图所示(设Na2CO3、NaHCO3的物质的量之比为mn11,其他比例时的图象略)。图象特点:Oa段消耗HCl的量小于ab段消耗HCl的量。反应原理:Oa段COH=HCO,ab段HCOH=H2OCO2。(4)向NaOH、Na2C
13、O3的混合物中逐滴加入盐酸,消耗盐酸的体积与产生CO2的体积关系如图所示(设NaOH、Na2CO3的物质的量之比xy11,其他比例时的图象略)。图象特点:Oa段消耗HCl的量大于ab段消耗HCl的量。反应原理:Oa段HOH=H2O,COH=HCO;ab段HCOH=H2OCO2。5主要用途(1)碳酸钠:用于造纸、制造玻璃、制皂、洗涤等。(2)碳酸氢钠:用于制发酵粉、医药、灭火剂等。6.Na2CO3的制备侯氏制碱法原料食盐、氨气、二氧化碳合成氨厂用水煤气制取氢气时的废气其反应为CH2O(g)COH2,COH2O(g)CO2H2。工艺流程反应原理产生NaHCO3反应:NH3NaClCO2H2O=Na
14、HCO3NH4Cl。产生Na2CO3的反应:2NaHCO3Na2CO3CO2H2O。循环使用的物质:CO2。智能点四、碱金属元素、焰色反应1.碱金属的一般性与特殊性(1)一般性相似性递变性(由LiCs)原子结构最外层均为1个电子电子层数逐渐增多核电荷数逐渐增大原子半径逐渐增大元素性质都具有较强的金属性,最高正价均为1价金属性逐渐增强单质性质物理性质(除Cs外)都呈银白色,密度较小,熔、沸点较低密度逐渐增大(钾反常),熔、沸点逐渐降低化学性质都具有较强的还原性还原性逐渐增强;与O2反应越来越剧烈,产物越来越复杂(2)特殊性碱金属的密度一般随核电荷数的增大而增大,但钾的密度比钠的小。碱金属一般都保
15、存在煤油中,但由于锂的密度小于煤油的密度而将锂保存在石蜡中。碱金属跟氢气反应生成的碱金属氢化物都是离子化合物,其中氢以H形式存在,显1价,碱金属氢化物是强还原剂。2.焰色反应(1)焰色反应的概念某些金属或它们的化合物在灼烧时都会使火焰呈现出特殊的颜色,属于物理变化,是元素的性质。(2)焰色反应的操作铂丝无色待测物观察火焰颜色铂丝无色(3)常见元素的焰色钠元素黄色;钾元素紫色(透过蓝色钴玻璃观察);铜元素绿色。特别提醒:1焰色反应是物理变化,是金属元素的性质,既可以是单质,也可以是化合物,如不论灼烧Na2CO3、NaCl、Na2SO4还是钠的单质,均发出黄色火焰。2(1)用稀盐酸清洗的原因:生成
16、金属氯化物,而金属氯化物在高温时可挥发。(2)焰色反应中所用的火焰应是无色或浅色的。(3)灼烧铂丝时应一直烧至火焰恢复到原来的颜色。(4)可用洁净的铁丝代替铂丝,不能用铜丝代替。3碱金属常从以下几个方面设问题(1)碱金属单质与水(或酸)反应的现象;(2)碱金属单质的保存(注意碱金属的密度);(3)碱金属单质与氧气反应产物的判断;(4)碱金属对应的氢氧化物碱性强弱的比较;(5)碱金属的碳酸盐性质的比较;(6)与最新的科学技术相关的碱金属的应用。【典例剖析】高频考点1 考查钠的性质及其应用例1下列叙述不正确的是()A切开的金属Na暴露在空气中,光亮的表面逐渐变暗,发生的反应为2NaO2=Na2O2
17、B4.6 g Na与O2完全反应,生成7 g产物时失去电子的物质的量为0.2 molCNa与稀硫酸反应的离子方程式为2Na2H=2NaH2D将少量Na投入到CuSO4溶液中,既有沉淀生成又有气体放出【解析】常温下切开的金属Na暴露在空气中,光亮的表面逐渐变暗是因为生成Na2O,A项错误;由题意知虽然生成Na2O2和Na2O的混合物,但是Na的物质的量为0.2 mol,故失去电子的物质的量仍为0.2 mol,B项正确;Na与稀H2SO4反应的本质是与H的反应,H2SO4是强酸,C项正确;Na与水反应放出气体,生成的NaOH与硫酸铜溶液反应生成氢氧化铜沉淀,D项正确。本题选A。【答案】A【题后归纳
18、】金属钠与溶液反应现象分析的思维模板(1)共性:因为钠与水的反应属于剧烈的置换反应,故钠与溶液反应有共同的现象产生:浮:钠浮在液面上;熔:钠熔化成光亮的小球;游:在液面上不停地游动直至反应完;响:反应中不停地发出“嘶嘶”的响声。(2)差异性:与酸及能形成弱碱的金属盐溶液反应时,由于溶液中H浓度较大,反应比钠与水的反应剧烈,最后钠可能在液面上发生燃烧;与盐溶液反应时,还可能会生成沉淀(如生成难溶碱)、气体(NH3)等。【变式训练】(2020·浙江绍兴市·高三一模)下列关于钠及其化合物说法,不正确的是ANa2O2可作漂白剂和呼吸面具中的供氧剂B高压钠灯发出的黄光射程远,透雾能力
19、强,常用于道路和广场照明C碳酸氢钠是发酵粉的主要成分之一D金属钠还原性强,可用湿法冶炼法制备稀有金属钛、锆、铌等【解析】ANa2O2具有强氧化剂,可作漂白剂,其能与CO2反应放出O2,故可做呼吸面具中的供氧剂,A正确;B钠元素的焰色反应为黄色,高压钠灯发出的黄光射程远,透雾能力强,常用于道路和广场照明,B正确;C碳酸氢钠受热分解放出无毒无害的气体CO2和水蒸气使面包、馒头蓬松多孔,故是发酵粉的主要成分之一,C正确;D金属钠还原性强,由于Na能与水反应,故不可用湿法冶炼法制备稀有金属钛、锆、铌,只能与熔融的稀有金属钛、锆、铌的化合物反应,置换出这些金属,D错误;故答案为:D。【答案】D高频考点2
20、 考查钠的氧化物及其应用例2(2020·武威第六中学高三月考)下列叙述正确的是()Na2O与Na2O2都能和水反应生成碱,它们都是碱性氧化物Na2CO3溶液和NaHCO3溶液都能跟CaCl2溶液反应得到白色沉淀钠在常温下不容易被氧化Na2O2可作供氧剂,而Na2O不行石蕊试液中加入Na2O2粉末,先变蓝后褪色,并有气泡生成钠与浓NH4Cl溶液反应,放出的气体中含H2和NH3A都正确BCD【解析】Na2O和水反应只生成碱,是碱性氧化物;Na2O2和水反应生成氢氧化钠和氧气,不是碱性氧化物,故错误;Na2CO3溶液和CaCl2溶液反应得到碳酸钙沉淀,NaHCO3溶液与CaCl2溶液不反应
21、,无沉淀生成,故错误;钠的性质活泼,在常温下易被氧化生成氧化钠,故错误;Na2O2能与二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气,Na2O2能与水反应生成氢氧化钠和氧气;而Na2O与二氧化碳和水反应不会产生氧气,因此Na2O2可作供氧剂,而Na2O不行,故正确;Na2O2粉末与水反应生成氢氧化钠和氧气,所得溶液呈碱性,使石蕊试液变蓝;过氧化钠具有强的氧化性,具有漂白性,可以使石蕊试液褪色,所以石蕊试液中加入Na2O2粉末,先变蓝后褪色,并有气泡生成,故正确;钠和水反应生成氢氧化钠和氢气,生成的氢氧化钠和氯化铵能反应生成氯化钠、氨气,故正确;所以正确的选项为;本题选C。【答案】C【名师点睛】碱性氧化物是指与酸
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