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1、专题 3.1钠及其重要化合物1.掌握钠及其重要化合物的主要性质及其应用。2.了解钠及其重要化合物的制备方法。3.了解碱金属及焰色反应。知识点一钠与碱金属一、钠的性质及应用1钠的物理性质(金属的)通性个性颜色导电性、导热性熔点硬度密度银白色良好低小比水的小，比煤油的大2从钠原子的原子结构认识钠的化学性质 还原性NaO2、Cl2、H2O、H等失去 eNa(1)与非金属单质(如 O2、Cl2)的反应O2常温：4NaO2=2Na2O加热：2NaO2=Na2O2Cl2：2NaCl2=点燃2NaCl(2)与水反应离子方程式：2Na2H2O=2Na2OHH2。钠与水(含酚酞)反应的实验现象及解释(3)与盐酸
2、反应离子方程式：2Na 2H=2NaH2。【特别提醒】Na 先与酸反应，再与水反应 先酸后水。(4)与盐的反应Na 与盐反应的原理与熔融盐与熔融盐发生置换反应：4NaTiCl4=熔融4NaClTi，NaKCl=高温NaCl K(Na 能够制取K 并不能说明Na 的还原性比K 强，因为 K 的沸点比Na 低，使K 成为蒸气逸出)与盐溶液与盐溶液反应时先与水反应，生成的碱与盐可能发生复分解反应：如与 CuSO4溶液反应：先发生 2Na 2H2O=2NaOH H2再发生 2NaOHCuSO4=Cu(OH)2 Na2SO4总反应为2Na2H2O CuSO4=Cu(OH)2 Na2SO4H2钠与盐溶液反
3、应的分析方法第一步：钠与水反应生成NaOH 和 H2；第二步：生成的NaOH 如果能与溶质反应，则发生的是NaOH 与溶质的复分解反应。生成气体型钠与 NH4Cl 溶液反应生成H2和 NH3生成沉淀型钠与铜盐、铁盐等溶液反应生成Cu(OH)2或 Fe(OH)3复杂型钠与 AlCl3稀溶液反应，如果钠量较多，则先生成Al(OH)3沉淀，后沉淀溶解(5)与羟基化合物的反应2Na2C2H5OH 2C2H5ONaH2(6)钠在空气中的变化过程过程现象反应原理变暗4NaO2=2Na2O 成液Na2OH2O=2NaOH 结块2NaOHCO29H2O=Na2CO3 10H2O 变成粉末Na2CO3 10H2
4、O=Na2CO310H2O 因此，钠久置在空气中，最终变成Na2CO3粉末。3钠的制取及保存(1)制取：化学方程式为2NaCl(熔融)=通电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)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4NaTiCl4=熔融4NaClTi。二、碱金属元素1碱金属的一般性与特殊性原子结构与性质相同点最外层上都只有1 个电子 推测具有相似的化学性质不同点从 Li Cs 电子层数逐渐增多，原子半径逐渐增大推测从 Li 到 Cs 金属性逐渐增强物
5、理性质相同点碱金属除Cs 略带金色光泽外，其他都是银白色有金属光泽的固体，密度较小，硬度较小，熔、沸点较低，导电、导热性较强递变性从 Li Cs 密度逐渐增大(Na、K 反常)，熔、沸点逐渐降低化学性质与 O2等非金属的反应碱金属都能与O2等非金属反应，锂、钠与O2反应的生成物类型不同：4Li O2=点燃2Li2O，2NaO2=点燃Na2O2。K、Rb、Cs 与 O2反应生成物更复杂与 H2O 的反应碱金属均能与水发生反应，生成氢氧化物和氢气(用 M 代表碱金属)2M2H2O=2MOH H2，从 Li Cs金属性逐渐增强，反应越来越剧烈2碱金属单质、化合物的特殊性(1)碱金属的密度一般随核电荷
6、数的增大而增大，但钾的密度比钠的小。(2)碱金属一般都保存在煤油中，但由于锂的密度小于煤油的密度而将锂保存在石蜡中。(3)碱金属跟氢气反应生成的碱金属氢化物(如 NaH)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。(4)一般情况下，碱金属所形成的盐均溶于水，并且在一定温度下，酸式盐比正盐的溶解度大(但NaHCO3的溶解度比Na2CO3的小)。(5)试剂瓶中的试剂取出后，一般不能放回原瓶，但金属Na、K 等需立即放回原瓶。(6)锂与 O2反应与钠不同，只生成Li2O，而不生成Li2O2。3.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
7、颜色，属于物理变化，是元素的性质。(2)焰色反应的操作铂丝 酒精灯灼烧无色 蘸取待测物 酒精灯灼烧观察火焰颜色 用盐酸洗涤铂丝 酒精灯灼烧无色(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。(4)应用用于检测某种金属元素是否存在；添加到烟花中，使焰火更加绚丽多彩。【典例 1】(2019 吉林一中模拟)分别向 CuSO4溶液和 FeSO4溶液中加入等量的金属钠，下列说法一定正确的是()A两溶液中均有金属单质析出B CuSO4溶液中最终有蓝色沉淀生成C FeSO4溶液中最终有白色沉淀生成D钠在 CuSO4溶液中的反应更剧烈【答案】B【解析】钠是活泼的金属，投入盐溶液中
8、首先与水反应生成氢氧化钠和氢气，因此两溶液中均没有金属单质析出，A 错误；CuSO4溶液中最终有蓝色沉淀氢氧化铜生成，B 正确；FeSO4溶液中首先产生氢氧化亚铁白色沉淀，最终转化为红褐色沉淀氢氧化铁，C 错误；钠在溶液中反应的剧烈程度与溶液中的氢离子浓度有关，不能确定两溶液中的氢离子浓度，因此不能比较二者反应的剧烈程度，D 错误。【变式 1】(2019 河北衡水二中模拟)利用焰色反应，人们在烟花中有意识地加入特定金属元素，使焰火更加绚丽多彩。下列说法中正确的是()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只有金属单质灼烧时
9、火焰才有颜色【答案】B【解析】氢气在氧气中燃烧发出淡蓝色火焰，在氯气中燃烧发出苍白色火焰，A 错误；NaCl 与 Na2CO3灼烧时均表现为钠元素的焰色，均为黄色，B 正确；只有钾元素的焰色反应需要透过蓝色钴玻璃观察，以避免钠元素的干扰，C 错误；焰色反应是某些金属或它们的化合物在无色火焰中灼烧时使火焰呈现特征颜色的反应，很多非金属单质燃烧时火焰也会有颜色，D 错误。知识点二钠的化合物一、钠的氧化物与氢氧化物1氧化钠与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氧的价态2 1 电子式生成条件常温加热或点燃化学性质热稳定性不稳定(2Na2
10、OO2=2Na2O2)稳定与水反应Na2OH2O=2NaOH 2Na2O22H2O=4NaOH O2与 CO2反应Na2OCO2=Na2CO32Na2O22CO2=2Na2CO3O2与酸反应(盐酸)Na2O2HCl=2NaCl H2O 2Na2O24HCl=4NaCl 2H2OO2主要性质与用途具有碱性氧化物通性强氧化剂、漂白剂、供氧剂、消毒剂，具有强氧化性2.氢氧化钠(1)物理性质：NaOH 的俗名为烧碱、火碱或苛性钠；它是一种白色固体，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：2Al2OH6H2O=2NaAl(
11、OH)43H2与非金属单质反应：Cl2 2OH=ClClOH2O(3)NaOH 的制取土法制碱：Na2CO3Ca(OH)2=CaCO3 2NaOH 现代工业制碱：2NaCl2H2O=通电2NaOHH2 Cl2 二、碳酸钠与碳酸氢钠1Na2CO3和 NaHCO3的比较名称碳酸钠(Na2CO3)碳酸氢钠(NaHCO3)俗名纯碱或苏打小苏打主要性质水溶性易溶于水，溶液呈碱性易溶于水(但比 Na2CO3溶解度小)，溶液呈碱性稳定性稳定，但结晶碳酸钠(Na2CO3 10H2O)易风化受热易分解，其分解反应的方程式为2NaHCO3=Na2CO3CO2 H2O 与 H反应CO232H=H2OCO2HCO3
12、H=H2OCO2产生 CO2气体的速率Na2CO3NaHCO3与碱 Ca(OH)2反应与 OH不反应，但Ca2CO23=CaCO3Ca2OHHCO3=CaCO3 H2O(碱过量)Ca22OH2HCO3=CaCO3 CO23 2H2O(碱不足)与盐反应CaCl2Ca2CO23=CaCO3不反应硫酸铝2Al33CO233H2O=2Al(OH)3 3CO2Al33HCO3=Al(OH)3 3CO2相互转化Na2CO3NaHCO3主要用途用于玻璃、肥皂、合成洗涤剂、造纸等工业中灭火器、治疗胃酸过多、发酵粉的主要成分之一3Na2CO3和 NaHCO3性质的应用(1)Na2CO3、NaHCO3的鉴别固体的
13、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4.Na2CO3的制备 侯氏制碱法原料食盐、氨气、二氧化碳
14、 合成氨厂用水煤气制取氢气时的废气其反应为 CH2O(g)=高温COH2，COH2O(g)=高温CO2 H2。工艺流程反应原理产生 NaHCO3反应：NH3NaCl CO2H2O=NaHCO3 NH4Cl。产生 Na2CO3的反应：2NaHCO3=Na2CO3CO2 H2O。循环使用的物质：CO2。【典例 2】(2019 浙江省诸暨中学模拟)下列关于钠及其化合物的叙述正确的是()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稀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 不能向酚酞溶液中加入Na2
15、O2粉末，溶液先变红后褪色，并有气泡生成钠与浓 NH4Cl 溶液反应，放出的气体中含有H2和 NH3ABCD【答案】D【解析】Na2O2不是碱性氧化物，故错误；NaHCO3溶液不与CaCl2稀溶液反应，故错误；钠在常温下易被氧化成氧化钠，故错误；Na2O2能和水蒸气或二氧化碳反应放出氧气，可用作供氧剂，而 Na2O 不能，故正确；向酚酞溶液中加入Na2O2粉末，生成氢氧化钠和氧气，溶液先变红，由于反应中可能有H2O2生成，且 H2O2具有强氧化性，所以溶液会褪色，故正确；钠与浓NH4Cl溶液反应，生成NaCl、H2和 NH3，故正确。【变式 2】(2019 天津耀华中学模拟)某校化学课外小组为
16、了鉴别碳酸钠和碳酸氢钠两种白色固体，用不同的方法做了以下实验，具体情况如图所示。(1)只根据图、(盐酸足量且固体质量相同)所示实验，能够达到实验目的的是_(填装置序号)，写出该实验中能确定粉末是NaHCO3的两点现象_。(2)图、所示实验均能鉴别这两种物质，写出共同发生的反应的化学方程式(若为离子反应，则写离子方程式)：_、_。(3)若用实验确定NaHCO3比 Na2CO3易分解，则试管 B 中装入的固体是_(填化学式)，原因是_。【解析】(1)Na2CO3、NaHCO3固体与盐酸均能反应产生能使澄清石灰水变浑浊的CO2气体，故实验不能鉴别Na2CO3与 NaHCO3。等质量的Na2CO3和
17、NaHCO3与过量盐酸反应时，NaHCO3与盐酸反应更剧烈且产生气体的量更多，故实验可以鉴别。(2)NaHCO3受热易分解，Na2CO3受热不分解，加热法鉴别时共同的反应为NaHCO3的分解反应和CO2与 Ca(OH)2生成沉淀的反应。(3)小试管 B 内的温度比大试管A 内的温度低，只有将NaHCO3置于 B 中才能证明NaHCO3更易分解。【答案】(1)气球膨胀较大；产生气泡较剧烈(2)2NaHCO3=Na2CO3CO2 H2OCa22OHCO2=CaCO3 H2O(3)NaHCO3B 试管中的温度低于A 试管中的温度考点一钠及其化合物的性质【典例 3】（高考组合题）下列说法正确的是()A
18、(2017 江苏卷)钠与水反应的离子方程式：Na2H2O=Na2OHH2B(2017 江苏卷)Na2O2吸收 CO2产生 O2，因此可用作呼吸面具供氧剂C(2019 江苏卷)室温下 Na 与空气中O2反应制取 Na2O2D(2018 江苏卷)NaHCO3受热易分解，所以可用于制胃酸中和剂【答案】B【解析】电荷和得失电子不守恒，A 错误；过氧化钠可以和二氧化碳反应生成氧气：2Na2O22CO2=2Na2CO3O2，B 正确；常温下，Na 与空气中的氧气反应生成Na2O；加热条件下，钠与氧气反应生成 Na2O2，故 C 错误；NaHCO3能与 HCl 反应，NaHCO3用于制胃酸中和剂，NaHCO
19、3用于制胃酸中和剂与NaHCO3受热易分解没有关系，D 错误。【变式 3】(2019 辽宁抚顺一中模拟)下列有关叙述正确的是()A碳酸氢钠药片是抗酸药，服用时喝些醋能提高药效B分别将少量钠投入到盛有水和乙醇的烧杯中，可比较水与乙醇中氢的活泼性C钾、钠、镁等活泼金属着火时，可用泡沫灭火器灭火D灼烧白色粉末，火焰呈黄色，证明原粉末中有Na，无 K【答案】B【解析】醋酸能与碳酸氢钠反应产生二氧化碳，降低药效，A 错误；钠在水中反应的速率比在乙醇中的大，可比较二者氢原子的活泼性，B 正确；钠、钾燃烧产物都能与二氧化碳反应产生氧气，镁能在二氧化碳中燃烧，因而不能用泡沫灭火器灭火，C 错误；钠的焰色反应为
20、黄色，可掩盖钾的火焰的紫色，D 错误。考点二过氧化钠的性质【典例 4】(2019 河南安阳一中模拟)1 mol 过氧化钠与2 mol 碳酸氢钠固体混合后，在密闭的容器中加热充分反应，排出气体物质后冷却，残留的固体物质是()ANa2CO3B.Na2O2、Na2CO3C NaOH、Na2CO3D.Na2O2、NaOH、Na2CO3【答案】A【解析】本题涉及的反应有：2NaHCO3=Na2CO3CO2 H2O；2CO22Na2O2=2Na2CO3O2；2H2O2Na2O2=4NaOH O2；在 CO2和 H2O 与 Na2O2反应时，实际上是与CO2先反应。2 mol NaHCO3分解产生的1 mo
21、l CO2恰好与 1 mol Na2O2反应，无Na2O2与水反应，所以残留固体只有 Na2CO3。【方法规律】Na2O2与 H2O、CO2反应的四种关系规律1物质的量的关系无论是 CO2或 H2O(g)的单一物质还是二者的混合物，通过足量的Na2O2时，CO2或 H2O(g)与放出O2的物质的量之比均为21，即气体减小的体积等于生成的O2的体积。2先后顺序关系由于 CO2能够与 NaOH 反应，所以一定量的Na2O2与一定量的H2O(g)和 CO2的混合物反应，可视为 Na2O2先与 CO2反应，剩余的Na2O2再与 H2O(g)反应。3转移电子关系当 Na2O2与 CO2、H2O 反应时，
22、每产生1 mol O2，转移 2 mol 电子。如：2CO22Na2O2=2Na2CO得到 2e3O 失去 2e2。4固体质量关系凡分子组成符合(CO)m(H2)n的物质，m g 该物质在O2中完全燃烧，将其产物 CO2和 H2O(g)通入足量 Na2O2后，固体增重必为m g。或者是由C、H、O 三种元素组成的物质，只要C、O 原子个数比为 11，即可满足上述关系。符合这一关系的常见的物质还有：(1)无机化合物：H2、CO 及 H2和 CO 的混合气体。(2)有机化合物：CH3OH(甲醇)、HCHO(甲醛)、CH3COOH(乙酸)、HCOOCH3(甲酸甲酯)、C6H12O6(葡萄糖)等。【变
23、式 4】(2019 杭州外国语学校模拟)下列关于钠的氧化物的说法正确的是()ANa2O2是白色固体，与冷水作用放出氧气，生成氢氧化钠B在 Na2O2与 CO2的反应中，氧化剂是Na2O2，还原剂是CO2C Na 和 O2在加热时反应生成Na2O2，在常温下反应生成Na2O DNa2O2能与水反应，生成NaOH，所以 Na2O2是碱性氧化物【答案】C【解析】钠的氧化物中氧化钠是白色固体，而过氧化钠是淡黄色固体，与水反应能生成氢氧化钠和氧气，故 A 错误。Na2O2与 CO2的反应生成碳酸钠和氧气，在反应过程中只有氧元素化合价发生变化，Na2O2既是氧化剂又是还原剂，故B 错误。Na 和 O2的反
24、应产物与反应温度有关系，在加热时反应生成 Na2O2，在常温时反应生成Na2O，故 C 正确。碱性氧化物是能和水反应只生成碱的氧化物，而 Na2O2与水反应，除了生成NaOH 还生成氧气，所以Na2O2不是碱性氧化物，故D 错误。考点三碳酸钠与碳酸氢钠的性质【典例 5】(2019 山东青岛二中模拟)为除去括号内的杂质，所选用的试剂或方法不正确的是()ANa2CO3溶液(NaHCO3)，选用适量的NaOH 溶液B NaHCO3溶液(Na2CO3)，应通入过量的CO2气体C Na2O2粉末(Na2O)，将混合物在氧气中加热DNa2CO3溶液(Na2SO4)，加入适量Ba(OH)2溶液，过滤【答案】
25、D【解析】Na2CO3和 Na2SO4均能与 Ba(OH)2反应，且加Ba(OH)2会引入新的杂质，不能达到除杂的目的。【方法技巧】利用数形结合的思想理解碳酸钠、碳酸氢钠与盐酸的反应(1)向 Na2CO3溶液中逐滴加入盐酸，消耗盐酸的体积与产生CO2的体积的关系如图甲所示。(2)向 NaHCO3溶液中逐滴加入盐酸，消耗盐酸的体积与产生CO2的体积的关系如图乙所示。(3)向 NaOH、Na2CO3的混合物中逐滴加入盐酸，消耗盐酸的体积与产生CO2的体积的关系如图丙所示(设 NaOH、Na2CO3的物质的量之比为11)。(4)向 Na2CO3、NaHCO3的混合物中逐滴加入盐酸，消耗盐酸的体积与产
26、生CO2的体积的关系如图丁所示(设 Na2CO3、NaHCO3的物质的量之比为11)。【变式 5】(2019 山东潍坊一中模拟)向 NaOH 和 Na2CO3混合溶液中滴加0.1 molL1稀盐酸，CO2的生成量与加入盐酸的体积(V)的关系如图所示。下列判断正确的是()A在 Oa 范围内，只发生中和反应B ab 段发生反应的离子方程式为CO232H=H2OCO2C a0.3 D原混合溶液中NaOH 与 Na2CO3的物质的量之比为1 2【答案】C【解析】向NaOH 和 Na2CO3混合溶液中滴加0.1 molL1稀盐酸，发生的反应依次为OHH=H2O，CO23H=HCO3，HCO3H=CO2
27、H2O，据此可以解答。在Oa 范围内，发生的反应是OHH=H2O，CO23H=HCO3，不只发生中和反应，A 错误；ab 段发生反应的离子方程式为HCO3H=CO2 H2O，B 错误；从图象知生成CO2为 0.01 mol，根据离子方程式 HCO3H=CO2 H2O，可知消耗盐酸的物质的量为0.01 mol，故 a0.3，C 正确；根据离子方程式和图象可知Na2CO3的物质的量是0.01 mol，共计消耗盐酸0.02 mol，所以与氢氧化钠反应的盐酸是0.04 mol0.02 mol0.02 mol，则氢氧化钠的物质的量为0.02 mol，因此原混合液中，NaOH 与 Na2CO3的物质的量之比为21，D 错误。