第8讲钠及其重要的化合物

1、|第三章金属及其化合物I第三章金属及其化合物第1讲钠及其重要的化合物考纲要求1掌握钠的主要性质及其应用。2掌握钠的重要化合物主要性质及其应用。考点一钠的主要性质及其应用知识整合1.物理性质色 颜熔点硬度度 密锂性白艮 乍色大一好 良2化学性质(1)与非金属单质(如。2、Cl"的反应与° 常温下：化学方程式为4Na + O2=2Na2。 反应.加热时：化学方程式为2Na + O2=Na2O2 (2)与水的反应 化学方程式：2Na + 2H2O=2NaOH +出匸 与滴加酚酞的水反应的现象与解释钠的密度比水小生成的气体推动钠球游动氢气轻微爆鸣声酚猷变红,说明生成了里性物质3.

2、钠的制取及保存4.焰色反应电解密封保存，通常保存在石蜡油或煤油中电解熔融氯化钠：2NaCl(熔融)=2Na+ClJ(1)概念：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。属于物理变化，是元素的物理性质。常见元素焰色反应的颜色：钠元素：黄色钾元素：紫社(透 过蓝色钻玻璃)5.钠的用途制取N幻等化合物一-钠、钾合金可用于原子反应堆的 ' 导热剂用作电光源，制作强还原剂如4Na+TiCl 作高压钠灯4NaCI+Ti【多维思考】1. 金属钠着火，为什么不能用H2O、CO2灭火？通常如何灭火？ 提示：因为钠是活泼金属，能与 H2O、CO2反应；通常用沙子掩盖灭火。2. 写出Na与C

3、uSO4溶液反应的化学方程式及反应时的主要现 象。提示：2Na + CuS04 + 2H?O=Na2SO4 + Cu(OH)2 J + H2f 现 象：比与H2O反应剧烈；有气体放出；有蓝色沉淀析出。考点阐释1. 金属钠露置在空气中的变化过程银白色金属钠 °2表面变暗H2。出现白色固体> >Na生成Na?。生成NaOHH2O表面变成溶液C°2白色块状物质>风化> > > NaOH 潮解生成 Na2C°3 I0H2O白色粉末状物质生成NazCO 32. 钠与水、酸、盐溶液的反应(1) 钠与水、酸的反应实质上均是和 H +反应钠与稀

4、硫酸、盐酸等非氧化性酸反应时，首先是钠直接跟酸反应， 过量的钠再与水反应，而不能认为是钠先跟水反应，生成的NaOH再跟酸中和。钠投入足量盐酸中反应的化学方程式：2Na + 2HCI=2NaCI + H2 f 离子方程式：2Na + 2H+=2Na + +出f(2) 钠与盐溶液的反应先考虑Na与水反应生成NaOH ,再考虑NaOH是否与盐发生复 分解反应 投入NaCI溶液中，只有H2放出。2Na + 2H 2O=2NaOH + H2 f 投入饱和NaCI溶液中，有H2放出，还有NaCI晶体析出(温 度不变)。 投入NH4CI溶液中，有H2和NH3逸出。 投入CUSO4溶液中，有H2放出和蓝色沉淀

5、生成。2Na + 2H2O + CuSO4=Cu(OH) 2 J + Na2SO4 + H2 f典题示例考向一 钠与水及酸、碱、盐溶液的反应(1钠与水、酸反应的实质都是与H的反应。(2)金属钠与町溶性盐溶液反应的思维模板】盐溶液小仝n削+ H就)反应-*H2O减少一对溶剂质量的影响 -生成NEH"号溶质是否反应 f左成战对装置的要求M比 对实验环境的影响或对_Jj7 热 f溶质的溶解度的影响1将金属钠放入盛有下列溶液的小烧杯中，既有气体，又有沉淀产生的是MgS04溶液 NaCI溶液 Na2SO4溶液 饱和澄清石 灰水Ca(HCO 3)2溶液解析：2Na + 2H2O=2NaOH +

6、出匸，中 Mg2十 + 20H - =Mg(OH)2 J,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，中Ca2 + + HCO 3+ OH =CaCO3$ + 出。答案：2.将一小块金属钠分别投入盛 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： O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考向二钠与水反应实验拓展

7、3. 金属钠与水的反应是中学化学中的一个重要反应。该反应的演示方法分别如图甲、乙所示:乙(1)现按图甲所示的方法，在室温时，向盛有饱和NaOH溶液的水槽中，加入一小块金属钠。下列有关描述正确的是 (填字母，下同)a.钠浮在液面上，并四处游动，最后消失b钠熔化成一个光亮的小球c. 恢复到室温时，NaOH溶液的浓度增大d. 恢复到室温时，溶液中 Na*数目减少(2) 按图乙所示方法来收集产生的气体，需将钠包好，再放入水 中。取相同质量的钠按下列两种情况收集产生的气体在相同条件下体 积的关系是。用铝箔包住钠 用铜箔包住钠a. 二者收集气体一样多b收集到的气体体积较大c.收集到气体体积较大答案：(1)

8、abd (2)b考向三焰色反应4. (2018安徽十校联考)用光洁的铂丝蘸取某无色溶液在无色火 焰上灼烧，直接观察到火焰呈黄色，下列各判断正确的是()A .只含有Na*B. 定含有Na*，可能含有K+C .既含有Na*，又含有K *D .可能含有Na*，可能还含有K *解析：钠元素的焰色为黄色，而 K元素的焰色为紫色，而黄色 会干扰紫色，所以不能判断是否含有钾元素。答案：B5. （2018陕西延安模拟）2016年9月杭州C20峰会焰火表演震惊 世人。其中五彩缤纷的焰火与元素的焰色反应有关。下列说法正确的是（）A .焰色反应是化学变化B.所有金属元素都有焰色反应C .用玻璃棒蘸取试液进行焰色反应

9、D .可以用焰色反应来区别 NaCl和KCI解析：焰色反应是物理变化；只有部分金属元素有焰色反应（比如Pt和Fe无焰色反应）；玻璃棒中本身含有钠元素，应用铂丝或铁 丝蘸取试液进行焰色反应；根据Na和K的焰色反应不同，可用焰色 反应来区别NaCl和KCI。答案：D考点二氧化钠和过氧化钠知识整合氧化钠（NazO）过氧化钠（Na2O2）颜色状态白色固体淡黄色固体电子式 -»Na+E： () : 2_a 1 «1 | a+：() : () :2 Na1阴、阳离子个数比1 : 21 : 2物质类别碱性氧化物过氧化物与出0反应Na2O + H2O=2NaOH2Na2O2 + 2H2O=

10、4NaOH+。2匸与CO2反应Na? O + CO 2=Na2CO32Na2O2 +2CO2=2Na2CO3 +。2与盐酸反应Na2O + 2HCI=2NaCI +H2O2Na?O2 + 4HCI=4NaCI +O2f+ H2O稳定性不稳定较稳定特性一一-强氧化性用途一供氧剂、漂白剂【多维思考】1为什么Na2O2不属于碱性氧化物？提示:Na2O2与酸反应除了生成盐和水，还有氧气生成，故W2O2不是碱性氧化物。2. Na20、Na2O2、NaOH三种物质长时间暴露在空气中最终会 变成什么物质？提示：都会变为Na2CO3。3. Na2O2加入酚酞溶液中有什么现象？提示：先变红后褪色。考点阐释氏Na

11、2O2与某些氧化物反应的规律1. 过氧化钠的强氧化性S()2 或 S()|-Na2O2s()rH2S或呼一sFc2-Fe3 +品红溶液褪色2. W2O2与CO2、出0反应的重要关系(1)气体体积差的关系2如2。2+ 2CO2=2Na2CO3 +。2 气体体积差 21AV=12Na2O2+ 2H2O(g)=4NaOH + O2 f 气体体积差 21 AV=1由此可见，若 CO2和水蒸气的混合气体(或单一气体)通过足量1Na2O2，气体体积的减少量是原气体体积的Q,即为生成氧气的量。(2) 先后顺序关系一定量的Na2O2与一定量的CO2和H2O(g)的混合物反应，可视 为 W2O2首先与CO2反应

12、，剩余Na2O2再与H2O(g)反应。(3) 电子转移关系当Na2O2与CO2或H2O反应时，每产生1 mol O2就转移2 mol 电子。(4) 固体质量变化关系由两反应可见，每1 mol CO?、水蒸气分别与足量Na2O2反 应时，固体分别增重28 g、2 g，从组成上看相当于吸收了 CO2中的 “CC”，或相当于吸收了水蒸气中的 “H”，所以固体增加的质量=28 n(C)或= n(H)。此规律适用于 出0、CO?与 W2O2反应的计典题示例考向一 过氧化钠的强氧化性1. 比较下列四组反应，回答下列问题。一组： Na?02 + CO2Na?02 + SO2二组： W2O2 + FeCb(溶

13、液)Na2O2 + FeCI?(溶液)三组：SO2通入品红溶液中，加热Na2O2加入到品红溶液中，加热四组：NaOH溶液滴入紫色石蕊溶液中Na?。？固体加入到紫色石蕊溶液中问题：(1)写出、两反应的化学方程式。(2) 判断、反应中可能发生的现象，为什么？(3) 判断、反应中可能发生的现象，为什么？(4) 判断、反应中可能发生的现象，为什么？答案：2Na2O2+ 2CO2=2Na2CO3 + O2 NazO? + SOz=Na2SO4(2)、反应均会有红褐色沉淀生成并有气体放出、中气体 明显少于中气体。原因是中 Na?。？与溶液中的水剧烈反应会有 NaOH 和 O2 产生，FeCl3 与 NaO

14、H 反应生成 Fe(OH)3, Fe(OH)3 是不 溶性的红褐色沉淀；中 Fe2+具有强还原性，易被 Na2O2氧化并生 成 Fe(OH)3。(3 )溶液红色褪去，加热后又恢复红色；溶液红色褪去，加 热后不能恢复红色。原因是 SO2的漂白性不稳定具有可逆性，Na2O2 的漂白性是因其具有强氧化性而不可逆。(4)溶液变蓝，溶液先变蓝后褪色。原因是 Na2O2与H2O反 应生成NaOH，呈碱性，同时Na2O2又有漂白性。【速记卡片】 过氧化钠的强氧化性(1)从化合价的角度分析0 失去电子，化合价升高1 得到电子，化合价降低 2O 2>Na?02> O表现为还原性 表现为氧化性Na2O

15、2既有氧化性又有还原性，但主要表现为氧化性。(2)强氧化性的具体表现W2O2可以用来漂白织物、麦秆、羽毛等与品红溶液：品红溶液 褪色与酚酞溶液：溶液变红后褪色与二氧化硫：Na2O2 + SO2=Na2SO4与氢硫酸：溶液变黄色浑浊与 Feci?溶液：生成红褐 色的 Fe(OH) 3沉淀考向二 Na?。?与CO?、H2O反应的计算2. 取a g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a g,下列物质不能满足上述结果的是 ()A. H2B. COC. C6H12O6D. C12H22O11点燃J丿、八、解析： 2CO+ O2=2CO22Na2O

16、2+ 2CO2=2Na2CO3+ O2+得：NazO2 + CO=Na2CO3(虚拟的反应)即: CO可被Na2O2完全吸收点燃2H2+ O2=2H2O2Na2O2 + 2H2O=4NaOH +。2匸+得：Na2O2 + H2=2NaOH（虚拟的反应）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a g。答案：D【速记卡片】凡分子组成符合（C0）m（H2）n的物质，W g该物质在。2中完全燃烧，将其产物（CO2和水蒸气）通过足量的Na?。？后， 固体增重必为 W g。或是由C、H、0三种元素组成的物质，只要C、 O原子个数比为1 : 1,即

17、可满足该条件。考点三碳酸钠与碳酸氢钠知识整合名称碳酸钠碳酸氢钠俗名纯碱（或苏打）小苏打色态白色粉末细小白色晶体水溶性易溶可溶（比Na2CO3溶解度小）c（B）相等时的pHpH(Na2CO3)> pH(NaHCO 3)热稳定性加热不分解不稳定，受热易分解与盐酸反应Na?C03 + 2HCI= 2NaCl + HoO + CO°f 或 Na2CO3 + HCI= NaCI + NaHCOsNaHCO 3 + HCI=NaCI+ H 2O + CO 2±与 CaCl2 和BaCl2反应Ca2 + + CO =CaCO3 J Ba? + CO2 =BaCO3 J不反应与碱Na

18、OH 和Ca(OH) 2 反应与NaOH不反应Ca(OH) 2 + Na2CO3= CaCO3 J + 2NaOHNaHCO 3 + NaOH=W2CO3 + H2O2NaHCO3+Ca(OH) 2=CaCO3 J+ Na?CO3 +主要用途化工原料、洗涤剂食品发酵、泡沫灭火器相互转化Q)C( )2 + H") H+(少量)加热 oh -NaHC()3【多维思考】1将C02气体通入饱和 Na2CO3溶液中有何现象？原因是什 么？提示：开始无明显现象，后有沉淀析出。原因是生成NaHCOs 的质量比原Na2CO3的质量大；NaHCOs的溶解度小于 W2CO3的 溶解度；反应消耗溶剂水。2

19、. 仅用试管和胶头滴管，你能鉴别 NazCOs溶液和盐酸吗？提示：能，利用滴加顺序不同，现象不同可以区分 Na2CO3溶液 和稀盐酸。3. 将2 mL c(B)相同的Na2CO3、NaHCO 3溶液分别一次性倒入 足量且等体积、等浓度的盐酸中，哪种物质放出 CO2的速率快？提示：NaHCO 3。考点阐释Na2CO3与NaHCO 3的鉴别与计算1. 鉴别加热袪:产生使澄潸石灰水变浑漁的弐体的 J&NaHCO3沉淀法：滴入BaCl2或(：此1工溶液产生沉淀的SNa2CO3气体法:滴入盐酸立即产生气体的是NaHCOj2. 与等浓度盐酸反应的规律(1) 放出 CO?快慢，NaHCO3>N

20、a2CO3。(2) 混合物反应先后：因CO3结合H+更容易，所以Na2CO3先反 应生成NaHCOs,然后NaHCO 3再反应。3. W2CO3和NaHCO3与酸反应图象(1) 向Na2CO3溶液中逐滴加入盐酸，消耗HCI的体积与产生CO2 的体积的关系如图1所示。(2) 向NaHCO 3溶液中逐滴加入盐酸，消耗 HCI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 HCI 的体积与产生CO2的体积的关系如图3所示(设NaOH、W2CO3的 物质的量之比x: y= 1 : 1)。(4) 向Na2CO3、NaHCO 3的混合物中逐滴加入

21、盐酸，消耗 HCI 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,其他比例时的图象略)。V(CO3)1:1图4典题示例考向一 Na2CO3与NaHCO3的区别1有两试管分别装有 Na2CO3和NaHCO3溶液，下列操作或判断正确的是（）方案操作判断A分别加入澄清石灰水产生沉淀的为 W2CO3B分别加入等浓度的稀盐酸反应较剧烈的为Na2CO3C分别加入CaCl2溶液产生沉淀的为 Na2CO3D逐渐加入等浓度的盐酸立即产生气泡的为Na?CO 3解析：Na2CO 3溶液与CaCl2溶液反应产生白色沉淀而 NaHCO 3溶液与C

22、aCl 2溶液不反应，C正确。答案：C2. 下列试剂或用品能鉴别等物质的量浓度的 W2CO3、NaHCO3的是。pH试纸 CaCS溶液 澄清石灰水稀盐酸加热蒸干再灼烧解析：因为是溶液，不能用加热蒸干再灼烧的方法。答案：考向二用数形结合思想分析可溶性碳酸盐与盐酸反应图象3. （2018山东潍坊期末）向NaOH和NazCO?混y（盐酸）儿合溶液中滴加0.1 mol L-1稀盐酸，CO 2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0a范围内，只发生中和反应B. ab斜段发生反应的离子方程式为CO3- + 2=出0 +CO2TC. a= 0.3D .原混合溶液中NaO

23、H与Na2CO3的物质的量之比为1 : 2 解析：向NaOH和Na2CO3混合溶液中滴加01 molL_1稀盐酸，发生的反应依次为：OH +才=出0 , CO3 + H*=HCO3, HCO 3 + H*=CO2f +H2O,据此可以解答。在0a范围内，发生的反应 应该是OH - + H+=H2O, CO3- + H + =HCO 3,不只发生中和反应，A错误；ab段发生反应的离子方程式为 HCO3 + H + =CO2 f +出。, B错误；从图象知生成 CO2 0.01 mol，根据方程式 HCO 3 + H +=C02f +出0可知消耗盐酸的物质的量为 0.01 mol,故a= 0.3,

24、C正确；根据方程式和图象可知 W2CO3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 mol 0.02 mol= 0.02 mol,则氢氧化钠的物质的量为 0.02 mol,因此原混合溶液 中，NaOH与Na2CO3的物质的量之比为 2 ： 1, D错误。答案：C4.将一定体积的CO2通入一定浓度的NaOH溶液中，为了测定 所得溶液的成分，向该溶液中逐滴加入 1 mol L1的盐酸。所加盐酸 的体积与产生CO2的体积（标准状况）的关系如图所示。mL。(2)溶液中所含溶质及其物质的量为。解析：(1)由图象所示消耗盐酸的体积与产生 CO2的体积

25、可知， 该溶液的溶质是NaOH和NazCOsoOA段H +先与OH 反应生成H?。, 待OH 消耗完，H+再与CO2反应生成HCO3。AB段发生反应H + + HCO3=CO2f + H2O，加入 35 mL 盐酸时，产生的 n(CO2) = n(H +) = (35 25) mL x 103L mol1x 1molL 1 = 0.01 mol,则 V(CO 2)= 22.4 L mol 1 x 0.01 mol = 0.224 L = 224 mL。 (2)由 H + + CO 3 =HCO3及 H + + HCO3= CO2T + HqO 可知，n(CO3) = (45 25) mL x

26、103 L mL1x 1 mol L 1= 0.02 mol,故 OA 段与 H +反应的 OH为 25 mL X 10_3 L mL-1 x 1 mol 0.02 mol= 0.005 mo,即溶液中含 NaOH 0.005 mol、 Na2CO3 0.02 mo。答案：(1)224(2)NaOH 0.005 mol、 NazCOs 002 molI高罟其题通扫1. 判断正误(正确的打“/”，错误的打“X”) (1)(2017高考北京卷，8A改编)CO2气体使Na?。？固体变白，CO2气体被还原()(2)(2017高考天津卷，4A)除去NaHCO3固体中的NazCOs，可(3)(2017高考江苏卷,可用作呼吸面具供氧剂(4)(2017高考江苏卷,+出匸()以将固体加热至恒重()3A)Na2O2吸收CO2产生。2，所以 W2O2)6A)钠与水反应 Na + 2H2O=Na + + 2OH8A)钾、钠、镁等活泼金属着火时，不能(5)(2016高考浙江卷,用泡沫灭火器灭火()(6)(2015高考全国卷H , 13A)向碳酸钠与氢氧化钠的混合溶液中 滴入稀盐