2020年高考化学一轮总复习文档第三章第9讲钠及重要化合物Word版含答案

第三章金属元素及其重要化合物[考纲解读]1.掌握Na及其重要化合物的主要性质，了解其应用。2.掌握镁、铝及其重要化合物的性质，了解其用途。3.掌握Al3＋、AlOeq\o\al(－,2)、Al(OH)3之间的相互转化关系。4.了解铁及其重要化合物的主要性质及其应用。5.以Fe2＋、Fe3＋的相互转化为例，理解变价金属元素的氧化还原反应。6.能鉴别溶液中的Fe2＋、Fe3＋。7.了解铜及其化合物的性质。第9讲钠及其重要化合物一、钠的性质及应用1．钠的物理性质(1)颜色：eq\o(□,\s\up4(01))银白色，有金属光泽。(2)密度：ρ(H2O)eq\o(□,\s\up4(02))＞ρ(Na)eq\o(□,\s\up4(03))＞ρ(煤油)。(3)熔点：eq\o(□,\s\up4(04))低于100℃。(4)硬度：质地eq\o(□,\s\up4(05))柔软，可以用小刀切割。2．从钠原子的结构认识钠的化学性质——还原性(1)与非金属单质(如O2、Cl2)的反应Cl2：eq\o(□,\s\up4(08))2Na＋Cl2eq\o(=,\s\up17(点燃))2NaCl(2)与水的反应①离子方程式：eq\o(□,\s\up4(09))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：eq\o(□,\s\up4(13))2Na＋2H＋=2Na＋＋H2↑。(4)钠与盐的反应①钠与盐溶液反应eq\x(Na)eq\o(→,\s\up17(水))eq\x(NaOH)eq\o(→,\s\up17(盐溶液))eq\x(发生复分解反应)如Na投入CuSO4溶液中，反应的离子方程式为eq\o(□,\s\up4(14))2Na＋2H2O＋Cu2＋=Cu(OH)2↓＋H2↑＋2Na＋。②金属钠具有强还原性，熔融状态下可以用于制取金属，如：4Na＋TiCl4eq\o(=,\s\up17(熔融))eq\o(□,\s\up4(15))4NaCl＋Ti。3．钠的制取及保存(1)制取：化学方程式为eq\o(□,\s\up4(16))2NaCl(熔融)eq\o(=,\s\up17(电解))2Na＋Cl2↑。(2)保存：eq\o(□,\s\up4(17))密封保存，通常保存在煤油中。4．钠的用途(1)制取Na2O2等化合物。(2)钠、钾合金(液态)可用于eq\o(□,\s\up4(18))原子反应堆的导热剂。(3)用作电光源，制作高压钠灯。(4)冶炼某些金属二、氧化钠和过氧化钠续表三、碳酸钠和碳酸氢钠四、碱金属的一般性与特殊性1．一般性2．特殊性(1)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。(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eq\o(□,\s\up4(12))石蜡中。(3)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eq\o(□,\s\up4(13))－1价，碱金属氢化物是强还原剂。五、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，其属于eq\o(□,\s\up4(01))物理变化，属于元素的性质。2．焰色反应的操作(1)洗、烧：将铂丝蘸稀盐酸在无色火焰上灼烧至无色。(2)蘸、烧：蘸取试样(固体也可以蘸取)在无色火焰上灼烧观察火焰颜色。(3)洗、烧：将铂丝再蘸稀盐酸灼烧至无色，就可以继续做新的实验了。3．常见元素的焰色钠元素eq\o(□,\s\up4(02))黄色；钾元素eq\o(□,\s\up4(03))紫色(透过eq\o(□,\s\up4(04))蓝色钴玻璃观察)。1.判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”，并指明错因。(1)钾、钠、镁等活泼金属着火时，不能用泡沫灭火器灭火。(√)错因：___________________________________________________________(2)1molNa2O2固体中含离子总数为4NA。(×)错因：1_mol_Na2O2固体中含2_mol_Na＋和1_mol_Oeq\o\al(2－,2)，离子总数为3NA。(3)过氧化钠与水反应时，生成0.1molO2转移的电子数为0.2NA。(√)错因：___________________________________________________________(4)用铂丝蘸取少量某溶液进行焰色反应，火焰呈黄色，该溶液一定是钠盐溶液。(×)错因：NaOH溶液的焰色也是黄色。(5)所有金属及其化合物灼烧时火焰均有颜色。(×)错因：铂丝灼烧时就没有颜色。(6)相同温度下溶解度：小苏打<苏打，热稳定性：Na2CO3>NaHCO3。(√)错因：___________________________________________________________2．教材改编题(据人教必修一P53T2)下列关于钠及其化合物的叙述中，正确的是()A．钠露置在空气中，表面很快变暗，是因为生成了Na2O2B．钠有很强的还原性C．Na＋有很强的氧化性D．NaCl灼烧时火焰呈黄色，这是NaCl的化学性质答案B考点eq\a\vs4\al(一)钠的性质及用途[典例1](2018·石家庄模拟)有关钠的叙述正确的是()A．2.3g钠与97.7g水反应后，溶液中溶质的质量分数等于4%B．钠和CuSO4溶液反应生成的蓝色沉淀上有时出现暗斑，这是析出了金属铜C．向金属钠与水反应后的溶液中通入适量氯气后，溶液中含有两种溶质D．钠在空气中的缓慢氧化与其在空气中点燃所得的产物一样解析w＝eq\f(4g,100g－0.1g)×100%≠4%，A项错误；Na先与H2O反应生成NaOH，并放出大量的热，NaOH再与硫酸铜反应生成氢氧化铜蓝色沉淀，氢氧化铜不稳定，受热分解为氧化铜，B项错误；2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑，2NaOH＋Cl2=NaCl＋NaClO＋H2O，C项正确；D项，Na在空气中缓慢氧化生成Na2O，Na在空气中点燃生成Na2O2，D项错误。答案C名师精讲1．钠的取用方法：用镊子夹取一小块钠，用滤纸吸干表面的煤油，在玻璃片上用小刀切取黄豆大小的钠，剩余的钠放回原试剂瓶。2．钠失火的处理：沙土盖灭，不能用水或泡沫灭火器灭火。3．钠与水(或酸)：Na与H2O(或酸)反应的实质都是与H＋的反应。4．钠与盐溶液的反应(1)钠与盐溶液反应的思维模板如：Na与MgSO4溶液的反应，先考虑Na与水反应，再考虑MgSO4与生成的NaOH溶液反应。(2)钠与不同盐溶液反应实验现象的描述①共性因为钠与不同的溶液反应均属于剧烈的置换反应，故有共同的现象产生：a.浮：钠浮在液面上；b.熔：钠熔化成光亮的小球；c.游：在液面上不停地游动直至反应完；d.响：反应中不停地发出“嘶嘶嘶”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，反应比与水剧烈，最后钠可能在液面上燃烧；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。1．把一小块金属钠放入下列溶液中，说法正确的是()A．放入饱和NaOH溶液中：有氢气放出，恢复至原温度后溶液的pH增大B．放入稀CuSO4溶液中：有氢气放出，有紫红色铜析出C．放入MgCl2溶液中：有氢气放出，有白色沉淀生成D．放入NH4NO3溶液中：有无色无味气体放出答案C解析A项错误，饱和NaOH溶液中放入钠，钠与水反应消耗水且生成NaOH，从而会有部分NaOH晶体析出，同时生成氢气，由于溶液仍是饱和溶液，故溶液的pH不变；B项错误，钠与水反应生成氢气和NaOH，NaOH与CuSO4反应会出现蓝色沉淀；C项正确，钠与水反应生成的NaOH与MgCl2反应生成Mg(OH)2白色沉淀；D项错误，钠与水反应放热，生成的NaOH与NHeq\o\al(＋,4)反应生成NH3·H2O，NH3·H2O部分分解产生的少量氨气会与氢气同时放出，故放出的气体有刺激性气味。2．取一支大试管，加入20mL饱和澄清石灰水(ρ＝1.06g·cm－3)，再加入5mL苯(ρ＝0.87g·cm－3)，静置后缓慢加入黄豆粒大小的钠块(ρ＝0.97g·cm－3)。下列实验现象中，能观察到的有()①钠在饱和澄清石灰水层反应并四处游动②有气体产生③澄清石灰水变浑浊④钠在石灰水与苯的界面处反应并上下跳动⑤钠停留在苯层不反应⑥钠块最后消失A．①②⑥ B．②③④⑥C．⑤ D．①②③⑥答案B解析根据题意，金属钠的密度小于饱和澄清石灰水，但大于苯，故将金属钠投入盛有石灰水和苯的大试管中，钠会处于二者的界面处；同时由于钠与水反应生成H2，H2对金属钠产生推动作用，故金属钠在界面处可能上下跳动。由于有NaOH生成，并放出热量，Ca(OH)2的溶解度减小，饱和澄清石灰水中有Ca(OH)2析出，溶液变浑浊。考点eq\a\vs4\al(二)氧化钠、过氧化钠[典例2]Na2O的制取可以通过如下反应完成：Na＋NaNO3eq\o(→,\s\up17(△))Na2O＋N2↑(未配平)。请回答下列问题：(1)上述反应的氧化剂是________(写化学式)。制取Na2O时，若金属钠与NaNO3按质量比23∶17投料，充分反应后收集到的气体体积为1.12m3(标准状况下)，则制得的Na2O的质量为________kg。(2)制取Na2O时由于设备密封性不好而进入了少量空气，导致制得的Na2O产品中含有Na2O2杂质。现有Na2O产品mg(假设只含有Na2O2杂质)，请从下面选用合适的仪器和试剂，设计一种可选用的实验仪器组合，以完成样品中Na2O含量的测定。可选用的试剂：a．浓硫酸b．水c．盐酸标准溶液d．NaOH标准溶液e．酚酞f．碱石灰g．稀盐酸(3)某学生设计了以下实验方案来测定该试样中Na2O的质量分数，其操作流程和实验数据如下：eq\x(7.75gNa2O产品)eq\o(→,\s\up17(\a\vs4\al(在氧气中,充分灼烧)))eq\x(固体)eq\o(→,\s\up17(冷却))eq\x(\a\al(称量得固,体9.35g))该Na2O产品中Na2O的质量分数为________。解析(1)由N元素的化合价降低可知，NaNO3是氧化剂。配平方程式：10Na＋2NaNO3eq\o(=,\s\up17(△))6Na2O＋N2↑，收集到1.12m3(标准状况下)N2，n(N2)＝50mol，那么n(Na2O)＝300mol，故m(Na2O)＝18.6kg。(2)测定样品中氧化钠的含量有多种方法，可通过测生成O2的体积来计算Na2O2的量；也可测反应后锥形瓶和溶液的总质量与反应前锥形瓶、样品和水的总质量之差，还可以通过滴定法测锥形瓶中生成NaOH的量来计算。(3)设试样中Na2O的物质的量为xmol，Na2O2的物质的量为ymol，则有62x＋78y＝7.75,78(x＋y)＝9.35，解得x＝0.1，那么Na2O的质量分数为eq\f(0.1×62,7.75)×100%＝80%。答案(1)NaNO318.6(2)(以下三种方法任选一种，其他合理方法亦可)(3)80%名师精讲1．Na2O2的强氧化性与还原性从元素化合价角度分析Na2O2的性质eq\o(O,\s\up6(0))2eq\o(→,\s\up17(失去电子，化合价升高),\s\do15(表现为还原性))Na2eq\o(O,\s\up6(－1))2eq\o(→,\s\up17(得到电子，化合价降低),\s\do15(表现为氧化性))eq\o(O,\s\up6(－2))(1)Na2O2的强氧化性(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。2．Na2O2与CO2和H2O反应的五大关系(1)物质的量的关系无论是CO2、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eq\f(1,2)，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(实际上两反应都不容易直接发生)。(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。3．下列说法正确的是()A．可用H2O来确定某Na2O粉末中是否含有Na2O2B．可用CO2来确定某Na2O粉末中是否含有Na2O2C．Na2O比Na2O2稳定D．将适量的Na2O2、Na2O分别加到酚酞溶液中，最终溶液均为红色答案A解析CO2、H2O与Na2O2、Na2O均能反应，且CO2、H2O与Na2O2反应时能产生O2，因O2、CO2均是无色无味的气体，故不能用CO2来确定Na2O粉末中是否含有Na2O2，而Na2O2与H2O反应会产生气泡，Na2O与H2O反应无明显现象，可用H2O来确定Na2O粉末中是否含有Na2O2，所以A项正确，B项错误；Na2O在空气中加热会转化为Na2O2，故Na2O2比Na2O稳定，C项错误；将Na2O、Na2O2加到酚酞溶液中，二者均与溶液中的H2O反应生成碱而使溶液变为红色，但Na2O2具有强氧化性，最终会使溶液褪色，D项错误。4．取一定质量的某物质在ag氧气中完全燃烧，将其产物跟足量的过氧化钠固体完全反应，反应后容器内有bg氧气，测得b＞a，下列物质中满足上述结果的是()A．HCOOH B．HCHOC．CH4 D．C6H12O6答案A解析烃及烃的含氧衍生物在O2中充分燃烧后生成CO2、H2O，产物通过足量的Na2O2，发生反应2CO2＋2Na2O2=2Na2CO3＋O2,2H2O＋2Na2O2=4NaOH＋O2↑，对生成物变式：Na2CO3～Na2O2·CO,2NaOH～Na2O2·H2，可知过氧化钠增加的质量＝与CO2同物质的量的CO质量＋与H2O同物质的量的H2质量，质量增加部分物质的组成可以表示为nCO·mH2，即化学式可表示为nCO·mH2的物质完全燃烧后能被过氧化钠完全吸收，而题述有机物反应后容器内氧气质量大于原氧气质量，故有机物的化学式符合nCO·mH2·xO2形式。HCOOH可以改写为CO·H2·eq\f(1,2)O2形式，故A符合；HCHO可以改写为CO·H2，故B不符合；CH4中没有氧元素，反应后氧气质量小于原氧气质量，故C不符合；C6H12O6可以改写为6CO·6H2形式，反应后氧气质量等于原氧气质量，故D不符合。考点eq\a\vs4\al(三)碳酸钠、碳酸氢钠[典例3](2018·长沙模拟)向体积均为10mL且物质的量浓度相同的两份NaOH溶液中分别通入一定量的CO2得到溶液甲和乙。向甲、乙两溶液中分别滴加0.1mol·L－1盐酸。此时反应生成CO2体积(标准状况)与所加盐酸体积间的关系如图所示。则下列叙述中正确的是()A．原NaOH溶液的物质的量浓度为0.5mol·L－1B．当0<V(HCl)<10mL时，甲溶液中发生反应的离子方程式为OH－＋H＋=H2OC．乙溶液中含有的溶质是Na2CO3、NaHCO3D．乙溶液中滴加盐酸后产生CO2体积的最大值为112mL(标准状况)解析加入50mL盐酸时，恰好反应生成NaCl，根据物料守恒可知，n(HCl)＝n(NaOH)，所以c(NaOH)＝0.05L×0.1mol·L－1÷0.01L＝0.5mol·L－1，A项正确；根据图像可知，甲溶液中含有的溶质为Na2CO3和NaHCO3，所以0<V(HCl)<10mL时，甲溶液中发生反应的离子方程式为COeq\o\al(2－,3)＋H＋=HCOeq\o\al(－,3)，B项错误；根据图像可知，乙溶液中含有的溶质为NaOH和Na2CO3，C项错误；当40mL<V(HCl)≤50mL时，乙溶液中发生反应：HCOeq\o\al(－,3)＋H＋=CO2↑＋H2O，V(CO2)＝0.01L×0.1mol·L－1×22.4L·mol－1＝0.0224L＝22.4mL，D项错误。答案A名师精讲1．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(4)利用溶液的酸碱性不同2．用数形结合理解Na2CO3、NaHCO3与盐酸的反应(1)向Na2CO3溶液中逐滴加入盐酸，第一步：COeq\o\al(2－,3)转化为HCOeq\o\al(－,3)，无气体产生；第二步：HCOeq\o\al(－,3)与H＋反应产生CO2。消耗盐酸的体积与产生CO2的体积的关系如图1所示。(2)向NaHCO3溶液中逐滴加入盐酸，消耗盐酸的体积与产生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，消耗盐酸的体积与产生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，消耗盐酸的体积与产生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)。5．(2018·石家庄辛集中学模拟)下列关于Na2CO3和NaHCO3的比较中，说法不正确的是()A．NaHCO3固体受热容易分解，而Na2CO3固体受热不容易分解B．等物质的量的Na2CO3和NaHCO3分别与足量的盐酸反应，前者消耗盐酸的物质的量比后者多C．向等体积等物质的量浓度的Na2CO3和NaHCO3溶液分别滴加2滴酚酞溶液，前者颜色比后者深D．Na2CO3溶液和NaHCO3溶液分别与Ba(OH)2溶液反应的离子方程式相同答案D解析Na2CO3溶液和NaHCO3溶液分别与Ba(OH)2溶液反应的离子方程式不相同，Na2CO3与Ba(OH)2溶液：COeq\o\al(2－,3)＋Ba2＋=BaCO3↓，NaHCO3与Ba(OH)2溶液反应，当NaHCO3少量时：HCOeq\o\al(－,3)＋OH－＋Ba2＋=BaCO3↓＋H2O；当NaHCO3过量时：2HCOeq\o\al(－,3)＋Ba2＋＋2OH－=BaCO3↓＋COeq\o\al(2－,3)＋2H2O。6．(2018·岳阳模拟)分别取等物质的量浓度的氢氧化钠溶液各100mL，再通入一定量的CO2，随后分别各取20mL溶液，向其中逐滴滴入0.2mol·L－1的盐酸，在标准状况下产生CO2的体积(y轴)与所加入盐酸的体积(x轴)的关系如下图(分A、B两种情况)：(1)在A情况下，溶质是________________(填化学式)，其物质的量之比为________。(2)在B情况下，溶质是________________(填化学式)，其物质的量之比为________。(3)原氢氧化钠溶液的物质的量浓度为________。答案(1)NaOH、Na2CO31∶1(2)Na2CO3、NaHCO31∶1(3)1.5mol·L－1解析(1)CO2与NaOH溶液反应后，其溶质可能为NaOH和Na2CO3、Na2CO3、Na2CO3和NaHCO3、NaHCO3；A中，x＝100时开始生成CO2，x＝150时反应完全，溶质为Na2CO3与NaOH，且n(Na2CO3)∶n(NaOH)＝1∶1。(2)B图像中，开始无CO2生成，含有Na2CO3，开始放出气体至无气体放出时消耗盐酸150mL－50mL＝100mL，是50mL的2倍，则含有NaHCO3，n(Na2CO3)∶n(NaHCO3)＝1∶1。(3)当加入150mL盐酸时，恰好完全反应，此时溶液中溶质为NaCl。据物料守恒有n(NaOH)＝n(Na＋)＝n(Cl－)＝0.2mol·L－1×0.15L＝0.03mol，所以c(NaO