第二章海水中的重要元素钠和氯（单元知识清单）高一化学

第二章海水中的重要元素—钠和氯单元知识清单【知识导引】1、钠及其化合物的转化关系：2、氯及其化合物的转化关系：3、物质的量：【知识清单】一、钠及其化合物知识点1、活泼的金属单质—钠1.钠的原子结构及物理性质（1）存在：钠元素在自然界中都以化合态形式存在，如NaCl、Na2CO3、Na2SO4等。极易失去1e（2）原子结构：，从钠的原子结构来看，原子最外电子层上只有1个电子，在化学反应中该电子很容易失去。因此钠的化学性质非常活泼，表现出很强的还原性（结构决定性质）。极易失去1e（3）物理性质：银白色，有金属光泽的固体，质地柔软（可用小刀切割），熔点低(小于100℃)，密度比水的小但比煤油的大（保存在煤油中）。2.钠的化学性质（1）与非金属单质（O2、Cl2)的反应：=1\*GB3①常温，4Na+O2==2Na2O=2\*GB3②加热，2Na＋O2eq\o(,\s\up6(Δ))Na2O2（过氧化钠）③2Na＋Cl2eq\o(,\s\up6(Δ))2NaCl(现象：剧烈燃烧，产生白烟)【温馨提示】实验22：切取绿豆大小的钠，在坩埚中加热，观察现象—先熔化成小球，后燃烧产生黄色火焰，生成淡黄色固体（过氧化钠）。（2）与水的反应①原理：反应方程式：2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑，离子方程式：2Na＋2H2O=2Na＋＋2OH－＋H2↑。②操作：烧杯中加入一些水，滴入几滴酚酞，加入绿豆大小的钠，观察现象。③现象：浮—钠的密度比水小、熔—钠的熔点低，该反应放热、游—生成了气体，推动钠粒游动、响—反应剧烈，产生气体、红—生成了碱（NaOH）。【温馨提示】金属钠着火时不能用水，也不能用泡沫灭火器，应用沙土盖灭。（3）与酸的反应如与盐酸反应，2Na＋2HCl=2NaCl＋H2↑，离子方程式：2Na＋2H＋=2Na＋＋H2↑。【温馨提示】钠和酸的反应比水更剧烈，在酸溶液中，钠先和酸反应，酸反应完后，过量的钠会和水继续反应。（4）与盐溶液的反应如CuSO4溶液，2Na＋2H2O＋CuSO4=Cu(OH)2↓＋Na2SO4＋H2↑，离子方程式：2Na＋2H2O＋Cu2+=Cu(OH)2↓＋2Na+＋H2↑【温馨提示】活泼金属钠（K、Ca等）与盐溶液反应时，不能置换出金属单质，而是先与水反应，生成的碱与盐可能发生复分解反应。3.钠单质的制备和保存（1）制备：钠非常活泼，工业中通常采用电解法来制备，2NaCl(熔融)eq\o(=,\s\up7(通电))2Na＋Cl2↑。（2）保存：钠易与空气中的O2、H2O反应，且钠的密度比煤油的密度大，不与煤油反应，故通常将钠保存在煤油中。（3）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，熔融状态可以用于制取某些金属。如4Na＋TiCl4eq\o(=,\s\up7(熔融))4NaCl＋Ti。【温馨提示】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全；d.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；遇水记五点，浮熔游响红；遇酸酸优先，遇盐水在前。知识点2、钠的几种化合物焰色反应1.钠及其化合物的“价—类二维图”①从化合价认识物质的氧化性和还原性②从物质的类别掌握金属单质、金属氧化物、碱和盐的性质2.钠及其化合物之间的转化关系如下：3.氧化钠和过氧化钠（1）氧化钠和过氧化钠的比较物质氧化钠过氧化钠氧的价态－2价－1价化学式Na2ONa2O2所含离子2个Na+和1个O2－2个Na+和1个O22－颜色状态白色固体淡黄色固体氧化物类别碱性氧化物过氧化物（不属碱性氧化物）与氧气反应2Na2O+O2eq\o(,\s\up6(Δ))2Na2O2不反应，稳定性强与水反应Na2O+H2O＝2NaOH2Na2O2+2H2O＝4NaOH+O2↑与CO2反应Na2O+CO2＝Na2CO32Na2O2+2CO2＝2Na2CO3+O2与HCl反应Na2O+2HCl＝2NaCl+H2O2Na2O2+4HCl＝4NaCl+O2↑+2H2O漂白性无漂白性强氧化性漂白用途制NaOH漂白剂、消毒剂、供氧剂保存都容易吸收空气中的CO2和水蒸气而变质，所以都应密封保存；对于Na2O2还要远离易燃物。（2）Na2O2的强氧化性与还原性：过氧化钠中的氧是－1价，处于中间价态，既能表现氧化性，又能表现还原性。eq\o(O,\s\up6(0))2eq\o(→,\s\up11(失去电子，化合价升高),\s\do4(表现为还原性))Na2eq\o(O,\s\up6(－1))2eq\o(→,\s\up11(得到电子，化合价降低),\s\do4(表现为氧化性))eq\o(O,\s\up6(－2))=1\*GB3①强氧化性：Na2O2＋Na2SO3＋H2O=Na2SO4＋2NaOH，具有杀菌、消毒、漂白的作用。②还原性：遇KMnO4等强氧化剂时，Na2O2表现出还原性，氧化产物为O2。【温馨提示】①向滴有酚酞的水溶液中加入过氧化钠，Na2O2与水反应生成了NaOH，溶液变红，Na2O2的强氧化性又使溶液褪色。②遇CO2、H2O、H＋时，Na2O2发生自身氧化还原反应，氧元素的歧化反应。Na2O2既是氧化剂又是还原剂。③Na2O2与H2O、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2Na2O2～O2～2e－，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eq\f(1,2)，等于生成氧气的量，ΔV＝V(O2)＝eq\f(1,2)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Δm(CO2)＝28g·mol－1×n(CO2)、Δm(H2O)＝2g·mol－1×n(H2O)4．碳酸钠和碳酸氢钠（1）碳酸钠和碳酸氢钠比较碳酸钠碳酸氢钠俗称纯碱或苏打小苏打物理性质色与态白色粉末Na2CO310H2O白色晶体，易风化细小白色晶体溶解性易溶（溶解度碳酸钠＞碳酸氢钠）化学性质碱性同浓度，滴入酚酞，都变红色，碳酸钠溶液红色更深，碱性更强。与H+反应CO32+2H+=CO2↑＋H2OHCO3+H+==CO2↑＋H2O相同条件下NaHCO3比Na2CO3反应放出气体快与碱反应与NaOH、KOH不反应与NaOH反应生成Na2CO3离子方程式：HCOeq\o\al(－,3)＋OH－=COeq\o\al(2－,3)＋H2O与澄清石灰水反应离子方程式：Ca2＋＋COeq\o\al(2－,3)=CaCO3↓NaHCO3足量：Ca2＋＋2OH－＋2HCOeq\o\al(－,3)=CaCO3↓＋2H2O＋COeq\o\al(2－,3)NaHCO3不足量：Ca2＋＋OH－＋HCOeq\o\al(－,3)=CaCO3↓＋H2O热稳定性一般不分解NaHCO3加热分解的反应方程式：2NaHCO3eq\o(,\s\up6(Δ))Na2CO3＋CO2↑＋H2O与CO2反COeq\o\al(2－,3)＋CO2＋H2O=2HCOeq\o\al(－,3)不反应用途用于玻璃、制皂、造纸等用于制药、焙制糕点等（2）Na2CO3与NaHCO3的鉴别①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。②溶液的鉴别可用沉淀法、气体法和测pH法。沉淀法：加入BaCl2溶液或CaCl2溶液，产生沉淀的是Na2CO3溶液。气体法：滴入稀盐酸，立即产生气泡的是NaHCO3溶液。测pH法：用pH试纸测相同浓度的稀溶液，pH大的是Na2CO3溶液。（3）Na2CO3、NaHCO3的除杂混合物(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【温馨提示】①NaHCO3与碱溶液反应的实质是HCOeq\o\al(－,3)与OH－反应生成COeq\o\al(2－,3)，COeq\o\al(2－,3)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，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和NaHCO3与酸、碱、盐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）侯氏制碱法—Na2CO3的制备（1）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C＋H2O(g)eq\o(=====,\s\up7(高温))CO＋H2，CO＋H2O(g)eq\o(=====,\s\up7(高温))CO2＋H2。（2）原理：NH3＋NaCl＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl、2NaHCO3eq\o(,\s\up6(Δ))Na2CO3＋CO2↑＋H2O。（3）工艺流程：（4）循环使用的物质：CO2、饱和食盐水。5．焰色试验（1）焰色反应：很多金属或它们的化合物在灼烧时都会使火焰呈现出特征颜色，这叫焰色反应，属于物理变化，属于元素的物理性质。（2）焰色试验：根据火焰呈现的特征颜色，可以判断试样所含的金属元素，化学上把这样的定性分析操作称作焰色试验。（3）操作：洗——将铂丝（或光洁的铁丝）用盐酸洗净烧——将洗净的铂丝在火焰上灼烧至与原来火焰颜色相同蘸——蘸取待测物质烧——在酒精灯上灼烧，观察焰色洗——将铂丝（或光洁的铁丝）用盐酸洗净【温馨提示】灼烧Na2CO3溶液，火焰呈黄色；灼烧K2CO3溶液，透过蓝色钴玻璃片可观察到火焰呈紫色。二、氯及其化合物知识点1、氯气的性质1.氯的原子结构及物理性质（1）存在：氯是一种重要的“成盐元素”，在自然界中以化合态存在，除了以NaCl、MgCl2、CaCl2等形式大量存在与海水中，还存在于陆地的盐湖和盐矿中。极易得到1e（2）原子结构：，从氯的原子结构来看，原子最外电子层上极易得到1e有7个电子，在化学反应中很容易得到电子以达到稳定结构。因此氯的化学性质非常活泼，表现出很强的氧化性（结构决定性质）。（3）物理性质：氯气是黄绿色有刺激性气味的气体，密度比空气大，有毒，易液化，能溶于水，1体积水可溶解2体积氯气。【温馨提示】①氯的单质氯气是一种重要的化工原料，大量用于制造盐酸、有机溶剂、农药、染料和药品等。②实验室中应闻气体的方法：用手在瓶口轻轻扇动，使少量气体飘进鼻孔2.氯气的化学性质（1）与金属单质的反应①与钠的反应：化学方程式2Na＋Cl2eq\o(,\s\up6(Δ))2NaCl（剧烈燃烧，产生白烟）②与铁的反应：化学方程式2Fe＋3Cl2eq\o(,\s\up6(Δ))2FeCl3（剧烈燃烧，棕红色烟）③与铜的反应：化学方程式Cu＋Cl2eq\o(,\s\up6(Δ))CuCl2（剧烈燃烧，棕黄色烟）（2）与非金属单质的反应：氢气在氯气中燃烧的化学方程式：H2＋Cl2eq\o(=,\s\up7(点燃))2HCl(安静燃烧，苍白色火焰，瓶口有白雾出现)（3）与水的反应①与水反应的化学方程式：Cl2＋H2OHCl＋HClO，离子方程式：Cl2＋H2OH＋＋Cl－＋HClO②次氯酸的性质：一元弱酸（比碳酸弱）；强氧化性（杀菌、消毒、漂白）；不稳定（见光或受热分解2HClOeq\o(=,\s\up7(光照))2HCl＋O2↑）（4）与碱的反应①Cl2＋2NaOH=NaCl＋NaClO＋H2O（常用于尾气吸收，除去多余氯气）离子方程式：Cl2＋2OH－=H2O＋Cl－＋ClO－，漂白液主要成分是NaCl、NaClO，有效成分是NaClO。②2Cl2＋2Ca(OH)2=CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O，漂白粉其主要成分：CaCl2、Ca(ClO)2，有效成分：Ca(ClO)2。漂粉精的有效成分：Ca(ClO)2。漂白原理：Ca(ClO)2＋H2O＋CO2=CaCO3↓＋2HClO③次氯酸盐的强氧化性：漂白性：ClO－是一种弱酸的酸根离子。漂白液或漂白粉在潮湿的空气中，会与二氧化碳反应生成HClO，故漂白液、漂白粉具有漂白性。b.强氧化性：ClO－不论在酸性还是碱性条件下都能跟I－、Fe2＋、S2－、SOeq\o\al(2－,3)等发生氧化还原反应，即ClO－与I－、Fe2＋、S2－、SOeq\o\al(2－,3)不能大量共存。（5）与还原性无机化合物反应①与碘化钾溶液反应：2I－＋Cl2=I2＋2Cl－②与SO2水溶液反应：Cl2＋SO2＋2H2O=4H＋＋2Cl－＋SOeq\o\al(2－,4)③与FeCl2溶液反应：2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl－【温馨提示】①氯气的氧化性很强，与变价金属反应时，通常将其氧化为高价态；②氯气用于杀菌、消毒、漂白，就是因为和水反应生成了次氯酸，利用次氯酸的强氧化性。③把干燥的和湿润的有色布条各一个，分别放入两个盛有干燥氯气的集气瓶中，干燥的有色布条没有明显变化，湿润的有色布条褪色，说明Cl2尽管有较强的氧化性，但没有漂白性，氯水具有漂白性是因为Cl2与水反应生成了强氧化性的HClO。④氯水中因HClO见光分解，随着HClO的消耗，最后成为盐酸，故久置氯水酸性增加，无漂白性。因此，氯水要现用现配。⑤ClO－与Fe2＋、I－、S2－、HS－、SOeq\o\al(2－,3)等在水中因发生氧化还原反应而不能大量共存。知识点2、氯气的实验室制法氯离子的检验1．氯气的实验室制法（1）原理：MnO2＋4HCl(浓)eq\o(,\s\up6(Δ))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O或MnO2＋4H＋＋2Cl－eq\o(,\s\up6(Δ))Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O（2）药品：二氧化锰、浓盐酸（3）类型：固体＋液体eq\o(,\s\up6(Δ))气体（4）仪器：分液漏斗、圆底烧瓶、石棉网、铁架台、酒精灯、广口瓶（5）除杂：饱和食盐水、浓硫酸（6）收集：向上排空气法或排饱和食盐水法（7）尾气处理：玻璃导管通入氢氧化钠溶液中；不用Ca(OH)2溶液吸收的原因是Ca(OH)2溶解度小，溶液浓度低，吸收不完全。（8）注意事项：①应使用分液漏斗；②烧瓶下应垫石棉网；③应用酒精灯加热；④应用浓盐酸；⑤多余Cl2应通入氢氧化钠溶液中；=6\*GB3⑥MnO2在该反应中作氧化剂，也可用KMnO4代替，故酸化高锰酸时不可用盐酸酸化；=7\*GB3⑦随着盐酸浓度变稀，不能再反应生成氯气，也就是说MnO2过量，盐酸也不会反应完全。（9）其它实验室制氯气的反应原理：①16HCl＋2KMnO4=2KCl＋2MnCl2＋8H2O＋5Cl2↑；②6HCl(浓)＋KClO3=KCl＋3H2O＋3Cl2↑；③4HCl＋Ca(ClO)2=CaCl2＋2H2O＋2Cl2↑。2.工业制法：2NaCl＋2H2Oeq\o(=====,\s\up7(电解))2NaOH＋Cl2↑＋H2↑3．Cl－的检验（1）试剂：AgNO3溶液、稀硝酸。（2）操作：先在被检测的溶液中滴入适量稀硝酸，使其酸化，再加AgNO3溶液，如产生白色沉淀，则可判断溶液中含有Cl－。（3）防干扰：加入稀硝酸防止COeq\o\al(2－,3)等离子的干扰。4.氯气及其化合物的转化关系：三、物质的量知识点1、物质的量的单位—摩尔1．摩尔（mol）（1）定义：摩尔是物质的量的单位，简称摩，符号为mol。（2）关系：大量实验证明，任何粒子或物质的质量以克为单位，在数值上与该粒子的相对原子质量或者相对分子质量相等时，所含粒子的数目都约为6.02×1023。（3）标准：1mol是含有6.02×1023个粒子的任何粒子的集体，即1mol任何粒子集体的粒子数目都为6.02×1023个。2．阿伏伽德罗常数（1）定义：6.02×1023mol－1叫做阿伏伽德罗常数，是个物理量。（2）符号：NA（3）意义：1mol任何粒子的粒子数与阿伏伽德罗常数数值相等。1摩尔粒子集合体所含的粒子数与0.012kg12C中所含的碳原子数相同，约为6.02×1023。3．物质的量（n）（1）概念：表示含有一定数目粒子的集体；单位：摩尔（mol）。（2）对象：粒子集体可以是原子、分子、离子、质子、中子、电子或原子团等微观粒子。例如1molFe、1molO2、1molNa＋、1molSO42－、1mole－等。【温馨提示】①物质的量是国际单位制中七个基本物理量之一，是衡量微观粒子的物理量。物质的量可将宏观可称量的物质与微观粒子联系起来。②“物质的量”同长度、质量、时间等物理量一样，是一个整体名词，不可分割或插入其它字，比如不能将其理解为“物质的质量”或“物质的数量”，也不能写成“物质量”。③使用摩尔表示物质的量时，表述要确切，指代需明确。1molH表示1mol氢原子等。④摩尔作为物质的量的单位，可以计量所有的微观粒子（包括原子、分子、离子、质子、中子、电子、原子团等），但不能表示宏观物质，例如，“1mol小米”、“1mol乒乓球”描述错误（填“正确”或“错误”）。3．摩尔质量（M）（1）定义：单位物质的量的物质所具有的质量。（2）单位：g/mol或g﹒mol－1（3）1mol任何粒子或物质的质量以克为单位时，在数值上都与与该粒子的相对原子质量或者相对分子质量相等。（4）N、NA、n、m、M数学表达式：知识点2、气体摩尔体积1．物质体积大小的影响因素（1）固态或液态：粒子间的平均距离比气态小的多，决定固体、液体的体积的主要因素粒子大小和粒子数目，由于粒子的大小是不同的，所以，1mol不同的固态或液态物质的体积是不同的。而气体物质分子之间的距离很大，远大于粒子大小，故气体物质的体积主要决定于粒子数目和粒子间的距离。决定固体或液体的体积=1\*GB3①粒子大小决定固体或液体的体积决定气体的体积=2\*GB3②粒子数目决定气体的体积=3\*GB3③粒子间的距离（2）气体：粒子间距离的主要因素是温度和压强（有何影响？），不同气体在相同的温度和压强下，气体粒子之间的距离相同。所以，粒子数相同的气体在相同条件下有着相同的体积。（3）阿伏伽德罗定律：在相同的温度和压强下，相同体积的任何气体都含有相同数目的粒子。①在相同条件下粒子数相同的不同固态或液态物质的体积不同；②在同温同压条件下，粒子数相同的任何气体的体积相同。【温馨提示】气体的体积受温度、压强的影响很大，因此，说到气体的体积时，必须指明外界条件，否则就没有意义。2．气体摩尔体积（Vm）（1）定义：单位物质的量的任何气体在相同条件下占有相同的体积。这个体积称为气体摩尔体积。（2）单位:L·mol－1或L/mol（3）表达式：气体摩尔体积＝eq\f(气体所占的体积,气体的物质的量)，即Vm＝eq\f(V,n)。（4）影响因素：气体摩尔体积的数值取决于气体所处的温度和压强。温度越高，体积越大；压强越大，体积越小。（5）标准状况（0℃，101kpa）下，气体摩尔体积约为22.4L·mol－1，常温常压下，Vm≈24.5L·mol－1。【温馨提示】①气体摩尔体积的数值取决于气体所处的温度和压强。②只适用于气态物质，对于固态物质和液态物质来讲不适用。这里所指的“气体”，可以是纯净物，也可是混合物。（6）气体摩尔体积的相关计算①气体的物质的量n＝eq\f(V,Vm)②气体的密度ρ＝eq\f(m,V)＝eq\f(m,n·Vm)＝eq\f(M,Vm)③气体的分子数N＝n·NA＝eq\f(V,Vm)·NA④气体的质量m＝n·M＝eq\f(V,Vm)·M3．阿伏伽德罗定律及其应用（1）内容：在相同的温度和压强下，相同体积的任何气体都含有相同数目的粒子。（2）适用范围：任何气体，可以是单一气体，也可以是混合气体。（3）“三同定一同”规律：同温、同压、同体积、同分子数中只要有“三同”则必有第“四同”。阿伏伽德罗定律又称为“四同定律”。相同条件结论公式语言表达T、p相同eq\f(V1,V2)＝eq\f(n1,n2)同温、同压下，气体的体积与物质的量成正比T、V相同eq\f(p1,p2)＝eq\f(n1,n2)同温、同体积的气体，其压强与物质的量成正比T、p相同eq\f(ρ1,ρ2)＝eq\f(M1,M2)同温、同压下，气体的密度与其摩尔质量成正比4．求算气体摩尔质量的五种常用方法（1）根据标准状况下气体的密度(ρ)：M＝ρ×22.4L·mol－1。（2）根据气体的相对密度：D＝eq\f(M1,M2)。（3）根据物质的质量(m)和物质的量(n)：M＝eq\f(m,n)。（4）根据一定质量(m)的物质中微粒数目(N)和阿伏加德罗常数(NA)：M＝eq\f(NA·m,N)。（5）对于混合气体，求其平均摩尔质量，上述计算式仍然成立；还可以用下式计算：M＝eq\x\to(M1)×a%＋eq\x\to(M2)×b%＋eq\x\to(M3)×c%＋…，其中a%、b%、c%指混合物中各成分的物质的量分数(或体积分数)。知识点3、物质的量浓度1．物质的量浓度（1）概念：用单位体积的溶液里所含溶质B的物质的量表示溶液组成的物理量。（2）符号为cB，单位：mol/L或mol·L－1。（3）表达式：cB＝eq\f(nB,V)。（4）意义：1L溶液中含有1mol溶质，溶质的物质的量浓度就是1mol/L。【温馨提示】①V是溶液的体积而非溶剂的体积。②溶质可以是分子，也可以是阴阳离子、化合物或者特定的组合（如：CuSO4·5H2O)。③与水反应生成新物质的溶质，一般指新物质（如：Na2O溶于水所得溶液，溶质为NaOH)。④结晶水合物溶于水，溶质指失去结晶水的物质。⑤浓度一定的溶液中