2024年高考化学一轮复习专题3.1钠及其重要化合物讲含解析

PAGEPAGE1专题3.1钠及其重要化合物1.驾驭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。学问点一钠与碱金属一、钠的性质及应用1．钠的物理性质(金属的)通性特性颜色导电性、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相识钠的化学性质——还原性Naeq\o(―――――――――→,\s\up7(O2、Cl2、H2O、H＋等),\s\do5(失去e－))Na＋(1)与非金属单质(如O2、Cl2)的反应O2eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(常温：4Na＋O2===2Na2O,加热：2Na＋O2\o(=====,\s\up7(△))Na2O2))Cl2：2Na＋Cl2eq\o(=====,\s\up7(点燃))2NaCl(2)与水反应①离子方程式：2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑。②钠与水(含酚酞)反应的试验现象及说明(3)与盐酸反应离子方程式：2Na＋2H＋===2Na＋＋H2↑。【特殊提示】Na先与酸反应，再与水反应——先酸后水。(4)与盐的反应①Na与盐反应的原理与熔融盐与熔融盐发生置换反应：4Na＋TiCl4eq\o(=====,\s\up7(熔融))4NaCl＋Ti，Na＋KCleq\o(=====,\s\up7(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2NaOH＋CuSO4===Cu(OH)2↓＋Na2SO4总反应为2Na＋2H2O＋CuSO4===Cu(OH)2↓＋Na2SO4＋H2↑②钠与盐溶液反应的分析方法第一步：钠与水反应生成NaOH和H2；其次步：生成的NaOH假如能与溶质反应，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困难型钠与AlCl3稀溶液反应，假如钠量较多，则先生成Al(OH)3沉淀，后沉淀溶解(5)与羟基化合物的反应2Na＋2C2H5OH―→2C2H5ONa＋H2↑(6)钠在空气中的改变过程过程现象反应原理①变暗4Na＋O2===2Na2O②成液Na2O＋H2O===2NaOH③结块2NaOH＋CO2＋9H2O===Na2CO3·10H2O④变成粉末Na2CO3·10H2O===Na2CO3＋10H2O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)eq\o(=====,\s\up7(通电))2Na＋Cl2↑。(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4Na＋TiCl4eq\o(=====,\s\up7(熔融))4NaCl＋Ti。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eq\o(――→,\s\up7(推想))具有相像的化学性质不同点从Li→Cs电子层数渐渐增多，原子半径渐渐增大eq\o(――→,\s\up7(推想))从Li到Cs金属性渐渐增加物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密度渐渐增大(Na、K反常)，熔、沸点渐渐降低化学性质与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＋O2eq\o(=====,\s\up7(点燃))2Li2O，2Na＋O2eq\o(=====,\s\up7(点燃))Na2O2。K、Rb、Cs与O2反应生成物更困难与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)2M＋2H2O===2MOH＋H2↑，从Li→Cs金属性渐渐增加，反应越来越猛烈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数的增大而增大，但钾的密度比钠的eq\a\vs4\al(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)一般状况下，碱金属所形成的盐均溶于水，并且在肯定温度下，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等需马上放回原瓶。(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颜色，属于物理改变，是元素的性质。(2)焰色反应的操作铂丝eq\o(――→,\s\up7(酒精灯),\s\do5(灼烧))无色eq\o(――→,\s\up7(蘸取))待测物eq\o(――→,\s\up7(酒精灯),\s\do5(灼烧))视察火焰颜色eq\o(――→,\s\up7(用盐酸),\s\do5(洗涤))铂丝eq\o(――→,\s\up7(酒精灯),\s\do5(灼烧))无色(3)常见元素的焰色钠元素黄色；钾元素紫色(透过蓝色钴玻璃视察)；铜元素绿色。(4)应用①用于检测某种金属元素是否存在；②添加到烟花中，使焰火更加绚丽多彩。【典例1】(2024·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，下列说法肯定正确的是()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溶液中的反应更猛烈【答案】B【解析】钠是活泼的金属，投入盐溶液中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；钠在溶液中反应的猛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猛烈程度，D错误。【变式1】(2024·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视察D．只有金属单质灼烧时火焰才有颜色【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须要透过蓝色钴玻璃视察，以避开钠元素的干扰，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，许多非金属单质燃烧时火焰也会有颜色，D错误。学问点二钠的化合物一、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(2Na2O＋O2eq\o(=,\s\up7(△))2Na2O2)稳定与水反应Na2O＋H2O=2NaOH2Na2O2＋2H2O=4NaOH＋O2↑与CO2反应Na2O＋CO2=Na2CO32Na2O2＋2CO2=2Na2CO3＋O2与酸反应(盐酸)Na2O＋2HCl=2NaCl＋H2O2Na2O2＋4HCl=4NaCl＋2H2O＋O2↑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；汲取空气中的水分而潮解；有很强的腐蚀性。(2)化学性质①具有碱的通性②其他反应与金属铝反应：2Al＋2OH－＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑与非金属单质反应：Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O(3)NaOH的制取①土法制碱：Na2CO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋2NaOH②现代工业制碱：2NaCl＋2H2Oeq\o(=====,\s\up7(通电))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑二、碳酸钠与碳酸氢钠1．Na2CO3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2NaHCO3eq\o(=====,\s\up7(△))Na2CO3＋CO2↑＋H2O与H＋反应COeq\o\al(2－,3)＋2H＋===H2O＋CO2↑HCOeq\o\al(－,3)＋H＋===H2O＋CO2↑产生CO2气体的速率Na2CO3<NaHCO3与碱Ca(OH)2反应与OH－不反应，但Ca2＋＋COeq\o\al(2－,3)===CaCO3↓Ca2＋＋OH－＋HCOeq\o\al(－,3)===CaCO3↓＋H2O(碱过量)Ca2＋＋2OH－＋2HCOeq\o\al(－,3)===CaCO3↓＋COeq\o\al(2－,3)＋2H2O(碱不足)与盐反应CaCl2Ca2＋＋COeq\o\al(2－,3)===CaCO3↓不反应硫酸铝2Al3＋＋3COeq\o\al(2－,3)＋3H2O===2Al(OH)3↓＋3CO2↑Al3＋＋3HCOeq\o\al(－,3)===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一3．Na2CO3和NaHCO3性质的应用(1)Na2CO3、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。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，马上产生气泡的是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①Na2CO3(s)(NaHCO3)加热法②NaHCO3(aq)(Na2CO3)通入足量CO2③Na2CO3(aq)(NaHCO3)滴加适量NaOH溶液4.Na2CO3的制备—侯氏制碱法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工艺流程③反应原理产生NaHCO3反应：NH3＋NaCl＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl。产生Na2CO3的反应：2NaHCO3eq\o(=====,\s\up7(△))Na2CO3＋CO2↑＋H2O。④循环运用的物质：CO2。【典例2】(2024·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()①Na2O与Na2O2都能和水反应生成碱，它们都是碱性氧化物②Na2CO3溶液和NaHCO3溶液都能跟CaCl2稀溶液反应得到白色沉淀③钠在常温下不简单被氧化④Na2O2可作供氧剂，而Na2O不能⑤向酚酞溶液中加入Na2O2粉末，溶液先变红后褪色，并有气泡生成⑥钠与浓NH4Cl溶液反应，放出的气体中含有H2和NH3A．①④⑥ B．②③④⑤C．②⑤⑥ D．④⑤⑥【答案】D【解析】Na2O2不是碱性氧化物，故①错误；NaHCO3溶液不与CaCl2稀溶液反应，故②错误；钠在常温下易被氧化成氧化钠，故③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④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⑤正确；钠与浓NH4Cl溶液反应，生成NaCl、H2和NH3，故⑥正确。【变式2】(2024·天津耀华中学模拟)某校化学课外小组为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试验，详细状况如图所示。(1)只依据图Ⅰ、Ⅱ(盐酸足量且固体质量相同)所示试验，能够达到试验目的的是________(填装置序号)，写出该试验中能确定粉末是NaHCO3的两点现象____________________________________________。(2)图Ⅲ、Ⅳ所示试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)若用试验Ⅳ确定NaHCO3比Na2CO3易分解，则试管B中装入的固体是____________(填化学式)，缘由是____________________________________________________________________________________。【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，故试验Ⅰ不能鉴别Na2CO3与NaHCO3。等质量的Na2CO3和NaHCO3与过量盐酸反应时，NaHCO3与盐酸反应更猛烈且产生气体的量更多，故试验Ⅱ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)Ⅱ气球膨胀较大；产生气泡较猛烈(2)2NaHCO3eq\o(=====,\s\up7(△),\s\do5())Na2CO3＋CO2↑＋H2OCa2＋＋2OH－＋CO2===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．(2024·江苏卷)钠与水反应的离子方程式：Na＋2H2O===Na＋＋2OH－＋H2↑B．(2024·江苏卷)Na2O2汲取CO2产生O2，因此可用作呼吸面具供氧剂C．(2024·江苏卷)室温下Na与空气中O2反应制取Na2O2D．(2024·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：2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2，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，NaHCO3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】(2024·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】(2024·河南安阳一中模拟)1mol过氧化钠与2mol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()A．Na2CO3 B.Na2O2、Na2CO3C．NaOH、Na2CO3 D.Na2O2、NaOH、Na2CO3【答案】A【解析】本题涉及的反应有：2NaHCO3eq\o(=====,\s\up7(△))Na2CO3＋CO2↑＋H2O；2CO2＋2Na2O2===2Na2CO3＋O2；2H2O＋2Na2O2===4NaOH＋O2↑；在CO2和H2O与Na2O2反应时，事实上是与CO2先反应。2molNaHCO3分解产生的1molCO2恰好与1molNa2O2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2∶1，即气体减小的体积等于生成的O2的体积。2．先后依次关系由于CO2能够与NaOH反应，所以肯定量的Na2O2与肯定量的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，每产生1molO2，转移2mol电子。如：2CO2＋2Na2O2===2Na2CO得到2e－3＋O失去2e－2。4．固体质量关系凡分子组成符合(CO)m·(H2)n的物质，mg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mg。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1∶1，即可满意上述关系。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。【变式4】(2024·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()A．Na2O2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Na2OD．Na2O2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改变，Na2O2既是氧化剂又是还原剂，故B错误。Na和O2的反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】(2024·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()A．Na2CO3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D．Na2CO3溶液(Na2SO4)，加入适量Ba(OH)2溶液，过滤【答案】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