2022年高考化学一轮复习 第3章 第13讲 钠及其重要化合物
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1、 第第 13 讲讲 钠及其重要化合物钠及其重要化合物 复习目标 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。 考点一考点一 钠及其氧化物钠及其氧化物 一、钠 1钠的物理性质 银白色,有金属光泽的固体,质地柔软,熔点低(小于 100 ),密度比水的小,但比煤油的 大。 2从钠原子的原子结构认识钠的化学性质还原性 Na O2、Cl2、H2O、H 等 失去e Na (1)与非金属单质(如 O2、Cl2)的反应 O2 常温:4NaO2=2Na2O; 加热:2NaO2= Na2O2。 Cl2:2NaCl2= 点燃 2NaCl。 (2)与水反应 离子方程式:2Na2H
2、2O=2Na 2OHH 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:2Na2H =2NaH 2。 (4)与盐溶液反应 与盐溶液反应时一般先与水反应,生成的 NaOH 与盐可能发生复分解反应。 如与 CuSO4溶液反应:2Na2H2O=2NaOHH2,2NaOHCuSO4=Cu(OH)2 Na2SO4。总反应为 2Na2H2OCuSO4=Cu(OH)2Na2SO4H2。 3钠的制取及保存 (1)制取:化学方程式为 2NaCl(熔融)= 电解 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
3、)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、钠的氧化物 1氧化钠与过氧化钠的比较 Na2O Na2O2 电子式 氧元素化合价 2 1 色、态 白色固体 淡黄色固体 阴、阳离子个数比 12 12 是否为碱性氧化物 是 不是 与水反应 Na2OH2O=2NaOH 2Na2O22H2O=4NaOHO2 与 CO2反应 Na2OCO2=Na2CO3 2Na2O22CO2=2Na2CO3O2 与盐酸反应 Na2O2HCl=2NaClH2O 2Na2O24HCl=4NaCl2H2O O2 用途 氧化剂
4、、供氧剂、漂白剂 2.金属钠露置在空气中会发生一系列变化,其过程: 银白色金属钠 表面变暗 出现白色固体接着表面变稀 白色块状固体 白色 粉末状物质 写出上述各步反应的化学方程式: 4NaO2=2Na2O; Na2OH2O=2NaOH; 2NaOHCO29H2O=Na2CO3 10H2O; Na2CO3 10H2O=Na2CO310H2O。 (1)实验完毕后剩余的金属钠不能随意丢弃,应放回原试剂瓶() (2)Na 与足量 O2反应生成 Na2O,随着温度的升高,生成 Na2O 的速率逐渐加快() 错因:温度升高,Na 与 O2反应生成 Na2O2。 (3)把钠投入到 NH4Cl 溶液中可以生成
5、两种气体() (4)Na2O2加入酚酞溶液中,反应现象为变红() 错因:Na2O2具有强氧化性,现象应为先变红后褪色。 1金属钠与氧气反应在不同条件下生成产物不同,据此回答下列问题。 (1)1 mol 钠与足量氧气反应转移电子数为_。 (2)1 mol 氧气与足量钠反应转移电子数范围为_。 答案 (1)NA (2)2NA4NA 解析 (1)Na 与 O2反应不管生成 Na2O 还是 Na2O2, Na 元素均由 0 价变为1 价, 因此, 1 mol Na与O2反应转移电子的数目为NA。 (2)1 mol O2与Na反应若全生成Na2O, 则生成2 mol Na2O, 转移 4NA电子,若全生
6、成 Na2O2,则生成 1 mol Na2O2,转移 2NA电子,故转移电子数的范围 为 2NA4NA。 2将物质的量为 0.2 mol 的 Na、Mg、Al 三种金属分别加入到 100 mL 1 mol L 1 的盐酸中, 产生 H2的体积依次为 V1、V2、V3,则 V1、V2、V3的大小关系为_。 答案 V1V2V3 解析 根据计算,0.2 mol Na、Mg、Al 与 100 mL 1 mol L 1 的盐酸反应,Na、Mg、Al 过量, 故 Mg、Al 产生的 H2相等,但剩余的 Na 会与水反应生成 H2,故 V1V2V3。 3往甲、乙、丙、丁四个烧杯内分别放入 0.1 mol 的
7、钠、氧化钠、过氧化钠和氢氧化钠,然 后各加入 100 mL 水,搅拌,使固体完全溶解,则甲、乙、丙、丁溶液中溶质的质量分数大 小顺序是_。 答案 乙丙甲丁 解析 (1)甲、丁相比: 甲:NaNaOH 消耗 H2O,溶剂减少 丁:NaOH 无反应 溶剂不变 故 NaOH 的质量分数:甲丁。 (2)乙、丙相比: 乙:2Na2O H2O 4NaOH 丙:2Na2O2 H2O 4NaOHO2 生成 NaOH 相等消耗 H2O 相等 溶剂相等,故乙、丙溶液完全等同。 (3)乙、丙与甲相比 甲:Na 乙:Na2O 丙:Na2O2 当它们物质的量相等时,甲(Na)所得 NaOH 是乙、丙(Na2O、Na2O
8、2)所得 NaOH 物质的量的1 2, 它们所消耗的水相等,故溶剂相等,因此甲的质量分数比乙、丙小。 题组一 钠与溶液反应的实质 1将一小块金属钠分别投入盛有: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:_。 答案 cab 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,由三种物质电离出 H 的能力可知 H浓度的大小顺序为 cab,因而反 应速率顺序为 cab 2 将金属钠放入盛有下列溶液的小烧杯中, 既有气体又有白色沉淀产生的是_(填 序号)。 MgSO4溶液 BaCl2溶液 饱和澄清石
9、灰水 Ca(HCO3)2溶液 CuSO4溶液 饱和食盐水 浓盐酸 答案 解析 2Na2H2O=2NaOHH2,中 Mg2 2OH=Mg(OH) 2;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,产生白色沉淀;中 Ca2 HCO 3 OH =CaCO 3H2O 或 Ca 22HCO 32OH =CaCO 3CO 2 32H2O;中生成的 Cu(OH)2是蓝色沉淀,不符合题意。中水减少,溶液过饱和析出 NaCl。 3(2020 石家庄高三模拟)向分别盛有100 mL水、100 mL 0.1 mol L 1盐酸、100 mL 0.01 mol L1 NaOH 溶液的
10、 X、Y、Z 三个烧杯中各投入 0.05 mol Na。下列有关说法正确的是( ) A三个烧杯中均先发生的离子反应为 2Na2H2O=2Na 2OHH 2 B三个烧杯中钠均在液面上剧烈反应,且 X 烧杯中的反应最剧烈 C三个烧杯反应后,溶质的物质的量浓度相同 D三个烧杯反应后,生成的气体的质量一定相同 答案 D 解析 钠与盐酸反应时钠先与 H 反应,离子方程式表示为 2Na2H=2NaH 2,A 错 误;三个烧杯中,Y 烧杯中的氢离子浓度最大,反应最剧烈,B 错误;X 烧杯中生成的溶质 为 NaOH,Y 烧杯中生成的溶质为 NaCl、NaOH,Z 烧杯中生成 NaOH,且 Z 烧杯中原溶质 为
11、 NaOH,故三个烧杯中溶质的物质的量浓度不同,C 错误;因向三个烧杯中加入钠的物质 的量相同且钠全部反应完,故生成 H2的量相同,D 正确。 1钠与水、酸、盐溶液反应的本质与顺序:本质上均是与 H 的反应,反应顺序是:有酸酸 在前,无酸水为先。 2钠与乙醇反应的特点慢、沉 钠与乙醇反应,钠块先沉在液面下,后上下浮动,能看到表面冒出气泡,并不能熔化成小球。 题组二 Na2O2的氧化性和还原性 4从元素化合价角度分析 Na2O2的性质 O 0 2 失去电子,化合价升高 表现为还原性 Na2O 1 2 得到电子,化合价降低 表现为氧化性 O 2 (1)Na2O2的强氧化性 向氢硫酸饱和溶液中加入少
12、量 Na2O2,产生浅黄色沉淀,其化学方程式为_。 (2)Na2O2的还原性 在酸性高锰酸钾溶液中加入适量 Na2O2粉末,溶液褪色,并产生无色气体,Na2O2表现出 _性,氧化产物是_。 答案 (1)Na2O23H2S=S2NaHS2H2O (2)还原 O2 5某溶液中含有 HCO 3、SO 2 3、CO 2 3、CH3COO 4 种阴离子。向其中加入足量的 Na 2O2固 体后,溶液中离子浓度基本保持不变的是_,增大的是_。 答案 CH3COO CO2 3 解析 Na2O2与水反应生成 NaOH,HCO 3OH =CO2 3H2O,HCO 3浓度减小,CO 2 3浓 度增大;SO2 3具有
13、还原性,会被 Na2O2氧化,浓度减小;CH3COO 浓度几乎不变。 6过氧化钠是一种常见的强氧化剂,具有强氧化性。 根据要求回答下列问题: (1)将 Na2O2固体分别投入到品红溶液、紫色石蕊溶液中,溶液颜色的变化分别为_ _、 _。 (2)Na2O2与木炭粉混合研磨会发生爆炸,原因是_ _。 (3)某同学根据 SO2、CO2都是酸性氧化物,预测二者的混合气体与 Na2O2反应生成的固体产 物中只含有 Na2RO3。这一预测是否正确?_,理由是_ _。 答案 (1)褪色 先变蓝后褪色 (2)Na2O2具有强氧化性,与木炭粉接触发生剧烈的氧化还原 反应 (3)不正确 Na2O2与 SO2反应可
14、生成 Na2SO4 考点二考点二 碳酸钠与碳酸氢钠碳酸钠与碳酸氢钠 1Na2CO3和 NaHCO3的性质 2转化关系 Na2CO3 CO2H2O;适量H 固体加热;适量OH NaHCO3 3Na2CO3、NaHCO3在日常生产、生活中的应用 (1)Na2CO3是一种非常重要的化工原料,在玻璃、肥皂、合成洗涤剂、造纸、纺织、石油、 冶金、食品等工业中有着广泛的应用。 (2)NaHCO3是焙制糕点所用的发酵粉的主要成分之一;在医疗上,它是治疗胃酸过多的一种 药剂(但胃溃疡病人慎用)。 (1)在酒精灯加热条件下,Na2CO3、NaHCO3固体都会分解() 错因:在酒精灯加热条件下,NaHCO3会分解
15、,Na2CO3不会分解。 (2)将稀盐酸滴入碳酸钠与氢氧化钠的混合溶液中,立即产生气泡() 错因:HCl 先与 NaOH 反应,不会立即产生气泡。 (3)用热的纯碱溶液清洗炊具上的油污时,不涉及化学变化() 错因:纯碱水解产生 NaOH,油脂在碱性条件下水解生成甘油和高级脂肪酸钠,发生化学变 化。 (4)向 CaCl2溶液中通入足量 CO2,有白色沉淀生成() 错因:CO2和 CaCl2溶液不反应。 1将 CO2气体通入到饱和 Na2CO3溶液中有何现象?原因是什么? 答案 有沉淀析出,原因是反应消耗了溶剂水,使生成的 NaHCO3的质量比原 Na2CO3的质 量大,且 NaHCO3的溶解度小
16、于 Na2CO3的溶解度。 2依据二者性质的差异确定除杂方法(后者为杂质) 序号 混合物 除杂方法 Na2CO3(s)、NaHCO3(s) NaHCO3(aq)、Na2CO3(aq) Na2CO3(aq)、NaHCO3(aq) 答案 加热法 通入足量 CO2 滴加适量 NaOH 溶液 3请设计实验方案,用 50 mL 2 mol L 1NaOH 溶液和足量的 CO 2气体,制取 50 mL 1 mol L 1 的 Na2CO3溶液。 答案 将 50 mL NaOH 溶液,等分成两份,一份通入过量的 CO2,然后加热煮沸、冷却后与 另一份 NaOH 溶液混合即可。反应方程式可表示为 第一步:Na
17、OHCO2=NaHCO3 第二步:NaHCO3NaOH=Na2CO3H2O。 题组一 Na2CO3、NaHCO3的性质与用途 1(2019 贵阳质检)下列关于金属钠单质及其化合物的说法中,不正确的是( ) ANaCl 可用作食品调味剂 B相同温度下 NaHCO3的溶解度大于 Na2CO3 CNa2CO3的焰色反应呈黄色 D工业上 Na 可用于制备钛、锆等金属 答案 B 解析 A 项,氯化钠有咸味,可用作食品调味剂;B 项,碳酸氢钠的溶解度小于碳酸钠的溶 解度;C 项,钠元素的焰色反应为黄色;D 项,钠的活动性比较强,可以从熔融盐中置换出 钛、锆等金属。 2某同学用 Na2CO3和 NaHCO3
18、溶液进行如图所示实验。下列说法不正确的是( ) A实验前 pH(Na2CO3)pH(NaHCO3) B实验后两溶液中离子种类完全相同 CNa2CO3溶液中生成的沉淀比 NaHCO3溶液中生成的沉淀多 D两溶液中反应的基本类型相同 答案 B 解析 CO2 3、HCO 3水解均显碱性,相同浓度下,CO 2 3的水解程度比 HCO 3大,所以相同浓 度的 Na2CO3溶液和 NaHCO3溶液,pH(Na2CO3)pH(NaHCO3),故 A 正确;实验后,碳酸钠 溶液和氯化钙溶液恰好反应,生成碳酸钙沉淀和氯化钠,其中的离子主要有 Na 、Cl;碳酸 氢钠溶液和氯化钙溶液反应后,生成碳酸钙沉淀和氯化钠
19、、碳酸,碳酸大部分分解为二氧化 碳气体和水,氯化钙有剩余,溶液中的离子主要有 Na 、Cl、Ca2,故两者的离子种类不完 全相同,故 B 错误;加入氯化钙后,左侧试管中只有白色沉淀生成,则反应方程式为 Na2CO3 CaCl2=CaCO32NaCl,右侧试管中有白色沉淀和无色气体产生,则反应方程式为 2NaHCO3CaCl2=CaCO32NaClCO2H2O ,由方程式可知起始 CO2 3、HCO 3的 物质的量相同时,Na2CO3溶液中生成的沉淀比 NaHCO3溶液中生成的沉淀多,故 C 正确; 根据 C 项分析可知,两试管中发生的反应均为复分解反应,故 D 正确。 题组二 Na2CO3、N
20、aHCO3的鉴别 3 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实验, 如下图所示。 (1)只根据图、 所示实验, 能够达到实验目的的是_ (填装置序号)。 (2)图、 所示实验均能鉴别这两种物质, 其反应的化学方程式为_; 与实验相比,实验的优点是_(填字母)。 A比复杂 B比安全 C比操作简便 D可以做到用一套装置同时进行两个对比实验,而不行 (3)若用实验验证碳酸钠和碳酸氢钠的稳定性, 则试管 B 中装入的固体最好是_ _(填化学式)。 答案 (1) (2)2NaHCO3= Na2CO3H2OCO2,CO2Ca(OH)2=CaCO3H2O D (3)Na
21、HCO3 解析 (1)图不能达到实验目的,因为无论碳酸钠还是碳酸氢钠均可以与盐酸反应产生二氧 化碳,二氧化碳气体与澄清石灰水作用变浑浊;图可以鉴别,因为等质量的碳酸钠和碳酸 氢钠与足量的稀盐酸反应,生成的二氧化碳气体的量不同,可根据气球膨胀程度来判断。 (2)图、 所涉及的化学方程式为 2NaHCO3= Na2CO3H2OCO2、 CO2Ca(OH)2= CaCO3H2O,实验的优点是可同时做对比实验。 (3)试管 B 装入碳酸氢钠,试管 A 装入碳酸钠,这样直接加热的碳酸钠,温度高,不分解, 不能使澄清石灰水变浑浊,而间接加热的碳酸氢钠分解,使澄清石灰水变浑浊,表明了碳酸 氢钠很不稳定。 N
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