PDF《钠及其化合物》

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11 钠及其化合物 高考怎么考

1、钠原子的结构,物理性质

2、钠单质的制备,用途,及化学性质(与H2O,O2,CuSO4aq)

3、氧化物(Na2O,Na2O2)的物、化性质

4、钠盐(Na2CO3,NaHCO3)

5、常见的焰色反应

6、碱金属 酸及酸性氧化物 盐 热稳定性 溶解度比较 氧化物的制备 根据元素周期律来预测相关性质 侯氏制碱法 二氧化碳与氢氧化钠的连续反应 自检自查必考点 钠单质

一、钠单质的物理性质 原子结构示意图: 钠是一种柔软、银白色,有金属光泽的金属,具有良好的导电、导热性,密度比水小,比煤油大,熔 点较低.

二、钠单质的制备及用途 制备:因为钠元素在自然界中都是以化合态存在的,通常采用电解熔融氯化钠来制取 2NaCl(熔融) 电解 2Na + Cl2↑ 【延伸】熔融态活泼金属(K-Al)的冶炼,一般是电解熔融的氯化物(Al 为Al2O3) 用途:

1、工业上用于冶炼金属:4Na+TiCl4(熔融) 4NaCl+Ti

2、Na―K 合金(液态)用作原子反应堆的导热剂;

利用物理性质冶炼 K:Na+KCl NaCl+K(g)

3、制造高压钠灯,作为电光源,光线穿透力强

三、钠单质的化学性质

1、与H2O 的反应 2Na+2H2O==2NaOH+H2↑ (2Na+2H2O==2Na + +2OH- +H2↑) 毕业班解决方案 一轮复习.钠及其化合物知识框架.教师版 Page

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11 本质:Na 置换水中电离出来的 H+,由于生成的 H2 以气态形式存在,进一步推动了水电离的正向进行. 现象及解释:浮在水面上――密度比水小;

熔化成小球――钠的熔点低,反应放热;

四处游动,发出嘶 嘶响声――生成气体;

酚酞变红――生成碱性物质.

2、与盐溶液的反应 本质:先与水作用生成 NaOH,NaOH 再与盐(除NaHSO4)发生复分解反应 2Na+ 2NaHSO4==2Na2SO4+H2↑ 2Na+2H2O+CuSO4 ==Cu (O H )

2 ↓+Na2SO4 +H2↑ 6Na+6H2O+2FeCl3==2Fe(OH )

3 ↓+6NaCl+3H2↑ 2Na+2NH4Cl===2NaCl+2NH3↑+H2↑ 投入 NaCl 溶液中,只有 H2 放出.2Na+2H2O=2NaOH+H2↑ 投入饱和 NaCl 溶液中,有H2 放出,还有 NaCl 晶体析出(温度不变) .

3、与非金属单质的反应 O2:缓慢氧化:4Na+O2== 2Na2O (白色固体) 剧烈燃烧:2Na+O2 Na2O2 (淡黄色固体) Cl2:2Na+Cl2 2NaCl (白烟) S:2Na+S Na2S (研磨会爆炸) 例题讲解 【例1】 已知钡的金属活动性处于钾和钠之间,下列方程式正确的是( ) A.少量钡投入 CuCl2 溶液中:Ba+CuCl2==BaCl2+Cu B.BaCl2 溶液与 Na2S 溶液混合:BaCl2+Na2S==BaS↓+2NaCl C.少量钡投入碳酸钠溶液中:Ba+Na2CO3+2H2O==BaCO3↓+2NaOH+H2↑ D.BaO2 与SO2 反应:2BaO2+2SO2==2BaSO3+O2 【解析】B 项BaS 在水中会发生水解,D 项二者发生氧化还原反应生成 BaSO4. 【答案】C 【例2】 下列有关钠的叙述正确的是( ) A.2.3 g 钠与 97.7 g 水反应后溶液中溶质的质量分数等于 4% B.钠跟硫酸铜溶液反应生成的蓝色沉淀上有时出现暗斑,这是因为析出了金属铜 C.用碱石灰处理后的空气与钠反应来制取过氧化钠 D.钠、钾是低熔点轻金属,所以钠钾合金在常温时柔软似蜡 【解析】用碱石灰处理空气是为了除去其中的少量二氧化碳和水蒸气,以免制得的过氧化钠中混入碳酸氢 钠和氢氧化钠. 【答案】C 毕业班解决方案 一轮复习.钠及其化合物知识框架.教师版 Page

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11 【例3】 向一小烧杯中分别加入等体积的水和煤油,片刻后再向该烧杯中加入黄豆粒大小的金属钠,可能 观察到的现象是 ( ) 【答案】A 【例4】 切开的金属 Na 暴露在空气中,其变化过程如下: (1)反应Ⅰ的反应过程与能量变化的关系如下: ① 反应Ⅰ 是 反应(填 放热 或 吸热 ) ,判断依据是 . ②

1 mol Na(s)全部氧化成 Na2O(s)的热化学方程式是 . (2)反应Ⅱ是Na2O 与水的反应,其产物的电子式是 . (3)白色粉末为 Na2CO3.将其溶于水配制为 0.1 mol/L Na2CO3 溶液,下列说法正确的是 (填字 母) . a.升高温度,溶液的 pH 降低 b.c(OH - )-c (H + )=c (HCO3 - )+2 c (H2CO3) c.加入少量 NaOH 固体,c (CO3 2D )与c(Na + )均增大 d.c (Na+ ) >

c (CO3 2D) >

c (HCO3 D) >

c(OHD) >

c (H+ ) (4) 钠电池的研究开发在一定程度上可缓和因锂资源短缺引发的电池发展受限问题. ① 钠比锂活泼,用原子结构解释原因_______. ② ZEBRA 电池是一种钠电池,总反应为 NiCl2 + 2Na Ni + 2NaCl.其正极反应式是 _______. 【2014 年丰台一模】 【答案】 (1)①放热(2 分) 反应物总能量高于生成物总能量(2 分,焓变为负值

1 分) ② Na(s)+1/4O2(g)=1/2Na2O(s) H=-207 kJ/ mol (系数错扣

1 分) (2) (2 分) (3)b c (2 分,个1分,见错

0 分) (4)① 最外层电子数相同,随着核电荷数增加,原子半径逐渐增大,金属性增强. ② NiCl2+ 2Na + + 2e - = Ni +2 NaCl(合理给分) Ⅱ Ⅰ …… 银白色固体 白色固体 白色粉末 白色固体 毕业班解决方案 一轮复习.钠及其化合物知识框架.教师版 Page

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11 自检自查必考点 钠的氧化物

1、 比较 氧化钠 过氧化钠 化学式 Na2O Na2O2 化合价 O(-2) O(-1) 颜色、状态 白色固体 淡黄色粉末 化学性质O2 2Na2O+O2 Na2O2 --- CO2 Na2O+CO2==Na2CO3 2Na2O2+2CO2==2Na2CO3+O2 H2O Na2O+H2O==2NaOH 2Na2O2+2H2O==4NaOH+O2 ↑ HCl Na2O+2HCl==2NaCl+H2O 2Na2O2+4HCl==4NaCl+2H2O+O2↑ SO2 Na2O+SO2==Na2SO3 Na2O2 +SO2 ==Na2SO4 类别 碱性氧化物 过氧化物(不是碱性氧化物) 用途 -- 漂白剂,供氧剂,强氧化剂

2、 延伸部分 a、过氧化钠 过氧根离子(O2 2- )不可分割,其电子式为 O O 2- ,故其阴阳离子数之比为 1:2;

与水反应的本质:歧化反应 2Na2O2 + 4H2O 2H2O + O2 +4NaOH

0 -1 -2 -2e- +2e- b、Na2O2 的漂白性 漂白性可以分为物理漂白和化学漂白. (1)物理漂白一般是些具有吸附性的物质,如活性炭;

(2)化学漂白是物质发生了反应而褪色;

一般强氧化性的物质有漂白性:如H2O2,HClO,O3,Na2O2 等;

二氧化硫具有漂白性,能和有色物质结合成不稳定(受热易分解)的物质 c、有机物的燃烧产物 CO2,H2O 与Na2O2 的反应计算本质: 化简为 CO,H2 与Na2O2 的反应 原理 2Na2O2+ 2H2O=4NaOH+O2 ↑ ①;

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11 2Na2O2 + 2CO2 =2Na2CO3 + O2 ② 分析 ⑴在反应①中Na2O2 增重的质量实际上是水中氢的质量,结果可看作 Na2O2 + H2=2NaOH 在反应②Na2O2 增重实际质量是 CO2 中CO 的质量结果可看作 Na2O2 + CO → Na2CO3 ⑵Wg 通式符合(CO)m(H)n(m,n 可以为 0,也可以是奇偶数)的物质在氧气中燃烧,将其产物通过 足量 Na2O2 固体,反应完毕后固体增重 Wg 例题讲解 【例5】 2.1g CO 和H2 组成混合气体与足量的 O2 充分反应后,立即通入足量 Na2O2 固体中,固体质量增加 A.2.1g B.3.6 g C.7.2 g D.不可确定 【答案】A 【例6】 在一定温度下,向饱和的烧碱溶液中放入一定量的过氧化钠,充分反应后恢复到原温,下列说法 正确的是( ) A.溶液中Na+ 浓度增大,有O2 放出 B.溶液的 OH- 浓度不变,有O2 放出 C.溶液中 Na + 数目减少,有O2 放出 D.溶液的 OH - 浓度增大,有O2 放出 【答案】BC 【例7】 久置空气中会发生颜色变化,但颜色变化不是由于跟氧气反应引起的物质是 A.过氧化钠固体 B.亚硫酸钠固体 C.硫酸亚铁晶体 D.苯酚晶体 【解析】Na2O2 为浅黄色固体,久置发生反应 2Na2O2+2H2O====4NaOH+O2↑, 2NaOH+CO2====Na2CO3+H2O,2Na2O2+2CO2====2Na2CO3+O2.最后,Na2O2 完全转变成白色固 体,但不是由于跟氧气反应引起的. 【答案】A 【例8】 (10 分)如图是某研究性学习小组设计的 SO2 与Na2O2 反应的探究装置. (1)实验开始时,打开旋塞 K,通入 N2 排尽整套装置中的空气,关闭旋塞 K.点燃酒精灯,A 中反应的化 学方程式是 . (2)B 装置的作用是 . (3)反应过程中,观察到:A 中出现黑色不溶物;

C 中固体由淡黄色逐渐至完全转化为白色;

若将带火星 木条伸入 D 试管口内,火星显得更明亮. ① 停止加热后,再通入 N2 至整套装置冷却,其目的是 . 毕业班解决方案 一轮复习.钠及其化合物知识框架.教师版 Page

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11 ② 取少量 C 中白色固体,溶于蒸馏水得无色溶液 W .若向 W 中滴加几滴酸性 KMnO4 溶液,振荡, 紫色褪去;

若向 W 中加入用盐酸酸化的 BaCl2 溶液, 出现大量白色沉淀;

则说明 C 中白色固体有 . ③ D 装置中发生反应的离子方程式是 . ④过滤出 A 装置中的黑色不溶物,洗涤后将其溶于浓硝酸,得到蓝色溶液并产生红棕色气体;

向蓝色 溶液中滴加 BaCl2 溶液,产生白色沉淀;

则黑色物质可能是_ a.Cu b. CuO c.CuS d.Cu2S 【2014 年房山期末】 【答案】 (1)Cu + 2H2SO4 CuSO4 + SO2↑ + H2O (2)观察气体通量、干燥 (3)① 防止造成污染 ② Na2SO

3、Na2SO4 ③ 4OH- + 2SO2 + O2 = 2SO4 2- + 2H2O ④ c、d 自检自查必考点 钠盐 物理性质: 碳酸钠(Na2CO3)俗称纯碱,也叫苏打,是一种白色粉末. 碳酸氢钠(NaHCO3)俗称小苏打,是一种白色细小晶体. 硫代硫酸钠(Na2S2O3)俗称大苏打,酸性环境中易歧化,生成 S 单质和 SO2 碳酸钠比碳酸氢钠易溶于水. 化学性质:

1、与CO2 的反应(连续反应的应用) 2NaOH + CO2 == Na2CO3 + H2O Na2CO3(饱和溶液) + CO2 + H2O == 2NaHCO3↓ 常见考点: a、除杂:NaHCO3 (Na2CO3) b、实验中制 CO2 为除 HCl 可选用饱和 NaHCO3 溶液 衍生 1:Ca(OH)2 Ca(OH)2 + CO2 == CaCO3↓+ H2O CaCO3 + CO2 + H2O == Ca(HCO3)2 衍生 2:SO2 2NaOH + SO2 == Na2SO3 + H2O Na2SO3 + SO2 + H2O == 2NaHSO3(水溶液呈酸性)

2、氨碱法与侯氏制碱法 a、氨碱法 毕业班解决方案 一轮复习.钠及其化合物知识框架.教师版 Page

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11 优点:原料(食盐和石灰石)便宜;

产品纯碱的纯度高;

副产品氨和二氧化碳都可以回收循环使用;

制 造步骤简单,适合于大规模生产. 缺点:副产物氯化钙没有多大用途;

食盐的利用率只有 72%~74%,其余的食盐都随着 CaCl2 溶液作为 废液被抛弃了,这是一个很大的损失. b、侯氏制碱法 联合制碱――氨碱法+工业合成氨

1、合成氨所需要的 H2,是利用 C + H2O CO + H2 高温 ,氨厂的废气 CO,转变为碱厂的主要原料 CO2 来 制取纯碱,这样就节省了碱厂里用于制取二氧化碳的庞大的石灰窑;

2、从含有氯化铵和氯化钠的滤液中结晶沉淀出氯化铵晶体.由于氯化铵在常温下的溶解度比氯化钠要大, 低温时的溶解度则比氯化钠小,而且氯化铵在氯化钠的浓溶液里的溶解度要比在水里的溶解度小得多. 所以在低温条件下,向滤液中加入细粉状的氯化钠,并通入氨气,可以使氯化铵单独结晶沉淀析出,经 过滤、洗涤和干燥即得氯化铵产品. 原理: NH3+ H2O + CO2=NH4HCO3 NaCl(饱和)+ NH4HCO3= NaHCO3↓+ NH4Cl 2NaHCO3 Na2CO3 + H2O + CO2↑ 优点:食盐的利用率提高到 96%以上;

将碱厂的无用的成分氯离子(Cl- )来代替价格较高的硫酸吸收氨 厂里的氨,制取氮肥氯化铵. 毕业班解决方案 一轮复习.钠及其化合物知识框架.教师版 Page

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3、与酸的反应 本质:CO3 2- + H+ = HCO3 - HCO3 - + H+ = CO2↑ + H2O a、浓度较大的酸:两者均会快速放出气体 b、逐滴加入稀酸:CO3 2- 盐一开始并不释放 CO2,HCO3 - 盐则快速释放 CO2 c、滴加 HCl 鉴别 Na2CO3 和NaHCO3;

互滴检验 Na2CO

3、HCl

4、与碱[Ca(OH)2]反应 碳酸钠与碳酸氢钠都能与氢氧化钙溶液反应生成白色沉淀,但原理不同. Na2CO3 + Ca(OH)2 = CaCO3↓ + 2NaOH 当碳酸氢钠过量时:2NaHCO3 + Ca(OH)2 = CaCO3↓ + Na2CO3 + 2H2O 当碳酸氢钠不足时:NaHCO3 + Ca(OH)2 = CaCO3↓ + NaOH + H2O Na2CO3+ NaOH-不反应 NaHCO3+NaOH==== Na2CO3+H2O

5、与某些盐反应 Na2CO3 与含有 Ca2+ 、 Ba2+ 等可溶性盐反应生成沉淀 Na2CO3+CaCl2= CaCO3↓+2NaCl NaHCO3 与强酸弱碱盐发生双水解(铵盐除外) 3NaHCO3+AlCl3=3NaCl+Al(OH)3↓+3CO2↑

6、热稳定性 碳酸钠受热不易分解;

碳酸氢钠受热易分解,并放出二氧化碳: 2NaHCO3 Na2CO3 + H2O + CO2↑ 但向碳酸钠溶液中通入二氧化碳可使其转化为碳酸氢钠: Na2CO3 + H2O + CO2 = 2NaHCO3 常见考点:a、鉴别、除杂 b、 差值法计算纯度 c、 制碱法

7、焰色反应(颜色的变化-物理变化) 1.概念:某些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,这在化学上叫做焰色反应.

2、灼烧 Na2CO3 溶液时,火焰呈黄色;

当灼烧 K2CO3 溶液时,透过蓝色钴玻璃观察到火焰呈紫色.

3、焰色反应的颜色: 金属或金属离子 钙锶钡铜钾钠焰色反应的颜色 砖红色 洋红色 黄绿色 绿色 紫色 黄色 【注】铂丝应用稀盐酸清洗 例题讲解 【例9】 将l00mLl mol/L的NaHCO3溶液等分为两份. 其中一份加入少许冰醋酸, 另外一份加入少许Ba(OH)2 固体,忽略溶液体积变化.两份溶液中 c( 2-

3 CO )的变化分别是 A.减小、减小 B.减小、增大 C.增大、增大 D.增大、减小 【来源】2012・上海 【答案】B 毕业班解决方案 一轮复习.钠及其化合物知识框架.教师版 Page

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11 【例10】 将0.4gNaOH 和1.06gNa2CO3 混合并配成溶液,向溶液中滴加 0.1mol・ -1 L 稀盐酸.下列图像能 正确表示加入盐酸的体积和生成 CO2 的物质的量的关系的是 【来源】2010 年上海 【易错警示】解答此题的易错点是,不能准确理解向碳酸钠溶液中滴加盐酸的反应.是分步进行的,首先 发生的是

2 3

3 HCl Na CO NaHCO NaCl ? ? ? ;

进行完全后,再发生:

3 2

2 NaHCO HCl NaCl H O CO ↑ ? ? ? ? 【答案】C 【例11】 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 Na2CO3 C.NaOH 、Na2CO3 D.Na2O2 、NaOH Na2CO3 【答案】A 【例12】 为了检验某含有 NaHCO3 杂质的 Na2CO3 样品的纯度,现将

1 w 克样品加热,其质量变为

2 w g,,

则该样品的纯度(质量分数)是A.

2 1

1 84

53 31 w w w ? B.

1 2

1 84( )

31 w w w ? C.

2 1

1 73

42 31 w w w ? D.

2 1

1 115

84 31 w w w ? 【解析】2NaHCO3 Na2CO3 + CO2↑ + H2O m (减少) 2*84

106 62 x (w1- w2) 解得 x=

1 2 84( )

31 w w ? ,将其带入下式可得: w(Na2CO3)= (w1- x )/w1 =

2 1

1 84

53 31 w w w ? 【答案】A 【例13】 锅炉水垢是一种安全隐患,除去水垢中的 CaSO4,可先用 Na2CO3 溶液处理,使之转化为易溶 于酸的 CaCO3,而后用酸除去.下列说法不正确................