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文档介绍
2019届一轮复习江苏专版钠及其化合物学案
第三章 金属及其化合物 第一单元 钠及其化合物 [教材基础—自热身] 1．物理性质 颜色状态 密度 硬度 熔点 银白色固体 比水小，比煤油大 较小 较低，低于100 ℃ 2.化学性质 钠在化学反应中易失去最外层的一个电子，表现还原性。 (1)与非金属单质(如O2、Cl2)的反应 O2 常温：4Na＋O2===2Na2O(白色固体) 点燃：2Na＋O2Na2O2(淡黄色固体) Cl2 2Na＋Cl22NaCl (2)与水的反应 2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑ 钠与水(含酚酞)反应的实验现象分析： (3)与酸的反应 2Na＋2H＋===2Na＋＋H2↑ [注意] Na先与酸反应，再与水反应——先酸后水。 (4)与盐的反应 与熔 融盐 与熔融盐发生置换反应： 4Na＋TiCl44NaCl＋Ti，Na＋KClNaCl＋K↑ [注意] 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： 2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑， 2NaOH＋CuSO4===Cu(OH)2↓＋Na2SO4。 总反应为2Na＋2H2O＋CuSO4===Cu(OH)2↓＋Na2SO4＋H2↑ (5)与羟基化合物的反应 2Na＋2C2H5OH―→2C2H5ONa＋H2↑ 3．工业制备 2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑ 4．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。 5．钠的用途 (1)制钠钾合金，用于原子反应堆的导热剂。 (2)作还原剂来制取活泼金属。如4Na＋TiCl44NaCl＋Ti。 (3)制作高压钠灯。 [知能深化—扫盲点] (1)与NaCl、Na2SO4、NaNO3溶液反应：实质是与水反应。 (2)与CuSO4溶液反应：钠先与水反应，生成的NaOH再与CuSO4反应，2OH－＋Cu2＋===Cu(OH)2↓。 (3)与铝盐溶液反应：要考虑钠与铝盐的量的问题，因为过量的NaOH溶液能溶解Al(OH)3，OH－＋Al(OH)3===AlO＋2H2O。 (4)与NaHCO3溶液反应：钠先与水反应，生成的NaOH再与NaHCO3反应，OH－＋HCO===H2O＋CO。 (5)与NH4Cl溶液反应：钠先与水反应，生成的NaOH再与NH4Cl反应，OH－＋NH===NH3·H2O。 [注意] 钠不能从盐溶液中置换出金属单质。 [对点练] 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________。 ①MgSO4溶液 ②NaCl溶液 ③Na2SO4溶液 ④饱和澄清石灰水 ⑤Ca(HCO3)2溶液 ⑥CuSO4溶液 ⑦饱和NaCl溶液 解析：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，①中Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓；④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产生沉淀；⑤中Ca2＋＋HCO＋OH－===CaCO3↓＋H2O；⑥中生成的Cu(OH)2是蓝色沉淀，不符合题意；⑦中水减少，c(Na＋)增大，使NaCl(s)Na＋(aq)＋Cl－(aq)平衡向左移动。 答案：①④⑤⑦ [题点全练—过高考] 题点一 钠的性质与应用 1．下列关于金属的叙述中，说法正确的是( ) A．在氧气中加热时，金属钠剧烈燃烧，发出黄色火焰，产物是Na2O B．金属钠着火时，可用泡沫灭火器或干燥的沙土灭火 C．金属钠具有强还原性，可与TiCl4溶液反应制取金属Ti D．实验后剩余的钠粒，需要放回原试剂瓶中 解析：选D A项，钠在氧气中加热时，产物是Na2O2，错误；B项，钠能与CO2反应，所以钠着火时，不能用泡沫灭火器灭火，错误；C项，钠与熔融的TiCl4反应制取金属Ti，错误。 2．(2018·徐州重点中学质检)某化学教师为“氯气与金属钠反应”设计了如下装置与操作以替代相关的课本实验。 实验操作：先给钠预热，到钠熔融成圆球时，撤火，通入氯气，即可见钠着火燃烧，并产生大量白烟。以下叙述错误的是( ) A．钠着火燃烧产生苍白色火焰 B．反应生成的大量白烟是氯化钠晶体 C．管中部塞一团浸有NaOH溶液的棉球是用于吸收过量的氯气，以免其污染空气 D．管右端棉球处颜色变化可判断氯气是否被碱液完全吸收 解析：选A A项，钠的火焰为黄色，不是苍白色，错误；B项，钠与氯气反应生成氯化钠白色固体，现象为产生大量白烟，正确；C项，氯气有毒，能够被NaOH溶液吸收，防止空气污染，正确；D项，氯气具有强的氧化性，能够氧化KI生成单质碘，碘遇到淀粉变蓝，所以管右端棉球处颜色变化可判断氯气是否被碱液完全吸收，正确。 题点二 钠与水、盐溶液的反应 3．取一支大试管，加入20 mL饱和澄清石灰水(ρ＝1.6 g·cm－3)，再加入5 mL苯(ρ ＝0.87 g·cm－3)，静置后缓慢加入黄豆粒大小的钠块(ρ＝0.97 g·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．②③④⑥ C．⑤ D．①②③⑥ 解析：选B 金属钠的密度小于饱和澄清石灰水大于苯，将金属钠投入盛有澄清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，金属钠在界面处上下跳动。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。 4．将0.05 mol Na分别投入到盛有100 mL 水、100 mL 盐酸、100 mL 硫酸铜溶液的X、Y、Z三个烧杯中，下列有关说法错误的是( ) A．三个烧杯中一定均会发生的离子反应有：2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑ B．三个烧杯中钠均在液面上剧烈反应，相比而言，X烧杯中的反应平缓些 C．Z烧杯中一定会有沉淀生成，但沉淀不是单质铜 D．三个烧杯中置换生成气体的物质的量一定相同 解析：选A 盐酸与Na反应的实质为2Na＋2H＋===2Na＋＋H2↑，A错误；盐酸为酸，硫酸铜溶液显酸性，三种溶液中，c(H＋)由大到小的顺序为Y、Z、X，水中c(H＋)最小，反应最平缓，B正确；Na与CuSO4溶液反应生成Cu(OH)2沉淀，C正确；相同物质的量的钠失去的电子数相同，生成氢气的物质的量相同，D正确。 5．(2018·南京三校联考)某厂用Na除掉苯中的水分。某次生产误将甲苯当成苯投进反应釜中，由于甲苯中含水量少，最后反应釜中还残留大量的Na。下列处理方法更合理、更安全的是( ) A．打开反应釜，将Na暴露在空气中与氧气反应 B．向反应釜通入Cl2，Na在Cl2中燃烧生成NaCl C．向反应釜加大量H2O，通过化学反应“除掉”金属钠 D．向反应釜滴加C2H5OH，并设置放气管，排出氢气和热量 解析：选D A、B、C项的反应都会放出大量热，当达到甲苯的着火点时，甲苯燃烧，引发火灾，因此处理方法不当，错误；D项，钠与乙醇反应，反应速率相对缓慢，因此该处理方法更安全、更合理，正确。 [教材基础—自热身] 1．氧化钠与过氧化钠的比较 氧化钠(Na2O) 过氧化钠(Na2O2) 颜色状态 白色固体 淡黄色固体 电子式 阴、阳离 子个数比 1∶2 1∶2 是否为碱 性氧化物 是 不是 与H2O 反应 Na2O＋H2O=== 2NaOH 2Na2O2＋2H2O=== 4NaOH＋O2↑ 与CO2 反应 Na2O＋CO2=== Na2CO3 2Na2O2＋2CO2=== 2Na2CO3＋O2 与盐酸 反应 Na2O＋2HCl=== 2NaCl＋H2O 2Na2O2＋4HCl=== 4NaCl＋O2↑＋2H2O 稳定性 不稳定 较稳定 主要用途 可制烧碱 漂白剂、消毒剂、供氧剂 2．Na2O2的强氧化性与还原性 从元素化合价角度分析Na2O2的性质 Na2 (1)强氧化性的五个表现 (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。 [知能深化—扫盲点] 1．牢记两组概念 (1)酸性氧化物与碱性氧化物 ①CaO、Na2O等氧化物能与酸反应生成盐和水，这类氧化物通常称为碱性氧化物。 ②CO2、SO2等氧化物能与碱反应生成盐和水，这类氧化物通常称为酸性氧化物。 (2)酸、碱、盐 ①水溶液中电离出的阳离子全部是_H＋的化合物叫酸。 ②水溶液中电离出的阴离子全部是 OH－ 的化合物叫碱。 ③由酸根离子和金属离子(NH)组成的化合物叫盐。 2．明确Na2O2与CO2、H2O反应的四个考查角度 (1)从氧化还原角度 ①Na2O2与H2O、CO2反应均有O2生成，在反应中Na2O2既表现氧化性又表现还原性，H2O、CO2在此反应中既不是氧化剂，也不是还原剂。 ②2 mol的Na2O2不论是与H2O还是与CO2反应均生成1 mol的O2，转移2 mol电子。 (2)从物质的量的角度 ①2 mol Na2O2不论是与H2O还是与CO2反应均生成1 mol O2，消耗2 mol的H2O或2 mol CO2。 ②若CO2和水蒸气的混合气体(或单一气体)通过足量的Na2O2，气体体积减小的量等于原混合气体体积的，且等于生成氧气的体积。 (3)从反应先后顺序的角度 Na2O2与水蒸气、CO2混合气体反应时，Na2O2应视为首先与CO2反应生成Na2CO3，CO2反应完后，剩余的Na2O2再与水蒸气反应生成NaOH。 (4)从质量的角度 Na2O2Na2CO3(Na2O2·CO)，Na2O22NaOH(Na2O2·H2)，1 mol Na2O2与足量CO2、H2O分别完全反应时相当于吸收了28 g CO、2 g H2。 [小结] w g化学式符合通式为(CO)m(H2)n的物质(其中m、n为自然数)，在O2中充分燃烧后，将其产物通过足量的Na2O2固体，反应完毕，固体增重w g。 中学阶段常见符合这一关系的物质有： ①无机物：H2、CO及H2和CO的混合气体； ②有机物：CH3OH(甲醇)、HCHO(甲醛)、CH3COOH(乙酸)、HCOOCH3(甲酸甲酯)、C6H12O6(葡萄糖)等。 [题点全练—过高考] 题点一 过氧化钠的结构与性质 1．下列关于Na2O2的说法正确的是( ) A．氧化钠、过氧化钠均为碱性氧化物 B．Na2O2的电子式为 C．Na2O2与H2O反应时，Na2O2既是还原剂又是氧化剂 D．Na2O2在潮湿的空气中放置一段时间，最终产物是NaOH 解析：选C A项，Na2O2不是碱性氧化物，错误；B项，Na2O2的电子式为，错误；D项，Na2O2在潮湿的空气中放置一段时间，最终产物是Na2CO3，错误。 2．某溶液中含有HCO、SO、CO、CH3COO－4种阴离子。向其中加入足量的Na2O2固体后，溶液中离子浓度基本保持不变的是(假设溶液体积无变化)( ) A．CH3COO－ B．SO C．CO D．HCO 解析：选A Na2O2与水反应生成NaOH，HCO＋OH－===CO＋H2O，HCO浓度减小，CO浓度增大；SO具有还原性，被Na2O2氧化，浓度减小；CH3COO－浓度几乎不变。 题点二 过氧化钠的强氧化性 3．过氧化钠具有强氧化性，遇木炭、铝粉等还原性物质时可燃烧。下列有关说法不正确的是( ) A．Na2O2与CO2反应时，Na2O2是氧化剂，CO2是还原剂 B．1 mol过氧化钠中阴离子数目为NA C．过氧化钠与木炭、铝粉反应时，过氧化钠均表现出强氧化性 D．过氧化钠与二氧化硫反应时可生成硫酸钠 解析：选A Na2O2与CO2反应生成Na2CO3和O2，反应中Na2O2既是氧化剂也是还原剂，A错误；Na2O2的电子式为，1 mol Na2O2中阴离子数目为NA，B正确；Na2O2具有强氧化性，铝、木炭具有还原性，C正确；Na2O2具有氧化性，SO2具有还原性，Na2O2与SO2反应时可生成硫酸钠：Na2O2＋SO2===Na2SO4，D正确。 4．下列反应与Na2O2＋SO2===Na2SO4相比较，Na2O2的作用相同的是( ) A．2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2 B．2Na2O2＋2SO3===2Na2SO4＋O2 C．Na2O2＋H2SO4===Na2SO4＋H2O2 D．3Na2O2＋Cr2O3===2Na2CrO4＋Na2O 解析：选D 题给反应中，Na2O2作氧化剂，SO2作还原剂。2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3 ＋O2，Na2O2自身发生氧化还原反应，故A错误；2Na2O2＋2SO3===2Na2SO4＋O2，Na2O2自身发生氧化还原反应，故B错误；Na2O2＋H2SO4===Na2SO4＋H2O2，元素化合价没有发生变化，发生的是复分解反应，故C错误；3Na2O2＋Cr2O3===2Na2CrO4＋Na2O，Na2O2中氧元素由－1价变为－2价，Na2O2在反应中作氧化剂，故D正确。 题点三 过氧化钠与H2O、CO2反应的定量关系 5．200 ℃时，11.6 g CO2和水蒸气的混合气体与足量的Na2O2充分反应后固体质量增加了3.6 g，则原混合气体的总物质的量是( ) A．0.125 mol B．0.25 mol C．0.5 mol D．1 mol 解析：选C 根据质量守恒定律可知，生成O2的质量为11.6 g－3.6 g＝8 g，n(O2)＝＝0.25 mol，根据Na2O2与H2O(g)、CO2反应的物质的量的关系可知CO2和H2O(g)的物质的量之和为0.25 mol×2＝0.5 mol。 6．在密闭容器中充入CO2、CO、CH4的混合气体共m g，若加入足量Na2O2，充分振荡并不断用电火花引燃至反应完全，测得固体质量增加m g，则CO2与CH4的体积比为( ) A．3∶1 B．2∶1 C．1∶1 D．任意比 解析：选C 2CO＋O22CO2① 2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2② ①＋②得：Na2O2＋CO===Na2CO3(虚拟的反应) 即：CO可被Na2O2完全吸收 2H2＋O22H2O③ 2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑④ ③＋④得：Na2O2＋H2===2NaOH(虚拟的反应) 即：H2可被Na2O2完全吸收 由于CO完全被吸收，当CO2、CH4的体积比符合1∶1时，相当于2CO∶2H2，可被Na2O2完全吸收。 [教材基础—自热身] 1．Na2CO3与NaHCO3性质的比较 Na2CO3 NaHCO3 俗名 纯碱、苏打 小苏打 颜色状态 白色粉末 白色晶体 溶解性 易溶于水 易溶于水(溶解度比Na2CO3小) 水解 CO＋H2OHCO＋OH－ HCO＋H2OH2CO3＋OH－ 与盐酸 反应 CO＋2H＋===CO2↑＋H2O HCO＋H＋===H2O＋CO2↑ 与NaOH 反应 不反应 HCO＋OH－===CO＋H2O 与足量 Ca(OH)2 反应 Ca2＋＋CO===CaCO3↓ Ca2＋＋OH－＋HCO===CaCO3↓＋H2O 与BaCl2 反应 CO＋Ba2＋===BaCO3↓ 不反应 与CO2 反应 CO＋CO2＋H2O===2HCO 不反应 热稳定性 较稳定 2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O 相互转化 Na2CO3NaHCO3 2.Na2CO3、NaHCO3的用途 (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。 [知能深化—扫盲点] (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)利用阴离子不同 (4)利用溶液的酸碱性不同 [对点练] 1．现有两瓶失去标签的同浓度的Na2CO3和NaHCO3无色溶液，请提出简便的鉴别方法，其中不合理的是( ) ①用干燥的pH试纸检验，pH大的是Na2CO3 ②取同量的溶液于两支试管中，各滴入酚酞溶液，红色较深的是Na2CO3 ③取同量的溶液于两支试管中，加热，有气泡产生的是NaHCO3 ④取同量的溶液于两支试管中，逐滴加入稀盐酸，开始就有气体放出的是NaHCO3 ⑤取同量的溶液于两支试管中，滴加BaCl2溶液，生成白色沉淀的是Na2CO3 ⑥取同量的溶液于两支试管中，滴加Ba(OH)2溶液，生成白色沉淀的是Na2CO3 A．①② B．③⑥ C．④⑤ D．②⑤ 解析：选B ①Na2CO3、NaHCO3溶液均因水解呈碱性，同温度相同物质的量浓度两溶液，Na2CO3水解程度大于NaHCO3，前者溶液中c(OH－)大，pH大，正确；②因Na2CO3溶液中c(OH－)大，分别滴加酚酞溶液，红色较深的是Na2CO3溶液，正确；③取同量的溶液于两支试管中，加热，均没有气体生成，错误；④同浓度的两溶液中，分别逐滴加入稀盐酸，NaHCO3开始就有气体放出，正确；⑤向同浓度的两溶液中分别滴加BaCl2溶液，生成白色沉淀的是Na2CO3，正确；⑥二者均与Ba(OH)2溶液反应，生成白色沉淀，不能鉴别二者，错误。 (1)制备原理 把二氧化碳通入氨的氯化钠饱和溶液中，使溶解度较小的碳酸氢钠从溶液中析出；过滤得到碳酸氢钠晶体，碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠。 (2)反应的化学方程式 ①生成NaHCO3： NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl。 ②生成Na2CO3：2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O。 提能点(三) Na2CO3、NaHCO3、NaOH及其混合物与盐酸反应的4类图像 (1)向Na2CO3溶液中逐滴加入盐酸 消耗盐酸的体积与产生CO2的体积关系(如图所示)。 图像 特点 Oa段、ab段消耗盐酸的体积相等 反应 原理 Oa段离子方程式： CO＋H＋===HCO； ab段离子方程式：HCO＋H＋===H2O＋CO2↑ (2)向NaHCO3溶液中逐滴加入盐酸 消耗盐酸的体积与产生CO2的体积关系(如图所示)。 图像 特点 从O点开始即产生CO2气体 反应 原理 离子方程式：HCO＋H＋===H2O＋CO2↑ (3)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的体积关系(如图所示，设Na2CO3、NaHCO3的物质的量之比为m∶n＝1∶1，其他比例时的图像略)。 图像 特点 Oa段消耗盐酸的体积小于ab段消耗盐酸的体积 反应 原理 Oa段离子方程式： CO＋H＋===HCO； ab段离子方程式：HCO＋H＋===H2O＋CO2↑ (4)向NaOH、Na2CO3的混合物中逐滴加入盐酸 消耗盐酸的体积与产生CO2的体积关系(如图所示，设NaOH、Na2CO3的物质的量之比x∶y＝1∶1，其他比例时的图像略)。 图像 特点 Oa段消耗盐酸的体积大于ab段消耗盐酸的体积 反应 Oa段离子方程式：H＋＋OH－===H2O，CO＋H＋ 原理 ===HCO； ab段离子方程式：HCO＋H＋===H2O＋CO2↑ [对点练] 2．向100 mL NaOH溶液中通入一定量的CO2气体，充分反应后，再向所得溶液中逐滴加入0.2 mol·L－1的盐酸，产生CO2的体积与所加盐酸体积之间关系如图所示。 下列判断正确的是( ) A．原NaOH溶液的浓度为0.2 mol·L－1 B．通入CO2在标准状况下的体积为448 mL C．所得溶液的溶质成分的物质的量之比为 n(NaOH)∶n(Na2CO3)＝1∶3 D．所得溶液的溶质成分的物质的量之比为 n(NaHCO3)∶n(Na2CO3)＝1∶1 解析：选A 当向100 mL NaOH溶液中通入一定量的CO2气体时，反应有两种可能情况：2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O或NaOH＋CO2===NaHCO3，再加入盐酸100 mL时，无论溶液中溶质是NaOH、NaHCO3还是Na2CO3，最终都会生成NaCl，因n(Na＋)＝n(Cl－)，所以n(NaOH)＝n(HCl)＝0.02 mol，NaOH和盐酸的体积相同，那么浓度也相同，即原NaOH溶液的浓度为0.2 mol·L－1，A项正确；盐酸由25 mL滴至100 mL时，发生的反应为NaHCO3＋HCl===NaCl＋CO2↑＋H2O，消耗盐酸0.015 mol，生成CO2 0.015 mol，即通入CO2在标准状况下的体积为336 mL，B项错误；设所得溶液中的Na2CO3为x mol，NaHCO3为y mol，根据原子守恒：2x mol＋y mol＝0.02 mol，x mol＋y mol＝0.015 mol，解得x＝0.005，y＝0.01，所得溶液的溶质成分的物质的量之比为n(NaHCO3)∶n(Na2CO3)＝2∶1，C、D项错误。 [题点全练—过高考] 题点一 Na2CO3、NaHCO3的性质与应用 1．下列说法正确的是( ) A．用试管加热碳酸氢钠固体时，使试管口竖直向上 B．苏打是面包发酵粉的主要成分之一 C．用热的烧碱溶液洗去油污，是因为Na2CO3可直接与油污反应 D．NaHCO3溶液中加足量Ba(OH)2溶液： HCO＋Ba2＋＋OH－===BaCO3↓＋H2O 解析：选D A项，试管口应略向下倾斜，避免生成的水蒸气遇冷凝结、回流到试管底部使试管炸裂，错误；B项，面包发酵粉的主要成分之一是小苏打，错误；C项，烧碱是NaOH而不是Na2CO3，错误。 2．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 解析：选D 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：CO＋Ba2＋===BaCO3↓，NaHCO3与Ba(OH)2溶液反应，当NaHCO3少量时：HCO＋OH－＋Ba2＋===BaCO3↓＋H2O；当NaHCO3过量时：2HCO＋Ba2＋＋2OH－===BaCO3↓＋CO＋2H2O。 题点二 Na2CO3、NaHCO3的鉴别和除杂 3．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 解析：选D Ba(OH)2与Na2CO3和Na2SO4均发生化学反应生成白色沉淀，不符合除杂的要求。 4．纯碱和小苏打都是白色固体，在日常生活中都可以找到。若要在家中将它们区分开来，下面的方法中可行的是( ) A．在水杯中各盛相同质量的样品，分别加入等体积的白醋，观察反应的剧烈程度 B．分别用干净铁丝蘸取样品在煤气炉的火焰上灼烧，观察火焰颜色 C．将样品溶解，分别加入澄清石灰水，观察是否有白色沉淀 D．分别放在炒锅中加热，观察是否有残留物 解析： 选A 碳酸钠与酸反应分步进行，首先反应产生碳酸氢钠和氯化钠，然后是碳酸氢钠与酸反应产生氯化钠、二氧化碳和水，产生气体，而碳酸氢钠中加入酸马上放出气体，所以根据反应放出气体的快慢就可迅速得到判断，A正确；纯碱和小苏打都是钠盐，焰色反应火焰都为黄色，所以无法区别二者，B错误；二者都能与氢氧化钙溶液发生反应产生碳酸钙白色沉淀，无法区别它们，C错误；碳酸钠稳定，受热不分解，碳酸氢钠不稳定受热分解产生碳酸钠、二氧化碳和水，也有固体残留物，所以无法区分二者，D错误。 题点三 Na2CO3、NaHCO3与酸反应的定量关系 5．将0.4 g NaOH和1.06 g Na2CO3混合并配成溶液，向溶液中滴加0.1 mol·L－1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( ) 解析：选C 向NaOH与Na2CO3的混合溶液中滴加盐酸，盐酸首先与NaOH反应，然后与Na2CO3反应转化为NaHCO3：CO＋H＋===HCO，之后与HCO反应生成CO2，因n(OH－)＝n(CO)＝0.01 mol，故加入0.02 mol HCl 后开始有气体生成。结合各种物质的量分析图像可知，选项C符合题意。 6．(2018·镇江模拟)分别取等物质的量浓度的氢氧化钠溶液各100 mL，再通入一定量的CO2，随后分别各取20 mL溶液，向其中逐滴滴入0.2 mol·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________________________________________________________________________。 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，至无气体放出时消耗盐酸150 mL－50 mL＝100 mL，是50 mL的2倍，则含有NaHCO3，n(Na2CO3)∶n(NaHCO3)＝1∶1。 (3)当加入150 mL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－)＝0.2 mol·L－1×0.15 L＝0.03 mol，所以c(NaOH)＝ ＝1.5 mol·L－1。 答案：(1)NaOH、Na2CO3 1∶1 (2)Na2CO3、NaHCO3 1∶1 (3)1.5 mol·L－1 [教材基础—自热身] 1．碱金属 (1)碱金属的一般性质 原子结构与性质 相同点 最外层上都只有1个电子具有相似的化学性质 不同点 从Li→Cs电子层数逐渐增多，原子半径逐渐增大从Li到Cs金属性逐渐增强 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密度逐渐增大(Na、K反常)，熔、沸点逐渐降低 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，Li、Na与O2反应的化学方程式为4Li＋O22Li2O,2Na＋O2Na2O2。 K、Rb、Cs与O2反应生成比过氧化物结构更复杂的物质 与H2O的反应 碱金属单质与水均能发生反应，生成氢氧化物和H2。反应的化学方程式可表示为(用M代表碱金属)2M＋2H2O===2MOH＋H2↑，但反应的剧烈程度不同：从Li→Cs反应越来越剧烈，证明它们的金属性逐渐增强 (2)碱金属的特殊性质 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碱金属可与H2发生反应生成RH(R代表碱金属)，属于离子化合物，H元素显－1价，碱金属氢化物是强还原剂。如NaH＋H2O===NaOH＋H2↑，NaH是还原剂，H2O是氧化剂，氧化产物为 H2，还原产物也为 H2。 2．焰色反应 (1)概念：很多金属或它们的化合物在灼烧时都会使火焰呈现特殊颜色的现象，属于元素的物理性质。 (2)操作步骤 铂丝无色待测物观察火焰颜色铂丝无色。 (3)常见元素焰色反应的颜色 钠元素：黄色；钾元素：紫色(透过蓝色钴玻璃)；铜元素：绿色。 [题点全练—过高考] 1．有关碱金属的叙述正确的是( ) A．随核电荷数的增加，碱金属单质的熔点逐渐降低，密度逐渐增大 B．碱金属单质的金属性很强，均易与Cl2、O2、N2等发生反应 C．Cs2CO3加热时不能分解为CO2和Cs2O D．无水硫酸铯的化学式为Cs2SO4，它不易溶于水 解析：选C 钾的密度小于钠的密度，这是碱金属单质密度依次增大的一个例外；碱金属中除锂外，均不与N2直接反应；由Na2CO3加热不分解，可得出Cs2CO3加热也不分解；Cs与Na同为碱金属元素，性质相似，由Na2SO4易溶于水，可得出Cs2SO4也易溶于水。 2．用光洁的铂丝蘸取某无色溶液在无色火焰上灼烧，直接观察到火焰呈黄色，下列各判断正确的是( ) A．只含有Na＋ B．一定含有Na＋，可能含有K＋ C．既含有Na＋，又含有K＋ D．可能含有Na＋，可能还含有K＋ 解析：选B Na元素的焰色为黄色，而K元素的焰色为紫色，而且黄色会干扰紫色，所以不能判断是否含有K元素。 3．最近，德国科学家实现了铷原子气体超流体态与绝缘态的可逆转换，该成果将在量子计算机研究方面带来重大突破。已知铷是第37号元素，质量数是85。根据材料回答下列问题： (1)铷37Rb位于元素周期表的第________周期第________族。 (2)关于铷的结构和性质，判断正确的是________(填序号)。 ①与水反应比钠剧烈 ②它的原子半径比钠小 ③它的氧化物暴露在空气中易吸收CO2 ④它的阳离子最外层电子数和镁原子相同 ⑤它是还原剂 (3)氢化铷与水反应可放出氢气，则下列叙述正确的是________(填序号)。 A．氢化铷溶于水显酸性 B．氢化铷中H＋被还原为氢气 C．氢化铷与水反应时，水是还原剂 D．氢化铷中H＋核外有两个电子 (4)现有铷和另一种碱金属形成的合金50 g，当它与足量水反应时，放出标准状况下的氢气22.4 L，这种碱金属可能是________(填序号)。 A．Li B．Na C．K D．Cs 解析：(2)同主族元素，从上至下原子半径逐渐增大，②错误；由Rb的原子结构示意图可知④错误；Na、Rb同主族，根据同主族元素的性质递变规律知，①③⑤正确。 (3)由反应RbH＋H2O===RbOH＋H2↑可知，水中氢元素的化合价由＋1价降低为0价，水作氧化剂，而RbH中的氢元素的化合价升高，由－1价变为0价，被氧化，RbH作还原剂，H－核外有两个电子，D项正确。 (4)设该合金的平均摩尔质量为M g·mol－1，则根据电子得失守恒可得： ＝×2 M＝25 因Rb的相对原子质量大于25，则另一种碱金属的相对原子质量应小于25，可能为Li或Na。 答案：(1)五 ⅠA (2)①③⑤ (3)D (4)AB [课堂真题集训—明考向] 1．判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。 (1)(2017·江苏高考)Na2O2吸收CO2产生O2，可用作呼吸面具供氧剂( ) (2)(2017·天津高考)为了除去NaHCO3固体中的Na2CO3，将固体加热至恒重( ) (3)(2017·天津高考)用石灰、碳酸钠等碱性物质处理废水中的酸( ) (4)(2016·全国卷Ⅱ)分别将少量钠投入到盛有水和乙醇的烧杯中，比较水与乙醇中氢的活泼性( ) (5)(2015·全国卷Ⅰ)过氧化钠与水反应时，生成0.1 mol O2转移的电子数为0.2NA( ) (6)(2015·全国卷Ⅱ)钠在空气中燃烧可生成多种氧化物。23 g钠充分燃烧时转移电子数为1NA( ) (7)(2015·全国卷Ⅱ)1 L 0.1 mol·L－1的NaHCO3溶液中HCO和CO离子数之和为 0.1NA( ) (8)(2015·全国卷Ⅱ)将稀盐酸滴入碳酸钠与氢氧化钠的混合溶液，立即产生气泡( ) (9)(2014·全国卷Ⅱ)CO2通过Na2O2粉末后固体物质增重( ) (10)(2014·全国卷Ⅱ)碳酸氢钠受热分解实验如图所示( ) (11)(2014·全国卷Ⅱ)用热碱水清除炊具上残留的油污，没有发生化学反应( ) 答案：(1)√ (2)× (3)√ (4)√ (5)√ (6)√ (7)× (8)× (9)√ (10)× (11)× 2．(2016·江苏高考)根据侯氏制碱原理制备少量NaHCO3的实验，经过制取氨气、制取NaHCO3、分离NaHCO3、干燥NaHCO3四个步骤。下列图示装置和原理能达到实验目的的是( ) 解析：选C A项中，制取NH3应用Ca(OH)2和NH4Cl固体加热，不正确；B项中，CO2气体应长管进、短管出，不正确；C项中，析出的NaHCO3晶体用过滤的方法分离，正确；D项中NaHCO3应低温烘干，不能直接加热，易发生反应2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O，不正确。 [课下能力测评—查缺漏] 1．关于钠元素的单质及其化合物的叙述不正确的是( ) A．钠是银白色金属，质软，熔点相对较低，密度比水小 B．Na2O2中阴阳离子个数比为1∶1 C．金属钠在空气中长期放置，最终变为碳酸钠 D．Na2O和Na2O2都能由金属钠和氧气化合生成，但Na2O和Na2O2中O的价态不同 解析：选B B项，Na2O2中阳离子为为阴离子，阴、阳离子个数比为1∶2，错误；C项，金属钠切开后置于空气中，发生反应：4Na＋O2===2Na2O、Na2O＋H2O===2NaOH、2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O、Na2CO3＋10H2O===Na2CO3·10H2O、Na2CO3·10H2O===Na2CO3＋10H2O，正确；D项，Na2O2中O为－1价，Na2O中O为－2价，正确。 2．下列各反应中，生成物不随反应条件或反应物的用量变化而变化的是( ) A．Na和O2 B．NaOH和CO2 C．NaHCO3和NaOH D．Na2CO3和HCl 解析：选C A项反应条件不同，生成物不同；B项CO2的用量不同，生成物不同；D项，HCl的用量不同，生成物不同。 3．下列事实及其解释不正确的是( ) A．滴有酚酞的NaHCO3溶液呈浅红色，微热后红色加深，是因为NaHCO3分解生成了Na2CO3 B．钠保存在煤油中，是因为煤油不与钠发生反应，钠比煤油密度大，煤油可以使钠隔绝空气和水蒸气 C．用洁净的玻璃管向包有Na2O2的脱脂棉吹气，脱脂棉燃烧，说明CO2、H2O与Na2O2的反应是放热反应 D．钠长期暴露在空气中的产物是Na2CO3，原因是钠与氧气生成的Na2O与水和二氧化碳反应 解析：选A A项，对NaHCO3溶液微热，红色加深，是因为HCO的水解程度增大，溶液碱性增强。 4．下列有关焰色反应实验操作注意事项的说法中正确的是( ) ①钾的火焰颜色要透过蓝色钴玻璃观察 ②先将铂丝灼烧到与原来火焰的颜色相同，再蘸取被检验的物质 ③每次实验后，要将铂丝用盐酸洗净 ④实验时最好选择本身颜色较浅的火焰 ⑤没有铂丝时，也可以用光洁无锈的铁丝代替 A．仅有③不正确 B．仅有④不正确 C．仅有⑤不正确 D．全对 解析：选D 由于焰色反应是通过观察火焰颜色来检验离子是否存在的方法，所以实验时所用火焰和所用金属丝在灼烧时都不应该有很明显的颜色，否则将无法观察到被检验离子的真实焰色反应情况；观察钾的火焰颜色时要透过蓝色钴玻璃，目的是滤去黄光，避免钠的干扰。 5．一定量的Na2O2与CO2反应后的固体物质为41.8 g，恰好与1 L 1 mol·L－1的稀盐酸完全反应，下列说法正确的是( ) A．41.8 g固体物质为Na2CO3 B．41.8 g固体物质为0.1 mol Na2CO3和0.4 mol Na2O2的混合物 C．41.8 g固体物质为31.2 g NaHCO3和10.6 g Na2CO3的混合物 D．一定量的Na2O2为78 g 解析：选B 如果41.8 g固体全部为Na2CO3，即0.39 mol，则其不可能恰好与1 mol的HCl完全反应，Na2O2与CO2反应不可能生成NaHCO3，所以固体应为Na2O2与Na2CO3的混合物，设两者的物质的量分别为n1 mol、n2 mol。由钠元素守恒(n1＋n2)×2＝1 ① ，由质量守恒78n1＋106n2＝41.8 ②，联立①②解得n1＝0.4、n2＝0.1，则Na2O2质量为78 g·mol－1×0.4 mol＝31.2 g，Na2CO3的质量为106 g·mol－1×0.1 mol＝10.6 g，原Na2O2的物质的量为0.5 mol，质量为39 g。 6．2 mol过氧化钠与2 mol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 解析：选C 2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O 2 mol 1 mol 1 mol 1 mol 2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2 1 mol 1 mol 1 mol 2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑ 1 mol 1 mol 2 mol Na2O2恰好与NaHCO3分解生成的CO2和H2O反应，排出气体物质后冷却，残留的固体物质为2 mol Na2CO3、2 mol NaOH。 7.如图，在蒸发皿中放一小块钠，加热至熔化时，用玻璃棒蘸取少量无水CuSO4与熔化的钠接触，瞬间产生耀眼的火花，同时有红色物质生成，据此判断下列说法中不正确的是( ) A．上述反应是置换反应 B．上述反应说明钠比铜活泼 C．上述反应证明钠可以从CuSO4溶液中置换出铜 D．加热且无水条件下，Na可以与CuSO4反应并生成Cu 解析：选C 实验在无水条件下进行，有红色物质生成，说明熔融的钠将硫酸铜中的铜置换出来并且放出热量，属于置换反应，钠作还原剂，硫酸铜作氧化剂，说明钠比铜活泼，故A、B项正确；若钠与CuSO4溶液混合，则钠先与水反应生成氢氧化钠，氢氧化钠再与硫酸铜反应生成氢氧化铜，不会置换出铜单质，故C错误；根据以上分析，在无水且加热条件下，Na可以与CuSO4反应并生成Cu，故D正确。 8．用如图所示实验装置进行相关实验探究，其中装置不合理的是( ) A．图甲装置鉴别纯碱与小苏打 B．图乙装置证明Na2O2与水反应放热 C．图丙装置证明Cl2能与烧碱溶液反应 D．用图丁装置探究钠与Cl2的反应 解析：选A 加热固体时，试管口不能向上倾斜，A项设计错误；B项中脱脂棉燃烧，能表明Na2O2与水反应放热；C项中气球变大，表明Cl2能被NaOH溶液吸收；D项能进行Na与Cl2反应的实验。 9．钡和钠相似，也能形成O的过氧化物，下列叙述中正确的是( ) A．过氧化钡的化学式为Ba2O2 B．过氧化钡晶体中阴阳离子个数比为2∶1 C．1 mol过氧化钡与足量水反应生成1 mol氧气 D．过氧化钠和过氧化钡都是强氧化剂 解析：选D 根据化合物中正负化合价的代数和为0可知过氧化钡的化学式为BaO2，A项错误；过氧化钡晶体中阴阳离子个数比为1∶1，B项错误；2BaO2＋2H2O===2Ba(OH)2＋O2↑，1 mol 过氧化钡与足量水反应生成0.5 mol氧气，C项错误；过氧化钠和过氧化钡在反应中都易得到电子，因此都是强氧化剂，D项正确。 10．为精确测定工业纯碱中碳酸钠的质量分数(含少量NaCl)，准确称量W0 g样品进行实验，下列实验方法所对应的实验方案和测量数据最合理(除W0外)的是( ) 选项 实验方法 实验方案 测量数据 A 滴定法 将样品配成100 mL溶液，取10 mL，加入甲基橙，用标准盐酸滴定 消耗盐酸的 体积 B 量气法 将样品与盐酸反应，生成的气体全部被碱石灰吸收 碱石灰增重 的质量 C 重量法 样品放入烧瓶中，置于天平上，加入足量盐酸 减轻的质量 D 量气法 将样品与盐酸反应，气体通过排水量气装置量气 排水体积 解析：选A A项，用甲基橙作指示剂，发生反应Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋H2O＋CO2↑，根据消耗HCl的物质的量可确定Na2CO3的含量，正确；B项，CO2中含有水蒸气，导致结果偏大，错误；C项，CO2挥发带出水蒸气，导致结果偏大，错误；D项，CO2能溶于水，不能用排水法收集，可用排饱和NaHCO3溶液的方法收集，错误。 11.如图所示，甲、乙、丙、丁分别代表Na2CO3、NaOH、NaHCO3、CO2四种物质，a、b、c、d、e、f分别表示两种物质间的转化关系。对于图中两种物质间的转化，通过一步反应就能实现的有( ) A．只有a、b、c、d B．只有b、c、d、e C．只有c、d、e、f D．a、b、c、d、e、f 解析：选D a反应可以是Na2CO3与Ba(OH)2的反应；向NaOH溶液中通入过量的CO2，可以实现反应b；NaHCO3与酸反应可以生成CO2，c反应能够实现；CO2 与NaOH反应可以生成Na2CO3，d反应能够实现；Na2CO3溶液中通入CO2能够实现反应e；NaHCO3受热分解或与NaOH反应，能够实现反应f。 12．向某NaOH溶液中通入CO2气体后得溶液M，因CO2通入量的不同，溶液M的组成也不同。若向M中逐滴加入盐酸，产生的气体体积V(CO2)与加入盐酸的体积V(HCl)的关系有下列图示四种情况，且(2)(3)(4)图中分别有OA查看更多