2020届高考化学一轮复习钠及其化合物学案(2)

2020届高考化学一轮复习钠及其化合物学案(2)

钠及其化合物 知识体系 ‎　‎ ‎(1)注意钠及其化合物溶于水所得溶液浓度的计算中，Na及Na2O2溶于水均会产生气态物质，所得溶液的质量应是原混合物质的质量总和减去产生气体的质量。‎ ‎(2)注意Na2O2跟CO2和水蒸气组成的混合气体反应时的先后顺序。若先发生反应：2 Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑，必还发生2NaOH+ CO2=Na2CO3+H2O，即应先考虑Na2O2跟CO2的反应。‎ ‎(3)正确理解“焰色反应”：‎ ‎①它是元素的一种物质性质。无论是金属离子或金属原子均能发生焰色反应。它属物理变化过程。‎ ‎②不是所有元素都有特征的焰色。只有碱金属元素以及钙、锶、钡、铜等少数金属元素才能呈现焰色反应。‎ ‎③焰色反应的显色过程与气体物质燃烧时产生各色火焰的过程有着本质的区别。焰色反应并非金属及其化合物自身发生燃烧反应而产生各种颜色火焰的过程，而是它们的原子或离子的外围电子被激发而产生的各种颜色的光的过程。‎ 基础过关 第1课时 钠与水的反应 ‎1．钠与水的反应可以概括为：浮、熔、响、游、红五个字来记忆。‎ ‎（1）钠投入水中并浮在水面上——密度小于水。‎ ‎（2）钠立即跟水反应，并放出热量，发出嘶嘶声，产生气体。‎ ‎（3）同时钠熔成一个闪亮的小球并在水面上向各方向迅速游动最后消失——熔点低。（4）反应后的水溶液使酚酞变红——与水反应生成NaOH。‎ ‎2．钠与酸溶液反应 当钠投入酸溶液中，钠首先与酸电离出的H+反应：2Na +2H+2Na++H2↑；当酸完全反应后，过量的钠再与水反应，故钠与酸溶液反应比钠与水反应更剧烈。‎ ‎3．钠与盐溶液的反应 实质上是先与水反应生成 NaOH，NaOH再与盐反应。‎ 与CuSO4溶液反应：2Na+2H2ONaOH+H2↑ (1) CuSO4+2NaOHNa2SO4‎ ‎+Cu(OH)2 (2) 合并(1)(2)得：2Na+2H2O+CuSO4Na2SO4 +Cu(OH)2↓+H2 ↑ ‎ ‎（2）与FeCl3溶液反应：6Na+6H2O+2FeCl36NaCl+2Fe(OH)3↓+3H2↑‎ ‎4.钠和盐溶液反应，不能置换出盐中的金属，这是因为金属阳离子在水中一般是以水合离子形式存在，即金属离子周围有一定数目的水分子包围着，不能和钠直接接触。钠与熔融的盐反应才可能置换出盐中的金属。‎ 典型例题 ‎【例】下列关于钠与水反应的说法不正确的是 （ ）‎ ‎①将小块钠投入滴有石蕊试液的水中，反应后溶液变红；②将钠投入稀盐酸中，钠先与水反应，后与盐酸反应；③钠在水蒸气中反应时因温度高会发生燃烧；④将两小块质量相等的金属钠，一块直接投入水中，另一块用锡箔包住，在锡箔上刺些小孔，然后按入水中，两者放出的氢气质量相等。‎ A．①② B．②③ C．②③④ D．①②③④‎ ‎[解析]钠与水反应产生氢氧化钠只能使酚酞变红，而不能使石蕊变红。钠与水的反应本质是钠与H+‎ 的反应，所以钠先与盐酸溶液中的酸反应。钠在水蒸气中反应产生的是氢气，尽管温度高且反应放热，因无氧气不能燃烧。钠的密度比水大，浮在水面上时，就有部分钠被氧气氧化，而用锡箔包住的钠不会被氧气氧化，所以与水反应的钠质量不相等，两者放出氢气的质量也不相等。‎ ‎[答案]D 基础过关 第2课时 过氧化钠的结构与性质 ‎1．Na2O2的结构特点 在Na2O2和H2O2中，氧是－1价，这是因为两个氧原子之间以一对共用电子相结合（非极性键），形成了一种不太稳定的结构。‎ ‎2．Na2O2的性质 ‎－1价介于氧的两种较稳定化合价0价和－2价之间，因此Na2O2既可以在一定条件下 获得电子表现氧化性（如与SO2、Fe2+、品红等反应），也可以在一定条件下失去电子 表现还原性（如与H+和MnO4-反应），还可以在一定条件下发生歧化反应（如与H2O、CO2等反应）；但以氧化性为主。‎ Na2O2与SO2反应：Na2O2+SO2 Na2SO4‎ Na2O2投入FeCl2溶液中，可将Fe2+氧化成Fe3+，同时生成Fe(OH)3沉淀：3Na2O2+6FeCl2+6H2O2FeCl3+4Fe(OH)3↓+6NaCl。‎ ‎ Na2O2投入氢硫酸中，可将H2S氧化成单质硫，溶液变浑浊：Na2O2+H2S2NaOH+S↓。‎ ‎ Na2O2投入品红溶液中，可使品红溶液褪色(褪色原理与SO2不同)。‎ 典型例题 ‎【例】在呼吸面具和潜水艇中可用过氧化纳作为供氧剂。请选用适当的化学试剂和实验用品、用上图中的实验装置进行实验，证明过氧化钠可作供氧剂。‎ ‎（1）A是制取CO2的装置。写出A中发生反应的化学方程式： 。‎ ‎（2）填写表中空格：（请在答题卡上填空）‎ 仪器 加入试剂 加入该试剂的目的 B 饱和NaHCO3溶液 C D ‎（3）写出过氧化钠与二氧化碳反应的化学方程式： 。‎ ‎（4）试管F中收集满气体后，下一步实验操作是： 。‎ ‎[解析]要证明过氧化钠可作供氧剂，必须验证实验产物是O2，故实验目的就是验证过氧化钠与水或二氧化碳的反应。实验仪器中的A是二氧化碳发生装置，B、D是除杂装置，C是反应装置，E是尾气处理与收集装置。本实验可能存在的杂质气体有：HCl和水，但由于过氧化钠与二氧化碳的反应是离子反应，故水不必除去。试管F中收集满气体后，下一步实验操作应是验证实验产物是O2。为检验生成的O2应将试管F从水槽中取出，然后用带火星的木条伸入管口进行检验，但是取出F前，应将装置A中的反应停止。‎ ‎[答案]（1）CaCO3+2HCl＝CaCl2+H2O+CO2↑ ‎ ‎（2）B 饱和NaHCO3 除CO2中的HCl ‎ C Na2O2粉末 反应物 ‎ D NaOH溶液 除去未反应的CO2‎ ‎（3）2Na2O2+2CO2＝2Na2CO3+O2 （4）将带火星的木条插入试管检验木条能否复燃。 ‎ ‎[方法技巧]做实验首先确立实验目的，确定装置B、C、D的作用是解答本题的关键。易错点是部分考生考虑二氧化碳中的水必须除去，从而认为装置是干燥装置，D是Na2O2与CO2反应装置而出现错误。‎ 基础过关 第3课时 碳酸钠、碳酸氢钠 ‎1．碳酸钠、碳酸氢钠主要性质比较及鉴别 ‎（1）热稳定性不同。分别加热少量固体，若发生分解反应，将产生的气体通入澄清的石灰水中，石灰水变浑浊的原试剂是NaHCO3，另一个为Na2CO3。‎ ‎（2）和酸反应速率不同。分别取一定质量的固体，加入等浓度、等体积的盐酸，反应快、产生气体多的为NaHCO3，另一个为Na2CO3。‎ ‎（3）阴离子不同。分别取其稀溶液，滴加氯化钡稀溶液或CaCl2溶液，产生沉淀的原试剂为Na2CO3，另一个为NaHCO3。‎ ‎（4）溶液的酸碱性。测其稀溶液(0.1 mol·L-1)的pH，Na2CO3溶液的pH在12左右，而 NaHCO3溶液的pH在8左右。‎ ‎2. 碳酸钠溶液与盐酸反应时，二者滴加的次序不同，产生的现象不同。‎ 向盐酸中逐滴加入Na2CO3溶液（开始时酸过量）：2HCl+Na2CO32NaCl+CO2↑+H2O。若向Na2CO3溶液中逐滴加入盐酸（开始时酸不足）：HCl+Na2CO3NaCl+NaHCO3（无气泡），HCl+NaHCO3NaCl+CO2↑+H2O。由以上分析可知，不同的滴加顺序产生不同的现象，这就是不用其他试剂鉴别Na2CO3溶液和盐酸的原理。‎ ‎3. 碳酸氢钠和碳酸钠的制法 ‎ （1）制取NaHCO 3的方法 ‎ ①减压低温蒸干NaHCO3溶液。NaHCO3遇热易分解，其水溶液加热更易分解，所以不可能采用常压下蒸发溶剂的方法制得NaHCO3晶体。‎ ‎ ②往饱和Na2CO3 溶液中通入CO2，过滤得到晶体。Na2CO 3+CO 2+H2O2NaHCO 3 ‎ ‎ （2）联碱法制纯碱原理 ‎①在饱和食盐水中通NH3饱和后，再通CO2 ：NH3+CO2+H2ONH4HCO3 ‎ ‎②生成NH4HCO3的溶解度大，而c(Na+)也大，而NaHCO3溶解度小，故产生沉淀：NaCl+ NH4HCO3NaHCO3↓+NH4Cl，总方程式：NaCl+ NH3+CO2+H2ONaHCO3↓+NH4Cl。‎ ‎ ③将析出沉淀加热，制得Na2CO3（纯碱）‎ 注意：不能先通入CO2达饱和后再通入NH3，因为CO2在水中的溶解度很小(1∶1)，即使通入过量的NH3，所生成的NaHCO3、NH4Cl也很少，这样就无法制取NaHCO3。‎ 典型例题 ‎【例1】将0.01mol下列物质分别加入100mL蒸馏水中，恢复至室温，所得溶液中阴离子浓度的大小顺序是(溶液体积变化忽略不计)‎ ‎①Na2O1 ②Na2O ③Na2CO3 ④NaCl A.①>②>③>④ B.①>②>④>③‎ C.①=②>③>④ D.①=②>③=④‎ 答案：A 解析：①②溶于水，溶质都是0.02moL,但前者有氧气生成，因此氢氧根浓度大，有①>②;③中碳酸根水解使得阴离子浓度稍大于④。因此有A正确。‎ ‎【例2】将0.4gNaOH和‎1.06g Na2CO3混合并配成溶液，向溶液中滴加0.1mol·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 答案：C 解析：此题考查了元素化合物、图像数据的处理知识。向NaOH和Na2CO3混合溶液中滴加盐酸时，首先和NaOH反应生成水和氯化钠，当滴入‎0.1L时，两者恰好反应完全；继续滴加时，盐酸和Na2CO3开始反应，首先发生：HCl+ Na2CO3= NaHCO3+NaCl，不放出气体，当再加入‎0.1L时，此步反应进行完全；继续滴加时，发生反应：NaHCO3+HCl =NaCl+H2O+CO2↑；此时开始放出气体，分析图像，可知选C。‎ 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HCl+ Na2CO3= NaHCO3+NaCl；进行完全后，再发生：NaHCO3+HCl =NaCl+H2O+CO2↑‎ ‎【例3】为了检验某含有杂质的样品的纯度，现将克样品加热，其质量变为g,，则该样品的纯度（质量分数）是 （ ）‎ A. B.‎ C. D.‎ 答案 A 解析 2NaHCO3 Na2CO3 + CO2↑ + H2O D m (减少)‎ ‎ 2×84 106 62‎ ‎ x (w1- w2)‎ 解得x=，将其带入下式可得： w(Na2CO3)= (w1- x )/W1 = ，‎ A项正确。‎ 基础过关 第4课时 碱金属 ‎1．焰色反应 ‎（1）概念：多种金属或它们的化合物在燃烧时使火焰呈特殊的颜色，叫焰色反应。‎ ‎（2）用品：铂丝（或铁、铬、镍、钨等）、酒精灯（或煤气灯）、试剂。‎ ‎（3）焰色反应鉴别盐类的步骤：①铂丝在火焰上灼烧至原火焰色。②蘸取溶液（沾取固体）放在火焰上灼烧，观察火焰颜色，观察钾火焰颜色要透过蓝色的钴玻璃去观察。③盐酸洗铂丝。④铂丝在火焰上灼烧至原火焰色（如不能灼烧至原火焰色，则需再酸洗，再灼烧）。⑤再蘸取（沾取）另外化学药品进行实验。‎ 钾、钠焰色反应颜色：钾——紫色（透过蓝色钴玻璃）；钠——黄色。‎ ‎2．碱金属的性质规律与特例 ‎（1）通常合金多呈固态，而钠钾合金却是液态。‎ ‎（2）碱金属单质在空气或氧气中燃烧时，生成过氧化物甚至比过氧化物更复杂的氧化物，而Li只生成Li2O。‎ ‎（3）碱金属单质密度一般随核电荷数增大而递增，但K的密度比Na小。‎ ‎（4）碱金属单质一般跟水剧烈反应，但Li跟水反应缓慢（LiOH溶解度小）。‎ ‎（5）碱金属单质因其活动性强，多保存在煤油中，而Li却因密度比煤油更小，只能保存在液体石蜡中。‎ ‎（6）碱金属的盐一般都易溶于水，但Li2CO3却微溶。‎ ‎（7）一般说，酸式盐较正盐溶解度大，但NaHCO3却比Na2CO3溶解度小。‎ ‎（8）试剂瓶中的药品取出后，一般不能放回原瓶，但IA金属Na、K等除外。‎ ‎（9）一般活泼金属能从盐中置换出不活泼金属，但对IA非常活泼的金属Na、K等除外。如：2Na+CuSO4+2H2OCu(OH)2↓+H2↑+Na2SO4。‎ ‎（10）Fr是放射性元素，所以在自然界中不存在。‎ 典型例题 ‎【例1】下列叙述正确的是 A．Li在氧气中燃烧主要生成 B．将SO2通入溶液可生成沉淀 C．将CO2通入次氯酸钙溶液可生成次氯酸 D．将NH3通入热的CuSO4溶液中能使Cu2+还原成Cu ‎【解析】A错误，因为Li在空气中燃烧只能生成Li2O,直接取材于第一册课本第二章第三节； B错误，酸性：HCl＞H2SO3＞H2CO3所以通入后无BaSO3沉淀，因为BaSO3+2HCl=BaCl2+H2O+SO2↑；D错误，溶液中该反应难以发生，先是：2NH3+2H2O+CuSO4=Cu(OH)2↓+(NH4)2SO4,接着Cu(OH)2CuO+H20,溶液中NH3不能还原CuO为Cu,要还原必须是干燥的固态！C正确，强酸制弱酸，酸性：H2CO3＞HClO,反应为：CO2+H20+Ca(ClO)2=CaCO3↓+2HClO，直接取材于课本第一册第四章第一节；‎ ‎【答案】C ‎【命题意图】考查无机元素及其化合物，如碱金属，氯及其化合物，碳及其化合物，硫及其化合物，氮及其化合物等A、B、C选项直接取材于高一课本，D取材于高二第一章氮族。‎ ‎【点评】再次印证了以本为本的复习策略，本题四个选项就直接取材于课本，属于简单题，不重视基础，就有可能出错！‎ ‎【例2】下列叙述正确的是 A．铝制容器可盛装热的H2SO4 ‎ B．Agl胶体在电场中自由运动 C．K与水反应比Li与水反应剧烈 D．红磷在过量Cl2中燃烧生成PCl3‎ ‎8. 答案C ‎【解析】本题考察物质的性质。A项，铝与热的浓硫酸反应，错误。B项，AgL胶体吸附电荷而带电，故在电场作用下做定向移动，错误。C项，K比Li活泼，故与水反应剧烈，正确。D项，P与过量的反应，应生成,错误。‎ ‎【误区警示】铝在冷、热中发生钝化，但是加热则可以发生反应，胶体自身不带电，但是它可以吸附电荷而带电。由此警示我们，化学学习的平时学生一定要严谨，对细小知识点要经常记忆，并且要找出关键字、词。‎ ‎【例3】锂离子电池的广泛应用使回收利用锂货源成为重要课题：某研究性学习小组对废旧锂离子电池正极材料（LiMn2O4、碳粉等涂覆在铝箔上）进行资源回收研究，设计实验流程如下：‎ ‎（1）第②步反应得到的沉淀X的化学式为 。‎ ‎（2）第③步反应的离子方程式是 。‎ ‎（3）第④步反应后，过滤Li2CO3所需的玻璃仪器有 。‎ 若过滤时发现滤液中有少量浑浊，从实验操作的角度给出两种可能的原因：‎ ‎ 、 。‎ ‎（4）若废旧锂离子电池正极材料含LiNB2O4的质量为‎18.1 g第③步反应中加入20.0mL3.0mol·L-1的H2SO4溶液。定正极材料中的锂经反应③和④完全为Li2CO3,剩至少有 Na2CO3参加了反应。‎ 答案：（1）Al(OH)3‎ ‎(2)4 LiMn2O4+O2+4H+=4Li++8MnO2+2H2O ‎ ‎(3) 漏斗 玻璃棒 烧杯 ； 滤纸破损、滤液超过滤纸边缘等 ‎（4）5.3 ‎ 解析：第一步就是铝溶解在氢氧化钠溶液中 第二步就是偏铝酸钠与二氧化碳生成氢氧化铝，第三步是氧化还原反应，注意根据第一步反应LiMn2O4不溶于水。‎ 第（4）小题计算时要通过计算判断出硫酸过量。‎ ‎【例4】金属钙线是炼制优质钢材的脱氧脱磷剂，某钙线的主要成分为金属M和，并含有3.5%（质量分数）．‎ ‎（1）元素在周期表中位置是 ，其原子结构示意图 ．‎ ‎（2）与最活跃的非金属元素A形成化合物D，D的电子式为 ，D的沸点比A与形成的化合物E的沸点 ．‎ ‎（3）配平用钙线氧脱鳞的化学方程式：‎ ‎ P+ FeO+ CaO + Fe ‎（4）将钙线试样溶于稀盐酸后，加入过量 溶液，生成白色絮状沉淀并迅速变成灰绿色，最后变成红褐色.则金属M为______；检测的方法是_____（用离子方程式表达）．‎ ‎（5）取‎1.6g钙线试样，与水充分反映，生成224ml.（标准状况），在想溶液中通入适量的，最多能得到 g．‎ 答案（5分）‎ ‎（1）第四周期第ⅡA族，‎ ‎（2） ，高 ‎（3）2P+5FeO+3CaOCa3（PO4）2+5Fe ‎（4）Fe;Fe+3SCN-=Fe(SCN)3‎ ‎（5）1.1‎ ‎【解析】本题考查钙、铁的知识。（1）Ca为20号，位于第四周期，第IIA族。（2）最活泼的金属为：F, 为离子化合物，为分子晶体，故的沸点高。（3）P从0价升至+5价，从+2价降至0价，根据得失电子守恒有，P前配2，前配5.（4）有颜色变化可知，红褐色为,与KSCN变血红色。（5）与中只有与水能反应生成，由~得，n()=0.224/22.4=0.01mol。n()=1.6×3.5%/56=0.01MOL。由钙守恒得，m()=(0.01+0.001)×100=‎1.1g。‎ ‎【例5】正极材料为的锂离子电池已被广泛用作便携式电源。但钴的资源匮乏限制了其进一步发展。‎ ‎（1）橄榄石型是一种潜在的锂离子电池正极材料，它可以通过、与溶液发生共沉淀反应，所得沉淀经‎80℃‎真空干燥、高温成型而制得。‎ ‎①共沉淀反应投料时，不将和溶液直接混合的原因是 。‎ ‎②共沉淀反应的化学方程式为 。‎ ‎③高温成型前，常向中加入少量活性炭黑，其作用除了可以改善成型后的的导电性能外，还能 。‎ ‎（2）废旧锂离子电池的正极材料试样（主要含有及少量AI、Fe等）可通过下列实验方法回收钴、锂。‎ ① 在上述溶解过程中，被氧化成，在溶解过程中反应的化学方程式为 。‎ ② 在空气中加热时，固体残留率随温度的变化 如右图所示。已知钴的氢氧化物加热至‎290℃‎时已完全 脱水，则‎1000℃‎时，剩余固体的成分为 。（填化学式）；‎ 在350~‎400℃‎范围内，剩余固体的成分为 。（填化学式）。‎ ‎【答案】‎ ‎(1)‎ ‎①Fe2+在碱性条件下更易被氧化（凡合理答案均可）‎ ‎②（NH4）2Fe（SO4）2+LiOH+H3PO4=LiFePO4+2NH4HSO4+H2O ‎③与空气中O2反应，防止LiFePO4中的Fe2+被氧化 ‎（2）‎ ‎① ‎ ‎② 、‎ ‎【解析】本题考察的知识比较散，涉及到能源利用，物质性质、化工流程分析，图表分析，覆盖面比较广。（1）①不能直接混合的原因是Fe2+在碱性条件下更容易被氧化；②根据题给的信息，发生的反应为（NH4）2Fe（SO4）2+LiOH+H3PO4=LiFePO4+2NH4HSO4+H2O③消耗空气中的O2,保护Fe2+,防止Fe2+被氧化；（2）①通过题给信息可知LiCoO2与Na2S2O3发生了氧化还原反应，反应为8 LiCoO2+ Na2S2O3+11H2SO4=4Li SO4+8CoSO4+ Na2SO4+11 H2O②根据质量的变化，在变化过程中，Co的质量没有变，通过题给数据看，在‎10000C是Co(OH)2完全分解，则产物CoO，在350‎-4000C时，固体的质量在89.25%-86.38%之间，可以通过极点进行分析，在‎2920C,n(Cr)n(O)=100/93：（89.25-100*59/93)/16=2:3,其化学式为Co2O3在‎5000C n(Cr)n(O)= 100/93：（86.38-100*59/93)/16=3:4其化学式为Co3O4 ，所以可以确定在350‎-4000C时的化学式为Co2O3和Co3O4‎ ‎【例6】市场上经常见到的标记为Li-ion的电池称为“锂离子电池”。它的负极材料是金属锂和碳的复合材料（碳作为金属锂的载体），电解质为一种能传导Li的高分子材料。这种锂离子电池的电池反应为：‎ ‎ Li+2Li 下列说法不a正确的是 （ ）‎ A．放电时，负极的电极反应式：Li-e=Li B．充电时，Li既发生氧化反应又发生还原反应 C．该电池不能用水溶液作为电解质 D．放电过程中Li向负极移动 答案 D 解析 A项，Li从零价升至正价，失去电子，作为负极，正确；‎ B项，反应逆向进行时，反应物只有一种，故化合价既有升，又有降，所以既发生氧化反应又发生还原反应，正确；‎ C项，由于Li可以与水反应，故应为非水材料，正确；‎ D项，原电池中阳离子应迁移至正极失电子，故错。‎