2019-2020年高考化學一輪復習 第三章 第一講 鈉及其重要化合物.doc
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2019-2020年高考化學一輪復習 第三章 第一講 鈉及其重要化合物 [考綱展示] 1．知道Na及其氧化物的性質(zhì)?！?.能利用Na及其氧化物分別與水反應的化學方程式進行相關計算?！?.能規(guī)范解答以Na及其氧化物為載體的實驗探究、框圖推斷題?！?.了解Na2CO3和NaHCO3的性質(zhì)。 5.能正確鑒別Na2CO3和NaHCO3，并能用實驗的方法實現(xiàn)它們之間的相互轉化?！?.從原子的核外電子排布，理解ⅠA族元素(單質(zhì)、化合物)的相似性和遞變性。 7.了解堿金屬的主要物理性質(zhì)和化學性質(zhì)及其應用?！?.了解堿金屬及其化合物的典型計算?！?.記住Na、K等重要金屬元素的焰色反應。 考 點 一 鈉的性質(zhì)及應用[學生用書P45] 一、鈉的物理性質(zhì) 顏色：銀白色，熔點：低，硬度：小，導電、導熱性：良好，密度：ρ(H2O)＞ρ(鈉)＞ρ(煤油)。 二、鈉的化學性質(zhì) 1．主要化學性質(zhì) Na 總結：鈉與水、酸反應的實質(zhì)都是鈉與H＋的反應。 2．鈉與含有酚酞的水反應的實驗現(xiàn)象及解釋 三、鈉的保存 實驗室中通常將少量鈉保存在煤油中，目的是防止鈉與空氣中的氧氣和水發(fā)生反應。 四、鈉的用途 1．工業(yè)上用鈉作強還原劑，用于冶煉金屬，如4Na＋TiCl4Ti＋4NaCl。 2．NaK合金(液態(tài))用作原子反應堆的導熱劑。 3．制作高壓鈉燈。 巧記口訣 銀白輕低軟，傳導熱和電，遇氧產(chǎn)物變，遇氯生白煙，遇水記五點，浮熔游響紅，遇酸酸優(yōu)先，遇鹽水在前。 (xx四川綿陽第二次診斷考試)下列物質(zhì)放在空氣中會變質(zhì)，且變質(zhì)過程與空氣中的O2、CO2、水蒸氣都有關的是( ) A．過氧化鈉 B．金屬鈉 C．硫酸亞鐵晶體 D．四氯化硅液體 [解析] A項，過氧化鈉可與空氣中的水蒸氣、CO2反應，變質(zhì)過程與空氣中的O2無關；B項，金屬鈉與空氣中的水蒸氣、O2反應而變質(zhì)，生成物可進一步和CO2反應；C項，硫酸亞鐵晶體不與空氣中的CO2反應；D項，四氯化硅液體與空氣中的O2、CO2都不反應。 [答案] B 1．金屬鈉與可溶性鹽溶液反應的思維模板 2．金屬鈉與溶液反應現(xiàn)象分析的思維模板 (1)共性：因為鈉與溶液反應中均屬于劇烈的置換反應，故有共同的現(xiàn)象產(chǎn)生。①浮：鈉浮在液面上；②熔：鈉熔化成光亮的小球；③游：在液面上不停地游動直至反應完；④響：反應中不停地發(fā)生“嘶嘶”的響聲。 (2)差異性：與酸及能形成弱堿的金屬鹽溶液反應時，由于溶液中H＋濃度較大，反應比鈉與水的反應劇烈，最后鈉可能在液面上燃燒；與鹽溶液反應時，還可能會生成沉淀(如生成難溶堿)、氣體(NH3)等。 1.將金屬鈉放入盛有下列溶液的小燒杯中，既有氣體產(chǎn)生，又有沉淀生成的是________。 ①MgSO4溶液?、贔eCl3溶液?、埏柡蚇aCl溶液 ④Ca(HCO3)2溶液?、軳H4Cl溶液 解析：均發(fā)生2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，①生成Mg(OH)2沉淀，②生成Fe(OH)3沉淀，③析出NaCl固體，④生成CaCO3沉淀，⑤僅生成氣體。 答案：①②③④ 題組一 鈉的性質(zhì) 1．(教材改編)下列關于鈉的敘述中，不正確的是( ) A．鈉燃燒時發(fā)出耀眼的白光 B．鈉燃燒時生成過氧化鈉 C．鈉有很強的還原性 D．鈉原子的最外層只有一個電子 解析：選A。鈉燃燒時火焰呈黃色，故A錯。 2．將一小塊金屬鈉分別投入盛有a.水、b.乙醇、c.稀H2SO4的三個小燒杯中，反應速率由快到慢的順序為________________________________________________________________________。 解釋反應速率不同的原因：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：要認清鈉與給出的三種物質(zhì)間的反應實質(zhì)是與H＋反應。 答案：c>a>b 鈉與上述三種物質(zhì)反應的實質(zhì)都是鈉與H＋間的置換反應，H＋濃度的大小決定了反應速率的快慢。由三種物質(zhì)電離H＋的能力可知H＋濃度的大小順序為c>a>b，因而反應速率為c>a>b 題組二 有關鈉的反應的實驗探究 3．(xx河南開封高三調(diào)研)按如圖所示實驗裝置進行鈉跟水反應的實驗，據(jù)此判斷下列說法正確的是( ) A．打開右端膠塞，將一小塊金屬鈉加入到煤油中，反應前片刻，鈉的位置應在a處 B．開始反應后，能觀察到的實驗現(xiàn)象是鈉在b處液面以下的水中反應 C．反應一段時間后，左端液面上升，進入長頸漏斗，a處有無色氣體產(chǎn)生 D．若用苯或酒精來代替煤油，可觀察到相同的實驗現(xiàn)象 解析：選C。鈉的密度比煤油的大，應下降到b處，與水反應，產(chǎn)生氣體，由于氣體的作用，又使鈉進入煤油，由于重力作用，鈉又要下沉，這樣鈉就在b界面上下跳動，所以A、B說法錯誤。由于反應開始后產(chǎn)生的氣體在a處積累，部分水將排到長頸漏斗中，反應一段時間后，左端液面上升，所以C說法正確。由于酒精能溶于水，所以若用苯或酒精來代替煤油，觀察到的實驗現(xiàn)象不相同。 4．(xx北京順義一中高三模擬)金屬鈉與水的反應是中學化學中的一個重要反應，相關實驗有幾個不同的演示方法。分別如圖中的甲、乙、丙所示： (1)現(xiàn)按圖甲所示的方法，在室溫時，向盛有Ca(HCO3)2溶液的水槽中加入一小塊金屬鈉。下列現(xiàn)象描述正確的是________(填字母)。 A．鈉浮在液面上，并四處游動，最后消失 B．鈉熔化成一個光亮的小球 C．反應開始后，溶液由無色變成紅色 D．恢復至室溫，水槽底部有固體物質(zhì)析出 (2)請補充并完成甲實驗從試劑瓶中取出鈉到向水槽中投入鈉的有關操作：用鑷子從試劑瓶中取出一小塊鈉，________________________________。用鑷子夾取切好的金屬鈉投入到盛有Ca(HCO3)2溶液的水槽中。 (3)某同學用鑷子夾住一塊金屬鈉，按圖乙所示的方法來收集產(chǎn)生的氣體，但鈉很快脫落，實驗沒有成功，正確的關鍵操作應該為________________________________________________________________________。 (4)按圖丙在礦泉水瓶內(nèi)裝滿水，用帶有鈉的帶孔瓶塞塞緊，排出水的體積為16.8 mL。假設瓶內(nèi)、瓶外均屬于標準狀況，則所用的鈉的質(zhì)量為________g。 解析：(1)鈉與水反應的現(xiàn)象加上生成的NaOH與Ca(HCO3)2反應生成沉淀。 (3)因Na與水反應放熱使鈉熔化，故很快脫落。 (4)Na與水反應產(chǎn)生氣體16.8 mL，m(Na)＝223 g/mol＝0.034 5 g。 答案：(1)ABD (2)用濾紙吸干表面的煤油，用小刀切下黃豆粒大小的鈉粒，將多余的鈉放回原試劑瓶 (3)用帶有一些小孔的鋁箔把鈉包好，再用鑷子夾住 (4)0.034 5 (1)鈉的取用方法：用鑷子夾取一小塊鈉，用濾紙吸干表面的煤油，用小刀切取黃豆粒大小的鈉，將剩余的鈉放回原試劑瓶。 (2)鈉失火的處理：用沙土蓋滅，不能用水或泡沫滅火器滅火。 考 點 二 氧化鈉和過氧化鈉[學生用書P46] 氧化鈉與過氧化鈉的比較 氧化鈉 過氧化鈉 化學式 Na2O Na2O2 氧元素的化合價 －2 －1 電子式 化合物類型 離子化合物 離子化合物 顏色狀態(tài) 白色固體 淡黃色固體 與H2O反應的方程式 Na2O＋H2O===2NaOH 2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑ 與CO2反應的方程式 Na2O＋CO2===Na2CO3 2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2 與鹽酸反應的方程式 Na2O＋2HCl===2NaCl＋H2O 2Na2O2＋4HCl===4NaCl＋2H2O＋O2↑ 用途 氧化劑、供氧劑、漂白劑、殺菌劑 (1)分析過氧化物的組成時要注意O為原子團，是一個整體。 (2)過氧化鈉是一種“綠色”氧化劑。 (3)過氧化鈉的強氧化性 ①Na2O2投入FeCl2溶液中，可將Fe2＋氧化成Fe3＋，同時生成Fe(OH)3沉淀。 ②Na2O2投入氫硫酸中，可將H2S氧化成單質(zhì)硫，使溶液變渾濁。 ③Na2O2投入Na2SO3溶液中，可將SO氧化成SO。 ④Na2O2投入品紅溶液中，因其有漂白性，可使品紅溶液褪色。 (xx福建龍巖高三模擬)取a g某物質(zhì)在O2中完全燃燒，將生成物與足量Na2O2固體完全反應，反應后，固體質(zhì)量恰好也增加了a g，下列物質(zhì)不能滿足上述結果的是 ( ) A．H2 B．CO C．C6H12O6 D．C12H22O11 [解析] 2CO＋O22CO2① 2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2② ①＋②得：Na2O2＋CO===Na2CO3(虛擬的反應) 即可看作CO能被Na2O2完全吸收； 同理，2H2＋O22H2O③ 2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑④ ③＋④得：Na2O2＋H2===2NaOH(虛擬的反應) 即可看作H2能被Na2O2完全吸收；C項可變形為(CO)6(H2)6；D項變?yōu)镃(CO)11(H2)11，因而反應后質(zhì)量增加大于a g。 [答案] D 凡分子組成符合(CO)m(H2)n的物質(zhì)，W g該物質(zhì)在O2中完全燃燒，將其產(chǎn)物(CO2和水蒸氣)通過足量的Na2O2后，固體增重必為W g?；蚴怯蒀、H、O三種元素組成的物質(zhì)，只要C、O原子個數(shù)比為1∶1，即可滿足該條件。 中學階段常見的符合這一關系的物質(zhì)有： (1)無機物：H2、CO及H2和CO的混合氣體等； (2)有機物：CH3OH(甲醇)、HCHO(甲醛)、CH3COOH(乙酸)、HCOOCH3(甲酸甲酯)、C6H12O6(葡萄糖)等。 2.(xx安徽合肥一模)在Na2O2與CO2的反應中，下列說法正確的是( ) A．該反應中Na2O2是氧化劑，CO2是還原劑 B．1 mol Na2O2參加反應，有2 mol e－轉移 C．Na2O2晶體中陰、陽離子個數(shù)比為1∶2 D．CO2分子中含有極性鍵和非極性鍵 解析：選C。該反應中Na2O2既是氧化劑，又是還原劑，A項錯誤；根據(jù)知，1 mol Na2O2參加反應，轉移1 mol e－，B項錯誤；Na2O2晶體中陰、陽離子分別為O、Na＋，個數(shù)比為1∶2，C項正確；CO2分子的結構式為O===C===O，CO2分子中只含極性鍵，不含非極性鍵，D項錯誤。 題組一 Na2O2的性質(zhì)及應用 1．(教材改編)比較下列四組反應，回答下列問題。 一組：①Na2O2＋CO2?、贜a2O2＋SO2 二組：③Na2O2＋FeCl3(溶液)?、躈a2O2＋FeCl2(溶液) 三組：⑤SO2通入品紅溶液中，加熱 ?、轓a2O2加入到品紅溶液中，加熱 四組：⑦NaOH溶液滴入紫色石蕊試液中 ?、郚a2O2固體加入到紫色石蕊試液中 問題：(1)寫出①、②兩反應的化學方程式。 (2)判斷③、④反應中可能發(fā)生的現(xiàn)象，為什么？ (3)判斷⑤、⑥反應中可能發(fā)生的現(xiàn)象，為什么？ (4)判斷⑦、⑧反應中可能發(fā)生的現(xiàn)象，為什么？ 解析：既要注意Na2O2與水反應的現(xiàn)象和產(chǎn)物，又要注意Na2O2在此反應中表現(xiàn)的強氧化性帶來的其他效應。 答案：(1)①2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2 ②Na2O2＋SO2===Na2SO4 (2)③、④反應均會有紅褐色沉淀生成并有氣體放出，④中氣體明顯少于③中氣體，F(xiàn)eCl3與NaOH反應生成Fe(OH)3，F(xiàn)e(OH)3是不溶性的紅褐色沉淀；④中Fe2＋具有強還原性，易被Na2O2氧化并生成Fe(OH)3，Na2O2與溶液中的水劇烈反應會有O2產(chǎn)生。 (3)⑤溶液紅色褪去，加熱后又恢復紅色；⑥溶液紅色褪去，加熱后不能恢復紅色。原因是SO2的漂白性是由于其與有色物質(zhì)反應生成的不穩(wěn)定的化合物，Na2O2的漂白性是因其具有強氧化性。 (4)⑦溶液變藍，⑧溶液先變藍后褪色。原因是Na2O2與H2O反應生成NaOH，呈堿性，同時Na2O2又有漂白性。 2．將Na2O2分別投入到含有下列離子的溶液中，離子濃度明顯減小的是( ) ①S2－?、赟O?、跦CO?、蹻e2＋ ⑤CO ⑥SO?、逤H3COO－ ⑧NH A．①②③④⑧ B．①②③④⑤ C．②③④⑤⑧ D．④⑤⑥⑦⑧ 解析：選A。S2－、SO、Fe2＋均被氧化，HCO轉化成CO，NH轉化成NH3H2O或生成NH3。CO、CH3COO－、SO基本不變。 題組二 關于Na2O2的定量計算 3．200 ℃時，11.6 g CO2和H2O的混合氣體與足量的Na2O2反應，反應后固體質(zhì)量增加了3.6 g，則原混合氣體的平均相對分子質(zhì)量為 ( ) A．5.8 B．11.6 C．23.2 D．46.4 解析：選C。2CO2＋2Na2O2===2Na2CO3＋O2， 2H2O＋2Na2O2===4NaOH＋O2； 固體增加的質(zhì)量等于混合氣體減小的質(zhì)量， 即：m(混合氣體)＋m(Na2O2)＝m(固體)＋m(O2) m(混合氣體)－m(O2)＝m(固體)－m(Na2O2)＝3.6 g 所以m(O2)＝m(混合氣體)－3.6 g＝8 g n(O2)＝＝ mol n(混合氣體)＝ mol 所以Mr(混合氣體)＝＝23.2 gmol－1。 4．在一定條件下，使CO和O2的混合氣體26 g充分反應，所得混合物在常溫下跟足量的Na2O2固體反應，結果固體增重14 g，則原混合氣體中O2和CO的質(zhì)量比可能是( ) A．9∶4 B．1∶1 C．7∶6 D．6∶7 解析：選D。固體增重的質(zhì)量即為CO的質(zhì)量，所以O2的質(zhì)量為26 g－14 g＝12 g，其比值為：＝，D正確。 Na2O2與CO2、H2O反應的5個角度 (1)物質(zhì)的量的關系 無論是CO2或H2O的單一物質(zhì)還是二者的混合物，通過足量的Na2O2時，CO2或H2O與放出O2的物質(zhì)的量之比均為2∶1。 (2)氣體體積關系 若CO2和水蒸氣的混合氣體(或單一氣體)通過足量Na2O2，氣體體積的減小量或原混合氣體體積的即為生成氧氣的量。 (3)固體質(zhì)量關系 相當于固體Na2O2只吸收了CO2中的“CO”，H2O中的“H2”；可以看作發(fā)生相應的反應：Na2O2＋CO===Na2CO3，Na2O2＋H2===2NaOH(實際上兩反應都不能發(fā)生)。 (4)電子轉移關系 當Na2O2與CO2、H2O反應時，每產(chǎn)生1 mol O2轉移2 mol e－。 如：2CO2＋2Na2O2===2Na2CO得2e－3＋O失2e－2 (5)先后順序關系 一定量的Na2O2與一定量的CO2和H2O(g)的混合物反應，可看作Na2O2先與CO2反應，待CO2反應完全后，Na2O2再與H2O(g)發(fā)生反應。 考 點 三 碳酸鈉與碳酸氫鈉[學生用書P47] 碳酸鈉與碳酸氫鈉的比較 名稱 碳酸鈉 碳酸氫鈉 俗名 純堿(或蘇打) 小蘇打 主要性質(zhì) 色態(tài) 白色粉末 細小白色晶體 水溶性 易溶 可溶 等濃度的水溶液的堿性 較強 較弱 穩(wěn)定性 穩(wěn)定(Na2CO310H2O易風化) 受熱易分解 主要性質(zhì) 與鹽酸反應 Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋H2O＋CO2↑或Na2CO3＋HCl===NaCl＋NaHCO3 NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑ 與NaOH和Ca(OH)2反應 與NaOH不反應；Ca(OH)2＋Na2CO3===CaCO3↓＋2NaOH NaHCO3＋NaOH===Na2CO3＋H2O；2NaHCO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋Na2CO3＋2H2O 主要用途 化工原料、洗滌劑 食品發(fā)酵、泡沫滅火器 相互轉化 Na2CO3NaHCO3 (1)Na2CO3、NaHCO3與酸、堿、鹽的反應均為復分解反應，因而反應能否進行應從復分解反應的條件來判斷。 (2)NaHCO3與堿溶液反應的實質(zhì)是HCO與OH－反應生成CO，CO有可能發(fā)生后續(xù)反應，如NaHCO3與Ca(OH)2溶液反應可以生成白色沉淀CaCO3。 (3)不能用澄清石灰水來鑒別Na2CO3與NaHCO3：Ca(OH)2溶液與二者均生成白色沉淀CaCO3，無法區(qū)別。 (xx金考卷選粹)某?；瘜W課外小組為了鑒別碳酸鈉和碳酸氫鈉兩種白色固體，用不同的方法做了以下實驗，如圖Ⅰ～Ⅳ所示。 (1)只根據(jù)圖Ⅰ、Ⅱ所示實驗，能夠達到實驗目的的是________(填裝置序號)。 (2)圖Ⅲ、Ⅳ所示實驗均能鑒別這兩種物質(zhì)，其反應的化學方程式為________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________； 與實驗Ⅲ相比，實驗Ⅳ的優(yōu)點是________(填選項序號)。 A．Ⅳ比Ⅲ復雜 B．Ⅳ比Ⅲ安全 C．Ⅳ比Ⅲ操作簡便 D．Ⅳ可以做到用一套裝置同時進行兩個對比實驗，而Ⅲ不行 (3)若用實驗Ⅳ驗證碳酸鈉和碳酸氫鈉的穩(wěn)定性，則試管B中裝入的固體最好是________(填化學式)。 [解析] (1)圖Ⅰ不能達到實驗目的，因為無論碳酸鈉還是碳酸氫鈉均可以與鹽酸反應產(chǎn)生二氧化碳，二氧化碳氣體與澄清石灰水作用變渾濁，故不可以；圖Ⅱ可以鑒別，因為等質(zhì)量的碳酸鈉和碳酸氫鈉與足量的稀鹽酸反應，生成的二氧化碳氣體的量不同，可根據(jù)氣球膨脹程度來判斷。 (2)圖Ⅲ、Ⅳ所涉及的化學方程式為2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑，CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O，實驗Ⅳ的優(yōu)點是可同時做對比實驗。 (3)試管B裝入碳酸氫鈉，試管A裝入碳酸鈉，這樣直接加熱的碳酸鈉，溫度高，不分解，不能使澄清石灰水變渾濁，而間接加熱的碳酸氫鈉分解，使澄清石灰水變渾濁，表明了碳酸氫鈉很不穩(wěn)定。 [答案] (1)Ⅱ (2)2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑，CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O D (3)NaHCO3 (1)當Na2CO3、NaHCO3溶液的濃度不同時，一般不用氣體法。 (2)不能用Ca(OH)2或Ba(OH)2溶液鑒別Na2CO3和NaHCO3，因為二者都能產(chǎn)生白色沉淀。 (3)Na2CO3溶液與鹽酸可用互滴法鑒別，NaHCO3溶液與鹽酸不能用互滴法鑒別?！ ? 3.(xx北京高三模擬)下列實驗方案中，不能測定Na2CO3和NaHCO3混合物中Na2CO3質(zhì)量分數(shù)的是 ( ) A．取a克混合物充分加熱，減重b克 B．取a克混合物與足量稀鹽酸充分反應，加熱、蒸干、灼燒，得b克固體 C．取a克混合物與足量稀硫酸充分反應，逸出氣體用堿石灰吸收，增重b克 D．取a克混合物與足量Ba(OH)2溶液充分反應，過濾、洗滌、烘干，得b克固體 解析：選C。A選項采用差量法，減少的質(zhì)量為碳酸氫鈉分解生成的二氧化碳的質(zhì)量，由此可求出碳酸氫鈉的質(zhì)量，進而求出碳酸鈉的質(zhì)量分數(shù)；B選項中b克固體為生成的氯化鈉的質(zhì)量，根據(jù)鈉原子守恒和混合物總質(zhì)量可列式計算出碳酸鈉的質(zhì)量，進而求出碳酸鈉的質(zhì)量分數(shù)；C選項中堿石灰增加的質(zhì)量為與硫酸反應生成的二氧化碳的質(zhì)量及溶液中揮發(fā)出來的水蒸氣的質(zhì)量，因此不能通過數(shù)據(jù)準確計算出碳酸鈉的質(zhì)量分數(shù)；D選項中沉淀的質(zhì)量即為碳酸鋇的質(zhì)量，根據(jù)碳酸鋇的質(zhì)量和混合物總質(zhì)量可以列式求出碳酸鈉的質(zhì)量，進而求出碳酸鈉的質(zhì)量分數(shù)。 題組一 Na2CO3和NaHCO3的檢驗 1．下列試劑、用品或?qū)嶒灢僮髂荑b別等物質(zhì)的量濃度的Na2CO3、NaHCO3溶液的是________。 ①pH試紙 ②CaCl2溶液?、鄢吻迨宜、芟←}酸 ⑤加熱蒸干再灼燒 答案：①②④ 2．120 mL含有0.20 mol碳酸鈉的溶液和200 mL鹽酸，不管將前者滴加入后者，還是將后者滴加入前者，都有氣體產(chǎn)生，但最終生成的氣體體積不同。則鹽酸的濃度合理的是( ) A．2.0 molL－1 B．1.5 molL－1 C．0.18 molL－1 D．0.24 molL－1 解析：選B。若將鹽酸滴入到碳酸鈉溶液中，先發(fā)生反應Na2CO3＋HCl===NaCl＋NaHCO3，后發(fā)生反應NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑，則當n(HCl)>0.20 mol時有氣體產(chǎn)生；若將碳酸鈉溶液滴入到鹽酸中，先發(fā)生反應Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋H2O＋CO2↑，則當n(HCl)≥0.40 mol時兩者都有氣體產(chǎn)生，但體積相同，故當0.2 mol
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