1、南方凤凰台版高考化学一轮复习专题三金属元素及其化合物课时12钠及其化合物导学案新课时12 钠及其化合物(本课时对应学生用书第4955页)【课时导航】复习目标1. 了解碱金属元素原子结构、在周期表中的位置及其性质递变的规律。2. 了解常见金属钠及其重要化合物的主要性质和重要应用。3. 了解Na+、K+等常见离子的检验方法，能对常见的物质组成进行检验和分析。知识网络问题思考问题1Na2CO3与NaHCO3的混合溶液与盐酸反应的先后顺序如何?问题2向50 mL NaOH溶液中逐渐通入一定量的CO2(假设溶液体积不变)，随后取此溶液10 mL，将其稀释至100 mL，并向此稀释后的溶液中逐滴加入0.1
2、 molL-1盐酸，产生CO2气体的体积(标准状况下)与所加入盐酸的体积关系如右图所示。(1) 写出OA段所发生反应的离子方程式：。(2) NaOH在吸收CO2后，所得溶液的溶质为，其物质的量浓度之比为。(3) 产生CO2的体积(标准状况下)为。(4) 原NaOH溶液的物质的量浓度为。【自主学习】 考点1钠与氢氧化钠【基础梳理】1. 钠(1) 物理性质：色固体、硬度小、熔点(钠的熔点于水的沸点)，实验室中常保存在中，使之隔绝空气和水。特别提醒：不能保存在四氯化碳和汽油中。(2) 化学性质与非金属单质反应2Na+Cl2(现象：剧烈燃烧、白烟)4Na+O2(现象：银白色固体变暗)2Na+O2(现象
3、：钠先熔化、后燃烧，产物是固体)与酸、水、醇反应2Na+2HCl2Na+2H2O(装置如下图，浮、熔、游、响、红)2Na+2CH3CH2OH(沉、慢)(3) 钠的工业制备2NaCl(熔融)2. 氢氧化钠(1) 物理性质：NaOH的俗名为、火碱或苛性钠；它是一种白色固体，溶于水并放出大量的热，有吸水性；易吸收空气中的水分而。(2) 化学性质具有碱的通性能使酸碱指示剂变色，能使石蕊试液变蓝，使酚酞试液变红。与强酸反应：H+OH-与酸性氧化物反应：SiO2+2OH-与盐反应：Cu2+2OH-其他性质与两性氧化物反应：Al2O3+2OH-与金属单质反应：2Al+2OH-+2H2O与非金属单质反应：Cl
4、2+2OH-(3) NaOH的制取土法制碱：Na2CO3+Ca(OH)2现代工业制碱：2NaCl+2H2O(4) NaOH在有机反应中的应用提供碱性环境，如卤代烃的水解和消去反应、酯类的水解和油脂的皂化。微课1金属钠与可溶性盐溶液的反应产物判断【举题说法】例题1下列有关物质性质的应用正确的是()A. 浓硫酸有吸水性，可用于干燥氨气和二氧化硫B. 明矾溶于水能形成胶体，可用于自来水的杀菌消毒C. 常温下铁能被浓硝酸钝化，可用铁质容器贮运浓硝酸D. 金属钠具有强还原性，可与TiCl4溶液反应制取金属Ti【答案】C【解析】浓硫酸为酸性干燥剂，不能干燥氨气，A项错误；明矾净水只能吸附水中的悬浮颗粒，不
5、能杀菌消毒，B项错误；常温下浓硝酸使铁发生钝化在表面形成致密的氧化膜，阻止与内层金属继续反应，C项正确；金属钠活泼性很强，不能从盐溶液中置换出金属，可以从熔融的TiCl4中置换出Ti，D项错误。变式1一定条件下，将Na与O2反应的生成物1.5 g溶于水，所得溶液恰好能被80 mL 0.5 molL-1稀盐酸中和，则该生成物的成分是()A. Na2O B. Na2O2 C. Na2O和Na2O2 D. Na2O2和NaO2 【答案】C【解析】根据元素守恒n(Na+)=n(Cl-)=n(HCl)=0.08 L0.5 molL-1=0.04 mol。Na与氧气反应不能生成NaO2，D项错误；根据钠元
6、素守恒，0.02 mol Na2O的质量为1.24 g，0.02 mol Na2O2的质量为1.56 g，产物的质量为1.5 g，介于1.24 g和1.56 g之间，故产物为Na2O和Na2O2的混合物，C项正确。【题组训练1】1. 金属钠着火，不能用H2O、干冰灭火的原因是，通常用掩埋。【答案】钠与水反应生成氢氧化钠和氢气，氢气可燃，容易发生爆炸；钠与氧气燃烧后生成过氧化钠，Na2O2与水和CO2都可反应生成氧气，氧气助燃沙子【解析】钠与水反应生成氢氧化钠和氢气，氢气可燃，容易发生爆炸；钠与氧气燃烧后生成过氧化钠，Na2O2与水和CO2都可反应生成氧气，氧气助燃。沙子不能燃烧，起到隔绝空气的
7、作用。2. 将金属钠放入盛有下列溶液的小烧杯中，既有气体又有沉淀产生的是(填序号)。MgSO4溶液 NaCl溶液 Na2SO4溶液 饱和澄清石灰水 Ca(HCO3)2溶液【答案】【解析】生成氢氧化镁沉淀与氢气；中反应消耗水，有氢氧化钙析出和氢气生成；中生成碳酸钙沉淀与氢气。3. 有人设计出一种在隔绝空气条件下让钠与FeSO4溶液反应的方法以验证反应实质。实验时，往100 mL大试管中先加40 mL煤油，取3粒米粒大小的金属钠放入大试管后塞上橡皮塞，通过长颈漏斗加入FeSO4溶液使煤油的液面至胶塞，并夹紧弹簧夹(如右图)。仔细观察，回答下列问题：(1) 有关钠反应的现象是。(2) 大试管的溶液中
8、出现的现象是。(3) 装置中液面的变化：大试管内；长颈漏斗内。(4) 写出钠与硫酸亚铁溶液反应的化学方程式：。【答案】(1) 有气泡生成，钠熔化成小球且在煤油和FeSO4溶液界面处上下跳动，最终完全溶解(2) 下层溶液出现白色絮状沉淀(3)下降上升(4) 2Na+FeSO4+2H2OFe(OH)2+Na2SO4+H2【解析】(1) 由于钠的密度大于煤油的密度而小于水的密度，所以钠在煤油与水的分界处，钠的熔点较低，反应放热易熔化。(2) 钠与水反应生成氢氧化钠与氢气，氢氧化钠与硫酸亚铁再反应生成氢氧化亚铁，由于整个装置隔绝氧气，所以能看见白色的絮状沉淀。(3) 反应产生氢气，使大试管内压强增大，
9、故大试管内液面下降，长颈漏斗内液面上升。1. 金属钠露置在空气中发生的一系列变化银白色金属钠表面变暗(生成Na2O)出现白色固体(产生NaOH)表面潮解吸水(形成NaOH溶液)白色块状固体(吸收空气中CO2生成Na2CO310H2O)白色粉末状物质(自然失水生成Na2CO3)2. CO2与NaOH溶液的反应(1) 反应产物的判断CO2+2NaOHNa2CO3+H2O(CO2不足)CO2+NaOHNaHCO3(CO2过量)由上述反应可知：当n(NaOH)n(CO2)11时，产物只有NaHCO3；当n(NaOH)n(CO2)21时，产物只有Na2CO3；当11n(NaOH)n(CO2)21时，产物
10、有Na2CO3和NaHCO3。(2) 图像(在NaOH溶液中通入CO2气体，阴离子的变化曲线) 考点2氧化钠与过氧化钠【基础梳理】化学式Na2ONa2O2氧元素化合价价价颜色色色电子式阳、阴离子个数比是否为碱性氧化物与水反应Na2O+H2O2Na2O2+2H2O与CO2反应Na2O+CO22Na2O2+2CO2与盐酸反应Na2O+2HCl2Na2O2+4HCl转化关系2Na2O+O2重要用途强氧化剂、漂白剂、供氧剂【举题说法】例题2(2014上海高考改编)下列反应与Na2O2+SO2Na2SO4相比较，Na2O2的作用相同的是()A. 2Na2O2+2H2O4NaOH+O2B. 2Na2O2+
11、2SO32Na2SO4+O2C. Na2O2+H2SO4Na2SO4+H2O2D. 3Na2O2+Cr2O32Na2CrO4+Na2O【答案】D【解析】反应Na2O2+SO2Na2SO4中SO2是还原剂，过氧化钠是氧化剂。A中过氧化钠既是氧化剂也是还原剂，错；B中过氧化钠既是氧化剂也是还原剂，错；C中各元素化合价均没有变化，不是氧化还原反应，错；D中过氧化钠是氧化剂，正确。变式2钠在空气中燃烧(如图1所示)生成产物的固体物质中除有淡黄色粉末外，还有黑色固体物质碳。图1 图2(1) 请假设黑色固体物质产生的可能原因假设： ；假设： ；假设： 。(2) 为确认假设的正误，某同学进行如下推断：由于金
12、属钠与氧的结合能力比碳强，因此黑色碳可能是二氧化碳与金属钠发生置换反应而生成。该同学设计实验如下：用打孔器钻取一段金属钠，取中间一小块钠放在充满二氧化碳气体的试管中加热(如图2所示)，观察到钠燃烧发出黄色火焰，并有淡黄色固体和黑色固体生成，生成的淡黄色固体立即变成白色。请回答下列问题：1 用打孔器取金属钠的原因是 。2 产生以上现象的反应的化学方程式可能为 。【答案】(1) 金属钠上有没擦干净的煤油，不完全燃烧后生成的碳酒精不完全燃烧生成的碳酒精燃烧产生的二氧化碳(或空气中的二氧化碳)与金属钠反应生成的碳(2) 取得较纯的Na2Na+CO2C+Na2O2、2Na2O2+2CO22Na2CO3+
13、O2(或Na2O2+2Na2Na2O)【解析】(1) 煤油和酒精均为含碳有机物，在不完全燃烧的情况下有碳生成，镁与CO2反应生成氧化镁与碳，钠比镁更活泼，也能与CO2反应。(2) 打孔器可以从内部取出金属钠，不含煤油；钠与二氧化碳反应生成C(黑色固体)和过氧化钠(淡黄色固体)，过氧化钠再与二氧化碳反应生成碳酸钠(白色)。【题组训练2】1. (1) 用脱脂棉包住约0.2 g过氧化钠粉末，置于石棉网上，往脱脂棉上滴水，可观察到脱脂棉剧烈燃烧起来。由实验现象所得出的有关Na2O2和H2O反应的结论是a.有氧气生成；b.反应放热。Na2O2和H2O反应的化学方程式是 。(2) 某研究性学习小组拟用如右
14、图装置进行实验，以证明上述结论。用以验证结论a的实验方法和现象是 。用以验证结论b的实验方法及现象是。【答案】(1) 2Na2O2+2H2O4NaOH+O2(2) 反应开始后，取带火星的木条靠近导气管p口处，发现木条复燃，说明结论a正确反应开始前先将导气管q口蘸上肥皂水，反应开始后q口有气泡产生，说明结论b正确【解析】(2) 检验氧气存在的方法就是能使带火星的木条复燃。由于反应放热，锥形瓶内的空气受热膨胀，所以将导气管q口蘸上肥皂水，反应开始后q口有气泡产生。2. 呼吸面具中有Na2O2，可吸收CO2放出O2，若用超氧化钾(KO2)代替Na2O2也可起到同样的作用。(1) 写出KO2与CO2反
15、应的化学方程式：。(2) 1 kg Na2O2和1 kg KO2分别和CO2反应，生成的O2的体积比(同温、同压下)为。(3) 等物质的量的CO2分别与足量的Na2O2、KO2反应，生成的O2的体积比(同温、同压下)为。(4) 你认为选用作补氧剂更合适，理由是。【答案】(1) 4KO2+2CO22K2CO3+3O2(2) 71117(3) 13(4) KO2等量的KO2和Na2O2，KO2释放出的氧气多【解析】(2)2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2 156 g 1 mol 1 000 g n(O2)n(O2)= mol4KO2+2CO22K2CO3+3O2 284 g 3 mol 1
16、 000 g n(O2)n(O2)= mol所以1 kg Na2O2和1 kg KO2产生的氧气的体积比为71117。3. 下列说法正确的是()选项实验解释或结论A用洁净的铂丝蘸取某溶液进行焰色反应，火焰呈黄色该溶液中一定含有Na+，无K+B用洁净的玻璃管向包有Na2O2的脱脂棉吹气，脱脂棉燃烧CO2、H2O与Na2O2反应是放热反应C向溴水中滴入植物油，振荡后，油层显无色溴不溶于油脂D将硫酸酸化的H2O2滴入Fe(NO3)2溶液，溶液变黄色H2O2的氧化性比Fe3+强【答案】B【解析】因黄色光能遮挡紫色光，观察钾元素的焰色反应要透过蓝色钴玻璃，否则无法观察到钾元素的焰色，用洁净的铂丝蘸取某溶
17、液进行焰色反应，火焰呈黄色，不能说明不含钾元素，A错误；CO2、H2O与Na2O2反应是放热反应，放出的热量达到脱脂棉的着火点，所以脱脂棉着火，B正确；植物油中含有碳碳双键，能与溴发生加成反应，导致油层显无色，C错误；H2O2和N(H+)都具有氧化性，不能说明氧化剂是H2O2，D错误。1. 过氧化钠的定性反应(1) Na2O2与H2O、CO2的反应是自身氧化还原反应(歧化反应)。(2) Na2O2与其他溶液反应时，需要注意Na2O2的强氧化性和溶液的碱性。2. 过氧化钠的定量计算技巧(1) Na2O2与H2O、CO2反应的计算技巧差量法Na2O2固体中加入水，固体质量的变化2Na2O2+2H2
18、O4NaOH+O2m 4 gNa2O2吸收CO2时，固体质量的变化2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2m 56 gNa2O2吸收CO2时，气体体积的变化2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2V 1 L(2) Na2O2与(CO)n(H2)m反应(在有足量O2存在的条件下)的计算技巧虚拟叠加法。2CO+O22CO22Na2O2+2CO22Na2CO3+O2+得，Na2O2+CONa2CO3(虚拟的反应)即CO可被Na2O2完全吸收，固体增重即为CO质量。2H2+O22H2O2Na2O2+2H2O4NaOH+O2+得，Na2O2+H22NaOH(虚拟的反应)即H2可被Na2O2完全吸收，
19、固体增重即为H2质量。3. 过氧化钠的定量计算结论凡分子组成符合 (CO)n(H2)m的物质，w g该物质在O2中完全燃烧，将其产物(CO2和水蒸气)通过足量的Na2O2后，固体增重必为w g。由C、H、O三种元素组成的物质，只要C、O原子个数比为11，即可满足该条件。常见的符合这一关系的物质有：无机物中的H2、CO及H2和CO的混合气体；有机物中的CH3OH(甲醇)、HCHO(甲醛)、CH3COOH(乙酸)、HCOOCH3(甲酸甲酯)、C6H12O6(葡萄糖)等。 考点3碳酸钠与碳酸氢钠的比较【基础梳理】化学名称碳酸钠碳酸氢钠俗名物理性质颜色、状态白色粉末细小白色晶体水溶性易溶于水，溶液呈性
20、易溶于水(但比Na2CO3的溶解度)，溶液呈性化学性质稳定性稳定，但结晶碳酸钠(Na2CO310H2O)易不稳定，受热易与H+反应C+2H+HC+H+与碱Ca(OH)2反应Ca2+CCa2+OH-+HC(碱过量)Ca2+2OH-+2HC(碱不足)与盐(CaCl2)反应Ca2+C不反应主要用途玻璃、造纸、制皂、洗涤发酵、医药、灭火器相互转化Na2CO3NaHCO3微课2侯氏制碱法生产流程可简要表示如下：其中需要注意：(1) 先在冷却的条件下将氨气通入到饱和食盐水中，再通入CO2。(2) 主要反应原理：NH3+H2O+CO2+NaClNaHCO3+NH4Cl、2NaHCO3Na2CO3+CO2+H
21、2O(X即为CO2，可以循环利用)。(3) 循环的设计使原料氯化钠的利用率从70%提高到90%以上。(4) 向母液中通氨气，加入细小食盐颗粒，冷却析出副产品，通氨气的作用：增大N的浓度，使NH4Cl更多地析出、使NaHCO3转化为Na2CO3，提高析出的NH4Cl纯度。【举题说法】例题3如何鉴别Na2CO3和NaHCO3?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
22、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) 2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2、CO2+Ca(OH)2CaCO3+H2OD(3) NaHCO3【解析】(1) 图均能产生使澄清石灰水变浑浊的气体，图可根据气球变大速度来判断，气球变大速度快的是NaHCO3 ，慢的是Na2CO3 。(2) 实验中大试管放碳酸钠，小试管放碳酸氢钠，一个装置同时做两个实验，比较性更强。且小试管不直接接触酒精灯，也能产生气体使澄清石灰水变浑浊，说明它更不稳定。变式3纯碱、烧碱等是重
23、要的化工原料。(1) 利用上图所示装置可间接证明二氧化碳与烧碱溶液发生了反应。将A与B连接，打开止水夹，将胶头滴管中的液体挤入烧瓶，此时的实验现象是，若其他操作不变，将A与C连接，可观察到的现象是。(2) 向NaOH溶液中通入一定量CO2，结晶后得到白色固体，该白色固体的组成可能是A. NaOH和Na2CO3；B.；C. ；D.。(3) 设计实验确定(2)中白色固体中存在A项中的阴离子。实验操作实验现象结论(1) 取少量白色固体于试管中，加足量水溶解，再加足量BaCl2溶液(2) 【答案】(1) 水沿导管由广口瓶进入烧瓶广口瓶中的长导管口有气泡产生(2) Na2CO3Na2CO3和NaHCO3
24、NaHCO3(3) 实验操作实验现象结论产生白色沉淀有C(2) 过滤，取少量滤液于试管中，滴加酚酞滤液变红有OH-【解析】(1) 由于滴入NaOH溶液，反应掉CO2 ，烧瓶中气体减少，压强减小，A管接B管，会将广口瓶中的水吸入烧瓶中，A管接C管，能将空气吸入广口瓶中。(2) CO2 先与NaOH溶液反应生成Na2CO3，当NaOH反应完，CO2再与Na2CO3反应生成NaHCO3。(3) BaCl2只与Na2CO3反应产生白色沉淀，而与NaHCO3不反应；酚酞遇碱变红，除去C的干扰，证明有OH-。【题组训练3】1. 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(N
25、aHCO3)，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【答案】D【解析】A中NaHCO3与NaOH反应生成Na2CO3 ，B中CO2与Na2CO3反应生成NaHCO3，C中Na2O与O2反应生成Na2O2，D中Na2CO3也可与Ba(OH)2反应生成BaCO3沉淀。2. 某兴趣小组根据教材实验设计了一个能说明碳酸钠与碳酸氢钠热稳定性的套管实验。观察下图所示实验装置，分析实验原理，下列说法不正确的是()A. 甲为小苏打，乙为纯碱
26、B. 要证明碳酸氢钠受热能产生水，可在小试管内塞上沾有无水硫酸铜粉末的棉花球C. 加热不久就能看到A烧杯的澄清石灰水变浑浊D. 整个实验过程中都没有发现A烧杯的澄清石灰水变浑浊【答案】C【解析】纯碱受热不分解，不产生CO2，不能使澄清石灰水变浑浊。碳酸钠与碳酸氢钠的鉴别序号方 法1取少量两种固体，分别加热，产生水滴或CO2气体(用澄清石灰水检验)、质量减少的是碳酸氢钠2取等质量的两种固体加入少量水中，溶解量大的是碳酸钠3取等物质的量的两种固体加入等体积足量水中，测定pH，碱性强的是碳酸钠4取等物质的量的两种固体，加入等浓度盐酸，产生气泡快的是碳酸氢钠5取等质量的两种固体加入等体积足量水中，再加
27、入BaCl2溶液，生成白色沉淀的是碳酸钠 考点4碱金属与焰色反应【基础梳理】1. 碱金属碱金属相似性递变性(由LiCs)原子结构最外层均为个电子电子层数逐渐增多，核电荷数逐渐增加，原子半径逐渐元素性质都具有较强的金属性，最高正价均为价金属性逐渐单质性质物理性质(除Cs外)都呈银白色，密度较小，熔点密度逐渐增大(钾反常)，熔点逐渐化学性质都具有较强的还原性还原性逐渐；与O2反应越来越剧烈，产物越来越复杂2. 焰色反应(1) 焰色反应的概念某些金属或它们的化合物在灼烧时都会使火焰呈现出特殊的颜色，其属于变化，属于元素的性质。(2) 焰色反应的操作铂丝无色待测物观察火焰颜色铂丝无色(3) 常见元素的焰色钠元素呈色；钾元素呈色(透过蓝色钴玻璃观察)。【举题说法】例题4X、Y、Z、W四种化合物均由短周期元素组成。其中X含有四种元素，X、Y、Z的焰色反应均为黄色，W为无色无味气体。这四种化合物具有下列转化关系(部分反应物、产物及反应条件已略去)。请回答下列问题
