人教版高中化学必修一-3.2.1-钠的重要化合物

第1课时钠的重要化合物第二节几种重要的金属化合物第三章金属及其化合物学习目标1.了解金属氧化物在自然界中的存在形式，掌握重要的金属氧化物Na2O、Na2O2等的性质。2.理解并掌握Na2CO3、NaHCO3的性质及其相互转化关系。3.了解焰色反应的现象及原理并能够作出解释。4.掌握Na2CO3溶液与HCl溶液相互滴加时现象的不同。5.通过比较、归纳逐步掌握学习元素化合物的方法。1．钠是一种活泼的金属元素，在自然界中以态的形式存在。2．氧化钠是氧化物，能与盐酸、H2O、CO2等反应。氧化钠与水反应的化学方程式为。氧化钠与二氧化碳反应的化学方程式为。知识梳理一、氧化钠与过氧化钠Na2O＋H2O===2NaOH碱性化合Na2O＋CO2===Na2CO33．Na2O2的性质。过氧化钠是一种色固体，(填“是”或“不是”)碱性氧化物，是一种过氧化物。(1)Na2O2与H2O反应淡黄不是(2)Na2O2与CO2反应化学方程式：。则Na2O2可用于呼吸面具或潜水艇中作为的来源。2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2O2二、Na2CO3与NaHCO31．定义很多或它们的在灼烧时都会呈现，这在化学上叫做焰色反应。三、焰色反应金属化合物特殊的颜色2．操作(1)将(或)用洗净后，在火焰上灼烧至与原来火焰颜色相同。(2)蘸取试样在火焰上灼烧，观察火焰颜色。观察钾的火焰颜色时，要透过。(3)用盐酸洗净铂丝，并在火焰上灼烧至无色，再检验下一个试样。3．焰色反应的颜色钠：色，钾：色，钙：砖红色，锶：洋红色，钡：绿色，铜：黄绿色。铂丝光泽无锈的铁丝盐酸蓝色钴玻璃黄紫课堂探究探究点一Na2O2与CO2和H2O的反应1．原理2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O22Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑Na2O2与H2O的反应实质可分为两个过程：Na2O2＋2H2O===2NaOH＋H2O22H2O2===2H2O＋O2↑反应过程中有H2O2生成，H2O2有强氧化性，所以当将Na2O2加入滴有酚酞的水中时，溶液先变红后褪色。2．物质的量的关系无论是CO2或H2O的单一物质还是二者的混合物，通过足量的Na2O2时，CO2或H2O放出O2的物质的量之比均为2：1，即同温同压下气体减小的体积等于生成O2的体积。3．固体质量关系相当于固体(Na2O2)只吸收了CO2中的“CO”，H2O中的“H2”；可以看作发生相应的反应：Na2O2＋CO===Na2CO3、Na2O2＋H2===2NaOH(实际上两反应不能发生)。4．固体质量差量的计算2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2固体质量差Δm156g212g212g－156g＝56g2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑固体质量差Δm156g160g160g－156g＝4g由此可见，每2molCO2参与反应，固体增重为56g，相当于2molCO的质量；每2molH2O参与反应，固体增重为4g，相当于2molH2的质量。即CO2、H2O(g)分别与足量Na2O2反应，固体增重分别相当于等物质的量的CO、H2的质量。故Wg通式符合(CO)m(H2)n(m＝0,1,2，…，n＝0,1,2，…)的物质在O2中燃烧，将其产物通过足量的Na2O2固体，反应完毕，固体增重Wg。原因：2CO＋O2===2CO22CO2＋2Na2O2===2Na2CO3＋O22H2＋O2===2H2O2H2O＋2Na2O2===4NaOH＋O2↑依据反应原理，概括为Na2O2把CO或H2“吃”进去，故质量增加的量就是原物质的质量。(CO)m(H2)n熟悉的物质如：CO、H2、CH3COOH、CH3OH、HCOOCH3、C6H12O6等。5．电子转移关系不论是与CO2还是与H2O反应，CO2与H2O均既不是氧化剂也不是还原剂，反应的实质都是Na2O2自身发生的氧化还原反应，所以每有1molO2生成时，转移的电子均为2mol。1．在过氧化钠与水或CO2的反应中，哪种物质是氧化剂，哪种物质是还原剂？每生成1molO2转移几摩尔电子？提示：Na2O2与H2O、CO2发生反应得失电子的变化情况为：由以上两个反应可以看出是Na2O2中的氧元素之间发生了氧化还原反应，故Na2O2既作氧化剂又作还原剂，CO2、H2O既不是氧化剂，也不是还原剂。每摩尔Na2O2反应转移1mole－。2．若amolCO2和H2O(任意比例)的混合气体与足量的Na2O2反应，放出O2的物质的量为多少？提示：根据反应的化学方程式可知，足量的Na2O2与CO2或H2O反应时，CO2或H2O与生成的O2的物质的量之比都为2：1，CO2和H2O的混合物同样存在这种关系，即生成O2的物质的量为0.5amol。[例1]1mol过氧化钠与2mol碳酸氢钠固体混合后，在密闭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．Na2CO3B．Na2O2、Na2CO3C．NaOH、Na2CO3D．Na2O2、NaOH、Na2CO3【思路分析】Na2O2遇到CO2、H2O时，可认为先与CO2反应，再与H2O反应。2NaHCO3=====△Na2CO3＋H2O＋CO2↑2mol1mol1mol1mol【解析】Na2O2与NaHCO3的混合物受热分解时，首先是NaHCO3分解：产生的CO2与H2O均可与Na2O2反应，由于Na2O2与H2O反应生成NaOH，而NaOH又可与CO2反应生成Na2CO3，故可以认为是Na2O2先与CO2反应，CO2耗尽后H2O才开始反应。而根据2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2可知，生成的1molCO2恰好与1molNa2O2完全反应生成Na2CO3，H2O不会再与Na2O2反应，故最终固体产物只有Na2CO3。故正确答案为A。【答案】A[针对训练1]200℃时，11.6gCO2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3.6g(如图所示)，其原混合物中CO2和H2O的物质的量之比是()A．1：4B．3：1C．1：11D．21：22【解析】向足量的固体Na2O2中通入11.6gCO2和H2O，固体只增加3.6g，是因为生成了O2，根据质量守恒定律可知m(O2)＝11.6g－3.6g＝8.0g，所以n(O2)＝8g/32g·mol－1＝0.25mol，设混合物中CO2和水蒸气的物质的量分别为n(CO2)、n(H2O)，则2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2n(CO2)0.5n(CO2)2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑n(H2O)0.5n(H2O)所以0.5n(CO2)＋0.5n(H2O)＝0.25mol44g·mol－1·n(CO2)＋18g·mol－1·n(H2O)＝11.6g解得：n(CO2)＝0.1mol，n(H2O)＝0.4mol；故原混合物中CO2和H2O的物质的量之比为0.1mol：0.4mol＝1：4。其他方法1：依据混合气体质量和固体质量的增重列方程组。44g·mol－1·n(CO2)＋18g·mol－1·n(H2O)＝11.6g,28g·mol－1·n(CO2)＋2g·mol－1·n(H2O)＝3.6g，解得n(CO2)＝0.1mol，n(H2O)＝0.4mol。其他方法2：由方程式可知产生0.25mol的O2，可知原混合气体的物质的量为0.5mol，其平均摩尔质量为23.2g·mol－1。则有所以，n(CO2)：n(H2O)＝5.2：20.8＝1：4。【答案】A探究点二碳酸钠与盐酸反应过程分析1．Na2CO3与盐酸反应是分步进行的：Na2CO3＋HCl===NaHCO3＋NaClNaHCO3＋HCl===NaCl＋CO2↑＋H2O。由于NaHCO3跟HCl反应一步完成，所以NaHCO3跟HCl反应比Na2CO3跟HCl反应放出CO2的速率快。2．当Na2CO3溶液与稀盐酸反应时，加入试剂的次序不同，产生的现象不同。若往碳酸钠溶液中滴加盐酸，由于碳酸钠的量多，而加入的酸(氢离子)少，第二步反应尚未进行，产生的气体较少(有可能在滴加的局部范围内完成第二步反应，看到有气体产生)。滴加一定量盐酸以后，溶液已转化为碳酸氢钠溶液，再加入盐酸，很快反应产生气体，量也较多。若将碳酸钠溶液滴加到盐酸中，则情况大不一样，试管中酸充足过量，滴入碳酸钠溶液很快完成上述第二步反应，因此很容易观察到气体产生。利用上述现象，可以不用任何试剂鉴别二者。考查Na2CO3与盐酸反应时，因试剂的滴加顺序不同，产生的气体体积也不同，计算时，要分析清楚化学反应的过程，正确写出反应式是关键。你知道Na2CO3溶液与盐酸互滴时反应现象有何不同吗？提示：①向盐酸中逐滴加入Na2CO3溶液(开始时酸过量)2HCl＋Na2CO3===2NaCl＋CO2↑＋H2O现象：立即产生大量的气泡。②向Na2CO3溶液中逐滴加入盐酸(开始时酸不足)HCl＋Na2CO3===NaCl＋NaHCO3HCl＋NaHCO3===NaCl＋CO2↑＋H2O现象：刚开始无气泡产生，盐酸滴加到一定量后，有气泡产生。结论：不同的滴加顺序产生不同的现象，这也是不用其他试剂就可鉴别Na2CO3溶液和盐酸的原理。[例2]将0.4gNaOH和1.06gNa2CO3混合并配成溶液，向溶液中滴加0.1mol·L－1稀盐酸。下列图象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()【思路分析】盐酸应先与NaOH反应，再与Na2CO3反应，注意盐酸与Na2CO3反应的过程。【解析】向NaOH和Na2CO3混合溶液中滴加稀盐酸时，首先发生反应：NaOH＋HCl===NaCl＋H2O，生成水和氯化钠，当滴入0.1L稀盐酸时，二者恰好反应完全。继续滴加时，盐酸和Na2CO3开始反应，先发生反应：HCl＋Na2CO3===NaHCO3＋NaCl，不放出气体，当再滴入0.1L稀盐酸时，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，分析图象可知C项正确。【答案】C[针对训练2]120mL含有0.20mol碳酸钠的溶液和200mL盐酸，不管将前者滴加入后者，还是将后者滴加入前者，都有气体产生，但最终生成的气体体积不同，则盐酸的浓度合理的是()A．2.0mol/LB．1.5mol/LC．0.18mol/LD．0.24mol/L【答案】B探究点三碳酸钠与碳酸氢钠的鉴别与相互转化1．鉴别方法及原理(1)加热法——NaHCO3不如Na2CO3热稳定性强(2)沉淀法——Na2CO3与盐反应，NaHCO3一般不与盐反应(3)根据与等浓度的盐酸反应的剧烈程度——Na2CO3与HCl发生两步反应不如NaHCO3一步反应快(4)逐滴加入盐酸——NaHCO3一步反应较快2．相互转化和制备除杂的依据Na2CO3NaHCO3(1)饱和Na2CO3溶液中通入CO2析出NaHCO3Na2CO3(饱和)＋H2O＋CO2===2NaHCO3↓(2)除去Na2CO3中混有的NaHCO32NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑(3)利用NaOH制备纯净Na2CO3——二等分NaOH①NaOH＋CO2(过量)===NaHCO3②NaHCO3＋NaOH===Na2CO3＋H2OCO2＋H2O①固，加热；②溶液，加适量NaOH=====△1．如何鉴别Na2CO3和NaHCO3溶液，能用澄清石灰水鉴别吗？提示：不能用澄清石灰水鉴别，因为二者均与Ca(OH)2反应产生白色沉淀。但可以用CaCl2(或BaCl2)溶液来鉴别，把CaCl2(或BaCl2溶液)滴加到Na2CO3溶液中会产生白色沉淀；滴加到NaHCO3溶液中无现象。2．NaHCO3溶液中混有少量的Na2CO3，能否向溶液中滴加盐酸除去？最好的方法是什么？提示：不能用滴加盐酸的方法，因为两种物质均能与盐酸反应，并且会引入杂质Cl－。可向溶液中通入CO2气体，发生反应：Na2CO3＋H2O＋CO2===2NaHCO3，达到除去杂质的目的。[例3]