高中化学金属钠及其化合物讲义

第三章金属及其化合物凡诺学堂编录第1讲钠及其化合物__碱金属考纲定标热点定位1.了解钠的主要性质及其应用。2．了解钠的重要化合物的主要性质及其应用。1.Na与O2、H2O的反应。2．Na2O2与H2O、CO2的反应及实验探究。3．Na2CO3与NaHCO3的性质比较、转化及相关计算。钠的性质[基础全扫描]1．物理性质颜色熔点硬度密度比水导电导热性银白色低小小良好2.化学性质(1)主要化学性质：钠与非金属单质反应O2常温：4Na＋O2===2Na2O点燃：2Na＋O2=====点燃Na2O2Cl2：2Na＋Cl2=====点燃2NaCl与水反应：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑与酸HCl反应：2Na＋2HCl===2NaCl＋H2↑与盐溶液如CuSO4溶液反应：2Na＋CuSO4＋2H2O===CuOH2↓＋Na2SO4＋H2↑(2)钠与含有酚酞的水溶液反应的实验现象及解释：[认知无盲区](1)钠与氧气反应时，反应条件不同，产物不同，常温下生成Na2O，点燃或加热时生成Na2O2。(2)金属钠暴露在空气中会发生一系列变化，最终生成Na2CO3。其变化过程为：银白色钠――→O2表面变暗Na2O――→H2ONaOH――→H2O潮解表面形成NaOH浓溶液――→CO2Na2CO3·10H2O――→风化Na2CO3(3)钠与盐溶液的反应实质上是钠先与水反应生成NaOH和H2，然后再考虑NaOH是否能与盐溶液反应。如Na与CuCl2溶液的反应可表示为：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑CuCl2＋2NaOH===Cu(OH)2↓＋2NaCl[练习点点清]1．钠与水反应时的现象中与钠的下列性质无关的是()A．钠的熔点低B．钠的密度小C．钠的硬度小D．有强还原性2．(2013·郑州模拟)取一小块金属钠，放在燃烧匙里加热，下列现象描述正确的是()①金属先熔化②在空气中燃烧，放出黄色火花③燃烧后得白色固体④燃烧时火焰为黄色⑤燃烧后生成淡黄色固体物质A．②⑤B．①②③C．①④⑤D．④⑤钠的重要化合物[基础全扫描]1．氧化钠与过氧化钠的比较氧化钠过氧化钠色态白色粉末淡黄色粉末属性碱性氧化物过氧化物电子式Na＋[O]2－Na＋Na＋[OO]2－Na＋氧的化合价－2－1构成存在Na＋、O2－离子存在Na＋、O2－2离子与H2O反应Na2O＋H2O===2NaOH2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑与CO2反应Na2O＋CO2===Na2CO32Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2用途供氧剂、漂白、杀菌等保存隔绝空气隔绝空气2．碳酸钠与碳酸氢钠的比较Na2CO3俗名纯碱，水溶液呈碱性；NaHCO3俗名小苏打，水溶液呈碱性，溶解度：Na2CO3NaHCO3。(1)NaHCO3加热分解的化学方程式：2NaHCO3=====△Na2CO3＋H2O＋CO2↑。(2)完成下列①～③的离子方程式：①加入过量盐酸：Na2CO3：CO2－3＋2H＋===H2O＋CO2↑，NaHCO3：HCO－3＋H＋===H2O＋CO2↑；②加入过量澄清石灰水Na2CO3：CO2－3＋Ca2＋===CaCO3↓，NaHCO3：HCO－3＋Ca2＋＋OH－===CaCO3↓＋H2O；③向Na2CO3溶液中通入CO2：CO2－3＋H2O＋CO2===2HCO－3。[认知无盲区](1)Na2O固体中阳离子(Na＋)、阴离子(O2－)的数目比为2∶1，Na2O2固体中阳离子(Na＋)、阴离子(O2－2)的数目比也是2∶1。(2)Na2O不如Na2O2稳定，加热时，Na2O易转化为Na2O2。(3)Na2O2与H2O的反应是放热反应，生成的气体能使带火星的木条复燃，滴入酚酞后溶液变红色，随即红色又褪去。(4)Na2O2具有强氧化性，能氧化Fe2＋、SO2－3、S2－等。(5)除去固体Na2CO3中少量NaHCO3的方法是加热至固体质量不再变化；除去NaHCO3溶液中少量Na2CO3的方法是通入足量CO2；除去Na2CO3溶液中少量NaHCO3的方法是加入适量NaOH。(6)金属钠着火，不能用水、泡沫灭火器灭火，原因是钠可与水反应，Na2O2会与CO2反应，均会加剧火情。[练习点点清]3．下列推断正确的是()A．1molNa2O2与水反应，转移电子1molB．Na2O、Na2O2组成元素相同，与CO2反应的产物也相同C．钠能与氧气和水反应，钠暴露在空气中最终的产物是NaOHD．将Na2O2加入酚酞试液中，得到红色溶液焰色反应与碱金属元素[基础全扫描]1．焰色反应定义很多金属或它们的化合物在灼烧时都会使火焰呈现特殊的颜色，这在化学上叫做焰色反应实验步骤火焰的颜色Na：黄色，K：紫色(观察时要透过蓝色钴玻璃)2．碱金属元素(1)物理性质：颜色导电导热性密度熔沸点银白色(铯略带金色光泽)良好Li→Cs：呈增大趋势，但ρ(K)ρ(Na)逐渐降低(2)化学性质：钾与水反应的化学方程式为：2K＋2H2O===2KOH＋H2↑。[认知无盲区](1)焰色反应是物理变化，是金属元素的性质，既可以是单质，也可以是化合物，如不论灼烧Na2CO3、NaCl、Na2SO4还是钠的单质，均发出黄色火焰。(2)在中学化学实验中要求掌握钠、钾的焰色反应。K＋的火焰颜色必须透过蓝色钴玻璃观察，以防止Na＋对其造成干扰。(3)锂与O2不论是在常温还是在加热条件下反应均生成Li2O而不是Li2O2。(4)钠、钾保存在煤油中，锂保存在石蜡中。[练习点点清]4．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＋5．碱金属钫(Fr)具有放射性，它是碱金属元素中最重的元素，根据碱金属元素性质的递变规律预测其性质，其中不正确的是()A．在碱金属元素中它具有最大的原子半径B．钫在空气中燃烧时，只生成化学式为Fr2O的氧化物C．它的氢氧化物的化学式为FrOH，这是一种极强的碱D．它能跟水反应生成相应的碱和氢气，由于反应剧烈而发生爆炸——————————————————1.必记2种颜色：Na2O2——淡黄色，钠元素焰色——黄色。2.掌握5类反应：①钠与非金属O2、Cl2的反应；②钠与水、酸、盐溶液的反应；③Na2O2与H2O、CO2的反应；④Na2CO3与盐酸、CO2H2O的反应；⑤NaHCO3热分解及与盐酸的反应。3.熟记5个字：钠与水滴有酚酞反应的现象——“浮、熔、游、响、红”。——————————————————————————————————————[考点一过氧化钠与水、二氧化碳的反应][动态课件见光盘]——————————————————————————————————————学前提问1．7.8gNa2O2与足量的H2O或CO2反应，转移电子的物质的量是多少？2．2.1gCO和H2的混合气体在O2中完全燃烧，将生成物与足量的Na2O2固体充分反应，固体质量增加了多少？3．将5.6L(标准状况)的CO2气体迅速通过一定量的Na2O2固体后得到4.48L(标准状况)气体，你能确定这4.48L气体的成分及体积吗？4．将1molNa2O2与2molNaHCO3固体混合后，在密闭容器中加热充分反应，排出气体后冷却，残留的固体物质是什么？[考点师说]Na2O2与CO2和H2O反应的“五大关系”Na2O2与H2O、CO2反应的化学方程式：2CO2＋2Na2O2===2Na2CO3＋O22H2O＋2Na2O2===4NaOH＋O2↑(1)物质的量的关系：2CO2～O22H2O～O2即无论是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与放出O2的物质的量之比均为2∶1。(2)气体体积关系：2CO2～O2～ΔV2H2O～O2～ΔV即CO2和水蒸气的混合气体(或单一气体)通过足量Na2O2，气体体积的减少量等于原混合气体体积的一半且等于生成氧气的体积。(3)电子转移关系：2CO2～2Na2O2～O2～2e－2H2O～2Na2O2～O2～2e－即当Na2O2与CO2、H2O反应时，转移的电子的物质的量与参加反应的Na2O2的物质的量相同，是生成O2的物质的量的2倍。(4)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)。(5)反应先后顺序关系：一定量Na2O2与一定量CO2和H2O(g)的混合物反应时，可视作Na2O2先与CO2反应，等CO2反应完成后，Na2O2再与H2O(g)发生反应。[例1][双选题](2011·上海高考)过氧化钠可作为氧气的来源。常温常压下二氧化碳和过氧化钠反应后，若固体质量增加了28g，反应中有关物质的物理量正确的是(NA表示阿伏加德罗常数)()二氧化碳碳酸钠转移的电子A1molNAB22.4L1molC106g1molD106g2NA[演练冲关]1．200℃时，11.6gCO2和H2O的混合气体与足量的Na2O2反应，反应后固体质量增加了3.6g，则原混合气体的平均相对分子质量为()A．5.8B．11.6C．23.2D．46.42．(2013·吉林省实验中学模拟)在一密闭容器中有HCHO、H2和O2混合气体共20g，放入足量的Na2O2用电火花引燃，使其完全反应，Na2O2增重8g，则原混合气体中O2的质量分数是()A．40%B．33.3%C．60%D．36%[考点二Na2CO3、NaHCO3与盐酸反应情况的比较][动态课件＋flash演示见光盘]——————————————————————————————————————学前提问1．仅用试管和胶头滴管，你能鉴别Na2CO3溶液和稀盐酸吗？2．往等浓度的Na2CO3和NaHCO3溶液中滴加等浓度的盐酸，哪种物质放出CO2的速率快？3．等质量的Na2CO3和NaHCO3分别与足量的盐酸反应，哪种物质放出的CO2多？哪种物质消耗的盐酸多？4．标准状况下，将2.24LCO2通入100mL、1.5mol/L的NaOH溶液中充分反应，所得溶液中溶质的成分是什么？[考点师说]用数形结合思想解答Na2CO3、NaHCO3与盐酸的反应。(1)向Na2CO3溶液中逐滴加入盐酸，开始无明显现象，后有无色气体放出：CO2－3＋H＋===HCO－3、HCO－3＋H＋===H2O＋CO2↑。(2)向盐酸中逐滴加入碳酸钠溶液，开始即有无色气体放出：CO2－3＋2H＋===H2O＋CO2↑。(3)Na2CO3、NaHCO3与盐酸反应的基本图像：①向Na2CO3溶液中逐滴加入盐酸，消耗HCl的物质的量与产生CO2的物质的量的关系如图1所示；②向NaHCO3溶液中逐滴加入盐酸，消耗HCl的物质的量与产生CO2的物质的量的关系如图2所示；③向NaOH、Na2CO3的混合溶液中逐滴加入盐酸，消耗HCl的物质的量与产生CO2的物质的量的关系如图3所示(设NaOH、Na2CO3的物质的量之比为1∶1)；④向Na2CO3、NaHCO3的混合溶液中逐滴加入盐酸，消耗HCl的物质的量与产生CO2的物质的量的关系如图4所示(设Na2CO3、NaHCO3的物质的量之比为1∶1)。[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()[演练冲关]3．分别取等物质的量浓度的氢氧化钠溶液各100mL，再通入一定量的CO2，随后分别各取20mL溶液，向其中逐滴滴入0.2mol/L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