20202021年高考化学一轮复习讲解钠及其化合物pdf

2020-2021年新高三化学一轮复习讲解《钠及其化合物》【知识梳理】一、钠1．物理性质：钠是一种柔软、银白色的金属，具有良好导电、导热性，密度比水小，但比煤油大，熔点较低。温馨提示：①取钠时要用镊子夹取、不能用手拿，因为易与汗液反应，灼伤腐蚀皮肤。②取出钠后要迅速吸干煤油，并要放到玻璃上切割。③钠用剩后要放回盛钠的试剂瓶，不能乱扔乱放，因为钠很活泼容易引起危险。④钠与O2反应很容易，在观察钠的颜色光泽时要在切割后立即观察。2．化学性质：钠的化学性质极活泼，具强还原性，在反应中易失去一个电子，变为钠离子。自然界中钠只以化合态存在。实验现象有关化学方程式空气中缓慢氧化在空气中露置一会儿，会逐渐变暗久置表面还会形成溶液，再变成白色粉末4Na+O2=2Na2O（白色固体）空气中加热或点燃钠先熔化后燃烧，燃烧时火焰呈黄色，最后留下的固体呈淡黄色2Na+O2Na2O2（淡黄色固体）与水的反应钠浮在水面上，立刻熔成一个闪亮的小球，在水面上四处游动，发出“嘶嘶”的响声，最后完全消失，滴入酚酞试液溶液由无色变为红色2Na+2H2O==2NaOH+H2↑（1）钠放置在空气中，首先被氧气氧化成Na2O；Na2O进一步与空气中的水蒸气反应生成NaOH；NaOH吸收空气中的水蒸气和CO2生成碳酸钠晶体；碳酸钠晶体会逐渐风化而成Na2CO3。（2）钠、钾失火可用沙土、抹布扑灭或盖灭。不能用水灭火，因为它们与水反应剧烈，且产生易燃气体H2，易导致爆炸发生；也不能用CO2灭火，因为Na、K有还原性，能夺去CO2中的氧继续燃烧。（3）钠与酸溶液（非氧化性酸）反应时，首先发生钠与酸的置换反应，然后发生钠与水的置换反应。因此当足量的钠投入到盐酸或稀硫酸的溶液中时，不论盐酸和稀硫酸是否足量，金属钠均能完全反应，产生氢气的多少由金属钠决定。（4）钠与盐溶液反应时，首先发生钠与水的反应，生成NaOH和H2；然后发生NaOH溶液与盐溶液的反应。如钠与硫酸铜溶液的反应，现象为：钠浮在水面上，迅速地熔化为小球，在水面上四处游动，并发出嘶嘶响声，同时溶液中生成蓝色沉淀。反应过程为：2Na＋2H2O＝2NaOH＋H2↑、CuSO4＋2NaOH＝Cu(OH)2↓＋Na2SO4；总反应为：2Na＋2H2O＋CuSO4＝Cu(OH)2↓＋Na2SO4＋H2↑。3．保存：钠很容易跟空气中的氧气和水起反应，因此在实验室中，通常将钠保存在煤油里，由于ρ(Na)ρ(煤油)，钠沉在煤油下面，将钠与氧气和水隔绝。大量的金属钠则存在铁筒中用石蜡密封。4．用途：钠是一种强还原剂，工业上用它还原金属钛、锆、铌等；另外钠和钾的合金在常温下呈液态，是原子反应堆的导热剂；钠也可用于制高压钠灯。例题1、下列关于钠及其化合物的叙述正确的是____(填字母代号)。①金属钠着火，可用水扑灭②钠是最活泼的金属③用瓷坩埚灼烧Na、Na2O、NaOH等④电解饱和食盐水可以制得金属钠⑤钠投入硫酸铜溶液中，先与水反应，不能置换出铜⑥将一小块钠放在石棉网上，用酒精灯加热后，剧烈燃烧，产生黄色火焰，生成氧化钠⑦比较水与乙醇中氢的活泼性的方法是分别将少量钠投入到盛有水和乙醇的烧杯中⑧钠在空气中燃烧可生成多种氧化物，23g钠充分燃烧时转移电子数为NA⑨23g钠与足量H2O反应完全后可生成NA个H2分子⑩将钠投入水中，产生气体，其化学方程式为2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑二、氧化钠与过氧化钠比较内容Na2ONa2O2颜色、状态白色固体淡黄色固体氧的化合价—2价—1价（过氧离子O22—）电子式稳定性较不稳定较稳定生成条件通过钠的常温氧化生成通过钠的燃烧生成物质类别碱性氧化物过氧化物（不是碱性氧化物）与水反应Na2O+H2O=2NaOH2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑与CO2反应Na2O+CO2=Na2CO32Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2与盐酸反应Na2O+2HCl=2NaCl+H2O2Na2O2+4HCl=4NaCl+2H2O+O2↑用途用于少量Na2O2制取强氧化剂、漂白剂、供氧剂保存密封保存密封保存（1）由于Na2O2中氧元素的是－1价，为中间价态，因而既可以表现氧化性又可以表现还原性，又因为氧元素的稳定价态为－2价，因此Na2O2通常表现为强氧化性。（2）因为碱性氧化物和酸反应时只生成盐和水，而Na2O2与酸反应还有O2生成，所以Na2O2不是碱性氧化物。（3）因为Na2O受热时继续被氧气氧化生成Na2O2，所以Na2O2比Na2O稳定。（4）Na2O2与H2O2均为过氧化物，但前者是离子化合物，后者是共价化合物，Na2O2由Na＋和O22－构成，在Na2O2中，阴、阳离子个数比为1∶2。（5）当Na2O2与CO2或H2O反应时，每产生1molO2就转移2mol电子。例题2、下列说法正确的是。①过氧化钠与水反应时，生成0．1molO2转移的电子数为0．2NA②Na2O2与CO2反应时，Na2O2是氧化剂，CO2是还原剂③在含有Fe2＋、Fe3＋、Al3＋、NH＋4的溶液中加入足量的Na2O2固体，再加入过量的稀盐酸，完全反应后，离子数目几乎没有改变的是Fe3＋④向CuSO4溶液中加入Na2O2的离子方程式为2Na2O2＋2Cu2＋＋2H2O===4Na＋＋2Cu(OH)2↓＋O2↑⑤过氧化钠的电子式：⑥1molNa2O2固体中含离子总数为4NA⑦CO2通过Na2O2粉末后固体质量增重⑧Na2O、Na2O2均能与盐酸反应，生成NaCl，二者都是碱性氧化物⑨Na2O2在空气中易变质，需要密封保存，Na2O性质稳定，不必密封保存⑩将Na2O2放入氢氧化钠溶液中，不发生反应，无明显现象三、碳酸钠与碳酸氢钠化学式Na2CO3Na2CO3·10H2ONaHCO3俗名纯碱、苏打—小苏打溶解性易溶于水易溶于水（溶解度较Na2CO3小）色态白色粉末无色晶体细小白色晶体热稳定性稳定易失水、风化受热易分解2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑H+CO32－+2H+=CO2↑+H2O较快，分步进行HCO3－+H+=CO2↑+H2O剧烈NaOH不反应HCO3－+OH—=CO32－+H2O石灰水CO32－+Ca2+=CaCO3↓石灰水足量：HCO3－+Ca2++OH－=CaCO3↓+H2O石灰水不足：2HCO3－+Ca2++2OH—=CaCO3↓+2H2O+CO32－BaCl2CO32－+Ba2+=BaCO3↓不反应（若再加NaOH，则有沉淀）CO2NaCO3+CO2+H2O=2NaHCO3不反应用途用于玻璃、肥皂、造纸、纺织等工业，洗涤发酵剂、灭火器，医疗上用于治胃酸过多转化（1）碳酸钠和碳酸氢钠均易溶于水，在同温下，碳酸钠溶解度大于碳酸氢钠。（2）碳酸钠和碳酸氢钠的水溶液均呈碱性，相同浓度时，碳酸钠水溶液的PH比碳酸氢钠的大。可用此性质鉴别碳酸钠和碳酸氢钠。（3）碳酸钠稳定受热难分解，碳酸氢钠受热易分解。常用此性质除去碳酸钠中混有的碳酸氢钠杂质，也可用此性质鉴别碳酸钠和碳酸氢钠。（4）与盐酸反应，相同条件下放出CO2的速度NaHCO3比Na2CO3快。相同物质的量的碳酸钠和碳酸氢钠耗酸量碳酸钠大于碳酸氢钠，但放出的CO2的量相同；相同质量的碳酸钠和碳酸氢钠耗酸量碳酸钠大于碳酸氢钠，放出的CO2的量碳酸氢钠大于碳酸钠。反应的离子方程式：CO32—＋2H＋CO2↑＋H2O，HCO3—＋H＋CO2↑＋H2O（5）碳酸钠与碳酸反应，碳酸氢钠与碳酸不反应。常用此性质除去碳酸氢钠中混有的碳酸钠杂质。反应的离子方程式：CO32—＋H2O＋CO22HCO3—（6）碳酸钠与NaOH不能反应，碳酸氢钠与NaOH反应。常用此性质除去碳酸氢钠中混有的碳酸钠杂质。反应的离子方程式：HCO3—＋OH－H2O＋CO32—（7）碳酸钠与CaCl2反应，碳酸氢钠与CaCl2不反应。可用此性质鉴别碳酸钠和碳酸氢钠。反应的离子方程式：Ca2＋＋CO32—CaCO3↓例题3、下列说法正确的是。①用澄清石灰水鉴别Na2CO3和NaHCO3溶液②装置用于干燥NaHCO3③将稀盐酸滴入碳酸钠与氢氧化钠混合溶液，立即产生气泡④用热的烧碱溶液洗去油污，是因为Na2CO3可直接与油污反应⑤1L0．1mol·L－1的NaHCO3溶液中HCO3－和CO32－离子数之和为0．1NA⑥碳酸氢钠受热分解实验装置如下：⑦NaHCO3溶液中加足量Ba(OH)2溶液的离子方程式：HCO－3＋Ba2＋＋OH－===BaCO3↓＋H2O⑧等质量的NaHCO3和Na2CO3与足量盐酸反应，在相同条件下Na2CO3产生的CO2体积小⑨向含有CaCO3沉淀的水中通入CO2至沉淀恰好溶解，再向溶液中加入NaHCO3饱和溶液，又有CaCO3沉淀生成⑩向Na2CO3饱和溶液中通入CO2，有NaHCO3结晶析出四、碱金属及焰色反应1．碱金属元素原子结构元素性质单质性质化合物性质相似性最外层均1个电子均为活泼金属元素，最高正价均为+1价均具强还原性，均具轻、软、易熔的特点氢氧化物都是强碱递变性核电荷数依次增多，电子层数依次增多，原子半径依次增大失电子能力依次增强，金属性依次增强还原性依次增强，密度趋向增大，熔沸点依次降低，硬度趋向减小氢氧化物的碱性依次增强温馨提示：①常温下碱金属很容易被空气里的氧气氧化，也易于水蒸气反应，所以碱金属保存需要隔绝空气和水。金属锂需用液体石蜡封（Li的密度小于煤油，只能保存在密度更小的石蜡油中或者封于石蜡中），金属钠和钾放入煤油中。②在碱金属中，随着原子序数的递增，其密度逐渐增大，但K的密度0．862g/cm-3反比钠0．971g/cm-3小。③碱金属在空气或者氧气中燃烧时，由于其活泼性不同，其产物亦不同。锂燃烧只能生成氧化锂(Li2O),钠燃烧生成过氧化钠（Na2O2），钾、铷、铯等燃烧主要生成超氧化物。④金属的置换反应，通常是活泼金属置换出不活泼金属。但工业上制取钾时，却是利用k的熔沸点小于Na，用钠从熔融的氯化钾中置换出钾。⑤碱金属一般与水反应都很快，但Li与水反应却比较慢。这是因为产物LiOH溶解度比较小，依附在Li表面，阻止了反应的进行：此外Li的熔点较高，反应时Li比如钠球接触面积大。2．焰色反应许多金属或它们的化合物在燃烧时火焰呈特殊的颜色，这在化学上叫做焰色反应，是一种物理变化，是元素的性质而不仅属化合物。钠是黄色；钾是紫色（透过蓝色钴玻璃）；钙是砖红色。（1）焰色反应原理：电子在原子核外不同的轨道上运动，当其受热时，处在能量较低轨道的电子会吸收能量从低能级跃迁到能量较高的轨道。这些处于高能量轨道的电子不稳定，又会跃迁到能量较低的轨道，并释放出能量，这些能量以一定波长的光的形式释放。而且不同的元素产生不同波长的光，故此原理常用于光谱分析。按此理论，任何元素的原子灼烧时都应呈现一定的焰色，但我们所说的焰色实际为可见光，故只有部分金属元素才有特殊的焰色。焰色反应指的是元素的性质，相应金属不管是离子还是单质灼烧时都会呈现其焰色。做焰色反应的实验时应注意：①火焰本身尽可能无色，②铂丝要洁净，③焰色反应鉴定物质的方法，一般是在其他化学方法无效时才采用。（2）焰色反应的操作步骤：铂丝放在酒精灯上灼烧至与铂的原来颜色相同；蘸取待测溶液；在酒精灯上灼烧，观察焰色；用稀盐酸洗净铂丝，在酒精灯上灼烧。温馨提示：①焰色反应指的是元素的性质，相应金属不管是离子还是单质灼烧时都会呈现其焰色。②做焰色反应的实验时应注意：火焰本身尽可能无色；铂丝要洁净；焰色反应鉴定物质的方法，一般是在其他化学方法无效时才采用。③进行焰色反应之前，灼烧铂丝是为了防止操作之前铂丝上的残留物对实验产生影响。用盐酸洗铂丝灼烧可除去铂丝上的残留物对后面实验的干扰。不用硫酸是由于盐酸盐比硫酸盐更易挥发，对实验的影响小。④焰色反应所用铂丝昂贵，实验室常用光洁的铁丝、铬丝、钨丝等无焰色的金属代替。⑤因为黄色会掩盖K元素的紫色，所以做K的焰色反应要透过蓝色钴玻璃片观察。例题4、下列说法正确的是。①碱金属的单质都能在空气中稳定存在②碳酸钾溶液的pH＜7③用电解铯盐溶液的方法制金属铯④随核电荷数的增加，