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高中化学必修一钠及其化合物
要点一:钠单质的重要性质及其应用
1.物理性质 颜色 银白色
2.化学性质
从钠的结构认识钠的化学性质——还原性。
熔点 低
硬度 小
密度
比水的 ,比煤油的 。
导电导热性
良好
(1)与非金属单质(如O2、Cl2)的反应 与
4NaO22Na2O常温下,化学方程式为:
O2反应
2NaO2Na2O2加热时,化学方程式为:
(2)与水的反应
①化学方程式为:2Na+2H2O==2NaOH+H2↑ ②与滴加酚酞的水反应的现象与解释 浮:钠的密度比水要小;
溶:钠的熔点较低,且反应是放热的; 游:生成的气体推动钠移动;
响:氢气与水摩擦和氢气燃烧爆炸产生响动; 红:酚酞变红色,说明生成物为碱性。
要点诠释:钠在空气中的变化过程分析 过程 ① ② ③ ④
现象 变暗 成液 结块 变成粉末
反应原理 4Na+O2===2Na2O Na2O+H2O===2NaOH
2NaOH+9H2O+CO2===Na2CO3·10H2O Na2CO3·10H2O===Na2CO3+10H2O
综上,把钠久置在空气中,最终变成Na2CO3粉末。 (3)与酸的反应 2Na+2H+=====2Na++H2↑
a.若酸过量,则只考虑钠与酸的反应。
b.若钠过量,钠首先与酸反应,剩余的钠再与水反应。 (4)与盐的反应
与盐溶液发生反应时先与水反应,生成的碱与盐可能发生复分解反应。 a.与NaCl、Na2SO4、NaNO3溶液反应:实质是与水反应。
b.与CuSO4溶液反应:钠先与水反应,生成的NaOH再与CuSO4反应。 写出Na与CuSO4溶液反应的离子方程式: 3.工业制备与保存 钠的制取及保存
4.钠的重要用途
典型例题
1、等质量的两块钠,第一块在足量氧气中加热,第二块在足量氧气(常温)中充分反应,则下列说法正确的是( ) A.第一块钠失去电子多 B.两块钠失去电子一样多 C.第二块钠的反应产物质量最大 D.两块钠的反应产物质量一样大
解:A、金属钠失电子均变为+1价的阳离子,等质量的两块钠,失电子是一样的,故A错误;
B、金属钠失电子均变为+1价的阳离子,等质量的两块钠,失电子是一样的,故B正确; C、根据4Na+O2=2Na2O,则1mol金属钠获得氧化钠的质量是31g,根据反应2Na+O2
Na2O2,则1mol金属钠获得过氧化钠的质量是39g,等质量的两块钠,即金属
钠的物质的量是相等的,所以生成过氧化钠的质量大,即第一块钠的反应产物质量最大,故C错误;
D、根据C的计算可以知道第一块钠的反应产物质量最大,故D错误。故选:B。
2、下列各组物项相互混合进行反应,既有气体生成最终又有沉淀生成的是( ) ①金属钠投入FeCl2溶液中 ②过量的NaOH溶液和明矾溶液反应
③少量CaO投入过量的NaHCO3溶液中 ④Na2O2投入到CuSO4溶液中. A.①③ B.③④ C.①④ D.②③
解:①钠浮在水面上,与水剧烈反应,并放出大量热,熔化成小球,黄色的溶液变成红色沉淀,发生2Na+H2O=2NaOH+H2↑、3NaOH+FeCl3=3NaCl+Fe(OH)3↓,故①既有气体生成最终又有沉淀生成;
②过量的NaOH溶液和明矾溶液反应的方程式为:KAl(SO4)
2•12H2O+4NaOH=KAlO2+14H2O+2Na2SO4,故②中既无气体生成最终又无沉淀生成;
③中CaO与NaHCO3溶液反应生成CaCO3沉淀;,故③最终只有沉淀生成;
④Na2O2与水反应:2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑,NaOH与CuSO4发生反应:2NaOH+CuSO4=Cu(OH)2↓+Na2SO4,故④中既有气体生成最终又有沉淀生成; 故选:C。
变式训练
1、如图,烧杯中盛有等体积的水和煤油,现将一小块金属钠加入烧杯中,试推断能观察到的实验现象应是( ) A.钠悬浮在煤油层中 B.钠静止在两液面之间 C.钠沉入水底下
D.钠在两液体界面附近上下跳动
2、将绿豆大小的方形金属钠投入足量且含酚酞的水中,根据相应现象不能得出的结论是( ) 选项 A B C D A.A
实验现象
结论
方形金属钠变成小球 方形金属钠反应速率快 钠浮于水面游动 酚酞溶液变成红色 钠球游动有吱吱声 B.B
C.C
D.D
水的密度大于钠的 有NaOH生成 有气体生成
要点二:氧化钠和过氧化钠
1、氧化钠和过氧化钠性质的比较 物质名称 组成结构
氧化钠(Na2O)
由Na+与O2-构成,阴阳离子的个数比为
1:2
过氧化钠(Na2O2)
由Na+与O22-构成,阴阳离子的个数比为:
1:2
氧元素的价态
类别 颜色、状态 与H2O反应的化学方程式 与CO2反应的化学方程式 与盐酸 与SO2 石蕊溶液 用途
-2 碱性氧化物 白色固体
Na2O+2HCl==2NaCl+H2O Na2O+SO2==Na2SO3
————— 用于制备氢氧化钠等
-1 过氧化物 淡黄色固体
2Na2O2+4HCl==4NaCl+O2↑+H2O
Na2O2+SO2==Na2SO4 遇石蕊先变蓝,后褪色
可作漂白剂(漂白织物等)、强氧化剂、供养剂(用于呼吸面具和潜水艇中产生氧
气)
2、有关Na2O2与CO2、H2O反应的5个重要关系
物质的量关系
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或二者的混合物与放出O2的物质的量之比为2:1 同温(大于100℃)、同压下,若CO2和水蒸气的混合气体(或单一气
气体体积关系
体)通过NaO时,气体体积的减小量或原混合气体(或单一气体)体
积的
电子转移关系
1
即为生成氧气的体积 2
当Na2O2与CO2或H2O反应时,每产生1molO2转移2mole-
①Na2O2与CO2反应时,固体增加的质量等于与CO2等物质的量的CO
的质量。
②Na2O2与H2O时,固体增加的质量等于与H2O等物质的量的H2的质
量
一定量的Na2O2与一定量的CO2和HO2(g)的混合气体反应,可看作Na2O2先与CO2反应,CO2反应完全后,Na2O2再与H2O发生反应
固体质量关系
先后顺序关系
典型例题
1、将NaHCO3和Na2O2的固体混合物x g在密闭容器中加热至250℃,充分反应后排出气体.将反应后的固体溶入水无气体放出,再逐滴加入盐酸,产生气体(标准状况)与所加盐酸体积之间的关系如图所示.下列说法错误的是( )
A.HCl的浓度0.2mol/L
B.反应后固体的成分为NaOH与Na2CO3
C.密闭容器中排出气体的成分为O2和H2O D.x的数值为6.09
解:A、由175ml到275ml是与碳酸氢钠反应,而n(Na2CO3)=n(NaHCO3)=n(CO2)=0.02mol, NaHCO3~~~HCl 1mol 1mol 0.02mol 0.02mol 所以C(HCl)=
=0.2mol/L,故A正确;
B、由图象可知,因为175>275﹣175所以固体混,合物为NaOH,Na2CO3,故B正确; C、由方程式可知:2NaHCO3
Na2CO3+CO2↑+H2O,生成0.02mol的二氧化碳和
0.02mol的水,再根据2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2,2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑可知密闭容器中排出气体的成分O2,H2O,故C正确;
D、根据碳守恒可知,n(NaHCO3)=n(CO2)=0.02mol=0.02mol,275ml时溶质是单一的氯化钠,根据钠守恒可知n(Na2O2)=
体的质量为:0.02×84+0.0175×78=3.045g,故x=3.045g,故D错误; 故选:D。
=0.0175mol,固
变式训练
1、200℃时CO2和水蒸气的混合气体共23.2g与足量的Na2O2充分反应后,固体质量增加了7.2g,则原混合气体的总物质的量为( ) A.0.2mol B.0.6mol
C.0.8mol
D.l.0mol
2、将14g Na2O和Na2O2的混合物加入足量的水中充分反应,生成标况下的气体1.12L,所得溶液的体积为 400mL.试计算: (1)原混合物中Na2O的质量. (2)所得溶液的物质的量浓度.
要点三:碳酸钠与碳酸氢钠
1、碳酸钠与碳酸氢钠性质的比较 分类 俗称 色态 溶解度(20℃)
碳酸钠 (Na2CO3)
正盐 纯碱、苏打 白色粉末
碳酸氢钠 (NaHCO3)
酸式盐 小苏打 细小的白色晶体
(26.9g) Na2CO3 〉NaHCO3 (10.0g)
水溶液的酸碱性
都显碱性,但Na2CO3 >NaHCO3
Na2CO3 〈NaHCO3
Na2CO3+HCl=NaCl+NaHCO3
(CO32-+H+=HCO3-)
NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑
-
(HCO3+H+=H2O+CO2↑) 开始无外观现象(因为首先生成HCO3
-
与酸反应放出CO2的速
度 现象
NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑
-
(HCO3+H+=H2O+CO2↑) 滴入盐酸后,即刻出现气泡。
),随后出现气泡。
(若向足量HCl中分别滴入Na2CO3或NaHCO3,则均会立刻出现气泡。)
化 学 性 与质 碱
Na2CO3+ Ca(OH)2= CaCO3↓+ 2NaOH
反Ca(OH)2 此法可用于土法制烧碱或除掉烧碱中应 的Na2CO3
NaOH
-
NaHCO3+ NaOH=H2O+ Na2CO3 NaHCO3与少量石灰水的反应为:
2NaHCO3+Ca(OH)2=CaCO3↓+Na2CO3+2H2O 若石灰水过量,则新生成的Na2CO3可与Ca(OH)2继续反应,即:
Ca(OH)2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaOH ∴过量石灰水中NaHCO3与Ca(OH)2的反应为:
NaHCO3+Ca(OH)2=CaCO3↓+NaOH+H2O
热稳定性 (运用此性质可除去有的NaHCO3) 二者之间相互转化
用途 2、注意事项
(1)碳酸钠与碳酸氢钠与酸的反应,Na2CO3溶液和稀盐酸反应可理解为分步反应:
制造玻璃、造纸等
治疗胃酸过多,用于灭火器等
很稳定,受热不分解
酒精灯温度达不到) Na2CO3中混(分解温度851℃,
不很稳定,受热易分解。 2NaHCO3
△
Na2CO3+H2O+CO2↑
(分解温度150℃)
(2).CO2与NaOH溶液反应的相关计算
要点四:焰色反应
(1)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,这叫作焰色反应。
(2)操作步骤:洗——烧——蘸——烧——观 (3)实验注意事项
①火焰:火焰本身要为无色火焰。
②蘸待测物的金属丝:金属丝本身在火焰上灼烧时不能有颜色,同时熔点要高,不易被氧化。用铂丝效果最佳。
③洗、烧:每次实验前,铂丝都要蘸稀盐酸在火焰上烧至无色,以除净铂丝上原有的使火焰呈现出颜色的金属离子。
④蘸:用铂丝所蘸取的一般是溶液,若蘸取的是粉末,常不易被金属丝蘸上,此时,把金属丝在火上烧热,再接触固体粉末熔化而蘸在铂丝上。
⑤观:观察钾的焰色时,要透过蓝色钴玻璃,目的是滤去钠产生的黄色火焰,因为很少量的钠元素就能把钾元素的紫色火焰遮盖住。 (4)常见物质的焰色 元素
Na
K
颜色 (5)应用
黄色 紫色(蓝色钴玻璃)
①鉴别一些金属元素;②用相应的化合物制烟火。
典型例题
1、下列图示中,A为一种常见的单质,B、C、D、E是含A元素的常见化合物,它们的焰色反应均为黄色.
填写下列空白:
(1)写出化学式:A ,B ,D E . (2)以上反应中不属于氧化还原反应的有 (填序号). (3)写出反应②④⑥的化学方程式:
② . ④ . ⑥ .
(4)写出反应⑤的离子方程式: 写
出
铝
粉
和
C
溶
液
反
应
的
离
子
方
程
式: .
解:A是一种常见单质,其焰色反应为黄色,则A是Na,B、C、D、E是含A元素的常见化合物,Na在O2中燃烧生成B,B为Na2O2,Na和H2O反应生成NaOH和H2,Na2O2和水反应生成NaOH和O2,所以C是NaOH,NaOH和过量CO2反应生成NaHCO3,所以E是NaHCO3,Na2O2和CO2反应生成Na2CO3和O2,NaHCO3分解生成Na2CO3、CO2和水,所以D是Na2CO3,
(1)通过以上分析知,A是Na、B是Na2O2,解:A是一种常见单质,其焰色反应为黄色,则A是Na,B、C、D、E是含A元素的常见化合物,Na在O2中燃烧生成B,B为Na2O2,Na和H2O反应生成NaOH和H2,Na2O2和水反应生成NaOH和O2,所以C是NaOH,NaOH和过量CO2反应生成NaHCO3,所以E是NaHCO3,Na2O2和CO2反应生成Na2CO3和O2,NaHCO3分解生成Na2CO3、CO2和水,所以D是Na2CO3, (1)通过以上分析知,A是Na、B是Na2O2,D是Na2CO3,E是NaHCO3, 故答案为:Na;Na2O2;Na2CO3;NaHCO3;
(2)以上反应中①为钠的燃烧,②为Na与水反应,③为过氧化钠与水反应,④为过氧化钠与二氧化碳反应,均属于氧化还原反应,所以不属于氧化还原反应的有⑤⑥, 故答案为:⑤⑥;
(3)反应②的化学方程式为2Na+2H2O═2NaOH+H2↑,④的化学方程式为2Na2O2+2CO2═2Na2CO3+O2,⑥的化学方程式为2NaHCO3
Na2CO3+CO2↑+H2O,
故答案为:2Na+2H2O═2NaOH+H2↑;2Na2O2+2CO2═2Na2CO3+O2;2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O;
(4)反应⑤的离子方程式为OH﹣+CO2═HCO3﹣,C是NaOH,铝粉和C溶液反应的离子方程式为2Al+2H2O+2OH﹣=2 AlO2﹣+3H2↑,
故答案为:OH﹣+CO2═HCO3﹣;2Al+2H2O+2OH﹣=2 AlO2﹣+3H2↑.
变式训练4-1、甲、乙、丙、丁四个烧杯内分别放入0.1mol的钠、氧化钠、过氧化钠和氢氧化钠,然后各加入 100mL水,搅拌,使固体完全溶解,则甲、乙、丙、丁的质量分数大小的顺序是( )
A.甲<乙<丙<丁 B.丁<甲<乙<丙 C.甲=丁<乙=丙
D.丁<甲<乙=丙
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