2020年高考化學一輪總復習 第三章 第9講 鈉及重要化合物學案（含解析）.doc
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第三章 金屬元素及其重要化合物 [考綱解讀] 1.掌握Na及其重要化合物的主要性質，了解其應用。2.掌握鎂、鋁及其重要化合物的性質，了解其用途。3.掌握Al3＋、AlO、Al(OH)3之間的相互轉化關系。4.了解鐵及其重要化合物的主要性質及其應用。5.以Fe2＋、Fe3＋的相互轉化為例，理解變價金屬元素的氧化還原反應。6.能鑒別溶液中的Fe2＋、Fe3＋。7.了解銅及其化合物的性質。 第9講 鈉及其重要化合物 一、鈉的性質及應用 1．鈉的物理性質 (1)顏色：銀白色，有金屬光澤。 (2)密度：ρ(H2O)＞ρ(Na)＞ρ(煤油)。 (3)熔點：低于100 ℃。 (4)硬度：質地柔軟，可以用小刀切割。 2．從鈉原子的結構認識鈉的化學性質——還原性 (1)與非金屬單質(如O2、Cl2)的反應 Cl2：2Na＋Cl22NaCl (2)與水的反應 ①離子方程式：2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑。 ②與滴加酚酞的水反應的現象及解釋 (3)與鹽酸反應 離子方程式：2Na＋2H＋===2Na＋＋H2 ↑。 (4)鈉與鹽的反應 ①鈉與鹽溶液反應 如Na投入CuSO4溶液中，反應的離子方程式為2Na＋2H2O＋Cu2＋===Cu(OH)2↓＋H2↑＋2Na＋。 ②金屬鈉具有強還原性，熔融狀態(tài)下可以用于制取金屬，如：4Na＋TiCl44NaCl＋Ti。 3．鈉的制取及保存 (1)制?。夯瘜W方程式為2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑。 (2)保存：密封保存，通常保存在煤油中。 4．鈉的用途 (1)制取Na2O2等化合物。 (2)鈉、鉀合金(液態(tài))可用于原子反應堆的導熱劑。 (3)用作電光源，制作高壓鈉燈。 (4)冶煉某些金屬 二、氧化鈉和過氧化鈉 續(xù)表 三、碳酸鈉和碳酸氫鈉 四、堿金屬的一般性與特殊性 1．一般性 2．特殊性 (1)堿金屬的密度一般隨核電荷數的增大而增大，但鉀的密度比鈉的小。 (2)堿金屬一般都保存在煤油中，但由于鋰的密度小于煤油的密度而將鋰保存在石蠟中。 (3)堿金屬跟氫氣反應生成的堿金屬氫化物都是離子化合物，其中氫以H－形式存在，顯－1價，堿金屬氫化物是強還原劑。 五、焰色反應 1．焰色反應的概念 某些金屬或它們的化合物在灼燒時都會使火焰呈現出特殊的顏色，其屬于物理變化，屬于元素的性質。 2．焰色反應的操作 (1)洗、燒：將鉑絲蘸稀鹽酸在無色火焰上灼燒至無色。 (2)蘸、燒：蘸取試樣(固體也可以蘸取)在無色火焰上灼燒觀察火焰顏色。 (3)洗、燒：將鉑絲再蘸稀鹽酸灼燒至無色，就可以繼續(xù)做新的實驗了。 3．常見元素的焰色 鈉元素黃色；鉀元素紫色(透過藍色鈷玻璃觀察)。 1.判斷正誤，正確的畫“√”，錯誤的畫“”，并指明錯因。 (1)鉀、鈉、鎂等活潑金屬著火時，不能用泡沫滅火器滅火。(√) 錯因：___________________________________________________________ (2)1 mol Na2O2固體中含離子總數為4NA。() 錯因：1_mol_Na2O2固體中含2_mol_Na＋和1_mol_O，離子總數為3NA。 (3)過氧化鈉與水反應時，生成0.1 mol O2轉移的電子數為0.2NA。(√) 錯因：___________________________________________________________ (4)用鉑絲蘸取少量某溶液進行焰色反應，火焰呈黃色，該溶液一定是鈉鹽溶液。() 錯因：NaOH溶液的焰色也是黃色。 (5)所有金屬及其化合物灼燒時火焰均有顏色。() 錯因：鉑絲灼燒時就沒有顏色。 (6)相同溫度下溶解度：小蘇打<蘇打，熱穩(wěn)定性：Na2CO3>NaHCO3。(√) 錯因：___________________________________________________________ 2．教材改編題 (據人教必修一P53 T2)下列關于鈉及其化合物的敘述中，正確的是( ) A．鈉露置在空氣中，表面很快變暗，是因為生成了Na2O2 B．鈉有很強的還原性 C．Na＋有很強的氧化性 D．NaCl灼燒時火焰呈黃色，這是NaCl的化學性質 答案 B 考點 鈉的性質及用途 [典例1] (2018石家莊模擬)有關鈉的敘述正確的是( ) A．2.3 g鈉與97.7 g水反應后，溶液中溶質的質量分數等于4% B．鈉和CuSO4溶液反應生成的藍色沉淀上有時出現暗斑，這是析出了金屬銅 C．向金屬鈉與水反應后的溶液中通入適量氯氣后，溶液中含有兩種溶質 D．鈉在空氣中的緩慢氧化與其在空氣中點燃所得的產物一樣 解析 w＝100%≠4%，A項錯誤；Na先與H2O反應生成NaOH，并放出大量的熱，NaOH再與硫酸銅反應生成氫氧化銅藍色沉淀，氫氧化銅不穩(wěn)定，受熱分解為氧化銅，B項錯誤；2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，2NaOH＋Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O，C項正確；D項，Na在空氣中緩慢氧化生成Na2O，Na在空氣中點燃生成Na2O2，D項錯誤。 答案 C 名師精講 1．鈉的取用方法：用鑷子夾取一小塊鈉，用濾紙吸干表面的煤油，在玻璃片上用小刀切取黃豆大小的鈉，剩余的鈉放回原試劑瓶。 2．鈉失火的處理：沙土蓋滅，不能用水或泡沫滅火器滅火。 3．鈉與水(或酸)：Na與H2O(或酸)反應的實質都是與H＋的反應。 4．鈉與鹽溶液的反應 (1)鈉與鹽溶液反應的思維模板 如：Na與MgSO4溶液的反應，先考慮Na與水反應，再考慮MgSO4與生成的NaOH溶液反應。 (2)鈉與不同鹽溶液反應實驗現象的描述 ①共性 因為鈉與不同的溶液反應均屬于劇烈的置換反應，故有共同的現象產生：a.?。衡c浮在液面上；b.熔：鈉熔化成光亮的小球；c.游：在液面上不停地游動直至反應完；d.響：反應中不停地發(fā)出“嘶嘶嘶”的響聲。 ②差異性 與酸及能形成弱堿的金屬鹽溶液反應時，由于溶液中H＋濃度較大，反應比與水劇烈，最后鈉可能在液面上燃燒；與鹽溶液反應時，還可能會生成沉淀(如生成難溶堿)、氣體(NH3)等。 1．把一小塊金屬鈉放入下列溶液中，說法正確的是( ) A．放入飽和NaOH溶液中：有氫氣放出，恢復至原溫度后溶液的pH增大 B．放入稀CuSO4溶液中：有氫氣放出，有紫紅色銅析出 C．放入MgCl2溶液中：有氫氣放出，有白色沉淀生成 D．放入NH4NO3溶液中：有無色無味氣體放出 答案 C 解析 A項錯誤，飽和NaOH溶液中放入鈉，鈉與水反應消耗水且生成NaOH，從而會有部分NaOH晶體析出，同時生成氫氣，由于溶液仍是飽和溶液，故溶液的pH不變；B項錯誤，鈉與水反應生成氫氣和NaOH，NaOH與CuSO4反應會出現藍色沉淀；C項正確，鈉與水反應生成的NaOH與MgCl2反應生成Mg(OH)2白色沉淀；D項錯誤，鈉與水反應放熱，生成的NaOH與NH反應生成NH3H2O，NH3H2O部分分解產生的少量氨氣會與氫氣同時放出，故放出的氣體有刺激性氣味。 2．取一支大試管，加入20 mL飽和澄清石灰水(ρ＝1.06 gcm－3)，再加入5 mL苯(ρ＝0.87 gcm－3)，靜置后緩慢加入黃豆粒大小的鈉塊(ρ＝0.97 gcm－3)。下列實驗現象中，能觀察到的有( ) ①鈉在飽和澄清石灰水層反應并四處游動?、谟袣怏w產生 ③澄清石灰水變渾濁?、茆c在石灰水與苯的界面處反應并上下跳動 ⑤鈉停留在苯層不反應?、掴c塊最后消失 A．①②⑥ B．②③④⑥ C．⑤ D．①②③⑥ 答案 B 解析 根據題意，金屬鈉的密度小于飽和澄清石灰水，但大于苯，故將金屬鈉投入盛有石灰水和苯的大試管中，鈉會處于二者的界面處；同時由于鈉與水反應生成H2，H2對金屬鈉產生推動作用，故金屬鈉在界面處可能上下跳動。由于有NaOH生成，并放出熱量，Ca(OH)2的溶解度減小，飽和澄清石灰水中有Ca(OH)2析出，溶液變渾濁。 考點 氧化鈉、過氧化鈉 [典例2] Na2O的制取可以通過如下反應完成：Na＋NaNO3Na2O＋N2↑(未配平)。請回答下列問題： (1)上述反應的氧化劑是________(寫化學式)。制取Na2O時，若金屬鈉與NaNO3按質量比23∶17投料，充分反應后收集到的氣體體積為1.12 m3(標準狀況下)，則制得的Na2O的質量為________kg。 (2)制取Na2O時由于設備密封性不好而進入了少量空氣，導致制得的Na2O產品中含有Na2O2雜質。現有Na2O產品m g(假設只含有Na2O2雜質)，請從下面選用合適的儀器和試劑，設計一種可選用的實驗儀器組合，以完成樣品中Na2O含量的測定。 可選用的試劑： a．濃硫酸 b．水 c．鹽酸標準溶液 d．NaOH標準溶液 e．酚酞 f．堿石灰 g．稀鹽酸 (3)某學生設計了以下實驗方案來測定該試樣中Na2O的質量分數，其操作流程和實驗數據如下： 該Na2O產品中Na2O的質量分數為________。 解析 (1)由N元素的化合價降低可知，NaNO3是氧化劑。配平方程式：10Na＋2NaNO36Na2O＋N2↑，收集到1.12 m3(標準狀況下)N2，n(N2)＝50 mol，那么n(Na2O)＝300 mol，故m(Na2O)＝18.6 kg。 (2)測定樣品中氧化鈉的含量有多種方法，可通過測生成O2的體積來計算Na2O2的量；也可測反應后錐形瓶和溶液的總質量與反應前錐形瓶、樣品和水的總質量之差，還可以通過滴定法測錐形瓶中生成NaOH的量來計算。 (3)設試樣中Na2O的物質的量為x mol，Na2O2的物質的量為y mol，則有62x＋78y＝7.75,78(x＋y)＝9.35，解得x＝0.1，那么Na2O的質量分數為100%＝80%。 答案 (1)NaNO3 18.6 (2)(以下三種方法任選一種，其他合理方法亦可) (3)80% 名師精講 1．Na2O2的強氧化性與還原性 從元素化合價角度分析Na2O2的性質 2Na22 (1)Na2O2的強氧化性 (2)遇KMnO4等強氧化劑時，表現出還原性，氧化產物為O2。 (3)遇CO2、H2O、H＋則發(fā)生自身的氧化還原反應。 2．Na2O2與CO2和H2O反應的五大關系 (1)物質的量的關系 無論是CO2、H2O的單一物質還是二者的混合物，通過足量的Na2O2時，CO2或H2O與放出O2的物質的量之比均為2∶1。 (2)氣體體積關系 CO2和水蒸氣的混合氣體(或單一氣體)通過足量Na2O2，氣體體積的減少量為原混合氣體體積的，即為生成氧氣的量。 (3)固體質量關系 相當于固體Na2O2只吸收了CO2中的“CO”，H2O中的“H2”；可以看做發(fā)生相應的反應：Na2O2＋CO===Na2CO3，Na2O2＋H2===2NaOH(實際上兩反應都不容易直接發(fā)生)。 (4)電子轉移關系 當Na2O2與CO2、H2O反應時，每產生1 mol O2轉移2 mol e－。 (5)先后順序關系 一定量的Na2O2與一定量的CO2和H2O(g)的混合物反應，可看做Na2O2先與CO2反應，待CO2反應完全后，Na2O2再與H2O(g)發(fā)生反應。 3．下列說法正確的是( ) A．可用H2O來確定某Na2O粉末中是否含有Na2O2 B．可用CO2來確定某Na2O粉末中是否含有Na2O2 C．Na2O比Na2O2穩(wěn)定 D．將適量的Na2O2、Na2O分別加到酚酞溶液中，最終溶液均為紅色 答案 A 解析 CO2、H2O與Na2O2、Na2O均能反應，且CO2、H2O與Na2O2反應時能產生O2，因O2、CO2均是無色無味的氣體，故不能用CO2來確定Na2O粉末中是否含有Na2O2，而Na2O2與H2O反應會產生氣泡，Na2O與H2O反應無明顯現象，可用H2O來確定Na2O粉末中是否含有Na2O2，所以A項正確，B項錯誤；Na2O在空氣中加熱會轉化為Na2O2，故Na2O2比Na2O穩(wěn)定，C項錯誤；將Na2O、Na2O2加到酚酞溶液中，二者均與溶液中的H2O反應生成堿而使溶液變?yōu)榧t色，但Na2O2具有強氧化性，最終會使溶液褪色，D項錯誤。 4．取一定質量的某物質在a g氧氣中完全燃燒，將其產物跟足量的過氧化鈉固體完全反應，反應后容器內有b g氧氣，測得b＞a，下列物質中滿足上述結果的是( ) A．HCOOH B．HCHO C．CH4 D．C6H12O6 答案 A 解析 烴及烴的含氧衍生物在O2中充分燃燒后生成CO2、H2O，產物通過足量的Na2O2，發(fā)生反應2CO2＋2Na2O2===2Na2CO3＋O2,2H2O＋2Na2O2===4NaOH＋O2↑，對生成物變式：Na2CO3～Na2O2CO,2NaOH～Na2O2H2，可知過氧化鈉增加的質量＝與CO2同物質的量的CO質量＋與H2O同物質的量的H2質量，質量增加部分物質的組成可以表示為nCOmH2，即化學式可表示為nCOmH2的物質完全燃燒后能被過氧化鈉完全吸收，而題述有機物反應后容器內氧氣質量大于原氧氣質量，故有機物的化學式符合nCOmH2xO2形式。HCOOH可以改寫為COH2O2 形式，故A符合；HCHO可以改寫為COH2，故B不符合；CH4中沒有氧元素，反應后氧氣質量小于原氧氣質量，故C不符合；C6H12O6可以改寫為6CO6H2形式，反應后氧氣質量等于原氧氣質量，故D不符合。 考點 碳酸鈉、碳酸氫鈉 [典例3] (2018長沙模擬)向體積均為10 mL且物質的量濃度相同的兩份NaOH溶液中分別通入一定量的CO2得到溶液甲和乙。向甲、乙兩溶液中分別滴加0.1 molL－1鹽酸。此時反應生成CO2體積(標準狀況)與所加鹽酸體積間的關系如圖所示。則下列敘述中正確的是( ) A．原NaOH溶液的物質的量濃度為0.5 molL－1 B．當0
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