第三章金屬及其氧化物第二課時(shí)鈉的其他化合物堿金屬元素 高三化學(xué)第一輪復(fù)習(xí) 知識(shí)精講 1 碳酸鈉和碳酸氫鈉 1 碳酸鈉和碳酸氫鈉的比較 知識(shí)精講 注意 與足量鹽酸反應(yīng)的比較 反應(yīng)速率由于Na2CO3需逐步結(jié)合兩個(gè)H H CO32 HCO3 H HCO3 CO2 H2O 才放出CO2 故NaHCO3與鹽酸反應(yīng)放出CO2的速率快 耗酸量a 等物質(zhì)的量的Na2CO3與NaHCO3 前者耗酸量是后者的2倍 b 等質(zhì)量的Na2CO3與NaHCO3 前者耗酸量多 CO2的生成量等物質(zhì)的量時(shí)產(chǎn)生的CO2相等 等質(zhì)量時(shí)NaHCO3產(chǎn)生的CO2多 2 碳酸鈉和碳酸氫鈉的鑒別 熱穩(wěn)定性不同 分別加熱少量固體 若發(fā)生分解反應(yīng) 將產(chǎn)生的氣體通入澄清的石灰水中 石灰水變渾濁的原試劑是NaHCO3 另一個(gè)為Na2CO3 和酸反應(yīng)速率不同 分別取一定質(zhì)量的固體 加入等濃度 等體積的鹽酸 反應(yīng)快 產(chǎn)生氣體多的為NaHCO3 另一個(gè)為Na2CO3 陰離子不同 分別取其稀溶液 滴加氯化鋇稀溶液或CaCl2溶液 產(chǎn)生沉淀的原試劑為Na2CO3 另一個(gè)為NaHCO3 溶液的酸堿性 測(cè)其稀溶液 0 1mol L 1 的pH Na2CO3溶液的pH在12左右 而NaHCO3溶液的pH在8左右 知識(shí)精講 知識(shí)精講 3 碳酸氫鈉和碳酸鈉的制法 制取NaHCO3的方法a 減壓低溫蒸干NaHCO3溶液 NaHCO3遇熱易分解 其水溶液加熱更易分解 所以不可能采用常壓下蒸發(fā)溶劑的方法制得NaHCO3晶體 b 往飽和Na2CO3溶液中通入CO2 過濾得到晶體 Na2CO3 CO2 H2O 2NaHCO3 聯(lián)堿法制純堿原理a 在飽和食鹽水中通NH3飽和后 再通CO2 NH3 CO2 H2O NH4HCO3b 生成NH4HCO3的溶解度大 而c Na 也大 而NaHCO3溶解度小 故產(chǎn)生沉淀 NaCl NH4HCO3 NaHCO3 NH4Cl 總方程式 NaCl NH3 CO2 H2O NaHCO3 NH4Cl c 將析出沉淀加熱 制得Na2CO3 純堿 注意 不能先通入CO2達(dá)飽和后再通入NH3 因?yàn)镃O2在水中的溶解度很小 1 1 即使通入過量的NH3 所生成的NaHCO3 NH4Cl也很少 這樣就無法制取NaHCO3 知識(shí)精講 2 氫氧化鈉 1 NaOH為強(qiáng)堿 具有堿的通性 2 CO2與NaOH溶液反應(yīng)的計(jì)算 CO2 2NaOH Na2CO3 H2O CO2 Na2CO3 H2O 2NaHCO3 CO2 NaOH NaHCO3 之和 3 堿金屬元素 1 原子結(jié)構(gòu) 相似性 最外層均為1個(gè)電子 易失去一個(gè)電子 遞變性 核電荷數(shù)依次增多 電子層數(shù)依次增多 原子半徑依次增大 失電子能力依次增強(qiáng) 活潑程度增強(qiáng) 2 元素性質(zhì) 相似性 均為活潑金屬元素 最高正價(jià)均為 1價(jià) 遞變性 失電子能力依次增強(qiáng) 金屬性依次增強(qiáng) 3 單質(zhì)性質(zhì) 相似性 均具強(qiáng)還原性 均具輕 軟 易熔的特點(diǎn) 遞變性 還原性依次增強(qiáng) 密度趨向增大 熔沸點(diǎn)依次降低 原因 可與鹵素對(duì)比 硬度趨向減小 知識(shí)精講 4 化合物性質(zhì) 相似性 氫氧化物均為強(qiáng)堿 遞變性 氫氧化物的堿性依次增強(qiáng) 5 堿金屬的性質(zhì)規(guī)律與特例 通常合金多呈固態(tài) 而鈉鉀合金卻是液態(tài) 堿金屬單質(zhì)在空氣或氧氣中燃燒時(shí) 生成過氧化物甚至比過氧化物更復(fù)雜的氧化物 而Li只生成Li2O 堿金屬單質(zhì)密度一般隨核電荷數(shù)增大而遞增 但K的密度比Na小 堿金屬單質(zhì)一般跟水劇烈反應(yīng) 但Li跟水反應(yīng)緩慢 LiOH溶解度小 堿金屬單質(zhì)因其活動(dòng)性強(qiáng) 多保存在煤油中 而Li卻因密度比煤油更小 只能保存在液體石蠟中 堿金屬的鹽一般都易溶于水 但Li2CO3卻微溶 一般說 酸式鹽較正鹽溶解度大 但NaHCO3卻比Na2CO3溶解度小 試劑瓶中的藥品取出后 一般不能放回原瓶 但I(xiàn)A金屬Na K等除外 知識(shí)精講 一般活潑金屬能從鹽中置換出不活潑金屬 但對(duì)IA非常活潑的金屬Na K等除外 如 2Na CuSO4 2H2O Cu OH 2 H2 Na2SO4 Fr是放射性元素 所以在自然界中不存在 4 焰色反應(yīng)許多金屬或他們的化合物在燃燒時(shí)火焰呈現(xiàn)出特殊的顏色 這在化學(xué)上叫焰色反應(yīng) 這是一種物理變化 是某種元素的性質(zhì) 鈉是黃色 鉀是紫色 透過藍(lán)色鈷玻璃 用品 鉑絲 或鐵 鉻 鎳 鎢等 酒精燈 或煤氣燈 試劑 步驟 鉑絲在火焰上灼燒至原火焰色 蘸取溶液 沾取固體 放在火焰上灼燒 觀察火焰顏色 觀察鉀火焰顏色要透過藍(lán)色的鈷玻璃去觀察 鹽酸洗鉑絲 鉑絲在火焰上灼燒至原火焰色 如不能灼燒至原火焰色 則需再酸洗 再灼燒 再蘸取 沾取 另外化學(xué)藥品進(jìn)行實(shí)驗(yàn) 知識(shí)精講 方法精講 1 碳酸鈉與碳酸氫鈉與鹽酸反應(yīng)及圖像 1 向Na2CO3溶液中逐滴加入鹽酸 消耗鹽酸的體積與產(chǎn)生CO2的體積關(guān)系如圖1所示 圖像特點(diǎn) Oa段 ab段消耗鹽酸的體積相等 反應(yīng)原理 Oa段CO32 H HCO3 ab段HCO3 H H2O CO2 2 向NaHCO3溶液中逐滴加入鹽酸 消耗鹽酸的體積與產(chǎn)生CO2的體積關(guān)系如圖2所示 圖像特點(diǎn) 從O點(diǎn)開始即產(chǎn)生CO2氣體 反應(yīng)原理 HCO3 H H2O CO2 方法精講 3 向Na2CO3 NaHCO3的混合物中逐滴加入鹽酸 消耗鹽酸的體積與產(chǎn)生CO2的體積關(guān)系如圖3所示 設(shè)Na2CO3 NaHCO3的物質(zhì)的量之比為m n 1 1 其他比例時(shí)的圖像略 圖像特點(diǎn) Oa段消耗HCl的量小于ab段消耗HCl的量 反應(yīng)原理 Oa段CO32 H HCO3 ab段HCO3 H H2O CO2 方法精講 4 向NaOH Na2CO3的混合物中逐滴加入鹽酸 消耗鹽酸的體積與產(chǎn)生CO2的體積關(guān)系如圖4所示 設(shè)NaOH Na2CO3的物質(zhì)的量之比x y 1 1 其他比例時(shí)的圖像略 圖像特點(diǎn) Oa段消耗HCl的量大于ab段消耗HCl的量 反應(yīng)原理 Oa段H OH H2O CO32 H HCO3 ab段HCO3 H H2O CO2 方法精講 2 碳酸鈉的制取及性質(zhì)探究 1 侯氏制堿法 氨堿法 索爾維制堿法 向飽和食鹽水中通入足量氨氣至飽和 然后在加壓下通入CO2 由CaCO3煅燒而得 因NaHCO3溶解度較小 故有下列反應(yīng)發(fā)生 NH3 CO2 H2O NH4HCO3NaCl NH4HCO3 NaHCO3 NH4Cl將析出的NaHCO3晶體煅燒 即得Na2CO3 2NaHCO3Na2CO3 CO2 H2O母液中的NH4Cl加消石灰可回收氨 以便循環(huán)使用 2NH4Cl Ca OH 2CaCl2 2NH3 2H2O此法優(yōu)點(diǎn) 原料經(jīng)濟(jì) 能連續(xù)生產(chǎn) CO2和NH3能回收使用 缺點(diǎn) 大量CaCl2用途不大 NaCl利用率只有70 約有30 的NaCl留在母液中 方法精講 2 聯(lián)合制堿法 侯氏制堿法 根據(jù)NH4Cl在常溫時(shí)的溶解度比NaCl大 而在低溫下卻比NaCl溶解度小的原理 在278K 283K 5 10 時(shí) 向母液中加入食鹽細(xì)粉 而使NH4Cl單獨(dú)結(jié)晶析出供做氮肥 此法優(yōu)點(diǎn) 保留了氨堿法的優(yōu)點(diǎn) 消除了它的缺點(diǎn) 使食鹽的利用率提高到96 NH4Cl可做氮肥 可與合成氨廠聯(lián)合 使合成氨的原料氣CO轉(zhuǎn)化成CO2 革除了CaCO3制CO2這一工序 3 碳酸鈉性質(zhì)探究碳酸鈉與酸反應(yīng)及氫氧化鈉與二氧化碳制取碳酸鈉的過程均為有先后關(guān)系 分步進(jìn)行 在選擇題和填空題中都是熱點(diǎn) 在解題過程中分清先后 寫出反應(yīng) 進(jìn)行解題 方法精講 3 鈉及其化合物綜合轉(zhuǎn)化關(guān)系及應(yīng)用 典例精講 例1 關(guān)于Na2CO3和NaHCO3性質(zhì)的說法不正確的是 A 在水中的溶解性 NaHCO3 Na2CO3B 相同條件下 與等濃度鹽酸反應(yīng)生成CO2的速率 NaHCO3 Na2CO3C 等質(zhì)量的Na2CO3和NaHCO3分別與足量鹽酸反應(yīng) NaHCO3放出CO2更多D 等物質(zhì)的量的Na2CO3和NaHCO3分別與足量鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生的CO2質(zhì)量相同 答案 B 解析 A 向飽和碳酸鈉溶液中通入二氧化碳析出碳酸氫鈉晶體 則相同條件下 在水中的溶解性為NaHCO3 Na2CO3 故A正確 B 碳酸氫鈉和鹽酸一步反應(yīng) 而碳酸鈉和鹽酸反應(yīng)分步完成 所以與鹽酸反應(yīng)的速率為NaHCO3 Na2CO3 故B錯(cuò)誤 C 等質(zhì)量的Na2CO3和NaHCO3 碳酸鈉的摩爾質(zhì)量大 其物質(zhì)的量少 鹽酸足量 則與鹽酸完全反應(yīng) 碳酸鈉產(chǎn)生的氣體少 故C正確 D 碳酸鈉和碳酸氫鈉與足量的鹽酸反應(yīng)時(shí) 根據(jù)碳元素守恒 等物質(zhì)的量的Na2CO3 NaHCO3中C的量相等 均生成二氧化碳 所以生成二氧化碳的量相等 故D正確 故選B 例2 下列各組物質(zhì)相互混合反應(yīng)后 最終有白色沉淀生成的是 少量Ca OH 2投入過量NaHCO3溶液中 過量NaOH溶液和明礬溶液混合 金屬鈉投入到FeCl2中 向NaAlO2溶液中通入過量CO2 向飽和Na2CO3溶液中通入過量CO2A B 只有 C 只有 D 只有 典例精講 答案 B 解析 少量Ca OH 2投入過量NaHCO3溶液中 發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生CaCO3 Na2CO3和水 因此有白色沉淀產(chǎn)生 正確 過量NaOH溶液和明礬溶液混合 產(chǎn)生可溶性的NaAlO2 不能產(chǎn)生沉淀 錯(cuò)誤 金屬鈉投入到FeCl2中 發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生白色Fe OH 2沉淀和氫氣 白色Fe OH 2沉淀會(huì)被氧化產(chǎn)生紅褐色的Fe OH 3沉淀 不是白色沉淀 錯(cuò)誤 向NaAlO2溶液中通入過量CO2 最終會(huì)產(chǎn)生白色Al OH 3沉淀 正確 向飽和Na2CO3溶液中通入過量CO2 會(huì)產(chǎn)生白色NaHCO3沉淀 正確 因此可以產(chǎn)生白色沉淀是 選項(xiàng)B正確 1 現(xiàn)有兩瓶失去標(biāo)簽的Na2CO3和NaHCO3無色的飽和溶液 請(qǐng)?zhí)岢龊?jiǎn)便的鑒別方法 其中不合理的是 用干燥的pH試紙檢驗(yàn) pH大的是Na2CO3 取同量的溶液于兩支試管中 各滴入酚酞試液 紅色較深的是Na2CO3 取同量的溶液于兩支試管中 加熱 有氣泡產(chǎn)生的是NaHCO3 取同量的溶液于兩支試管中 逐滴加入稀鹽酸 開始就有氣體放出的是NaHCO3 取同量的溶液于兩支試管中 滴加BaCl2溶液 生成白色沉淀的是Na2CO3 取同量的溶液于兩支試管中 滴加Ba OH 2溶液 生成白色沉淀的是Na2CO3A B C D 考題精練 答案 B 解析 碳酸鈉 碳酸氫鈉都是強(qiáng)堿弱酸鹽水解呈堿性 同溫度相同物質(zhì)的量濃度碳酸鈉 碳酸氫鈉溶液中 Na2CO3水解程度大于NaHCO3 所以Na2CO3溶液中氫氧根離子濃度大 pH大 正確 Na2CO3較NaHCO3水解程度大 分別滴加酚酞試液 紅色較深的是Na2CO3溶液 正確 取同量的溶液于兩支試管中 加熱 均沒有氣體生成 錯(cuò)誤 取同量的溶液于兩支試管中 逐滴加入稀鹽酸 碳酸氫鈉反應(yīng)快 開始就有氣體放出的是NaHCO3 正確 取同量的溶液于兩支試管中 滴加BaCl2溶液 生成白色沉淀的是Na2CO3 而碳酸氫鈉與氯化鋇不反應(yīng) 正確 二者均與Ba OH 2溶液反應(yīng) 生成白色沉淀 不能鑒別二者 錯(cuò)誤 答案選B 考題精練 2 在1 00L1mol L氫氧化鈉溶液中通入16 8L標(biāo)準(zhǔn)狀況下的CO2氣體 所得的溶液中含有的溶質(zhì)是 A Na2CO3B NaHCO3C Na2CO3和NaHCO3D NaOH Na2CO3和NaHCO3 考題精練 答案 C 解析 此題易誤選A項(xiàng)或B項(xiàng) 正確解法是利用極值法判斷 1 當(dāng)CO2的物質(zhì)的量不足NaOH的物質(zhì)的量的1 2時(shí) 反應(yīng)只能生成Na2CO3 2 當(dāng)CO2的物質(zhì)的量等于或大于氫氧化鈉的物質(zhì)的量時(shí) 生成的Na2CO3會(huì)完全與CO2反應(yīng)轉(zhuǎn)化為NaHCO3 3 只有當(dāng)CO2的物質(zhì)的量大于NaOH的物質(zhì)的量的1 2 且小于NaOH的物質(zhì)的量時(shí) 才會(huì)生成Na2CO3和NaHCO3兩種產(chǎn)物 經(jīng)過計(jì)算題給數(shù)據(jù)可知 本題屬于第 3 種情況 所以溶液中的產(chǎn)物為Na2CO3和NaHCO3