歡迎進入化學課堂 第6講鈉及其化合物 一 金屬鈉的性質(zhì)及制備1 物理性質(zhì)鈉是銀白色的金屬 質(zhì)軟 密度0 97g cm3 熔點97 8 在取用鈉時 用刀剛切割的鈉截面 能看到是銀白色的 不過很快變暗 因為被空氣中氧氣氧化生成氧化鈉所致 2 化學性質(zhì)鈉原子最外層只有1個電子 易失去一個電子 達到8電子的穩(wěn)定狀態(tài) 所以鈉很活潑 是一種強的還原劑 顯強還原性 1 鈉與非金屬的反應 在常溫下鈉與氧氣的反應 方程式為4Na O2 2Na2O 此反應是氧化還原反應 其電子轉(zhuǎn)移可表示為 O2為氧化劑 Na為還原劑 在常溫下鈉就可以迅速與氧氣反應 說明鈉很活潑 具有很強的還原性 在點燃時反應的方程式為2Na O2 Na2O2 點燃 將鈉先在空氣中點燃 再放入氯氣中繼續(xù)燃燒 出現(xiàn)黃色火焰 生成白色固體為NaCl 反應方程式2Na Cl2 NaCl 點燃 2 鈉與水的反應反應方程式 2Na 2H2O 2NaOH H2 實驗現(xiàn)象 鈉放入水中后 浮在水面上 立即與水劇烈反應 同時鈉熔化成光亮小球 并迅速四處游動 發(fā)出嘶嘶的響聲 最后逐漸消失 在反應后的溶液中滴入酚酞試液 溶液變成紅色 鈉與水反應的實驗現(xiàn)象可概括為如下五個字 浮 游 熔 響 紅 鈉與水反應是一個氧化還原反應 其電子轉(zhuǎn)移可表示為 氧化劑 H2O 還原劑 Na 3 鈉與CuSO4溶液的反應反應方程式 2Na 2H2O 2NaOH H2 CuSO4 2NaOH Cu OH 2 Na2SO4總的方程式 CuSO 2Na 2H2O Cu OH 2 Na2SO4 H2 4 鈉與熔化狀態(tài)下的鹽反應鈉與熔化狀態(tài)下的TiCl4反應式 注意 鈉與鹽溶液反應不能置換出金屬單質(zhì) 還原產(chǎn)物是H2 鈉與熔化狀態(tài)下的鹽反應 有實際意義的是冶煉稀有金屬 如冶煉鈦 鋯 鈮 鉭等 這些反應都是利用鈉的強還原性 3 鈉的保存和應用 1 鈉保存在煤油中 2 應用 制取Na2O2等化合物 做還原劑冶煉金屬 鈉鉀合金用作原子反應堆的導熱劑 用于電光源上 4 鈉的工業(yè)制法電解熔融的NaCl可以得到金屬鈉 2NaCl 2Na Cl2 5 Na K 的檢驗實驗步驟 鉑絲在火焰上灼燒至無色 蘸取溶液 放在火焰上灼燒 觀察火焰顏色 如果火焰呈淺紫色 通過藍色鈷玻璃片觀察 說明溶液中含K 離子 火焰呈黃色 說明溶液中含有Na 離子 電解 二 碳酸鈉性質(zhì)與用途1 碳酸鈉的化學性質(zhì) 1 與酸反應與HCl溶液的反應式 Na2CO3 2HCl 2NaCl H2O CO2 利用這個性質(zhì) 可以檢驗碳酸根離子的存在 方法是 向溶液中加入酸 再將產(chǎn)生的氣體通入澄清的石灰水中 若溶液出現(xiàn)渾濁 Ca OH 2 CO2 CaCO3 H2O 則說明該溶液中含有離子 2 與某些鹽或堿反應與CaCl2溶液反應的方程式 CaCl2 Na2CO3 CaCO3 2NaCl與石灰水反應的方程式 Na2CO3 Ca OH 2 CaCO3 2NaOH 3 與CO2反應的方程式 Na2CO3 CO2 H2O 2NaHCO3 2 碳酸鈉的應用純堿是一種非常重要的化工原料 在玻璃 肥皂 合成洗滌劑 造紙 紡織 石油 冶金 食品等工業(yè)中有著廣泛的應用 三 鎂的性質(zhì)及工業(yè)制法1 工業(yè)制法 有關(guān)反應的化學方程式 MgCl2 Ca OH 2 Mg OH 2 CaCl2Mg OH 2 2HCl MgCl2 2H2OMgCl2 6H2O MgCl2 6H2O MgCl2 Mg Cl2 HCl 通電 2 鎂的性質(zhì) 1 物理性質(zhì)及用途鎂是重要的金屬材料 鎂合金密度小 但硬度和強度較大 因此鎂合金被大量用于火箭 導彈和飛機制造業(yè) 氧化鎂的熔點高達2800 是優(yōu)質(zhì)耐高溫材料 2 化學性質(zhì) 與非金屬N2 O2反應3Mg N2 Mg3N2 2Mg O2 2MgO 點燃 點燃 與酸反應離子方程式 Mg 2H Mg2 H2 與CO2反應 2Mg CO2 2MgO C純凈的鎂是銀白色金屬 在二氧化碳中劇烈燃燒 有黑煙生成 點燃 考點一關(guān)于鈉的性質(zhì)實驗探究 例1鈉與FeSO4溶液反應 很難完整地觀察到反應全過程的有關(guān)現(xiàn)象 有人用如圖所示裝置進行實驗改進 先往試管內(nèi)新制備的FeSO4溶液液面上覆蓋一薄層汽油 然后將試管放入燒杯中 待試管內(nèi)汽油層消失后 往試管內(nèi)投入一小粒鈉 并迅速塞上帶導管的單孔塞 1 實驗中汽油的作用是 2 加入鈉后觀察到液面上有大量氣泡逸出 溶液中有 色沉淀生成 受熱時汽化 其蒸氣將試管內(nèi)空氣排盡 起保護氣作用 白 3 如果往試管中加入汽油后立即投入鈉?？赡馨l(fā)生爆炸 其原因是 4 寫出鈉與FeSO4溶液反應的離子方程式 鈉與水劇烈反應放出大量熱 使由H2 汽油蒸氣 空氣組成的混合氣發(fā)生爆炸 2Na 2H2O Fe2 2Na Fe OH 2 H2 解析 由于Fe OH 2在空氣中易被氧化成Fe OH 3 要想看到完整的實驗現(xiàn)象關(guān)鍵是隔絕空氣 鈉投入到FeSO4溶液中首先和水反應生成H2及NaOH NaOH與FeSO4反應生成白色的Fe OH 2沉淀 鈉與水反應放出大量熱 若汽油沒有揮發(fā)盡 可能引起爆炸 方法技巧點撥 1 鈉與水反應的過程 鈉與水反應的實質(zhì)是鈉與H 的反應 在酸的水溶液中 酸電離出大量的H 故鈉先與酸反應置換出酸中的氫 當酸消耗完以后 鈉才與水反應置換水中的氫 并不是鈉與水反應 2 鈉與酸的反應比與水的反應更劇烈 極易爆炸 要格外小心 3 鈉與鹽溶液反應 不能置換出鹽中的金屬 這是因為金屬陽離子在水中一般是以水合離子形式存在 即金屬離子周圍有一定數(shù)目的水分子包圍著 不和鈉直接接觸 考點二關(guān)于過氧化鈉的性質(zhì)的考查 例2將含有O2和CH4的混合氣體置于盛有23 4gNa2O2的密閉容器中 連續(xù)進行電火花點燃 反應結(jié)束后 容器內(nèi)的壓強為零 150 將殘留物溶于水中 無氣體產(chǎn)生 原混合氣體中O2和CH4的物質(zhì)的量之比為 A 1 1B 1 2C 1 3D 2 1 B 解析 溫度為150 時 水為氣態(tài) 由于反應后容器內(nèi)的壓強為0 所以CH4和氧氣最終全部轉(zhuǎn)化為固體產(chǎn)物Na2CO3和NaOH 所以對應的反應為2CH4 O2 6Na2O2 2Na2CO3 8NaOH 故原混合氣體中O2和CH4的物質(zhì)的量之比為1 2 例3將碳酸鈉和碳酸氫鈉的混合物25g放在大試管中加熱至質(zhì)量不再變化為止 冷卻稱量得到剩余固體的質(zhì)量為18 8g 求原混合物中碳酸鈉的質(zhì)量 考點三關(guān)于碳酸氫鈉熱分解有關(guān)計算 解得x 16 8g 所以碳酸鈉的質(zhì)量為25g 16 8g 8 2g 答案 8 2g 方法技巧點撥 本題考查碳酸鈉 碳酸氫鈉的熱穩(wěn)定性的差異 碳酸鈉受熱不分解 而碳酸氫鈉受熱易分解 產(chǎn)生H2O和CO2 使固體質(zhì)量減少 通常涉及這類問題時可以采用差量法進行計算 差量法是化學計算的重要方法之一 可以是氣體體積差 固體質(zhì)量差 溶液質(zhì)量差 反應體系的壓強差和密度差等等 考點四從海水中提取鎂例4海水中含的MgCl2是Mg的重要來源之一 從海水中提鎂 可按如下步驟進行 1 將貝殼制成石灰乳 2 在引入的海水中加入石灰乳 沉降 過濾 洗滌沉淀物 3 將沉淀物與鹽酸反應 結(jié)晶 過濾 干燥產(chǎn)物 4 將產(chǎn)物熔融后電解關(guān)于提取鎂 下列說法中不正確的是 A 此法的優(yōu)點之一是原料來源豐富B 進行 1 2 3 步的目的是從海水中提取MgCl2C 第四步會產(chǎn)生氯氣D 以上過程中涉及到復分解反應 化合反應和置換反應 D 解析 原料來源豐富是此法的優(yōu)點之一 A正確 1 2 3 步的目的是從海水中提取MgCl2以便用于第 4 步的電解 B正確 電解MgCl2生成鎂和氯氣 C正確 此過程中無置換反應 D不正確 方法技巧點撥 電解熔融MgCl2才能生成鎂 電解MgCl2溶液不能生成鎂 生成氫氧化鎂 1 Na2O2與足量的NaHCO3混合后 在密閉容器中充分加熱 排除氣體物質(zhì)后冷卻 殘留的固體物質(zhì)是 A Na2O2 Na2CO3B Na2CO3C Na2CO3 Na2OHD Na2O2 NaOH 解析 NaHCO3分解生成CO2和H2O 通常CO2先與Na2O2反應 然后H2O再與Na2O2反應 否則先生成的NaOH也會與CO2發(fā)生反應 生成Na2CO3 題意中足量的NaHCO3是重要的提示 B 2 在一定條件下 將鈉與氧氣反應的生成物1 5g溶于水 所得溶液恰好能被80mL濃度為0 50mol L 1的HCl溶液中和 則該生成物的成分是 A Na2OB Na2O2C Na2O和Na2O2D Na2O2和NaO2 C 解析 采用元素守恒法 n HCl 0 08L 0 50mol L 1 0 04mol n Na n Cl 0 04mol 3 將一定量的鈉鋁合金置于水中 合金全部溶解 得到20mLpH 14的溶液 然后用1mol L 1的鹽酸溶液滴定 至沉淀質(zhì)量最大時消耗鹽酸40mL 原合金中鈉的質(zhì)量為 A 0 92gB 0 69gC 0 46gD 0 23g A 解析 合金在水中發(fā)生的反應為2Na 2H2O 2NaOH H2 和2Al 2NaOH 2H2O 2NaAlO2 3H2 得到的20mLpH 14的溶液中含有NaOH為0 02mol 加入鹽酸后NaOH消耗20mL鹽酸 而反應 H H2O Al OH 3 中又消耗20mL鹽酸 即0 02mol 根據(jù)NaOH NaAlO2 HCl求得與Al反應的NaOH為0 02mol 則Na和水反應共生成NaOH為0 04mol 即原來合金中含有0 04mol 23g mol 0 92g 所以本題答案是A 4 2011 北京 下列實驗方案中 不能測定Na2CO3和NaHCO3混合物中Na2CO3質(zhì)量分數(shù) A 取a克混合物充分加熱 減重b克B 取a克混合物與足量稀鹽酸充分反應 加熱 蒸干 灼燒 得b克固體C 取a克混合物與足量稀硫酸充分反應 逸出氣體用堿石灰吸收 增重b克D 取a克混合物與足量Ba OH 2溶液充分反應 過濾 洗滌 烘干 得b克固體 C 解析 2NaHCO3 Na2CO3 H2O CO2 每84 2gNaHCO3分解 就會使質(zhì)量減小62g 據(jù)方程式可求NaHCO3的質(zhì)量 從而可求Na2CO3的質(zhì)量分數(shù) 故A正確 設Na2CO3和NaHCO3的物質(zhì)的量分別為xmol ymol 則106x 84y a 由B選項中的信息可列出 58 5 x y b 組合可求Na2CO3的質(zhì)量 故B正確 由D選項中的信息可列出 197 x y b 組合可求Na2CO3的質(zhì)量 故D正確 C選項增重的b克包含了水蒸氣的質(zhì)量 故無法求Na2CO3的質(zhì)量 5 為了檢驗某含有NaHCO3雜質(zhì)的Na2CO3樣品的純度 現(xiàn)將w1g樣品加熱 其質(zhì)量變?yōu)閣2g 則該樣品的純度 質(zhì)量分數(shù) 是 A 解析 2NaHCO3 Na2CO3 CO2 H2O m2 8410662x w1 w2 從而有 w Na2CO3 w1 x w1 A項正確 6 9 2g金屬鈉投入到足量的重水中 則產(chǎn)生的氣體中含有 A 0 2mol中子B 0 4mol電子C 0 2mol質(zhì)子D 0 4mol分子 解析 選項中都是D2的粒子數(shù) 所以要先算出D2的物質(zhì)的量 9 2g金屬鈉是0 4mol 由反應方程式2Na 2D2O 2NaOD D2 知 0 4mol鈉可生成0 2molD2 0 2molD2中含有的中子數(shù) 電子數(shù) 質(zhì)子數(shù)均為0 4mol B 7 用右圖的實驗裝置可以進行鈉跟水反應的實驗 并可收集 檢驗生成的氣體 煤油的密度為0 87g cm3 請回答下列問題 1 液體物質(zhì)添加完畢后 關(guān)閉活塞 向煤油中加入一小塊鈉 立即塞好膠塞 反應開始前鈉的位置在 處 填a b c a 2 反應后 鈉在煤油層和水層界面之間跳動 反應平緩連續(xù)進行 說明產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因 3 寫出鈉跟水反應的離子方程式 4 裝置中漏斗在反應過程中的主要作用是 5 本實驗除能使反應平緩 連續(xù)進行 收集和檢驗生成的氣體外 還有一個優(yōu)點是 這是因為 當Na跟水反應劇烈時 H2氣流將a托入煤油層 反應停止 隨著H2氣流減少 Na沉到煤油層和水層的界面 反應又進行 2Na 2H2O 2Na 2OH H2 防止水溢出 安全 此反應在隔絕空氣下進行 解析 鈉的密度比水小 但比煤油大 所以Na沉到煤油層和水層的界面 裝置中漏斗在反應過程中的主要作用是防止水溢出 該反應在隔絕空氣下進行 比較安全 同學們 來學校和回家的路上要注意安全 同學們 來學校和回家的路上要注意安全