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文档介绍
2021版新高考地区选考化学（人教版）一轮复习教师用书：课题9 钠及其重要化合物
课题9 钠及其重要化合物 学习任务1 钠的性质及应用 一、物理性质：银白色，有金属光泽的固体，质地柔软，熔点低(小于100 ℃)，密度比水的小但比煤油的大。 二、从钠的原子结构认识钠的化学性质——还原性 1．与非金属单质反应 (1)2Na＋Cl22NaCl(现象：剧烈燃烧，产生白烟)。 (2)4Na＋O2===2Na2O(现象：银白色固体变暗)。 (3)2Na＋O2Na2O2(现象：先熔化成小球，后燃烧产生黄色火焰，生成淡黄色固体)。 2．与水(滴有酚酞)、酸、醇、盐溶液反应 (1)钠与水反应的离子方程式：2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑(现象：浮、熔、游、响、红)。 (2)钠与盐酸反应的离子方程式：2Na＋2H＋===2Na＋＋H2↑。 (3)钠与乙醇反应的化学方程式：2Na＋2CH3CH2OH―→2C2H5ONa＋H2↑(现象：沉、慢)。 (4)钠与CuSO4溶液反应的化学方程式：2Na＋CuSO4＋2H2O===Cu(OH)2↓＋Na2SO4＋H2↑。 三、制取及保存 1．制取：化学方程式为2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑。 2．保存：密封保存，通常保存在石蜡油或煤油中。 四、用途 1．钠钾合金(液态)可用于原子反应堆的导热剂。 2．用作电光源，制作高压钠灯。 3．冶炼某些金属：金属钠具有强还原性，熔融状态下可以用于制取某些金属，如4Na＋TiCl44NaCl＋Ti。 1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。 (1)(2017·高考全国卷Ⅱ，13B)将金属钠在燃烧匙中点燃，迅速伸入集满CO2的集气瓶，集气瓶中产生大量白烟，瓶内有黑色颗粒产生，说明CO2具有氧化性。( ) (2)钾、钠、镁等活泼金属着火时，不能用泡沫灭火器灭火。( ) (3)钠是银白色金属，熔点低，硬度大。( ) (4)金属钠在石棉网上加热时，先熔化成银白色小球，然后剧烈燃烧，产生黄色火焰，生成淡黄色的固体。( ) (5)金属钠具有强还原性，可与TiCl4溶液反应制取金属Ti。( ) 答案：(1)√ (2)√ (3)× (4)√ (5)× 2．金属钠露置在空气中会发生一系列变化，其过程如下： 银白色金属钠表面变暗出现白色固体，接着表面变潮湿白色块状固体白色粉末状物质 请写出上述各步反应的化学方程式： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案：①4Na＋O2===2Na2O；②Na2O＋H2O===2NaOH；③2NaOH＋CO2＋9H2O=== Na2CO3·10H2O；④Na2CO3·10H2O===Na2CO3＋10H2O 3．钠与盐溶液的反应： 则将金属钠放入盛有下列溶液的小烧杯中，既有气体又有白色沉淀产生的是____________。 ①MgSO4溶液 ②BaCl2溶液 ③饱和澄清石灰水 ④Ca(HCO3)2溶液 ⑤CuSO4溶液 解析：钠先与水反应：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑。①中Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓；②中不能生成沉淀，不符合题意；③中反应消耗水，溶液温度升高，Ca(OH)2 的溶解度降低，析出Ca(OH)2白色沉淀；④中Ca2＋＋HCO＋OH－===CaCO3↓＋H2O；⑤中生成的Cu(OH)2是蓝色沉淀，不符合题意。 答案：①③④ 钠与氧气的反应 宏观辨识与微观探析、变化观念 1．下列有关钠的说法正确的是( ) A．Na与足量O2反应生成Na2O，随着温度的升高，生成Na2O的速率逐渐加快 B．1 mol Na被完全氧化生成Na2O2，失去2NA个电子 C．Na表面自然形成的氧化层能够保护内层金属不被空气氧化 D．Na在O2中完全燃烧所得产物的电子式为 解析：选D。Na在点燃或加热时生成Na2O2，A错误；1 mol Na氧化为Na2O2失去NA个电子，B错误；Na表面形成的氧化层不能保护内层金属不被空气氧化，C错误。 2．(双选)等质量的两块钠，第一块在足量氧气中加热，第二块在足量氧气中于常温下充分反应，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．第一块钠的反应产物质量大 D．两块钠的反应产物质量一样大 解析：选BC。金属钠失电子均变为＋1价的阳离子，等质量的两块钠，失去电子数目是一样的。根据反应4Na＋O2===2Na2O可知，1 mol金属钠完全反应生成氧化钠的质量是31 g，根据反应2Na＋O2Na2O2可知，1 mol 金属钠完全反应生成过氧化钠的质量是39 g，等质量的两块钠的物质的量相等，所以生成过氧化钠的质量大，即第一块钠的反应产物质量大。 钠与水反应的延伸——钠与酸、碱、盐溶液的反应 科学探究与创新意识、变化观念 3．把一小块金属钠放入下列溶液中，说法正确的是( ) A．放入饱和NaOH溶液中：有氢气放出，恢复至原温度后溶液的pH增大 B．放入稀CuSO4溶液中：有氢气放出，有紫红色铜析出 C．放入MgCl2溶液中：有氢气放出，有白色沉淀生成 D．放入NH4NO3溶液中：有无色无味气体放出 解析：选C。A项错误，饱和NaOH溶液中放入钠，钠与水反应消耗水且生成NaOH，从而会有部分NaOH晶体析出，同时生成氢气，由于溶液仍是饱和NaOH溶液，故溶液的pH不变；B项错误，钠先与水反应生成H2和NaOH，然后生成的NaOH与CuSO4 反应会出现蓝色沉淀；C项正确，钠先与水反应生成H2和NaOH，然后生成的NaOH与MgCl2反应生成 Mg(OH)2白色沉淀；D项错误，钠先与水反应生成H2和NaOH放热，然后生成的NaOH与NH反应生成NH3·H2O，NH3·H2O部分分解产生的少量氨会与氢气同时放出，故放出的气体有刺激性气味。 4．如图甲是演示金属钠与水反应的重要实验，为收集并检验气体产物，某兴趣小组将甲装置改进成如下乙或丙装置，请根据要求回答下列问题。 (1)写出钠与水反应的离子方程式：_________________________________________。 (2)按乙装置实验，液体添加完毕后，关闭活塞，打开右边胶塞，向煤油中加入一小块钠，立即塞好胶塞，可观察到的现象是________(填字母)。 A．钠块始终保持在a处，直至完全消失 B．钠沉入U形管b处而后又慢慢浮到a处 C．钠处于煤油和水的交界处上下浮动 D．随着反应的进行，煤油与胶塞处液面下降，漏斗中液面上升 E．最终钠块在煤油中燃烧起来 (3)乙装置中漏斗在反应过程中的主要作用是________________________。 (4)用乙装置实验，点燃气体产物时，是否需要检验纯度？________(填“是”或“否”)。 (5)按图丙所示方法来收集产生的气体，需将钠包好，再放入水中。取相同质量的钠，按下列两种情况收集产生的气体在相同条件下的体积的关系是______________(填字母)。 ①用铝箔包住钠 ②用铜箔包住钠 A．二者收集气体一样多 B．①收集气体体积较大 C．②收集气体体积较大 解析：(2)因钠的密度比水小，比煤油大，钠与水接触时反应产生氢气， 生成的气体将钠块带离水层，进入煤油层后停止反应又下沉，如此往复，直至钠反应完，反应过程中没有氧气，钠不可能燃烧，所以钠处于煤油和水的交界处上下浮动。(4)液体充满U形管，反应过程中只产生氢气，不可能含有氧气，点燃时不会爆炸，因而不需要检验氢气的纯度。(5)Na和H2O反应产生H2的同时还产生NaOH，NaOH可以和Al发生反应2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，故用铝箔包住钠时产生的H2的体积较大。 答案：(1)2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑ (2)CD (3)储存反应过程中排出的水 (4)否 (5)B 钠与溶液反应的规律和思维模型 (1)钠与水、酸反应的实质都是与H＋的反应。 (2)钠与溶液反应的思维模型 ①金属钠与酸溶液的反应 钠首先与酸反应，且反应比在纯水中剧烈，当酸反应完全后，再与水反应。 ②金属钠与盐溶液的反应 钠与盐溶液反应，不能置换出盐中的金属，因钠先与水反应，然后再考虑生成的NaOH是否能与盐进一步发生复分解反应。 [注意] 钠与乙醇反应，钠块先沉在液面下，后上下浮动，能看到表面冒出气泡，但钠不能熔化成小球。 学习任务2 钠的氧化物与氢氧化物 一、氧化钠与过氧化钠 物质 氧化钠 过氧化钠 化学式 Na2O Na2O2 氧元素的化合价 －2 －1 颜色状态 白色固体 淡黄色固体 电子式 阴、阳离子个数比 1∶2 1∶2 是否为碱性氧化物 是 否 化合物类型 离子化合物 离子化合物 与H2O反应的 化学方程式 Na2O＋H2O===2NaOH 2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑ 与CO2反应的 化学方程式 Na2O＋CO2=== Na2CO3 2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2 与盐酸反 应的化学方程式 Na2O＋2HCl===2NaCl＋H2O 2Na2O2＋4HCl===4NaCl＋2H2O＋O2↑ 用途 — 氧化剂、供氧剂、漂白剂、杀菌剂 二、Na2O2的强氧化性与还原性 从元素化合价角度分析Na2O2的性质： 2Na22 1．Na2O2的强氧化性 试剂 反应原理 现象 SO2气体 Na2O2＋SO2===Na2SO4 － FeCl2 溶液 4Na2O2＋4FeCl2＋6H2O===4Fe(OH)3↓＋O2↑＋8NaCl 产生气泡和红褐色沉淀 Na2SO3溶液 Na2O2＋Na2SO3＋H2O===Na2SO4＋2NaOH － 氢硫酸 Na2O2＋H2S===S↓＋2NaOH 溶液变浑浊 酚酞溶液 Na2O2与水反应生成了NaOH，溶液变红，Na2O2的强氧化性又使溶液褪色 溶液先变红 后褪色 品红溶液 Na2O2的强氧化性使之褪色 红色褪去 2.遇KMnO4等强氧化剂时，Na2O2表现出还原性，氧化产物为O2。 3．遇CO2、H2O、H＋时，Na2O2发生自身的氧化还原反应。 三、氢氧化钠 1．物理性质：NaOH的俗名为烧碱、火碱或苛性钠；它是一种白色固体，易溶于水并放出大量的热；有吸水性，吸收空气中的水分而潮解；有很强的腐蚀性。 2．化学性质 (1)具有碱的通性 (2)其他反应 与金属铝反应：2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑； 与非金属单质反应：Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O； 酯类水解：CH3COOC2H5＋NaOHCH3COONa＋CH3CH2OH。 3．制取 (1)土法制碱：Na2CO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋2NaOH； (2)现代工业制碱：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。 1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。 (1)(2019·高考全国卷Ⅱ，11C)Na2O2在空气中放置后由淡黄色变为白色， 反应的化学方程式为2Na2O2===2Na2O＋O2↑。( ) (2)烧碱、纯碱均属于碱，不能盛放在玻璃试剂瓶中。( ) (3)NaOH在空气中久置，最终变为Na2CO3。( ) (4)氧化钠、过氧化钠均为离子化合物。( ) (5)1 mol Na2O2固体中含离子总数为4NA。( ) (6)H2O2和Na2O2都属于过氧化物，含有的化学键完全相同。( ) (7)7.8 g过氧化钠含有的共用电子对数为0.2NA。( ) (8)将足量过氧化钠投入紫色石蕊溶液中，溶液先变蓝色后褪色，同时有气泡产生。( ) 解析：(6)H2O2中只含共价键，Na2O2中既有离子键又有共价键。(7)过氧化钠的电子式为，1 mol过氧化钠中含有1 mol共用电子对，所以7.8 g过氧化钠含有的共用电子对数为0.1NA。(8)过氧化钠与水反应生成了O2和NaOH，使紫色石蕊溶液变蓝色；过氧化钠具有强氧化性，能漂白石蕊溶液。 答案：(1)× (2)× (3)√ (4)√ (5)× (6)× (7)× (8)√ 2．用双线桥分析Na2O2与水反应中电子转移的方向和数目：__________________。 (1)氧化剂和还原剂是________，氧化产物是________，还原产物是________。 (2)1 mol Na2O2与水完全反应时转移的电子数是________________。 答案： (1)Na2O2 O2 NaOH (2)NA(或6.02×1023) 3．(Na2O2的强氧化性与还原性)完成下列方程式。 (1)向Na2SO3溶液中加入少量Na2O2，反应的化学方程式：_____________________。 (2)Na2O2和MnO2反应生成Na2MnO4的化学方程式： ________________________________________________________________________。 (3)向酸性KMnO4溶液中加入Na2O2生成气体的离子方程式(MnO转化为Mn2＋)：________________________________________________________________________。 (4)Na2O2吸收SO2气体，生成Na2SO4的化学方程式： ________________________________________________________________________。 答案：(1)Na2O2＋Na2SO3＋H2O===Na2SO4＋2NaOH (2)Na2O2＋MnO2===Na2MnO4 (3)5Na2O2＋2MnO＋16H＋===10Na＋＋2Mn2＋＋5O2↑＋8H2O (4)Na2O2＋SO2===Na2SO4 过氧化钠的性质及应用 宏观辨识与微观探析、变化观念 1．(双选)下列有关Na2O2的说法不正确的是( ) A．向包有Na2O2粉末的脱脂棉上滴加几滴水，脱脂棉剧烈燃烧起来，说明Na2O2与H2O反应放热且有氧气生成 B．Na2O2与CO2反应时有单质O2生成，该反应属于置换反应 C．Na2O2在空气中久置变白，涉及的氧化还原反应中，Na2O2只做还原剂 D．Na2O2粉末加入Ca(HCO3)2溶液中，会产生气体和浑浊 解析：选BC。A项，可燃物燃烧的条件是温度达到着火点和具有助燃物质；B项，反应物中没有单质参加反应，不符合置换反应的定义；C项，Na2O2与CO2、H2O的反应都是Na2O2自身的氧化还原反应，Na2O2既是氧化剂，又是还原剂；D项，Na2O2先和水反应生成O2和NaOH，NaOH再与Ca(HCO3)2反应产生CaCO3沉淀。 2．(教材拓展题)某溶液中含有HCO、SO、CO、CH3COO－4种阴离子。向其中加入足量的Na2O2固体后，溶液中离子浓度基本保持不变的是(假设溶液体积无变化)( ) A．CH3COO－ B．SO C．CO D．HCO 解析：选A。Na2O2与水反应生成NaOH，HCO＋OH－===CO＋H2O，HCO浓度减小，CO浓度增大；SO具有还原性，被Na2O2氧化成SO，SO浓度减小；Na2O2与水反应产生的OH－抑制CH3COO－的水解，但CH3COO－水解程度很小，所以CH3COO－的浓度基本保持不变。 过氧化钠的性质探究及纯度测定 科学探究与创新意识 3．(过氧化钠的性质探究实验设计)某课外活动小组设计如图实验装置，验证“二氧化碳与水接触时才能和过氧化钠反应”。 (1)过氧化钠与二氧化碳反应的化学方程式是________________________________， 该反应中，反应物的总能量________(填“大于”或“小于”)生成物的总能量。 (2)装置Ⅰ中的试剂是________(填字母)。 a．稀盐酸 b．稀硫酸 c．小苏打 d．石灰石 (3)实验时，应先打开弹簧夹________(填“K1”或“K2”)，观察到预期现象后，关闭它，再打开另一个弹簧夹。 (4)实验过程中将带火星的木条置于a口，观察到带火星的木条始终不复燃。 ①为观察到最终木条复燃，甲建议在Ⅲ后安装一个盛有碱石灰的干燥管，目的是________________________________________________________________________； ②乙认为即使采纳甲的建议且最终观察到木条复燃，也不能证明CO2参与了反应，原因是_________________________________________________________________________。 (5)为进一步达到实验目的，应补充的实验是取最终反应后Ⅲ中所得固体，_________。 解析：(1)此反应是放热反应。(2)依据实验目的，需要干燥纯净的CO2，所以装置Ⅰ是制取CO2的装置，因为盐酸易挥发，所以应选择稀硫酸、小苏打。(3)先通干燥CO2，然后再通湿润CO2进行对比。(5)证明反应后固体中含有CO。 答案：(1)2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2 大于 (2)bc (3)K2 (4)①除去未充分反应的CO2 ②水与Na2O2反应生成O2 (5)加入稀盐酸，将产生的气体通入澄清石灰水中(答案合理即可) 4．(过氧化钠的纯度测定实验)现有一定量含有Na2O杂质的Na2O2试样，用如图所示实验装置测定Na2O2试样的纯度。(可供选用的反应物只有CaCO3固体、6 mol·L－1盐酸、6 mol·L－1硫酸和蒸馏水) 回答下列问题： (1)装置A中液体试剂选用_____________________________________________。 (2)装置B的作用是___________________________________________________， 装置E中碱石灰的作用是_____________________________________________。 (3)装置D中发生反应的化学方程式为___________________________________。 (4)若开始时测得样品的质量为2.0 g，反应结束后测得气体体积为224 mL(标准状况)，则Na2O2试样的纯度为________。 解析：(1)A是用来制取二氧化碳的装置，碳酸钙和硫酸反应时，生成的硫酸钙微溶于水，会覆盖在碳酸钙的表面，使反应不能继续进行，所以用盐酸而不用硫酸， 故装置A中液体试剂选用6 mol·L－1盐酸。(2)碳酸钙和盐酸反应生成的二氧化碳中含有氯化氢气体，可用饱和碳酸氢钠溶液除去；装置E中碱石灰的作用是吸收二氧化碳，防止二氧化碳对氧气的体积测量造成干扰。(3)装置D中含有氧化钠和过氧化钠，CO2分别与它们发生反应。(4)根据反应2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2，反应结束后测得气体体积为224 mL(标准状况)，即生成的氧气的物质的量为＝0.01 mol，则过氧化钠的物质的量为0.02 mol，故试样中过氧化钠的纯度为×100%＝78%。 答案：(1)6 mol·L－1盐酸 (2)除去CO2气体中的HCl 吸收装置D中反应剩余的CO2 (3)2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2、Na2O＋CO2===Na2CO3 (4)78% 过氧化钠与水、二氧化碳反应的定量分析 证据推理与模型认知 5．分别向甲、乙、丙、丁四个烧杯内加入0.1 mol的钠、氧化钠、过氧化钠和氢氧化钠，然后各加入100 mL水，搅拌，使固体完全溶解，则甲、乙、丙、丁溶液中溶质的质量分数大小顺序是( ) A．甲＜乙＜丙＜丁 B．丁＜甲＜乙＝丙 C．甲＝丁＜乙＝丙 D．丁＜甲＜乙＜丙 解析：选B。(1)甲、丁相比 甲：Na→NaOH，消耗H2O，溶剂减少； 丁：NaOH不反应，溶剂不变； 故NaOH的质量分数：甲＞丁。 (2)乙、丙相比 故乙、丙溶液完全等同。 (3)乙、丙与甲相比 由于它们的物质的量相等，所以甲(Na)所得NaOH的物质的量是乙、丙(Na2O、Na2O2)所得NaOH的物质的量的，且它们消耗的水的量相等，即溶剂的量相等，因此甲溶液中NaOH的质量分数比乙、丙小。 6．在一密闭容器中有CO、H2、O2共16.5 g和足量的Na2O2，用电火花引燃，使其完全反应，Na2O2增重7.5 g，则原混合气体中O2的质量分数是( ) A．54.5% B．40% C．36% D．33.3% 解析：选A。CO、H2、O2完全反应后生成的二氧化碳、水与过氧化钠反应生成碳酸钠、氢氧化钠，所以过氧化钠固体增重的质量等于CO、H2的质量，所以原混合气体中CO、H2的质量一共是7.5 g，则O2的质量是16.5 g－7.5 g＝9.0 g，所以原混合气体中O2的质量分数是×100%≈54.5%。 Na2O2与H2O、CO2的反应规律 电子转 移关系 当Na2O2与CO2、H2O反应时，物质的量的关系为2Na2O2～O2～2e－，n(e－)＝n(Na2O2)＝2n(O2) 气体体积 变化关系 CO2、水蒸气(或二者的混合气体)通过足量Na2O2时，气体体积的减少量是原来气体体积的，等于生成氧气的量，即ΔV＝V(O2)＝V(原来) 固体质量 变化关系 CO2、水蒸气分别与足量Na2O2反应时，固体相当于吸收了CO2中的“CO”、水蒸气中的“H2”，所以固体增加的质量分别为Δm(CO2)＝28 g·mol－1×n(CO2)，Δm(H2O)＝2 g·mol－1×n(H2O) 延伸拓展 凡分子组成符合(CO)m·(H2)n的物质，W g 该物质在O2中完全燃烧，将其产物(CO2和水蒸气)通过足量的Na2O2后，固体增重必为W g。或是由C、H、O三种元素组成的物质，只要C、O原子个数比为1∶1，即可满足该条件。 中学阶段常见的符合这一关系的物质有 (1)无机物：H2、CO及H2和CO的混合气体； (2)有机物：CH3OH(甲醇)、HCHO(甲醛)、CH3COOH(乙酸)、HCOOCH3(甲酸甲酯)、C6H12O6(葡萄糖)等 学习任务3 碳酸钠和碳酸氢钠 一、性质(不注明的一律填化学方程式) 二、相互转化 Na2CO3NaHCO3 三、鉴别与除杂 1．Na2CO3、NaHCO3的鉴别 (1)固体的鉴别用加热法：产生使澄清石灰水变浑浊的气体的是NaHCO3固体。 (2)溶液的鉴别可用沉淀法、气体法和测pH法。 ①沉淀法：加入BaCl2溶液或CaCl2溶液，产生沉淀的是Na2CO3溶液。 ②气体法：滴入稀盐酸，立即产生气泡的是NaHCO3溶液。 ③测pH法：用pH试纸测相同浓度的稀溶液，pH大的是Na2CO3溶液。 2．Na2CO3、NaHCO3的除杂 混合物(括号内为杂质) 除杂方法 Na2CO3(s)(NaHCO3) 加热法 NaHCO3(aq)(Na2CO3) 通入足量CO2 Na2CO3(aq)(NaHCO3) 滴加适量NaOH溶液 1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。 (1)(2019·高考天津卷)盐碱地(含较多Na2CO3等)不利于作物生长，可施加熟石灰进行改良。( ) (2)在酒精灯加热条件下，Na2CO3、NaHCO3固体都会分解。( ) (3)向Na2CO3饱和溶液中通入足量CO2，会有NaHCO3晶体析出。( ) (4)苏打是面包发酵粉的主要成分之一。( ) (5)用酚酞溶液可鉴别饱和食盐水和饱和碳酸钠溶液。( ) (6)将稀盐酸滴入碳酸钠与氢氧化钠的混合溶液中，立即产生气泡。( ) (7)相同温度下溶解度：NaHCO3查看更多
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