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章末復習
第二章 海水中的重要元素——鈉和氯
一、宏觀辨識與微觀探析
化學是人類在認識物質、改造物質、應用物質的長期實踐中逐步探索發現而形成的一門科學，其研究重點是在原子分子水平上認識物質的結構、組成、性質和變化規律，并據此改變或創造物質。如從鈉原子的結構認識金屬鈉具有強還原性，從氯原子的結構認識氯氣具有強氧化性，從氯水中含有的微粒種類認識氯水的性質；在研究物質性質的實驗中，常通過觀察宏觀實驗現象進行驗證，并分析推理書寫反應化學方程式，從微觀的角度揭示物質變化的本質。
以物質的量為核心，把宏觀的物質(氣、固、溶液)的相關量經過計算轉換成物質的量，然后通過分析物質微觀的構成，計算出某種微粒數目。即通過物質的量這一物理量，借助阿伏加德羅常數、摩爾質量、氣體摩爾體積和物質的量濃度，可以把物質的宏觀量與構成物質的微觀粒子的數量聯系起來。
例1　(高考組合)設NA為阿伏加德羅常數的值。下列敘述正確的是
A.22.4 L(標準狀況)氬氣含有的質子數為18NA(2018·全國卷Ⅰ，10B)
B.標準狀況下，2.24 L N2和O2的混合氣體中分子數為0.2 NA(2017·全國卷Ⅱ，8C)
C.標準狀況下，2.24 L CCl4含有的氯原子數為0.4NA(2016·全國卷Ⅰ，8D改編)
D.1 L 0.1 mol·L－1硫酸鈉溶液中含有的氧原子數為0.4NA(2017·浙江選考，22B)
√
解析　氬氣是單原子分子，1 mol Ar含18 mol質子，A項正確；
標準狀況下，2.24 L該混合氣體中含有的分子數為0.1NA，B項錯誤；
標準狀況下，CCl4為液態，C項錯誤；
溶劑水中也含有氧原子，D項錯誤。
【思維啟迪】
分析“物質狀態”→氣體所處條件是否為標準狀況→計算物質的量→分析物質的微觀構成→計算微粒數目。
例2　利用太陽能分解水制氫，若光解0.02 mol水，下列說法正確的是
A.可生成H2的質量為0.02 g
B.可生成氫的原子數為2.408×1023
C.可生成H2的體積為0.224 L(標準狀況)
D.生成H2的量理論上等于0.04 mol鈉與水反應產生H2的量
解析　光解0.02 mol H2O可產生0.02 mol H2，則生成H2的質量為0.04 g，在標準狀況下的體積為0.448 L，含有的氫原子數為2.408×1022，故A、B、C錯誤。
√
例3　現有14.4 g CO和CO2的混合氣體，在標準狀況下所占的體積約為8.96 L。
回答下列問題：
(1)該混合氣體的平均摩爾質量為___________。
36 g·mol－1
(2)混合氣體中碳原子的個數：______。(用NA表示阿伏加德羅常數的值)
0.4NA
解析　1個CO分子和1個CO2分子中都含有1個碳原子，則混合氣體中碳原子的物質的量為0.4 mol，碳原子數為0.4NA。
(3)將混合氣體依次通過如圖裝置(濃硫酸作干燥劑)，最后收集在氣球中。
①氣球中收集到氣體的相對分子質量為_____；
28
解析　氣體通過NaOH溶液時CO2被吸收，通過濃硫酸時H2O被吸收，最后收集在氣球中的氣體為CO。收集在氣球中的氣體為CO，CO的相對分子質量為28。
②標準狀況下，氣球中收集到的氣體的體積為________；
聯立兩式解得n(CO)＝n(CO2)＝0.2 mol，則標準狀況下氣球中收集到的CO的體積為0.2 mol ×22.4 L·mol－1＝4.48 L。
4.48 L
③氣球中收集到的氣體的電子總數為_______。(用NA表示阿伏加德羅常數的值)
解析　1個CO分子中含14個電子，則氣球中收集到的CO所含電子的物質的量為0.2 mol×14＝2.8 mol，電子數為2.8NA。
2.8NA
二、科學探究與創新意識
化學是一門以實驗為基礎的學科。實驗探究是學習和研究元素化合物性質的基本方法。如實驗探究鈉與氧氣的反應，鈉與水的反應，過氧化鈉與水的反應，碳酸鈉、碳酸氫鈉的性質；實驗探究氯氣的制取與性質，氯水的成分與性質，氯離子的檢驗等。要學會根據物質的類別和核心元素的化合價預測物質的性質，設計實驗方案并完成實驗，分析處理實驗信息給出結論，展示交流實驗探究成果，提出進一步探究或改進實驗的設想。在實驗探究物質性質的過程中，培養科學探究的思維品質和創新意識。
例4　下表中，對陳述Ⅰ、Ⅱ的正確性及兩者間是否具有因果關系的判斷都正確的是
選項 陳述Ⅰ 陳述Ⅱ 判斷
A 碳酸鈉溶液可用于治療胃酸過多 碳酸鈉可與硫酸反應 Ⅰ對，Ⅱ對，有
B 將Na2O2加入酚酞溶液中，酚酞變紅色 過氧化鈉與水反應生成氫氧化鈉 Ⅰ對，Ⅱ錯，無
C 金屬鈉保存在煤油中以隔絕空氣 常溫下，金屬鈉在空氣中會生成過氧化鈉 Ⅰ對，Ⅱ對，有
D 過氧化鈉可用作航天員的供氧劑 過氧化鈉能和CO2、H2O反應生成氧氣 Ⅰ對，Ⅱ對，有
√
解析　碳酸鈉溶液具有較強的堿性，不可用于治療胃酸過多，A項錯誤；
Na2O2與水反應生成NaOH，酚酞變紅，但又迅速被Na2O2氧化漂白而褪色，B項錯誤；
常溫下鈉在空氣中生成的氧化物為氧化鈉，C項錯誤；
過氧化鈉可以消耗CO2、H2O，產生O2，因此可用作航天員的供氧劑，D項正確。
例5　某實驗小組用如圖裝置制備家用消毒液，并探究其性質。反應停止后，取洗氣瓶中無色溶液5 mL分別進行了如下實驗：
操作 現象
a.測溶液pH，并向其中滴加2滴酚酞 pH＝13，溶液變紅，5 min后褪色
b.向其中逐滴加入鹽酸 溶液逐漸變成黃綠色
(1)寫出利用上述裝置制備消毒液涉及反應的化學方程式：______________________
____________________、_________________________________。
Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O
MnCl2＋Cl2↑＋2H2O　
(2)查閱資料：酚酞的變色范圍為8.2～10，且酚酞在強堿性溶液中紅色會褪去，為探究操作a中溶液褪色的原因，又補充了如下實驗：
操作 現象
取___________________ NaOH溶液，向其中滴加2滴酚酞 溶液變紅，30 min后褪色
獲得結論：此實驗小組制備的消毒液具有______性。
5 mL、pH＝13
漂白
解析　酚酞在強堿性溶液中紅色會褪去，但同樣體積、同pH值的氫氧化鈉溶液，滴加2滴酚酞溶液變紅，30 min后褪色，而消毒液，pH＝13，溶液變紅，5 min后褪色，褪色時間短，說明此實驗小組制備的消毒液具有漂白性。
(3)該小組由操作b獲得結論：隨著溶液酸性的增強，此消毒液的穩定性下降。
①操作b中溶液變成黃綠色的原因：______________________________(用離子方程式表示)。
②有人認為由操作b獲得上述結論并不嚴謹。需要進一步確認此結論的實驗方案是______________________________________________________________________。
操作 現象
a.測溶液pH，并向其中滴加2滴酚酞 pH＝13，溶液變紅，5 min后褪色
b.向其中逐滴加入鹽酸 溶液逐漸變成黃綠色
ClO－＋Cl－＋2H＋===Cl2↑＋H2O
取洗氣瓶中溶液5 mL，向其中逐滴加入稀H2SO4，觀察溶液是否逐漸變為黃綠色
解析　該小組操作b中，使用的鹽酸，鹽酸中有H＋和Cl－，向NaClO和NaCl的混合溶液中加入鹽酸，酸性增強同時Cl－濃度也增大，因此無法判斷到底是酸性增強導致NaClO穩定性下降還是Cl－濃度增大導致的，故加的酸應排除氯離子干擾，因此需向溶液中加入H2SO4，如溶液變為黃綠色，則說明消毒液穩定性下降，和溶液的Cl－發生反應生成氯氣。離子方程式為2H＋＋ClO－＋Cl－===Cl2↑＋H2O。
【思維啟迪】
利用已有知識采用科學方法去探究未知問題，是學習化學的重要方法和手段。要將科學探究這一方法融入平時學習中，能發現和提出有探究價值的問題；能從問題和假設出發，依據探究目的，設計探究方案，運用化學實驗、調查等方法進行實驗探究；勤于實踐，善于合作，敢于質疑，勇于創新。
三、科學態度與社會責任
學習化學要具有科學嚴謹的態度，要具有實驗安全意識。在探究金屬鈉、氯氣性質的一系列的實驗中，要遵循實驗規則，實驗操作要嚴格規范，要熟知活潑金屬鈉的使用注意事項，鈉與水反應實驗因操作不當可能產生的危險，氯氣有毒要進行尾氣處理等。
熟知鈉的重要化合物(如過氧化鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉等)和含氯物質(如氯氣、鹽酸、漂白粉、“84”消毒液等)在日常生活和農業生產中的重要用途，認識化學科學對社會發展的重大貢獻；了解堿的生產歷史，并能從生態文明建設的角度認識侯氏制堿法的重要意義，從而增強探索未知崇尚真理的科學探究意識和造福人類的社會責任意識。
例6　根據所給的信息和標志，判斷下列說法錯誤的是
A B C D
《神農本草經》記載，麻黃能“止咳逆上氣” 碳酸氫鈉藥片
古代中國人已用麻黃治療咳嗽 該藥是抗酸藥，服用時喝些醋能提高藥效 看到有該標志的丟棄物，應遠離并報警 貼有該標志的物品是可回收物
解析　碳酸氫鈉易與醋酸反應，若與醋酸同服，會降低藥效。
√
【視野拓展】
生活中的化學知識到處可見?，F將日常生活中常見的化學問題列舉如下：無鉛汽油、可降解飯盒、無磷洗衣粉、含氟牙膏的使用，舊電池的回收，食用含碘鹽，明礬凈水及各種消毒劑的使用，鋼鐵腐蝕等。當今的環境問題主要包括：溫室效應、酸雨、臭氧層被破壞、光化學煙霧、白色污染、赤潮、水華、重金屬及其鹽的污染、沙漠化等。
例7　用氯氣對飲用水消毒，會使水中的有機物發生氯化，生成有機含氯化合物于人體有害，世界環保聯盟即將全面禁止這種消毒方法。建議采用具有強氧化性的高效消毒劑二氧化氯(ClO2)。二氧化氯極易爆炸，生產和使用時盡量用惰性氣體稀釋，避免光照、震動或加熱。
(1)歐洲一些國家用氯酸鈉(NaClO3)氧化濃鹽酸來制取二氧化氯，同時有氯氣生成，且氯氣的體積為二氧化氯的一半，這一反應的化學方程式是___________________
________________________________。
2NaClO3＋4HCl(濃)
===2ClO2↑＋Cl2↑＋2NaCl＋2H2O
解析　根據原子守恒可知，一定還有水和氯化鈉生成，反應的化學方程式是2NaClO3＋4HCl(濃)===2ClO2↑＋Cl2↑＋2NaCl＋2H2O。
(2)濃鹽酸在上述反應中顯示出來的性質是____(填字母)。
A.只有還原性 B.還原性和酸性
C.只有氧化性 D.氧化性和酸性
B
解析　根據方程式可知，鹽酸中氯元素的化合價從－1價升高到0價，失去電子，作還原劑。同時還有氯化鈉生成，所以鹽酸還起酸性的作用。
(3)二氧化氯為高效低毒的消毒劑，其消毒的效率(以單位質量得到電子數表示)是氯氣的_____倍。
解析　71 g氯氣的物質的量是1 mol，在反應中得到2 mol電子。而71 g二氧化氯的物質的量約是1.052 mol，在反應中得到5.26 mol電子，其消毒的效率(以單位質量得到電子數表示)是氯氣的2.63倍。
2.63
(4)我國廣泛采用將經干燥空氣稀釋的氯氣通入填有固體亞氯酸鈉(NaClO2)的柱內制得二氧化氯，表示這一反應的化學方程式是_____________________________。
和歐洲的方法相比，我國這一方法的主要優點是_________________。
解析　由原子守恒可知，另外一種生成物是氯化鈉，反應的化學方程式是2NaClO2＋Cl2===2NaCl＋2ClO2。由于生成的二氧化氯中不含氯氣雜質，和歐洲的方法相比，我國這一方法的主要優點是對環境污染較小。
2NaClO2＋Cl2===2NaCl＋2ClO2
對環境的污染較小
例8　(2019·日照青山學校月考)已知NaHCO3的溶解度較小。在飽和的NH3和NaCl的混合溶液中通入CO2，可析出NaHCO3(固體)：NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl。據此，我國杰出的化學家侯德榜設計出了生產純堿的方法：
試回答下列問題：
(1)寫出由NaHCO3固體制取Na2CO3的化學方程式：
__________________________________。
(2)如果Na2CO3(固體)中混有NaHCO3(固體)，應如何除去？_______(寫出方法)；
如果NaHCO3(溶液)中混有Na2CO3(溶液)，應如何除去？
________________________________(寫出化學方程式)。
解析　NaHCO3固體受熱容易分解生成Na2CO3，Na2CO3(固體)中混有NaHCO3(固體)可以通過加熱的方法除去；如果NaHCO3(溶液)中混有Na2CO3(溶液)，可以在溶液中通入二氧化碳氣體，Na2CO3＋H2O＋CO2===2NaHCO3。
加熱
Na2CO3＋H2O＋CO2===2NaHCO3

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