資源簡介

第1講　鈉及其化合物
【復習目標】
1.通過實驗探究,了解鈉及其化合物的主要性質,并了解這些物質在生產、生活中的應用。
2.了解氧化鈉與過氧化鈉組成上的區別,掌握Na2O2與H2O、CO2反應的規律。
3.了解堿金屬的通性、特性、焰色試驗的操作與應用。
考點一　堿金屬　焰色試驗
1.堿金屬
(1)概念:元素周期表第ⅠA族的金屬元素,稱為堿金屬元素。
(2)元素種類:目前有　　　　、　　　　、　　　　、　　　　、銫(Cs)、鈁(Fr)六種。
2.堿金屬的相似性和遞變性(由Li→Cs)
項目 相似性 遞變性 (由Li→Cs) 理論分析
原子 結構 價層電子排布式均為　　 電子層數逐漸增多;核電荷數逐漸　　;原子半徑逐漸　　 自上而下,金屬陽離子半徑逐漸增大,金屬鍵逐漸減弱,導致硬度減小,熔、沸點降低,失電子能力增強
元素 性質 都具有較強的　　性,最高正價均為 　　價 金屬性逐漸　　　
單 質 性 質 物理 性質 (除Cs外)都呈銀白色,密度較小,熔、沸點　 密度逐漸增大(鉀反常), 熔、沸點逐漸　　　
化學 性質 都具有較強的　　性 還原性逐漸　　　
3.堿金屬的主要化學性質
(1)均能與水反應,且Li→Cs反應越來越劇烈。通式:　　　　　　　　　　　　(R表示堿金屬)。
(2)均能與O2反應,鋰只生成Li2O,鈉燃燒生成Na2O2,K燃燒生成復雜氧化物,如KO2(超氧化鉀)。
4.堿金屬元素的檢驗方法——焰色試驗
(1)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征顏色,可用來鑒定某些元素的存在。
(2)原理:當堿金屬或堿金屬鹽在火焰上灼燒時,原子中的電子吸收能量,從能量較低的軌道躍遷到能量較高的軌道,處于能量較高軌道上的電子不穩定,躍遷回能量較低的軌道時就將多余的能量以光的形式放出而呈現不同的焰色。屬于　　　　變化。
(3)實驗操作。
(4)常見金屬元素的焰色。
金屬 元素 鈉 鉀(需透過藍 色鈷玻璃觀察) 鈣 鋇 銅
火焰 顏色 　 色 　　色 　 色 黃綠色 　 色
[理解·辨析] 判斷正誤
(1)用鉑絲蘸取某堿金屬的鹽溶液灼燒,火焰呈黃色,證明其中含有Na+,一定不含K+。(　　)
(2)只有金屬單質灼燒時火焰才有顏色。(　　)
(3)堿金屬在空氣中加熱都生成X2O2。(　　)
(4)堿金屬都可以保存在煤油中。(　　)
(5)鈉鉀合金能用作原子反應堆的導熱劑是由于該合金熔點低、導熱性好。(　　)
(6)堿金屬的密度隨核電荷數的增大而依次增大。(　　)
一、堿金屬單質及氫化物性質
1.堿金屬單質及其化合物有廣泛應用。回答下列問題。
(1)鋰的密度只有水的二分之一左右,是最輕的金屬。其常被用于制造高效鋰電池,該電池中的電解液不能用水作溶劑,原因是　 。
(2)金屬鉀是一種活潑的金屬,下列有關其性質的說法正確的是　　　　(填字母)。
a.鉀在空氣中燃燒時,只生成K2O
b.鉀與水反應,由于反應劇烈可能會發生爆炸
(3)銣是第五周期的一種堿金屬元素,其單質及化合物不可能具備的性質是　 　　　(填字母)。
a.與水反應比鈉更劇烈
b.Rb2O在空氣中易吸收水和二氧化碳
c.Rb2O2與水能劇烈反應并釋放出O2
d.RbOH的堿性比同濃度的強堿NaOH、KOH弱
2.堿金屬與堿土金屬(ⅡA族)都可以形成氫化物。這些氫化物都是優良的還原劑,過渡金屬合金(或金屬互化物)的氫化物被用作儲氫材料。
(1)KH是一種野外供氫劑,其電子式為　　　　,與水反應放出氫氣,化學方程式為　　　　　　　　　　　　　　。生成1 mol氫氣時,反應中轉移的電子數為　　　　。
(2)NaH在無水條件下可作為某些鋼鐵制品的脫銹劑(鐵銹的成分表示為Fe2O3),脫銹過程中生成兩種產物,其反應的化學方程式為 　。
(3)完成以氫化鋰(LiH)和氯化鋁為原料合成氫化鋁鋰(LiAlH4)的化學方程式:
4LiH+　　　 LiAlH4+3　　　　。
二、焰色試驗及其應用
3.利用焰色試驗,人們在煙花中有意識地加入特定金屬元素,使焰火更加絢麗多彩。下列有關焰色試驗的說法正確的是　　　　　(填序號)。
①NaCl與Na2CO3灼燒時火焰顏色相同
②鉀元素的火焰顏色要透過藍色鈷玻璃觀察
③只有金屬單質灼燒時火焰才有顏色,非金屬單質燃燒時火焰均為無色
④先將鉑絲灼燒到與原來火焰的顏色相同,再蘸取被檢驗的物質
⑤每次實驗后,要將鉑絲用鹽酸洗凈
⑥實驗時最好選擇本身顏色較淺的火焰
⑦沒有鉑絲時,也可以用光潔無銹的鐵絲代替
考點二　鈉及其氧化物　　　　　　　
一、活潑的金屬單質——鈉
1.鈉的物理性質
　　　　色,有金屬光澤的固體,質地　　　　,熔點低(　　　　于100 ℃),密度比水的　　　　,但比煤油的　　　　。
2.鈉的化學性質
(1)鈉原子結構。
(2)還原性的體現。
①與非金屬單質的化合。
O2 常溫 　　　　　　　
加熱 　　　　　　　
Cl2 加熱 2Na+Cl22NaCl
S 研磨 2Na+SNa2S
②置換反應。
活潑 氫的 置換 非氧化性酸 2Na+2H+2Na++H2↑
H2O
CH3CH2OH
熔融鹽的置換 4Na+TiCl4
3.鈉的制取、保存和用途
(1)電解熔融氯化鈉:2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑。
(2)保存:密封保存,通常保存在石蠟油或　　　　中。
(3)用途。
二、鈉的氧化物
1.氧化鈉與過氧化鈉的比較
物質 氧化鈉(Na2O) 過氧化鈉(Na2O2)
顏色、狀態 白色固體 　　　　固體
氧元素化合價 　　　 　　　
電子式 Na+]2-Na+ 　　　　　　　
化學鍵 離子鍵 離子鍵、非極性共價鍵
陰、陽離子個數比 　　　 　　　
類別 　　　　氧化物 過氧化物(非堿性氧化物)
化學 性質 熱穩定性 不穩定(2Na2O+O22Na2O2) 穩定
與水反應 Na2O+H2O2NaOH 2Na2O2+2H2O4NaOH+O2↑
與CO2反應 Na2O+CO2Na2CO3 2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2
與酸(鹽酸)反應 Na2O+2HCl2NaCl+H2O 2Na2O2+4HCl4NaCl+2H2O+O2↑
主要用途 用于制取少量Na2O2、燒堿 強氧化劑、漂白劑、供氧劑、消毒劑
2.從化合價、結構兩個視角理解過氧化鈉的性質
(1)Na2O2的強氧化性。
試劑 反應原理 (化學方程式) 現象
SO2氣體 　　　　　　　 —
Na2SO3 溶液 —
氫硫酸 　　　　　　　 　　　　　
FeCl2溶液 有紅褐色沉淀和氣泡產生
酚酞溶液 Na2O2與水反應生成NaOH,Na2O2的強氧化性使之褪色
品紅溶液 Na2O2的強氧化性使之褪色 　　　　　
(2)Na2O2的還原性:遇KMnO4等強氧化劑時,表現出還原性,氧化產物為　　　　。
(3)Na2O2遇CO2、H2O、H+則發生自身的氧化還原反應。
[理解·辨析] 判斷正誤
(1)金屬鈉著火時,可用泡沫滅火器或干燥的沙土滅火。(　　)
(2)實驗室中常將金屬鈉保存在煤油或四氯化碳中。(　　)
(3)金屬鈉具有強還原性,可與TiCl4溶液反應制取金屬Ti。(　　)
(4)實驗完畢后剩余的金屬鈉不能隨意丟棄,應放回原試劑瓶。(　　)
(5) 1 mol Na2O和1 mol Na2O2固體中含有的離子總數均為3NA。(　　)
(6)H2O2和Na2O2都屬于過氧化物,含有的化學鍵完全相同。(　　)
(7)Na2O2 與H2O 反應時,Na2O2 既是還原劑又是氧化劑。(　　)
一、鈉與溶液的反應
1.將金屬鈉放入盛有下列溶液的小燒杯中,既有氣體又有白色沉淀產生的是　　　　(填序號)。
①MgSO4溶液　②BaCl2溶液　③飽和澄清石灰水　④Ca(HCO3)2溶液　⑤CuSO4溶液　⑥飽和食鹽水　⑦FeCl3溶液
二、Na2O2與H2O、CO2反應的規律
2.關于過氧化鈉與水或二氧化碳的反應,下列說法正確的是(　　)
[A] Na2O2與CO2的反應,Na2O2是氧化劑,CO2是還原劑
[B] Na2O2與H2O的反應,每生成1 mol O2,轉移NA個電子
[C] 1 mol CO2被足量Na2O2吸收,可得到1 mol O2
[D] 如果16 g CH4完全燃燒后的產物都被足量Na2O2固體吸收,則固體增重32 g
3.在一密閉容器中有CO、H2、O2共16.5 g和足量的Na2O2,用電火花引燃,使其完全反應,固體質量增加7.5 g,則原混合氣體中O2的質量分數是(　　)
[A] 54.5% [B] 40%
[C] 36% [D] 33.3%
三、過氧化鈉的性質與探究
4.Na2O2是一種常見的過氧化物,具有強氧化性和漂白性。
(1)Na2O2的電子式為　 , 其中化學鍵的類型為　　　　　　　　,氧元素的化合價為　　　　。
(2)用化學方程式解釋使酚酞溶液變紅的原因:　 ,
依據實驗現象推測紅色褪去的原因是 　。
(3)用離子方程式解釋加入酸性高錳酸鉀溶液后溶液褪色的原因: 　　　　　　　　。
(4)根據實驗分析,過氧化鈉與水反應除了生成氫氧化鈉和氧氣外,還存在另一反應,則另一反應的化學方程式為　　　　　　　　　,其反應類型為　　　　　　　　。
5.(1)五氧化鉻又稱過氧化鉻,其中Cr為+6價,則每個CrO5分子中存在過氧鍵的數目為　　 　　。
(2)1 mol H2SO5(過一硫酸)中過氧鍵的數目為　　　　。
(3)過氧化尿素[CO(NH2)2·H2O2]是一種白色晶體,可用于漂白、消毒和作增氧劑,在酸性溶液中過氧化尿素中的過氧化氫與重鉻酸鉀反應生成較穩定的藍色過氧化鉻(CrO5),重鉻酸鉀與H2O2反應的離子方程式為　　　　　　　　,上述反應　　　　(填“是”或“不是”)氧化還原反應。
1.Na2O2與H2O、CO2的反應規律
先后 關系 Na2O2與CO2、H2O(g)的混合氣體反應,可看作Na2O2先與CO2反應,再與H2O(g)反應
電子 轉移 當Na2O2與CO2、H2O反應時,2Na2O2～O2～2e-,物質的量關系為n(e-)=n(Na2O2)=2n(O2)
氣體體 積變化 若CO2、水蒸氣(或兩混合氣體)通過足量Na2O2,氣體體積的減少量是原氣體體積的,等于生成氧氣的量,ΔV=V(O2)=V(原氣體)
固體質 量變化 CO2、水蒸氣分別與足量Na2O2反應時,固體相當于吸收了CO2中的“CO”、水蒸氣中的“H2”,所以固體增加的質量Δm=28 g·mol-1×n(CO2)、 Δm=2 g·mol-1×n(H2O)
2.過氧化物的結構特點與性質
(1)過氧化物的結構特點:含有過氧基 (—O—O—) 或過氧根離子()。
(2)過氧化物的性質:過氧基(—O—O—)或過氧根離子()中的O處于-1價,既具有氧化性也具有還原性,但更多地表現為強的氧化性、漂白性。
(3)常見過氧化物。
物質 化學式或結構式
過氧化氫 H2O2
過氧化鈉 Na2O2
過氧化鉀 K2O2
過氧化鈣 CaO2
過氧乙酸
過二硫酸
過氧化 苯甲酰
考點三　碳酸鈉和碳酸氫鈉
Na2CO3和NaHCO3的比較
物質 碳酸鈉(Na2CO3) 碳酸氫鈉(NaHCO3)
顏色、 狀態 白色粉末 白色晶體
俗名 　　　或　　　 　　
水溶性 二者均易溶于水,Na2CO3溶于水伴有　　現象,NaHCO3溶于水伴有　　現象,碳酸鈉溶解度　　碳酸氫鈉
水解 反應 二者均為強堿弱酸鹽,水解使溶液呈　　性,相同物質的量濃度時(同溫度下),Na2CO3水溶液的堿性　　NaHCO3 水溶液的堿性
與鹽酸 反應 HC+H+CO2↑+H2O C+2H+CO2↑+H2O
與同濃度的鹽酸反應產生CO2的速率:NaHCO3　　Na2CO3
與 Ca(OH)2 溶液反應 Ca2++CCaCO3↓ Ca(OH)2少量: Ca2++2OH-+2HCCaCO3↓+2H2O+C; Ca(OH)2過量: Ca2++OH-+HCCaCO3↓+H2O
二者的 相互轉化 Na2CO3NaHCO3
主要用途 用于制玻璃、制肥皂、合成洗滌劑、造紙、紡織、石油、冶金等工業中 滅火器、治療胃酸過多、發酵粉的主要成分之一
[理解·辨析] 判斷正誤
(1)用酚酞溶液可鑒別飽和食鹽水和飽和碳酸鈉溶液。(　　)
(2)用熱的純堿溶液清洗炊具上的油污時,不涉及化學變化。(　　)
(3)相同溫度下,溶解度NaHCO3NaHCO3。(　　)
(4)碳酸鈉、碳酸氫鈉都能與鹽酸、氫氧化鈉溶液反應。(　　)
(5)向飽和Na2CO3溶液中通入CO2,有NaHCO3晶體析出。(　　)
(6)蘇打是面包發酵粉的主要成分之一。(　　)
一、Na2CO3、NaHCO3的轉化與鑒別
1.選擇適當的試劑或方法除去雜質,并完成轉化的化學方程式,“[　]”內為雜質。
(1)Na2CO3(s)[NaHCO3]:　 , 　 。
(2)NaHCO3(aq)[Na2CO3]:　 , 　 。
(3)Na2CO3(aq)[NaHCO3]:　 , 　 。
2.下列方法不能用于鑒別Na2CO3和NaHCO3的是(　　)
[A] 分別加熱兩種固體,將放出的氣體通入澄清石灰水
[B] 分別取兩種固體溶于水,滴加Ba(OH)2溶液,觀察是否生成沉淀
[C] 分別配成溶液,用pH試紙測等濃度兩種溶液的pH
[D] 分別配成溶液,逐滴加入相同濃度的稀鹽酸觀察現象
3.某校化學課外小組為了鑒別碳酸鈉和碳酸氫鈉兩種白色固體,用不同的方法做了以下實驗,如圖Ⅰ～Ⅳ所示。
(1)只根據圖Ⅰ、Ⅱ所示實驗,能夠達到實驗目的的是　　　　(填序號)。
(2)圖Ⅲ、Ⅳ所示實驗均能鑒別這兩種物質,其反應的化學方程式為 　 ;
與實驗Ⅲ相比,實驗Ⅳ的優點是　　　　(填字母)。
A.Ⅳ比Ⅲ復雜
B.Ⅳ比Ⅲ安全
C.Ⅳ比Ⅲ操作簡便
D.Ⅳ可以做到用一套裝置同時進行兩個對比實驗,而Ⅲ不行
(3)若用實驗Ⅳ驗證碳酸鈉和碳酸氫鈉的穩定性,則試管B中裝入的固體最好是　　　　(填化學式),實驗過程中的現象為　 。
(4)除了以上方法,請你再舉出一例鑒別二者的方法: 　 。
Na2CO3、NaHCO3的鑒別方法
(1)固體的鑒別。
加熱法:產生使澄清石灰水變渾濁的氣體的是NaHCO3固體。
(2)溶液的鑒別。
①沉淀法:加入BaCl2溶液或CaCl2溶液,產生沉淀的是Na2CO3溶液。
②氣體法:滴入稀鹽酸,立即產生氣泡的是 NaHCO3 溶液。
③測pH法:用pH試紙測相同濃度的稀溶液,pH大的是Na2CO3溶液。
二、Na2CO3、NaHCO3與H+反應的規律
4.Na2CO3、NaHCO3分別與足量的鹽酸反應,完成下列表格。
二者濃度相同時生成CO2的速率 　　　　快
耗酸量 二者等質量 　　　　耗酸多
二者等物質的量 　　　　耗酸多
生成CO2 的體積 二者等質量 　　　產生的多
二者等物質的量 　　　
5.向4瓶含一定量NaOH的溶液中分別通入一定量的CO2,充分反應后得到4種溶液,為探究4種溶液中的溶質組成,分別向溶液中逐滴加入稀鹽酸,產生的CO2的體積與滴入鹽酸的質量關系如圖所示。
(1)通過上述4個圖像分析4種溶液中的溶質組成。
①　　　　　　　　②　　　　　　　
③　　　　　　　　④　　　　　　　
(2)已知甲溶液為含5.3 g Na2CO3的Na2CO3溶液100 mL,乙溶液為含1.825 g HCl的稀鹽酸 100 mL。
①若將乙溶液逐滴加入甲溶液中均勻反應,理論上產生的CO2的質量為　　　　。
②若將甲溶液逐滴加入乙溶液中均勻反應,理論上產生的CO2的質量為　　　　。
6.食品工業經常使用Na2CO3和NaHCO3作膨松劑。室溫下,向含3.07 g某膨松劑試樣(xNa2CO3·yNaHCO3·zH2O)溶液中逐滴加入稀鹽酸,反應過程中含碳元素粒子的物質的量隨pH變化的圖像如圖所示。
(1)圖中B點溶液溶質的主要成分為　　　　　(填化學式)。
(2)圖中A點溶液所含Na2CO3的物質的量為　　　　mol。(提醒:注意縱坐標的數量級)
(3)pH(4)某同學用酒精燈對該試樣固體充分加熱至恒重,從開始至恒重固體失重　　　　g。
第1講　鈉及其化合物
考點一　堿金屬　焰色試驗
必備知識整合
1.(2)鋰(Li)　鈉(Na)　鉀(K)　銣(Rb)
2.ns1　增大　增大　金屬　+1　增強　較低　降低　還原
增強
3.(1)2R+2H2O2ROH+H2↑
4.(2)物理　(4)黃　紫　磚紅　綠
[理解·辨析] (1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√　(6)×
關鍵能力提升
1.(1)鋰可以與水反應　(2)b　(3)d
2.(1)K+[]-　KH+H2OKOH+H2↑　NA(或 6.02×1023)
(2)3NaH+Fe2O32Fe+3NaOH
(3)AlCl3　LiCl
3.【答案】 ①②④⑤⑥⑦
【解析】 觀察鉀的火焰顏色時要透過藍色鈷玻璃,目的是濾去黃光,避免鈉的干擾,②正確;氫氣在氧氣中燃燒發出淡藍色火焰,在氯氣中燃燒發出蒼白色火焰,③錯誤;由于焰色試驗是通過觀察火焰顏色來檢驗元素是否存在,所以實驗時所用火焰和金屬絲在灼燒時都不應該有很明顯的顏色,否則將無法觀察到被檢驗元素的真實焰色情況,⑥正確。
考點二　鈉及其氧化物
必備知識整合
一、1.銀白　柔軟　小　小　大
2.(1)失去　還原　(2)①4Na+O22Na2O　2Na+O2Na2O2　②2Na+2H2O2NaOH+H2↑　2CH3CH2OH+2Na2CH3CH2ONa+H2↑　4NaCl+Ti
3.(2)煤油　(3)高壓鈉燈　導熱劑　還原劑
二、1.淡黃色　-2　-1　　1∶2　1∶2　堿性
2.(1)Na2O2+SO2Na2SO4　Na2O2+Na2SO3+H2ONa2SO4+2NaOH　Na2O2+H2SS↓+2NaOH　溶液變渾濁　4Na2O2+4FeCl2+6H2O4Fe(OH)3↓+O2↑+8NaCl　先變紅后褪色　紅色褪去　(2)O2
[理解·辨析] (1)×　(2)×　(3)×　(4)√　(5)√　(6)×　(7)√
【提示】 (2)鈉的密度比四氯化碳小,不能將鈉保存在四氯化碳中。(3)Na與熔融的TiCl4反應制取金屬Ti。(6)H2O2只有共價鍵,Na2O2既有離子鍵又有共價鍵。
關鍵能力提升
1.【答案】 ①③④⑥
【解析】 2Na+2H2O2NaOH+H2↑,①中Mg2++2OH-Mg(OH)2↓;③中反應消耗水,溶液溫度升高,Ca(OH)2的溶解度降低,析出Ca(OH)2白色沉淀;④中Ca2++HC+OH-CaCO3↓+H2O或Ca2++2HC+2OH-CaCO3↓+C+2H2O;⑥中水減少,溶液過飽和析出NaCl。
2.D　Na2O2與CO2的反應為2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2,Na2O2中氧元素由-1價升高為0價,Na2O2作還原劑,Na2O2中氧元素由-1價降低為-2價,Na2O2作氧化劑,CO2在反應中無價態變化,既不是氧化劑也不是還原劑,故A錯誤;Na2O2與H2O的反應為2Na2O2+2H2O4NaOH+O2↑,是Na2O2中的-1價氧元素發生歧化反應,每生成1 mol O2,轉移2NA個電子,故B錯誤;Na2O2與CO2的反應為2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2,1 mol CO2被足量Na2O2吸收,只能得到0.5 mol O2,故C錯誤;16 g CH4的物質的量為1 mol,完全燃燒生成
1 mol CO2和2 mol H2O,Na2O2與CO2的反應為2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2,2CO2~O2~增重2CO,1 mol CO2與Na2O2反應增重為 1 mol×28 g/mol=28 g,Na2O2與H2O的反應為2Na2O2+2H2O4NaOH+O2↑,2H2O~O2~增重2H2,2 mol H2O與Na2O2反應增重為
2 mol×2 g/mol=4 g,則固體增重28 g+4 g=32 g,故D正確。
3.A　CO、H2、O2完全反應后生成的CO2、H2O與Na2O2反應生成Na2CO3、NaOH,所以固體增加的質量等于CO、H2的質量,所以原混合氣體中CO、H2的質量一共是7.5 g,則O2的質量是16.5 g-7.5 g=9.0 g,所以原混合氣體中O2的質量分數是×100%≈54.5%。
4.【答案】 (1) 　離子鍵、非極性共價鍵　-1
(2)2Na2O2+2H2O4NaOH+O2↑　反應生成的H2O2具有漂白作用(或反應生成的H2O2氧化了酚酞)
(3)2Mn+5H2O2+6H+2Mn2++5O2↑+8H2O
(4)Na2O2+2H2O2NaOH+H2O2　復分解反應
【解析】 (1)Na2O2是離子化合物,由Na+和構成,內氧原子之間共用一對電子,則Na2O2的電子式為 ,其中化學鍵的類型為離子鍵、非極性共價鍵,氧元素的化合價為-1。
(2)使酚酞溶液變紅是因為生成了氫氧化鈉,用化學方程式解釋使酚酞溶液變紅的原因是2Na2O2+2H2O4NaOH+O2↑,依據實驗現象推測紅色褪去的原因是反應生成的H2O2具有漂白作用。
(3)H2O2還原了KMnO4而使溶液褪色,離子方程式為2Mn+5H2O2+6H+2Mn2++5O2↑+8H2O。
(4)過氧化鈉與水反應除了生成氫氧化鈉和氧氣外,還存在的另一反應的化學方程式為Na2O2+2H2O2NaOH+H2O2,該反應前后元素化合價未發生變化,則其反應類型為復分解反應。
5.(1)2
(2)NA
(3)4H2O2+Cr2+2H+2CrO5+5H2O　不是
考點三　碳酸鈉和碳酸氫鈉
必備知識整合
純堿　蘇打　小蘇打　放熱　吸熱　大于　堿　大于　>
[理解·辨析] (1)√　(2)×　(3)√　(4)×　(5)√　(6)×
關鍵能力提升
1.(1)充分灼燒至恒重　2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑
(2)通入足量CO2　Na2CO3+H2O+CO22NaHCO3
(3)滴加適量NaOH 溶液　NaHCO3+NaOHNa2CO3+H2O
2.B　NaHCO3不穩定,受熱易分解產生CO2,能夠使澄清石灰水變渾濁,Na2CO3不具有此性質,可以用于鑒別二者,故A正確;NaHCO3、Na2CO3都能與Ba(OH)2反應生成 BaCO3沉淀,現象相同,不能用于鑒別二者,故B錯誤;C水解能力強于HC,所以相同濃度的Na2CO3和NaHCO3溶液,pH大的為Na2CO3,可以鑒別二者,故C正確;分別配成溶液,逐滴加入相同濃度的稀鹽酸觀察現象,立刻產生氣體的為NaHCO3,開始沒有氣體,后來產生氣體的為Na2CO3,可以鑒別二者,故D正確。
3.【答案】 (1)Ⅱ
(2)2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑、CO2+Ca(OH)2CaCO3↓+H2O　D
(3)NaHCO3　a中澄清石灰水變渾濁,b中澄清石灰水無明顯現象
(4)把二者分別配成溶液后滴加BaCl2溶液,有白色沉淀生成的為Na2CO3,無現象的為NaHCO3
【解析】 (1)圖Ⅰ反應現象相同;圖Ⅱ向稀鹽酸中加入等質量的碳酸鈉和碳酸氫鈉,二者生成的氣體體積不一樣多,氣球的大小不一樣,氣球大的是碳酸氫鈉,所以能夠達到實驗目的的是Ⅱ。
(2)碳酸氫鈉在加熱條件下分解生成碳酸鈉、水和二氧化碳,反應的化學方程式為2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑,生成的二氧化碳與澄清石灰水反應生成碳酸鈣,反應的化學方程式為CO2+Ca(OH)2CaCO3↓+H2O;圖Ⅳ不僅能鑒別碳酸鈉和碳酸氫鈉,同時又能驗證碳酸鈉和碳酸氫鈉的穩定性,Ⅳ可以做到用一套裝置同時進行兩個對比實驗,而Ⅲ不行。
(3)碳酸氫鈉加熱易分解,碳酸鈉不易分解,為體現對比,在溫度低的試管中盛放碳酸氫鈉,即用實驗Ⅳ驗證碳酸鈉和碳酸氫鈉的穩定性,試管B中裝入的固體是NaHCO3,實驗過程中的現象為a中澄清石灰水變渾濁,b中澄清石灰水無明顯現象。
(4)鑒別Na2CO3和NaHCO3還可利用其在溶液中電離出的陰離子的不同性質選擇試劑,如把二者分別配成溶液后滴加BaCl2溶液,有白色沉淀生成的為Na2CO3,無現象的為NaHCO3。
4.NaHCO3　Na2CO3　Na2CO3　NaHCO3　相等
5.【答案】 (1)①NaOH、Na2CO3　②Na2CO3
③Na2CO3、NaHCO3　④NaHCO3
(2)①0 g　②1.1 g
【解析】 (2)5.3 g Na2CO3的物質的量為=0.05 mol,1.825 g HCl的物質的量為=0.05 mol。
①若將乙溶液逐滴加入甲溶液中均勻反應,發生反應Na2CO3+HClNaCl+NaHCO3,理論上不產生CO2。
②若將甲溶液逐滴加入乙溶液中均勻反應,發生反應Na2CO3+2HCl2NaCl+CO2↑+H2O且Na2CO3過量,理論上產生的CO2的質量為×0.05 mol×44 g/mol=1.1 g。
6.【答案】 (1)NaHCO3、NaCl　(2)0.006 25
(3)H++HCH2O+CO2↑　(4)1.877 5
【解析】 (1)圖中B點時Na2CO3與鹽酸反應完全轉化為NaHCO3,同時生成NaCl,則B點溶液溶質的主要成分為NaHCO3、NaCl。
(2)圖中A點Na2CO3與NaHCO3的物質的量相等,設Na2CO3與鹽酸反應生成的NaHCO3為x mol,發生反應Na2CO3+HClNaHCO3+NaCl,由圖可知,0.01-x=0.002 5+x,解得x=0.003 75,則A點溶液所含Na2CO3的物質的量為0.01 mol-0.003 75 mol=0.006 25 mol。
(3)pH(4)對該試樣固體充分加熱至恒重,最終得到Na2CO3,由2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O可知,0.002 5 mol NaHCO3分解生成Na2CO3為0.001 25 mol,則最終得到Na2CO3為0.01 mol+0.001 25 mol=0.011 25 mol,其質量為 0.011 25 mol×106 g/mol=1.192 5 g,則用酒精燈對該試樣固體充分加熱至恒重,從開始至恒重固體失重為3.07 g-1.192 5 g=1.877 5 g。
(
第
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頁
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鈉及其化合物
第1講
1.通過實驗探究,了解鈉及其化合物的主要性質,并了解這些物質在生產、生活中的應用。
2.了解氧化鈉與過氧化鈉組成上的區別,掌握Na2O2與H2O、CO2反應的規律。
3.了解堿金屬的通性、特性、焰色試驗的操作與應用。
(1)概念:元素周期表第ⅠA族的金屬元素,稱為堿金屬元素。
(2)元素種類:目前有 、 、 、 、銫(Cs)、鈁(Fr)六種。
1.堿金屬
鋰(Li)
鈉(Na)
鉀(K)
銣(Rb)
項目 相似性 遞變性 (由Li→Cs) 理論分析
原子 結構 價層電子排布式均為 電子層數逐漸增多;核電荷數逐漸 ;原子半徑逐漸 自上而下,金屬陽離子半徑逐漸增大,金屬鍵逐漸減弱,導致硬度減小,熔、沸點降低,失電子能力
增強
元素 性質 都具有較強的 性,最高正價均為 價 金屬性逐漸
2.堿金屬的相似性和遞變性(由Li→Cs)
ns1
增大
增大
金屬
+1
增強
單 質 性 質 物理 性質 (除Cs外)都呈銀白色,密度較小,熔、沸點 密度逐漸增大(鉀反常),熔、沸點逐漸
化學 性質 都具有較強的 性 還原性逐漸
必備知識整合
較低
降低
還原
增強
3.堿金屬的主要化學性質
(1)均能與水反應,且Li→Cs反應越來越劇烈。通式:
(R表示堿金屬)。
(2)均能與O2反應,鋰只生成Li2O,鈉燃燒生成Na2O2,K燃燒生成復雜氧化物,如KO2(超氧化鉀)。
2R+2H2O 2ROH+H2↑
4.堿金屬元素的檢驗方法——焰色試驗
(1)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征顏色,可用來鑒定某些元素的存在。
(2)原理:當堿金屬或堿金屬鹽在火焰上灼燒時,原子中的電子吸收能量,從能量較低的軌道躍遷到能量較高的軌道,處于能量較高軌道上的電子不穩定,躍遷回能量較低的軌道時就將多余的能量以光的形式放出而呈現不同的焰色。屬于 變化。
物理
(3)實驗操作。
(4)常見金屬元素的焰色。
金屬元素 鈉 鉀(需透過 藍色鈷玻璃觀察) 鈣 鋇 銅
火焰顏色 色 色 色 黃綠色 色
黃
紫
磚紅
綠
[理解·辨析]判斷正誤
(1)用鉑絲蘸取某堿金屬的鹽溶液灼燒,火焰呈黃色,證明其中含有Na+,一定不含K+。(　 　)
(2)只有金屬單質灼燒時火焰才有顏色。(　 　)
(3)堿金屬在空氣中加熱都生成X2O2。(　 　)
(4)堿金屬都可以保存在煤油中。(　 　)
(5)鈉鉀合金能用作原子反應堆的導熱劑是由于該合金熔點低、導熱性好。
(　 　)
(6)堿金屬的密度隨核電荷數的增大而依次增大。(　 　)
×
×
×
×
√
×
1.堿金屬單質及其化合物有廣泛應用。回答下列問題。
(1)鋰的密度只有水的二分之一左右,是最輕的金屬。其常被用于制造高效鋰電池,該電池中的電解液不能用水作溶劑,原因是　 。
(2)金屬鉀是一種活潑的金屬,下列有關其性質的說法正確的是　　　　(填字母)。
a.鉀在空氣中燃燒時,只生成K2O
b.鉀與水反應,由于反應劇烈可能會發生爆炸
一、堿金屬單質及氫化物性質
鋰可以與水反應
b
(3)銣是第五周期的一種堿金屬元素,其單質及化合物不可能具備的性質是
　　　　(填字母)。
a.與水反應比鈉更劇烈
b.Rb2O在空氣中易吸收水和二氧化碳
c.Rb2O2與水能劇烈反應并釋放出O2
d.RbOH的堿性比同濃度的強堿NaOH、KOH弱
d
2.堿金屬與堿土金屬(ⅡA族)都可以形成氫化物。這些氫化物都是優良的還原劑,過渡金屬合金(或金屬互化物)的氫化物被用作儲氫材料。
(1)KH是一種野外供氫劑,其電子式為　　　　,與水反應放出氫氣,化學方程式為　　　　　　　　　　　　　　。生成1 mol氫氣時,反應中轉移的電子數為　　 　　。
NA(或6.02×1023)
(2)NaH在無水條件下可作為某些鋼鐵制品的脫銹劑(鐵銹的成分表示為Fe2O3),脫銹過程中生成兩種產物,其反應的化學方程式為
　。
(3)完成以氫化鋰(LiH)和氯化鋁為原料合成氫化鋁鋰(LiAlH4)的化學方程式:4LiH+　　　 LiAlH4+3　　　　。
AlCl3
LiCl
二、焰色試驗及其應用
3.利用焰色試驗,人們在煙花中有意識地加入特定金屬元素,使焰火更加絢麗多彩。下列有關焰色試驗的說法正確的是　　 　　　(填序號)。
①NaCl與Na2CO3灼燒時火焰顏色相同
②鉀元素的火焰顏色要透過藍色鈷玻璃觀察
③只有金屬單質灼燒時火焰才有顏色,非金屬單質燃燒時火焰均為無色
④先將鉑絲灼燒到與原來火焰的顏色相同,再蘸取被檢驗的物質
⑤每次實驗后,要將鉑絲用鹽酸洗凈
⑥實驗時最好選擇本身顏色較淺的火焰
⑦沒有鉑絲時,也可以用光潔無銹的鐵絲代替
①②④⑤⑥⑦
【解析】 觀察鉀的火焰顏色時要透過藍色鈷玻璃,目的是濾去黃光,避免鈉的干擾,②正確;氫氣在氧氣中燃燒發出淡藍色火焰,在氯氣中燃燒發出蒼白色火焰,③錯誤;由于焰色試驗是通過觀察火焰顏色來檢驗元素是否存在,所以實驗時所用火焰和金屬絲在灼燒時都不應該有很明顯的顏色,否則將無法觀察到被檢驗元素的真實焰色情況,⑥正確。
一、活潑的金屬單質——鈉
1.鈉的物理性質
色,有金屬光澤的固體,質地 ,熔點低( 于100 ℃),密度比水的
,但比煤油的 。
銀白
柔軟
小
小
大
2.鈉的化學性質
(1)鈉原子結構。
失去
還原
(2)還原性的體現。
①與非金屬單質的化合。
②置換反應。
4NaCl+Ti
3.鈉的制取、保存和用途
(1)電解熔融氯化鈉:2NaCl(熔融) 2Na+Cl2↑。
(2)保存:密封保存,通常保存在石蠟油或 中。
(3)用途。
煤油
高壓鈉燈
導熱劑
還原劑
二、鈉的氧化物
1.氧化鈉與過氧化鈉的比較
物質 氧化鈉(Na2O) 過氧化鈉(Na2O2)
顏色、狀態 白色固體 固體
氧元素化合價
電子式
化學鍵 離子鍵 離子鍵、非極性共價鍵
陰、陽離子個數比
類別 氧化物 過氧化物(非堿性氧化物)
淡黃色
-2
-1
1∶2
1∶2
堿性
2.從化合價、結構兩個視角理解過氧化鈉的性質
(1)Na2O2的強氧化性。
試劑 反應原理 (化學方程式) 現象
SO2氣體 —
Na2SO3 溶液 —
氫硫酸
FeCl2溶液 有紅褐色沉淀和氣泡產生
溶液變渾濁
酚酞溶液 Na2O2與水反應生成NaOH,Na2O2的強氧化性使之褪色
品紅溶液 Na2O2的強氧化性使之褪色
先變紅后褪色
紅色褪去
(2)Na2O2的還原性:遇KMnO4等強氧化劑時,表現出還原性,氧化產物為 。
(3)Na2O2遇CO2、H2O、H+則發生自身的氧化還原反應。
O2
[理解·辨析]判斷正誤
(1)金屬鈉著火時,可用泡沫滅火器或干燥的沙土滅火。(　 　)
【提示】 (2)鈉的密度比四氯化碳小,不能將鈉保存在四氯化碳中。
(2)實驗室中常將金屬鈉保存在煤油或四氯化碳中。(　 　)
(3)金屬鈉具有強還原性,可與TiCl4溶液反應制取金屬Ti。(　 　)
×
【提示】 (3)Na與熔融的TiCl4反應制取金屬Ti。
×
×
(4)實驗完畢后剩余的金屬鈉不能隨意丟棄,應放回原試劑瓶。(　 　)
(5) 1 mol Na2O和1 mol Na2O2固體中含有的離子總數均為3NA。(　 　)
(6)H2O2和Na2O2都屬于過氧化物,含有的化學鍵完全相同。(　 　)
(7)Na2O2 與H2O 反應時,Na2O2 既是還原劑又是氧化劑。(　 　)
√
×
【提示】 (6)H2O2只有共價鍵,Na2O2既有離子鍵又有共價鍵。
√
√
1.將金屬鈉放入盛有下列溶液的小燒杯中,既有氣體又有白色沉淀產生的是
　　　 　(填序號)。
①MgSO4溶液　②BaCl2溶液　③飽和澄清石灰水　④Ca(HCO3)2溶液　⑤CuSO4溶液　⑥飽和食鹽水　⑦FeCl3溶液
①③④⑥
一、鈉與溶液的反應
二、Na2O2與H2O、CO2反應的規律
2.關于過氧化鈉與水或二氧化碳的反應,下列說法正確的是(　　)
[A] Na2O2與CO2的反應,Na2O2是氧化劑,CO2是還原劑
[B] Na2O2與H2O的反應,每生成1 mol O2,轉移NA個電子
[C] 1 mol CO2被足量Na2O2吸收,可得到1 mol O2
[D] 如果16 g CH4完全燃燒后的產物都被足量Na2O2固體吸收,則固體增重32 g
D
3.在一密閉容器中有CO、H2、O2共16.5 g和足量的Na2O2,用電火花引燃,使其完全反應,固體質量增加7.5 g,則原混合氣體中O2的質量分數是(　　)
[A] 54.5%
[B] 40%
[C] 36%
[D] 33.3%
A
三、過氧化鈉的性質與探究
4.Na2O2是一種常見的過氧化物,具有強氧化性和漂白性。
(1)Na2O2的電子式為　 ,其中化學鍵的類型為
　　　　　 　　　,氧元素的化合價為　　　　。
離子鍵、非極性共價鍵
-1
(2)用化學方程式解釋使酚酞溶液變紅的原因:　 ,依據實驗現象推測紅色褪去的原因是
　。
反應生成的H2O2具有漂白作用(或反應生成的H2O2氧化了酚酞)
(3)用離子方程式解釋加入酸性高錳酸鉀溶液后溶液褪色的原因:
　　　 　　　　　。
(4)根據實驗分析,過氧化鈉與水反應除了生成氫氧化鈉和氧氣外,還存在另一反應,則另一反應的化學方程式為　　　　　　　　　　　　　　　,其反應類型為　　　　　　　　。
復分解反應
5.(1)五氧化鉻又稱過氧化鉻,其中Cr為+6價,則每個CrO5分子中存在過氧鍵的數目為　　　　。
(2)1 mol H2SO5(過一硫酸)中過氧鍵的數目為　　　　。
2
NA
(3)過氧化尿素[CO(NH2)2·H2O2]是一種白色晶體,可用于漂白、消毒和作增氧劑,在酸性溶液中過氧化尿素中的過氧化氫與重鉻酸鉀反應生成較穩定的藍色過氧化鉻(CrO5),重鉻酸鉀與H2O2反應的離子方程式為
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　,上述反應
　　　　(填“是”或“不是”)氧化還原反應。
不是
拓展應用
1.Na2O2與H2O、CO2的反應規律
拓展應用
固體質 量變化 CO2、水蒸氣分別與足量Na2O2反應時,固體相當于吸收了CO2中的“CO”、水蒸氣中的“H2”,所以固體增加的質量Δm=
28 g·mol-1×n(CO2)、Δm=2 g·mol-1×n(H2O)
2.過氧化物的結構特點與性質
(3)常見過氧化物。
物質 化學式或結構式
過氧化氫 H2O2
過氧化鈉 Na2O2
過氧化鉀 K2O2
過氧化鈣 CaO2
過氧乙酸
過二硫酸
過氧化 苯甲酰
Na2CO3和NaHCO3的比較
物質 碳酸鈉(Na2CO3) 碳酸氫鈉(NaHCO3)
顏色、 狀態 白色粉末 白色晶體
俗名 或
水溶性 二者均易溶于水,Na2CO3溶于水伴有 現象,NaHCO3溶于水伴有 現象,碳酸鈉溶解度 碳酸氫鈉
純堿
蘇打
小蘇打
放熱
吸熱
大于
堿
大于
>
[理解·辨析] 判斷正誤
(1)用酚酞溶液可鑒別飽和食鹽水和飽和碳酸鈉溶液。(　 　)
(2)用熱的純堿溶液清洗炊具上的油污時,不涉及化學變化。(　 　)
(3)相同溫度下,溶解度NaHCO3NaHCO3。
(　 　)
(4)碳酸鈉、碳酸氫鈉都能與鹽酸、氫氧化鈉溶液反應。(　 　)
(5)向飽和Na2CO3溶液中通入CO2,有NaHCO3晶體析出。(　 　)
(6)蘇打是面包發酵粉的主要成分之一。(　 　)
√
×
√
×
√
×
1.選擇適當的試劑或方法除去雜質,并完成轉化的化學方程式,“[　 ]”內為雜質。
(1)Na2CO3(s)[NaHCO3]:　 ,　 。
(2)NaHCO3(aq)[Na2CO3]:　 ,　 。
(3)Na2CO3(aq)[NaHCO3]:　 ,　 。
一、Na2CO3、NaHCO3的轉化與鑒別
充分灼燒至恒重
通入足量CO2
滴加適量NaOH 溶液
2.下列方法不能用于鑒別Na2CO3和NaHCO3的是(　　)
[A] 分別加熱兩種固體,將放出的氣體通入澄清石灰水
[B] 分別取兩種固體溶于水,滴加Ba(OH)2溶液,觀察是否生成沉淀
[C] 分別配成溶液,用pH試紙測等濃度兩種溶液的pH
[D] 分別配成溶液,逐滴加入相同濃度的稀鹽酸觀察現象
B
3.某校化學課外小組為了鑒別碳酸鈉和碳酸氫鈉兩種白色固體,用不同的方法做了以下實驗,如圖Ⅰ～Ⅳ所示。
(1)只根據圖Ⅰ、Ⅱ所示實驗,能夠達到實驗目的的是　　　　(填序號)。
Ⅱ
【解析】 (1)圖Ⅰ反應現象相同;圖Ⅱ向稀鹽酸中加入等質量的碳酸鈉和碳酸氫鈉,二者生成的氣體體積不一樣多,氣球的大小不一樣,氣球大的是碳酸氫鈉,所以能夠達到實驗目的的是Ⅱ。
(2)圖Ⅲ、Ⅳ所示實驗均能鑒別這兩種物質,其反應的化學方程式為
　;
與實驗Ⅲ相比,實驗Ⅳ的優點是　　　　(填字母)。
A.Ⅳ比Ⅲ復雜
B.Ⅳ比Ⅲ安全
C.Ⅳ比Ⅲ操作簡便
D.Ⅳ可以做到用一套裝置同時進行兩個對比實驗,而Ⅲ不行
D
(3)若用實驗Ⅳ驗證碳酸鈉和碳酸氫鈉的穩定性,則試管B中裝入的固體最好是　　 　　(填化學式),實驗過程中的現象為
　 。
NaHCO3
a中澄清石灰水變渾濁,b中澄清石灰水無明顯現象
【解析】(3)碳酸氫鈉加熱易分解,碳酸鈉不易分解,為體現對比,在溫度低的試管中盛放碳酸氫鈉,即用實驗Ⅳ驗證碳酸鈉和碳酸氫鈉的穩定性,試管B中裝入的固體是NaHCO3,實驗過程中的現象為a中澄清石灰水變渾濁,b中澄清石灰水無明顯現象。
(4)除了以上方法,請你再舉出一例鑒別二者的方法:
　。
把二者分別配成溶液后滴加BaCl2溶液,有白色沉淀生成的為Na2CO3,無現象的為NaHCO3
【解析】 (4)鑒別Na2CO3和NaHCO3還可利用其在溶液中電離出的陰離子的不同性質選擇試劑,如把二者分別配成溶液后滴加BaCl2溶液,有白色沉淀生成的為Na2CO3,無現象的為NaHCO3。
歸納拓展
Na2CO3、NaHCO3的鑒別方法
(1)固體的鑒別。
加熱法:產生使澄清石灰水變渾濁的氣體的是NaHCO3固體。
(2)溶液的鑒別。
①沉淀法:加入BaCl2溶液或CaCl2溶液,產生沉淀的是Na2CO3溶液。
②氣體法:滴入稀鹽酸,立即產生氣泡的是 NaHCO3 溶液。
③測pH法:用pH試紙測相同濃度的稀溶液,pH大的是Na2CO3溶液。
二、Na2CO3、NaHCO3與H+反應的規律
4.Na2CO3、NaHCO3分別與足量的鹽酸反應,完成下列表格。
二者濃度相同時生成CO2的速率 　　 　　快
耗酸量 二者等質量 　 　　　耗酸多
二者等物質的量 　 　　　耗酸多
生成CO2 的體積 二者等質量 　　 　　產生的多
二者等物質的量 　　 　
NaHCO3
Na2CO3
Na2CO3
NaHCO3　
相等
5.向4瓶含一定量NaOH的溶液中分別通入一定量的CO2,充分反應后得到4種溶液,為探究4種溶液中的溶質組成,分別向溶液中逐滴加入稀鹽酸,產生的CO2的體積與滴入鹽酸的質量關系如圖所示。
(1)通過上述4個圖像分析4種溶液中的溶質組成。
①　　　　 　　　　②　　　　　　　
③　 　　　　　　　④　　　　　　　
NaOH、Na2CO3　
Na2CO3
Na2CO3、NaHCO3
NaHCO3
(2)已知甲溶液為含5.3 g Na2CO3的Na2CO3溶液100 mL,乙溶液為含1.825 g HCl的稀鹽酸 100 mL。
①若將乙溶液逐滴加入甲溶液中均勻反應,理論上產生的CO2的質量為
　　　　。
0 g
②若將甲溶液逐滴加入乙溶液中均勻反應,理論上產生的CO2的質量為
　　　　。
1.1 g
6.食品工業經常使用Na2CO3和NaHCO3作膨松劑。室溫下,向含3.07 g某膨松劑試樣(xNa2CO3·yNaHCO3·zH2O)溶液中逐滴加入稀鹽酸,反應過程中含碳元素粒子的物質的量隨pH變化的圖像如圖所示。
(1)圖中B點溶液溶質的主要成分為　　 　 　　(填化學式)。
【解析】 (1)圖中B點時Na2CO3與鹽酸反應完全轉化為NaHCO3,同時生成NaCl,則B點溶液溶質的主要成分為NaHCO3、NaCl。
NaHCO3、NaCl
(2)圖中A點溶液所含Na2CO3的物質的量為　　　 　mol。(提醒:注意縱坐標的數量級)
0.006 25
(3)pH(4)某同學用酒精燈對該試樣固體充分加熱至恒重,從開始至恒重固體失重
　　　　g。
1.877 5
1.兩種工業上制取純堿的方法比較
優點 原料來源豐富且廉價 原料利用率高達96%,副產物NH4Cl可作化肥
缺陷 食鹽利用率只有72%～74%,副產物氯化鈣難處理,能量消耗較大 工藝復雜,對技術要求較高
工藝 流程
2.碳酸鈉質量分數的常用測定方法
測定碳酸鈉質量分數的實驗都是通過化學反應中反應物與生成物的確定比例實現。主要有氣體法、沉淀法、滴定法。
實驗操作 向m g純堿樣品中加入足量的稀硫酸,準確測量產生CO2氣體的體積為V mL 先將m g純堿樣品溶于水配成溶液,向溶液中加入過量的BaCl2溶液,反應停止后,經過濾、洗滌、干燥得BaCO3沉淀的質量為n g 先將m g純堿樣品溶于水配成溶液,用酚酞作指示劑,用c mol/L鹽酸滴定,當指示劑變色時,消耗鹽酸體積V mL
某實驗小組在實驗室模擬侯氏制堿法制備Na2CO3,并測定其純度,過程如下。
Ⅰ.Na2CO3的工業制法——侯氏制堿法
典型例題
(1)實驗時向飽和食鹽水中通入CO2、NH3的先后順序是　　　　
　 　　。
(2)a通入　　　　,b通入　　　　,簡述理由:
　 。
(3)c中放蘸有稀硫酸的脫脂棉,作用是　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)一段時間后,d中觀察到的現象是　　　　　　　　　　　　　。通過加熱分解制備Na2CO3。
先通入NH3,
然后通入CO2
NH3
CO2
由于CO2在水中的溶解度比較小,而NH3極易溶于水,為防止發生倒吸,通入NH3的導氣管的末端不能伸入溶液中,為增加CO2的吸收率,通入CO2的導氣管的末端應插入液面以下　
吸收NH3尾氣,防止污染空氣
有白色晶體析出
Ⅱ.Na2CO3純度測定
(5)為精確測定工業純堿中碳酸鈉的質量分數(含少量NaCl),準確稱量 W g樣品進行實驗,下列實驗方法所對應的實驗方案和測量數據合理的是　　 　(填字母)。
選項 實驗 方法 實驗方案 測量數據
A 滴定法 將樣品配成100 mL溶液,取10.00 mL,加入酚酞,用c mol/L標準鹽酸滴定 消耗鹽酸的體積為V1 L
B 量氣法 將樣品與鹽酸反應,生成的氣體全部被堿石灰吸收 堿石灰增加的質量為m1 g
C 重量法 將樣品放入燒瓶中,置于電子天平上,加入足量鹽酸 減少的質量為m2 g
D 量氣法 將樣品與鹽酸反應,產生的氣體通入排水量氣裝置 排出水的體積為V2 L
A
(6)根據(5)中數據計算可得工業純堿中碳酸鈉的質量分數為　　　 　。
1.為了測定M g含有少量氯化鈉雜質的碳酸鈉樣品的純度,可用如圖裝置進行實驗(部分試劑未標明),下列有關說法錯誤的是(　　)
[A] 實驗前要通過e鼓入空氣,排盡裝置中的CO2
[B] 實驗中應先關閉彈簧夾,再向b中加入稀硫酸
[C] 裝置d中應裝入足量NaOH溶液,充分吸收CO2
[D] 干燥管Ⅱ的使用,提高了實驗結果的準確性
針對訓練
C
【解析】 實驗通過測定CO2的質量來計算碳酸鈉樣品的純度,故需要先利用除去CO2的空氣將裝置中的CO2排盡,然后再進行反應,A正確;為了使生成的CO2全部被吸收,實驗中應先關閉彈簧夾,再向b中加入稀硫酸,B正確;堿石灰會吸收水和二氧化碳,所以裝置d中盛放濃硫酸先干燥二氧化碳,C錯誤;干燥管Ⅱ可以防止空氣中的水蒸氣和二氧化碳對結果產生影響,使結果更準確,D正確。
2.歷史上純堿工業的發展經歷了三個重要階段。
Ⅰ.第一階段是路布蘭制堿法,流程如下圖
(1)“加熱融合”過程中還會產生CO,寫出該反應的化學方程式:
　 。
【解析】 (1)“加熱融合”過程中還會產生CO,碳元素發生氧化反應,硫元素發生還原反應生成CaS,同時生成碳酸鈉,該反應的化學方程式為Na2SO4+4C+CaCO3 Na2CO3+CaS+4CO↑。
Ⅱ.第二和第三階段分別是索爾維制堿法和侯氏制堿法,兩種工藝的差異之一在于對“濾液”的處理方法不同,流程如圖:
(2)向“飽和食鹽水”中先通入　　 　　(填“CO2”或“NH3”),再通入另一種氣體,可析出NaHCO3固體,該反應的化學方程式為
　 　。
NH3
(3)索爾維制堿法中能夠循環利用的物質有　　　　 　　　(填化學式)。
CO2、NH3
(4)制得的純堿中含有少量NaCl雜質,檢驗其中Cl-的操作和現象為
　。
取少量樣品于試管中,向試管中加入稀硝酸酸化后再加入硝酸銀溶液,有白色沉淀生成,說明樣品中含有Cl-
【解析】 (4)Cl-能和Ag+反應生成不溶于酸的沉淀,故方法為取少量樣品于試管中,向試管中加入稀硝酸酸化后再加入硝酸銀溶液,有白色沉淀生成,說明樣品中含有Cl-。
(5)純堿用途廣泛,寫出其中一種用途: 　。
作洗滌劑、化工原料等
【解析】 (5)純堿用途廣泛,可用于洗滌、化工原料和印染等工業。
(6)對比索爾維制堿法,侯氏制堿法的優點是
　　　　　　　　　(寫出一條即可)。
副產物氯化鈣
能得到氮肥氯化銨且減少了
【解析】 (6)由圖可知,對比索爾維制堿法,侯氏制堿法的優點是能得到氮肥氯化銨且減少了副產物氯化鈣的產生。
D
(2)過濾,提取沉淀,則過濾操作所需要的玻璃儀器除燒杯外,還有　　　　、
　　　　。
玻璃棒　
漏斗
【解析】 (2)過濾操作所需要的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒、普通漏斗,所以除燒杯外,還有玻璃棒、普通漏斗(漏斗)。
(3)將沉淀洗滌,并充分干燥,稱量沉淀的質量為m g,由此可以計算w(Na2CO3)。如果此步中,沉淀未干燥充分就稱量,則測得w(Na2CO3)　　　　(填“偏大”
“偏小”或“無影響”)。
【解析】 (3)沉淀未干燥充分就稱量,則稱量值偏大,由于在質量相等的條件下NaHCO3反應產生的沉淀質量大于Na2CO3反應產生的沉淀質量,所以如果稱量值偏大,則推測m(NaHCO3)偏大,則測得 w(Na2CO3)偏小。
偏小
方案二:量氣法。量取10.00 mL配制好的溶液與足量稀硫酸反應,測定生成氣體在通常狀況(約 20 ℃,1.01×105Pa)下的體積,由此計算混合物中的w(Na2CO3)。
(4)裝置中導管a的作用是
　。
平衡壓強、使稀硫酸順利滴下;消除加入稀硫酸引起的體積誤差
【解析】 (4)由于碳酸鹽與酸反應產生二氧化碳氣體,瓶內壓強增大,所以裝置中導管a的作用是平衡壓強、使液體順利滴下,消除加入稀硫酸引起的體積誤差。
(5)實驗前后堿式滴定管中液面讀數分別為V1 mL、V2 mL。則產生CO2的體積為　　　　mL。
【解析】 (5)堿式滴定管中前后的體積差即是二氧化碳的體積,則產生CO2的體積為(V1-V2)mL。
(V1-V2)
堿式滴定管
【解析】 (6)溶液顯堿性,因此應該用堿式滴定管量取。
(7)判斷滴定終點的依據是　　　　　　　　　　　　 　　。
溶液由紅色變為粉紅色,且30 s內不恢復
【解析】 (7)酚酞的變色范圍是8.2～10.0,所以判斷滴定終點的依據是溶液由紅色變為粉紅色,且30 s內不恢復。
(8)此法測得w(Na2CO3)=　　　 　。
84.8%
鈉及其化合物的轉化
考點四
1.鈉及其化合物的轉化關系
鈉及其化合物的轉化
考點四
2.寫出相應轉化的化學方程式或離子方程式
①化學方程式: 。
⑤離子方程式: 。
⑥化學方程式: 。
⑦化學方程式: 。
⑧離子方程式: 。
⑨化學方程式: 。
[理解·辨析] 判斷正誤
(1)金屬鈉在一定條件下與氧氣化合能得到氧化鈉。(　 　)
(2)1 mol Na2O2發生化學反應總是能得到2 mol電子。(　 　)
(3)NaCl與NaHCO3都屬于易溶性鹽,不能通過復分解反應實現轉化。(　 　)
(4)Na2O、Na2O2與CO2反應生成Na2CO3都屬于化合反應。(　 　)
(5)可以用Ca(OH)2溶液來鑒別Na2CO3和 NaHCO3。(　 　)
√
×
×
×
×
一、鈉及其化合物的轉化的推斷
1.(2025·河南高考適應性考試)W是一種短周期金屬元素的單質,V是無色氣體。它們之間的轉化關系如圖所示(略去部分生成物和反應條件)。下列說法錯誤的是(　　)
[A] 氣體V可通過排水法收集
[B] X與水反應能生成氣體V
[C] Y易溶于水,溶液顯堿性
[D] 電解Z的水溶液可得到W
D
2.根據如圖的轉化關系及現象,回答下列問題。
(1)固體X的名稱為　　　　　　;將固體X加入紫色石蕊溶液中,觀察到的現象是　 　。
過氧化鈉
溶液先變藍后褪色
【解析】 氣體和金屬單質反應生成淡黃色固體,則淡黃色固體X是過氧化鈉,氣體B是O2,金屬單質是Na,Y和澄清石灰水反應生成溶液和白色沉淀,白色沉淀是CaCO3,固體Y中含有鈉元素,所以溶液是NaOH溶液,Y是碳酸鈉。白色沉淀是碳酸鈣,加稀鹽酸后反應有氣體A生成,所以A是二氧化碳。
(1)通過以上分析可知,X是Na2O2,Na2O2具有漂白性,且Na2O2和水反應生成NaOH和O2,所以將固體X加入紫色石蕊溶液中,觀察到的現象是溶液先變藍后褪色。
(2)A的化學式為　　　　。
CO2
【解析】 (2)通過以上分析可知,A是二氧化碳,其化學式為CO2。
(3)流程圖中的金屬單質通常保存在　　　　中,與水反應的化學方程式為　 　。
煤油　
(4)反應①的化學方程式為 　。
(5)反應②的化學方程式為 　。
(6)反應③的化學方程式為 　。
(7)固體X既可以和水反應也可以和酸反應,某研究性學習小組在做固體X與水反應的實驗時,發現在它與水反應后的溶液中滴加酚酞溶液,溶液呈現紅色,但紅色很快褪去。甲、乙、丙三位同學對此現象分別做了如下推測:
甲:反應后試管很熱,所以可能是溶液溫度較高使紅色褪去。
乙:所加水的量較少,紅色褪去可能是因為生成的NaOH溶液濃度較大引起的。
丙:可能是Na2O2與生成物中的O2、H2O2(可能產物)等共同作用使紅色褪去。
驗證甲同學的推測是否正確的方法是
　,驗證乙同學的推測是否正確的方法是
　;當 　時,即可說明丙同學的推測可能正確。
將反應后溶液冷卻后滴加酚酞溶液,觀察溶液
是否變紅
加水稀釋后滴加酚酞溶液,觀察溶液
是否變紅
冷卻后加酚酞或加水稀釋后加酚酞溶液均不變紅
【解析】 (7)甲同學推測反應后試管很熱,所以可能是溶液溫度較高使紅色褪去。驗證甲同學的推測是否正確的方法是將反應后溶液冷卻后滴加酚酞溶液,觀察溶液是否變紅。乙同學推測所加水的量較少,紅色褪去可能是因為生成的NaOH溶液濃度較大引起的。驗證乙同學的推測是否正確的方法是加水稀釋后滴加酚酞溶液,觀察溶液是否變紅。當冷卻后加酚酞或加水稀釋后加酚酞溶液均不變紅,即可說明丙同學的推測可能正確。
二、鈉及其化合物轉化實驗探究
3.(2024·北京順義二模)某小組探究過氧化鈉與二氧化硫的反應。將少量Na2O2用脫脂棉包裹,放入充滿SO2的密閉三頸瓶中充分反應,反應過程中容器內O2含量的變化如圖所示。下列說法不正確的是(　　)
[A] ab段發生的反應有2Na2O2+2SO2 2Na2SO3+O2
[B] 取少量c點時的固體混合物,滴加酸性高錳酸鉀溶液,
無明顯變化
[C] c點時,三頸瓶內氣體中含有SO2和O2
[D] 相同條件下,若將三頸瓶中的SO2換為CO2,重復操作,充分反應后O2的含量不低于b點對應O2的含量
B
4.鈉及其化合物在自然界廣泛存在,并有重要用途。
(1)把一定量過氧化鈉和未知量碳酸氫鈉混合物放置在密閉體系中,充分加熱后排出氣體,固體殘留物中一定含有的物質是　　　　　　　　　(填化學式)。
Na2CO3
【解析】 (1)碳酸氫鈉受熱分解生成Na2CO3、H2O和CO2,CO2和過氧化鈉反應可以生成碳酸鈉,H2O和過氧化鈉反應生成NaOH,而NaOH也可以和CO2反應生成Na2CO3,所以固體殘留物中一定含有Na2CO3。
(2)熔融態的過氧化鈉是非常好的氧化劑,可用于工業上氧化FeSO4制高鐵酸鈉(Na2FeO4)(稱為干法制備),干法制備中每1 mol FeSO4參加反應轉移4 mol電子,產物中還有氧氣生成。寫出干法制取高鐵酸鈉的化學方程式:
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)將燃燒的鈉迅速伸入盛滿CO2的集氣瓶中,鈉在其中繼續燃燒,反應后冷卻,瓶底附著黑色顆粒,瓶壁上黏附著白色物質。實驗小組對該白色物質進行如下探究:
[提出假設] 假設1:白色物質是Na2O。
假設2:白色物質是Na2CO3。
假設3:白色物質是Na2O和Na2CO3的混合物。
該小組對燃燒后的白色產物進行如下探究:
項目 實驗操作 實驗 現象 結論
方案一 取少量白色物質于試管中,加入適量水,振蕩,樣品全部溶于水,向其中加入無色酚酞溶液 溶液變 成紅色 白色物質
為Na2O
方案二 ①取少量白色物質于試管中,加入適量水,振蕩,樣品全部溶于水,向其中加入過量的CuCl2溶液 出現白 色沉淀
②靜置片刻,取上層清液于試管中,滴加無色酚酞溶液 無明顯 現象
[思考與交流]
①通過方案一和方案二的實驗,上述三個假設中,　　　　　　成立。鈉在二氧化碳中燃燒的化學方程式為　 。
假設2
②有同學認為白色物質可能是氫氧化鈉,你是否同意他的觀點,簡述理由:
　。
不同意,因為反應體系中無氫元素
【解析】 ②根據元素守恒可知,若要生成NaOH,則反應物中應含有氫元素,而該實驗中所用反應物為Na和CO2,并沒有氫元素,所以該同學的觀點不對。
√
√
√
×
√
×
√
×
√
D
3.(2023·廣東卷,10)部分含Na或含Cu物質的分類與相應化合價關系如圖所示。下列推斷不合理的是(　　)
[A] 可存在c→d→e的轉化
[B] 能與H2O反應生成c的物質只有b
[C] 新制的d可用于檢驗葡萄糖中的醛基
[D] 若b能與H2O反應生成O2,則b中含共價鍵
B
【解析】 由題圖可知,a、b、c對應物質分別為鈉、氧化鈉(或過氧化鈉)、氫氧化鈉或a、b、e、d對應物質分別為銅、氧化亞銅、氧化銅、氫氧化銅。c→d→e的轉化可能為氫氧化鈉和硫酸銅反應生成氫氧化銅,氫氧化銅受熱分解生成氧化銅,A合理;鈉和氧化鈉(或過氧化鈉)都能與H2O反應生成氫氧化鈉,B不合理;新制的氫氧化銅可用于檢驗葡萄糖中的醛基,C合理;若b能與H2O反應生成O2,則b為過氧化鈉,結構中含共價鍵和離子鍵,D合理。
4.(2021·河北卷,14)化工專家侯德榜發明的侯氏制堿法為我國純堿工業和國民經濟發展做出了重要貢獻。某化學興趣小組在實驗室中模擬并改進侯氏制堿法制備NaHCO3,進一步處理得到產品Na2CO3和NH4Cl。實驗流程如圖:
回答下列問題。
(1)從A～E中選擇合適的儀器制備NaHCO3,正確的連接順序是　　　　(按氣流方向,用小寫字母表示)。為使A中分液漏斗內的稀鹽酸順利滴下,可將分液漏斗上部的玻璃塞打開或
　 　。
aefbcg
A B C D E
將分液漏斗上部玻璃塞上的凹槽與分液漏斗
上端的小孔對齊
【解析】 (1)制備NaHCO3的具體過程為先制備CO2,再除去雜質HCl,然后將純凈的CO2通入飽和氨鹽水中制得NaHCO3,最后用NaOH溶液處理多余的CO2,所以裝置的連接順序為aefbcg。分液漏斗使用前需要讓其與大氣連通,否則液體無法滴落,所以為使A中分液漏斗內的稀鹽酸順利滴下,需要打開分液漏斗上部的玻璃塞,或者將分液漏斗上部玻璃塞上的凹槽與分液漏斗上端的小孔對齊。
(2)B中使用霧化裝置的優點是　 。
增大接觸面積,使反應更充分
【解析】 (2)霧化裝置可以增大接觸面積,使飽和氨鹽水與CO2充分接觸,使反應更充分。
(3)生成NaHCO3的總反應的化學方程式為
　。
(4)反應完成后,將B中U形管內的混合物處理得到固體NaHCO3和濾液:
①對固體NaHCO3充分加熱,產生的氣體先通過足量濃硫酸,再通過足量Na2O2,Na2O2增重0.14 g,則固體NaHCO3的質量為　　　　 g。
0.84　
②向濾液中加入NaCl粉末,存在NaCl(s)+NH4Cl(aq) NaCl(aq)+NH4Cl(s)
過程。為使NH4Cl沉淀充分析出并分離,根據NaCl和NH4Cl溶解度曲線,需采用的操作為　　 　　、　　　　、洗滌、干燥。
降溫結晶
過濾
【解析】 ②根據題圖中NaCl和NH4Cl的溶解度曲線可知,NH4Cl的溶解度隨溫度的升高變化較大,而NaCl的溶解度隨溫度的升高變化不大,為使NH4Cl沉淀充分析出并分離,需采用的操作為降溫結晶、過濾、洗滌、干燥。
(5)無水Na2CO3可作為基準物質標定鹽酸濃度。稱量前,若無水Na2CO3保存不當,吸收了一定量水分,用其標定鹽酸濃度時,會使結果　　 　　(填字母)。
A.偏高　　　　B.偏低　　　　C.不變
A
【解析】 (5)若稱量前的無水Na2CO3吸收了一定量的水,此時Na2CO3的含量偏低,則用其標定鹽酸濃度時,會使滴定結果偏高。
課時作業8　鈉及其化合物
(時間:30分鐘　滿分:100分)
一、選擇題(共10小題,每小題7分,共70分)
1.銣(Rb)是第五周期第ⅠA族元素,下列說法不正確的是(　　)
[A] 堿性:RbOH>NaOH
[B] 第一電離能:Rb>Na
[C] 單質銣能與水劇烈反應,與O2反應生成復雜氧化物
[D] 熔點:RbClB
【解析】 由元素周期律知,同主族元素從上到下金屬性增強,最高價氧化物對應的水化物堿性增強,故堿性RbOH>NaOH,A項正確;同主族元素從上到下電離能有減小的趨勢,所以第一電離能Rb2.焰色試驗過程中鉑絲的清洗和灼燒與鉀的焰色的觀察兩項操作如圖所示:
下列敘述中不正確的是(　　)
[A] 每次實驗中都要先將鉑絲灼燒至與原來火焰顏色相同為止,再蘸取被檢驗的物質
[B] 鉀的焰色要透過藍色鈷玻璃觀察
[C] 實驗時最好選擇本身顏色較深的火焰
[D] 沒有鉑絲可用光潔無銹鐵絲代替
C
【解析】 為防止其他離子干擾,每次實驗中都要先將鉑絲灼燒至與原來火焰顏色相同為止,再蘸取被檢驗的物質,故A正確;鉀的焰色要透過藍色鈷玻璃觀察,以排除鈉離子的干擾,故B正確;為了能夠更加突出被檢驗試劑的顏色,選用本身顏色較淺的火焰,最大限度地減少火焰本身顏色的干擾,故C錯誤;鐵的焰色幾乎為無色,對其他元素的焰色無影響,故可用鐵絲進行焰色試驗,故D正確。
3.(2024·浙江金華三模)關于Na2O2的下列敘述中不正確的是(　　)
[A] Na2O2屬于堿性氧化物
[B] Na2O2可由Na在空氣中燃燒得到
[C] Na2O2中陰陽離子個數比為1∶2
[D] Na2O2可在呼吸面具作為氧氣的來源
A
4.(2024·黑龍江三模)鈉及其化合物在生活中有重要的應用,下列說法正確的是(　　)
[A] Na2O2與SO2的反應與CO2類似,最終生成Na2SO3和O2
[B] 鑒別Na2CO3和NaHCO3可用飽和澄清石灰水
[C] 金屬鈉投入飽和NaCl溶液中可觀察到有氣體和沉淀生成
[D] 固體鈉變成鈉蒸氣有金屬鍵斷裂,屬于化學變化
C
5.(2024·天津期中)下列關于堿金屬的說法中,正確的是(　　)
[A] 第ⅠA族元素叫堿金屬元素
[B] 金屬鋰可以保存在煤油中
[C] 密度:Cs>Rb>K>Na>Li
[D] 熔點:Li>Na>K>Rb>Cs
D
【解析】 H為第ⅠA族元素,但不是堿金屬,A錯誤;鋰的密度比煤油小,不能保存在煤油中,應該用石蠟保存,B錯誤;鈉的密度比鉀的密度要大,C錯誤;堿金屬從上到下離子半徑依次增大,金屬鍵強度減弱,所以熔點Li>Na>K>Rb>Cs,D正確。
6.(2024·山東菏澤模擬)某小組在實驗室模擬侯氏制堿過程,如圖,選擇所給儀器或操作方法錯誤的是(　　)
[A] 飽和食鹽水中應先通入NH3
[B] 操作a用到的儀器有②④⑦
[C] 進行反應Ⅰ用到的容器是①
[D] 由NH4Cl溶液得到晶體的操作為蒸發結晶
D
【解析】 NH3溶解度大,先通氨使飽和食鹽水堿化,可增大二氧化碳在其中的溶解度,提升原料的利用率,A正確;操作a為過濾,所給儀器中用到的是漏斗、鐵架臺、玻璃棒,B正確;反應Ⅰ為固體加熱分解,應用坩堝,C正確;NH4Cl晶體受熱易分解,應選用降溫結晶,D錯誤。
7.(2024·北京房山一模)探究同濃度的Na2CO3與NaHCO3溶液和不同鹽溶液間的反應,①中產生白色沉淀和無色氣體,②中只產生白色沉淀。(已知:碳酸鋁在水溶液中不能穩定存在)
下列說法不正確的是(　　)
[A] Al2(SO4)3能促進Na2CO3、NaHCO3的水解
[B] ①中沉淀可能是氫氧化鋁和堿式碳酸鋁中的一種或二者的混合物
[C] 同濃度的Na2CO3與NaHCO3溶液分別加入酚酞,Na2CO3溶液的紅色深
[D] ②中CaCl2溶液滴入后,Na2CO3溶液的pH不變,NaHCO3溶液的pH降低
D
D
9.為證明過氧化鈉在呼吸面具或潛艇中作供氧劑,進行如下實驗。下列有關說法正確的是(　　)
D
10.某研究小組利用NaCl和NH4HCO3模擬工業制堿方法,實驗流程如下:
下列說法不正確的是(　　)
[A] 溫度高于35℃,NH4HCO3分解加快導致Na2CO3產率降低
[B] 操作Ⅲ中NH4Cl可分解,所以操作Ⅰ中無需洗滌NaHCO3固體
[C] 加入NaCl固體有利于NH4Cl晶體析出
[D] 操作Ⅱ蒸發濃縮至溶液表面出現晶膜時停止加熱
B
【解析】 在飽和NaCl溶液中加入NH4HCO3(s),發生反應生成NaHCO3和NH4Cl,過濾后分別處理NaHCO3固體和NH4Cl溶液,可以得到兩種產品NaHCO3和NH4Cl。溫度高于35℃,NH4HCO3會分解生成NH3、H2O和CO2,減少了NaHCO3的量,最終降低了Na2CO3的產率,A正確;操作Ⅲ中生成Na2CO3,其表面可能吸附NH4Cl和NaCl,NH4Cl受熱會分解,但是NaCl較穩定,則操作Ⅰ中還需洗滌NaHCO3固體,B不正確;NaCl會降低NH4Cl的溶解度,則加入NaCl固體有利于NH4Cl晶體析出,C正確;蒸發濃縮至溶液表面出現晶膜時,停止加熱,防止析出的NH4Cl因溫度過高而分解,D正確。
二、非選擇題(共2小題,共30分)
11.(12分,每空2分)根據如圖所示裝置(部分儀器已略去),回答下列有關問題。
(1)實驗甲在加熱過程中能觀察到產生白色沉淀的燒杯是 　(填“Ⅰ”或“Ⅱ”),該燒杯中發生反應的離子方程式是　　　　　　　　　　　　　　,通過實驗甲可證明　　　　　　(填“Na2CO3”或“NaHCO3”)更穩定。
Ⅰ
Na2CO3
(2)實驗乙用來探究Na2O2與CO2的反應,觀察到的實驗現象為包有
Na2O2的棉花著火。寫出Na2O2與CO2反應的化學方程式:
　　　　　　 　　　,棉花著火說明該反應的特點是
　 。
放出大量的熱
(3)取10 g Na2CO3和NaHCO3的混合物充分加熱,將生成的CO2氣體通入足量的澄清石灰水中,測得生成沉淀的質量為4.0 g。則原混合物中碳酸鈉的質量分數為　　　　　　　　。
32.8%
12.(18分,每空3分)Na2O2是中學化學常用的強氧化劑,除了能與CO2、H2O反應外,還可與其他還原劑如H2、C發生反應,某化學課外興趣小組為探究Na2O2與H2的反應情況,設計了如圖所示裝置進行有關實驗。
(1)此裝置中,怎樣檢查除啟普發生器之外的裝置的氣密性
　。
打開活塞a,關閉活塞b,將球形干燥管的尖端連接橡皮管,橡皮管的另一端放入盛有水的水槽中,微熱試管,水槽內有氣泡逸出,待裝置冷卻后,橡皮管內形成一段水柱,則裝置不漏氣
【解析】 實驗的目的是探究Na2O2與H2的反應。首先制得H2,并除去H2中混有的雜質,然后排盡裝置內的空氣,再加熱Na2O2,讓其與H2發生反應,用無水CuSO4檢驗是否有水生成。
(1)題給裝置中,檢查除啟普發生器之外的裝置的氣密性,應將左側裝置形成密閉體系,通過加熱使裝置內氣壓發生變化,從而表現出相應現象來檢驗,左側裝置中球形干燥管與大氣相通,故應將其封閉,具體操作為打開活塞a,關閉活塞b,將球形干燥管的尖端連接橡皮管,橡皮管的另一端放入盛有水的水槽中,微熱試管,水槽內有氣泡逸出,待裝置冷卻后,橡皮管內形成一段水柱,則裝置不漏氣。
(2)實驗開始時,先打開a、b產生氫氣,一段時間后,再點燃酒精燈加熱,目的是
　　　 　　　　。
排盡裝置內的空氣,防止發生爆炸
【解析】 (2)H2為可燃性氣體,與空氣混合加熱易發生爆炸,實驗開始時,先打開a、b,并制取氫氣,一段時間后,再點燃酒精燈加熱,目的是排盡裝置內的空氣,防止發生爆炸。
(3)該裝置中,堿石灰的作用是 　　 　　　　　　。
吸收氯化氫、干燥氫氣
【解析】 (3)因為采用稀鹽酸與鐵粒反應制氫氣,故制得的氫氣中混有鹽酸揮發出的氯化氫和水蒸氣,為避免HCl和H2O與Na2O2反應對實驗造成影響,需除去HCl和H2O,所以該裝置中,堿石灰的作用是吸收氯化氫、干燥氫氣。
(4)實際實驗過程中觀察到Na2O2熔化后,很快變成白色粉末,但干
燥管內硫酸銅并未變成藍色,則Na2O2與H2反應的化學方程式為
　。
(5)出于實驗安全考慮,實驗結束時　　　　(填字母)。
A.應先關閉活塞b,然后移去酒精燈
B.應先移去酒精燈,然后關閉活塞b
C.A和B都可以
B
【解析】 (5)出于實驗安全考慮,在加熱過程中,應防止空氣進入試管,則實驗結束時,應先移去酒精燈,然后關閉活塞b。
(6)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。某學生設計了以下實驗方案來測定該產品中Na2O的質量分數,其操作流程和實驗數據如圖:
該產品中Na2O的質量分數為　　　　。
80%課時作業8　鈉及其化合物
(時間:30分鐘　滿分:100分)
一、選擇題(共10小題,每小題7分,共70分)
1.銣(Rb)是第五周期第ⅠA族元素,下列說法不正確的是(　　)
[A] 堿性:RbOH>NaOH
[B] 第一電離能:Rb>Na
[C] 單質銣能與水劇烈反應,與O2反應生成復雜氧化物
[D] 熔點:RbCl2.焰色試驗過程中鉑絲的清洗和灼燒與鉀的焰色的觀察兩項操作如圖所示:
下列敘述中不正確的是(　　)
[A] 每次實驗中都要先將鉑絲灼燒至與原來火焰顏色相同為止,再蘸取被檢驗的物質
[B] 鉀的焰色要透過藍色鈷玻璃觀察
[C] 實驗時最好選擇本身顏色較深的火焰
[D] 沒有鉑絲可用光潔無銹鐵絲代替
3.(2024·浙江金華三模)關于Na2O2的下列敘述中不正確的是(　　)
[A] Na2O2屬于堿性氧化物
[B] Na2O2可由Na在空氣中燃燒得到
[C] Na2O2中陰陽離子個數比為1∶2
[D] Na2O2可在呼吸面具作為氧氣的來源
4.(2024·黑龍江三模)鈉及其化合物在生活中有重要的應用,下列說法正確的是(　　)
[A] Na2O2與SO2的反應與CO2類似,最終生成Na2SO3和O2
[B] 鑒別Na2CO3和NaHCO3可用飽和澄清石灰水
[C] 金屬鈉投入飽和NaCl溶液中可觀察到有氣體和沉淀生成
[D] 固體鈉變成鈉蒸氣有金屬鍵斷裂,屬于化學變化
5.(2024·天津期中)下列關于堿金屬的說法中,正確的是(　　)
[A] 第ⅠA族元素叫堿金屬元素
[B] 金屬鋰可以保存在煤油中
[C] 密度:Cs>Rb>K>Na>Li
[D] 熔點:Li>Na>K>Rb>Cs
6.(2024·山東菏澤模擬)某小組在實驗室模擬侯氏制堿過程,如圖,選擇所給儀器或操作方法錯誤的是(　　)
[A] 飽和食鹽水中應先通入NH3
[B] 操作a用到的儀器有②④⑦
[C] 進行反應Ⅰ用到的容器是①
[D] 由NH4Cl溶液得到晶體的操作為蒸發結晶
7.(2024·北京房山一模)探究同濃度的Na2CO3與NaHCO3溶液和不同鹽溶液間的反應,①中產生白色沉淀和無色氣體,②中只產生白色沉淀。(已知:碳酸鋁在水溶液中不能穩定
存在)
下列說法不正確的是(　　)
[A] Al2(SO4)3能促進Na2CO3、NaHCO3的水解
[B] ①中沉淀可能是氫氧化鋁和堿式碳酸鋁中的一種或二者的混合物
[C] 同濃度的Na2CO3與NaHCO3溶液分別加入酚酞,Na2CO3溶液的紅色深
[D] ②中CaCl2溶液滴入后,Na2CO3溶液的pH不變,NaHCO3溶液的pH降低
8.觀察是研究物質性質的一種基本方法。某同學將一小塊金屬鈉露置于空氣中,觀察到下列現象:銀白色變灰暗變白色出現液滴白色固體。則下列說法正確的是(　　)
[A] ①發生氧化還原反應生成了過氧化鈉
[B] ④只發生物理變化
[C] ③是碳酸鈉吸收空氣中的水蒸氣形成了溶液
[D] ②④是非氧化還原反應
9.為證明過氧化鈉在呼吸面具或潛艇中作供氧劑,進行如下實驗。下列有關說法正確的是(　　)
[A] 裝置D起緩沖作用,并防止E中的水倒吸
[B] 裝置C中發生反應的化學方程式僅有 2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2
[C] 裝置B中盛放的液體為濃硫酸
[D] 裝置A為實驗室制取CO2的裝置,分液漏斗中盛放稀鹽酸
10.某研究小組利用NaCl和NH4HCO3模擬工業制堿方法,實驗流程如下:
下列說法不正確的是(　　)
[A] 溫度高于35℃,NH4HCO3分解加快導致Na2CO3產率降低
[B] 操作Ⅲ中NH4Cl可分解,所以操作Ⅰ中無需洗滌NaHCO3固體
[C] 加入NaCl固體有利于NH4Cl晶體析出
[D] 操作Ⅱ蒸發濃縮至溶液表面出現晶膜時停止加熱
二、非選擇題(共2小題,共30分)
11.(12分,每空2分)根據如圖所示裝置(部分儀器已略去),回答下列有關問題。
(1)實驗甲在加熱過程中能觀察到產生白色沉淀的燒杯是　　　　 　　(填“Ⅰ”或“Ⅱ”),該
燒杯中發生反應的離子方程式是　　　　　　　　　　　　　　,通過實驗甲可證明　　　　(填“Na2CO3”或“NaHCO3”)更穩定。
(2)實驗乙用來探究Na2O2與CO2的反應,觀察到的實驗現象為包有Na2O2的棉花著火。寫出Na2O2與CO2反應的化學方程式: 　　　　　　　　　,棉花著火說明該反應的特點是　 。
(3)取10 g Na2CO3和NaHCO3的混合物充分加熱,將生成的CO2氣體通入足量的澄清石灰水中,測得生成沉淀的質量為4.0 g。則原混合物中碳酸鈉的質量分數為　　　　　。
12.(18分,每空3分)Na2O2是中學化學常用的強氧化劑,除了能與CO2、H2O反應外,還可與其他還原劑如H2、C發生反應,某化學課外興趣小組為探究Na2O2與H2的反應情況,設計了如圖所示裝置進行有關實驗。
(1)此裝置中,怎樣檢查除啟普發生器之外的裝置的氣密性 　。
(2)實驗開始時,先打開a、b產生氫氣,一段時間后,再點燃酒精燈加熱,目的是
　　　　　　　。
(3)該裝置中,堿石灰的作用是 　　　　　　　　。
(4)實際實驗過程中觀察到Na2O2熔化后,很快變成白色粉末,但干燥管內硫酸銅并未變成藍色,則Na2O2與H2反應的化學方程式為 　。
(5)出于實驗安全考慮,實驗結束時　　　　(填字母)。
A.應先關閉活塞b,然后移去酒精燈
B.應先移去酒精燈,然后關閉活塞b
C.A和B都可以
(6)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。某學生設計了以下實驗方案來測定該產品中Na2O的質量分數,其操作流程和實驗數據如圖:
該產品中Na2O的質量分數為　　　　。
課時作業8　鈉及其化合物
1.B　由元素周期律知,同主族元素從上到下金屬性增強,最高價氧化物對應的水化物堿性增強,故堿性RbOH>NaOH,A項正確;同主族元素從上到下電離能有減小的趨勢,所以第一電離能Rb2.C　為防止其他離子干擾,每次實驗中都要先將鉑絲灼燒至與原來火焰顏色相同為止,再蘸取被檢驗的物質,故A正確;鉀的焰色要透過藍色鈷玻璃觀察,以排除鈉離子的干擾,故B正確;為了能夠更加突出被檢驗試劑的顏色,選用本身顏色較淺的火焰,最大限度地減少火焰本身顏色的干擾,故C錯誤;鐵的焰色幾乎為無色,對其他元素的焰色無影響,故可用鐵絲進行焰色反應,故D正確。
3.A　Na2O2與H2O反應生成NaOH和O2,不是堿性氧化物,A錯誤;Na在空氣中緩慢氧化得到Na2O,燃燒則得到Na2O2,B正確;1個Na2O2中含有2個Na+和1個,陰、陽離子個數比為1∶2,C正確;Na2O2可與CO2反應生成O2,可作為呼吸面具中氧氣來源,D正確。
4.C　Na2O2有氧化性,SO2有還原性,兩者反應最終生成Na2SO4,沒有O2生成,A錯誤;飽和澄清石灰水與Na2CO3和NaHCO3反應都會直接產生沉淀,不能用于鑒別兩者,B錯誤;金屬鈉投入飽和NaCl溶液中,發生反應2Na+2H2O2NaOH+H2↑,Na+濃度增加,會有NaCl固體析出,則觀察到的實驗現象為有無色氣體放出和白色沉淀生成,C正確;物質的三態變化沒有新物質生成,屬于物理變化,D錯誤。
5.D　H為第ⅠA族元素,但不是堿金屬,A錯誤;鋰的密度比煤油小,不能保存在煤油中,應該用石蠟保存,B錯誤;鈉的密度比鉀的密度要大,C錯誤;堿金屬從上到下離子半徑依次增大,金屬鍵強度減弱,所以熔點Li>Na>K>Rb>Cs,D正確。
6.D　NH3溶解度大,先通氨使飽和食鹽水堿化,可增大二氧化碳在其中的溶解度,提升原料的利用率,A正確;操作a為過濾,所給儀器中用到的是漏斗、鐵架臺、玻璃棒,B正確;反應Ⅰ為固體加熱分解,應用坩堝,C正確;NH4Cl晶體受熱易分解,應選用降溫結晶,D錯誤。
7.D　Al3+水解呈酸性,C和HC水解呈堿性,Al2(SO4)3 能促進Na2CO3和NaHCO3的水解,A正確;①中 Al3+水解生成氫氧化鋁,也可以與C結合生成堿式碳酸鋁沉淀,B正確;同濃度的Na2CO3與NaHCO3溶液中,C水解程度更大,堿性更強,加入酚酞試劑紅色更深,C正確;CaCl2和Na2CO3生成CaCO3沉淀,c(C)減小,使C+H2OHC+OH-平衡逆向移動,c(OH-)減小,D錯誤。
8.D　①鈉被氧化為Na2O,A錯誤;②Na2O+H2O2NaOH,屬于非氧化還原反應;③是NaOH的潮解,C錯誤;④發生反應2NaOH+CO2Na2CO3+H2O,屬于非氧化還原反應。
9.D　A是鹽酸與石灰石反應制取CO2的裝置,因為鹽酸易揮發,所以產生的CO2中含有HCl,通入過氧化鈉固體前應除去,所以B中的試劑是飽和的碳酸氫鈉溶液;C中則是過氧化鈉粉末,用于產生氧氣,D中盛放氫氧化鈉溶液,用來除去未反應的二氧化碳氣體,E是收集氧氣的裝置,C中發生反應的化學方程式為2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2。D中盛放NaOH溶液,用來除去未反應的CO2,故A錯誤;裝置C中通入的CO2中還含有H2O,除了Na2O2和CO2的反應外,還有Na2O2和H2O的反應,化學方程式為2Na2O2+2H2O4NaOH+O2↑,故B錯誤;裝置B中盛放的液體為飽和的碳酸氫鈉溶液,目的是除去HCl氣體,故C錯誤;裝置A為實驗室制取CO2的裝置,即CaCO3與HCl反應生成CO2,分液漏斗中盛放稀鹽酸,故D正確。
10.B　在飽和NaCl溶液中加入NH4HCO3(s),發生反應生成NaHCO3和NH4Cl,過濾后分別處理NaHCO3固體和NH4Cl溶液,可以得到兩種產品NaHCO3和NH4Cl。溫度高于35℃,NH4HCO3會分解生成NH3、H2O和CO2,減少了NaHCO3的量,最終降低了Na2CO3的產率,A正確;操作Ⅲ中生成Na2CO3,其表面可能吸附NH4Cl和NaCl,NH4Cl受熱會分解,但是NaCl較穩定,則操作Ⅰ中還需洗滌NaHCO3固體,B不正確;NaCl會降低NH4Cl的溶解度,則加入NaCl固體有利于NH4Cl晶體析出,C正確;蒸發濃縮至溶液表面出現晶膜時,停止加熱,防止析出的NH4Cl因溫度過高而分解,D正確。
11.【答案】 (1)Ⅰ　Ca2++2OH-+CO2CaCO3↓+H2O　Na2CO3
(2)2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2　放出大量的熱
(3)32.8%
【解析】 (1)NaHCO3不穩定,加熱分解生成CO2、Na2CO3和H2O,而Na2CO3不分解,更加穩定,則實驗甲中可觀察到與小試管相連的燒杯Ⅰ中石灰水變渾濁,該燒杯中發生反應的離子方程式是Ca2++2OH-+CO2CaCO3↓+H2O,則由甲圖可比較二者的熱穩定性。
(2)包有Na2O2的棉花著火燃燒,則Na2O2與CO2的反應為放熱反應,且生成氧氣,則該反應為2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2。
(3)根據反應關系式2NaHCO3~CO2~CaCO3,n(CaCO3)==0.04 mol,原混合物中 n(NaHCO3)=2n(CaCO3)=0.08 mol,m(NaHCO3)=nM=0.08 mol×84 g/mol=6.72 g,原混合物中碳酸鈉的質量分數為 w(Na2CO3)=×100%=32.8%,故原混合物中碳酸鈉的質量分數為32.8%。
12.【答案】 (1)打開活塞a,關閉活塞b,將球形干燥管的尖端連接橡皮管,橡皮管的另一端放入盛有水的水槽中,微熱試管,水槽內有氣泡逸出,待裝置冷卻后,橡皮管內形成一段水柱,則裝置不漏氣
(2)排盡裝置內的空氣,防止發生爆炸
(3)吸收氯化氫、干燥氫氣
(4)Na2O2+H22NaOH
(5)B
(6)80%
【解析】 實驗的目的是探究Na2O2與H2的反應。首先制得H2,并除去H2中混有的雜質,然后排盡裝置內的空氣,再加熱Na2O2,讓其與H2發生反應,用無水CuSO4檢驗是否有水生成。
(1)題給裝置中,檢查除啟普發生器之外的裝置的氣密性,應將左側裝置形成密閉體系,通過加熱使裝置內氣壓發生變化,從而表現出相應現象來檢驗,左側裝置中球形干燥管與大氣相通,故應將其封閉,具體操作為打開活塞a,關閉活塞b,將球形干燥管的尖端連接橡皮管,橡皮管的另一端放入盛有水的水槽中,微熱試管,水槽內有氣泡逸出,待裝置冷卻后,橡皮管內形成一段水柱,則裝置不漏氣。
(2)H2為可燃性氣體,與空氣混合加熱易發生爆炸,實驗開始時,先打開a、b,并制取氫氣,一段時間后,再點燃酒精燈加熱,目的是排盡裝置內的空氣,防止發生爆炸。
(3)因為采用稀鹽酸與鐵粒反應制氫氣,故制得的氫氣中混有鹽酸揮發出的氯化氫和水蒸氣,為避免HCl和H2O與Na2O2反應對實驗造成影響,需除去HCl和H2O,所以該裝置中,堿石灰的作用是吸收氯化氫、干燥氫氣。
(4)干燥管內硫酸銅并未變成藍色,表明沒有水生成,則Na2O2與H2反應的化學方程式為 Na2O2+H22NaOH。
(5)出于實驗安全考慮,在加熱過程中,應防止空氣進入試管,則實驗結束時,應先移去酒精燈,然后關閉活塞b。
(6)原固體(Na2O、Na2O2)在氧氣中充分灼燒,Na2O被氧化為Na2O2,質量由7.75 g增重為 9.35 g,則參加反應的O2的質量為9.35 g-7.75 g=1.6 g,由反應2Na2O+O22Na2O2,可得出n(Na2O)=2n(O2)=×2=0.1 mol,該氧化鈉產品中Na2O的質量分數為×100%=80%。
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