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人教版新高考化学一轮复习课件--钠及其化合物 碱金属元素
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这是一份人教版新高考化学一轮复习课件--钠及其化合物 碱金属元素，共60页。PPT课件主要包含了课标要求，备考指导，内容索引，转化关系，焰色试验，学科思想方法，典题训练，新情境模拟训练等内容，欢迎下载使用。
1.结合真实情境中的应用实例或通过实验探究,了解钠及其重要化合物的主要性质,了解它们在生产、生活中的应用。2.能列举、描述、辨识钠及其重要化合物的重要的物理和化学性质及实验现象。能用化学方程式、离子方程式正确表示这些典型物质的主要化学性质。3.能从物质类别、元素价态的角度,依据复分解反应和氧化还原反应原理,预测钠及其重要化合物的化学性质和变化,设计实验进行初步验证,并能分析、解释有关实验现象。4.能说明碱金属的制备对社会发展的价值、对环境的影响。
1.本节重点知识有:Na、Na2O、Na2O2、NaOH、Na2CO3、NaHCO3的性质与用途。通常以钠及其化合物知识为载体,考查对化学基本概念、基本理论的掌握。钠及其化合物与生产、生活有较多联系,如纯碱、小苏打、食盐、烧碱、Na2O2在日常生活中的应用,都是高考联系实际命题的好素材。题型以选择题为主。2.高考的备考中,要重点掌握有关Na和Na2O2的性质、Na2CO3与NaHCO3之间的转化等。特别关注与Na2CO3、NaHCO3相关的综合实验题目。
第一环节 必备知识落实
第二环节 关键能力形成
第三环节 核心素养提升
知识筛查1.钠的物理性质银白色,有金属光泽的固体,质地柔软,熔点低(小于100 ℃),密度比水的密度小,但比煤油的密度大。
(2)与水的反应。①离子方程式:2Na+2H2O══2Na++2OH-+H2↑。②与滴加酚酞的水反应的现象及解释。(3)与盐酸反应。离子方程式:2Na+2H+══2Na++H2↑。
3.钠的制取、保存和用途(1)工业制法:化学方程式为2NaCl(熔融) 2Na+Cl2↑。(2)保存:密封保存,在实验室中,通常保存在石蜡油或煤油中。(3)用途:
特别提醒(1)钠的取用方法:用镊子夹取一小块钠,用滤纸吸干表面的煤油,用小刀切取黄豆粒大小的钠,剩余的钠放回原试剂瓶。(2)钠失火的处理:用沙土盖灭。(3)钠与乙醇反应比与水反应缓慢,反应实质相同,都属于置换反应。 (4)钠与氧气反应的产物与反应温度有关,加热或点燃条件下产物是过氧化钠。不管生成氧化钠还是过氧化钠,金属钠失电子均变为+1价的阳离子,因而等量的钠完全反应失去的电子数相同。
知识巩固1.判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。(1)在氧气中加热时,金属钠剧烈燃烧,生成淡黄色的固体Na2O2。( )(2)金属钠着火时,可用泡沫灭火器或干燥的沙土灭火。( )(3)钠表面自然形成的氧化层能够保护内层金属不被空气氧化。( )(4)金属钠具有强还原性,可与TiCl4溶液反应制取金属Ti。( )(5)实验完毕后剩余的金属钠不能随意丢弃,应放回原试剂瓶。( )
2.(2020河南信阳高三模拟)分别向盛有100 mL水、100 mL 0.1 ml·L-1盐酸、100 mL 0.01 ml·L-1NaOH溶液的X、Y、Z三个烧杯中投入0.05 ml Na。下列有关说法正确的是( )。A.三个烧杯中均先发生的离子反应为2Na+2H2O══2Na++2OH-+H2↑B.三个烧杯中钠均在液面上剧烈反应,且X烧杯中的反应最剧烈C.反应后三个烧杯中溶质的物质的量浓度相同D.反应后三个烧杯中生成的气体的质量一定相同
解析:钠与盐酸反应时钠先与H+反应,离子方程式表示为2Na+2H+══2Na++H2↑,A项错误。三个烧杯中,Y烧杯中的氢离子浓度最大,反应最剧烈,B项错误。X烧杯中生成的溶质为NaOH,Y烧杯中生成的溶质为NaCl、NaOH,Z烧杯中生成NaOH,且Z烧杯中原溶质为NaOH,故三个烧杯中溶质的物质的量浓度不同,C项错误。因向三个烧杯中加入钠的物质的量相同且钠全部反应完,故生成H2的量相同,D项正确。
知识筛查1.氧化钠和过氧化钠的比较
(2)遇KMnO4等强氧化剂时,表现出还原性,氧化产物为O2。(3)遇CO2、H2O、H+则发生自身的氧化还原反应。
知识巩固1.设NA为阿伏加德罗常数的值。判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。(1)氧化钠、过氧化钠均为碱性氧化物。( )(2)1 ml Na2O2固体中含离子总数为4NA。( )(3)Na2O2溶于水产生O2的离子方程式为 +2H2O══4OH-+O2↑。( )(4)Na2O2与H2O反应时,Na2O2既是还原剂又是氧化剂。( )(5)7.8 g Na2O2与足量的CO2反应,转移电子数为0.2NA。( )(6)Na2O2加入酚酞溶液中,反应现象为先变红后褪色。( )
2.在下列物质的溶液中分别加入一定量的Na2O2固体,不会出现浑浊现象的是( )。A.饱和Na2CO3溶液B.Ca(HCO3)2稀溶液C.Na2SO3稀溶液D.饱和CaCl2溶液
解析:Na2O2固体与水反应生成NaOH和O2。A项中溶液饱和,由于水被消耗导致析出碳酸钠晶体。B项中碳酸氢钙与NaOH溶液反应生成碳酸钙沉淀。C项中亚硫酸钠被氧气氧化成硫酸钠,硫酸钠可溶于水,不出现浑浊现象。D项中NaOH与CaCl2反应生成的氢氧化钙微溶,故产生白色沉淀。
知识筛查1.Na2CO3和NaHCO3的性质
3.Na2CO3的制备——侯氏制碱法(1)原理:把二氧化碳通入氨的氯化钠饱和溶液中,使溶解度较小的碳酸氢钠从溶液中析出,过滤得到碳酸氢钠晶体,碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠。(2)反应的化学方程式。①NaCl+NH3+CO2+H2O══NaHCO3↓+NH4Cl;②2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+H2O。(3)工艺流程。
知识巩固1.判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。(1)在酒精灯加热条件下,Na2CO3、NaHCO3固体都会分解。( )(2)向Na2CO3饱和溶液中通入足量CO2,会有NaHCO3晶体析出。( )(3)用酚酞溶液可鉴别饱和食盐水和饱和碳酸钠溶液。( )(4)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。( )(5)用热的纯碱溶液清洗炊具上的油污时,不涉及化学变化。( )(6)在日常生活中,小苏打常用作食用碱使用而苏打不能。( )(7)向含有CaCO3沉淀的水中通入CO2至沉淀恰好溶解,再向溶液中加入NaOH饱和溶液,又有CaCO3沉淀生成。( )
2.下列关于Na2CO3和NaHCO3的比较中,说法不正确的是( )。A.NaHCO3固体受热容易分解,而Na2CO3固体受热不容易分解B.等物质的量的Na2CO3和NaHCO3分别与足量的盐酸反应,前者消耗HCl的物质的量比后者多C.向等体积等物质的量浓度的Na2CO3溶液和NaHCO3溶液中分别滴加2滴酚酞溶液,前者颜色比后者深D.Na2CO3溶液和NaHCO3溶液分别与Ba(OH)2溶液反应的离子方程式相同
解析:NaHCO3固体受热容易分解生成Na2CO3、H2O和CO2,而Na2CO3固体受热不容易分解,A项正确。根据化学方程式Na2CO3+2HCl══ 2NaCl+CO2↑+H2O,NaHCO3+HCl══NaCl+CO2↑+H2O,可知等物质的量的Na2CO3和NaHCO3分别与足量的盐酸反应,前者消耗HCl的物质的量比后者消耗的多,B项正确。因为Na2CO3的水解程度大于NaHCO3的,所以等物质的量浓度的Na2CO3溶液的碱性比NaHCO3溶液的碱性强,向等体积等物质的量浓度的Na2CO3溶液和NaHCO3溶液中分别滴加2滴酚酞溶液,前者颜色比后者深,C项正确。Na2CO3溶液和NaHCO3溶液分别与Ba(OH)2溶液反应的离子方程式不相同,Na2CO3与Ba(OH)2溶液发生反应:
3.现有两瓶失去标签的同物质的量浓度的Na2CO3和NaHCO3溶液,下列鉴别方法中不合理的是( )。①用干燥的pH试纸检验,pH大的是Na2CO3溶液 ②取相同体积的溶液放入两支试管中,各滴入几滴酚酞溶液,红色较深的是Na2CO3溶液 ③取相同体积的溶液放入两支试管中,加热,有气泡产生的是NaHCO3溶液 ④取相同体积的溶液放入两支试管中,逐滴加入稀盐酸,开始就有气体放出的是NaHCO3溶液 ⑤取相同体积的溶液放入两支试管中,滴加Ba(OH)2溶液,生成白色沉淀的是Na2CO3溶液A.①②B.③⑤C.④⑤D.②③
解析:①Na2CO3、NaHCO3溶液均因水解而呈碱性,相同温度相同物质的量浓度的两溶液,Na2CO3水解程度大于NaHCO3,前者溶液中c(OH-)大,pH大,正确;②因Na2CO3溶液中c(OH-)大,分别滴加酚酞溶液,红色较深的是Na2CO3溶液,正确;③取相同体积的溶液放入两支试管中,加热,均没有气体生成,错误;④向两溶液中,分别逐滴加入稀盐酸,NaHCO3开始就有气体放出,正确;⑤两者均与Ba(OH)2溶液反应生成白色沉淀,错误。
知识筛查1.碱金属元素的相似性和递变性
2.碱金属的特殊性(1)碱金属的密度一般随核电荷数的增大而增大,但钾的密度比钠的密度小。(2)碱金属一般都保存在煤油中,但由于锂的密度小于煤油的密度而将锂保存在石蜡中。(3)碱金属与氢气反应生成的碱金属氢化物都是离子化合物,其中氢以H-形式存在,显-1价,碱金属氢化物是强还原剂。(4)锂与O2反应与钠不同,只生成Li2O,而不生成Li2O2。(5)试剂瓶中的药品取出后,一般不能放回原瓶,但金属Na、K等需立即放回原瓶。(6)一般情况下,碱金属所形成的盐均溶于水。
特别提醒洗涤铂丝用稀盐酸而不用稀硫酸,因铂丝表面杂质与盐酸反应生成沸点较低的氯化物,易挥发,而硫酸盐的沸点较高,不易挥发。
知识巩固1.判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。(1)第ⅠA族元素又称碱金属元素。( )(2)碱金属元素Li、Na、K都可保存在煤油中。( )(3)焰色试验是一种复杂的化学变化。( )(4)钠、氧化钠、碳酸钠在灼烧时火焰均呈黄色。( )(5)钠的还原性比钾的弱,但工业上制取钾可用Na与熔融KCl在高温下反应制备。( )(6)Li在空气中加热可快速反应生成Li2O2。( )(7)Na2O2与Na2O中阴、阳离子个数之比均为1∶2。( )
2.用光洁的铂丝蘸取某无色溶液在无色火焰上灼烧,直接观察到火焰呈黄色,下列判断正确的是( )。A.只含有Na+B.一定含有Na+,可能含有K+C.既含有Na+,又含有K+D.可能含有Na+,可能还含有K+
解析:钠元素的焰色为黄色,钾元素的焰色为紫色,黄色会干扰紫色,所以不能判断是否含有钾元素。
整合建构钠及其化合物之间的相互转化
问题引领(1)如何理解钠与盐溶液的反应?(2)如何描述金属钠与水溶液反应的现象?(3)从哪些角度鉴别Na2CO3和NaHCO3?点拨(1)金属钠与盐溶液反应的思维模板。
(2)金属钠与水溶液反应现象分析的思维模板。①共性。钠与不同物质的水溶液反应时,有共同的现象产生。如浮:钠浮在液面上;熔:钠熔化成光亮的小球;游:在液面上不停地游动直至反应完;响:反应中不停地发出“嘶嘶”声。②差异性。钠与酸及强酸弱碱盐溶液反应时,由于溶液中H+浓度较大,反应比与水的反应剧烈,导致钠可能在液面上燃烧;与盐溶液反应时,还可能会生成沉淀(如生成难溶碱)、有刺激性气味的气体(如NH3)等。
训练突破1.下列实验现象或结论中正确的是( )。
解析:A项,将SO2通入石蕊溶液中,溶液只变红不褪色,错误。B项,将少量NaHCO3溶液与过量Ca(OH)2溶液混合,生成CaCO3、NaOH和H2O,错误。C项,Na2O2与H2O反应生成NaOH和O2,NaOH与FeCl2反应生成Fe(OH)2,O2将Fe(OH)2氧化为Fe(OH)3;NaOH溶液与Fe2(SO4)3溶液反应生成Fe(OH)3,正确。D项,1 ml Na2O2固体与足量水反应转移1 ml电子,1 ml Fe 在足量Cl2中燃烧转移3 ml电子,错误。
2.下列有关Na2CO3和NaHCO3性质的比较中,正确的是( )。A.与稀盐酸反应放出气体的快慢:Na2CO3>NaHCO3B.相同温度下,配制成同物质的量浓度的溶液时,溶液的pH:Na2CO3>NaHCO3C.106 g Na2CO3和84 g NaHCO3分别与过量的盐酸反应,放出CO2的质量:Na2CO3>NaHCO3D.石灰水能与NaHCO3反应,但不能与Na2CO3反应
解析:分别滴加稀盐酸,相同条件下NaHCO3比Na2CO3反应剧烈,A项错误。Na2CO3水解程度大于NaHCO3,Na2CO3溶液碱性较强,pH较大,B项正确。106 g Na2CO3和84 g NaHCO3的物质的量都为1 ml,与盐酸完全反应生成等物质的量的二氧化碳气体,C项错误。石灰水与Na2CO3、NaHCO3均能反应,D项错误。
整合建构Na2CO3、NaHCO3与足量盐酸反应的比较
问题引领解答有关碳酸钠、碳酸氢钠图像问题的一般思路是什么?点拨化学反应图像是化学反应的直观的、定量的表现形式,因此,理解并解决有关图像问题的一般思路是首先弄清楚图像所表示的化学反应过程,然后分阶段的用化学方程式表征出来,确定物质间的定量关系,然后进行运算或结果分析。
训练突破1.有关NaHCO3和Na2CO3的性质,以下叙述错误的是( )。A.等质量的NaHCO3和Na2CO3与足量盐酸反应,在相同条件下Na2CO3产生CO2的体积小B.等物质的量的两种盐与足量同浓度盐酸完全反应,所消耗盐酸的体积Na2CO3是NaHCO3的两倍C.等质量NaHCO3和Na2CO3与足量盐酸完全反应,前者消耗盐酸较多D.等物质的量的NaHCO3和Na2CO3与足量盐酸反应产生CO2一样多
解析:Na2CO3+2HCl══2NaCl+CO2↑+H2O,NaHCO3+HCl══NaCl+CO2↑+H2O。
2.向四只盛有一定量NaOH溶液的烧杯中通入不同量的CO2气体,再在所得溶液中逐滴加入稀盐酸至过量,并将溶液加热,产生的CO2气体与HCl的物质的量关系如图所示(忽略CO2的溶解和HCl的挥发):则下列分析都正确的组合是( )。①Ⅰ图对应溶液中的溶质为NaHCO3②Ⅱ图对应溶液中的溶质为Na2CO3和NaHCO3,且两者的物质的量之比为1∶1③Ⅲ图对应溶液中的溶质为NaOH和Na2CO3,且两者的物质的量之比为1∶1④Ⅳ图对应溶液中的溶质为Na2CO3A.①②B.①③C.②④D.②③
解析:图像Ⅰ中反应开始就产生CO2气体,对应溶液中的溶质为NaHCO3,①正确;图像Ⅱ中从反应开始到A点消耗HCl的量小于AB段消耗HCl的量,对应的溶液中的溶质为Na2CO3和NaHCO3,且两者的物质的量之比
测定Na2CO3质量分数的常用方法1.气体法(1)测定原理:Na2CO3+H2SO4══Na2SO4+H2O+CO2↑。根据CO2的体积确定Na2CO3的物质的量,进而确定纯碱中Na2CO3的含量。(2)实验操作:向a g纯碱样品中加入足量的稀硫酸,准确测量产生CO2气体的体积为b mL(已折算为标准状况)。(3)数据处理:
2.沉淀法(1)测定原理:Na2CO3+BaCl2══BaCO3↓+2NaCl。依据BaCO3沉淀的质量,确定Na2CO3的物质的量,进而确定纯碱中Na2CO3的含量。(2)实验操作:先将a g纯碱样品溶于水配成溶液,向溶液中加入过量的BaCl2溶液,经过滤、洗涤、干燥得BaCO3沉淀的质量为b g。(3)数据处理:
【例题】 下列实验方案中,不能测定Na2CO3和NaHCO3混合物中Na2CO3的质量分数的是( )。A.取a g混合物充分加热,质量减小b gB.取a g混合物与足量稀盐酸充分反应,加热蒸干、灼烧,得b g固体C.取a g混合物与足量稀硫酸充分反应,逸出气体直接用碱石灰吸收,质量增大b gD.取a g混合物与足量Ba(OH)2溶液充分反应,过滤、洗涤、烘干,得b g固体【核心素养考查点剖析】本题通过Na2CO3含量的测定,考查了Na2CO3与NaHCO3性质的不同,考查了实验方案的设计,培养了“科学探究与创新意识”的学科素养。
解析:A选项采用差量法,减少的质量为碳酸氢钠分解生成的二氧化碳和水的质量,由此可求出碳酸氢钠的质量,进而求出碳酸钠的质量分数。B选项中b g固体为生成的氯化钠的质量,根据钠元素质量守恒和混合物总质量可列式计算出碳酸钠的质量,进而求出碳酸钠的质量分数。C选项中碱石灰增加的质量为混合物与酸反应生成的二氧化碳的质量及溶液中挥发出来的水蒸气的质量,因此不能通过数据准确计算出碳酸钠的质量分数。D选项中沉淀的质量即为碳酸钡的质量,根据碳酸钡的质量和混合物的总质量可以列式求出碳酸钠的质量,进而求出碳酸钠的质量分数。
实验室欲测定碳酸钠和碳酸氢钠混合物中碳酸钠的质量分数ω(Na2CO3),称取此混合物5.0 g,溶于水中,配成250 mL溶液。
A.稀硫酸B.NaCl溶液C.Ba(OH)2溶液(2)过滤,洗涤沉淀,判断沉淀是否洗净的方法是 。
(3)将所得沉淀充分干燥,称量沉淀的质量为a g,由此可以计算ω(Na2CO3)。如果此步中,沉淀未干燥充分就称量,则测得ω(Na2CO3) (填“偏大” “偏小”或“无影响”)。
方案二:量气法。量取10.00 mL配制好的溶液与足量稀硫酸反应,测定生成气体在通常状况(约20 ℃、1.01×105 Pa)的体积,由此计算混合物中ω(Na2CO3)。装置中导管甲的作用是 。
方案三:滴定法。量取25.00 mL配制好的溶液加入锥形瓶中,滴加2滴酚酞溶液,摇匀,用0.200 0 ml·L-1的盐酸滴定到终点(已知终点时反应 恰好反应完全)。重复此操作2次,消耗盐酸的体积平均值为20.00 mL。(1)量取25.00 mL配制好的溶液,应选择 (填仪器名称)来完成。 (2)判断滴定终点的依据是 。 (3)此法测得ω(Na2CO3)= 。
答案:方案一:(1)C (2)取少量最后一次洗涤液,滴加Na2SO4溶液,如无沉淀,则沉淀已洗净,反之则未洗净 (3)偏小方案二:平衡气压,使液体顺利滴下方案三:(1)碱式滴定管(或移液管) (2)当滴入最后一滴盐酸时,溶液由红色突变为无色,且30 s内不恢复 (3)84.8%
解析:方案一:(1)稀硫酸与 反应生成气体,A项错误。NaCl溶液与两种离子都不能生成沉淀,B项错误。Ba(OH)2溶液可以与两种离子都形成沉淀,C项正确。(2)判断沉淀是否洗净的方法是检验洗涤溶液中是否含有Ba2+,取少量最后一次洗涤液,滴加Na2SO4溶液,如无沉淀,则沉淀已洗净,反之则沉淀未洗净。(3)将所得沉淀未干燥充分就称量,则产生的沉淀质量偏大。由于等质量时NaHCO3产生的沉淀质量大,因此测得ω(Na2CO3)偏小。方案二:装置中导管甲的作用是使分液漏斗上下气体压强相同,以便于液体可以顺利滴下。
方案三:(1)Na2CO3、NaHCO3的溶液显碱性,因此要量取25.00 mL配制好的溶液,应选择碱式滴定管或移液管来完成。(2)在Na2CO3、NaHCO3的碱性溶液中,酚酞溶液显红色,随着盐酸的滴入,溶液的碱性逐渐减弱,溶液的红色逐渐变浅,当滴加最后一滴溶液时,溶液由红色变为无色,且半分钟内溶液不变红色,就证明溶液达到滴定终点。(3)当达到滴定终点时,发生反
某校课外小组为测定某碳酸钠和碳酸氢钠混合物中碳酸钠的质量分数,甲、乙两组同学分别进行了下列相关实验。方案Ⅰ:甲组同学用质量法,按如图所示的实验流程进行实验:称量样品→加入适量盐酸→蒸发结晶→称量固体(1)实验时,蒸发结晶操作中,除了酒精灯外,还要用到的仪器是 。 (2)有同学认为“加入适量盐酸”不好控制,应改为“加入过量盐酸”,便于操作且不影响测定的准确性,该观点 (填“正确”或“不正确”),其原因是 。
(3)若实验中测得样品质量为46.4 g,蒸发后固体质量为40.95 g,则碳酸钠的质量分数为 (保留3位有效数字)。 (4)蒸发结晶过程中若有固体飞溅,测得碳酸钠的质量分数 (填“偏大”“偏小”或“无影响”)。 方案Ⅱ:乙组同学的主要实验流程如下。称量样品→称量C→逐滴加入稀硫酸至过量→净化、吸收气体↓处理实验数据得出结果←再称量C按如图所示装置进行实验:
(5)在装置C中装入碱石灰来吸收净化后的气体,装置D的作用是 。 (6)有的同学认为为了减小实验误差,在反应前后都通入N2,反应后通入N2的目的是 。
方案Ⅲ:气体分析法(7)把一定量样品与足量稀硫酸反应后,用如图装置测量产生CO2气体的体积,B中溶液最好采用 (填字母)使测量误差较小。 a.饱和碳酸钠溶液b.饱和碳酸氢钠溶液c.饱和氢氧化钠溶液d.饱和硫酸铜溶液
答案:(1)铁架台(带铁圈)、蒸发皿、玻璃棒 (2)正确 盐酸易挥发,过量的盐酸在加热过程中挥发,不影响结果 (3)45.7% (4)偏小 (5)吸收空气中的水蒸气和二氧化碳,以确保U形管中质量增加量的准确性 (6)使装置A、B中残留的CO2全部被装置C中的碱石灰吸收,减小实验误差 (7)b
解析:(1)蒸发结晶操作中用到的仪器为铁架台(带铁圈)、酒精灯、蒸发皿、玻璃棒。(2)改为“加入过量盐酸”正确,因盐酸易挥发,过量的盐酸在加热过程中挥发,不影响结果。(3)设碳酸钠的物质的量为x,碳酸氢钠的物质
1.结合真实情境中的应用实例或通过实验探究,了解钠及其重要化合物的主要性质,了解它们在生产、生活中的应用。2.能列举、描述、辨识钠及其重要化合物的重要的物理和化学性质及实验现象。能用化学方程式、离子方程式正确表示这些典型物质的主要化学性质。3.能从物质类别、元素价态的角度,依据复分解反应和氧化还原反应原理,预测钠及其重要化合物的化学性质和变化,设计实验进行初步验证,并能分析、解释有关实验现象。4.能说明碱金属的制备对社会发展的价值、对环境的影响。
1.本节重点知识有:Na、Na2O、Na2O2、NaOH、Na2CO3、NaHCO3的性质与用途。通常以钠及其化合物知识为载体,考查对化学基本概念、基本理论的掌握。钠及其化合物与生产、生活有较多联系,如纯碱、小苏打、食盐、烧碱、Na2O2在日常生活中的应用,都是高考联系实际命题的好素材。题型以选择题为主。2.高考的备考中,要重点掌握有关Na和Na2O2的性质、Na2CO3与NaHCO3之间的转化等。特别关注与Na2CO3、NaHCO3相关的综合实验题目。
第一环节 必备知识落实
第二环节 关键能力形成
第三环节 核心素养提升
知识筛查1.钠的物理性质银白色,有金属光泽的固体,质地柔软,熔点低(小于100 ℃),密度比水的密度小,但比煤油的密度大。
(2)与水的反应。①离子方程式:2Na+2H2O══2Na++2OH-+H2↑。②与滴加酚酞的水反应的现象及解释。(3)与盐酸反应。离子方程式:2Na+2H+══2Na++H2↑。
3.钠的制取、保存和用途(1)工业制法:化学方程式为2NaCl(熔融) 2Na+Cl2↑。(2)保存:密封保存,在实验室中,通常保存在石蜡油或煤油中。(3)用途:
特别提醒(1)钠的取用方法:用镊子夹取一小块钠,用滤纸吸干表面的煤油,用小刀切取黄豆粒大小的钠,剩余的钠放回原试剂瓶。(2)钠失火的处理:用沙土盖灭。(3)钠与乙醇反应比与水反应缓慢,反应实质相同,都属于置换反应。 (4)钠与氧气反应的产物与反应温度有关,加热或点燃条件下产物是过氧化钠。不管生成氧化钠还是过氧化钠,金属钠失电子均变为+1价的阳离子,因而等量的钠完全反应失去的电子数相同。
知识巩固1.判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。(1)在氧气中加热时,金属钠剧烈燃烧,生成淡黄色的固体Na2O2。( )(2)金属钠着火时,可用泡沫灭火器或干燥的沙土灭火。( )(3)钠表面自然形成的氧化层能够保护内层金属不被空气氧化。( )(4)金属钠具有强还原性,可与TiCl4溶液反应制取金属Ti。( )(5)实验完毕后剩余的金属钠不能随意丢弃,应放回原试剂瓶。( )
2.(2020河南信阳高三模拟)分别向盛有100 mL水、100 mL 0.1 ml·L-1盐酸、100 mL 0.01 ml·L-1NaOH溶液的X、Y、Z三个烧杯中投入0.05 ml Na。下列有关说法正确的是( )。A.三个烧杯中均先发生的离子反应为2Na+2H2O══2Na++2OH-+H2↑B.三个烧杯中钠均在液面上剧烈反应,且X烧杯中的反应最剧烈C.反应后三个烧杯中溶质的物质的量浓度相同D.反应后三个烧杯中生成的气体的质量一定相同
解析:钠与盐酸反应时钠先与H+反应,离子方程式表示为2Na+2H+══2Na++H2↑,A项错误。三个烧杯中,Y烧杯中的氢离子浓度最大,反应最剧烈,B项错误。X烧杯中生成的溶质为NaOH,Y烧杯中生成的溶质为NaCl、NaOH,Z烧杯中生成NaOH,且Z烧杯中原溶质为NaOH,故三个烧杯中溶质的物质的量浓度不同,C项错误。因向三个烧杯中加入钠的物质的量相同且钠全部反应完,故生成H2的量相同,D项正确。
知识筛查1.氧化钠和过氧化钠的比较
(2)遇KMnO4等强氧化剂时,表现出还原性,氧化产物为O2。(3)遇CO2、H2O、H+则发生自身的氧化还原反应。
知识巩固1.设NA为阿伏加德罗常数的值。判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。(1)氧化钠、过氧化钠均为碱性氧化物。( )(2)1 ml Na2O2固体中含离子总数为4NA。( )(3)Na2O2溶于水产生O2的离子方程式为 +2H2O══4OH-+O2↑。( )(4)Na2O2与H2O反应时,Na2O2既是还原剂又是氧化剂。( )(5)7.8 g Na2O2与足量的CO2反应,转移电子数为0.2NA。( )(6)Na2O2加入酚酞溶液中,反应现象为先变红后褪色。( )
2.在下列物质的溶液中分别加入一定量的Na2O2固体,不会出现浑浊现象的是( )。A.饱和Na2CO3溶液B.Ca(HCO3)2稀溶液C.Na2SO3稀溶液D.饱和CaCl2溶液
解析:Na2O2固体与水反应生成NaOH和O2。A项中溶液饱和,由于水被消耗导致析出碳酸钠晶体。B项中碳酸氢钙与NaOH溶液反应生成碳酸钙沉淀。C项中亚硫酸钠被氧气氧化成硫酸钠,硫酸钠可溶于水,不出现浑浊现象。D项中NaOH与CaCl2反应生成的氢氧化钙微溶,故产生白色沉淀。
知识筛查1.Na2CO3和NaHCO3的性质
3.Na2CO3的制备——侯氏制碱法(1)原理:把二氧化碳通入氨的氯化钠饱和溶液中,使溶解度较小的碳酸氢钠从溶液中析出,过滤得到碳酸氢钠晶体,碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠。(2)反应的化学方程式。①NaCl+NH3+CO2+H2O══NaHCO3↓+NH4Cl;②2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+H2O。(3)工艺流程。
知识巩固1.判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。(1)在酒精灯加热条件下,Na2CO3、NaHCO3固体都会分解。( )(2)向Na2CO3饱和溶液中通入足量CO2,会有NaHCO3晶体析出。( )(3)用酚酞溶液可鉴别饱和食盐水和饱和碳酸钠溶液。( )(4)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。( )(5)用热的纯碱溶液清洗炊具上的油污时,不涉及化学变化。( )(6)在日常生活中,小苏打常用作食用碱使用而苏打不能。( )(7)向含有CaCO3沉淀的水中通入CO2至沉淀恰好溶解,再向溶液中加入NaOH饱和溶液,又有CaCO3沉淀生成。( )
2.下列关于Na2CO3和NaHCO3的比较中,说法不正确的是( )。A.NaHCO3固体受热容易分解,而Na2CO3固体受热不容易分解B.等物质的量的Na2CO3和NaHCO3分别与足量的盐酸反应,前者消耗HCl的物质的量比后者多C.向等体积等物质的量浓度的Na2CO3溶液和NaHCO3溶液中分别滴加2滴酚酞溶液,前者颜色比后者深D.Na2CO3溶液和NaHCO3溶液分别与Ba(OH)2溶液反应的离子方程式相同
解析:NaHCO3固体受热容易分解生成Na2CO3、H2O和CO2,而Na2CO3固体受热不容易分解,A项正确。根据化学方程式Na2CO3+2HCl══ 2NaCl+CO2↑+H2O,NaHCO3+HCl══NaCl+CO2↑+H2O,可知等物质的量的Na2CO3和NaHCO3分别与足量的盐酸反应,前者消耗HCl的物质的量比后者消耗的多,B项正确。因为Na2CO3的水解程度大于NaHCO3的,所以等物质的量浓度的Na2CO3溶液的碱性比NaHCO3溶液的碱性强,向等体积等物质的量浓度的Na2CO3溶液和NaHCO3溶液中分别滴加2滴酚酞溶液,前者颜色比后者深,C项正确。Na2CO3溶液和NaHCO3溶液分别与Ba(OH)2溶液反应的离子方程式不相同,Na2CO3与Ba(OH)2溶液发生反应:
3.现有两瓶失去标签的同物质的量浓度的Na2CO3和NaHCO3溶液,下列鉴别方法中不合理的是( )。①用干燥的pH试纸检验,pH大的是Na2CO3溶液 ②取相同体积的溶液放入两支试管中,各滴入几滴酚酞溶液,红色较深的是Na2CO3溶液 ③取相同体积的溶液放入两支试管中,加热,有气泡产生的是NaHCO3溶液 ④取相同体积的溶液放入两支试管中,逐滴加入稀盐酸,开始就有气体放出的是NaHCO3溶液 ⑤取相同体积的溶液放入两支试管中,滴加Ba(OH)2溶液,生成白色沉淀的是Na2CO3溶液A.①②B.③⑤C.④⑤D.②③
解析:①Na2CO3、NaHCO3溶液均因水解而呈碱性,相同温度相同物质的量浓度的两溶液,Na2CO3水解程度大于NaHCO3,前者溶液中c(OH-)大,pH大,正确;②因Na2CO3溶液中c(OH-)大,分别滴加酚酞溶液,红色较深的是Na2CO3溶液,正确;③取相同体积的溶液放入两支试管中,加热,均没有气体生成,错误;④向两溶液中,分别逐滴加入稀盐酸,NaHCO3开始就有气体放出,正确;⑤两者均与Ba(OH)2溶液反应生成白色沉淀,错误。
知识筛查1.碱金属元素的相似性和递变性
2.碱金属的特殊性(1)碱金属的密度一般随核电荷数的增大而增大,但钾的密度比钠的密度小。(2)碱金属一般都保存在煤油中,但由于锂的密度小于煤油的密度而将锂保存在石蜡中。(3)碱金属与氢气反应生成的碱金属氢化物都是离子化合物,其中氢以H-形式存在,显-1价,碱金属氢化物是强还原剂。(4)锂与O2反应与钠不同,只生成Li2O,而不生成Li2O2。(5)试剂瓶中的药品取出后,一般不能放回原瓶,但金属Na、K等需立即放回原瓶。(6)一般情况下,碱金属所形成的盐均溶于水。
特别提醒洗涤铂丝用稀盐酸而不用稀硫酸,因铂丝表面杂质与盐酸反应生成沸点较低的氯化物,易挥发,而硫酸盐的沸点较高,不易挥发。
知识巩固1.判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。(1)第ⅠA族元素又称碱金属元素。( )(2)碱金属元素Li、Na、K都可保存在煤油中。( )(3)焰色试验是一种复杂的化学变化。( )(4)钠、氧化钠、碳酸钠在灼烧时火焰均呈黄色。( )(5)钠的还原性比钾的弱,但工业上制取钾可用Na与熔融KCl在高温下反应制备。( )(6)Li在空气中加热可快速反应生成Li2O2。( )(7)Na2O2与Na2O中阴、阳离子个数之比均为1∶2。( )
2.用光洁的铂丝蘸取某无色溶液在无色火焰上灼烧,直接观察到火焰呈黄色,下列判断正确的是( )。A.只含有Na+B.一定含有Na+,可能含有K+C.既含有Na+,又含有K+D.可能含有Na+,可能还含有K+
解析:钠元素的焰色为黄色,钾元素的焰色为紫色,黄色会干扰紫色,所以不能判断是否含有钾元素。
整合建构钠及其化合物之间的相互转化
问题引领(1)如何理解钠与盐溶液的反应?(2)如何描述金属钠与水溶液反应的现象?(3)从哪些角度鉴别Na2CO3和NaHCO3?点拨(1)金属钠与盐溶液反应的思维模板。
(2)金属钠与水溶液反应现象分析的思维模板。①共性。钠与不同物质的水溶液反应时,有共同的现象产生。如浮:钠浮在液面上;熔:钠熔化成光亮的小球;游:在液面上不停地游动直至反应完;响:反应中不停地发出“嘶嘶”声。②差异性。钠与酸及强酸弱碱盐溶液反应时,由于溶液中H+浓度较大,反应比与水的反应剧烈,导致钠可能在液面上燃烧;与盐溶液反应时,还可能会生成沉淀(如生成难溶碱)、有刺激性气味的气体(如NH3)等。
训练突破1.下列实验现象或结论中正确的是( )。
解析:A项,将SO2通入石蕊溶液中,溶液只变红不褪色,错误。B项,将少量NaHCO3溶液与过量Ca(OH)2溶液混合,生成CaCO3、NaOH和H2O,错误。C项,Na2O2与H2O反应生成NaOH和O2,NaOH与FeCl2反应生成Fe(OH)2,O2将Fe(OH)2氧化为Fe(OH)3;NaOH溶液与Fe2(SO4)3溶液反应生成Fe(OH)3,正确。D项,1 ml Na2O2固体与足量水反应转移1 ml电子,1 ml Fe 在足量Cl2中燃烧转移3 ml电子,错误。
2.下列有关Na2CO3和NaHCO3性质的比较中,正确的是( )。A.与稀盐酸反应放出气体的快慢:Na2CO3>NaHCO3B.相同温度下,配制成同物质的量浓度的溶液时,溶液的pH:Na2CO3>NaHCO3C.106 g Na2CO3和84 g NaHCO3分别与过量的盐酸反应,放出CO2的质量:Na2CO3>NaHCO3D.石灰水能与NaHCO3反应,但不能与Na2CO3反应
解析:分别滴加稀盐酸,相同条件下NaHCO3比Na2CO3反应剧烈,A项错误。Na2CO3水解程度大于NaHCO3,Na2CO3溶液碱性较强,pH较大,B项正确。106 g Na2CO3和84 g NaHCO3的物质的量都为1 ml,与盐酸完全反应生成等物质的量的二氧化碳气体,C项错误。石灰水与Na2CO3、NaHCO3均能反应,D项错误。
整合建构Na2CO3、NaHCO3与足量盐酸反应的比较
问题引领解答有关碳酸钠、碳酸氢钠图像问题的一般思路是什么?点拨化学反应图像是化学反应的直观的、定量的表现形式,因此,理解并解决有关图像问题的一般思路是首先弄清楚图像所表示的化学反应过程,然后分阶段的用化学方程式表征出来,确定物质间的定量关系,然后进行运算或结果分析。
训练突破1.有关NaHCO3和Na2CO3的性质,以下叙述错误的是( )。A.等质量的NaHCO3和Na2CO3与足量盐酸反应,在相同条件下Na2CO3产生CO2的体积小B.等物质的量的两种盐与足量同浓度盐酸完全反应,所消耗盐酸的体积Na2CO3是NaHCO3的两倍C.等质量NaHCO3和Na2CO3与足量盐酸完全反应,前者消耗盐酸较多D.等物质的量的NaHCO3和Na2CO3与足量盐酸反应产生CO2一样多
解析:Na2CO3+2HCl══2NaCl+CO2↑+H2O,NaHCO3+HCl══NaCl+CO2↑+H2O。
2.向四只盛有一定量NaOH溶液的烧杯中通入不同量的CO2气体,再在所得溶液中逐滴加入稀盐酸至过量,并将溶液加热,产生的CO2气体与HCl的物质的量关系如图所示(忽略CO2的溶解和HCl的挥发):则下列分析都正确的组合是( )。①Ⅰ图对应溶液中的溶质为NaHCO3②Ⅱ图对应溶液中的溶质为Na2CO3和NaHCO3,且两者的物质的量之比为1∶1③Ⅲ图对应溶液中的溶质为NaOH和Na2CO3,且两者的物质的量之比为1∶1④Ⅳ图对应溶液中的溶质为Na2CO3A.①②B.①③C.②④D.②③
解析:图像Ⅰ中反应开始就产生CO2气体,对应溶液中的溶质为NaHCO3,①正确;图像Ⅱ中从反应开始到A点消耗HCl的量小于AB段消耗HCl的量,对应的溶液中的溶质为Na2CO3和NaHCO3,且两者的物质的量之比
测定Na2CO3质量分数的常用方法1.气体法(1)测定原理:Na2CO3+H2SO4══Na2SO4+H2O+CO2↑。根据CO2的体积确定Na2CO3的物质的量,进而确定纯碱中Na2CO3的含量。(2)实验操作:向a g纯碱样品中加入足量的稀硫酸,准确测量产生CO2气体的体积为b mL(已折算为标准状况)。(3)数据处理:
2.沉淀法(1)测定原理:Na2CO3+BaCl2══BaCO3↓+2NaCl。依据BaCO3沉淀的质量,确定Na2CO3的物质的量,进而确定纯碱中Na2CO3的含量。(2)实验操作:先将a g纯碱样品溶于水配成溶液,向溶液中加入过量的BaCl2溶液,经过滤、洗涤、干燥得BaCO3沉淀的质量为b g。(3)数据处理:
【例题】 下列实验方案中,不能测定Na2CO3和NaHCO3混合物中Na2CO3的质量分数的是( )。A.取a g混合物充分加热,质量减小b gB.取a g混合物与足量稀盐酸充分反应,加热蒸干、灼烧,得b g固体C.取a g混合物与足量稀硫酸充分反应,逸出气体直接用碱石灰吸收,质量增大b gD.取a g混合物与足量Ba(OH)2溶液充分反应,过滤、洗涤、烘干,得b g固体【核心素养考查点剖析】本题通过Na2CO3含量的测定,考查了Na2CO3与NaHCO3性质的不同,考查了实验方案的设计,培养了“科学探究与创新意识”的学科素养。
解析:A选项采用差量法,减少的质量为碳酸氢钠分解生成的二氧化碳和水的质量,由此可求出碳酸氢钠的质量,进而求出碳酸钠的质量分数。B选项中b g固体为生成的氯化钠的质量,根据钠元素质量守恒和混合物总质量可列式计算出碳酸钠的质量,进而求出碳酸钠的质量分数。C选项中碱石灰增加的质量为混合物与酸反应生成的二氧化碳的质量及溶液中挥发出来的水蒸气的质量,因此不能通过数据准确计算出碳酸钠的质量分数。D选项中沉淀的质量即为碳酸钡的质量,根据碳酸钡的质量和混合物的总质量可以列式求出碳酸钠的质量,进而求出碳酸钠的质量分数。
实验室欲测定碳酸钠和碳酸氢钠混合物中碳酸钠的质量分数ω(Na2CO3),称取此混合物5.0 g,溶于水中,配成250 mL溶液。
A.稀硫酸B.NaCl溶液C.Ba(OH)2溶液(2)过滤,洗涤沉淀,判断沉淀是否洗净的方法是 。
(3)将所得沉淀充分干燥,称量沉淀的质量为a g,由此可以计算ω(Na2CO3)。如果此步中,沉淀未干燥充分就称量,则测得ω(Na2CO3) (填“偏大” “偏小”或“无影响”)。
方案二:量气法。量取10.00 mL配制好的溶液与足量稀硫酸反应,测定生成气体在通常状况(约20 ℃、1.01×105 Pa)的体积,由此计算混合物中ω(Na2CO3)。装置中导管甲的作用是 。
方案三:滴定法。量取25.00 mL配制好的溶液加入锥形瓶中,滴加2滴酚酞溶液,摇匀,用0.200 0 ml·L-1的盐酸滴定到终点(已知终点时反应 恰好反应完全)。重复此操作2次,消耗盐酸的体积平均值为20.00 mL。(1)量取25.00 mL配制好的溶液,应选择 (填仪器名称)来完成。 (2)判断滴定终点的依据是 。 (3)此法测得ω(Na2CO3)= 。
答案:方案一:(1)C (2)取少量最后一次洗涤液,滴加Na2SO4溶液,如无沉淀,则沉淀已洗净,反之则未洗净 (3)偏小方案二:平衡气压,使液体顺利滴下方案三:(1)碱式滴定管(或移液管) (2)当滴入最后一滴盐酸时,溶液由红色突变为无色,且30 s内不恢复 (3)84.8%
解析:方案一:(1)稀硫酸与 反应生成气体,A项错误。NaCl溶液与两种离子都不能生成沉淀,B项错误。Ba(OH)2溶液可以与两种离子都形成沉淀,C项正确。(2)判断沉淀是否洗净的方法是检验洗涤溶液中是否含有Ba2+,取少量最后一次洗涤液,滴加Na2SO4溶液,如无沉淀,则沉淀已洗净,反之则沉淀未洗净。(3)将所得沉淀未干燥充分就称量,则产生的沉淀质量偏大。由于等质量时NaHCO3产生的沉淀质量大,因此测得ω(Na2CO3)偏小。方案二:装置中导管甲的作用是使分液漏斗上下气体压强相同,以便于液体可以顺利滴下。
方案三:(1)Na2CO3、NaHCO3的溶液显碱性,因此要量取25.00 mL配制好的溶液,应选择碱式滴定管或移液管来完成。(2)在Na2CO3、NaHCO3的碱性溶液中,酚酞溶液显红色,随着盐酸的滴入,溶液的碱性逐渐减弱,溶液的红色逐渐变浅,当滴加最后一滴溶液时,溶液由红色变为无色,且半分钟内溶液不变红色,就证明溶液达到滴定终点。(3)当达到滴定终点时,发生反
某校课外小组为测定某碳酸钠和碳酸氢钠混合物中碳酸钠的质量分数,甲、乙两组同学分别进行了下列相关实验。方案Ⅰ:甲组同学用质量法,按如图所示的实验流程进行实验:称量样品→加入适量盐酸→蒸发结晶→称量固体(1)实验时,蒸发结晶操作中,除了酒精灯外,还要用到的仪器是 。 (2)有同学认为“加入适量盐酸”不好控制,应改为“加入过量盐酸”,便于操作且不影响测定的准确性,该观点 (填“正确”或“不正确”),其原因是 。
(3)若实验中测得样品质量为46.4 g,蒸发后固体质量为40.95 g,则碳酸钠的质量分数为 (保留3位有效数字)。 (4)蒸发结晶过程中若有固体飞溅,测得碳酸钠的质量分数 (填“偏大”“偏小”或“无影响”)。 方案Ⅱ:乙组同学的主要实验流程如下。称量样品→称量C→逐滴加入稀硫酸至过量→净化、吸收气体↓处理实验数据得出结果←再称量C按如图所示装置进行实验:
(5)在装置C中装入碱石灰来吸收净化后的气体,装置D的作用是 。 (6)有的同学认为为了减小实验误差,在反应前后都通入N2,反应后通入N2的目的是 。
方案Ⅲ:气体分析法(7)把一定量样品与足量稀硫酸反应后,用如图装置测量产生CO2气体的体积,B中溶液最好采用 (填字母)使测量误差较小。 a.饱和碳酸钠溶液b.饱和碳酸氢钠溶液c.饱和氢氧化钠溶液d.饱和硫酸铜溶液
答案:(1)铁架台(带铁圈)、蒸发皿、玻璃棒 (2)正确 盐酸易挥发,过量的盐酸在加热过程中挥发,不影响结果 (3)45.7% (4)偏小 (5)吸收空气中的水蒸气和二氧化碳,以确保U形管中质量增加量的准确性 (6)使装置A、B中残留的CO2全部被装置C中的碱石灰吸收,减小实验误差 (7)b
解析:(1)蒸发结晶操作中用到的仪器为铁架台(带铁圈)、酒精灯、蒸发皿、玻璃棒。(2)改为“加入过量盐酸”正确,因盐酸易挥发,过量的盐酸在加热过程中挥发,不影响结果。(3)设碳酸钠的物质的量为x,碳酸氢钠的物质
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