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2019版高考化学一轮精选教师用书苏教专用：专题25第四单元 钠、镁及其重要化合物
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第四单元 钠、镁及其重要化合物
1．了解钠及其重要化合物的制备方法，掌握其主要性质及其应用。
2．了解镁及其重要化合物的制备方法，掌握其主要性质及其应用。
钠的性质与应用
[知识梳理]
一、物理性质
小 大 低于
二、从钠原子的原子结构认识钠的化学性质——
还原性
1．主要化学性质(填化学方程式)
(1)
(2)与水反应：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑；
(3)与酸(如盐酸)反应：2Na＋2HCl===2NaCl＋H2↑；
(4)与乙醇反应：2Na＋2C2H5OH―→2C2H5ONa＋H2↑；
(5)与盐溶液(如硫酸铜溶液)反应：2Na＋CuSO4＋2H2O===Cu(OH)2↓＋Na2SO4＋H2↑。
2．与滴加酚酞的水反应的现象及解释
三、钠的制备原理、保存及用途
1．制备原理：2NaCl2Na＋Cl2↑。
2．保存
实验室通常将少量钠保存在煤油中，目的是防止钠与空气中的O2和水反应。
3．用途
(1)制取钠的化合物；
(2)冶炼特殊金属，如制钛：TiCl4＋4NaTi＋4NaCl；
(3)钠钾合金常温下为液体，用于快中子反应堆作热交换剂；
(4)高压钠灯发出的黄光射程远，透雾能力强，常用于道路和广场的照明。
[自我检测]
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)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。( )
(2)钠与CuSO4溶液的反应：2Na＋Cu2＋===Cu↓＋2Na＋。( )
(3)焰色反应是大多数金属元素的性质，属于化学变化。( )
(4)金属钠可以保存在CCl4中。( )
(5)钠、钾着火后，用水或泡沫灭火器可迅速灭火。( )
解析：(1)钠形成的氧化层不致密，无法保护内层金属；(2)钠投入CuSO4溶液中，先与水反应生成NaOH和H2，NaOH与CuSO4反应生成Cu(OH)2沉淀，无法置换出铜单质；(3)焰色反应是电子能级跃迁的外在表现，属于物理变化；(4)钠的密度小于CCl4，不能保存在CCl4中，可以保存在煤油中；(5)钠、钾可以和水、CO2反应，着火时不能用水或泡沫灭火器灭火，应用沙子覆盖。
答案：(1)× (2)× (3)× (4)× (5)×
2．(2018·宿迁模拟)在研究金属钠与水反应的实验中，下列根据实验现象得出的结论不正确的是( )
A．将一小块Na投入水中，钠浮在水面，说明钠的密度比水小
B．将一小块Na投入滴有酚酞的水中，溶液变红，说明反应生成了碱
C．将一小块Na投入CuSO4溶液中，生成蓝色沉淀，说明Na没有Cu活泼
D．点燃Na与肥皂水反应产生的气泡，有尖锐爆鸣声，说明有H2生成
解析：选C。钠比铜活泼，将一小块Na投入CuSO4溶液中，钠首先与水反应生成氢氧化钠和氢气，然后氢氧化钠再与硫酸铜溶液反应生成蓝色氢氧化铜沉淀，C错误。
(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，在玻璃片上用小刀切取黄豆粒大小的钠，剩余的钠放回原试剂瓶。
(2)金属钠暴露在空气中会发生一系列变化，最终生成Na2CO3：银白色金属钠Na2ONaOH表面形成NaOH浓溶液Na2CO3·10H2ONa2CO3。
钠与FeSO4溶液反应，很难完整地观察到反应全过程的有关现象。有人用如图所示装置进行实验改进：先往试管内新制备的FeSO4溶液液面上覆盖一薄层汽油，然后将试管放入烧杯中，待试管内汽油层消失后，往试管内投入一小粒钠，并迅速塞上带导管的单孔塞。
(1)实验中汽油的作用是_________________________________。
(2)加入钠后观察到液面上有大量气泡逸出，溶液中有________色沉淀生成。
(3)如果往试管中加入汽油后立即投入钠粒可能发生爆炸，其原因是________________________________________________________________________。
(4)写出钠与FeSO4溶液反应的离子方程式：______________________________。
[解析] 由于Fe(OH)2在空气中易被氧化成Fe(OH)3，要想看到完整的实验现象关键是隔绝空气。钠投到FeSO4溶液中，首先与水反应生成H2及NaOH，NaOH再与FeSO4反应生成白色的Fe(OH)2沉淀。钠与水反应放出大量热，若立即投入钠粒，可能引起爆炸。
[答案] (1)受热时汽化，其蒸气将试管内空气排尽，防止FeSO4被氧化 (2)白 (3)钠与水剧烈反应放出大量热，使H2、汽油蒸气、空气组成的混合气发生爆炸
(4)2Na＋2H2O＋Fe2＋===2Na＋＋Fe(OH)2↓＋H2↑
将同样大小的金属钠块分别投入①MgCl2溶液，②饱和NaCl溶液，③NH4Cl溶液中，各会出现什么现象？
答案：钠分别投入三种盐溶液中，首先和水反应：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，均有气泡产生。在①中又发生反应：Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓，故有白色沉淀产生；在②中由于Na＋增多，而水减少，因此有晶体析出；在③中又发生反应：NH＋OH－===NH3·H2O，由于钠与水反应放热，故有NH3放出，可观察到产生气泡，闻到刺激性气味。
1．金属钠与可溶性盐溶液反应的思维模板
2．金属钠与溶液反应现象分析的思维模板
(1)共性：因为钠与水的反应属于剧烈的置换反应，故钠与溶液反应有共同的现象产生。
①浮：钠浮在液面上；
②熔：钠熔化成光亮的小球；
③游：在液面上不停地游动直至反应完；
④响：反应中不停地发出“嘶嘶”的响声。
(2)差异性：与酸及能形成弱碱的金属盐溶液反应时，由于溶液中H＋浓度较大，反应比钠与水的反应剧烈，最后钠可能在液面上发生燃烧；与盐溶液反应时，还可能会生成沉淀(如生成难溶碱)、气体(NH3)等。
题组一 钠的化学性质
1．下列关于钠的叙述中，不正确的是( )
A．金属钠与水反应生成氢气，但是实验室中不能用金属钠与水反应制备氢气
B．金属钠放在石棉网上加热时，先熔化成小球，然后剧烈燃烧，发出黄色火焰
C．金属钠在空气中放置生成氧化钠，在空气中燃烧生成过氧化钠
D．金属钠与氧气反应的产物取决于氧气的用量
解析：选D。金属钠与氧气反应的产物取决于反应条件。在空气中放置被氧气氧化，生成氧化钠；在空气中燃烧生成过氧化钠。
2．在蒸发皿中放入一小块钠，加热至熔化时，用玻璃棒蘸取少量无水CuSO4与熔化的钠接触，瞬间产生耀眼的火花，同时有红色物质生成。下列说法中不正确的是( )
A．上述反应是置换反应
B．上述反应是放热反应
C．上述反应中无水CuSO4表现了还原性
D．加热且无水条件下，Na可以与CuSO4反应并生成Cu
解析：选C。红色物质为金属铜，Na与CuSO4发生了置换反应，A、D项均正确；瞬间产生耀眼的火花，说明反应剧烈，同时也说明是放热反应，B项正确；无水CuSO4表现的是氧化性，C项错误。
题组二 钠与水、盐溶液的反应
3．向分别盛有100 mL水、100 mL 1 mol·L－1盐酸、100 mL 1 mol·L－1硫酸铜溶液的X、Y、Z三个烧杯中各投入0.05 mol Na。下列有关说法正确的是( )
A．三个烧杯中均会发生的离子反应为2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑
B．三个烧杯中钠均在液面上剧烈反应，且X烧杯中反应最剧烈
C．三个烧杯反应后，生成的含钠化合物的物质的量浓度相同
D．三个烧杯反应后，生成的气体的质量一定相同
解析：选D。钠与盐酸反应时钠先与H＋反应，离子方程式为2Na＋2H＋===2Na＋＋H2↑，与CuSO4溶液反应会生成沉淀，A错误。三个烧杯中，水中的氢离子浓度最小，反应最慢，B错误。X烧杯中生成NaOH，Y烧杯中生成NaCl，Z烧杯中生成Na2SO4，由于钠的物质的量相同，故Z烧杯中生成的含钠化合物的物质的量浓度最小，C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正确。
4．金属钠与水的反应是中学化学中的一个重要反应。该反应的演示方法分别如图甲、乙所示：
(1)现按图甲所示的方法，在室温时，向盛有饱和NaOH溶液的水槽中，加入一小块金属钠。下列有关描述正确的是________(填字母，下同)。
a．钠浮在液面上，并四处游动，最后消失
b．钠熔化成一个光亮的小球
c．恢复到室温时，NaOH溶液的浓度增大
d．恢复到室温时，溶液中Na＋数目减少
(2)按图乙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：(1)钠投入饱和NaOH溶液中，发生的反应为2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，其现象与钠在水中的反应现象相同；又因为原溶液是饱和的，反应消耗水，析出NaOH晶体，则NaOH溶液浓度不变，但溶液体积减小，故Na＋数目减少。(2)Na和H2O反应产生H2的同时产生NaOH，NaOH可以和Al发生反应：2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，故用铝箔包住Na时产生的H2的体积较大。
答案：(1)abd (2)b
(1)钠与水、酸反应的实质都是与H＋的反应。
(2)钠的密度小于水而大于煤油，当遇到考查钠的保存或钠在煤油和水的分界面处反应的问题时要注意这一点。
(3)若涉及钠与盐酸反应产生氢气的计算问题时要注意产生氢气的量与盐酸无关，只用钠的物质的量计算即可。
钠的重要化合物
[知识梳理]
1．氧化钠和过氧化钠的比较
物质
氧化钠(Na2O)
过氧化钠(Na2O2)
色态
白色固体
淡黄色固体
类别
离子化合物，
碱性氧化物
离子化合物，
过氧化物
电子式
Na＋[]2－Na＋
Na＋[]2－Na＋
氧元素
的价态
－2
－1
生成条件
常温
加热或点燃
热稳定性
不稳定(2Na2O＋O2
2Na2O2)
稳定
与水反应
的方程式
Na2O＋H2O===
2NaOH
2Na2O2＋2H2O===
4NaOH＋O2↑
与CO2反应
的方程式
Na2O＋CO2===
Na2CO3
2Na2O2＋2CO2===
2Na2CO3＋O2
与盐酸反应
的方程式
Na2O＋2HCl===
2NaCl＋H2O
2Na2O2＋4HCl===
4NaCl＋2H2O＋O2↑
用途
—
强氧化剂、漂白
剂、供氧剂
2.过氧化钠的强氧化性与还原性
从元素化合价角度分析Na2O2的性质：
(1)Na2O2的强氧化性
试剂
现象
反应原理
SO2气体
－
Na2O2＋SO2=== Na2SO4
FeCl2溶液
产生气体和红褐色沉淀
4Na2O2＋4FeCl2＋6H2O===4Fe(OH)3↓＋O2↑＋8NaCl
Na2SO3溶液
－
Na2O2＋Na2SO3＋H2O===Na2SO4＋2NaOH
氢硫酸
溶液变浑浊
Na2O2＋H2S===S↓＋2NaOH
酚酞溶液
产生气体，溶液先变红后褪色
与水反应生成O2和NaOH，使溶液变红，Na2O2的强氧化性又使之褪色
品红溶液
红色褪去
Na2O2的强氧化性使之褪色
(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＋，Na2O2发生自身的氧化还原反应。
3．碳酸钠与碳酸氢钠的比较
物质
碳酸钠(Na2CO3)
碳酸氢钠(NaHCO3)
俗名
纯碱、苏打
小苏打
色态
白色粉末
白色晶体
水溶性
易溶于水，
溶液呈碱性
易溶于水，溶液呈
碱性(相同温度时，比
Na2CO3溶解度小)
热稳定
性(化学
方程式)
稳定，受热不分解
不稳定，受热易分解：
2NaHCO3Na2CO3
＋CO2↑＋H2O
与H＋
反应(离
子方程式)
2H＋＋CO===
H2O＋CO2↑或
H＋＋CO
===HCO
H＋＋HCO
===H2O＋CO2↑；
在水溶液中，同浓度
的NaHCO3产生
CO2的速率比
Na2CO3快
与NaOH
溶液反应
不反应
NaOH＋NaHCO3===
Na2CO3＋H2O
与
Ca(OH)2
溶液反应
Ca2＋＋CO
===CaCO3↓
碱过量，离子方程式为
Ca2＋＋OH－＋HCO
===CaCO3↓＋H2O；
碱不足，离子方程式为
Ca2＋＋2OH－＋2HCO
===CaCO3↓＋CO
＋2H2O
与BaCl2
溶液反应
Ba2＋＋CO
===BaCO3↓
不反应
主要用途
制玻璃、造纸、
制皂、洗涤
发酵、医药、灭火器
[自我检测]
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)(2015·高考全国卷Ⅰ，8C)过氧化钠与水反应时，生成0.1 mol 氧气转移的电子数为0.2NA 。( )
(2)(2015·高考全国卷Ⅱ，10C)钠在空气中燃烧可生成多种氧化物。23 g钠充分燃烧时转移电子数为1NA。( )
(3)用热的烧碱溶液洗去油污，是因为Na2CO3可直接与油污反应。( )
(4)过氧化钠与二氧化碳反应时，过氧化钠既是氧化剂又是还原剂。( )
(5)78 g Na2O2中含阴离子的个数是2NA。( )
解析：(3)烧碱的主要成分是NaOH；(5)Na2O2电子式为Na＋[]2－Na＋，1 mol Na2O2中含有阴离子个数为NA。
答案：(1)√ (2)√ (3)× (4)√ (5)×
2．填“>”或“<”。
(1)热稳定性：NaHCO3________Na2CO3。
(2)与同浓度盐酸反应的剧烈程度：NaHCO3________Na2CO3。
(3)相同温度时，在水中的溶解性：NaHCO3________Na2CO3。
(4)等物质的量浓度溶液的pH：NaHCO3________Na2CO3。
答案：(1)< (2)> (3)< (4)<
(1)Na2O固体中阳离子(Na＋)、阴离子(O2－)的数目之比为2∶1，Na2O2固体中阳离子(Na＋)、阴离子(O)的数目之比也是2∶1。
(2)不能用澄清石灰水来鉴别Na2CO3与NaHCO3：Ca(OH)2溶液与二者均生成白色沉淀CaCO3，无法区别。
(3)NaOH与CO2的反应
①化学反应方程式：2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O、
Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3；
NaOH＋CO2===NaHCO3。
②产物的判断
有两试管分别装有Na2CO3和NaHCO3溶液，下列操作或判断正确的是( )
选项
操作
判断
A
分别加入澄清石灰水
产生沉淀者为Na2CO3
B
分别加入等浓度的稀盐酸
反应较剧烈者为Na2CO3
C
分别加入CaCl2溶液
产生沉淀者为Na2CO3
D
逐滴加入等浓度的盐酸
立即产生气泡者为Na2CO3
[解析] A项，发生的反应分别为Na2CO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋2NaOH，2NaHCO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋Na2CO3＋2H2O，两者现象相同(都产生白色沉淀)；B项，加入等浓度的稀盐酸时，NaHCO3溶液反应更剧烈；C项，Na2CO3与CaCl2发生反应：Na2CO3＋CaCl2===CaCO3↓＋2NaCl，产生白色沉淀，NaHCO3与CaCl2不反应；D项，逐滴加入等浓度的盐酸时，NaHCO3立即产生气泡，Na2CO3开始无气泡产生，过一会儿才产生气泡。
[答案] C
(2018·承德高三检测)下列有关NaHCO3和Na2CO3的性质，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产生的CO2体积小
B．等物质的量的NaHCO3和Na2CO3与同浓度盐酸完全反应，所消耗盐酸的体积Na2CO3是NaHCO3的两倍
C．等质量的NaHCO3和Na2CO3与盐酸完全反应，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，两者产生的CO2一样多
解析：选C。Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋CO2↑＋H2O，
NaHCO3＋HCl===NaCl＋CO2↑＋H2O。
解答此类题目用归“1”法：A项，假设二者都是1 g，则n(NaHCO3)＝n(CO2)＝ mol，n(Na2CO3)＝n(CO2)＝ mol，故A正确；B项，假设二者均为1 mol，则消耗的盐酸：Na2CO3为2 mol，NaHCO3为1 mol，故B正确；C项，假设二者均为1 g，Na2CO3需盐酸为2× mol＝ mol，NaHCO3需盐酸 mol，故C错误。
Na2CO3、NaHCO3的鉴别方法
题组一 钠的氧化物的性质
1．下列说法错误的是( )
A．钠与水反应的离子方程式为Na＋H2O===Na＋＋OH－＋H2↑
B．(2017·高考江苏卷)Na2O2吸收CO2产生O2 ，因此可用作呼吸面具供氧剂
C．(2017·高考海南卷)过氧化钠与二氧化碳反应可制备氧气
D．(2017·高考北京卷改编)二氧化碳使Na2O2固体变白过程中，CO2未被还原，也未被氧化
解析：选A。得失电子不守恒，A错误；过氧化钠可以和二氧化碳反应生成氧气：2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2，B、C、D正确。
2．a mol Na2O2和b mol NaHCO3固体混合后，在密闭容器中加热到250 ℃，使其充分反应，当排出O2和H2O的物质的量之比为1∶1时，a∶b为( )
A．1∶1 B．1∶2
C．2∶3 D．2∶1
解析：选C。该容器中先后发生了三个反应：2NaHCO3Na2CO3＋H2O↑＋CO2↑、2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2、2Na2O2＋2H2O(g)===4NaOH＋O2，b mol NaHCO3产生b mol混合气体，a mol Na2O2消耗a mol混合气体，剩余(b－a) mol H2O、产生a/2 mol O2，有a/2∶(b－a)＝1∶1，解得a∶b＝2∶3，C项正确。
Na2O2与CO2和H2O(g)反应的五大关系
(1)物质的量的关系
无论是CO2或H2O(g)的单一物质还是二者的混合物，通过足量的Na2O2时，CO2或H2O(g)与放出O2的物质的量之比均为2∶1。
(2)气体体积关系
若CO2和水蒸气的混合气体(或单一气体)通过足量Na2O2，气体体积的减少量为原混合气体体积的，即为生成氧气的量。
(3)固体质量关系
相当于固体Na2O2只吸收了CO2中的“CO”或H2O(g)中的“H2”；可以看作发生相应的反应：Na2O2＋CO===Na2CO3，Na2O2＋H2===2NaOH(实际上两反应都不能发生)。
(4)电子转移关系
当Na2O2与CO2、H2O(g)反应时，每产生1 mol O2转移2 mol电子。
(5)先后顺序关系
一定量的Na2O2与一定量的CO2和H2O(g)的混合物的反应，可看做Na2O2先与CO2反应，待CO2反应完全后，Na2O2再与H2O(g)发生反应。
题组二 Na2CO3和NaHCO3的性质与除杂
3．下列说法正确的是( )
A．制氯气时，用饱和NaHCO3溶液和浓硫酸净化气体
B．向苏打和小苏打溶液中分别加入盐酸，均冒气泡，说明两者均能与盐酸反应
C．NaHCO3溶液中加入稀HCl：CO＋2H＋===CO2↑＋H2O
D．苏打是面包发酵粉的主要成分之一
解析：选B。NaHCO3溶液显碱性能吸收氯气，A错；HCO在写离子方程式时，不能拆开，C错；小苏打是面包发酵粉的主要成分之一，D错。
4．为除去括号内的杂质，下列所选用的试剂或方法不正确的是( )
A．Na2CO3溶液(NaHCO3)，选用适量的NaOH溶液
B．NaHCO3溶液(Na2CO3)，应通入过量的CO2气体
C．Na2O2粉末(Na2O)，将混合物在氧气中加热
D．Na2CO3溶液(Na2SO4)，加入适量Ba(OH)2溶液，过滤
解析：选D。 Na2CO3和Na2SO4均能与Ba(OH)2反应，且加Ba(OH)2会引入新的杂质，不能达到除杂的目的。
5．(2018·潍坊高三模拟)向NaOH和Na2CO3混合溶液中滴加0.1 mol·L－1稀盐酸，CO2的生成量与加入盐酸的体积(V)的关系如图所示。下列判断正确的是( )
A．在O～a范围内，只发生中和反应
B．ab段发生反应的离子方程式为CO＋2H＋===H2O＋CO2↑
C．a＝0.3
D．原混合溶液中NaOH与Na2CO3的物质的量之比为 1∶2
解析：选C。向NaOH和Na2CO3混合溶液中滴加0.1 mol·L－1稀盐酸，发生的反应依次为OH－＋H＋===H2O，CO＋H＋===HCO，HCO＋H＋===CO2↑＋H2O，据此可以解答。在O～a范围内，发生的反应是OH－＋H＋===H2O，CO＋H＋===HCO，不只发生中和反应，A错误；ab段发生反应的离子方程式为HCO＋H＋===CO2↑＋H2O，B错误；从图像知生成CO2为0.01 mol，根据离子方程式HCO＋H＋===CO2↑＋H2O，可知消耗盐酸的物质的量为0.01 mol，故a＝0.3，C正确；根据离子方程式和图像可知Na2CO3的物质的量是0.01 mol，共计消耗盐酸0.02 mol，所以与氢氧化钠反应的盐酸是0.04 mol－0.02 mol＝0.02 mol，则氢氧化钠的物质的量为0.02 mol，因此原混合液中，NaOH与Na2CO3的物质的量之比为2∶1，D错误。
6．某校化学课外小组为了鉴别碳酸钠和碳酸氢钠两种白色固体，用不同的方法做了以下实验，如图所示。
(1)只根据图Ⅰ、图Ⅱ所示实验，能够达到实验目的的是________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。
(2)图Ⅲ、图Ⅳ所示实验均能鉴别这两种物质，有关反应的化学方程式为_______________________，
与实验Ⅲ相比，实验Ⅳ的优点是________(填选项序号)。
A．Ⅳ比Ⅲ复杂
B．Ⅳ比Ⅲ安全
C．Ⅳ比Ⅲ操作简便
D．Ⅳ可以做到用一套装置同时进行两个对比实验，而Ⅲ不行
(3)若用实验Ⅳ验证碳酸钠和碳酸氢钠的稳定性，则试管B中装入的固体最好是________________(填化学式)。
解析：(1)装置Ⅰ不能达到实验目的，二者现象相同，都能与盐酸反应产生使澄清石灰水变浑浊的二氧化碳气体。装置Ⅱ可以对比两者和盐酸反应放出CO2的速率及等质量时放出CO2的多少来进行鉴别。(2)～(3)NaHCO3加热可以分解产生CO2，Na2CO3加热不分解，可以利用装置Ⅲ鉴别。装置Ⅳ是改进装置，试管A中装入碳酸钠直接加热，试管B中装入碳酸氢钠间接加热，若间接加热的NaHCO3分解而直接加热的Na2CO3不分解，则可验证碳酸氢钠不稳定。
答案：(1)Ⅱ (2)2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O、CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O D (3)NaHCO3
用数形结合思想理解Na2CO3、NaHCO3与盐酸的反应
(1)向Na2CO3溶液中逐滴加入稀盐酸，开始无明显现象，后有无色气体放出：CO＋H＋===HCO、HCO＋H＋===H2O＋CO2↑。
(2)向盐酸中逐滴加入Na2CO3溶液，开始就有无色气体放出：CO＋2H＋===H2O＋CO2↑。
(3)Na2CO3、NaHCO3与盐酸反应的基本图像
①向Na2CO3溶液中逐滴加入盐酸，消耗HCl的物质的量与产生CO2的物质的量的关系如图1所示；
②向NaHCO3溶液中逐滴加入盐酸，消耗HCl的物质的量与产生CO2的物质的量的关系如图2所示；
③向NaOH、Na2CO3的混合溶液中逐滴加入盐酸，消耗HCl的物质的量与产生CO2的物质的量的关系如图3所示(设NaOH、Na2CO3的物质的量之比为1∶1，其他比例的图像请参照写)；
④向Na2CO3、NaHCO3的混合溶液中逐滴加入盐酸，消耗HCl的物质的量与产生CO2的物质的量的关系如图4所示(设Na2CO3、NaHCO3的物质的量之比为1∶1，其他比例的图像请参照写)。
镁的提取与应用
[知识梳理]
一、镁的提取
上述有关化学方程式为
①MgCl2＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋CaCl2；
②Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O；
③MgCl2·6H2OMgCl2＋6H2O；
④MgCl2Mg＋Cl2↑。
二、镁的性质
1．与非金属的反应
(1)与O2反应：2Mg＋O22MgO(填化学方程式)；现象：耀眼的白光；常用于信号弹和焰火，生成的MgO熔点高，作耐高温材料。
(2)与N2反应：3Mg＋N2Mg3N2(填化学方程式)。
2．与盐酸反应：Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑。
3．与某些氧化物反应
将燃着的镁条伸入盛满CO2的集气瓶中，镁条剧烈燃烧，发出耀眼的白光，瓶内壁上有黑色物质生成。化学方程式为2Mg＋CO22MgO＋C。
[自我检测]
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)氮化镁投入过量盐酸中：Mg3N2＋6H＋===3Mg2＋＋2NH3↑。( )
(2)在Mg(OH)2悬浊液中滴加氯化铵溶液：Mg(OH)2＋2NH4Cl===2NH3·H2O＋MgCl2。( )
(3)MgO是一种电解质，工业上常用电解MgO冶炼镁。( )
(4)电解氯化镁溶液产生黄绿色气体：2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－。( )
(5)在碳酸氢镁溶液中加入足量Ca(OH)2溶液：Mg2＋＋2HCO＋Ca2＋＋2OH－===MgCO3↓＋CaCO3↓＋2H2O。( )
解析：(1)盐酸过量生成NH4Cl；(3)工业上电解熔融MgCl2制取金属镁；(4)生成Mg(OH)2沉淀；(5)加入足量Ca(OH)2，Mg2＋以Mg(OH)2形式沉淀。
答案：(1)× (2)√ (3)× (4)× (5)×
2．怎样从MgCl2溶液中最终制得MgCl2固体？
答案：采取蒸发浓缩、冷却结晶的方法得到MgCl2·6H2O晶体，然后使MgCl2·6H2O在HCl气流中加热失去结晶水得到MgCl2固体。
(1)空气中的O2、N2及CO2均可与Mg发生反应，生成MgO、Mg3N2、C等固体，因此纯净的镁条在空气中燃烧的产物是混合物。
(2)冶炼金属镁用电解熔融MgCl2的方法，而不采用电解MgO的方法，因为MgO的熔点太高。
(2015·高考江苏卷)在CO2中，Mg燃烧生成MgO和C。下列说法正确的是( )
A．元素C 的单质只存在金刚石和石墨两种同素异形体
B．Mg、MgO中镁元素微粒的半径：r(Mg2＋)>r(Mg)
C．在该反应条件下，Mg的还原性强于C的还原性
D．该反应中化学能全部转化为热能
[解析] A选项，元素C还存在足球烯等其他同素异形体，所以错误；B选项，镁离子比镁原子少一个电子层，其半径比镁原子的小，所以错误；C选项，该反应中镁作还原剂，其还原性强于还原产物的还原性，所以正确；D选项，该反应发光，因此化学能不可能全部转化为热能，所以错误。
[答案] C
镁在空气中燃烧可能发生哪几个化学反应？写出化学方程式。
答案：2Mg＋O22MgO、3Mg＋N2Mg3N2、
2Mg＋CO22MgO＋C。
题组一 镁的性质
1．相同质量的镁条分别在①氧气、②空气、③氮气、④二氧化碳中完全燃烧，燃烧后所得固体产物的质量由小到大的顺序是( )
A．②①③④ B．④①②③
C．③②①④ D．③①②④
解析：选C。根据2Mg＋O22MgO、3Mg＋N2Mg3N2、2Mg＋CO22MgO＋C可知，镁在空气中发生以上三个反应，所得固体是MgO、Mg3N2和C的混合物。再根据各气体在空气中所占的比例可知C项正确。
2．某同学通过系列实验探讨Mg及其化合物的性质，操作正确且能达到目的的是( )
A．将水加入浓硫酸中得到稀硫酸，置镁片于其中探讨Mg的活泼性
B．将NaOH溶液缓慢滴入MgSO4溶液中，观察Mg(OH)2沉淀的生成
C．将Mg(OH)2浊液直接倒入已装好滤纸的漏斗中过滤，洗涤并收集沉淀
D．将Mg(OH)2沉淀转入表面皿中，加足量稀盐酸，加热蒸干得无水MgCl2固体
解析：选B。稀释浓硫酸时，应将浓硫酸沿着器壁慢慢加入水中，并及时搅拌，A错误；过滤时需要用玻璃棒引流，C错误；蒸发溶液时应该用蒸发皿而不是表面皿，由于MgCl2水解，所以必须在HCl气氛中加热才能得到无水MgCl2固体，D错误。
题组二 镁的提取
3．从海水中提取镁的工艺流程如图所示：
下列说法错误的是( )
A．用此法提取镁的优点之一是原料来源丰富
B．步骤⑦电解熔融MgCl2时阴极产生氯气
C．步骤⑥可将晶体置于HCl气流中脱水
D．上述工艺流程中涉及化合、分解和复分解反应
解析：选B。B项电解熔融氯化镁，阴极生成Mg，阳极生成氯气，叙述错误；C项MgCl2·6H2O若直接加热得到MgO，若在HCl气流中加热得到无水MgCl2，叙述正确；D项上述工艺流程涉及化合反应：CaO＋H2O===Ca(OH)2等，涉及分解反应：MgCl2Mg＋Cl2↑等，涉及复分解反应：Ca(OH)2＋MgCl2===Mg(OH)2↓＋CaCl2等，叙述正确。
4．(2018·福州模拟)镁是海水中含量较多的金属，镁、镁合金及镁的化合物在科学研究和工业生产中用途非常广泛。
(1)工业上可用电解熔融的无水氯化镁获得镁。其中氯化镁脱水是关键工艺之一，一种正在试验的氯化镁晶体脱水的方法是先将MgCl2·6H2O转化为MgCl2·NH4Cl·nNH3(铵镁复盐)，然后在700 ℃脱氨得到无水氯化镁，脱氨反应的化学方程式为_________________；
电解熔融氯化镁，阴极的电极反应式为________________________________________。
(2)储氢材料Mg(AlH4)2在110～200 ℃的反应为Mg(AlH4)2===MgH2＋2Al＋3H2↑，每生成27 g Al转移电子的物质的量为____________。
(3)工业上用MgC2O4·2H2O热分解制超细MgO，其热分解曲线如图。
图中隔绝空气条件下B→C发生反应的化学方程式为
________________________________________________________________________。
答案：(1)MgCl2·NH4Cl·nNH3MgCl2＋
(n＋1)NH3↑＋HCl↑ Mg2＋＋2e－===Mg
(2)3 mol (3)MgC2O4MgO＋CO↑＋CO2↑
镁及其化合物的转化关系图
[课后达标检测]
一、选择题
1．将绿豆粒大小的方形金属钠投入足量且含酚酞的水中，根据相应现象不能得出的结论是( )
选项
实验现象
结论
A
方形金属钠变成小球
钠反应速率快
B
钠浮于水面
水的密度大于钠
C
酚酞溶液变成红色
有NaOH生成
D
钠球游动，有“嘶嘶”的响声
有气体生成
解析：选A。钠的熔点低，且钠与水反应放热，会使方形金属钠熔化成闪亮的小球，A错误。
2．把23 g钠投入m1 g足量的水中得到a g溶液，把24 g镁投入m2 g足量的盐酸中得到b g溶液，若m1＝m2，则a、b的关系是( )
A．a>b B．a
解析：选C。由于m1＝m2，所以只需比较反应后溶液增加的质量即可。由差量法可知，23 g钠投入水中放出1 g氢气，溶液增重22 g；24 g镁投入盐酸中放出2 g氢气，溶液增重22 g，所以反应后a＝b。
3．跟Na、Na2O、Na2O2、NaOH、Na2CO3、NaHCO3六种物质都能发生反应的是( )
A．H2O B．CO2
C．H2SO4 D．Ca(OH)2固体
解析：选C。下表中“×”表示不发生反应，“√”表示能发生反应：
Na
Na2O
Na2O2
NaOH
Na2CO3
NaHCO3
H2O
√
√
√
×
×
×
CO2
×
√
√
√
√
×
H2SO4
√
√
√
√
√
√
Ca(OH)2
×
×
×
×
√
√
4.被称为“国防金属”的镁，60%来自于海洋，从海水中提取镁的正确方法是( )
物质
氧化镁
氯化镁
熔点/℃
2 852
714
A.海水Mg(OH)2Mg
B．海水MgCl2溶液―→MgCl2(熔融)Mg
C．海水Mg(OH)2MgOMg
D．海水Mg(OH)2MgCl2溶液―→MgCl2(熔融)Mg
答案：D
5．过氧化钠具有强氧化性，遇木炭、铝粉等还原性物质时可燃烧。下列有关说法不正确的是( )
A．Na2O2与CO2反应时，Na2O2是氧化剂，CO2是还原剂
B．熔融过氧化钠时不可使用石英坩埚
C．过氧化钠与木炭、铝粉反应时，过氧化钠均表现出强氧化性
D．过氧化钠与二氧化硫反应时可生成硫酸钠
解析：选A。Na2O2与H2O、CO2反应时，都是Na2O2自身发生的歧化反应，A项错误；石英的主要成分是SiO2，而Na2O2能与SiO2反应生成Na2SiO3，故熔融过氧化钠时不可使用石英坩埚，B项正确；Na2O2具有强氧化性，而C、Al、SO2均具有还原性，故Na2O2可与C、Al、SO2发生氧化还原反应，可将C氧化成CO2，将Al氧化成Al2O3，将SO2氧化成Na2SO4，所以C项和D项均正确。
6．物质的量为0.10 mol的镁条在只含有CO2和O2混合气体的容器中燃烧(产物不含碳酸镁)，反应后容器内固体物质的质量不可能为( )
A．3.2 g B．4.0 g
C．4.2 g D．4.6 g
解析：选D。若镁全部与氧气反应只生成氧化镁，其质量是4.0 g；若镁全部与二氧化碳反应生成氧化镁和碳，其质量是4.6 g；若镁未全部参加反应，其质量应大于2.4 g。因为只要有氧气存在，就不可能生成单质碳，即镁应该首先与氧气反应，所以选项D是不可能的。
7．某实验小组为测定工业纯碱中碳酸钠的质量分数(含少量NaCl)，准确称量W g样品进行实验，下列实验方法所对应的实验方案和测量数据最合理的是( )
选项
实验方法
实验方案
测量数据
A
滴定法
将样品配成100 mL溶液，取10.00 mL，加入甲基橙，用标准盐酸滴定
消耗盐酸
的体积
B
量气法
将样品与盐酸反应，使生成的气体全部被碱石灰吸收
碱石灰增重
C
重量法
将样品放入烧杯中，置于天平上，加入足量盐酸
减轻的质量
D
量气法
将样品与盐酸反应，气体通过排水量气装置量气
排水体积
解析：选A。 A．利用酸碱滴定法可以测得，A项正确；B.碱石灰也吸收CO2中含有的水蒸气，B项错误；C.加入盐酸，质量增加，C项错误；D.CO2能溶于水，所以不能用排水法量气，D项错误。
8．将0.4 g NaOH和1.06 g Na2CO3混合并配成溶液，向溶液中滴加0.1 mol·L－1稀盐酸。下列图像能正确表示加入盐酸的体积和生成CO2的物质的量的关系的是( )
解析：选C。盐酸先与氢氧化钠反应，无气体生成，而后盐酸与碳酸钠反应生成碳酸氢钠，无气体生成，碳酸钠全部转化为碳酸氢钠后，继续滴加盐酸将有二氧化碳气体生成，三步反应消耗盐酸的量相同。故C项正确。
9．下列事实及其解释不正确的是( )
A．滴有酚酞的NaHCO3溶液呈浅红色，微热后红色加深，是因为NaHCO3分解生成了Na2CO3
B．钠保存在煤油中，是因为煤油不与钠发生反应，钠比煤油密度大，煤油可以使钠隔绝空气和水蒸气
C．用洁净的玻璃管向包有Na2O2的脱脂棉吹气，脱脂棉燃烧，说明CO2、H2O与Na2O2的反应是放热反应
D．钠长期暴露在空气中的产物是Na2CO3，原因是钠与氧气生成的Na2O与水和二氧化碳反应
解析：选A。A项，对NaHCO3溶液微热，红色加深，是因为HCO的水解程度增大，溶液碱性增强。
二、非选择题
10．(1)①纯净的Na2CO3 a g ②Na2CO3与NaHCO3的混合物a g ③纯净的NaHCO3 a g，按要求回答下列问题：
A．分别与盐酸完全反应时，耗酸量从大到小的顺序为____________。
B．分别与盐酸完全反应时，放出CO2气体的量从大到小的顺序为____________。
C．分别溶于水，再加入足量的澄清石灰水，生成沉淀的质量从大到小的顺序为____________。
D．分别配成等体积的溶液，c(Na＋)的浓度从大到小的顺序为____________。
(2)将a g Na2CO3和NaHCO3的混合物充分加热，其质量变为b g，则Na2CO3的质量分数为____________。
(3)若将问题(1)中的等质量改为等物质的量，回答上述A、B、C、D四问：
A．____________________；B.____________________；
C．____________________；D.____________________。
答案：(1)A.①>②>③ B．③>②>① C．③>②>① D．①>②>③
(2)×100%
(3)A.①>②>③ B．①＝②＝③ C．①＝②＝③ D．①>②>③
11．海水的综合利用可以制备金属镁，其流程如下：
(1)海水提镁要用到海滩上的贝壳，它的作用是_________，贝壳经历的有关变化的化学方程式是________________________。
(2)写出由MgCl2得到金属镁的反应方程式：________________________。
(3)Mg(OH)2沉淀中混有Ca(OH)2应怎样除去？(写出实验步骤)___________________
________________________________________________________________________。
(4)从经济效益角度看，该化工厂的厂址应选择在________。
(5)实验室中将粗盐制成精盐的过程中，在溶解、过滤、蒸发三个步骤的操作中都要用到玻璃棒，分别说明在这三种情况下用到玻璃棒的目的。
溶解时：________________________________________；
过滤时：_________________________________________；
蒸发时：__________________________________________。
解析：在海水提镁的生产中，利用海边的贝壳制造石灰乳，以降低运输成本，将电解生成的氯气与氢气化合制备盐酸，再将盐酸与氢氧化镁反应制取氯化镁，以实现原料的循环利用，以及将厂址选在海边等都是为了提高经济效益。
答案：(1)作为原料，用来制碱 CaCO3CaO＋CO2↑，CaO＋H2O===Ca(OH)2
(2)MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑
(3)加入MgCl2溶液至过量，过滤，用水洗涤沉淀
(4)海边
(5)搅拌，加速溶解 引流，使待过滤液体沿玻璃棒流入漏斗，防止外溅 搅拌，防止因局部过热而使液体或晶体飞溅
12．钠是很活泼的金属，在空气中燃烧的产物是Na2O2。Na2O的制取可以通过如下反应完成：Na＋NaNO3Na2O＋N2↑(未配平)。请回答下列问题：
(1)上述反应的氧化剂是________(写化学式)。制取Na2O时，若金属钠与NaNO3按质量比23∶17投料，充分反应后收集到的气体体积为1.12 m3(标准状况下)，则制得的Na2O的质量为________kg。
(2)制取Na2O时由于设备密封性不好而进入了少量空气，导致制得的Na2O产品中含有Na2O2杂质。现有Na2O产品m g(假设只含有Na2O2杂质)，请从下面选用合适的仪器和试剂，设计一种可选用的实验仪器组合，以完成样品中Na2O含量的测定。
可选用的试剂：
a．浓硫酸 b．水
c．盐酸标准溶液 d．NaOH标准溶液
e．酚酞 f．碱石灰
g．稀盐酸
实验过程中发生反应的化学方程式
实验所需仪器(用字母表示)
实验所需试剂(用字母表示)
实验需直接测定的有关物理量(用文字说明)
(3)某学生设计了以下实验方案来测定该试样中Na2O的质量分数，其操作流程和实验数据如下：
该Na2O产品中Na2O的质量分数为________。
解析：(1)由N元素的化合价降低可知，NaNO3是氧化剂，配平化学方程式：10Na＋2NaNO36Na2O＋N2↑，收集到1.12 m3(标准状况下)N2，n(N2)＝50 mol，那么n(Na2O)＝300 mol，故m(Na2O)＝300 mol×62 g·mol－1×10－3 kg·g－1＝18.6 kg。(2)要测定样品中氧化钠的含量有多种方法，可通过测量与水反应生成O2的体积来计算Na2O2的量，也可测量反应后锥形瓶和溶液的总质量与反应前锥形瓶、样品和水的总质量之差，还可以通过滴定法测定锥形瓶中生成NaOH的量来计算。(3)设试样中Na2O的物质的量为x mol，Na2O2的物质的量为y mol，则有，解得x＝0.1，那么Na2O的质量分数为×100%＝80%。
答案：(1)NaNO3 18.6
(2)(以下三种方法任选一种，其他合理方法亦可)
Ⅰ
2Na2O2＋2H2O===
4NaOH＋O2↑，
Na2O＋H2O
===2NaOH
A、D
b
①反应前锥形瓶、样品和水的总质量
②反应后锥形瓶和溶液的总质量
Ⅱ
2Na2O2＋2H2O===
4NaOH＋O2↑，
Na2O＋H2O
===2NaOH
G、C
b
量筒中收集到的气体的体积
Ⅲ
2Na2O2＋2H2O===
4NaOH＋O2↑，
Na2O＋H2O
===2NaOH，
NaOH＋HCl===
NaCl＋H2O
D、H
b、c、e
中和锥形瓶中样品与水反应后所得溶液消耗的盐酸标准溶液的体积
(3)80%
13．烧碱、纯碱等都是重要的化工原料。
(1)利用如图装置可以证明二氧化碳与烧碱溶液发生了反应。
①若将A与B连接，打开止水夹，将胶头滴管中的液体挤入烧瓶，此时的实验现象是________________。
②若其他操作不变，将A与C连接，可观察到的现象是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)向100 mL 1 mol·L－1烧碱溶液中通入一定量CO2充分反应后，将溶液在低温下蒸干得到白色固体X，X的组成可能有四种情况，按出现的先后顺序分别是Ⅰ.NaOH、Na2CO3，Ⅱ.__________________________，Ⅲ.Na2CO3、NaHCO3，Ⅳ.____________________。
①常温下，将得到的固体X重新溶于水，在所得溶液中加入盐酸，使溶液的pH＝7，再将溶液蒸干，得到固体的质量为________g。
②若要验证白色固体X是第Ⅰ种组成，依次加入的试剂为________(填字母序号，下同)。
a．盐酸 b．MgCl2溶液
c．BaCl2溶液 d．Ba(OH)2溶液
在验证的过程中，一定需要进行的操作是________。
a．萃取 b．洗涤
c．过滤 d．分馏
③若白色固体X为第Ⅲ种组成，下列实验方案中不能准确测定其中NaHCO3质量分数的是________。
a．取m g X与足量Ba(OH)2溶液充分反应，过滤，洗涤，烘干得n g固体
b．取m g X与足量盐酸充分反应，加热，蒸干，灼烧得n g固体
c．取m g X充分加热，减重n g
d．取m g X与足量稀硫酸充分反应，逸出的气体被足量碱石灰吸收，增重n g
④若白色固体X的质量为7.0 g，则X的组成为________(填“Ⅰ”“Ⅱ”“Ⅲ”或“Ⅳ”)。
解析：(1)①将A与B连接，打开止水夹，将胶头滴管中的液体挤入烧瓶，由于二氧化碳易溶于氢氧化钠溶液且与NaOH发生反应，使烧瓶内部压强迅速减小，故广口瓶中的水要沿导管进入烧瓶；②将A与C连接，其他操作不变，导致外界压强高于瓶内压强，故广口瓶中的长导管口会产生气泡。(2)③a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原混合物的总质量可以列式求出碳酸钠和碳酸氢钠的质量分数，正确；b选项中n g固体为生成的氯化钠的质量，根据钠原子守恒和原混合物总质量可列式计算出碳酸氢钠的质量分数，正确；c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，进而求出碳酸氢钠的质量分数，正确；d选项中碱石灰增加的质量为盐与酸反应生成的二氧化碳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氢钠的质量分数，不正确。④可采用极值法来判断，若全部为Na2CO3质量为5.3 g，若全部为NaHCO3质量为8.4 g，固体X的质量为7.0 g，故其为碳酸钠和碳酸氢钠的混合物。
答案：(1)①水沿导管由广口瓶进入烧瓶
②广口瓶中的长导管口有气泡产生
(2)Na2CO3 NaHCO3
①5.85 ②cb c ③d ④Ⅲ
1．了解钠及其重要化合物的制备方法，掌握其主要性质及其应用。
2．了解镁及其重要化合物的制备方法，掌握其主要性质及其应用。
钠的性质与应用
[知识梳理]
一、物理性质
小 大 低于
二、从钠原子的原子结构认识钠的化学性质——
还原性
1．主要化学性质(填化学方程式)
(1)
(2)与水反应：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑；
(3)与酸(如盐酸)反应：2Na＋2HCl===2NaCl＋H2↑；
(4)与乙醇反应：2Na＋2C2H5OH―→2C2H5ONa＋H2↑；
(5)与盐溶液(如硫酸铜溶液)反应：2Na＋CuSO4＋2H2O===Cu(OH)2↓＋Na2SO4＋H2↑。
2．与滴加酚酞的水反应的现象及解释
三、钠的制备原理、保存及用途
1．制备原理：2NaCl2Na＋Cl2↑。
2．保存
实验室通常将少量钠保存在煤油中，目的是防止钠与空气中的O2和水反应。
3．用途
(1)制取钠的化合物；
(2)冶炼特殊金属，如制钛：TiCl4＋4NaTi＋4NaCl；
(3)钠钾合金常温下为液体，用于快中子反应堆作热交换剂；
(4)高压钠灯发出的黄光射程远，透雾能力强，常用于道路和广场的照明。
[自我检测]
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)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。( )
(2)钠与CuSO4溶液的反应：2Na＋Cu2＋===Cu↓＋2Na＋。( )
(3)焰色反应是大多数金属元素的性质，属于化学变化。( )
(4)金属钠可以保存在CCl4中。( )
(5)钠、钾着火后，用水或泡沫灭火器可迅速灭火。( )
解析：(1)钠形成的氧化层不致密，无法保护内层金属；(2)钠投入CuSO4溶液中，先与水反应生成NaOH和H2，NaOH与CuSO4反应生成Cu(OH)2沉淀，无法置换出铜单质；(3)焰色反应是电子能级跃迁的外在表现，属于物理变化；(4)钠的密度小于CCl4，不能保存在CCl4中，可以保存在煤油中；(5)钠、钾可以和水、CO2反应，着火时不能用水或泡沫灭火器灭火，应用沙子覆盖。
答案：(1)× (2)× (3)× (4)× (5)×
2．(2018·宿迁模拟)在研究金属钠与水反应的实验中，下列根据实验现象得出的结论不正确的是( )
A．将一小块Na投入水中，钠浮在水面，说明钠的密度比水小
B．将一小块Na投入滴有酚酞的水中，溶液变红，说明反应生成了碱
C．将一小块Na投入CuSO4溶液中，生成蓝色沉淀，说明Na没有Cu活泼
D．点燃Na与肥皂水反应产生的气泡，有尖锐爆鸣声，说明有H2生成
解析：选C。钠比铜活泼，将一小块Na投入CuSO4溶液中，钠首先与水反应生成氢氧化钠和氢气，然后氢氧化钠再与硫酸铜溶液反应生成蓝色氢氧化铜沉淀，C错误。
(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，在玻璃片上用小刀切取黄豆粒大小的钠，剩余的钠放回原试剂瓶。
(2)金属钠暴露在空气中会发生一系列变化，最终生成Na2CO3：银白色金属钠Na2ONaOH表面形成NaOH浓溶液Na2CO3·10H2ONa2CO3。
钠与FeSO4溶液反应，很难完整地观察到反应全过程的有关现象。有人用如图所示装置进行实验改进：先往试管内新制备的FeSO4溶液液面上覆盖一薄层汽油，然后将试管放入烧杯中，待试管内汽油层消失后，往试管内投入一小粒钠，并迅速塞上带导管的单孔塞。
(1)实验中汽油的作用是_________________________________。
(2)加入钠后观察到液面上有大量气泡逸出，溶液中有________色沉淀生成。
(3)如果往试管中加入汽油后立即投入钠粒可能发生爆炸，其原因是________________________________________________________________________。
(4)写出钠与FeSO4溶液反应的离子方程式：______________________________。
[解析] 由于Fe(OH)2在空气中易被氧化成Fe(OH)3，要想看到完整的实验现象关键是隔绝空气。钠投到FeSO4溶液中，首先与水反应生成H2及NaOH，NaOH再与FeSO4反应生成白色的Fe(OH)2沉淀。钠与水反应放出大量热，若立即投入钠粒，可能引起爆炸。
[答案] (1)受热时汽化，其蒸气将试管内空气排尽，防止FeSO4被氧化 (2)白 (3)钠与水剧烈反应放出大量热，使H2、汽油蒸气、空气组成的混合气发生爆炸
(4)2Na＋2H2O＋Fe2＋===2Na＋＋Fe(OH)2↓＋H2↑
将同样大小的金属钠块分别投入①MgCl2溶液，②饱和NaCl溶液，③NH4Cl溶液中，各会出现什么现象？
答案：钠分别投入三种盐溶液中，首先和水反应：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，均有气泡产生。在①中又发生反应：Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓，故有白色沉淀产生；在②中由于Na＋增多，而水减少，因此有晶体析出；在③中又发生反应：NH＋OH－===NH3·H2O，由于钠与水反应放热，故有NH3放出，可观察到产生气泡，闻到刺激性气味。
1．金属钠与可溶性盐溶液反应的思维模板
2．金属钠与溶液反应现象分析的思维模板
(1)共性：因为钠与水的反应属于剧烈的置换反应，故钠与溶液反应有共同的现象产生。
①浮：钠浮在液面上；
②熔：钠熔化成光亮的小球；
③游：在液面上不停地游动直至反应完；
④响：反应中不停地发出“嘶嘶”的响声。
(2)差异性：与酸及能形成弱碱的金属盐溶液反应时，由于溶液中H＋浓度较大，反应比钠与水的反应剧烈，最后钠可能在液面上发生燃烧；与盐溶液反应时，还可能会生成沉淀(如生成难溶碱)、气体(NH3)等。
题组一 钠的化学性质
1．下列关于钠的叙述中，不正确的是( )
A．金属钠与水反应生成氢气，但是实验室中不能用金属钠与水反应制备氢气
B．金属钠放在石棉网上加热时，先熔化成小球，然后剧烈燃烧，发出黄色火焰
C．金属钠在空气中放置生成氧化钠，在空气中燃烧生成过氧化钠
D．金属钠与氧气反应的产物取决于氧气的用量
解析：选D。金属钠与氧气反应的产物取决于反应条件。在空气中放置被氧气氧化，生成氧化钠；在空气中燃烧生成过氧化钠。
2．在蒸发皿中放入一小块钠，加热至熔化时，用玻璃棒蘸取少量无水CuSO4与熔化的钠接触，瞬间产生耀眼的火花，同时有红色物质生成。下列说法中不正确的是( )
A．上述反应是置换反应
B．上述反应是放热反应
C．上述反应中无水CuSO4表现了还原性
D．加热且无水条件下，Na可以与CuSO4反应并生成Cu
解析：选C。红色物质为金属铜，Na与CuSO4发生了置换反应，A、D项均正确；瞬间产生耀眼的火花，说明反应剧烈，同时也说明是放热反应，B项正确；无水CuSO4表现的是氧化性，C项错误。
题组二 钠与水、盐溶液的反应
3．向分别盛有100 mL水、100 mL 1 mol·L－1盐酸、100 mL 1 mol·L－1硫酸铜溶液的X、Y、Z三个烧杯中各投入0.05 mol Na。下列有关说法正确的是( )
A．三个烧杯中均会发生的离子反应为2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑
B．三个烧杯中钠均在液面上剧烈反应，且X烧杯中反应最剧烈
C．三个烧杯反应后，生成的含钠化合物的物质的量浓度相同
D．三个烧杯反应后，生成的气体的质量一定相同
解析：选D。钠与盐酸反应时钠先与H＋反应，离子方程式为2Na＋2H＋===2Na＋＋H2↑，与CuSO4溶液反应会生成沉淀，A错误。三个烧杯中，水中的氢离子浓度最小，反应最慢，B错误。X烧杯中生成NaOH，Y烧杯中生成NaCl，Z烧杯中生成Na2SO4，由于钠的物质的量相同，故Z烧杯中生成的含钠化合物的物质的量浓度最小，C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正确。
4．金属钠与水的反应是中学化学中的一个重要反应。该反应的演示方法分别如图甲、乙所示：
(1)现按图甲所示的方法，在室温时，向盛有饱和NaOH溶液的水槽中，加入一小块金属钠。下列有关描述正确的是________(填字母，下同)。
a．钠浮在液面上，并四处游动，最后消失
b．钠熔化成一个光亮的小球
c．恢复到室温时，NaOH溶液的浓度增大
d．恢复到室温时，溶液中Na＋数目减少
(2)按图乙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：(1)钠投入饱和NaOH溶液中，发生的反应为2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，其现象与钠在水中的反应现象相同；又因为原溶液是饱和的，反应消耗水，析出NaOH晶体，则NaOH溶液浓度不变，但溶液体积减小，故Na＋数目减少。(2)Na和H2O反应产生H2的同时产生NaOH，NaOH可以和Al发生反应：2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，故用铝箔包住Na时产生的H2的体积较大。
答案：(1)abd (2)b
(1)钠与水、酸反应的实质都是与H＋的反应。
(2)钠的密度小于水而大于煤油，当遇到考查钠的保存或钠在煤油和水的分界面处反应的问题时要注意这一点。
(3)若涉及钠与盐酸反应产生氢气的计算问题时要注意产生氢气的量与盐酸无关，只用钠的物质的量计算即可。
钠的重要化合物
[知识梳理]
1．氧化钠和过氧化钠的比较
物质
氧化钠(Na2O)
过氧化钠(Na2O2)
色态
白色固体
淡黄色固体
类别
离子化合物，
碱性氧化物
离子化合物，
过氧化物
电子式
Na＋[]2－Na＋
Na＋[]2－Na＋
氧元素
的价态
－2
－1
生成条件
常温
加热或点燃
热稳定性
不稳定(2Na2O＋O2
2Na2O2)
稳定
与水反应
的方程式
Na2O＋H2O===
2NaOH
2Na2O2＋2H2O===
4NaOH＋O2↑
与CO2反应
的方程式
Na2O＋CO2===
Na2CO3
2Na2O2＋2CO2===
2Na2CO3＋O2
与盐酸反应
的方程式
Na2O＋2HCl===
2NaCl＋H2O
2Na2O2＋4HCl===
4NaCl＋2H2O＋O2↑
用途
—
强氧化剂、漂白
剂、供氧剂
2.过氧化钠的强氧化性与还原性
从元素化合价角度分析Na2O2的性质：
(1)Na2O2的强氧化性
试剂
现象
反应原理
SO2气体
－
Na2O2＋SO2=== Na2SO4
FeCl2溶液
产生气体和红褐色沉淀
4Na2O2＋4FeCl2＋6H2O===4Fe(OH)3↓＋O2↑＋8NaCl
Na2SO3溶液
－
Na2O2＋Na2SO3＋H2O===Na2SO4＋2NaOH
氢硫酸
溶液变浑浊
Na2O2＋H2S===S↓＋2NaOH
酚酞溶液
产生气体，溶液先变红后褪色
与水反应生成O2和NaOH，使溶液变红，Na2O2的强氧化性又使之褪色
品红溶液
红色褪去
Na2O2的强氧化性使之褪色
(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＋，Na2O2发生自身的氧化还原反应。
3．碳酸钠与碳酸氢钠的比较
物质
碳酸钠(Na2CO3)
碳酸氢钠(NaHCO3)
俗名
纯碱、苏打
小苏打
色态
白色粉末
白色晶体
水溶性
易溶于水，
溶液呈碱性
易溶于水，溶液呈
碱性(相同温度时，比
Na2CO3溶解度小)
热稳定
性(化学
方程式)
稳定，受热不分解
不稳定，受热易分解：
2NaHCO3Na2CO3
＋CO2↑＋H2O
与H＋
反应(离
子方程式)
2H＋＋CO===
H2O＋CO2↑或
H＋＋CO
===HCO
H＋＋HCO
===H2O＋CO2↑；
在水溶液中，同浓度
的NaHCO3产生
CO2的速率比
Na2CO3快
与NaOH
溶液反应
不反应
NaOH＋NaHCO3===
Na2CO3＋H2O
与
Ca(OH)2
溶液反应
Ca2＋＋CO
===CaCO3↓
碱过量，离子方程式为
Ca2＋＋OH－＋HCO
===CaCO3↓＋H2O；
碱不足，离子方程式为
Ca2＋＋2OH－＋2HCO
===CaCO3↓＋CO
＋2H2O
与BaCl2
溶液反应
Ba2＋＋CO
===BaCO3↓
不反应
主要用途
制玻璃、造纸、
制皂、洗涤
发酵、医药、灭火器
[自我检测]
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)(2015·高考全国卷Ⅰ，8C)过氧化钠与水反应时，生成0.1 mol 氧气转移的电子数为0.2NA 。( )
(2)(2015·高考全国卷Ⅱ，10C)钠在空气中燃烧可生成多种氧化物。23 g钠充分燃烧时转移电子数为1NA。( )
(3)用热的烧碱溶液洗去油污，是因为Na2CO3可直接与油污反应。( )
(4)过氧化钠与二氧化碳反应时，过氧化钠既是氧化剂又是还原剂。( )
(5)78 g Na2O2中含阴离子的个数是2NA。( )
解析：(3)烧碱的主要成分是NaOH；(5)Na2O2电子式为Na＋[]2－Na＋，1 mol Na2O2中含有阴离子个数为NA。
答案：(1)√ (2)√ (3)× (4)√ (5)×
2．填“>”或“<”。
(1)热稳定性：NaHCO3________Na2CO3。
(2)与同浓度盐酸反应的剧烈程度：NaHCO3________Na2CO3。
(3)相同温度时，在水中的溶解性：NaHCO3________Na2CO3。
(4)等物质的量浓度溶液的pH：NaHCO3________Na2CO3。
答案：(1)< (2)> (3)< (4)<
(1)Na2O固体中阳离子(Na＋)、阴离子(O2－)的数目之比为2∶1，Na2O2固体中阳离子(Na＋)、阴离子(O)的数目之比也是2∶1。
(2)不能用澄清石灰水来鉴别Na2CO3与NaHCO3：Ca(OH)2溶液与二者均生成白色沉淀CaCO3，无法区别。
(3)NaOH与CO2的反应
①化学反应方程式：2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O、
Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3；
NaOH＋CO2===NaHCO3。
②产物的判断
有两试管分别装有Na2CO3和NaHCO3溶液，下列操作或判断正确的是( )
选项
操作
判断
A
分别加入澄清石灰水
产生沉淀者为Na2CO3
B
分别加入等浓度的稀盐酸
反应较剧烈者为Na2CO3
C
分别加入CaCl2溶液
产生沉淀者为Na2CO3
D
逐滴加入等浓度的盐酸
立即产生气泡者为Na2CO3
[解析] A项，发生的反应分别为Na2CO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋2NaOH，2NaHCO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋Na2CO3＋2H2O，两者现象相同(都产生白色沉淀)；B项，加入等浓度的稀盐酸时，NaHCO3溶液反应更剧烈；C项，Na2CO3与CaCl2发生反应：Na2CO3＋CaCl2===CaCO3↓＋2NaCl，产生白色沉淀，NaHCO3与CaCl2不反应；D项，逐滴加入等浓度的盐酸时，NaHCO3立即产生气泡，Na2CO3开始无气泡产生，过一会儿才产生气泡。
[答案] C
(2018·承德高三检测)下列有关NaHCO3和Na2CO3的性质，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产生的CO2体积小
B．等物质的量的NaHCO3和Na2CO3与同浓度盐酸完全反应，所消耗盐酸的体积Na2CO3是NaHCO3的两倍
C．等质量的NaHCO3和Na2CO3与盐酸完全反应，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，两者产生的CO2一样多
解析：选C。Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋CO2↑＋H2O，
NaHCO3＋HCl===NaCl＋CO2↑＋H2O。
解答此类题目用归“1”法：A项，假设二者都是1 g，则n(NaHCO3)＝n(CO2)＝ mol，n(Na2CO3)＝n(CO2)＝ mol，故A正确；B项，假设二者均为1 mol，则消耗的盐酸：Na2CO3为2 mol，NaHCO3为1 mol，故B正确；C项，假设二者均为1 g，Na2CO3需盐酸为2× mol＝ mol，NaHCO3需盐酸 mol，故C错误。
Na2CO3、NaHCO3的鉴别方法
题组一 钠的氧化物的性质
1．下列说法错误的是( )
A．钠与水反应的离子方程式为Na＋H2O===Na＋＋OH－＋H2↑
B．(2017·高考江苏卷)Na2O2吸收CO2产生O2 ，因此可用作呼吸面具供氧剂
C．(2017·高考海南卷)过氧化钠与二氧化碳反应可制备氧气
D．(2017·高考北京卷改编)二氧化碳使Na2O2固体变白过程中，CO2未被还原，也未被氧化
解析：选A。得失电子不守恒，A错误；过氧化钠可以和二氧化碳反应生成氧气：2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2，B、C、D正确。
2．a mol Na2O2和b mol NaHCO3固体混合后，在密闭容器中加热到250 ℃，使其充分反应，当排出O2和H2O的物质的量之比为1∶1时，a∶b为( )
A．1∶1 B．1∶2
C．2∶3 D．2∶1
解析：选C。该容器中先后发生了三个反应：2NaHCO3Na2CO3＋H2O↑＋CO2↑、2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2、2Na2O2＋2H2O(g)===4NaOH＋O2，b mol NaHCO3产生b mol混合气体，a mol Na2O2消耗a mol混合气体，剩余(b－a) mol H2O、产生a/2 mol O2，有a/2∶(b－a)＝1∶1，解得a∶b＝2∶3，C项正确。
Na2O2与CO2和H2O(g)反应的五大关系
(1)物质的量的关系
无论是CO2或H2O(g)的单一物质还是二者的混合物，通过足量的Na2O2时，CO2或H2O(g)与放出O2的物质的量之比均为2∶1。
(2)气体体积关系
若CO2和水蒸气的混合气体(或单一气体)通过足量Na2O2，气体体积的减少量为原混合气体体积的，即为生成氧气的量。
(3)固体质量关系
相当于固体Na2O2只吸收了CO2中的“CO”或H2O(g)中的“H2”；可以看作发生相应的反应：Na2O2＋CO===Na2CO3，Na2O2＋H2===2NaOH(实际上两反应都不能发生)。
(4)电子转移关系
当Na2O2与CO2、H2O(g)反应时，每产生1 mol O2转移2 mol电子。
(5)先后顺序关系
一定量的Na2O2与一定量的CO2和H2O(g)的混合物的反应，可看做Na2O2先与CO2反应，待CO2反应完全后，Na2O2再与H2O(g)发生反应。
题组二 Na2CO3和NaHCO3的性质与除杂
3．下列说法正确的是( )
A．制氯气时，用饱和NaHCO3溶液和浓硫酸净化气体
B．向苏打和小苏打溶液中分别加入盐酸，均冒气泡，说明两者均能与盐酸反应
C．NaHCO3溶液中加入稀HCl：CO＋2H＋===CO2↑＋H2O
D．苏打是面包发酵粉的主要成分之一
解析：选B。NaHCO3溶液显碱性能吸收氯气，A错；HCO在写离子方程式时，不能拆开，C错；小苏打是面包发酵粉的主要成分之一，D错。
4．为除去括号内的杂质，下列所选用的试剂或方法不正确的是( )
A．Na2CO3溶液(NaHCO3)，选用适量的NaOH溶液
B．NaHCO3溶液(Na2CO3)，应通入过量的CO2气体
C．Na2O2粉末(Na2O)，将混合物在氧气中加热
D．Na2CO3溶液(Na2SO4)，加入适量Ba(OH)2溶液，过滤
解析：选D。 Na2CO3和Na2SO4均能与Ba(OH)2反应，且加Ba(OH)2会引入新的杂质，不能达到除杂的目的。
5．(2018·潍坊高三模拟)向NaOH和Na2CO3混合溶液中滴加0.1 mol·L－1稀盐酸，CO2的生成量与加入盐酸的体积(V)的关系如图所示。下列判断正确的是( )
A．在O～a范围内，只发生中和反应
B．ab段发生反应的离子方程式为CO＋2H＋===H2O＋CO2↑
C．a＝0.3
D．原混合溶液中NaOH与Na2CO3的物质的量之比为 1∶2
解析：选C。向NaOH和Na2CO3混合溶液中滴加0.1 mol·L－1稀盐酸，发生的反应依次为OH－＋H＋===H2O，CO＋H＋===HCO，HCO＋H＋===CO2↑＋H2O，据此可以解答。在O～a范围内，发生的反应是OH－＋H＋===H2O，CO＋H＋===HCO，不只发生中和反应，A错误；ab段发生反应的离子方程式为HCO＋H＋===CO2↑＋H2O，B错误；从图像知生成CO2为0.01 mol，根据离子方程式HCO＋H＋===CO2↑＋H2O，可知消耗盐酸的物质的量为0.01 mol，故a＝0.3，C正确；根据离子方程式和图像可知Na2CO3的物质的量是0.01 mol，共计消耗盐酸0.02 mol，所以与氢氧化钠反应的盐酸是0.04 mol－0.02 mol＝0.02 mol，则氢氧化钠的物质的量为0.02 mol，因此原混合液中，NaOH与Na2CO3的物质的量之比为2∶1，D错误。
6．某校化学课外小组为了鉴别碳酸钠和碳酸氢钠两种白色固体，用不同的方法做了以下实验，如图所示。
(1)只根据图Ⅰ、图Ⅱ所示实验，能够达到实验目的的是________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。
(2)图Ⅲ、图Ⅳ所示实验均能鉴别这两种物质，有关反应的化学方程式为_______________________，
与实验Ⅲ相比，实验Ⅳ的优点是________(填选项序号)。
A．Ⅳ比Ⅲ复杂
B．Ⅳ比Ⅲ安全
C．Ⅳ比Ⅲ操作简便
D．Ⅳ可以做到用一套装置同时进行两个对比实验，而Ⅲ不行
(3)若用实验Ⅳ验证碳酸钠和碳酸氢钠的稳定性，则试管B中装入的固体最好是________________(填化学式)。
解析：(1)装置Ⅰ不能达到实验目的，二者现象相同，都能与盐酸反应产生使澄清石灰水变浑浊的二氧化碳气体。装置Ⅱ可以对比两者和盐酸反应放出CO2的速率及等质量时放出CO2的多少来进行鉴别。(2)～(3)NaHCO3加热可以分解产生CO2，Na2CO3加热不分解，可以利用装置Ⅲ鉴别。装置Ⅳ是改进装置，试管A中装入碳酸钠直接加热，试管B中装入碳酸氢钠间接加热，若间接加热的NaHCO3分解而直接加热的Na2CO3不分解，则可验证碳酸氢钠不稳定。
答案：(1)Ⅱ (2)2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O、CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O D (3)NaHCO3
用数形结合思想理解Na2CO3、NaHCO3与盐酸的反应
(1)向Na2CO3溶液中逐滴加入稀盐酸，开始无明显现象，后有无色气体放出：CO＋H＋===HCO、HCO＋H＋===H2O＋CO2↑。
(2)向盐酸中逐滴加入Na2CO3溶液，开始就有无色气体放出：CO＋2H＋===H2O＋CO2↑。
(3)Na2CO3、NaHCO3与盐酸反应的基本图像
①向Na2CO3溶液中逐滴加入盐酸，消耗HCl的物质的量与产生CO2的物质的量的关系如图1所示；
②向NaHCO3溶液中逐滴加入盐酸，消耗HCl的物质的量与产生CO2的物质的量的关系如图2所示；
③向NaOH、Na2CO3的混合溶液中逐滴加入盐酸，消耗HCl的物质的量与产生CO2的物质的量的关系如图3所示(设NaOH、Na2CO3的物质的量之比为1∶1，其他比例的图像请参照写)；
④向Na2CO3、NaHCO3的混合溶液中逐滴加入盐酸，消耗HCl的物质的量与产生CO2的物质的量的关系如图4所示(设Na2CO3、NaHCO3的物质的量之比为1∶1，其他比例的图像请参照写)。
镁的提取与应用
[知识梳理]
一、镁的提取
上述有关化学方程式为
①MgCl2＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋CaCl2；
②Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O；
③MgCl2·6H2OMgCl2＋6H2O；
④MgCl2Mg＋Cl2↑。
二、镁的性质
1．与非金属的反应
(1)与O2反应：2Mg＋O22MgO(填化学方程式)；现象：耀眼的白光；常用于信号弹和焰火，生成的MgO熔点高，作耐高温材料。
(2)与N2反应：3Mg＋N2Mg3N2(填化学方程式)。
2．与盐酸反应：Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑。
3．与某些氧化物反应
将燃着的镁条伸入盛满CO2的集气瓶中，镁条剧烈燃烧，发出耀眼的白光，瓶内壁上有黑色物质生成。化学方程式为2Mg＋CO22MgO＋C。
[自我检测]
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)氮化镁投入过量盐酸中：Mg3N2＋6H＋===3Mg2＋＋2NH3↑。( )
(2)在Mg(OH)2悬浊液中滴加氯化铵溶液：Mg(OH)2＋2NH4Cl===2NH3·H2O＋MgCl2。( )
(3)MgO是一种电解质，工业上常用电解MgO冶炼镁。( )
(4)电解氯化镁溶液产生黄绿色气体：2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－。( )
(5)在碳酸氢镁溶液中加入足量Ca(OH)2溶液：Mg2＋＋2HCO＋Ca2＋＋2OH－===MgCO3↓＋CaCO3↓＋2H2O。( )
解析：(1)盐酸过量生成NH4Cl；(3)工业上电解熔融MgCl2制取金属镁；(4)生成Mg(OH)2沉淀；(5)加入足量Ca(OH)2，Mg2＋以Mg(OH)2形式沉淀。
答案：(1)× (2)√ (3)× (4)× (5)×
2．怎样从MgCl2溶液中最终制得MgCl2固体？
答案：采取蒸发浓缩、冷却结晶的方法得到MgCl2·6H2O晶体，然后使MgCl2·6H2O在HCl气流中加热失去结晶水得到MgCl2固体。
(1)空气中的O2、N2及CO2均可与Mg发生反应，生成MgO、Mg3N2、C等固体，因此纯净的镁条在空气中燃烧的产物是混合物。
(2)冶炼金属镁用电解熔融MgCl2的方法，而不采用电解MgO的方法，因为MgO的熔点太高。
(2015·高考江苏卷)在CO2中，Mg燃烧生成MgO和C。下列说法正确的是( )
A．元素C 的单质只存在金刚石和石墨两种同素异形体
B．Mg、MgO中镁元素微粒的半径：r(Mg2＋)>r(Mg)
C．在该反应条件下，Mg的还原性强于C的还原性
D．该反应中化学能全部转化为热能
[解析] A选项，元素C还存在足球烯等其他同素异形体，所以错误；B选项，镁离子比镁原子少一个电子层，其半径比镁原子的小，所以错误；C选项，该反应中镁作还原剂，其还原性强于还原产物的还原性，所以正确；D选项，该反应发光，因此化学能不可能全部转化为热能，所以错误。
[答案] C
镁在空气中燃烧可能发生哪几个化学反应？写出化学方程式。
答案：2Mg＋O22MgO、3Mg＋N2Mg3N2、
2Mg＋CO22MgO＋C。
题组一 镁的性质
1．相同质量的镁条分别在①氧气、②空气、③氮气、④二氧化碳中完全燃烧，燃烧后所得固体产物的质量由小到大的顺序是( )
A．②①③④ B．④①②③
C．③②①④ D．③①②④
解析：选C。根据2Mg＋O22MgO、3Mg＋N2Mg3N2、2Mg＋CO22MgO＋C可知，镁在空气中发生以上三个反应，所得固体是MgO、Mg3N2和C的混合物。再根据各气体在空气中所占的比例可知C项正确。
2．某同学通过系列实验探讨Mg及其化合物的性质，操作正确且能达到目的的是( )
A．将水加入浓硫酸中得到稀硫酸，置镁片于其中探讨Mg的活泼性
B．将NaOH溶液缓慢滴入MgSO4溶液中，观察Mg(OH)2沉淀的生成
C．将Mg(OH)2浊液直接倒入已装好滤纸的漏斗中过滤，洗涤并收集沉淀
D．将Mg(OH)2沉淀转入表面皿中，加足量稀盐酸，加热蒸干得无水MgCl2固体
解析：选B。稀释浓硫酸时，应将浓硫酸沿着器壁慢慢加入水中，并及时搅拌，A错误；过滤时需要用玻璃棒引流，C错误；蒸发溶液时应该用蒸发皿而不是表面皿，由于MgCl2水解，所以必须在HCl气氛中加热才能得到无水MgCl2固体，D错误。
题组二 镁的提取
3．从海水中提取镁的工艺流程如图所示：
下列说法错误的是( )
A．用此法提取镁的优点之一是原料来源丰富
B．步骤⑦电解熔融MgCl2时阴极产生氯气
C．步骤⑥可将晶体置于HCl气流中脱水
D．上述工艺流程中涉及化合、分解和复分解反应
解析：选B。B项电解熔融氯化镁，阴极生成Mg，阳极生成氯气，叙述错误；C项MgCl2·6H2O若直接加热得到MgO，若在HCl气流中加热得到无水MgCl2，叙述正确；D项上述工艺流程涉及化合反应：CaO＋H2O===Ca(OH)2等，涉及分解反应：MgCl2Mg＋Cl2↑等，涉及复分解反应：Ca(OH)2＋MgCl2===Mg(OH)2↓＋CaCl2等，叙述正确。
4．(2018·福州模拟)镁是海水中含量较多的金属，镁、镁合金及镁的化合物在科学研究和工业生产中用途非常广泛。
(1)工业上可用电解熔融的无水氯化镁获得镁。其中氯化镁脱水是关键工艺之一，一种正在试验的氯化镁晶体脱水的方法是先将MgCl2·6H2O转化为MgCl2·NH4Cl·nNH3(铵镁复盐)，然后在700 ℃脱氨得到无水氯化镁，脱氨反应的化学方程式为_________________；
电解熔融氯化镁，阴极的电极反应式为________________________________________。
(2)储氢材料Mg(AlH4)2在110～200 ℃的反应为Mg(AlH4)2===MgH2＋2Al＋3H2↑，每生成27 g Al转移电子的物质的量为____________。
(3)工业上用MgC2O4·2H2O热分解制超细MgO，其热分解曲线如图。
图中隔绝空气条件下B→C发生反应的化学方程式为
________________________________________________________________________。
答案：(1)MgCl2·NH4Cl·nNH3MgCl2＋
(n＋1)NH3↑＋HCl↑ Mg2＋＋2e－===Mg
(2)3 mol (3)MgC2O4MgO＋CO↑＋CO2↑
镁及其化合物的转化关系图
[课后达标检测]
一、选择题
1．将绿豆粒大小的方形金属钠投入足量且含酚酞的水中，根据相应现象不能得出的结论是( )
选项
实验现象
结论
A
方形金属钠变成小球
钠反应速率快
B
钠浮于水面
水的密度大于钠
C
酚酞溶液变成红色
有NaOH生成
D
钠球游动，有“嘶嘶”的响声
有气体生成
解析：选A。钠的熔点低，且钠与水反应放热，会使方形金属钠熔化成闪亮的小球，A错误。
2．把23 g钠投入m1 g足量的水中得到a g溶液，把24 g镁投入m2 g足量的盐酸中得到b g溶液，若m1＝m2，则a、b的关系是( )
A．a>b B．a
解析：选C。由于m1＝m2，所以只需比较反应后溶液增加的质量即可。由差量法可知，23 g钠投入水中放出1 g氢气，溶液增重22 g；24 g镁投入盐酸中放出2 g氢气，溶液增重22 g，所以反应后a＝b。
3．跟Na、Na2O、Na2O2、NaOH、Na2CO3、NaHCO3六种物质都能发生反应的是( )
A．H2O B．CO2
C．H2SO4 D．Ca(OH)2固体
解析：选C。下表中“×”表示不发生反应，“√”表示能发生反应：
Na
Na2O
Na2O2
NaOH
Na2CO3
NaHCO3
H2O
√
√
√
×
×
×
CO2
×
√
√
√
√
×
H2SO4
√
√
√
√
√
√
Ca(OH)2
×
×
×
×
√
√
4.被称为“国防金属”的镁，60%来自于海洋，从海水中提取镁的正确方法是( )
物质
氧化镁
氯化镁
熔点/℃
2 852
714
A.海水Mg(OH)2Mg
B．海水MgCl2溶液―→MgCl2(熔融)Mg
C．海水Mg(OH)2MgOMg
D．海水Mg(OH)2MgCl2溶液―→MgCl2(熔融)Mg
答案：D
5．过氧化钠具有强氧化性，遇木炭、铝粉等还原性物质时可燃烧。下列有关说法不正确的是( )
A．Na2O2与CO2反应时，Na2O2是氧化剂，CO2是还原剂
B．熔融过氧化钠时不可使用石英坩埚
C．过氧化钠与木炭、铝粉反应时，过氧化钠均表现出强氧化性
D．过氧化钠与二氧化硫反应时可生成硫酸钠
解析：选A。Na2O2与H2O、CO2反应时，都是Na2O2自身发生的歧化反应，A项错误；石英的主要成分是SiO2，而Na2O2能与SiO2反应生成Na2SiO3，故熔融过氧化钠时不可使用石英坩埚，B项正确；Na2O2具有强氧化性，而C、Al、SO2均具有还原性，故Na2O2可与C、Al、SO2发生氧化还原反应，可将C氧化成CO2，将Al氧化成Al2O3，将SO2氧化成Na2SO4，所以C项和D项均正确。
6．物质的量为0.10 mol的镁条在只含有CO2和O2混合气体的容器中燃烧(产物不含碳酸镁)，反应后容器内固体物质的质量不可能为( )
A．3.2 g B．4.0 g
C．4.2 g D．4.6 g
解析：选D。若镁全部与氧气反应只生成氧化镁，其质量是4.0 g；若镁全部与二氧化碳反应生成氧化镁和碳，其质量是4.6 g；若镁未全部参加反应，其质量应大于2.4 g。因为只要有氧气存在，就不可能生成单质碳，即镁应该首先与氧气反应，所以选项D是不可能的。
7．某实验小组为测定工业纯碱中碳酸钠的质量分数(含少量NaCl)，准确称量W g样品进行实验，下列实验方法所对应的实验方案和测量数据最合理的是( )
选项
实验方法
实验方案
测量数据
A
滴定法
将样品配成100 mL溶液，取10.00 mL，加入甲基橙，用标准盐酸滴定
消耗盐酸
的体积
B
量气法
将样品与盐酸反应，使生成的气体全部被碱石灰吸收
碱石灰增重
C
重量法
将样品放入烧杯中，置于天平上，加入足量盐酸
减轻的质量
D
量气法
将样品与盐酸反应，气体通过排水量气装置量气
排水体积
解析：选A。 A．利用酸碱滴定法可以测得，A项正确；B.碱石灰也吸收CO2中含有的水蒸气，B项错误；C.加入盐酸，质量增加，C项错误；D.CO2能溶于水，所以不能用排水法量气，D项错误。
8．将0.4 g NaOH和1.06 g Na2CO3混合并配成溶液，向溶液中滴加0.1 mol·L－1稀盐酸。下列图像能正确表示加入盐酸的体积和生成CO2的物质的量的关系的是( )
解析：选C。盐酸先与氢氧化钠反应，无气体生成，而后盐酸与碳酸钠反应生成碳酸氢钠，无气体生成，碳酸钠全部转化为碳酸氢钠后，继续滴加盐酸将有二氧化碳气体生成，三步反应消耗盐酸的量相同。故C项正确。
9．下列事实及其解释不正确的是( )
A．滴有酚酞的NaHCO3溶液呈浅红色，微热后红色加深，是因为NaHCO3分解生成了Na2CO3
B．钠保存在煤油中，是因为煤油不与钠发生反应，钠比煤油密度大，煤油可以使钠隔绝空气和水蒸气
C．用洁净的玻璃管向包有Na2O2的脱脂棉吹气，脱脂棉燃烧，说明CO2、H2O与Na2O2的反应是放热反应
D．钠长期暴露在空气中的产物是Na2CO3，原因是钠与氧气生成的Na2O与水和二氧化碳反应
解析：选A。A项，对NaHCO3溶液微热，红色加深，是因为HCO的水解程度增大，溶液碱性增强。
二、非选择题
10．(1)①纯净的Na2CO3 a g ②Na2CO3与NaHCO3的混合物a g ③纯净的NaHCO3 a g，按要求回答下列问题：
A．分别与盐酸完全反应时，耗酸量从大到小的顺序为____________。
B．分别与盐酸完全反应时，放出CO2气体的量从大到小的顺序为____________。
C．分别溶于水，再加入足量的澄清石灰水，生成沉淀的质量从大到小的顺序为____________。
D．分别配成等体积的溶液，c(Na＋)的浓度从大到小的顺序为____________。
(2)将a g Na2CO3和NaHCO3的混合物充分加热，其质量变为b g，则Na2CO3的质量分数为____________。
(3)若将问题(1)中的等质量改为等物质的量，回答上述A、B、C、D四问：
A．____________________；B.____________________；
C．____________________；D.____________________。
答案：(1)A.①>②>③ B．③>②>① C．③>②>① D．①>②>③
(2)×100%
(3)A.①>②>③ B．①＝②＝③ C．①＝②＝③ D．①>②>③
11．海水的综合利用可以制备金属镁，其流程如下：
(1)海水提镁要用到海滩上的贝壳，它的作用是_________，贝壳经历的有关变化的化学方程式是________________________。
(2)写出由MgCl2得到金属镁的反应方程式：________________________。
(3)Mg(OH)2沉淀中混有Ca(OH)2应怎样除去？(写出实验步骤)___________________
________________________________________________________________________。
(4)从经济效益角度看，该化工厂的厂址应选择在________。
(5)实验室中将粗盐制成精盐的过程中，在溶解、过滤、蒸发三个步骤的操作中都要用到玻璃棒，分别说明在这三种情况下用到玻璃棒的目的。
溶解时：________________________________________；
过滤时：_________________________________________；
蒸发时：__________________________________________。
解析：在海水提镁的生产中，利用海边的贝壳制造石灰乳，以降低运输成本，将电解生成的氯气与氢气化合制备盐酸，再将盐酸与氢氧化镁反应制取氯化镁，以实现原料的循环利用，以及将厂址选在海边等都是为了提高经济效益。
答案：(1)作为原料，用来制碱 CaCO3CaO＋CO2↑，CaO＋H2O===Ca(OH)2
(2)MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑
(3)加入MgCl2溶液至过量，过滤，用水洗涤沉淀
(4)海边
(5)搅拌，加速溶解 引流，使待过滤液体沿玻璃棒流入漏斗，防止外溅 搅拌，防止因局部过热而使液体或晶体飞溅
12．钠是很活泼的金属，在空气中燃烧的产物是Na2O2。Na2O的制取可以通过如下反应完成：Na＋NaNO3Na2O＋N2↑(未配平)。请回答下列问题：
(1)上述反应的氧化剂是________(写化学式)。制取Na2O时，若金属钠与NaNO3按质量比23∶17投料，充分反应后收集到的气体体积为1.12 m3(标准状况下)，则制得的Na2O的质量为________kg。
(2)制取Na2O时由于设备密封性不好而进入了少量空气，导致制得的Na2O产品中含有Na2O2杂质。现有Na2O产品m g(假设只含有Na2O2杂质)，请从下面选用合适的仪器和试剂，设计一种可选用的实验仪器组合，以完成样品中Na2O含量的测定。
可选用的试剂：
a．浓硫酸 b．水
c．盐酸标准溶液 d．NaOH标准溶液
e．酚酞 f．碱石灰
g．稀盐酸
实验过程中发生反应的化学方程式
实验所需仪器(用字母表示)
实验所需试剂(用字母表示)
实验需直接测定的有关物理量(用文字说明)
(3)某学生设计了以下实验方案来测定该试样中Na2O的质量分数，其操作流程和实验数据如下：
该Na2O产品中Na2O的质量分数为________。
解析：(1)由N元素的化合价降低可知，NaNO3是氧化剂，配平化学方程式：10Na＋2NaNO36Na2O＋N2↑，收集到1.12 m3(标准状况下)N2，n(N2)＝50 mol，那么n(Na2O)＝300 mol，故m(Na2O)＝300 mol×62 g·mol－1×10－3 kg·g－1＝18.6 kg。(2)要测定样品中氧化钠的含量有多种方法，可通过测量与水反应生成O2的体积来计算Na2O2的量，也可测量反应后锥形瓶和溶液的总质量与反应前锥形瓶、样品和水的总质量之差，还可以通过滴定法测定锥形瓶中生成NaOH的量来计算。(3)设试样中Na2O的物质的量为x mol，Na2O2的物质的量为y mol，则有，解得x＝0.1，那么Na2O的质量分数为×100%＝80%。
答案：(1)NaNO3 18.6
(2)(以下三种方法任选一种，其他合理方法亦可)
Ⅰ
2Na2O2＋2H2O===
4NaOH＋O2↑，
Na2O＋H2O
===2NaOH
A、D
b
①反应前锥形瓶、样品和水的总质量
②反应后锥形瓶和溶液的总质量
Ⅱ
2Na2O2＋2H2O===
4NaOH＋O2↑，
Na2O＋H2O
===2NaOH
G、C
b
量筒中收集到的气体的体积
Ⅲ
2Na2O2＋2H2O===
4NaOH＋O2↑，
Na2O＋H2O
===2NaOH，
NaOH＋HCl===
NaCl＋H2O
D、H
b、c、e
中和锥形瓶中样品与水反应后所得溶液消耗的盐酸标准溶液的体积
(3)80%
13．烧碱、纯碱等都是重要的化工原料。
(1)利用如图装置可以证明二氧化碳与烧碱溶液发生了反应。
①若将A与B连接，打开止水夹，将胶头滴管中的液体挤入烧瓶，此时的实验现象是________________。
②若其他操作不变，将A与C连接，可观察到的现象是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)向100 mL 1 mol·L－1烧碱溶液中通入一定量CO2充分反应后，将溶液在低温下蒸干得到白色固体X，X的组成可能有四种情况，按出现的先后顺序分别是Ⅰ.NaOH、Na2CO3，Ⅱ.__________________________，Ⅲ.Na2CO3、NaHCO3，Ⅳ.____________________。
①常温下，将得到的固体X重新溶于水，在所得溶液中加入盐酸，使溶液的pH＝7，再将溶液蒸干，得到固体的质量为________g。
②若要验证白色固体X是第Ⅰ种组成，依次加入的试剂为________(填字母序号，下同)。
a．盐酸 b．MgCl2溶液
c．BaCl2溶液 d．Ba(OH)2溶液
在验证的过程中，一定需要进行的操作是________。
a．萃取 b．洗涤
c．过滤 d．分馏
③若白色固体X为第Ⅲ种组成，下列实验方案中不能准确测定其中NaHCO3质量分数的是________。
a．取m g X与足量Ba(OH)2溶液充分反应，过滤，洗涤，烘干得n g固体
b．取m g X与足量盐酸充分反应，加热，蒸干，灼烧得n g固体
c．取m g X充分加热，减重n g
d．取m g X与足量稀硫酸充分反应，逸出的气体被足量碱石灰吸收，增重n g
④若白色固体X的质量为7.0 g，则X的组成为________(填“Ⅰ”“Ⅱ”“Ⅲ”或“Ⅳ”)。
解析：(1)①将A与B连接，打开止水夹，将胶头滴管中的液体挤入烧瓶，由于二氧化碳易溶于氢氧化钠溶液且与NaOH发生反应，使烧瓶内部压强迅速减小，故广口瓶中的水要沿导管进入烧瓶；②将A与C连接，其他操作不变，导致外界压强高于瓶内压强，故广口瓶中的长导管口会产生气泡。(2)③a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原混合物的总质量可以列式求出碳酸钠和碳酸氢钠的质量分数，正确；b选项中n g固体为生成的氯化钠的质量，根据钠原子守恒和原混合物总质量可列式计算出碳酸氢钠的质量分数，正确；c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，进而求出碳酸氢钠的质量分数，正确；d选项中碱石灰增加的质量为盐与酸反应生成的二氧化碳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氢钠的质量分数，不正确。④可采用极值法来判断，若全部为Na2CO3质量为5.3 g，若全部为NaHCO3质量为8.4 g，固体X的质量为7.0 g，故其为碳酸钠和碳酸氢钠的混合物。
答案：(1)①水沿导管由广口瓶进入烧瓶
②广口瓶中的长导管口有气泡产生
(2)Na2CO3 NaHCO3
①5.85 ②cb c ③d ④Ⅲ
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