2020年高考化学一轮总复习文档：第三章第9讲钠及重要化合物 学案

第三章　金属元素及其重要化合物
[考纲解读]　1.掌握Na及其重要化合物的主要性质，了解其应用。2.掌握镁、铝及其重要化合物的性质，了解其用途。3.掌握Al3＋、AlO、Al(OH)3之间的相互转化关系。4.了解铁及其重要化合物的主要性质及其应用。5.以Fe2＋、Fe3＋的相互转化为例，理解变价金属元素的氧化还原反应。6.能鉴别溶液中的Fe2＋、Fe3＋。7.了解铜及其化合物的性质。
第9讲　钠及其重要化合物

一、钠的性质及应用
1．钠的物理性质
(1)颜色：银白色，有金属光泽。
(2)密度：ρ(H2O)＞ρ(Na)＞ρ(煤油)。
(3)熔点：低于100 ℃。
(4)硬度：质地柔软，可以用小刀切割。
2．从钠原子的结构认识钠的化学性质——还原性

(1)与非金属单质(如O2、Cl2)的反应

Cl2：2Na＋Cl22NaCl
(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 ↑。
(4)钠与盐的反应
①钠与盐溶液反应

如Na投入CuSO4溶液中，反应的离子方程式为2Na＋2H2O＋Cu2＋===Cu(OH)2↓＋H2↑＋2Na＋。
②金属钠具有强还原性，熔融状态下可以用于制取金属，如：4Na＋TiCl44NaCl＋Ti。
3．钠的制取及保存
(1)制取：化学方程式为2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑。
(2)保存：密封保存，通常保存在煤油中。
4．钠的用途
(1)制取Na2O2等化合物。
(2)钠、钾合金(液态)可用于原子反应堆的导热剂。
(3)用作电光源，制作高压钠灯。
(4)冶炼某些金属
二、氧化钠和过氧化钠

续表

三、碳酸钠和碳酸氢钠



四、碱金属的一般性与特殊性
1．一般性


2．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)碱金属跟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。
五、焰色反应
1．焰色反应的概念
某些金属或它们的化合物在灼烧时都会使火焰呈现出特殊的颜色，其属于物理变化，属于元素的性质。
2．焰色反应的操作
(1)洗、烧：将铂丝蘸稀盐酸在无色火焰上灼烧至无色。
(2)蘸、烧：蘸取试样(固体也可以蘸取)在无色火焰上灼烧观察火焰颜色。
(3)洗、烧：将铂丝再蘸稀盐酸灼烧至无色，就可以继续做新的实验了。
3．常见元素的焰色
钠元素黄色；钾元素紫色(透过蓝色钴玻璃观察)。

1.判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”，并指明错因。
(1)钾、钠、镁等活泼金属着火时，不能用泡沫灭火器灭火。(√)
错因：___________________________________________________________
(2)1 mol Na2O2固体中含离子总数为4NA。(×)
错因：1_mol_Na2O2固体中含2_mol_Na＋和1_mol_O，离子总数为3NA。
(3)过氧化钠与水反应时，生成0.1 mol O2转移的电子数为0.2NA。(√)
错因：___________________________________________________________
(4)用铂丝蘸取少量某溶液进行焰色反应，火焰呈黄色，该溶液一定是钠盐溶液。(×)
错因：NaOH溶液的焰色也是黄色。
(5)所有金属及其化合物灼烧时火焰均有颜色。(×)
错因：铂丝灼烧时就没有颜色。
(6)相同温度下溶解度：小苏打<苏打，热稳定性：Na2CO3>NaHCO3。(√)
错因：___________________________________________________________
2．教材改编题
(据人教必修一P53 T2)下列关于钠及其化合物的叙述中，正确的是(　　)
A．钠露置在空气中，表面很快变暗，是因为生成了Na2O2
B．钠有很强的还原性
C．Na＋有很强的氧化性
D．NaCl灼烧时火焰呈黄色，这是NaCl的化学性质
答案　B

考点　钠的性质及用途
[典例1]　(2018·石家庄模拟)有关钠的叙述正确的是(　　)
A．2.3 g钠与97.7 g水反应后，溶液中溶质的质量分数等于4%
B．钠和CuSO4溶液反应生成的蓝色沉淀上有时出现暗斑，这是析出了金属铜
C．向金属钠与水反应后的溶液中通入适量氯气后，溶液中含有两种溶质
D．钠在空气中的缓慢氧化与其在空气中点燃所得的产物一样
解析　w＝×100%≠4%，A项错误；Na先与H2O反应生成NaOH，并放出大量的热，NaOH再与硫酸铜反应生成氢氧化铜蓝色沉淀，氢氧化铜不稳定，受热分解为氧化铜，B项错误；2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，2NaOH＋Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O，C项正确；D项，Na在空气中缓慢氧化生成Na2O，Na在空气中点燃生成Na2O2，D项错误。
答案　C
名师精讲
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大小的钠，剩余的钠放回原试剂瓶。
2．钠失火的处理：沙土盖灭，不能用水或泡沫灭火器灭火。
3．钠与水(或酸)：Na与H2O(或酸)反应的实质都是与H＋的反应。
4．钠与盐溶液的反应
(1)钠与盐溶液反应的思维模板

如：Na与MgSO4溶液的反应，先考虑Na与水反应，再考虑MgSO4与生成的NaOH溶液反应。
(2)钠与不同盐溶液反应实验现象的描述
①共性
因为钠与不同的溶液反应均属于剧烈的置换反应，故有共同的现象产生：a.浮：钠浮在液面上；b.熔：钠熔化成光亮的小球；c.游：在液面上不停地游动直至反应完；d.响：反应中不停地发出“嘶嘶嘶”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，反应比与水剧烈，最后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)、气体(NH3)等。

1．把一小块金属钠放入下列溶液中，说法正确的是(　　)
A．放入饱和NaOH溶液中：有氢气放出，恢复至原温度后溶液的pH增大
B．放入稀CuSO4溶液中：有氢气放出，有紫红色铜析出
C．放入MgCl2溶液中：有氢气放出，有白色沉淀生成
D．放入NH4NO3溶液中：有无色无味气体放出
答案　C
解析　A项错误，饱和NaOH溶液中放入钠，钠与水反应消耗水且生成NaOH，从而会有部分NaOH晶体析出，同时生成氢气，由于溶液仍是饱和溶液，故溶液的pH不变；B项错误，钠与水反应生成氢气和NaOH，NaOH与CuSO4反应会出现蓝色沉淀；C项正确，钠与水反应生成的NaOH与MgCl2反应生成Mg(OH)2白色沉淀；D项错误，钠与水反应放热，生成的NaOH与NH反应生成NH3·H2O，NH3·H2O部分分解产生的少量氨气会与氢气同时放出，故放出的气体有刺激性气味。
2．取一支大试管，加入20 mL饱和澄清石灰水(ρ＝1.06 g·cm－3)，再加入5 mL苯(ρ＝0.87 g·cm－3)，静置后缓慢加入黄豆粒大小的钠块(ρ＝0.97 g·cm－3)。下列实验现象中，能观察到的有(　　)
①钠在饱和澄清石灰水层反应并四处游动　②有气体产生
③澄清石灰水变浑浊　④钠在石灰水与苯的界面处反应并上下跳动　⑤钠停留在苯层不反应　⑥钠块最后消失
A．①②⑥ B．②③④⑥
C．⑤ D．①②③⑥
答案　B
解析　根据题意，金属钠的密度小于饱和澄清石灰水，但大于苯，故将金属钠投入盛有石灰水和苯的大试管中，钠会处于二者的界面处；同时由于钠与水反应生成H2，H2对金属钠产生推动作用，故金属钠在界面处可能上下跳动。由于有NaOH生成，并放出热量，Ca(OH)2的溶解度减小，饱和澄清石灰水中有Ca(OH)2析出，溶液变浑浊。
考点　氧化钠、过氧化钠
[典例2]　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

(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)＝18.6 kg。
(2)测定样品中氧化钠的含量有多种方法，可通过测生成O2的体积来计算Na2O2的量；也可测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62x＋78y＝7.75,78(x＋y)＝9.35，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)


(3)80%
名师精讲
1．Na2O2的强氧化性与还原性
从元素化合价角度分析Na2O2的性质
2Na22
(1)Na2O2的强氧化性

(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。
2．Na2O2与CO2和H2O反应的五大关系
(1)物质的量的关系
无论是CO2、H2O的单一物质还是二者的混合物，通过足量的Na2O2时，CO2或H2O与放出O2的物质的量之比均为2∶1。
(2)气体体积关系
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”，H2O中的“H2”；可以看做发生相应的反应：Na2O2＋CO===Na2CO3，Na2O2＋H2===2NaOH(实际上两反应都不容易直接发生)。
(4)电子转移关系
当Na2O2与CO2、H2O反应时，每产生1 mol O2转移2 mol e－。

(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。

3．下列说法正确的是(　　)
A．可用H2O来确定某Na2O粉末中是否含有Na2O2
B．可用CO2来确定某Na2O粉末中是否含有Na2O2
C．Na2O比Na2O2稳定
D．将适量的Na2O2、Na2O分别加到酚酞溶液中，最终溶液均为红色
答案　A
解析　CO2、H2O与Na2O2、Na2O均能反应，且CO2、H2O与Na2O2反应时能产生O2，因O2、CO2均是无色无味的气体，故不能用CO2来确定Na2O粉末中是否含有Na2O2，而Na2O2与H2O反应会产生气泡，Na2O与H2O反应无明显现象，可用H2O来确定Na2O粉末中是否含有Na2O2，所以A项正确，B项错误；Na2O在空气中加热会转化为Na2O2，故Na2O2比Na2O稳定，C项错误；将Na2O、Na2O2加到酚酞溶液中，二者均与溶液中的H2O反应生成碱而使溶液变为红色，但Na2O2具有强氧化性，最终会使溶液褪色，D项错误。
4．取一定质量的某物质在a g氧气中完全燃烧，将其产物跟足量的过氧化钠固体完全反应，反应后容器内有b g氧气，测得b＞a，下列物质中满足上述结果的是(　　)
A．HCOOH B．HCHO
C．CH4 D．C6H12O6
答案　A
解析　烃及烃的含氧衍生物在O2中充分燃烧后生成CO2、H2O，产物通过足量的Na2O2，发生反应2CO2＋2Na2O2===2Na2CO3＋O2,2H2O＋2Na2O2===4NaOH＋O2↑，对生成物变式：Na2CO3～Na2O2·CO,2NaOH～Na2O2·H2，可知过氧化钠增加的质量＝与CO2同物质的量的CO质量＋与H2O同物质的量的H2质量，质量增加部分物质的组成可以表示为nCO·mH2，即化学式可表示为nCO·mH2的物质完全燃烧后能被过氧化钠完全吸收，而题述有机物反应后容器内氧气质量大于原氧气质量，故有机物的化学式符合nCO·mH2·xO2形式。HCOOH可以改写为CO·H2·O2 形式，故A符合；HCHO可以改写为CO·H2，故B不符合；CH4中没有氧元素，反应后氧气质量小于原氧气质量，故C不符合；C6H12O6可以改写为6CO·6H2形式，反应后氧气质量等于原氧气质量，故D不符合。
考点　碳酸钠、碳酸氢钠
[典例3]　(2018·长沙模拟)向体积均为10 mL且物质的量浓度相同的两份NaOH溶液中分别通入一定量的CO2得到溶液甲和乙。向甲、乙两溶液中分别滴加0.1 mol·L－1盐酸。此时反应生成CO2体积(标准状况)与所加盐酸体积间的关系如图所示。则下列叙述中正确的是(　　)

A．原NaOH溶液的物质的量浓度为0.5 mol·L－1
B．当0 C．乙溶液中含有的溶质是Na2CO3、NaHCO3
D．乙溶液中滴加盐酸后产生CO2体积的最大值为112 mL(标准状况)
解析　加入50 mL盐酸时，恰好反应生成NaCl，根据物料守恒可知，n(HCl)＝n(NaOH)，所以c(NaOH)＝0.05 L×0.1 mol·L－1÷0.01 L＝0.5 mol·L－1，A项正确；根据图像可知，甲溶液中含有的溶质为Na2CO3和NaHCO3，所以0 答案　A
名师精讲
1．判断类别，用准性质，突破Na2CO3、NaHCO3的鉴别
(1)利用热稳定性不同

(2)利用和酸反应生成气体的速率不同(相同条件下)

(3)利用阴离子的不同

(4)利用溶液的酸碱性不同

2．用数形结合理解Na2CO3、NaHCO3与盐酸的反应
(1)向Na2CO3溶液中逐滴加入盐酸，第一步：CO转化为HCO，无气体产生；第二步：HCO与H＋反应产生CO2。消耗盐酸的体积与产生CO2的体积的关系如图1所示。
(2)向NaHCO3溶液中逐滴加入盐酸，消耗盐酸的体积与产生CO2的体积的关系如图2所示。
(3)向NaOH、Na2CO3的混合溶液中逐滴加入盐酸，消耗盐酸的体积与产生CO2的体积的关系如图3所示(设NaOH、Na2CO3的物质的量之比x∶y＝1∶1，其他比例时的图像略)。
(4)向Na2CO3、NaHCO3的混合溶液中逐滴加入盐酸，消耗盐酸的体积与产生CO2的体积的关系如图4所示(设Na2CO3、NaHCO3的物质的量之比m∶n＝1∶1，其他比例时的图像略)。



5．(2018·石家庄辛集中学模拟)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，前者消耗盐酸的物质的量比后者多
C．向等体积等物质的量浓度的Na2CO3和NaHCO3溶液分别滴加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
答案　D
解析　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：CO＋Ba2＋===BaCO3↓，NaHCO3与Ba(OH)2溶液反应，当NaHCO3少量时：HCO＋OH－＋Ba2＋===BaCO3↓＋H2O；当NaHCO3过量时：2HCO＋Ba2＋＋2OH－===BaCO3↓＋CO＋2H2O。
6．(2018·岳阳模拟)分别取等物质的量浓度的氢氧化钠溶液各100 mL，再通入一定量的CO2，随后分别各取20 mL 溶液，向其中逐滴滴入0.2 mol·L－1的盐酸，在标准状况下产生CO2的体积(y轴)与所加入盐酸的体积(x轴)的关系如下图(分A、B两种情况)：

(1)在A情况下，溶质是________________(填化学式)，其物质的量之比为________。
(2)在B情况下，溶质是________________(填化学式)，其物质的量之比为________。
(3)原氢氧化钠溶液的物质的量浓度为________。
答案　(1)NaOH、Na2CO3　1∶1
(2)Na2CO3、NaHCO3　1∶1　(3)1.5 mol·L－1
解析　(1)CO2与NaOH溶液反应后，其溶质可能为NaOH和Na2CO3、Na2CO3、Na2CO3和NaHCO3、NaHCO3；A中，x＝100时开始生成CO2，x＝150时反应完全，溶质为Na2CO3与NaOH，且n(Na2CO3)∶n(NaOH)＝1∶1。
(2)B图像中，开始无CO2生成，含有Na2CO3，开始放出气体至无气体放出时消耗盐酸150 mL－50 mL＝100 mL，是50 mL的2倍，则含有NaHCO3，n(Na2CO3)∶n(NaHCO3)＝1∶1。
(3)当加入150 mL盐酸时，恰好完全反应，此时溶液中溶质为NaCl。据物料守恒有n(NaOH)＝n(Na＋)＝n(Cl－)＝0.2 mol·L－1×0.15 L＝0.03 mol，所以c(NaOH)＝＝1.5 mol·L－1。
考点　碱金属的性质及焰色反应
[典例4]　(2018·湖北高三测试)利用焰色反应，人们在烟花中有意识地加入特定金属元素，使焰火更加绚丽多彩。下列说法正确的是(　　)
A．非金属单质燃烧时火焰均为无色
B．NaCl与Na2CO3灼烧时火焰颜色相同
C．焰色反应均应透过蓝色钴玻璃观察
D．只有金属单质灼烧时火焰才有颜色
解析　某些非金属单质燃烧时火焰有颜色，A、D错误；焰色反应为金属元素的物理性质，与元素的存在形式(化合态或游离态)无关，同种金属元素的焰色反应相同，B正确；观察钾元素的焰色反应时透过蓝色钴玻璃，C错误。
答案　B
名师精讲
1．碱金属的常见设问点
(1)碱金属单质与水(或酸)反应的现象。
(2)碱金属单质的保存(注意碱金属的密度)。
(3)碱金属单质与氧气反应产物的判断。
(4)碱金属对应的氢氧化物碱性强弱的比较。
(5)碱金属的碳酸盐性质的比较。
(6)与最新的科学技术相关的碱金属的应用。
2．焰色反应
(1)焰色反应的现象只与元素的种类有关，而与元素的状态无关，如Na＋、Na的焰色反应均为黄色。
(2)观察钾的焰色反应时必须透过蓝色钴玻璃观察，目的是滤去黄光以免产生干扰。


7．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，下列各判断正确的是(　　)
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＋
答案　B
解析　Na元素的焰色为黄色，而K元素的焰色为紫色，而且黄色会干扰紫色，所以不能判断是否含有K元素。
8．有关碱金属的叙述正确的是(　　)
A．随核电荷数的增加，碱金属单质的熔点逐渐降低，密度逐渐增大
B．碱金属单质的金属性很强，均易与Cl2、O2、N2等发生反应
C．Cs2CO3加热时不能分解为CO2和Cs2O
D．无水硫酸铯的化学式为Cs2SO4，它不易溶于水
答案　C
解析　钾的密度小于钠的密度，这是碱金属单质密度依次增大的一个例外；碱金属中除锂外，均不易与N2直接反应；由Na2CO3加热不分解，可得出Cs2CO3加热也不分解；Cs与Na同为碱金属元素，性质相似，由Na2SO4易溶于水，可得出Cs2SO4也易溶于水。