高三化学复习知识清单（通用版） 知识清单05 钠及其重要化合物

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【知识归纳】
一、单质钠的结构和性质
1．钠的结构
（1）构成微粒：Na+和自由电子，作用力金属键
（2）电子排布式：1s22s22p63s1
①能量不同的电子种类：4
②运动状态不同的电子种类：11
③空间运动状态不同的电子种类：6
（3）晶胞结构
①堆积名称：体心立方密堆积
②堆积类型：A2型或钾型
③配位数：8
2．钠的物理性质
（1）颜色状态：银白色固体
（2）硬度：很小，可以用小刀切，剩余的钠要放回原瓶
（3）密度：比水的小，而比煤油的大，比酒精的大
（4）熔点：比较低，原因：钠离子的比较大，电荷少，金属键弱，破坏金属键所需能量低
3．钠和氧气的反应
（1）条件不同，产物不同，现象不同
①Naeq \(-------→,\s\up7(O2),\s\d5(常温))Na2O，表面变暗
②Naeq \(-------------→,\s\up7(O2),\s\d5(加热或点燃))Na2O2，产生黄色火焰；生成淡黄色固体
（2）钠元素的存在形态：只以化合态形式存在
（3）变质：钠在空气中长期放置最终变成碳酸钠
（4）保存：一般保存在煤油或石蜡油中
（5）灭火：钠着火时一般用砂土扑灭
4．钠与活性氢的反应
（1）反应本质及关系式：2Na+2H+2Na++H2↑
①水：2Na+2H2O2NaOH+H2↑
②盐酸：2Na+2HCl2NaCl+H2↑
③乙醇：2Na+2CH3CH2OH2CH3CH2ONa+H2↑
④乙酸：2Na+2CH3COOH2CH3COONa+H2↑
⑤苯酚：2Na+2OH2ONa+H2↑
（2）反应速率快慢：HCl＞CH3COOH＞OH＞CH3CH2OH＞H2O
（3）反应现象
①水
②乙醇：钠沉在液体底部，缓慢反应冒出气泡
5．钠与盐反应
（1）钠和熔融盐反应
①反应原理：发生置换反应
②熔融TiCl4：4Na+TiCl44NaCl+Ti
（2）钠和盐溶液（CuSO4）反应
①反应原理：NaNaOHCu（OH）2↓
②主要现象：有气泡产生，产生蓝色沉淀
二、钠的氧化物的结构和性质
1．钠的氧化物的结构
2．Na2O的晶胞
（1）晶胞中含Na2O个数：4，O2－的堆积方式：面心立方最密堆积
（2）Na+的配位数：4，O2－的配位数8
3．转化关系
（1）反应：2Na2O+O22Na2O2
（2）稳定性：Na2O2更稳定
4．Na2O2的自身氧化还原反应

（1）关系式：2Na2O2~O2~2e－
（2）方程式
①CO2：2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2
②H2O：2Na2O2+2H2O4NaOH+O2↑
（3）氧化剂是Na2O2，还原剂是Na2O2
（4）Na2Ox变质：在空气中长期放置最终变成Na2CO3
（5）Na2O2和水反应的原理
①复分解反应：Na2O2+2H2O2NaOH+H2O2
②热分解反应：2H2O22H2O+O2↑
5．Na2O2的还原性和强氧化性
（1）遇KMnO4等强氧化剂时，表现出还原性，氧化产物为O2。
（2）强氧化性
①遇到CO2、SO3等最高价氧化物时发生自身氧化还原反应生成盐和O2，既表现氧化性又表现还原性
2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2、2Na2O2+2SO32Na2SO4+O2
②遇到CO、SO2等低价氧化物时一般将其氧化成最高价含氧酸盐，只表现氧化性
Na2O2+CONa2CO3、Na2O2+SO22Na2SO4
6．钠的氧化物和盐溶液反应
（1）反应原理
①钠的氧化物先和水反应，生成的NaOH再和盐发生复分解反应
②过氧化钠与还原性溶液反应：直接发生氧化还原反应
（2）反应举例
①CuCl2溶液eq \(------→,\s\up7(Na2O),\s\d5(现象))产生蓝色沉淀
②MgCl2溶液eq \(------→,\s\up7(Na2O2),\s\d5(现象))产生白色沉淀和无色气体
③FeCl2溶液eq \(------→,\s\up7(Na2O),\s\d5(现象))产生白色沉淀，迅速变成灰绿色，最后变成红褐色
④FeCl2溶液eq \(------→,\s\up7(Na2O2),\s\d5(现象))立即产生气泡和红褐色沉淀
7．Na2O2的漂白性
（1）原理及特点：氧化性漂白，永久性漂白
（2）适用范围：能漂白有机色素，不能漂白无机色素（如墨汁）
（3）实验现象
①石蕊试液现象是溶液先变蓝后褪色，并有气泡产生
②酚酞试液现象是溶液先变红后褪色，并有气泡产生
③品红溶液现象是溶液红色褪去，并有气泡产生
三、Na2O2与H2O、CO2反应的四种关系规律
1．气体体积的关系
无论是CO2或H2O（g）的单一气体还是二者的混合物，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，气体体积的减少量是原来气体体积的，等于生成氧气的体积，即ΔV＝V（O2）＝V（混合）。
2．先后顺序关系
由于CO2能够与NaOH反应，所以一定量的Na2O2与一定量的H2O（g）和CO2的混合物反应，可视为Na2O2先与CO2反应，剩余的Na2O2再与H2O（g）反应。
3．转移电子关系
当Na2O2与CO2、H2O反应时，物质的量的关系为2Na2O2～O2～2e－，n（e－）＝n（Na2O2）＝2n（O2）。
4．固体质量关系
（1）基本规律：CO2、水蒸气分别与足量Na2O2反应时，固体相当于吸收了CO2中的“CO”、水蒸气中的“H2”，所以固体增加的质量Δm（CO2）＝28g·ml－1×n（CO2），Δm（H2O）＝2g·ml－1×n（H2O）。
（2）特殊应用：凡分子组成符合（CO）m·（H2）n的物质，m g该物质在O2中完全燃烧，将其产物［CO2和H2O（g）］通入足量Na2O2后，固体增重必为m g。或者是由C、H、O三种元素组成的物质，只要C、O原子个数比为1∶1，即可满足上述关系。
四、碳酸钠的性质和应用
1．俗名：纯碱或苏打，水溶液呈碱性
2．Na2CO3与酸的反应
（1）盐酸
①Na2CO3NaHCO3CO2
②HClCO2NaHCO3
（2）碳酸：Na2CO3+CO2+H2O2NaHCO3
3．Na2CO3与碱反应
（1）KOH：不反应
（2）Ca(OH)2：Na2CO3+Ca（OH）2CaCO3↓+2NaOH
4．Na2CO3的水解反应
（1）第一步：CO32－+H2OHCO3－+OH－
（2）第二步：HCO3－+H2OH2CO3+OH－
5．Na2CO3与可溶性盐反应
（1）钙、钡盐：发生复分解反应
①CO32－+Ca2+CaCO3↓ ②CO32－+Ba2+BaCO3↓
（2）铝、铁盐：发生水解相互促进反应
①2Al3++3CO32－+3H2O2Al（OH）3↓+3CO2↑
②2Fe3++3CO32－+3H2O2Fe（OH）3↓+3CO2↑
五、碳酸氢钠的性质和应用
1．俗名：小苏打，水溶液呈弱碱性
2．色、态：白色细小的晶体
3．溶解性
（1）所有的碳酸氢盐都能溶于水
（2）溶解度比Na2CO3的小，原因是NaHCO3中含有氢键
（3）饱和Na2CO3溶液eq \(------→,\s\up7(CO2),\s\d5(过量))现象是有白色晶体析出
4．热不稳定性：2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O
5．与盐酸的反应：NaHCO3+HClNaCl+H2O+CO2↑
6．NaHCO3与强碱溶液反应
（1）本质：HCO3－+OH－＝CO32－+H2O
（2）可溶性钙、钡碱：量不同，产物不同
①少量Ca(OH)2：2NaHCO3+Ca（OH）2CaCO3↓+Na2CO3+2H2O
②过量Ca(OH)2：NaHCO3+Ca（OH）2CaCO3↓+NaOH+H2O
③共同现象都是：产生白色沉淀
7．NaHCO3与可溶性盐的反应
（1）钙、钡盐：不反应
（2）铝、铁盐：双水解反应
①Al3++3HCO3－Al（OH）3↓+3CO2↑
②Fe3++3HCO3－Fe（OH）3↓+3CO2↑
（3）Na[Al(OH)4]或NaAlO2：酸碱中和反应
HCO3－+[Al(OH)4]－Al(OH)3↓+CO32－+H2O
AlO2－+HCO3－+H2OAl(OH)3↓+CO32－
8．侯氏制碱法
（1）流程：饱和NaClNaHCO3Na2CO3
（2）原理：利用NaHCO3的溶解度小，析出晶体
（3）反应
①制NaHCO3：NaCl+NH3+H2O+CO2NaHCO3↓+NH4Cl
②制Na2CO3：2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O
（4）循环利用的物质：CO2
六、有关Na2CO3、NaHCO3的检验、鉴别和除杂
1．Na2CO3、NaHCO3的除杂
2．Na2CO3、NaHCO3的鉴别
（1）固体的鉴别
①加热法：产生使澄清石灰水变浑浊的气体的是NaHCO3固体。
②气体法：滴入稀盐酸，产生气泡速率快的是NaHCO3固体。
（2）溶液的鉴别
①沉淀法：加入BaCl2溶液或CaCl2溶液，产生沉淀的是Na2CO3溶液。
②测pH法：用pH试纸测相同浓度的稀溶液，pH大的是Na2CO3溶液。
3．Na2CO3和NaHCO3的检验
（1）步骤
①向溶液中加入足量的BaCl2溶液或CaCl2溶液，过滤
②分别向沉淀和滤液中加入足量的稀盐酸
③将产生的气体依次通过品红溶液和澄清石灰水
（2）现象及结论：品红溶液不褪色，澄清石灰水变浑浊
①沉淀上产生该现象：原溶液中含有Na2CO3
②滤液中产生该现象：原溶液中含有NaHCO3
③同时产生该现象：原溶液中含有Na2CO3和NaHCO3
七、碱金属元素
1．碱金属的一般性与特殊性
（1）原子结构与性质
①相同点：最外层上都只有1个电子
②不同点：从Li→Cs电子层数逐渐增多，原子半径逐渐增大
（2）化学性质
①性质的相似性（用R表示碱金属元素）
②性质的递变性
③性质的具体体现
2．碱金属单质、化合物的特殊性
（1）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）颜色：除了Cs略带金色光泽外，其余的都是银白色有金属光泽的固体
（3）保存
①一般都保存在煤油或石蜡油中，锂只能保存在石蜡油中
②试剂瓶中的试剂取出后，一般不能放回原瓶，但金属Na、K等需立即放回原瓶
（4）盐的溶解性
①一般情况下，碱金属所形成的盐均溶于水，并且在一定温度下，酸式盐比正盐的溶解度大
②NaHCO3的溶解度比Na2CO3的小
（5）碱金属氢化物（如NaH）：都是离子化合物，其中氢以H－形式存在，是强还原剂
（6）锂与O2反应与钠不同，只生成Li2O，而不生成Li2O2
八、焰色试验
1．实验图示
2．操作顺序
3．常见元素的焰色试验的颜色
4．特别提醒
（1）焰色试验是某些金属元素的性质，与元素的存在形态无关
①产生原因：灼烧时，基态电子吸收能量跃迁到激发态，由激发态跃迁回基态时，释放的能量以可见光形式呈现
②变化类型：物理变化
（2）黄色火焰能够遮盖紫色火焰
①蓝色钴玻璃可以将黄光过滤掉，避免钠元素的干扰
②若肉眼看不到紫色火焰，则样品中可能含钾元素
③若肉眼看到紫色火焰，则样品中一定不含钠元素
九、含钠物质的用途
1．钠的用途
（1）制钠的化合物：制Na2O2等
（2）冶金还原剂：从熔融的卤化物中置换出钛、锆、铌、钽等难熔金属
（3）制高压钠灯：黄光，射程远、透雾能力强
（4）原子反应堆导热剂：钠、钾合金，室温下是液体，吸热能力强
2．Na2O2的用途
（1）漂白剂：纸浆、毛、丝、草帽辫
（2）消毒剂：强氧化性，杀菌消毒
（3）供氧剂：吸入二氧化碳和水蒸气，呼出氧气
3．Na2CO3的用途
（1）制玻璃
①Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑
②CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑
（2）制肥皂：油脂的碱性水解，其主要成分是高级脂肪酸钠
（3）去污剂：热的碱液去除餐具上的油污
（4）造纸、纺织
4．NaHCO3的用途
（1）发酵粉：①中和食品发酵产生的有机酸；②加热分解产生大量CO2
（2）治胃酸：中和胃中过多的盐酸
（3）灭火剂
①干粉灭火器：2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O
②泡沫灭火器：Al3++3HCO3－Al（OH）3↓+3CO2↑
5．NaCl的用途
（1）食品咸味剂
（2）食品防腐剂：最早的防腐剂
（3）渗透压调节剂：生理盐水，浓度为0.9%（质量分数）
物质
氧化钠
过氧化钠
氧的价态
－2价
－1价
电子式
所含离子
2个Na+和1个O2－
2个Na+和1个O22－
化学键
离子键
离子键和共价键
氧化物类别
碱性氧化物
过氧化物（不属碱性氧化物）
无机化合物
H2、CO及H2和CO的混合气体
有机化合物
CH3OH（甲醇）、HCHO（甲醛）、CH3COOH（乙酸）、
HCOOCH3（甲酸甲酯）、C6H12O6（葡萄糖）等
序号
混合物（括号内为杂质）
除杂方法
①
Na2CO3（s）（NaHCO3）
加热法
②
NaHCO3（aq）（Na2CO3）
通入足量CO2
③
Na2CO3（aq）（NaHCO3）
滴加适量NaOH溶液
元素
Li
Na
K
Rb
Cs
与氧气反应
反应越来越剧烈，产物越来越复杂
Li2O
Na2O、Na2O2
K2O、K2O2、KO2
更复杂氧化物
与水反应
反应越来越剧烈
反应缓慢
反应剧烈
轻微爆炸
剧烈爆炸
氢氧化物
碱性强弱：LiOH＜NaOH＜KOH＜RbOH＜CsOH
元素
钠
钾
锂
钙
锶
钡
铜
焰色
黄色
紫色
紫红色
砖红色
洋红色
黄绿色
绿色