高中化学人教版 (新课标)必修1第三章 金属及其化合物第二节 几种重要的金属化合物教案及反思

第二节　几种重要的金属化合物

课时1　钠的重要化合物

目标与素养：1.了解氧化钠、过氧化钠的主要性质和用途。(宏观辨识与变化观念)2.掌握Na2CO3、NaHCO3的主要性质和用途。(宏观辨识与变化观念)3.了解焰色反应的概念及应用。(宏观辨识)

一、钠的氧化物

Na2O为白色固体，Na2O2为淡黄色固体。

1．Na2O的主要性质

氧化钠是碱性氧化物，能与水、酸性氧化物、酸等发生反应。

写出下列反应方程式：

(1)与水反应：Na2O＋H2O===2NaOH；

(2)与酸性氧化物(如CO2)反应：Na2O＋CO2===Na2CO3；

(3)与酸(如HCl)反应：Na2O＋2HCl===2NaCl＋H2O。

2．过氧化钠的性质

写出下列反应方程式：

(1)与H2O反应：2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑；

(2)与CO2反应：2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2。

微点拨：

氧化钠与过氧化钠的比较

二、碳酸钠和碳酸氢钠

1．主要性质

(1)物理性质

(2)化学性质

①热稳定性

a．Na2CO3较稳定，受热难分解，但碳酸钠晶体(Na2CO3·xH2O)易风化(x≤10)。

b．NaHCO3不稳定，受热易分解，反应的化学方程式为2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O。

②与酸(足量盐酸)反应(写化学方程式，后同)

a．Na2CO3：Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋CO2↑＋H2O。

b．NaHCO3：NaHCO3＋HCl===NaCl＋CO2↑＋H2O。

③与碱(氢氧化钠)反应

a．Na2CO3与NaOH不反应。

b．NaHCO3：NaHCO3＋NaOH===Na2CO3＋H2O。

2．用途

(1)碳酸钠：重要的化工原料，在玻璃、肥皂、合成洗涤剂、造纸、纺织、石油等方面有广泛的应用。

(2)碳酸氢钠：是发酵粉的主要成分，可以做治疗胃酸过多的药剂。

三、焰色反应

1．定义：很多金属或它们的化合物在灼烧时都会使火焰呈现特殊的颜色，这在化学上叫做焰色反应。

2．操作步骤

(1)洗：将铂丝(或光洁无锈的铁丝)用盐酸洗净。

(2)烧：将洗净的铂丝(或铁丝)在火焰上灼烧至与原火焰颜色相同。

(3)蘸：蘸取试样。

(4)烧：在无色的火焰上灼烧，并观察火焰颜色。

(5)洗：再用盐酸洗净铂丝(或铁丝)。

(6)烧：在无色的火焰上烧至无色。

3．常见元素的焰色反应

钠——黄色，钾——紫色。

微点拨：观钾的焰色反应时，要透过蓝色钴玻璃观察，避免钠的黄色光干扰。

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)Na2O2属于金属氧化物，也属于碱性氧化物。 (　　)

(2)Na2O与Na2O2的阴、阳离子个数比均为1∶2。 (　　)

(3)Na2CO3、NaOH、Na2O的焰色反应均为黄色。 (　　)

(4)Na2CO3、NaHCO3的水溶液中加CaCl2溶液均有白色沉淀CaCO3生成。  (　　)

[答案]　(1)×　(2)√　(3)√　(4)×

2．下列说法正确的是  (　　)

A．焰色反应为黄色，说明该物质中肯定含有钠元素

B．某物质的焰色反应不显紫色(未透过蓝色钴玻璃)，说明该物质中肯定没有钾元素

C．焰色反应不能用于物质的鉴别

D．焰色反应是化学变化

A　[焰色反应是物理变化；焰色反应时，钠元素的黄光会干扰钾的紫光，可用蓝色钴玻璃滤去钠的黄光；焰色反应常被用于物质的鉴别。]

3．写出下列反应的化学方程式：

(1)Na2O2溶于水                                   。

(2)Na2CO3与稀盐酸反应                            。

(3)Na2CO3溶液与BaCl2溶液反应                        。

(4)NaHCO3受热分解                            。

[答案]　(1)2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑

(2)Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋CO2↑＋H2O

(3)Na2CO3＋BaCl2===BaCO3↓＋2NaCl

(4)2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O

1.过氧化钠的四点注意

(1)Na2O2不是碱性氧化物，因其与酸(盐酸、稀硫酸等)反应时除生成盐和水外，还生成O2，不符合碱性氧化物的概念。

(2)Na2O2具有强氧化性，能氧化S2－、SO2、SO、Fe2＋、酸碱指示剂等。

(3)Na2O2的水溶液具有漂白性，因此Na2O2的水溶液能氧化有色物质而使之褪色，能漂白品红溶液、酸碱指示剂、有色布条等。

(4)Na2O2与水的反应可分为两个过程：①Na2O2＋2H2O===2NaOH＋H2O2；②2H2O2===2H2O＋O2↑。

所以Na2O2与H2O反应时，Na2O2既是氧化剂又是还原剂。反应过程中有H2O2生成，H2O2有强氧化性，故向反应后的水溶液中滴加酚酞试液时，溶液先变红后褪色。

2．Na2O2与CO2、H2O反应的定量关系

(1)物质的量的关系

无论是CO2或H2O的单一物质还是两者的混合物，通过足量的Na2O2时，放出O2的物质的量与CO2或H2O的物质的量之比均为1∶2。

(2)电子转移关系

当Na2O2与CO2、H2O反应时，每产生1 mol O2转移2 mol 电子，且在反应中Na2O2既是氧化剂又是还原剂。

(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”；可以看作发生相应的反应Na2O2＋CO===Na2CO3，Na2O2＋H2===2NaOH(实际上该反应不能发生)。

(4)先后顺序关系

一定量的Na2O2与一定量CO2和H2O(g)的混合物的反应，可视作Na2O2先与CO2反应，待CO2反应完全后，Na2O2再与H2O(g)发生反应。

【典例】　1 mol过氧化钠与2 mol碳酸氢钠固体混合后，在密闭容器中加热充分反应，排出气体物质后冷却，残留的固体物质是(　　)

A．Na2CO3　　　　　　 B．Na2O2、Na2CO3

C．NaOH、Na2CO3   D．Na2O2、NaOH、Na2CO3

A　[Na2O2与NaHCO3的混合物受热分解时，首先是NaHCO3分解：

2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑

2 mol         1 mol     1 mol  1 mol

生成的1  mol CO2先与1 mol Na2O2反应生成Na2CO3，而1 mol H2O就不能反应。]

1．下列关于Na2O2的叙述中正确的是(　　)

A．Na2O2是淡黄色固体，久置于空气中变成Na2O

B．Na2O2与水的反应中，Na2O2只作氧化剂

C．1 mol CO2和H2O(g)的混合气体通入足量Na2O2充分反应生成1 mol O2

D．Na2O2与CO2或H2O反应，1 mol Na2O2参加反应，转移1 mol电子

D　[Na2O2久置于空气中生成Na2CO3，A错；Na2O2与H2O反应，Na2O2既作氧化剂又作还原剂，B错；Na2O2与CO2或H2O(g)反应生成O2的物质的量是CO2或H2O(g)的，C错。]

2．CO和H2的混合气体共3 g，与足量的过氧化钠置于密闭容器中，通入足量氧气用电火花点燃，则固体的质量增加了  (　　)

A．3 g　　　 B．3.2 g　　　

C．4.4 g　   D．5.6 g

A　[CO、H2分别与O2反应生成CO2和H2O，CO2和H2O再与Na2O2反应，写出反应的化学方程式，然后把方程式叠加到一起来观察，很容易得出结论。]

1.Na2CO3与盐酸反应

(1)向盐酸中逐滴加入Na2CO3溶液(开始时酸过量)

2HCl＋Na2CO3===2NaCl＋CO2↑＋H2O。

(2)向Na2CO3溶液中逐滴加入盐酸(开始时酸不足)

HCl＋Na2CO3===NaCl＋NaHCO3；

HCl＋NaHCO3===NaCl＋CO2↑＋H2O。

结论：不同的滴加顺序产生不同的现象，这也是不用其他试剂就可鉴别Na2CO3溶液和盐酸的原理。

2．碳酸钠与碳酸氢钠的性质比较

(1)两点相似

①均能与酸反应生成CO2气体；

②均能与澄清石灰水反应生成CaCO3白色沉淀。

(2)五点不同

①在水中的溶解度不同：Na2CO3＞NaHCO3；

②与酸反应的速率不同：NaHCO3＞Na2CO3；

③热稳定性不同：Na2CO3＞NaHCO3；

④与CaCl2溶液反应的现象不同：Na2CO3有白色沉淀生成，NaHCO3无变化。

⑤溶液中逐滴加酸：NaHCO3开始就有气体，Na2CO3开始无气体。

3．碳酸钠与碳酸氢钠的鉴别方法

4．Na2CO3与NaHCO3的分离与提纯

3．下列说法不正确的是(　　)

A．相同条件下，Na2CO3比NaHCO3的溶解度大

B．Na2CO3中含NaHCO3，可通过加热除去NaHCO3

C．向Na2CO3和NaHCO3溶液中逐滴加入盐酸，现象不同

D．物质的量相等的Na2CO3和NaHCO3分别与足量盐酸反应得CO2的物质的量之比为2∶1

D　[D项中生成的CO2的物质的量相同。]

4．在课堂上老师出示了两瓶失去标签的Na2CO3和NaHCO3无色饱和溶液，希望班里同学提出简便的鉴别方法，该班同学踊跃提出看法，其中不合理的是 (　　)

①用干燥的pH试纸检验，pH大的是Na2CO3

②取等量的溶液于两支试管中，各滴入酚酞溶液，红色较深的是Na2CO3

③取等量的溶液于两支试管中，加热，有气泡产生的是NaHCO3

④取等量的溶液于两支试管中，逐滴加入稀盐酸，开始就有气体放出的是NaHCO3

⑤取等量的溶液于两支试管中，滴加BaCl2溶液，生成白色沉淀的是Na2CO3

⑥取等量的溶液于两支试管中，滴加Ba(OH)2溶液，生成白色沉淀的是Na2CO3

A．①②　　　　　　　 B．③⑥

C．④⑤   D．②⑤ 

B　[③中因为NaHCO3溶液受热时NaHCO3不分解，只有NaHCO3固体受热才分解；⑥中分别向两支试管中滴Ba(OH)2溶液，都能出现白色沉淀，化学方程式为Na2CO3＋Ba(OH)2===2NaOH＋BaCO3↓，2NaHCO3＋Ba(OH)2===Na2CO3＋BaCO3↓＋2H2O。]

系列微专题3：Na2CO3、NaHCO3与酸反应的图像问题

1．Na2CO3溶液中逐滴加入盐酸(图1)

　(Oa＝ab)

图1　　　　

有关离子方程式Oa段：CO＋H＋===HCO；

ab段：HCO＋H＋===CO2↑＋H2O。

2．NaHCO3溶液中逐滴加入盐酸(图2)

图2

离子方程式：HCO＋H＋===CO2↑＋H2O。

3．等物质的量Na2CO3、NaHCO3的混合物中逐滴加入盐酸(图3)

　(Oa＝ab)

图3　　　　　

有关离子方程式Oa段：CO＋H＋===HCO；

ab段：HCO＋H＋===CO2↑＋H2O。

4．等物质的量NaOH、Na2CO3的混合物中逐滴加入盐酸(图4)

　(Oa＝2ab)

图4　　　　　

有关离子方程式Oa段：OH－＋H＋===H2O，CO＋H＋===HCO；

ab段：HCO＋H＋===CO2↑＋H2O。

1．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(　　)

A　　　　　　　　　　　B

C　　　　　　　　　　　D

C　[NaOH＋HCl===NaCl＋H2O，

0.01 mol　0.01 mol

Na2CO3＋　HCl　===NaHCO3＋NaCl，

0．01 mol　0.01 mol　0.01 mol

NaHCO3＋HCl===NaCl＋CO2↑＋H2O。]

0．01 mol　0.01 mol　　　0.01 mol

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物质的量的关系如图所示(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NaHCO3

②Ⅱ图对应溶液中的溶质为Na2CO3和NaHCO3，且二者的物质的量之比为1∶1

③Ⅲ图对应溶液中的溶质为NaOH和Na2CO3，且二者的物质的量之比为1∶1

④Ⅳ图对应溶液中的溶质为Na2CO3

A．①②　　　　　　 B．①③

C．②④   D．②③

A　[Ⅲ图对应溶液中的溶质为Na2CO3，Ⅳ图对应溶液中的溶质为Na2CO3和NaOH，且物质的量之比为1∶1。]

1．下列关于钠的化合物的叙述中，错误的是  (　　)

A．氧化钠是一种白色固体

B．过氧化钠与水反应放出氢气

C．烧碱和纯碱进行焰色反应，火焰都呈黄色

D．过氧化钠在呼吸面具中作为氧气的来源

B　[Na2O2与H2O反应放出O2。]

2．下列反应的离子方程式错误的是(　　)

A．碳酸氢钠溶液与氢氧化钠溶液混合：

HCO＋OH－===CO＋H2O

B．碳酸氢钠溶液与澄清石灰水混合：

HCO＋OH－===CO＋H2O

C．碳酸钠溶液与澄清石灰水混合：

Ca2＋＋CO===CaCO3↓

D．碳酸钠溶液与氯化钡溶液混合：

Ba2＋＋CO===BaCO3↓

B　[碳酸氢钠溶液与澄清石灰水反应生成碳酸钙沉淀、碳酸钠和水，与氢氧化钠溶液反应生成碳酸钠和水；碳酸钠溶液与澄清石灰水反应生成碳酸钙沉淀和氢氧化钠，碳酸钠溶液与氯化钡溶液反应生成碳酸钡沉淀和氯化钠。]

3．如右图装置，试管中盛有水，气球a中盛有干燥的Na2O2颗粒。U形管中注有浅红色的水。将气球用橡皮筋紧缚在试管口。实验时将气球中的Na2O2抖落到试管b的水中，将发现的现象是(　　)

A．U形管内红水褪色　　 B．试管内溶液变红

C．气球a被吹大   D．U形管水位：d＜c

C　[由于发生反应：2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑，产生O2使气球膨胀，该反应放出大量热量，使广口瓶中的空气受热膨胀而出现U形管中的水位：d＞c。]

4．A、B、C、D、F五种物质的焰色反应均为黄色，A、B、C、D与盐酸反应均生成E，此外B还生成一种可燃性气体。而C、D还生成一种无色无味气体H，该气体能使澄清石灰水变浑浊。D和A可反应生成C，F和H也可反应生成C和另一种无色无味气体。请回答下列问题：

(1)写出A、C、F的化学式：

A        ；C        ；F        。

(2)写出F和H反应的化学方程式：                     。

(3)写出下列反应的离子方程式：

①D＋盐酸                                       ；

②B＋水                                          。

[解析]　根据题意可推知：A为NaOH，B为Na，C为Na2CO3，D为NaHCO3，E为NaCl，F为Na2O2，H为CO2。

[答案]　(1)NaOH　Na2CO3　Na2O2

(2)2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2

(3)①HCO＋H＋===H2O＋CO2↑

②2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑