2020版高考新创新一轮复习化学通用版学案：第三章第一节钠及其化合物

第三章 金属及其化合物
第一节
钠及其化合物


1.了解钠及其重要化合物的制备方法。
2.掌握钠及其重要化合物的主要性质及其应用。

考点(一)　钠及其氧化物 【点多面广精细研】

1．钠的性质与应用
(1)物理性质
颜色状态
密度
硬度
熔点
银白色固体
比水小，比煤油大
较小
较低，低于100 ℃
(2)化学性质
钠在化学反应中易失去最外层的一个电子，表现还原性。
①与非金属单质(如O2、Cl2)的反应
O2
常温：4Na＋O2===2Na2O(白色固体)
加热：2Na＋O2Na2O2(淡黄色固体)
Cl2
2Na＋Cl22NaCl
②与水的反应
2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑。
钠与水(含酚酞)反应的实验现象分析：

③与酸的反应
2Na＋2H＋===2Na＋＋H2↑。
[注意]　Na先与酸反应，再与水反应——先酸后水。
④与盐溶液的反应
与盐溶液反应时先与水反应，生成的碱与盐可能发生复分解反应。如与CuSO4溶液反应：
2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，
2NaOH＋CuSO4===Cu(OH)2↓＋Na2SO4。
总反应为2Na＋2H2O＋CuSO4===Cu(OH)2↓＋Na2SO4＋H2↑。
⑤与羟基化合物的反应
2Na＋2C2H5OH―→2C2H5ONa＋H2↑。
(3)工业制备
2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑。
(4)保存
钠易与空气中的O2、H2O反应，且钠的密度比煤油的密度大，不与煤油反应，故通常将钠保存在煤油中。
(5)钠的用途
①制钠钾合金，用于原子反应堆的导热剂。
②作还原剂来制取活泼金属。
如4Na＋TiCl44NaCl＋Ti。
③制作高压钠灯。
2．钠的氧化物——氧化钠与过氧化钠
(1)氧化钠、过氧化钠的性质比较
物质
氧化钠(Na2O)
过氧化钠(Na2O2)
颜色状态
白色固体
淡黄色固体
类别
碱性氧化物
过氧化物
氧元素化合价
－2
－1
化学键类型
只有离子键
有离子键和共价键
电子式
Na＋[]2－Na＋
Na＋[]2－Na＋
组成结构
由Na＋与O2－构成，＝
由Na＋与O构成，＝
与水反应
Na2O＋H2O===2NaOH
2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑
与CO2反应
Na2O＋CO2===Na2CO3
2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2
与盐酸反应
Na2O＋2HCl===2NaCl＋H2O
2Na2O2＋4HCl===4NaCl＋2H2O＋O2↑
主要用途
可制烧碱
漂白剂、消毒剂、供氧剂
保存
密封
密封、远离易燃物
(2)Na2O2的强氧化性与还原性
从元素化合价角度分析Na2O2的性质：

①Na2O2的强氧化性
试剂
现象
反应原理并解释
SO2气体
—
Na2O2＋SO2===Na2SO4
FeCl2溶液
有红褐色
沉淀生成
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
溶液先变红后褪色
与水反应生成NaOH，Na2O2的强氧化性使之褪色
品红溶液
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，表现出还原性，氧化产物为。
③遇CO2、H2O、H＋时则会发生自身的氧化还原反应。
[小题练微点]
判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(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)金属钠在石棉网上加热时，先熔化成银白色小球，然后剧烈燃烧，产生黄色火焰(　　)
(3)金属钠着火时，可用泡沫灭火器或干燥的沙土灭火(　　)
(4)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(　　)
(5)金属钠具有强还原性，可与TiCl4溶液反应制取金属Ti(　　)
(6)实验完毕后剩余的金属钠不能随意丢弃，应放回原试剂瓶(　　)
(7)1 mol Na2O2固体中含离子总数为4NA(　　)
(8)H2O2和Na2O2都属于过氧化物，含有的化学键完全相同(　　)
(9)Na2O2在与CO2的反应中既是氧化剂，又是还原剂(　　)
(10)将足量过氧化钠投入紫色石蕊溶液中，溶液先变蓝色后褪色，同时有气泡产生(　　)
答案：(1)√　(2)√　(3)×　(4)×　(5)×　(6)√　(7)× (8)×　(9)√　(10)√
[学霸微提醒]
(1)金属Na在空气中长期放置，最终会生成Na2CO3粉末，发生的反应为Na→Na2O→NaOH→Na2CO3·10H2O→Na2CO3。
(2)Na2O2常温下为淡黄色固体，其他同颜色的物质有单质硫(黄色)、AgBr(浅黄色)、AgI(黄色)。


钠的性质
1.金属钠分别与下列溶液反应时，既有沉淀析出，又有气体逸出的是(　　)
A．BaCl2溶液　　　　　　　　 B．K2SO4溶液
C．Ca(HCO3)2溶液 D．NH4NO3溶液
解析：选C　因为是溶液中的反应，所以都有H2产生，NH4NO3溶液还产生NH3，Ca(HCO3)2溶液还产生CaCO3沉淀。
2．(2019·崇明模拟)少量金属钠投入下列试剂中，反应最缓慢的是__________，既有气体又有沉淀的是__________。
A．NaHCO3溶液反应 B．饱和氯化铵溶液
C．0.1 mol·L－1 NaOH溶液 D．无水乙醇
解析：A项，少量金属钠投入NaHCO3溶液中，反应为2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，NaOH＋NaHCO3===Na2CO3＋H2O；B项，金属钠投入饱和氯化铵溶液中，反应为2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，反应消耗水，饱和氯化铵溶液析出氯化铵固体，可能释放出氨气；C项，少量金属钠投入0.1 mol·L－1 NaOH溶液中，反应为2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑；D项，少量金属钠投入无水乙醇中，反应为2Na＋2C2H5OH===2C2H5ONa＋H2↑；钠为活泼金属，钠与水溶液的反应，实质都是与H＋的反应，乙醇为非电解质，不电离，与钠反应最缓慢。
答案：D　B
[方法规律]　钠与盐溶液反应的原理分析

(1)与NaCl、Na2SO4、NaNO3溶液反应：实质是与水反应。
(2)与CuSO4溶液反应：钠先与水反应，生成的NaOH再与CuSO4反应，2OH－＋Cu2＋===Cu(OH)2↓。
(3)与铝盐溶液反应：要考虑钠与铝盐的量的问题，因为过量的NaOH溶液能溶解Al(OH)3，OH－＋Al(OH)3===AlO＋2H2O。
(4)与NaHCO3溶液反应：钠先与水反应，生成的NaOH再与NaHCO3反应，OH－＋HCO===H2O＋CO。
(5)与NH4Cl溶液反应：钠先与水反应，生成的NaOH再与NH4Cl反应，OH－＋NH===NH3·H2O。

过氧化钠的性质
3.下列说法错误的是(　　)
A．(2017·江苏高考)Na2O2吸收CO2产生O2，可用作呼吸面具供氧剂
B．(2015·全国卷Ⅰ)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
C．(2014·全国卷Ⅱ)CO2通过Na2O2粉末后固体质量增重
D．(2015·四川高考)标准状况下，5.6 L CO2与足量Na2O2反应转移的电子数为0.5NA
解析：选D　A项，Na2O2与CO2反应产生O2，可用作呼吸面具供氧剂，正确；B项，过氧化钠与水反应的化学方程式为2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑，根据电子转移情况得关系式O2～2e－，可知生成0.1 mol氧气转移的电子数为0.2NA，正确；C项，2Na2O2＋2CO2
===2Na2CO3＋O2，2 mol CO2 生成1 mol O2，所以粉末固体质量增重，正确；D项，CO2与Na2O2发生反应的化学方程式为2CO2＋2Na2O2===2Na2CO3＋O2，每有2 mol CO2参加反应转移2 mol电子，标准状况下，5.6 L CO2的物质的量为0.25 mol，反应转移的电子数为0.25NA，错误。
4.过氧化钠可作为氧气的来源。常温常压下二氧化碳和过氧化钠反应后，若固体质量增加了28 g，反应中有关物质的物理量正确的是(NA表示阿伏加德罗常数)(　　)

选项
二氧化碳
碳酸钠
转移的电子
A
1 mol

2NA
B
22.4 L
1 mol

C

106 g
1 mol
D

106 g
2NA

解析：选C
＋2CO2===2Na2CO3＋O2 Δm 　 转移电子
2 mol 2 mol 56 g 2 mol
1 mol 1 mol 28 g 1 mol
由上述关系可得出C项正确；B项未指明标准状况，错误。
[方法规律]
1．掌握Na2O2的强氧化性的两个角度
(1)从结构角度
Na2O2的结构中含有过氧链(—O—O—)，含有过氧链结构的物质有较强的氧化性，以此类推，如H2O2、H2SO5(过一硫酸，相当于H2O2中的一个H被—SO3H取代)、Na2S2O8(过二硫酸钠)中都有过氧链结构，都是很强的氧化剂。
(2)从化合价的角度
Na2O2中的氧元素为－1价，有很强的氧化性，能氧化一些常见的还原剂，如SO2、Fe2＋、SO、HSO、H2S、S2－、I－。同时－1价的O也有还原性，如遇到强氧化剂KMnO4也可以被氧化成O2。
2．Na2O2与H2O、CO2反应计算的三个关系
电子转
移关系
当Na2O2与CO2、H2O反应时，物质的量关系为2Na2O2～O2～2e－，n(e－)＝n(Na2O2)＝2n(O2)
气体体
积变化
关系　
若CO2、水蒸气(或两混合气体)通过足量Na2O2，气体体积的减少量是原气体体积的，等于生成氧气的量，ΔV＝V(O2)＝V(原气体)
固体质
量变化
关系　
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＝28 g·mol－1×n(CO2)、Δm＝2 g·mol－1×n(H2O)

1．(2019·商丘模拟)在蒸发皿中放一小块钠，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。据此判断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　实验现象说明熔融的钠将CuSO4中的铜置换出来并且放出热量，属于置换反应，钠作还原剂，CuSO4作氧化剂。
2．下列有关Na2O2的说法不正确的是(　　)
A．向包有Na2O2粉末的脱脂棉上滴加几滴水，脱脂棉剧烈燃烧起来，说明Na2O2与H2O反应放热且有氧气生成
B．Na2O2与CO2反应时有单质O2生成，该反应属于置换反应
C．Na2O2在空气中久置变白，涉及的氧化还原反应中，Na2O2
D．Na2O2粉末加入Ca(HCO3)2溶液中，会产生气体和浑浊

点拨：既是氧化剂又是还原剂，说明物质发生了歧化反应，类似的反应有S＋NaOH(浓)、Cl2＋NaOH、Na2O2＋H2O等。　　　
解析：选B　A项，燃烧说明脱脂棉的温度达到着火点且有助燃物质氧气生成，正确；B项，反应物中没有单质参加反应，不符合置换反应的定义，错误；C项，Na2O2与CO2、H2O的反应都是Na2O2自身的氧化还原反应，正确；D项，Na2O2先和水反应生成O2和NaOH，NaOH再与Ca(HCO3)2 反应产生CaCO3沉淀，正确。
3．200 ℃时，11.6 g CO2和水蒸气的混合气体与足量的Na2O2充分反应后，则原混合气体的总物质的量是(　　)
A．0.125 mol　　　　　　　 B．0.25 mol
C．0.5 mol D．1 mol

点拨：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”。　　　　
解析：选C　根据质量守恒定律可知，生成O2的质量为11.6 g－3.6 g＝8 g，n(O2)＝＝0.25 mol，根据Na2O2与H2O(g)、CO2反应的物质的量的关系可知，CO2和H2O(g)的物质的量之和为0.25 mol×2＝0.5 mol。
4．某同学探究钠的性质时，将等量的金属钠分别投入下列溶液中，请你帮他完成实验报告：
序号
溶液
现象
解释及离子方程式
①
饱和NaCl溶液


②
饱和石灰水


③
CuSO4溶液


④
FeCl3溶液



归纳：钠与盐溶液反应的现象：浮、熔、游、响。消耗的水会使饱和盐溶液中的盐晶体析出；生成的NaOH再与溶液中的溶质反应产生现象。　　　　
答案：①溶液中出现浑浊　Na与H2O反应使水量减少，2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑
②溶液中出现浑浊　Na与H2O反应放热，Ca(OH)2溶解度随温度升高而减小，且Na与H2O反应使水量减少，2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑，产生的OH－促进Ca(OH)2(s)Ca2＋(aq)＋2OH－(aq)溶解平衡逆向移动
③溶液中出现蓝色沉淀　2Na＋2H2O＋Cu2＋===Cu(OH)2↓＋2Na＋＋H2↑
④溶液中出现红褐色沉淀　6Na＋6H2O＋2Fe3＋===2Fe(OH)3↓＋6Na＋＋3H2↑
考点(二)　氢氧化钠、钠的碳酸盐 【点多面广精细研】

1．氢氧化钠
(1)物理性质
NaOH的俗名为烧碱、火碱或苛性钠；它是一种白色固体，易溶于水并放出大量的热，有吸水性；吸收空气中的水分而潮解；有很强的腐蚀性。
(2)化学性质
①具有碱的通性。
②其他反应
与金属铝反应：
2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑。
与非金属单质(Cl2)反应：
Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O。
酯类(CH3COOC2H5)水解：
CH3COOC2H5＋NaOHCH3COONa＋CH3CH2OH。
(3)NaOH的制取
①土法制碱：Na2CO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋2NaOH。
②现代工业制碱：
2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。
2．碳酸钠和碳酸氢钠
(1)Na2CO3与NaHCO3的性质比较

Na2CO3
NaHCO3
俗名
纯碱、苏打
小苏打
颜色状态
白色粉末
白色晶体
溶解性
易溶于水
易溶于水
(溶解度比Na2CO3小)
水解(离子方程式，下同)
CO＋H2OHCO＋OH－
HCO＋H2OH2CO3＋OH－
与盐酸反应
CO＋2H＋===CO2↑＋H2O
HCO＋H＋===H2O＋CO2↑
与NaOH反应
不反应
HCO＋OH－===CO＋H2O
与足量Ca(OH)2反应
Ca2＋＋CO===CaCO3↓
Ca2＋＋OH－＋HCO===CaCO3↓＋H2O
与BaCl2反应
CO＋Ba2＋===BaCO3↓
不反应
与CO2反应
CO＋CO2＋H2O===2HCO
不反应
热稳定性
较稳定
2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O
相互转化
Na2CO3NaHCO3
(2)Na2CO3、NaHCO3的用途
①Na2CO3是一种非常重要的化工原料，在玻璃、肥皂、合成洗涤剂、造纸、纺织、石油、冶金、食品等工业中有着广泛的应用。
②NaHCO3是焙制糕点所用的发酵粉的主要成分之一；在医疗上，它是治疗胃酸过多的一种药剂。

[小题练微点]
判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(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)苏打是面包发酵粉的主要成分之一(　　)
(4)用酚酞溶液可鉴别饱和食盐水和饱和Na2CO3溶液(　　)
(5)相同温度下溶解度：小苏打NaHCO3(　　)
(6)Na2CO3溶液(杂质NaHCO3)，选用适量的NaOH溶液(　　)
(7)NaHCO3溶液(杂质Na2CO3)，应通入过量的CO2气体(　　)
答案：(1)×　(2)√　(3)×　(4)√　(5)√　(6)√　(7)√
[学霸微提醒]
碳酸盐、碳酸氢盐的区别
(1)溶解性：一般地，碳酸盐小于碳酸氢盐，如CaCO3