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3.2.1金属钠及钠的化合物
知识点一、钠的结构与性质
1．钠的原子结构及存在
(1)钠的原子结构
钠原子易失去最外层的一个电子，形成具有稳定电子层结构的钠离子。
(2)钠的存在
钠元素在自然界中以化合态存在，如氯化钠、碳酸钠、硫酸钠等。
2．钠的物理性质
银白色，有金属光泽的固体，质地柔软，熔点低(小于100 ℃)，密度比水的小，但比煤油的大。
3．钠的化学性质
(1)钠与氧气的反应
钠放置在空气中 在空气中加热钠
实验现象 新切开的钠具有银白色的金属光泽，在空气中很快变暗 钠先熔化成小球，然后剧烈燃烧，火焰呈黄色，生成淡黄色固体
化学方程式 4Na＋O2===2Na2O（白色固体） 2Na＋O2Na2O2（淡黄色固体）
金属钠长期放置在空气中最终变成什么？
Na→Na2O→NaOH→Na2CO3·10H2O→Na2CO3
涉及的反应方程式：
①
②
③
(2)钠与水的反应
①操作：向盛有水(滴有酚酞)的小烧杯中投入一小块金属钠。
②实验记录
实验现象 结论或解释
钠浮在水面上 钠的密度比水小
钠熔化成小球 钠熔点低，反应放热
小球在水面上迅速游动 反应产生的氢气推动小球运动
与水反应发出“嘶嘶”响声，逐渐变小，最后消失 钠与水剧烈反应，产生气体
反应后溶液的颜色逐渐变红 有碱性物质(氢氧化钠)生成
化学方程式：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑
③实验结论
钠与水剧烈反应，生成氢氧化钠和氢气。
该反应的还原剂是 ，氧化剂是 ，离子方程式 。
（3）钠与酸溶液反应
钠与H2SO4、HCl等非氧化性酸的稀溶液反应时，钠先与酸反应，过量的钠再继续与水反应。钠不论与水反应还是与酸反应，其本质都是与H+反应。酸溶液中的H+浓度较大，所以反应更剧烈。
如钠与盐酸或稀硫酸反应的离子方程式是2Na+2H+=2Na++H2↑
（4）钠与碱溶液反应
实质是钠与水的反应
（5）钠与盐溶液反应
①将钠投人盐（强酸的酸式盐除外）溶液中，钠先与水反应，然后考虑反应生成的NaOH与盐是否反应。
与NaCl溶液反应：实质是与水反应。
与CuSO4溶液反应：因为CuSO4溶液中每个Cu都被若干个水分子包围着，钠在CuSO4溶液中直接接触到的微粒是水分子，故钠先与水反应生成NaOH和H2，NaOH再与CuSO4反应，而不能认为发生的是钠与铜的置换反应。上述反应：
化学方程式为2Na+2H2O=2NaOH+H2↑，2NaOH+CuSO4=Cu(OH)2↓+Na2SO4
离子方程式是2Na +2H2O=2Na++2OH-+H2 ↑，2OH-+Cu2+=Cu(OH)2 ↓
类似的反应还有钠与FeCl3溶液、MgSO4溶液的反应等。
②钠与强酸的酸式盐（如NaHSO4）溶液反应：因NaHSO4在水溶液中完全电离，（电离方程式：NaHSO4=Na++H++SO42-）而使溶液显酸性，即盐电离产生的H+浓度远大于水电离产生的H+浓度，因此钠直接与盐电离产生的H+反应。上述反应：
化学方程式为2Na +2NaHSO4=2Na2SO4+H2↑，离子方程式是2Na+2H+=2Na++H2↑。
钠加入饱和氢氧化钠水溶液中有何现象？
有白色固体析出，有气泡生成，放出大量的热。
为何温度升高不会导致生成的NaOH溶解，而是析出？
因为反应生成的NaOH和消耗的水是主要因素，温度升高导致溶解度升高是次要因素。
4．钠的制备和用途
（1）制备
工业上电解熔融NaCl可以得到金属钠，化学方程式为：2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑。
（2）钠的保存
钠的化学性质非常活泼，易于空气中的O2和H2O反应，实验室里钠保存在石蜡油或煤油中。
（3）钠的用途
①冶炼金属：利用钠的强还原性将钛、锆、铌、钽等在国防工业上有重要用途的金属从其熔融的卤化物中还原出来。化学方程式为：TiCl4+4NaTi+4NaCl。
②作电光源：充有钠蒸气的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。
③制造合金：钠钾合金常温下是液体，导热性好，常用作快中子（原子）反应堆的热交换剂。
【典例】1.关于钠的叙述中，正确的是(　　)
A．钠是银白色金属，硬度很大
B．将金属钠放在坩埚里用酒精灯加热，金属钠剧烈燃烧，产生黄色火焰，生成淡黄色固体氧化钠
C．金属钠在空气中燃烧，生成过氧化钠
D．金属钠的熔点很高
2.如果金属钠着火，可以采取的灭火方法是（ ）
A．水 B．干粉灭火器 C．泡沫灭火器 D．沙子
3.（21莆一中期中）2019年诺贝尔化学奖授予约翰·古迪纳夫（97岁的Mr.Goodenough）、斯坦利·惠廷厄姆和吉野彰，以表彰他们在锂离子电池研发领域作出的贡献。已知金属锂的化学性质与金属钠相似；金属锂的密度是0.534g/cm3，金属钠的密度是0.97g/cm3，煤油的密度约为0.80g/cm3。下列有关金属锂的说法不正确的是（ ）
A．金属锂也可保存在煤油中
B．7g Li中所含质子的物质的量为3mol
C．金属锂可能会与氧气、氯气、水发生反应
D．金属锂与金属钠的性质有相似又有不同，体现了分类法和比较法
4.下列关于钠反应现象的叙述中，不正确的是(　　)
选项 操作内容 反应现象
A 切开钠，观察其颜色的变化 钠切面颜色迅速变暗，生成淡黄色固体
B 把小块钠投入硫酸铁溶液中 钠浮在水面上、在水面上四处游动，产生红褐色沉淀
C 把小块钠投入到滴有紫色石蕊试液的冷水中 钠熔化成闪亮的小球，在水面上四处游动，反应后溶液变蓝
D 把一小块钠迅速投入到热坩埚中，继续加热坩埚片刻 钠受热后先熔化，然后剧烈燃烧，产生黄色火焰
5.某学生将一小块金属钾投入氯化铜溶液的水中，则下列实验现象有可能出现的是(　　)
①钾熔成小球②钾浮在水面③与水反应剧烈反应④生成红色固体
A．①②③ B．①②④ C．①③④ D．②③④
6.钾(K)与Na在化学性质上具有很大的相似性，但K比Na的活泼性强，下面是根据Na的性质对K的性质的预测，其中正确的是（ ）
A．因为K的活泼性强，所以钾不能保存在煤油中
B．K可以被空气中的氧气所氧化，且产物是K2O
C．K与水能够反应，但不如Na与水的反应剧烈，但产物都有氢气
D．K可以与水剧烈反应，生成氢气
知识点二、氧化钠和过氧化钠
物质 氧化钠 过氧化钠
化学式 Na2O Na2O2
氧的化合价 -2价 -1价
n(Na+) : n(阴离子) 2 : 1 2 : 1
颜色状态 白色固体 淡黄色固体
氧化物类别 碱性氧化物 过氧化物（不属碱性氧化物）
生成 4Na+O2=2Na2O 2Na+O2Na2O2
与H2O反应 Na2O+H2O=2NaOH 2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑（歧化）
与CO2反应 Na2O+CO2=Na2CO3 2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2（歧化）
与HCl反应 Na2O+2HCl=2NaCl+H2O 2Na2O2+4HCl=4NaCl+2H2O+O2↑
与SO2反应 Na2O+SO2=Na2SO3 Na2O2+SO2=Na2SO4
与品红/石蕊 品红不褪色/石蕊试液变蓝 品红褪色/石蕊试液先变蓝后褪色
漂白性 无 有
CO2与H2O(q)同时与Na2O2反应，生成500个O2分子，转移电子数为？
转移电子数为1000个。
【典例】1.关于氧化钠和过氧化钠的叙述正确的是(　　)
A．氧化钠比过氧化钠稳定
B．都能与二氧化碳、水反应产生氧气
C．所含氧元素的化合价都为－2价
D．阴、阳离子的个数比都为1∶2
2．下列对于Na2O、Na2O2的比较正确的一项是(　　)
A．Na2O、Na2O2都是钠的氧化物，都是碱性氧化物
B．Na2O、Na2O2都是易溶于水(与水反应)的白色固体
C．Na2O2是强氧化剂，具有漂白性，能够用来漂白食品
D．Na2O2与水反应时，1 mol Na2O2在反应中转移1 mol电子
3.下列表述 Ⅰ 与表述 Ⅱ 均正确且存在因果关系的是(　　)
选项 表述 Ⅰ 表述 Ⅱ
A 金属钠具有强还原性 钠可以从硫酸铜溶液中置换出铜
B Na2O2是碱性氧化物 Na2O2与水反应生成NaOH
C 漂白粉露置在空气中易变质 漂白粉中的CaCl2与空气中的CO2和H2O发生反应
D NaHCO3可与盐酸反应 小苏打可用作胃酸中和剂
4.下列关于钠及其化合物的说法中，正确的是(　　)
A．钠放置在空气中，会迅速被氧化而生成淡黄色的氧化钠
B．与都能和水反应生成碱，都发生化合反应
C．向酚酞溶液中加入足量的粉末，溶液最终变红，并有气泡生成
D．钠久置在空气中，最终产物为
5.某兴趣小组用下列装置探究Na与CO2的反应产物，已知PdCl2+CO+H2O=Pd↓(黑色)+CO2+2HCl。下列说法正确的是(　　)
A．为了避免生成的CO2中混有HCl，最好用稀硫酸代替稀盐酸
B．装置III的目的是除去HCl
C．实验时先点燃酒精灯，再打开活塞a
D．装置V出现黑色沉淀，则装置IV发生反应可能为：2Na+2CO2=Na2CO3+CO
6.（22莆一中期末）用NA表示阿伏加德罗常数的值，下列说法中正确的是(　　)
A．4.0g重水(2H2O)中所含质子数为0.4NA
B．在标准状况下，2.24LCH3CH2OH所含分子数为0.1NA
C．常温下，7.1gCl2与足量NaOH溶液反应转移的电子数约为0.1NA
D．0.2molNa2O2中含有离子总数为0.8NA
7.（23莆一中期末）设阿伏加德罗常数为NA的值，下列说法正确的是
A．1 mol Na2O2与足量CO2反应时，转移2NA个电子
B．常温下单质硫主要以S8的形式存在，32 g S8含有的硫原子数为NA
C．足量MnO2和80 mL10 mol/L浓盐酸共热可生成NA个Cl2分子
D．标准状况下，22.4 LSO3含有的分子数为NA
8.为了探究过氧化钠的强氧化性，某小组设计了如图所示的实验装置。
实验步骤及现象如下：
①检查装置气密性后，装入药品并连接仪器。
②缓慢通入一定量的N2后，将装置D连接好(导管末端未伸入集气瓶中)，再向圆底烧瓶中缓慢加浓盐酸，A中剧烈反应，有黄绿色气体产生。
③待产生连续气泡后，将装置D中的导管末端伸入集气瓶中，收集到无色气体。
④反应一段时间后，关闭分液漏斗的活塞，再通一段时间N2，直至装置中气体变为无色。
回答下列问题：
(1)装置D中收集的无色气体能使带火星的木条复燃，据此推断该气体是________，解释产生该气体的原因是(用化学方程式表示)_______________________________________________。
(2)装置B中湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝。甲同学根据A中气体的颜色推测试纸变蓝时发生的反应可能是(写化学方程式)_________________________________________。乙同学认为使试纸变蓝的原因也可能是____________________________________________。
(3)资料显示，Na2O2与干燥的HCl能发生化学反应生成Cl2，该反应的化学方程式为
________________________________。
知识点三、碳酸钠和碳酸氢钠的性质
1．碳酸钠(Na2CO3)
（1）Na2CO3是白色固体，俗称纯碱或苏打，易溶于水。
电离方程式：Na2CO3=2Na++CO32-。
（2）实验探究——Na2CO3的性质
实验 现象 结论(或化学方程式)
将Na2CO3溶液加入澄清石灰水中 产生白色沉淀 Ca(OH)2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaOH
将Na2CO3溶液加入CaCl2溶液中 产生白色沉淀 CaCl2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaCl
测碳酸钠溶液pH pH>7 碳酸钠溶液呈碱性
将沾有油污的铜片放入热的Na2CO3溶液中 铜片表面变光亮，油污消失 碳酸钠溶液具有去污能力
（3）Na2CO3的化学性质
①与酸（如HCl）反应：
Na2CO3+HCl(少量)=NaHCO3+NaCl
Na2CO3+2HCl(过量)=2NaCl+CO2↑+H2O
②通入足量CO2：
Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3
③与碱反应：
不与NaOH反应，但与澄清石灰水反应生成沉淀：Ca(OH)2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaOH
2．碳酸氢钠（NaHCO3）
（1）NaHCO3是白色固体，俗称小苏打，常温下溶解度小于碳酸钠，水溶液呈碱性。
电离方程式为NaHCO3=Na++HCO3- 。
（2）NaHCO3的化学性质
①与酸（如HCl）反应：
NaHCO3+HCl=NaCl+CO2↑+H2O
②热稳定性：2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O
③与碱反应：
NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O
2NaHCO3+Ca(OH)2(少量)=CaCO3↓+Na2CO3+2H2O
NaHCO3+Ca(OH)2(过量)=CaCO3↓+NaOH+H2O
3．Na2CO3和NaHCO3的性质比较
性质 Na2CO3 NaHCO3 性质比较
水溶液 易溶 可溶 Na2CO3溶解度大于NaHCO3
溶液酸碱性 碱性 碱性 物质的量浓度相同时，Na2CO3溶液的碱性比NaHCO3溶液强
热稳定性 稳定 不稳定 Na2CO3热稳定性比NaHCO3强
与酸反应 能 能 NaHCO3与酸反应比Na2CO3更剧烈
相互转化 Na2CO3NaHCO3
少量CO2通入NaOH中：CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O
过量CO2通入NaOH中：CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO
验证碳酸钠与碳酸氢钠热稳定性的套管实验
甲：NaHCO3 乙：Na2CO3
实验现象：丙不浑浊，丁浑浊。
问：可不可以甲中放置Na2CO3，乙中放置NaHCO3 ？
答：不可以，交换过后，Na2CO3不分解的原因可以分析为温度过低，而不是比NaHCO3更稳定， 所以热稳定性强的物质应放置在温度更高的地方。
4．Na2CO3和NaHCO3的用途
Na2CO3 NaHCO3
热的纯碱溶液除去物体表面的油污。 制玻璃、制肥皂、造纸、纺织、洗涤剂、冶金等。 发酵粉的主要成分、作灭火剂、医疗上治疗胃酸过多。
5、Na2CO3和NaHCO3的鉴别
（1）加热法（固体）：利用NaHCO3固体受热易分解，Na2CO3不易分解，将固体置于试管中加热，能产生使澄清石灰水变浑浊的气体的是NaHCO3。
（2）沉淀法：各取少量固体溶于水，再分别滴加稀BaCl2或CaCl2或Ba(NO3)2溶液，有白色沉淀生成的是Na2CO3。
（3）测pH法：配成相同物质的量浓度的两溶液，pH较大的是Na2CO3。
（4）测生成气体快慢法：各取少量固体于试管，加适量水溶解，分别滴加稀盐酸，立刻有气体产生的是NaHCO3，开始无现象，后有气体产生的是Na2CO3。
6、Na2CO3和NaHCO3的提纯
混合物（括号内为杂质） 除杂方法
Na2CO3固体（NaHCO3） 加热
NaHCO3固体（Na2CO3） 溶于水后通入足量CO2气体，再低温蒸干
NaHCO3溶液（Na2CO3） 通入足量CO2气体
Na2CO3溶液（NaHCO3） 加入适量的NaOH溶液
7、Na2CO3、NaHCO3与盐酸反应
（1）反应原理
Na2CO3：Na2CO3+HCl(少量)=NaHCO3+NaCl Na2CO3+2HCl(过量)=2NaCl+CO2↑+H2O
NaHCO3：NaHCO3+HCl=NaCl+CO2↑+H2O
（2）反应图像
①向Na2CO3中逐滴加入盐酸，消耗盐酸的体积与产生CO2的物质的量的关系如图A所示。
②向NaHCO3中逐滴加入盐酸，消耗盐酸的体积与产生CO2的物质的量的关系如图B所示。
③向NaOH、Na2CO3的混合物中逐滴加入盐酸，消耗盐酸的体积与产生CO2的物质的量的关系如图C所示（设NaOH、Na2CO3的物质的量之比为1 : 1）。
④向Na2CO3、NaHCO3的混合物中逐滴加入盐酸，消耗盐酸的体积与产生CO2的物质的量的关系如图D所示（设Na2CO3、NaHCO3的物质的量之比
知识点四、侯氏制碱法
1．反应原理
NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl
2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑
2．生产流程
①将CO2通入氨化的氯化钠饱和溶液中，使溶解度小的NaHCO3，从溶液中析出。
②过滤得到的NaHCO3晶体受热分解后生成Na2CO3（CO2循环使用）。
③在过滤后的母液中加人NaCl粉末、通人NH3，搅拌，经降温结晶析出副产品NH4Cl。
3优点
提高了食盐的利用率，缩短了生产流程，减少了对环境的污染，降低了成本等。
【典例】1.关于Na2CO3和NaHCO3的比较中，下列说法错误的是(　　)
A．NaHCO3固体受热容易分解，而Na2CO3固体受热不容易分解
B．等质量的Na2CO3和NaHCO3分别与足量的盐酸反应，前者消耗盐酸的比后者多
C．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
D．等物质的量浓度的Na2CO3和NaHCO3溶液，Na+浓度不同
2.用如图所示实验装置进行相关实验探究，其中装置不合理的是(　　)

A．图1鉴别纯碱与小苏打 B．图2证明与水反应放热
C．图3证明能与烧碱溶液反应 D．图4探究钠与反应
3.鉴别K2CO3和NaHCO3两种白色固体的下列方案中，不可行的是(　　)
A．分别配成溶液，进行焰色试验，观察火焰的颜色
B．分别在试管中加热，将可能产生的气体通入澄清石灰水，观察有无浑浊出现
C．分别配成稀溶液，滴加CaCl2溶液，观察有无白色沉淀产生
D．分别加入过量澄清石灰水，看有无沉淀产生
4.下列有关Na2CO3和NaHCO3的叙述中正确的是(　　)
A．向Na2CO3溶液中逐滴加入等物质的量的稀盐酸，生成的CO2与原Na2CO3的物质的量之比为1：2
B．等质量的NaHCO3和Na2CO3分别与足量盐酸反应，在同温同压下，生成的CO2体积相同
C．相同温度下物质的量浓度相同时，Na2CO3溶液的pH小于NaHCO3溶液
D．用套管实验比较Na2CO3和NaHCO3分解温度高低，将NaHCO3放在内部小试管中
5.侯氏制碱法制取NaHCO3的原理为NaCl + NH3 + CO2 + H2O = NaHCO3 + NH4Cl。实验室用下图所示装置模拟侯氏制碱法制取少量Na2CO3固体。下列有关说法正确的是(　　)

A．装置I中仪器X是长颈漏斗
B．向装置Ⅱ洗气瓶中加入饱和Na2CO3溶液以除去CO2中的少量HCl
C．装置Ⅲ中用冰水浴冷却试管内溶液有利于析出NaHCO3固体
D．析出NaHCO3固体的上层清液中不存在HCO
6.为除去括号内少量的杂质，所用的试剂或方法正确的是(　　)
A．CO2(HCl)：饱和碳酸钠溶液，洗气 B．CO2(CO)：氧气，点燃
C．NaHCO3粉末(Na2CO3)：加热 D．Cu粉(Fe)：盐酸，过滤
7.向某和混合物中逐滴加入一定物质的量浓度的稀盐酸，含钠物质(、和NaCl)物质的量和所滴加盐酸体积关系图像如下，下列说法中错误的是(　　)
A．②代表含钠物质是 B．原混合物中和物质的量之比为1∶1
C．所用盐酸物质的量浓度为2mol/L D．盐酸加到100mL时，可收集到气体2.24L
8.下列关于钠及其化合物的说法正确的是(　　)
A．和都属于碱性氧化物
B．用某溶液做焰色试验时火焰呈黄色，则该溶液中一定含有钠元素
C．与发生化合反应生成，与发生置换反应生成
D．等质量的和分别与足量盐酸反应，在同温同压下，生成的体积相同
9.和在厨房中很常见，回答下列问题：
(1)从其组成的阴离子来看，属于_______，的俗称为_______，等物质的量的和固体中所含的离子总数之比为_______。
(2)厨房去油污选用溶液而不选用溶液的原因为_______________________________________________________________________________________。
(3)比较和的热稳定性的示意图如图，一段时间后，观察到烧杯Ⅱ中的溶液变浑浊了，而烧杯Ⅰ中的溶液未变浑浊。
①热稳定性：_______(填“>”、“<”或“=”)。
②烧杯Ⅱ中的溶液变浑浊，反应后的产物为_______(填化学式)。
(4)碳酸氢钠受热分解时转化率与熔烧时间的关系如图。
①碳酸氢钠受热分解的化学方程式为_____________________________________。
②若起始时投入的碳酸氢钠的质量为16.8g(假设不含其他杂质)，则M点时产生的二氧化碳气体的体积为_______L。(气体已换算成标准状况下，转化率)
10.实验室中有一瓶碳酸氢钠固体，因受热而部分变质(杂质为Na2CO3，假设杂质分布均匀)。为测定其组成，称取4.86 g样品溶于水，配成500 mL溶液。加入0.50 mol/L Ba(OH)2溶液至100.00 mL时沉淀量达到最大。请计算：
(1)25℃时0.50 mol/L Ba(OH)2溶液中的氢氧根离子浓度是_______mol/L。
(2)样品中n(NaHCO3)∶n(Na2CO3)=_______。
11.（23莆一中期末）某实验小组为探究钠与CO2的反应，设计如下装置。请回答下列问题：
I.实验室用大理石与稀盐酸反应制备CO2
(1)应选用下列装置中的 (填序号)，乙装置中仪器A的名称是
II.钠与CO2反应
查阅资料：i.氯化钯溶液与CO反应产生黑色沉淀。
ii.钠与CO2发生反应可能有三种情况：
①4Na+3CO22Na2CO3+C；②4Na+CO22Na2O+C；②2Na+2CO2Na2CO3+CO
(2)图中按气流由左至右的顺序，导管口连接顺序为CO2混合气体→ (填接口字母)。
(3)装置丁中饱和NaHCO3溶液的作用是 (用离子方程式表示)。
(4)点燃装置甲中酒精灯之前，需要通一段时间CO2气体，其目的是 。
(5)若装置乙中PdCl2溶液中没有黑色沉淀产生，说明上述反应 (填“①”、“②”或“③”)不可能发生。
(6)为了验证装置甲中钠与CO2反应的产物，设计如下实验步骤(假设金属钠反应完全)，请填写下列表格。
实验步骤 实验操作及现象 实验结论
① 取一定量装置甲中反应后的固体溶于足量水中，有黑色不溶固体，过滤 说明固体中含有碳
② 说明固体中含有Na2CO3
③ 说明固体中含有Na2O

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