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大单元二　金属元素及其化合物
第7讲　钠及其化合物
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复习目标 1. 了解合金的概念及性质，了解金属冶炼的方法。2. 了解钠及其重要化合物的主要性质和应用。3. 知道碱金属及其化合物的通性，并能预测陌生碱金属及其化合物的性质。4. 了解焰色试验的操作并熟记几种常见金属的焰色。
熟记网络
课前自测 判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1) (2022·浙江卷)不能将实验室用剩的金属钠块放回原试剂瓶( 　　)(2) (2022·山东卷)氢氧化钠固体保存在广口塑料瓶中( 　　)(3) (2024·如东中学)用图1装置证明：ρ(煤油)<ρ(钠)<ρ(水) ( 　　)图1(4) (2023·重庆卷)Na2O2分别与H2O和CO2反应，生成的气体相同( 　　)(5) (2024·南通三模)Na2O2晶体中阴阳离子数目之比为1∶2( 　　)(6) Na2O在空气中加热可得固体Na2O2( 　　)(7) (2024·盐城期末)取一小块金属钠，在空气中燃烧。取燃烧后的固体粉末加入2～3 mL蒸馏水，有气泡生成，该固体粉末为Na2O2( 　　)(8) 用图2制备并收集CO2 ( 　　)图2(9) 碳酸钠可用于去除餐具的油污( 　　)(10) (2023·海安中学)检验NaCl溶液中是否存在KCl杂质：用洁净的铂丝蘸取该溶液，在酒精灯外焰上灼烧，观察火焰是否出现紫色( 　　)(11) (2024·丹阳中学)在火焰上灼烧搅拌过某无色溶液的玻璃棒，火焰出现黄色，溶液中含Na元素( 　　)
考点1　合金
知 识 梳 理
概念
合金是指两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。
性能
1. 熔点：一般比它的各成分金属___。
2. 硬度和强度：一般比它的各成分金属___。
生铁与钢的含碳量大小
生铁和钢都属于合金，但是含碳量不同，含碳量：生铁>钢。
典 题 悟 法
　(2024·江苏各地模拟重组)下列说法错误的是( 　　)
A. “大克鼎” 的材料青铜属于合金
B. 生铁硬度大、抗压，故可用于铸造机器底座
C. “奋斗者”号潜水器外壳材料为钛合金，钛合金耐高压、耐腐蚀
D. 制造舰体所用的耐腐蚀低磁钢的熔点高于纯铁
考点2　金属冶炼方法
知 识 梳 理
金属活动性顺序与金属冶炼的方法
金属冶炼的方法
电解法 2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑
MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑
2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑
热还原法 焦炭还原法 C＋2CuO2Cu＋CO2↑
CO还原法 3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2
H2还原法 3H2＋WO3W＋3H2O
活泼金属还原法 2Al＋Cr2O3Al2O3＋2Cr
热分解法 2HgO2Hg＋O2↑
2Ag2O4Ag＋O2↑
典 题 悟 法
　(2022·湖南卷) Mg与TiCl4反应可冶炼Ti，下列金属冶炼方法与上述方法相似的有______(填字母)。
A. 高炉炼铁
B. 电解熔融氯化钠制钠
C. 铝热反应制锰
D. 氧化汞分解制汞
有关K、Rb的冶炼
工业上运用如下反应制K和Rb：
Na＋KClK↑＋NaCl
2RbCl＋MgMgCl2＋2Rb↑
上述两种方法主要运用化学平衡移动原理，利用K、Rb沸点低，汽化离开反应体系的性质，使反应正向进行。
考点3　钠　氧化钠　过氧化钠
知 识 梳 理
钠
1. 钠的物理性质
钠是银白色固体，硬度___，密度比煤油___、比水___，通常保存在______中。钠的熔点___于水的沸点，具有良好的导电、导热性。
2. 钠的化学性质(强还原性)(写化学方程式)
(1) 与非金属单质反应
①与O2
常温下：__________________________________________；
加热条件下：_________________________________；
②与Cl2：____________________________________；
③与S：___________________________。
(2) 与水反应：____________________________________________________________；
(3) 与乙醇反应：
_____________________________________________________________________
[Na沉在乙醇底部，反应速率比Na与水反应的___(填“慢”或“快”)]。
(4) 与盐反应
①与熔融盐：
4Na＋TiCl4(熔融)4NaCl＋Ti
②与盐溶液：Na先与水反应，生成的NaOH再与盐反应。
3. 钠的用途
(1) 制高压钠灯。
(2) 钠、钾合金(常温为液态)用作原子反应堆的导热剂。
(3) 从钛、锆、铌、钽等熔融氯化物中置换出金属单质。
氧化钠和过氧化钠
化学式 Na2O Na2O2
颜色
氧元素化合价
电子式
化学键类型
阴、阳离子个数之比
与水反应(写化学方程式)
与CO2反应(写化学方程式)
是否为碱性氧化物
转化关系 Na2O转化为Na2O2的化学方程式：___________________________________
重要用途 — 强氧化剂、漂白剂、供氧剂
[注意事项] 在防毒面具和潜水艇中经常用Na2O2作为CO2吸收剂，并供给氧气；宇航密封舱中则往往使用较轻的Li2O2。
典 题 悟 法
　(2024·江苏各地模拟重组)下列有关钠及其化合物的性质与用途具有对应关系的是( 　　)
A. Na能与水反应，可用于高压钠灯
B. Na具有强还原性，可用于制备金属Ti
C. Na有导电性，可用作快中子反应堆的热交换剂
D. Na2O2受热会分解，可用作呼吸面具中的供氧剂
　下列说法正确的是( 　　)
A. 向AlCl3溶液中加入金属Na，比较Na和Al的还原能力
B. 检验乙醇中含有水：用试管取少量的乙醇，加入一小块钠，产生无色气体
C. 将金属钠在燃烧匙中点燃，迅速伸入集满CO2的集气瓶，集气瓶中产生大量白烟，瓶内有黑色颗粒产生，说明CO2具有氧化性
D. 探究金属钠在氧气中燃烧所得固体粉末的成分：取少量固体粉末，加入2～3 mL蒸馏水，若无气体生成，则固体粉末为Na2O；若有气体生成，则固体粉末为Na2O2
过氧化钠的性质
1. Na2O2的强氧化性：
试剂 主要现象 原理或解释
SO2 — Na2O2＋SO2===__________________
Na2SO3溶液 — Na2O2＋Na2SO3＋H2O===_______________________________
FeCl2溶液 产生红褐色沉淀 4Na2O2＋4FeCl2＋6H2O===4Fe(OH)3↓＋O2↑＋8NaCl
氢硫酸 产生淡黄色沉淀 Na2O2＋H2S===____________________
品红溶液 红色褪去 Na2O2的强氧化性使之褪色
酚酞溶液 先变红后褪色 2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑(Na2O2的强氧化性使之褪色)
2. 遇KMnO4等强氧化剂时，Na2O2表现出还原性，氧化产物为O2，如：2MnO＋5Na2O2＋16H＋===2Mn2＋＋5O2↑＋10Na＋＋8H2O。
3. Na2O2与CO2、水发生歧化反应。
考点4　碳酸钠　碳酸氢钠
知 识 梳 理
碳酸钠与碳酸氢钠的比较
化学式 Na2CO3 NaHCO3
俗名 _______________ _________
物理性质 颜色、状态 白色粉末 细小白色晶体
溶解性 易溶于水，加入少量水时，______(填“放出”或“吸收”)热量，溶液呈___性 可溶于水，溶解时，______(填“放出”或“吸收”)热量，比Na2CO3的溶解度___，溶液呈___性
化学性质 稳定性 稳定，但Na2CO3·10H2O易______ 不稳定，受热易______
与酸液(如盐酸)反应 CO＋H＋===_________(酸少量)CO＋2H＋===____________(酸过量) HCO＋H＋===____________________
与碱液(如澄清石灰水)反应 Ca2＋＋CO===_______________ Ca2＋＋___OH－＋___HCO===_______________________(碱不足)Ca2＋＋___OH－＋___HCO===_______________________(碱过量)
主要用途 玻璃、造纸、制皂、洗涤 发酵粉、医药(胃酸中和剂)、灭火器
相互转化 Na2CO3NaHCO3
特别提醒 碳酸氢钠能作胃酸中和剂，碳酸钠不能作胃酸中和剂
碳酸钠与碳酸氢钠的鉴别
性质 操作 结论(填化学式)
溶解性 取等质量的两种固体，加入少量(等量)水 溶解量大的是__________________
稳定性 取等质量的两种固体，分别加热 生成能使澄清石灰水变浑浊的气体的是__________________
碱性 取等物质的量的两种固体，加入等体积(足量)水，测定pH 碱性强的是__________________
与酸反应速率 取等体积、等物质的量浓度的两种盐溶液，分别逐滴加入等浓度的盐酸 产生气泡较快的是__________________
注意 ①不用Ca(OH)2[或Ba(OH)2]溶液鉴别Na2CO3和NaHCO3，因为都有白色沉淀生成，现象相同，无法鉴别；②不用CaCl2(或BaCl2)溶液鉴别Na2CO3和NaHCO3，因为CaCl2(或BaCl2)溶液与NaHCO3溶液也可能产生白色沉淀
侯氏制碱法
侯氏制碱法生产流程可简要表示如下：
1. 先在低温的条件下将NH3(要防倒吸)通入饱和食盐水中，再通入CO2。
2. 主要反应原理：
(1) 产生NaHCO3的反应(写化学方程式，下同)：
________________________________________________________________________________。
(2) 产生Na2CO3的反应：
_______________________________________________________________。
3. 向母液中通氨气，加入细小食盐颗粒，冷却析出副产品。通氨气的作用：增大NH的浓度，使NH4Cl更多地析出；使NaHCO3转化为Na2CO3(溶解度大)，提高析出的NH4Cl纯度。
4. 绿色化学思想：
可循环使用的物质为________________________。
典 题 悟 法
　(2023·泰州)下列物质性质与用途具有对应关系的是( 　　)
A. Na2CO3溶液显碱性，可用作除油污剂
B. NaHCO3受热易分解，可用作抗酸药物
C. Na2O2具有还原性，可用作供氧剂
D. NaClO具有强氧化性，可用作混凝剂
阅读下列材料，完成典例6～7。
侯德榜是我国近代化学工业的奠基人之一，他将“合成氨”工艺和“氨碱法”联合起来，发明了联合制碱法：先用NH3、CO2和精制饱和NaCl溶液制得NaHCO3晶体和母液，NaHCO3加热得到Na2CO3。通过对母液依次采取通入NH3、降温、加NaCl等措施，获得高纯NH4Cl晶体，将食盐的利用率提高到了 98%，在制得纯碱的同时还能获得几乎等质量的NH4Cl，满足了当时农业生产的需要。“氨碱法”的部分工艺流程如下：
　(2024·海安期末)下列有关实验室模拟“氨碱法”的实验原理和装置不正确的是( 　　)
A. 制取NH3 B. 制取CO2
C. 净化CO2 D. 制取NaHCO3
　(2024·海安期末)下列有关联合制碱法的说法错误的是( 　　)
A. 向母液中通入NH3时，主要反应的离子方程式为HCO＋ NH3=== CO＋ NH
B. 若对母液直接采取降温的措施，也能获得高纯NH4Cl晶体
C. 加NaCl促进NH(aq)＋Cl－(aq)??NH4Cl(s)平衡正向移动，进一步析出NH4Cl
D. 检验碳酸氢钠晶体中是否含有NH4Cl杂质的操作是：取适量晶体，加水溶解；滴加硝酸至无明显现象，再滴加2～3滴AgNO3溶液
　(2024·南京、盐城期末)室温下，探究0.1 mol/L NaHCO3溶液的性质。下列实验方案能达到探究目的的是( )
选项 探究目的 实验方案
A HCO是否发生电离 向2 mL 0.1 mol/L NaHCO3溶液中加入一小块钠，观察溶液中是否有气泡产生
B HCO是否发生水解 用干燥洁净的玻璃棒蘸取0.1 mol/L NaHCO3溶液，点在干燥的pH试纸上，测出溶液的pH
C 溶液中是否存在Na＋ 取一支洁净的铂丝，蘸取0.1 mol/L NaHCO3溶液后在煤气灯上灼烧，透过蓝色钴玻璃观察火焰颜色
D 溶液中是否存在CO 向2 mL 0.1 mol/L NaHCO3溶液中滴入几滴澄清石灰水，观察溶液是否变浑浊
考点5　碱金属　焰色试验
知 识 梳 理
碱金属(Li、Na、K、Rb、Cs)性质
性质 相似性 递变性(由Li→Cs)
原子结构 最外层均有___个电子 电子层数逐渐增多，核电荷数逐渐增大，原子半径逐渐______
元素性质 都具有较强的金属性，最高正价均为______ 金属性逐渐______
单质性质 物理性质 (除Cs外)都呈银白色，密度较小，熔点___ 密度逐渐增大(钾反常)，熔点逐渐______
化学性质 都具有较强的还原性，还原性逐渐______ 与O2反应越来越剧烈，产物越来越复杂
碱金属的特性
1. 碱金属的密度一般随核电荷数的增大而增大，但钾的密度比钠小。
2. 碱金属一般都保存在煤油中，但锂的密度小于煤油，通常将锂密封在石蜡中。
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______剂。
4. 试剂瓶中的试剂取出后，一般不能放回原瓶，但Na、K等试剂必须放回原瓶。
5. 锂与O2反应与钠不同，无论是常温还是加热，Li与O2反应只生成Li2O。
焰色试验
1. 焰色试验是物理变化，属于元素的性质。
2. 钠、钾元素的检验
(1) 焰色试验显黄色―→含钠元素。
(2) 焰色试验显紫色―→含钾元素。
3. 进行焰色试验前铂丝先用_________洗涤。
典 题 悟 法
　(2024·江苏各地模拟重组)下列说法正确的是( 　　)
A. 灼烧时火焰呈现紫色的物质一定是钾盐
B. 沸点：NaC. KO2与水的反应：
KO2＋H2O ===K＋＋OH－＋O2↑
D. 在火焰上灼烧搅拌过某无色溶液的铁丝，火焰出现黄色，溶液中含Na元素
　(2023·江苏卷)空气中CO2含量的控制和CO2资源的利用具有重要意义。燃煤烟气中CO2的捕集可通过如下所示的物质转化实现。
“吸收”后所得的KHCO3溶液与石灰乳反应的化学方程式为 __________________________________ _____________________________________________________；载人航天器内，常用LiOH固体而很少用KOH固体吸收空气中的CO2，其原因是__________________________________________________________ ___________。
情景创设
金属氢化物
1. 制备： 碱金属均可与H2直接作用，生成金属氢化物。金属氢化物属于离子化合物，如NaH的电子式为Na＋[H]－。
2. 性质：强还原性(金属氢化物中H元素为－1价)。
①NaH＋H2O===NaOH＋H2↑(NaH为还原剂，水为氧化剂，H2既是氧化产物又是还原产物)
②CaH2＋2H2O===Ca(OH)2＋2H2↑
例　NaH和NaAlH4都是重要的还原剂，一定条件下，金属钠和H2反应生成NaH。NaH与水反应可生成H2，NaH与AlCl3反应可得到NaAlH4，请推测并回答：
(1) NaH与AlCl3反应得到NaAlH4的化学方程式为____________________________________________ _______________________________。
(2) NaH在无水条件下可作为某些钢铁制品的脱锈剂(铁锈的成分表示为Fe2O3)，脱锈过程中生成两种产物，写出该反应的化学方程式：______________________________________________________________。
(3) NaH能将CO2还原成碳并放出H2，该反应的化学方程式为___________________________________ ________________________________________。
1. (2024·江苏各地模拟重组)下列说法正确的是( 　　)
A. 如图所示装置为观察纯碱的焰色试验
B. Li质量轻、比能量大，故可用作电池正极材料
C. Na和Li分别在O2中燃烧得到Na2O和Li2O
D. 用铂丝蘸取某溶液进行焰色试验，火焰呈黄色，说明溶液中无K＋
2. (2023·南师附中)下列物质的性质与用途具有对应关系正确的是( 　　)
A. Na2O2属于碱性氧化物，可用于制备少量氧气
B. NaClO有强氧化性，可用于对环境消毒
C. Na2CO3溶液显碱性，可用于去除矿物油(如煤油、柴油)的油污
D. Na2SO3具有还原性，可用于吸收含SO2的尾气
3. (2023·无锡期末)钠及其化合物的转化具有重要应用。下列说法错误的是( 　　)
A. 金属钠与熔融的TiCl4反应可制备金属钛
B. 呼吸面具中的Na2O2吸收人体呼出的CO2和H2O，同时释放出O2
C. 侯氏制碱法的原理是将NH3通入含有CO2的饱和食盐水中制得NaHCO3
D. 泡沫灭火器的原理是利用NaHCO3溶液与Al2 (SO4) 3溶液混合制取CO2
4. (2023·如皋期初)侯氏制碱法的过程如图所示。下列说法正确的是( 　　)
A. 气体X是CO2
B. “吸收 Ⅱ ”时反应的化学方程式为2NaCl＋2NH3＋CO2＋H2O===Na2CO3↓＋2NH4Cl
C. 向小苏打溶液中滴加过量Ca(OH)2溶液时反应的离子方程式为2HCO＋Ca2＋＋2OH－===CaCO3↓＋CO＋2H2O　
D. 向滤液中加入一定量的NaCl固体并通入氨气可析出NH4Cl固体
第7讲　钠及其化合物
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(1) ×　(2) √　(3) √　(4) √　(5) √　(6) √　(7) ×　(8) ×　(9) √　(10) ×　(11) ×
考点1
[知识梳理]
知识2　1. 低　2. 大
[典题悟法]
典例1　D　【解析】 低磁钢是合金，合金的熔点低于其成分金属，故低磁钢的熔点低于纯铁，D错误。
考点2
[典题悟法]
典例2　AC　【解析】 Mg冶炼Ti的方法为热还原法。高炉炼铁的原理是用还原剂将铁从其氧化物中还原出来，属于热还原法，A正确；电解熔融氯化钠制钠的方法是电解法，B错误；铝热反应制锰是利用Al作还原剂，将锰从其氧化物中还原出来，为热还原法，C正确；加热分解氧化汞制汞为热分解法，D错误。
考点3
[知识梳理]
知识1　1. 小　大　小　煤油　低
2. (1)①4Na＋O2===2Na2O　2Na＋O2Na2O2
②2Na＋Cl22NaCl　③2Na＋SNa2S
(2) 2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑
(3) 2Na＋2C2H5OH―→2C2H5ONa＋H2↑　慢
知识2　白色　淡黄色　－2　－1
离子键　离子键和非极性共价键　1∶2　1∶2
Na2O＋H2O===2NaOH　2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑　Na2O＋CO2===Na2CO3　2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2　是　否　2Na2O＋O22Na2O2
[典题悟法]
典例3　B　【解析】 钠元素的焰色为黄色，黄光射程远，透雾力强，用作高压钠灯，与钠和水反应没有对应关系，A错误；钠用作快中子反应堆的热交换剂利用Na的导热性，C错误；Na2O2作供氧剂主要是因为Na2O2与CO2或H2O均能反应，且都有O2生成，D错误。
典例4　C　【解析】 向AlCl3溶液中加入金属Na，Na与水反应生成NaOH，NaOH再与AlCl3反应，不能置换出Al，A错误；乙醇和钠都能与水反应，B错误；Na在CO2中燃烧产生的黑色颗粒为C，说明CO2具有氧化性，C正确；Na也能与水产生气体，D错误。
[深度指津]　1. Na2SO4　Na2SO4＋2NaOH　S↓＋2NaOH
考点4
[知识梳理]
知识1　纯碱或苏打　小苏打　放出　碱　吸收　小　碱
风化　分解　HCO　H2O＋CO2↑　H2O＋CO2↑
CaCO3↓　2　2　CaCO3↓＋CO＋2H2O
1　1　CaCO3↓＋H2O
知识2　Na2CO3　NaHCO3　Na2CO3　NaHCO3
解疑释惑9
2. (1) NH3＋H2O＋CO2＋NaCl===NaHCO3↓＋NH4Cl
(2) 2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O
4. NaCl、CO2
[典题悟法]
典例5　A　【解析】 Na2CO3溶液显碱性，油污在碱性条件下水解，Na2CO3可以用作除油污剂，A正确；NaHCO3具有碱性，可以和胃酸反应，与其受热易分解没有对应关系，B错误；Na2O2用作供氧剂是由于Na2O2可与CO2或H2O反应产生O2，在此反应中，Na2O2既是氧化剂也是还原剂，C错误；NaClO具有强氧化性，可用作消毒剂，D错误。
典例6　D　【解析】 NH3的溶解度比CO2的大，应向饱和食盐水中先通入NH3再通入CO2，D错误。
典例7　B　【解析】 向母液中通入NH3，HCO和NH3反应转化为CO和NH，增大NH浓度，A正确；母液中NH4Cl浓度较小，直接采取降温的措施不能获得高纯NH4Cl晶体，B错误；加NaCl，Cl－浓度增大，NH(aq)＋Cl－(aq)??NH4Cl(s)平衡正向移动，析出NH4Cl，C正确；滴加硝酸至无明显现象排除HCO的干扰，再滴加AgNO3溶液，若生成沉淀则含有NH4Cl杂质，D正确。
典例8　B　【解析】 Na能与水反应生成H2，对该实验探究产生干扰，A错误；观察Na元素的焰色时，不用透过蓝色钴玻璃观察，C错误； HCO、CO均能与澄清石灰水反应产生白色沉淀，无法检验溶液中是否存在CO，D错误。
考点5
知识1　1　增大　＋1　增强　低　降低　增强
知识2　3. 还原
知识3　3. 稀盐酸
[典题悟法]
典例9　D　【解析】 含K＋的也可能是KOH，A错误；Na半径小于K，金属键：Na>K，沸点：Na>K，B错误；KO2与水反应生成KOH和O2：4KO2＋2H2O===4K＋＋4OH－＋3O2↑，C错误；钠的焰色呈黄色，D正确。
典例10　KHCO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋KOH＋H2O　相同质量时，LiOH吸收CO2的量比KOH的多
[情景创设]
例　(1) 4NaH＋AlCl3===NaAlH4＋3NaCl
(2) 3NaH＋Fe2O3===2Fe＋3NaOH
(3) 4NaH＋3CO2===2Na2CO3＋C＋2H2
[质量评价]
1. A　【解析】 Li是活泼金属，可用作电池负极材料，B错误；Na在O2中燃烧生成Na2O2，C错误；应该透过蓝色钴玻璃观察钾元素的焰色，D错误。
2. B　【解析】 Na2O2不是碱性氧化物，A错误；NaClO具有强氧化性，能使蛋白质变性，可用于环境消毒，B正确；Na2CO3水解呈碱性，能促进油脂的水解，但是不能去除矿物油(如煤油、柴油)的油污，C错误；Na2SO3吸收SO2的化学方程式为Na2SO3＋SO2＋H2O===2NaHSO3，该反应不是氧化还原反应，D错误。
3. C　【解析】 侯氏制碱法的原理是将CO2通入含有NH3的饱和食盐水中制得NaHCO3，C错误。
4. D　【解析】 先向饱和氯化钠溶液中通NH3，再通CO2，X为NH3，Y为CO2，A错误；“吸收Ⅱ”的反应为NaCl＋CO2＋NH3＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl，B错误；向小苏打溶液中滴加过量Ca(OH)2溶液，正确的离子方程式：HCO＋Ca2＋＋OH－===CaCO3↓＋H2O，C错误；滤液中存在氯化铵和NaHCO3，向滤液中加入一定量的NaCl固体并通入氨气，使溶液中Cl－和NH浓度增大，析出NH4Cl固体，D正确。

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