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第7讲　Na及其化合物
学习目标
1.掌握钠及其重要化合物的主要性质及其应用。
2.了解钠及其重要化合物的制备方法。
考点一　Na及其化合物的性质
知识点一 Na及其氧化物
一、钠
1．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。
2．从钠原子的原子结构认识钠的化学性质——还原性
NaNa＋
(1)与非金属单质(如O2、Cl2)的反应
O2
Cl2：2Na＋Cl22NaCl。
(2)与水反应
①离子方程式：2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑。
②与滴加酚酞的水反应的现象及解释
(3)与盐酸反应
离子方程式：2Na＋2H＋===2Na＋＋H2↑。
(4)与盐溶液反应
与盐溶液反应时一般先与水反应，生成的NaOH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↑。
3．钠的制取及保存
(1)制取：化学方程式为2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑。
(2)保存：密封保存，通常保存在石蜡油或煤油中。
4．钠的用途
(1)钠钾合金(液态)可用于原子反应堆的导热剂。
(2)用作电光源，制作高压钠灯。
(3)冶炼某些金属
金属钠具有强还原性，熔融状态下可以用于制取金属，如4Na＋TiCl44NaCl＋Ti。
二、钠的氧化物
1．氧化钠与过氧化钠的比较
Na2O Na2O2
电子式

氧元素化合价 －2 －1
色、态 白色固体 淡黄色固体
阴、阳离子个数比 1∶2 1∶2
是否为碱性氧化物 是 不是
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↑
用途 － 氧化剂、供氧剂、漂白剂
2.金属钠露置在空气中会发生一系列变化，其过程：
银白色金属钠表面变暗出现白色固体接着表面变稀白色块状固体白色粉末状物质
写出上述各步反应的化学方程式：
①4Na＋O2===2Na2O；
②Na2O＋H2O===2NaOH；
③2NaOH＋CO2＋9H2O===Na2CO3·10H2O；
④Na2CO3·10H2O===Na2CO3＋10H2O。
判断
(1)实验完毕后剩余的金属钠不能随意丢弃，应放回原试剂瓶(√)
(2)Na与足量O2反应生成Na2O，随着温度的升高，生成Na2O的速率逐渐加快(×)
错因：温度升高，Na与O2反应生成Na2O2。
(3)把钠投入到NH4Cl溶液中可以生成两种气体(√)
(4)Na2O2加入酚酞溶液中，反应现象为变红(×)
错因：Na2O2具有强氧化性，现象应为先变红后褪色。
练习
1．金属钠与氧气反应在不同条件下生成产物不同，据此回答下列问题。
(1)1mol钠与足量氧气反应转移电子数为________。
(2)1mol氧气与足量钠反应转移电子数范围为____________________________________。
答案　(1)NA　(2)2NA～4NA
解析　(1)Na与O2反应不管生成Na2O还是Na2O2，Na元素均由0价变为＋1价，因此，1molNa与O2反应转移电子的数目为NA。(2)1molO2与Na反应若全生成Na2O，则生成2molNa2O，转移4NA电子，若全生成Na2O2，则生成1molNa2O2，转移2NA电子，故转移电子数的范围为2NA～4NA。
2．将物质的量为0.2mol的Na、Mg、Al三种金属分别加入到100mL1mol·L－1的盐酸中，产生H2的体积依次为V1、V2、V3，则V1、V2、V3的大小关系为________。
答案　V1>V2＝V3
解析　根据计算，0.2molNa、Mg、Al与100mL1mol·L－1的盐酸反应，Na、Mg、Al过量，故Mg、Al产生的H2相等，但剩余的Na会与水反应生成H2，故V1>V2＝V3。
3．往甲、乙、丙、丁四个烧杯内分别放入0.1mol的钠、氧化钠、过氧化钠和氢氧化钠，然后各加入100mL水，搅拌，使固体完全溶解，则甲、乙、丙、丁溶液中溶质的质量分数大小顺序是________。
答案　乙＝丙>甲>丁
解析　(1)甲、丁相比：
甲：Na→NaOH　　消耗H2O，溶剂减少
丁：NaOH无反应　　溶剂不变
故NaOH的质量分数：甲>丁。
(2)乙、丙相比：
生成NaOH相等消耗H2O相等
溶剂相等，故乙、丙溶液完全等同。
(3)乙、丙与甲相比
甲：Na　　乙：Na2O　　丙：Na2O2
当它们物质的量相等时，甲(Na)所得NaOH是乙、丙(Na2O、Na2O2)所得NaOH物质的量的，它们所消耗的水相等，故溶剂相等，因此甲的质量分数比乙、丙小。
题组练习
题组一　钠与溶液反应的实质
1．将一小块金属钠分别投入盛有：a.水、b.乙醇、c.稀H2SO4的三个小烧杯中，反应速率由快到慢的顺序为______________。解释反应速率不同的原因：_________________________。
答案　c>a>b　钠与上述三种物质反应的实质都是钠与H＋间的置换反应，H＋浓度的大小决定了反应速率的快慢，由三种物质电离出H＋的能力可知H＋浓度的大小顺序为c>a>b，因而反应速率顺序为c>a>b
2．将金属钠放入盛有下列溶液的小烧杯中，既有气体又有白色沉淀产生的是____________(填序号)。
①MgSO4溶液　②BaCl2溶液　③饱和澄清石灰水　④Ca(HCO3)2溶液　⑤CuSO4溶液　
⑥饱和食盐水　⑦浓盐酸
答案　①③④⑥
解析　2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，①中Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓；③中反应消耗水，溶液温度升高，Ca(OH)2的溶解度降低，析出Ca(OH)2，产生白色沉淀；④中Ca2＋＋HCO＋OH－===CaCO3↓＋H2O或Ca2＋＋2HCO＋2OH－===CaCO3↓＋CO＋2H2O；⑤中生成的Cu(OH)2是蓝色沉淀，不符合题意。⑥中水减少，溶液过饱和析出NaCl。
3．(2020·石家庄高三模拟)向分别盛有100 mL水、100 mL 0.1 mol·L－1盐酸、100 mL 0.01 mol·L－1
NaOH溶液的X、Y、Z三个烧杯中各投入0.05molNa。下列有关说法正确的是(　　)
A．三个烧杯中均先发生的离子反应为2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑
B．三个烧杯中钠均在液面上剧烈反应，且X烧杯中的反应最剧烈
C．三个烧杯反应后，溶质的物质的量浓度相同
D．三个烧杯反应后，生成的气体的质量一定相同
答案　D
解析　钠与盐酸反应时钠先与H＋反应，离子方程式表示为2Na＋2H＋===2Na＋＋H2↑，A错误；三个烧杯中，Y烧杯中的氢离子浓度最大，反应最剧烈，B错误；X烧杯中生成的溶质为NaOH，Y烧杯中生成的溶质为NaCl、NaOH，Z烧杯中生成NaOH，且Z烧杯中原溶质为NaOH，故三个烧杯中溶质的物质的量浓度不同，C错误；因向三个烧杯中加入钠的物质的量相同且钠全部反应完，故生成H2的量相同，D正确。
小结
1．钠与水、酸、盐溶液反应的本质与顺序：本质上均是与H＋的反应，反应顺序是：有酸酸在前，无酸水为先。
2．钠与乙醇反应的特点——慢、沉
钠与乙醇反应，钠块先沉在液面下，后上下浮动，能看到表面冒出气泡，并不能熔化成小球。
题组二　Na2O2的氧化性和还原性
4．从元素化合价角度分析Na2O2的性质
2Na22
(1)Na2O2的强氧化性
向氢硫酸饱和溶液中加入少量Na2O2，产生浅黄色沉淀，其化学方程式为_______________。
(2)Na2O2的还原性
在酸性高锰酸钾溶液中加入适量Na2O2粉末，溶液褪色，并产生无色气体，Na2O2表现出____________性，氧化产物是____________。
答案　(1)Na2O2＋3H2S===S↓＋2NaHS＋2H2O(2)还原　O2
5．某溶液中含有HCO、SO、CO、CH3COO－4种阴离子。向其中加入足量的Na2O2固体后，溶液中离子浓度基本保持不变的是________，增大的是________。
答案　CH3COO－　CO
解析　Na2O2与水反应生成NaOH，HCO＋OH－===CO＋H2O，HCO浓度减小，CO浓度增大；SO具有还原性，会被Na2O2氧化，浓度减小；CH3COO－浓度几乎不变。
6．过氧化钠是一种常见的强氧化剂，具有强氧化性。
根据要求回答下列问题：
(1)将Na2O2固体分别投入到品红溶液、紫色石蕊溶液中，溶液颜色的变化分别为__________
__________________________、____________________________________________________。
(2)Na2O2与木炭粉混合研磨会发生爆炸，原因是______________________________________
_______________________________________________________________________________。
(3)某同学根据SO2、CO2都是酸性氧化物，预测二者的混合气体与Na2O2反应生成的固体产物中只含有Na2RO3。这一预测是否正确？________，理由是__________________________
______________________________________________________________________________。
答案　(1)褪色　先变蓝后褪色　(2)Na2O2具有强氧化性，与木炭粉接触发生剧烈的氧化还原反应　(3)不正确　Na2O2与SO2反应可生成Na2SO4
知识点二　碳酸钠与碳酸氢钠
1．Na2CO3和NaHCO3的性质
2．转化关系
Na2CO3NaHCO3
3．Na2CO3、NaHCO3在日常生产、生活中的应用
(1)Na2CO3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。
(2)NaHCO3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(但胃溃疡病人慎用)。
判断
(1)在酒精灯加热条件下，Na2CO3、NaHCO3固体都会分解(×)
错因：在酒精灯加热条件下，NaHCO3会分解，Na2CO3不会分解。
(2)将稀盐酸滴入碳酸钠与氢氧化钠的混合溶液中，立即产生气泡(×)
错因：HCl先与NaOH反应，不会立即产生气泡。
(3)用热的纯碱溶液清洗炊具上的油污时，不涉及化学变化(×)
错因：纯碱水解产生NaOH，油脂在碱性条件下水解生成甘油和高级脂肪酸钠，发生化学变化。
(4)向CaCl2溶液中通入足量CO2，有白色沉淀生成(×)
错因：CO2和CaCl2溶液不反应。
练习
1．将CO2气体通入到饱和Na2CO3溶液中有何现象？原因是什么？
答案　有沉淀析出，原因是反应消耗了溶剂水，使生成的NaHCO3的质量比原Na2CO3的质量大，且NaHCO3的溶解度小于Na2CO3的溶解度。
2．依据二者性质的差异确定除杂方法(后者为杂质)
序号 混合物 除杂方法
① Na2CO3(s)、NaHCO3(s)
② NaHCO3(aq)、Na2CO3(aq)
③ Na2CO3(aq)、NaHCO3(aq)
答案　①加热法　②通入足量CO2　③滴加适量NaOH溶液
3．请设计实验方案，用50 mL 2 mol·L－1NaOH溶液和足量的CO2气体，制取50 mL 1 mol·L－1的Na2CO3溶液。
答案　将50mLNaOH溶液，等分成两份，一份通入过量的CO2，然后加热煮沸、冷却后与另一份NaOH溶液混合即可。反应方程式可表示为
第一步：NaOH＋CO2===NaHCO3
第二步：NaHCO3＋NaOH===Na2CO3＋H2O。
题组练习
题组一　Na2CO3、NaHCO3的性质与用途
1．(2019·贵阳质检)下列关于金属钠单质及其化合物的说法中，不正确的是(　　)
A．NaCl可用作食品调味剂
B．相同温度下NaHCO3的溶解度大于Na2CO3
C．Na2CO3的焰色反应呈黄色
D．工业上Na可用于制备钛、锆等金属
答案　B
解析　A项，氯化钠有咸味，可用作食品调味剂；B项，碳酸氢钠的溶解度小于碳酸钠的溶解度；C项，钠元素的焰色反应为黄色；D项，钠的活动性比较强，可以从熔融盐中置换出钛、锆等金属。
2．某同学用Na2CO3和NaHCO3溶液进行如图所示实验。下列说法不正确的是(　　)
A．实验前pH(Na2CO3)＞pH(NaHCO3)
B．实验后两溶液中离子种类完全相同
C．Na2CO3溶液中生成的沉淀比NaHCO3溶液中生成的沉淀多
D．两溶液中反应的基本类型相同
答案　B
解析　CO、HCO水解均显碱性，相同浓度下，CO的水解程度比HCO大，所以相同浓度的Na2CO3溶液和NaHCO3溶液，pH(Na2CO3)>pH(NaHCO3)，故A正确；实验后，碳酸钠溶液和氯化钙溶液恰好反应，生成碳酸钙沉淀和氯化钠，其中的离子主要有Na＋、Cl－；碳酸氢钠溶液和氯化钙溶液反应后，生成碳酸钙沉淀和氯化钠、碳酸，碳酸大部分分解为二氧化碳气体和水，氯化钙有剩余，溶液中的离子主要有Na＋、Cl－、Ca2＋，故两者的离子种类不完全相同，故B错误；加入氯化钙后，左侧试管中只有白色沉淀生成，则反应方程式为Na2CO3＋CaCl2===CaCO3↓＋2NaCl，右侧试管中有白色沉淀和无色气体产生，则反应方程式为2NaHCO3＋CaCl2===CaCO3↓＋2NaCl＋CO2↑＋H2O，由方程式可知起始CO、HCO的物质的量相同时，Na2CO3溶液中生成的沉淀比NaHCO3溶液中生成的沉淀多，故C正确；根据C项分析可知，两试管中发生的反应均为复分解反应，故D正确。
题组二　Na2CO3、NaHCO3的鉴别
3．某校化学课外小组为了鉴别碳酸钠和碳酸氢钠两种白色固体，用不同的方法做了以下实验，如下图Ⅰ～Ⅳ所示。
(1)只根据图Ⅰ、Ⅱ所示实验，能够达到实验目的的是___________________________________
(填装置序号)。
(2)图Ⅲ、Ⅳ所示实验均能鉴别这两种物质，其反应的化学方程式为______________________；
与实验Ⅲ相比，实验Ⅳ的优点是________(填字母)。
A．Ⅳ比Ⅲ复杂 B．Ⅳ比Ⅲ安全 C．Ⅳ比Ⅲ操作简便
D．Ⅳ可以做到用一套装置同时进行两个对比实验，而Ⅲ不行
(3)若用实验Ⅳ验证碳酸钠和碳酸氢钠的稳定性，则试管B中装入的固体最好是____________
____________________________________________________(填化学式)。
答案　(1)Ⅱ　(2)2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑，CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O　D　(3)NaHCO3
解析　(1)图Ⅰ不能达到实验目的，因为无论碳酸钠还是碳酸氢钠均可以与盐酸反应产生二氧化碳，二氧化碳气体与澄清石灰水作用变浑浊；图Ⅱ可以鉴别，因为等质量的碳酸钠和碳酸氢钠与足量的稀盐酸反应，生成的二氧化碳气体的量不同，可根据气球膨胀程度来判断。
(2)图Ⅲ、Ⅳ所涉及的化学方程式为2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑、CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O，实验Ⅳ的优点是可同时做对比实验。
(3)试管B装入碳酸氢钠，试管A装入碳酸钠，这样直接加热的碳酸钠，温度高，不分解，不能使澄清石灰水变浑浊，而间接加热的碳酸氢钠分解，使澄清石灰水变浑浊，表明了碳酸氢钠很不稳定。
小结
Na2CO3、NaHCO3的鉴别方法
(1)利用热稳定性不同
(2)相同条件下利用反应速率不同
(3)利用阴离子的不同
(4)利用溶液的碱性不同
知识点三　碱金属　焰色反应
1．碱金属的一般性与特殊性
(1)一般性
相似性 递变性(由Li→Cs)
原子结构 最外层均为1个电子 电子层数逐渐增多；
核电荷数逐渐增大；
原子半径逐渐增大
元素性质 都具有较强的金属性，最高正价均为＋1价 金属性逐渐增强
单质性质 物理
性质 (除Cs外)都呈银白色，密度较小，熔、沸点较低 密度逐渐增大(钾反常)，熔、沸点逐渐降低
化学
性质 都具有较强的还原性 还原性逐渐增强；
与O2反应越来越剧烈，产物越来越复杂
(2)特殊性
①碱金属的密度一般随核电荷数的增大而增大，但钾的密度比钠的小。
②碱金属一般都保存在煤油中，但由于锂的密度小于煤油的密度而将锂保存在石蜡中。
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，碱金属氢化物是强还原剂。
④试剂瓶中的药品取出后，一般不能放回原瓶，但Na、K等需放回原瓶。
⑤锂与O2反应与钠不同，只生成Li2O。
2．焰色反应
(1)焰色反应的概念
某些金属或它们的化合物在灼烧时都会使火焰呈现出特殊的颜色，属于物理变化，是元素的性质。
(2)焰色反应的操作
铂丝无色待测物观察火焰颜色铂丝无色
(3)常见元素的焰色
钠元素：黄色；钾元素：紫色(透过蓝色钴玻璃观察)；铜元素：绿色；钡元素：黄绿色；Ca元素：砖红色。
判断
(1)焰色反应是一种复杂的化学变化(×)
错因：焰色反应是物理变化。
(2)钠、氧化钠、碳酸钠的焰色反应均显黄色(√)
(3)做焰色反应实验时，用稀H2SO4洗涤铂丝(×)
错因：铂丝在使用前要用稀盐酸将其表面物质洗净，然后在火焰上灼烧至无色，这是因为金属氯化物在灼烧时易挥发，而硫酸盐难挥发。
(4)钠的还原性比钾的弱，但工业上制取钾可用Na和熔融KCl在高温下反应制备(√)
(5)Li在空气中加热可快速反应生成Li2O2(×)
错因：Li与O2反应只生成Li2O。
题组练习
题组一　碱金属的性质
1．下列有关铯及其化合物的说法不正确的是(　　)
A．CsOH的碱性比KOH的强
B．铯与水或稀盐酸反应剧烈，都生成H2
C．Cs的还原性比Na的强，故Na＋的氧化性强于Cs＋
D．Li的金属性比Cs的强
答案　D
解析　根据元素周期律，Cs的金属性比K强，故CsOH的碱性比KOH强，A项正确；Cs的性质与钠相似，Na能与水或稀盐酸反应产生H2，故Cs也能与水或稀盐酸反应产生H2，且反应更剧烈，B项正确；Cs的还原性强于Na，则Na＋得电子能力比Cs＋强，即氧化性：Na＋>Cs＋，C项正确；Li、Cs均为碱金属元素，Cs的电子层数多，更容易失去最外层电子，故金属性：Cs>Li，D项错误。
2．碱金属元素单质及其化合物有广泛用途。
回答下列问题：
(1)锂是最轻的活泼金属，常用于制造高效锂电池。电解池中的电解液不能用水作溶剂，原因是___________________________________________________________________________。
(2)金属钾是一种活泼的金属，下列有关其性质的说法中正确的是________(填字母)。
A．钾在空气中燃烧时，只生成K2O
B．钾与水反应，由于反应剧烈可能会发生爆炸
C．1mol·L－1KOH溶液比1mol·L－1NaOH溶液碱性强
(3)KH是一种野外供氢剂，其电子式为________，与水反应放出氢气，生成1mol氢气时，反应中转移电子数为________。
(4)工业上用钠制钾，反应方程式为Na＋KClK↑＋NaCl，其原理为_____________
____________________________________________________________________________。
答案　(1)锂可以与水反应　(2)B　(3)K＋[H]－　NA　(4)高温下，K变为蒸气逸出，平衡右移
题组二　焰色反应
3．利用焰色反应，人们在烟花中有意识地加入特定金属元素，使焰火更加绚丽多彩。下列说法中正确的是(　　)
A．非金属单质燃烧时火焰均为无色
B．Na2SO4与NaOH灼烧时火焰颜色相同
C．焰色反应均应透过蓝色钴玻璃观察
D．只有金属单质灼烧时火焰才有颜色
答案　B
解析　某些非金属单质燃烧时火焰也有颜色，如H2燃烧产生淡蓝色火焰，单质硫在空气中燃烧产生淡蓝色火焰，在纯氧中燃烧产生蓝紫色火焰，A项错误；焰色反应为金属元素的性质，与元素的存在形式(化合态或游离态)无关，同种金属元素的焰色反应相同，Na2SO4、NaOH均含钠元素，火焰颜色均为黄色，B项正确；只有观察钾元素的焰色反应时需要透过蓝色钴玻璃，C项错误；焰色反应是金属元素的性质，而不是单质的性质，D项错误。
4．用光洁的铂丝蘸取某无色溶液在无色火焰上灼烧，直接观察到火焰呈黄色，下列判断正确的是(　　)
A．只含有Na＋
B．一定含有Na＋，可能含有K＋
C．既含有Na＋，又含有K＋
D．可能含有Na＋，可能还含有K＋
答案　B
5．焰色反应是元素分析的一种重要方法，请回答有关问题：
(1)是否所有金属及其化合物灼烧时火焰均有颜色？举例说明。________________________。
(2)某同学用铂丝蘸取某溶液进行焰色反应，火焰呈黄色，他判断该溶液一定为钠盐溶液。其他同学不同意他的观点。理由是___________________________________________________。
答案　(1)不是；如铂、铁(2)该溶液也可能为NaOH溶液
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