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第1讲　钠及其化合物
【复习目标】
1.通过实验探究,了解钠及其化合物的主要性质,并了解这些物质在生产、生活中的应用。
2.了解氧化钠与过氧化钠组成上的区别,掌握Na2O2与H2O、CO2反应的规律。
3.了解碱金属的通性、特性、焰色试验的操作与应用。
考点一　碱金属　焰色试验
1.碱金属
(1)概念:元素周期表第ⅠA族的金属元素,称为碱金属元素。
(2)元素种类:目前有　　　　、　　　　、　　　　、　　　　、铯(Cs)、钫(Fr)六种。
2.碱金属的相似性和递变性(由Li→Cs)
项目 相似性 递变性 (由Li→Cs) 理论分析
原子 结构 价层电子排布式均为　　 电子层数逐渐增多;核电荷数逐渐　　;原子半径逐渐　　 自上而下,金属阳离子半径逐渐增大,金属键逐渐减弱,导致硬度减小,熔、沸点降低,失电子能力增强
元素 性质 都具有较强的　　性,最高正价均为 　　价 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、沸点　 密度逐渐增大(钾反常), 熔、沸点逐渐　　　
化学 性质 都具有较强的　　性 还原性逐渐　　　
3.碱金属的主要化学性质
(1)均能与水反应,且Li→Cs反应越来越剧烈。通式:　　　　　　　　　　　　(R表示碱金属)。
(2)均能与O2反应,锂只生成Li2O,钠燃烧生成Na2O2,K燃烧生成复杂氧化物,如KO2(超氧化钾)。
4.碱金属元素的检验方法——焰色试验
(1)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征颜色,可用来鉴定某些元素的存在。
(2)原理:当碱金属或碱金属盐在火焰上灼烧时,原子中的电子吸收能量,从能量较低的轨道跃迁到能量较高的轨道,处于能量较高轨道上的电子不稳定,跃迁回能量较低的轨道时就将多余的能量以光的形式放出而呈现不同的焰色。属于　　　　变化。
(3)实验操作。
(4)常见金属元素的焰色。
金属 元素 钠 钾(需透过蓝 色钴玻璃观察) 钙 钡 铜
火焰 颜色 　 色 　　色 　 色 黄绿色 　 色
[理解·辨析] 判断正误
(1)用铂丝蘸取某碱金属的盐溶液灼烧,火焰呈黄色,证明其中含有Na+,一定不含K+。(　　)
(2)只有金属单质灼烧时火焰才有颜色。(　　)
(3)碱金属在空气中加热都生成X2O2。(　　)
(4)碱金属都可以保存在煤油中。(　　)
(5)钠钾合金能用作原子反应堆的导热剂是由于该合金熔点低、导热性好。(　　)
(6)碱金属的密度随核电荷数的增大而依次增大。(　　)
一、碱金属单质及氢化物性质
1.碱金属单质及其化合物有广泛应用。回答下列问题。
(1)锂的密度只有水的二分之一左右,是最轻的金属。其常被用于制造高效锂电池,该电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
(3)铷是第五周期的一种碱金属元素,其单质及化合物不可能具备的性质是　 　　　(填字母)。
a.与水反应比钠更剧烈
b.Rb2O在空气中易吸收水和二氧化碳
c.Rb2O2与水能剧烈反应并释放出O2
d.RbOH的碱性比同浓度的强碱NaOH、KOH弱
2.碱金属与碱土金属(ⅡA族)都可以形成氢化物。这些氢化物都是优良的还原剂,过渡金属合金(或金属互化物)的氢化物被用作储氢材料。
(1)KH是一种野外供氢剂,其电子式为　　　　,与水反应放出氢气,化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　。生成1 mol氢气时,反应中转移的电子数为　　　　。
(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,其反应的化学方程式为 　。
(3)完成以氢化锂(LiH)和氯化铝为原料合成氢化铝锂(LiAlH4)的化学方程式:
4LiH+　　　 LiAlH4+3　　　　。
二、焰色试验及其应用
3.利用焰色试验,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。下列有关焰色试验的说法正确的是　　　　　(填序号)。
①NaCl与Na2CO3灼烧时火焰颜色相同
②钾元素的火焰颜色要透过蓝色钴玻璃观察
③只有金属单质灼烧时火焰才有颜色,非金属单质燃烧时火焰均为无色
④先将铂丝灼烧到与原来火焰的颜色相同,再蘸取被检验的物质
⑤每次实验后,要将铂丝用盐酸洗净
⑥实验时最好选择本身颜色较浅的火焰
⑦没有铂丝时,也可以用光洁无锈的铁丝代替
考点二　钠及其氧化物　　　　　　　
一、活泼的金属单质——钠
1.钠的物理性质
　　　　色,有金属光泽的固体,质地　　　　,熔点低(　　　　于100 ℃),密度比水的　　　　,但比煤油的　　　　。
2.钠的化学性质
(1)钠原子结构。
(2)还原性的体现。
①与非金属单质的化合。
O2 常温 　　　　　　　
加热 　　　　　　　
Cl2 加热 2Na+Cl22NaCl
S 研磨 2Na+SNa2S
②置换反应。
活泼 氢的 置换 非氧化性酸 2Na+2H+2Na++H2↑
H2O
CH3CH2OH
熔融盐的置换 4Na+TiCl4
3.钠的制取、保存和用途
(1)电解熔融氯化钠:2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑。
(2)保存:密封保存,通常保存在石蜡油或　　　　中。
(3)用途。
二、钠的氧化物
1.氧化钠与过氧化钠的比较
物质 氧化钠(Na2O) 过氧化钠(Na2O2)
颜色、状态 白色固体 　　　　固体
氧元素化合价 　　　 　　　
电子式 Na+]2-Na+ 　　　　　　　
化学键 离子键 离子键、非极性共价键
阴、阳离子个数比 　　　 　　　
类别 　　　　氧化物 过氧化物(非碱性氧化物)
化学 性质 热稳定性 不稳定(2Na2O+O22Na2O2) 稳定
与水反应 Na2O+H2O2NaOH 2Na2O2+2H2O4NaOH+O2↑
与CO2反应 Na2O+CO2Na2CO3 2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2
与酸(盐酸)反应 Na2O+2HCl2NaCl+H2O 2Na2O2+4HCl4NaCl+2H2O+O2↑
主要用途 用于制取少量Na2O2、烧碱 强氧化剂、漂白剂、供氧剂、消毒剂
2.从化合价、结构两个视角理解过氧化钠的性质
(1)Na2O2的强氧化性。
试剂 反应原理 (化学方程式) 现象
SO2气体 　　　　　　　 —
Na2SO3 溶液 —
氢硫酸 　　　　　　　 　　　　　
FeCl2溶液 有红褐色沉淀和气泡产生
酚酞溶液 Na2O2与水反应生成NaOH,Na2O2的强氧化性使之褪色
品红溶液 Na2O2的强氧化性使之褪色 　　　　　
(2)Na2O2的还原性:遇KMnO4等强氧化剂时,表现出还原性,氧化产物为　　　　。
(3)Na2O2遇CO2、H2O、H+则发生自身的氧化还原反应。
[理解·辨析] 判断正误
(1)金属钠着火时,可用泡沫灭火器或干燥的沙土灭火。(　　)
(2)实验室中常将金属钠保存在煤油或四氯化碳中。(　　)
(3)金属钠具有强还原性,可与TiCl4溶液反应制取金属Ti。(　　)
(4)实验完毕后剩余的金属钠不能随意丢弃,应放回原试剂瓶。(　　)
(5) 1 mol Na2O和1 mol Na2O2固体中含有的离子总数均为3NA。(　　)
(6)H2O2和Na2O2都属于过氧化物,含有的化学键完全相同。(　　)
(7)Na2O2 与H2O 反应时,Na2O2 既是还原剂又是氧化剂。(　　)
一、钠与溶液的反应
1.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　⑦FeCl3溶液
二、Na2O2与H2O、CO2反应的规律
2.关于过氧化钠与水或二氧化碳的反应,下列说法正确的是(　　)
[A] Na2O2与CO2的反应,Na2O2是氧化剂,CO2是还原剂
[B] Na2O2与H2O的反应,每生成1 mol O2,转移NA个电子
[C] 1 mol CO2被足量Na2O2吸收,可得到1 mol O2
[D] 如果16 g CH4完全燃烧后的产物都被足量Na2O2固体吸收,则固体增重32 g
3.在一密闭容器中有CO、H2、O2共16.5 g和足量的Na2O2,用电火花引燃,使其完全反应,固体质量增加7.5 g,则原混合气体中O2的质量分数是(　　)
[A] 54.5% [B] 40%
[C] 36% [D] 33.3%
三、过氧化钠的性质与探究
4.Na2O2是一种常见的过氧化物,具有强氧化性和漂白性。
(1)Na2O2的电子式为　 , 其中化学键的类型为　　　　　　　　,氧元素的化合价为　　　　。
(2)用化学方程式解释使酚酞溶液变红的原因:　 ,
依据实验现象推测红色褪去的原因是 　。
(3)用离子方程式解释加入酸性高锰酸钾溶液后溶液褪色的原因: 　　　　　　　　。
(4)根据实验分析,过氧化钠与水反应除了生成氢氧化钠和氧气外,还存在另一反应,则另一反应的化学方程式为　　　　　　　　　,其反应类型为　　　　　　　　。
5.(1)五氧化铬又称过氧化铬,其中Cr为+6价,则每个CrO5分子中存在过氧键的数目为　　 　　。
(2)1 mol H2SO5(过一硫酸)中过氧键的数目为　　　　。
(3)过氧化尿素[CO(NH2)2·H2O2]是一种白色晶体,可用于漂白、消毒和作增氧剂,在酸性溶液中过氧化尿素中的过氧化氢与重铬酸钾反应生成较稳定的蓝色过氧化铬(CrO5),重铬酸钾与H2O2反应的离子方程式为　　　　　　　　,上述反应　　　　(填“是”或“不是”)氧化还原反应。
1.Na2O2与H2O、CO2的反应规律
先后 关系 Na2O2与CO2、H2O(g)的混合气体反应,可看作Na2O2先与CO2反应,再与H2O(g)反应
电子 转移 当Na2O2与CO2、H2O反应时,2Na2O2～O2～2e-,物质的量关系为n(e-)=n(Na2O2)=2n(O2)
气体体 积变化 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 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)
2.过氧化物的结构特点与性质
(1)过氧化物的结构特点:含有过氧基 (—O—O—) 或过氧根离子()。
(2)过氧化物的性质:过氧基(—O—O—)或过氧根离子()中的O处于-1价,既具有氧化性也具有还原性,但更多地表现为强的氧化性、漂白性。
(3)常见过氧化物。
物质 化学式或结构式
过氧化氢 H2O2
过氧化钠 Na2O2
过氧化钾 K2O2
过氧化钙 CaO2
过氧乙酸
过二硫酸
过氧化 苯甲酰
考点三　碳酸钠和碳酸氢钠
Na2CO3和NaHCO3的比较
物质 碳酸钠(Na2CO3) 碳酸氢钠(NaHCO3)
颜色、 状态 白色粉末 白色晶体
俗名 　　　或　　　 　　
水溶性 二者均易溶于水,Na2CO3溶于水伴有　　现象,NaHCO3溶于水伴有　　现象,碳酸钠溶解度　　碳酸氢钠
水解 反应 二者均为强碱弱酸盐,水解使溶液呈　　性,相同物质的量浓度时(同温度下),Na2CO3水溶液的碱性　　NaHCO3 水溶液的碱性
与盐酸 反应 HC+H+CO2↑+H2O C+2H+CO2↑+H2O
与同浓度的盐酸反应产生CO2的速率:NaHCO3　　Na2CO3
与 Ca(OH)2 溶液反应 Ca2++CCaCO3↓ Ca(OH)2少量: Ca2++2OH-+2HCCaCO3↓+2H2O+C; Ca(OH)2过量: Ca2++OH-+HCCaCO3↓+H2O
二者的 相互转化 Na2CO3NaHCO3
主要用途 用于制玻璃、制肥皂、合成洗涤剂、造纸、纺织、石油、冶金等工业中 灭火器、治疗胃酸过多、发酵粉的主要成分之一
[理解·辨析] 判断正误
(1)用酚酞溶液可鉴别饱和食盐水和饱和碳酸钠溶液。(　　)
(2)用热的纯碱溶液清洗炊具上的油污时,不涉及化学变化。(　　)
(3)相同温度下,溶解度NaHCO3NaHCO3。(　　)
(4)碳酸钠、碳酸氢钠都能与盐酸、氢氧化钠溶液反应。(　　)
(5)向饱和Na2CO3溶液中通入CO2,有NaHCO3晶体析出。(　　)
(6)苏打是面包发酵粉的主要成分之一。(　　)
一、Na2CO3、NaHCO3的转化与鉴别
1.选择适当的试剂或方法除去杂质,并完成转化的化学方程式,“[　]”内为杂质。
(1)Na2CO3(s)[NaHCO3]:　 , 　 。
(2)NaHCO3(aq)[Na2CO3]:　 , 　 。
(3)Na2CO3(aq)[NaHCO3]:　 , 　 。
2.下列方法不能用于鉴别Na2CO3和NaHCO3的是(　　)
[A] 分别加热两种固体,将放出的气体通入澄清石灰水
[B] 分别取两种固体溶于水,滴加Ba(OH)2溶液,观察是否生成沉淀
[C] 分别配成溶液,用pH试纸测等浓度两种溶液的pH
[D] 分别配成溶液,逐滴加入相同浓度的稀盐酸观察现象
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),实验过程中的现象为　 。
(4)除了以上方法,请你再举出一例鉴别二者的方法: 　 。
Na2CO3、NaHCO3的鉴别方法
(1)固体的鉴别。
加热法:产生使澄清石灰水变浑浊的气体的是NaHCO3固体。
(2)溶液的鉴别。
①沉淀法:加入BaCl2溶液或CaCl2溶液,产生沉淀的是Na2CO3溶液。
②气体法:滴入稀盐酸,立即产生气泡的是 NaHCO3 溶液。
③测pH法:用pH试纸测相同浓度的稀溶液,pH大的是Na2CO3溶液。
二、Na2CO3、NaHCO3与H+反应的规律
4.Na2CO3、NaHCO3分别与足量的盐酸反应,完成下列表格。
二者浓度相同时生成CO2的速率 　　　　快
耗酸量 二者等质量 　　　　耗酸多
二者等物质的量 　　　　耗酸多
生成CO2 的体积 二者等质量 　　　产生的多
二者等物质的量 　　　
5.向4瓶含一定量NaOH的溶液中分别通入一定量的CO2,充分反应后得到4种溶液,为探究4种溶液中的溶质组成,分别向溶液中逐滴加入稀盐酸,产生的CO2的体积与滴入盐酸的质量关系如图所示。
(1)通过上述4个图像分析4种溶液中的溶质组成。
①　　　　　　　　②　　　　　　　
③　　　　　　　　④　　　　　　　
(2)已知甲溶液为含5.3 g Na2CO3的Na2CO3溶液100 mL,乙溶液为含1.825 g HCl的稀盐酸 100 mL。
①若将乙溶液逐滴加入甲溶液中均匀反应,理论上产生的CO2的质量为　　　　。
②若将甲溶液逐滴加入乙溶液中均匀反应,理论上产生的CO2的质量为　　　　。
6.食品工业经常使用Na2CO3和NaHCO3作膨松剂。室温下,向含3.07 g某膨松剂试样(xNa2CO3·yNaHCO3·zH2O)溶液中逐滴加入稀盐酸,反应过程中含碳元素粒子的物质的量随pH变化的图像如图所示。
(1)图中B点溶液溶质的主要成分为　　　　　(填化学式)。
(2)图中A点溶液所含Na2CO3的物质的量为　　　　mol。(提醒:注意纵坐标的数量级)
(3)pH(4)某同学用酒精灯对该试样固体充分加热至恒重,从开始至恒重固体失重　　　　g。
第1讲　钠及其化合物
考点一　碱金属　焰色试验
必备知识整合
1.(2)锂(Li)　钠(Na)　钾(K)　铷(Rb)
2.ns1　增大　增大　金属　+1　增强　较低　降低　还原
增强
3.(1)2R+2H2O2ROH+H2↑
4.(2)物理　(4)黄　紫　砖红　绿
[理解·辨析] (1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√　(6)×
关键能力提升
1.(1)锂可以与水反应　(2)b　(3)d
2.(1)K+[]-　KH+H2OKOH+H2↑　NA(或 6.02×1023)
(2)3NaH+Fe2O32Fe+3NaOH
(3)AlCl3　LiCl
3.【答案】 ①②④⑤⑥⑦
【解析】 观察钾的火焰颜色时要透过蓝色钴玻璃,目的是滤去黄光,避免钠的干扰,②正确;氢气在氧气中燃烧发出淡蓝色火焰,在氯气中燃烧发出苍白色火焰,③错误;由于焰色试验是通过观察火焰颜色来检验元素是否存在,所以实验时所用火焰和金属丝在灼烧时都不应该有很明显的颜色,否则将无法观察到被检验元素的真实焰色情况,⑥正确。
考点二　钠及其氧化物
必备知识整合
一、1.银白　柔软　小　小　大
2.(1)失去　还原　(2)①4Na+O22Na2O　2Na+O2Na2O2　②2Na+2H2O2NaOH+H2↑　2CH3CH2OH+2Na2CH3CH2ONa+H2↑　4NaCl+Ti
3.(2)煤油　(3)高压钠灯　导热剂　还原剂
二、1.淡黄色　-2　-1　　1∶2　1∶2　碱性
2.(1)Na2O2+SO2Na2SO4　Na2O2+Na2SO3+H2ONa2SO4+2NaOH　Na2O2+H2SS↓+2NaOH　溶液变浑浊　4Na2O2+4FeCl2+6H2O4Fe(OH)3↓+O2↑+8NaCl　先变红后褪色　红色褪去　(2)O2
[理解·辨析] (1)×　(2)×　(3)×　(4)√　(5)√　(6)×　(7)√
【提示】 (2)钠的密度比四氯化碳小,不能将钠保存在四氯化碳中。(3)Na与熔融的TiCl4反应制取金属Ti。(6)H2O2只有共价键,Na2O2既有离子键又有共价键。
关键能力提升
1.【答案】 ①③④⑥
【解析】 2Na+2H2O2NaOH+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白色沉淀;④中Ca2++HC+OH-CaCO3↓+H2O或Ca2++2HC+2OH-CaCO3↓+C+2H2O;⑥中水减少,溶液过饱和析出NaCl。
2.D　Na2O2与CO2的反应为2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2,Na2O2中氧元素由-1价升高为0价,Na2O2作还原剂,Na2O2中氧元素由-1价降低为-2价,Na2O2作氧化剂,CO2在反应中无价态变化,既不是氧化剂也不是还原剂,故A错误;Na2O2与H2O的反应为2Na2O2+2H2O4NaOH+O2↑,是Na2O2中的-1价氧元素发生歧化反应,每生成1 mol O2,转移2NA个电子,故B错误;Na2O2与CO2的反应为2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2,1 mol CO2被足量Na2O2吸收,只能得到0.5 mol O2,故C错误;16 g CH4的物质的量为1 mol,完全燃烧生成
1 mol CO2和2 mol H2O,Na2O2与CO2的反应为2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2,2CO2~O2~增重2CO,1 mol CO2与Na2O2反应增重为 1 mol×28 g/mol=28 g,Na2O2与H2O的反应为2Na2O2+2H2O4NaOH+O2↑,2H2O~O2~增重2H2,2 mol H2O与Na2O2反应增重为
2 mol×2 g/mol=4 g,则固体增重28 g+4 g=32 g,故D正确。
3.A　CO、H2、O2完全反应后生成的CO2、H2O与Na2O2反应生成Na2CO3、NaOH,所以固体增加的质量等于CO、H2的质量,所以原混合气体中CO、H2的质量一共是7.5 g,则O2的质量是16.5 g-7.5 g=9.0 g,所以原混合气体中O2的质量分数是×100%≈54.5%。
4.【答案】 (1) 　离子键、非极性共价键　-1
(2)2Na2O2+2H2O4NaOH+O2↑　反应生成的H2O2具有漂白作用(或反应生成的H2O2氧化了酚酞)
(3)2Mn+5H2O2+6H+2Mn2++5O2↑+8H2O
(4)Na2O2+2H2O2NaOH+H2O2　复分解反应
【解析】 (1)Na2O2是离子化合物,由Na+和构成,内氧原子之间共用一对电子,则Na2O2的电子式为 ,其中化学键的类型为离子键、非极性共价键,氧元素的化合价为-1。
(2)使酚酞溶液变红是因为生成了氢氧化钠,用化学方程式解释使酚酞溶液变红的原因是2Na2O2+2H2O4NaOH+O2↑,依据实验现象推测红色褪去的原因是反应生成的H2O2具有漂白作用。
(3)H2O2还原了KMnO4而使溶液褪色,离子方程式为2Mn+5H2O2+6H+2Mn2++5O2↑+8H2O。
(4)过氧化钠与水反应除了生成氢氧化钠和氧气外,还存在的另一反应的化学方程式为Na2O2+2H2O2NaOH+H2O2,该反应前后元素化合价未发生变化,则其反应类型为复分解反应。
5.(1)2
(2)NA
(3)4H2O2+Cr2+2H+2CrO5+5H2O　不是
考点三　碳酸钠和碳酸氢钠
必备知识整合
纯碱　苏打　小苏打　放热　吸热　大于　碱　大于　>
[理解·辨析] (1)√　(2)×　(3)√　(4)×　(5)√　(6)×
关键能力提升
1.(1)充分灼烧至恒重　2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑
(2)通入足量CO2　Na2CO3+H2O+CO22NaHCO3
(3)滴加适量NaOH 溶液　NaHCO3+NaOHNa2CO3+H2O
2.B　NaHCO3不稳定,受热易分解产生CO2,能够使澄清石灰水变浑浊,Na2CO3不具有此性质,可以用于鉴别二者,故A正确;NaHCO3、Na2CO3都能与Ba(OH)2反应生成 BaCO3沉淀,现象相同,不能用于鉴别二者,故B错误;C水解能力强于HC,所以相同浓度的Na2CO3和NaHCO3溶液,pH大的为Na2CO3,可以鉴别二者,故C正确;分别配成溶液,逐滴加入相同浓度的稀盐酸观察现象,立刻产生气体的为NaHCO3,开始没有气体,后来产生气体的为Na2CO3,可以鉴别二者,故D正确。
3.【答案】 (1)Ⅱ
(2)2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑、CO2+Ca(OH)2CaCO3↓+H2O　D
(3)NaHCO3　a中澄清石灰水变浑浊,b中澄清石灰水无明显现象
(4)把二者分别配成溶液后滴加BaCl2溶液,有白色沉淀生成的为Na2CO3,无现象的为NaHCO3
【解析】 (1)图Ⅰ反应现象相同;图Ⅱ向稀盐酸中加入等质量的碳酸钠和碳酸氢钠,二者生成的气体体积不一样多,气球的大小不一样,气球大的是碳酸氢钠,所以能够达到实验目的的是Ⅱ。
(2)碳酸氢钠在加热条件下分解生成碳酸钠、水和二氧化碳,反应的化学方程式为2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑,生成的二氧化碳与澄清石灰水反应生成碳酸钙,反应的化学方程式为CO2+Ca(OH)2CaCO3↓+H2O;图Ⅳ不仅能鉴别碳酸钠和碳酸氢钠,同时又能验证碳酸钠和碳酸氢钠的稳定性,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)碳酸氢钠加热易分解,碳酸钠不易分解,为体现对比,在温度低的试管中盛放碳酸氢钠,即用实验Ⅳ验证碳酸钠和碳酸氢钠的稳定性,试管B中装入的固体是NaHCO3,实验过程中的现象为a中澄清石灰水变浑浊,b中澄清石灰水无明显现象。
(4)鉴别Na2CO3和NaHCO3还可利用其在溶液中电离出的阴离子的不同性质选择试剂,如把二者分别配成溶液后滴加BaCl2溶液,有白色沉淀生成的为Na2CO3,无现象的为NaHCO3。
4.NaHCO3　Na2CO3　Na2CO3　NaHCO3　相等
5.【答案】 (1)①NaOH、Na2CO3　②Na2CO3
③Na2CO3、NaHCO3　④NaHCO3
(2)①0 g　②1.1 g
【解析】 (2)5.3 g Na2CO3的物质的量为=0.05 mol,1.825 g HCl的物质的量为=0.05 mol。
①若将乙溶液逐滴加入甲溶液中均匀反应,发生反应Na2CO3+HClNaCl+NaHCO3,理论上不产生CO2。
②若将甲溶液逐滴加入乙溶液中均匀反应,发生反应Na2CO3+2HCl2NaCl+CO2↑+H2O且Na2CO3过量,理论上产生的CO2的质量为×0.05 mol×44 g/mol=1.1 g。
6.【答案】 (1)NaHCO3、NaCl　(2)0.006 25
(3)H++HCH2O+CO2↑　(4)1.877 5
【解析】 (1)图中B点时Na2CO3与盐酸反应完全转化为NaHCO3,同时生成NaCl,则B点溶液溶质的主要成分为NaHCO3、NaCl。
(2)图中A点Na2CO3与NaHCO3的物质的量相等,设Na2CO3与盐酸反应生成的NaHCO3为x mol,发生反应Na2CO3+HClNaHCO3+NaCl,由图可知,0.01-x=0.002 5+x,解得x=0.003 75,则A点溶液所含Na2CO3的物质的量为0.01 mol-0.003 75 mol=0.006 25 mol。
(3)pH(4)对该试样固体充分加热至恒重,最终得到Na2CO3,由2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O可知,0.002 5 mol NaHCO3分解生成Na2CO3为0.001 25 mol,则最终得到Na2CO3为0.01 mol+0.001 25 mol=0.011 25 mol,其质量为 0.011 25 mol×106 g/mol=1.192 5 g,则用酒精灯对该试样固体充分加热至恒重,从开始至恒重固体失重为3.07 g-1.192 5 g=1.877 5 g。
(
第
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页
)(共174张PPT)
钠及其化合物
第1讲
1.通过实验探究,了解钠及其化合物的主要性质,并了解这些物质在生产、生活中的应用。
2.了解氧化钠与过氧化钠组成上的区别,掌握Na2O2与H2O、CO2反应的规律。
3.了解碱金属的通性、特性、焰色试验的操作与应用。
(1)概念:元素周期表第ⅠA族的金属元素,称为碱金属元素。
(2)元素种类:目前有 、 、 、 、铯(Cs)、钫(Fr)六种。
1.碱金属
锂(Li)
钠(Na)
钾(K)
铷(Rb)
项目 相似性 递变性 (由Li→Cs) 理论分析
原子 结构 价层电子排布式均为 电子层数逐渐增多;核电荷数逐渐 ;原子半径逐渐 自上而下,金属阳离子半径逐渐增大,金属键逐渐减弱,导致硬度减小,熔、沸点降低,失电子能力
增强
元素 性质 都具有较强的 性,最高正价均为 价 金属性逐渐
2.碱金属的相似性和递变性(由Li→Cs)
ns1
增大
增大
金属
+1
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 密度逐渐增大(钾反常),熔、沸点逐渐
化学 性质 都具有较强的 性 还原性逐渐
必备知识整合
较低
降低
还原
增强
3.碱金属的主要化学性质
(1)均能与水反应,且Li→Cs反应越来越剧烈。通式:
(R表示碱金属)。
(2)均能与O2反应,锂只生成Li2O,钠燃烧生成Na2O2,K燃烧生成复杂氧化物,如KO2(超氧化钾)。
2R+2H2O 2ROH+H2↑
4.碱金属元素的检验方法——焰色试验
(1)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征颜色,可用来鉴定某些元素的存在。
(2)原理:当碱金属或碱金属盐在火焰上灼烧时,原子中的电子吸收能量,从能量较低的轨道跃迁到能量较高的轨道,处于能量较高轨道上的电子不稳定,跃迁回能量较低的轨道时就将多余的能量以光的形式放出而呈现不同的焰色。属于 变化。
物理
(3)实验操作。
(4)常见金属元素的焰色。
金属元素 钠 钾(需透过 蓝色钴玻璃观察) 钙 钡 铜
火焰颜色 色 色 色 黄绿色 色
黄
紫
砖红
绿
[理解·辨析]判断正误
(1)用铂丝蘸取某碱金属的盐溶液灼烧,火焰呈黄色,证明其中含有Na+,一定不含K+。(　 　)
(2)只有金属单质灼烧时火焰才有颜色。(　 　)
(3)碱金属在空气中加热都生成X2O2。(　 　)
(4)碱金属都可以保存在煤油中。(　 　)
(5)钠钾合金能用作原子反应堆的导热剂是由于该合金熔点低、导热性好。
(　 　)
(6)碱金属的密度随核电荷数的增大而依次增大。(　 　)
×
×
×
×
√
×
1.碱金属单质及其化合物有广泛应用。回答下列问题。
(1)锂的密度只有水的二分之一左右,是最轻的金属。其常被用于制造高效锂电池,该电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
一、碱金属单质及氢化物性质
锂可以与水反应
b
(3)铷是第五周期的一种碱金属元素,其单质及化合物不可能具备的性质是
　　　　(填字母)。
a.与水反应比钠更剧烈
b.Rb2O在空气中易吸收水和二氧化碳
c.Rb2O2与水能剧烈反应并释放出O2
d.RbOH的碱性比同浓度的强碱NaOH、KOH弱
d
2.碱金属与碱土金属(ⅡA族)都可以形成氢化物。这些氢化物都是优良的还原剂,过渡金属合金(或金属互化物)的氢化物被用作储氢材料。
(1)KH是一种野外供氢剂,其电子式为　　　　,与水反应放出氢气,化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　。生成1 mol氢气时,反应中转移的电子数为　　 　　。
NA(或6.02×1023)
(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,其反应的化学方程式为
　。
(3)完成以氢化锂(LiH)和氯化铝为原料合成氢化铝锂(LiAlH4)的化学方程式:4LiH+　　　 LiAlH4+3　　　　。
AlCl3
LiCl
二、焰色试验及其应用
3.利用焰色试验,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。下列有关焰色试验的说法正确的是　　 　　　(填序号)。
①NaCl与Na2CO3灼烧时火焰颜色相同
②钾元素的火焰颜色要透过蓝色钴玻璃观察
③只有金属单质灼烧时火焰才有颜色,非金属单质燃烧时火焰均为无色
④先将铂丝灼烧到与原来火焰的颜色相同,再蘸取被检验的物质
⑤每次实验后,要将铂丝用盐酸洗净
⑥实验时最好选择本身颜色较浅的火焰
⑦没有铂丝时,也可以用光洁无锈的铁丝代替
①②④⑤⑥⑦
【解析】 观察钾的火焰颜色时要透过蓝色钴玻璃,目的是滤去黄光,避免钠的干扰,②正确;氢气在氧气中燃烧发出淡蓝色火焰,在氯气中燃烧发出苍白色火焰,③错误;由于焰色试验是通过观察火焰颜色来检验元素是否存在,所以实验时所用火焰和金属丝在灼烧时都不应该有很明显的颜色,否则将无法观察到被检验元素的真实焰色情况,⑥正确。
一、活泼的金属单质——钠
1.钠的物理性质
色,有金属光泽的固体,质地 ,熔点低( 于100 ℃),密度比水的
,但比煤油的 。
银白
柔软
小
小
大
2.钠的化学性质
(1)钠原子结构。
失去
还原
(2)还原性的体现。
①与非金属单质的化合。
②置换反应。
4NaCl+Ti
3.钠的制取、保存和用途
(1)电解熔融氯化钠:2NaCl(熔融) 2Na+Cl2↑。
(2)保存:密封保存,通常保存在石蜡油或 中。
(3)用途。
煤油
高压钠灯
导热剂
还原剂
二、钠的氧化物
1.氧化钠与过氧化钠的比较
物质 氧化钠(Na2O) 过氧化钠(Na2O2)
颜色、状态 白色固体 固体
氧元素化合价
电子式
化学键 离子键 离子键、非极性共价键
阴、阳离子个数比
类别 氧化物 过氧化物(非碱性氧化物)
淡黄色
-2
-1
1∶2
1∶2
碱性
2.从化合价、结构两个视角理解过氧化钠的性质
(1)Na2O2的强氧化性。
试剂 反应原理 (化学方程式) 现象
SO2气体 —
Na2SO3 溶液 —
氢硫酸
FeCl2溶液 有红褐色沉淀和气泡产生
溶液变浑浊
酚酞溶液 Na2O2与水反应生成NaOH,Na2O2的强氧化性使之褪色
品红溶液 Na2O2的强氧化性使之褪色
先变红后褪色
红色褪去
(2)Na2O2的还原性:遇KMnO4等强氧化剂时,表现出还原性,氧化产物为 。
(3)Na2O2遇CO2、H2O、H+则发生自身的氧化还原反应。
O2
[理解·辨析]判断正误
(1)金属钠着火时,可用泡沫灭火器或干燥的沙土灭火。(　 　)
【提示】 (2)钠的密度比四氯化碳小,不能将钠保存在四氯化碳中。
(2)实验室中常将金属钠保存在煤油或四氯化碳中。(　 　)
(3)金属钠具有强还原性,可与TiCl4溶液反应制取金属Ti。(　 　)
×
【提示】 (3)Na与熔融的TiCl4反应制取金属Ti。
×
×
(4)实验完毕后剩余的金属钠不能随意丢弃,应放回原试剂瓶。(　 　)
(5) 1 mol Na2O和1 mol Na2O2固体中含有的离子总数均为3NA。(　 　)
(6)H2O2和Na2O2都属于过氧化物,含有的化学键完全相同。(　 　)
(7)Na2O2 与H2O 反应时,Na2O2 既是还原剂又是氧化剂。(　 　)
√
×
【提示】 (6)H2O2只有共价键,Na2O2既有离子键又有共价键。
√
√
1.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　⑦FeCl3溶液
①③④⑥
一、钠与溶液的反应
二、Na2O2与H2O、CO2反应的规律
2.关于过氧化钠与水或二氧化碳的反应,下列说法正确的是(　　)
[A] Na2O2与CO2的反应,Na2O2是氧化剂,CO2是还原剂
[B] Na2O2与H2O的反应,每生成1 mol O2,转移NA个电子
[C] 1 mol CO2被足量Na2O2吸收,可得到1 mol O2
[D] 如果16 g CH4完全燃烧后的产物都被足量Na2O2固体吸收,则固体增重32 g
D
3.在一密闭容器中有CO、H2、O2共16.5 g和足量的Na2O2,用电火花引燃,使其完全反应,固体质量增加7.5 g,则原混合气体中O2的质量分数是(　　)
[A] 54.5%
[B] 40%
[C] 36%
[D] 33.3%
A
三、过氧化钠的性质与探究
4.Na2O2是一种常见的过氧化物,具有强氧化性和漂白性。
(1)Na2O2的电子式为　 ,其中化学键的类型为
　　　　　 　　　,氧元素的化合价为　　　　。
离子键、非极性共价键
-1
(2)用化学方程式解释使酚酞溶液变红的原因:　 ,依据实验现象推测红色褪去的原因是
　。
反应生成的H2O2具有漂白作用(或反应生成的H2O2氧化了酚酞)
(3)用离子方程式解释加入酸性高锰酸钾溶液后溶液褪色的原因:
　　　 　　　　　。
(4)根据实验分析,过氧化钠与水反应除了生成氢氧化钠和氧气外,还存在另一反应,则另一反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　,其反应类型为　　　　　　　　。
复分解反应
5.(1)五氧化铬又称过氧化铬,其中Cr为+6价,则每个CrO5分子中存在过氧键的数目为　　　　。
(2)1 mol H2SO5(过一硫酸)中过氧键的数目为　　　　。
2
NA
(3)过氧化尿素[CO(NH2)2·H2O2]是一种白色晶体,可用于漂白、消毒和作增氧剂,在酸性溶液中过氧化尿素中的过氧化氢与重铬酸钾反应生成较稳定的蓝色过氧化铬(CrO5),重铬酸钾与H2O2反应的离子方程式为
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　,上述反应
　　　　(填“是”或“不是”)氧化还原反应。
不是
拓展应用
1.Na2O2与H2O、CO2的反应规律
拓展应用
固体质 量变化 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)
2.过氧化物的结构特点与性质
(3)常见过氧化物。
物质 化学式或结构式
过氧化氢 H2O2
过氧化钠 Na2O2
过氧化钾 K2O2
过氧化钙 CaO2
过氧乙酸
过二硫酸
过氧化 苯甲酰
Na2CO3和NaHCO3的比较
物质 碳酸钠(Na2CO3) 碳酸氢钠(NaHCO3)
颜色、 状态 白色粉末 白色晶体
俗名 或
水溶性 二者均易溶于水,Na2CO3溶于水伴有 现象,NaHCO3溶于水伴有 现象,碳酸钠溶解度 碳酸氢钠
纯碱
苏打
小苏打
放热
吸热
大于
碱
大于
>
[理解·辨析] 判断正误
(1)用酚酞溶液可鉴别饱和食盐水和饱和碳酸钠溶液。(　 　)
(2)用热的纯碱溶液清洗炊具上的油污时,不涉及化学变化。(　 　)
(3)相同温度下,溶解度NaHCO3NaHCO3。
(　 　)
(4)碳酸钠、碳酸氢钠都能与盐酸、氢氧化钠溶液反应。(　 　)
(5)向饱和Na2CO3溶液中通入CO2,有NaHCO3晶体析出。(　 　)
(6)苏打是面包发酵粉的主要成分之一。(　 　)
√
×
√
×
√
×
1.选择适当的试剂或方法除去杂质,并完成转化的化学方程式,“[　 ]”内为杂质。
(1)Na2CO3(s)[NaHCO3]:　 ,　 。
(2)NaHCO3(aq)[Na2CO3]:　 ,　 。
(3)Na2CO3(aq)[NaHCO3]:　 ,　 。
一、Na2CO3、NaHCO3的转化与鉴别
充分灼烧至恒重
通入足量CO2
滴加适量NaOH 溶液
2.下列方法不能用于鉴别Na2CO3和NaHCO3的是(　　)
[A] 分别加热两种固体,将放出的气体通入澄清石灰水
[B] 分别取两种固体溶于水,滴加Ba(OH)2溶液,观察是否生成沉淀
[C] 分别配成溶液,用pH试纸测等浓度两种溶液的pH
[D] 分别配成溶液,逐滴加入相同浓度的稀盐酸观察现象
B
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　　　　(填序号)。
Ⅱ
【解析】 (1)图Ⅰ反应现象相同;图Ⅱ向稀盐酸中加入等质量的碳酸钠和碳酸氢钠,二者生成的气体体积不一样多,气球的大小不一样,气球大的是碳酸氢钠,所以能够达到实验目的的是Ⅱ。
(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
D
(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),实验过程中的现象为
　 。
NaHCO3
a中澄清石灰水变浑浊,b中澄清石灰水无明显现象
【解析】(3)碳酸氢钠加热易分解,碳酸钠不易分解,为体现对比,在温度低的试管中盛放碳酸氢钠,即用实验Ⅳ验证碳酸钠和碳酸氢钠的稳定性,试管B中装入的固体是NaHCO3,实验过程中的现象为a中澄清石灰水变浑浊,b中澄清石灰水无明显现象。
(4)除了以上方法,请你再举出一例鉴别二者的方法:
　。
把二者分别配成溶液后滴加BaCl2溶液,有白色沉淀生成的为Na2CO3,无现象的为NaHCO3
【解析】 (4)鉴别Na2CO3和NaHCO3还可利用其在溶液中电离出的阴离子的不同性质选择试剂,如把二者分别配成溶液后滴加BaCl2溶液,有白色沉淀生成的为Na2CO3,无现象的为NaHCO3。
归纳拓展
Na2CO3、NaHCO3的鉴别方法
(1)固体的鉴别。
加热法:产生使澄清石灰水变浑浊的气体的是NaHCO3固体。
(2)溶液的鉴别。
①沉淀法:加入BaCl2溶液或CaCl2溶液,产生沉淀的是Na2CO3溶液。
②气体法:滴入稀盐酸,立即产生气泡的是 NaHCO3 溶液。
③测pH法:用pH试纸测相同浓度的稀溶液,pH大的是Na2CO3溶液。
二、Na2CO3、NaHCO3与H+反应的规律
4.Na2CO3、NaHCO3分别与足量的盐酸反应,完成下列表格。
二者浓度相同时生成CO2的速率 　　 　　快
耗酸量 二者等质量 　 　　　耗酸多
二者等物质的量 　 　　　耗酸多
生成CO2 的体积 二者等质量 　　 　　产生的多
二者等物质的量 　　 　
NaHCO3
Na2CO3
Na2CO3
NaHCO3　
相等
5.向4瓶含一定量NaOH的溶液中分别通入一定量的CO2,充分反应后得到4种溶液,为探究4种溶液中的溶质组成,分别向溶液中逐滴加入稀盐酸,产生的CO2的体积与滴入盐酸的质量关系如图所示。
(1)通过上述4个图像分析4种溶液中的溶质组成。
①　　　　 　　　　②　　　　　　　
③　 　　　　　　　④　　　　　　　
NaOH、Na2CO3　
Na2CO3
Na2CO3、NaHCO3
NaHCO3
(2)已知甲溶液为含5.3 g Na2CO3的Na2CO3溶液100 mL,乙溶液为含1.825 g HCl的稀盐酸 100 mL。
①若将乙溶液逐滴加入甲溶液中均匀反应,理论上产生的CO2的质量为
　　　　。
0 g
②若将甲溶液逐滴加入乙溶液中均匀反应,理论上产生的CO2的质量为
　　　　。
1.1 g
6.食品工业经常使用Na2CO3和NaHCO3作膨松剂。室温下,向含3.07 g某膨松剂试样(xNa2CO3·yNaHCO3·zH2O)溶液中逐滴加入稀盐酸,反应过程中含碳元素粒子的物质的量随pH变化的图像如图所示。
(1)图中B点溶液溶质的主要成分为　　 　 　　(填化学式)。
【解析】 (1)图中B点时Na2CO3与盐酸反应完全转化为NaHCO3,同时生成NaCl,则B点溶液溶质的主要成分为NaHCO3、NaCl。
NaHCO3、NaCl
(2)图中A点溶液所含Na2CO3的物质的量为　　　 　mol。(提醒:注意纵坐标的数量级)
0.006 25
(3)pH(4)某同学用酒精灯对该试样固体充分加热至恒重,从开始至恒重固体失重
　　　　g。
1.877 5
1.两种工业上制取纯碱的方法比较
优点 原料来源丰富且廉价 原料利用率高达96%,副产物NH4Cl可作化肥
缺陷 食盐利用率只有72%～74%,副产物氯化钙难处理,能量消耗较大 工艺复杂,对技术要求较高
工艺 流程
2.碳酸钠质量分数的常用测定方法
测定碳酸钠质量分数的实验都是通过化学反应中反应物与生成物的确定比例实现。主要有气体法、沉淀法、滴定法。
实验操作 向m g纯碱样品中加入足量的稀硫酸,准确测量产生CO2气体的体积为V mL 先将m g纯碱样品溶于水配成溶液,向溶液中加入过量的BaCl2溶液,反应停止后,经过滤、洗涤、干燥得BaCO3沉淀的质量为n g 先将m g纯碱样品溶于水配成溶液,用酚酞作指示剂,用c mol/L盐酸滴定,当指示剂变色时,消耗盐酸体积V mL
某实验小组在实验室模拟侯氏制碱法制备Na2CO3,并测定其纯度,过程如下。
Ⅰ.Na2CO3的工业制法——侯氏制碱法
典型例题
(1)实验时向饱和食盐水中通入CO2、NH3的先后顺序是　　　　
　 　　。
(2)a通入　　　　,b通入　　　　,简述理由:
　 。
(3)c中放蘸有稀硫酸的脱脂棉,作用是　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)一段时间后,d中观察到的现象是　　　　　　　　　　　　　。通过加热分解制备Na2CO3。
先通入NH3,
然后通入CO2
NH3
CO2
由于CO2在水中的溶解度比较小,而NH3极易溶于水,为防止发生倒吸,通入NH3的导气管的末端不能伸入溶液中,为增加CO2的吸收率,通入CO2的导气管的末端应插入液面以下　
吸收NH3尾气,防止污染空气
有白色晶体析出
Ⅱ.Na2CO3纯度测定
(5)为精确测定工业纯碱中碳酸钠的质量分数(含少量NaCl),准确称量 W g样品进行实验,下列实验方法所对应的实验方案和测量数据合理的是　　 　(填字母)。
选项 实验 方法 实验方案 测量数据
A 滴定法 将样品配成100 mL溶液,取10.00 mL,加入酚酞,用c mol/L标准盐酸滴定 消耗盐酸的体积为V1 L
B 量气法 将样品与盐酸反应,生成的气体全部被碱石灰吸收 碱石灰增加的质量为m1 g
C 重量法 将样品放入烧瓶中,置于电子天平上,加入足量盐酸 减少的质量为m2 g
D 量气法 将样品与盐酸反应,产生的气体通入排水量气装置 排出水的体积为V2 L
A
(6)根据(5)中数据计算可得工业纯碱中碳酸钠的质量分数为　　　 　。
1.为了测定M g含有少量氯化钠杂质的碳酸钠样品的纯度,可用如图装置进行实验(部分试剂未标明),下列有关说法错误的是(　　)
[A] 实验前要通过e鼓入空气,排尽装置中的CO2
[B] 实验中应先关闭弹簧夹,再向b中加入稀硫酸
[C] 装置d中应装入足量NaOH溶液,充分吸收CO2
[D] 干燥管Ⅱ的使用,提高了实验结果的准确性
针对训练
C
【解析】 实验通过测定CO2的质量来计算碳酸钠样品的纯度,故需要先利用除去CO2的空气将装置中的CO2排尽,然后再进行反应,A正确;为了使生成的CO2全部被吸收,实验中应先关闭弹簧夹,再向b中加入稀硫酸,B正确;碱石灰会吸收水和二氧化碳,所以装置d中盛放浓硫酸先干燥二氧化碳,C错误;干燥管Ⅱ可以防止空气中的水蒸气和二氧化碳对结果产生影响,使结果更准确,D正确。
2.历史上纯碱工业的发展经历了三个重要阶段。
Ⅰ.第一阶段是路布兰制碱法,流程如下图
(1)“加热融合”过程中还会产生CO,写出该反应的化学方程式:
　 。
【解析】 (1)“加热融合”过程中还会产生CO,碳元素发生氧化反应,硫元素发生还原反应生成CaS,同时生成碳酸钠,该反应的化学方程式为Na2SO4+4C+CaCO3 Na2CO3+CaS+4CO↑。
Ⅱ.第二和第三阶段分别是索尔维制碱法和侯氏制碱法,两种工艺的差异之一在于对“滤液”的处理方法不同,流程如图:
(2)向“饱和食盐水”中先通入　　 　　(填“CO2”或“NH3”),再通入另一种气体,可析出NaHCO3固体,该反应的化学方程式为
　 　。
NH3
(3)索尔维制碱法中能够循环利用的物质有　　　　 　　　(填化学式)。
CO2、NH3
(4)制得的纯碱中含有少量NaCl杂质,检验其中Cl-的操作和现象为
　。
取少量样品于试管中,向试管中加入稀硝酸酸化后再加入硝酸银溶液,有白色沉淀生成,说明样品中含有Cl-
【解析】 (4)Cl-能和Ag+反应生成不溶于酸的沉淀,故方法为取少量样品于试管中,向试管中加入稀硝酸酸化后再加入硝酸银溶液,有白色沉淀生成,说明样品中含有Cl-。
(5)纯碱用途广泛,写出其中一种用途: 　。
作洗涤剂、化工原料等
【解析】 (5)纯碱用途广泛,可用于洗涤、化工原料和印染等工业。
(6)对比索尔维制碱法,侯氏制碱法的优点是
　　　　　　　　　(写出一条即可)。
副产物氯化钙
能得到氮肥氯化铵且减少了
【解析】 (6)由图可知,对比索尔维制碱法,侯氏制碱法的优点是能得到氮肥氯化铵且减少了副产物氯化钙的产生。
D
(2)过滤,提取沉淀,则过滤操作所需要的玻璃仪器除烧杯外,还有　　　　、
　　　　。
玻璃棒　
漏斗
【解析】 (2)过滤操作所需要的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、普通漏斗,所以除烧杯外,还有玻璃棒、普通漏斗(漏斗)。
(3)将沉淀洗涤,并充分干燥,称量沉淀的质量为m g,由此可以计算w(Na2CO3)。如果此步中,沉淀未干燥充分就称量,则测得w(Na2CO3)　　　　(填“偏大”
“偏小”或“无影响”)。
【解析】 (3)沉淀未干燥充分就称量,则称量值偏大,由于在质量相等的条件下NaHCO3反应产生的沉淀质量大于Na2CO3反应产生的沉淀质量,所以如果称量值偏大,则推测m(NaHCO3)偏大,则测得 w(Na2CO3)偏小。
偏小
方案二:量气法。量取10.00 mL配制好的溶液与足量稀硫酸反应,测定生成气体在通常状况(约 20 ℃,1.01×105Pa)下的体积,由此计算混合物中的w(Na2CO3)。
(4)装置中导管a的作用是
　。
平衡压强、使稀硫酸顺利滴下;消除加入稀硫酸引起的体积误差
【解析】 (4)由于碳酸盐与酸反应产生二氧化碳气体,瓶内压强增大,所以装置中导管a的作用是平衡压强、使液体顺利滴下,消除加入稀硫酸引起的体积误差。
(5)实验前后碱式滴定管中液面读数分别为V1 mL、V2 mL。则产生CO2的体积为　　　　mL。
【解析】 (5)碱式滴定管中前后的体积差即是二氧化碳的体积,则产生CO2的体积为(V1-V2)mL。
(V1-V2)
碱式滴定管
【解析】 (6)溶液显碱性,因此应该用碱式滴定管量取。
(7)判断滴定终点的依据是　　　　　　　　　　　　 　　。
溶液由红色变为粉红色,且30 s内不恢复
【解析】 (7)酚酞的变色范围是8.2～10.0,所以判断滴定终点的依据是溶液由红色变为粉红色,且30 s内不恢复。
(8)此法测得w(Na2CO3)=　　　 　。
84.8%
钠及其化合物的转化
考点四
1.钠及其化合物的转化关系
钠及其化合物的转化
考点四
2.写出相应转化的化学方程式或离子方程式
①化学方程式: 。
⑤离子方程式: 。
⑥化学方程式: 。
⑦化学方程式: 。
⑧离子方程式: 。
⑨化学方程式: 。
[理解·辨析] 判断正误
(1)金属钠在一定条件下与氧气化合能得到氧化钠。(　 　)
(2)1 mol Na2O2发生化学反应总是能得到2 mol电子。(　 　)
(3)NaCl与NaHCO3都属于易溶性盐,不能通过复分解反应实现转化。(　 　)
(4)Na2O、Na2O2与CO2反应生成Na2CO3都属于化合反应。(　 　)
(5)可以用Ca(OH)2溶液来鉴别Na2CO3和 NaHCO3。(　 　)
√
×
×
×
×
一、钠及其化合物的转化的推断
1.(2025·河南高考适应性考试)W是一种短周期金属元素的单质,V是无色气体。它们之间的转化关系如图所示(略去部分生成物和反应条件)。下列说法错误的是(　　)
[A] 气体V可通过排水法收集
[B] X与水反应能生成气体V
[C] Y易溶于水,溶液显碱性
[D] 电解Z的水溶液可得到W
D
2.根据如图的转化关系及现象,回答下列问题。
(1)固体X的名称为　　　　　　;将固体X加入紫色石蕊溶液中,观察到的现象是　 　。
过氧化钠
溶液先变蓝后褪色
【解析】 气体和金属单质反应生成淡黄色固体,则淡黄色固体X是过氧化钠,气体B是O2,金属单质是Na,Y和澄清石灰水反应生成溶液和白色沉淀,白色沉淀是CaCO3,固体Y中含有钠元素,所以溶液是NaOH溶液,Y是碳酸钠。白色沉淀是碳酸钙,加稀盐酸后反应有气体A生成,所以A是二氧化碳。
(1)通过以上分析可知,X是Na2O2,Na2O2具有漂白性,且Na2O2和水反应生成NaOH和O2,所以将固体X加入紫色石蕊溶液中,观察到的现象是溶液先变蓝后褪色。
(2)A的化学式为　　　　。
CO2
【解析】 (2)通过以上分析可知,A是二氧化碳,其化学式为CO2。
(3)流程图中的金属单质通常保存在　　　　中,与水反应的化学方程式为　 　。
煤油　
(4)反应①的化学方程式为 　。
(5)反应②的化学方程式为 　。
(6)反应③的化学方程式为 　。
(7)固体X既可以和水反应也可以和酸反应,某研究性学习小组在做固体X与水反应的实验时,发现在它与水反应后的溶液中滴加酚酞溶液,溶液呈现红色,但红色很快褪去。甲、乙、丙三位同学对此现象分别做了如下推测:
甲:反应后试管很热,所以可能是溶液温度较高使红色褪去。
乙:所加水的量较少,红色褪去可能是因为生成的NaOH溶液浓度较大引起的。
丙:可能是Na2O2与生成物中的O2、H2O2(可能产物)等共同作用使红色褪去。
验证甲同学的推测是否正确的方法是
　,验证乙同学的推测是否正确的方法是
　;当 　时,即可说明丙同学的推测可能正确。
将反应后溶液冷却后滴加酚酞溶液,观察溶液
是否变红
加水稀释后滴加酚酞溶液,观察溶液
是否变红
冷却后加酚酞或加水稀释后加酚酞溶液均不变红
【解析】 (7)甲同学推测反应后试管很热,所以可能是溶液温度较高使红色褪去。验证甲同学的推测是否正确的方法是将反应后溶液冷却后滴加酚酞溶液,观察溶液是否变红。乙同学推测所加水的量较少,红色褪去可能是因为生成的NaOH溶液浓度较大引起的。验证乙同学的推测是否正确的方法是加水稀释后滴加酚酞溶液,观察溶液是否变红。当冷却后加酚酞或加水稀释后加酚酞溶液均不变红,即可说明丙同学的推测可能正确。
二、钠及其化合物转化实验探究
3.(2024·北京顺义二模)某小组探究过氧化钠与二氧化硫的反应。将少量Na2O2用脱脂棉包裹,放入充满SO2的密闭三颈瓶中充分反应,反应过程中容器内O2含量的变化如图所示。下列说法不正确的是(　　)
[A] ab段发生的反应有2Na2O2+2SO2 2Na2SO3+O2
[B] 取少量c点时的固体混合物,滴加酸性高锰酸钾溶液,
无明显变化
[C] c点时,三颈瓶内气体中含有SO2和O2
[D] 相同条件下,若将三颈瓶中的SO2换为CO2,重复操作,充分反应后O2的含量不低于b点对应O2的含量
B
4.钠及其化合物在自然界广泛存在,并有重要用途。
(1)把一定量过氧化钠和未知量碳酸氢钠混合物放置在密闭体系中,充分加热后排出气体,固体残留物中一定含有的物质是　　　　　　　　　(填化学式)。
Na2CO3
【解析】 (1)碳酸氢钠受热分解生成Na2CO3、H2O和CO2,CO2和过氧化钠反应可以生成碳酸钠,H2O和过氧化钠反应生成NaOH,而NaOH也可以和CO2反应生成Na2CO3,所以固体残留物中一定含有Na2CO3。
(2)熔融态的过氧化钠是非常好的氧化剂,可用于工业上氧化FeSO4制高铁酸钠(Na2FeO4)(称为干法制备),干法制备中每1 mol FeSO4参加反应转移4 mol电子,产物中还有氧气生成。写出干法制取高铁酸钠的化学方程式:
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)将燃烧的钠迅速伸入盛满CO2的集气瓶中,钠在其中继续燃烧,反应后冷却,瓶底附着黑色颗粒,瓶壁上黏附着白色物质。实验小组对该白色物质进行如下探究:
[提出假设] 假设1:白色物质是Na2O。
假设2:白色物质是Na2CO3。
假设3:白色物质是Na2O和Na2CO3的混合物。
该小组对燃烧后的白色产物进行如下探究:
项目 实验操作 实验 现象 结论
方案一 取少量白色物质于试管中,加入适量水,振荡,样品全部溶于水,向其中加入无色酚酞溶液 溶液变 成红色 白色物质
为Na2O
方案二 ①取少量白色物质于试管中,加入适量水,振荡,样品全部溶于水,向其中加入过量的CuCl2溶液 出现白 色沉淀
②静置片刻,取上层清液于试管中,滴加无色酚酞溶液 无明显 现象
[思考与交流]
①通过方案一和方案二的实验,上述三个假设中,　　　　　　成立。钠在二氧化碳中燃烧的化学方程式为　 。
假设2
②有同学认为白色物质可能是氢氧化钠,你是否同意他的观点,简述理由:
　。
不同意,因为反应体系中无氢元素
【解析】 ②根据元素守恒可知,若要生成NaOH,则反应物中应含有氢元素,而该实验中所用反应物为Na和CO2,并没有氢元素,所以该同学的观点不对。
√
√
√
×
√
×
√
×
√
D
3.(2023·广东卷,10)部分含Na或含Cu物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断不合理的是(　　)
[A] 可存在c→d→e的转化
[B] 能与H2O反应生成c的物质只有b
[C] 新制的d可用于检验葡萄糖中的醛基
[D] 若b能与H2O反应生成O2,则b中含共价键
B
【解析】 由题图可知,a、b、c对应物质分别为钠、氧化钠(或过氧化钠)、氢氧化钠或a、b、e、d对应物质分别为铜、氧化亚铜、氧化铜、氢氧化铜。c→d→e的转化可能为氢氧化钠和硫酸铜反应生成氢氧化铜,氢氧化铜受热分解生成氧化铜,A合理;钠和氧化钠(或过氧化钠)都能与H2O反应生成氢氧化钠,B不合理;新制的氢氧化铜可用于检验葡萄糖中的醛基,C合理;若b能与H2O反应生成O2,则b为过氧化钠,结构中含共价键和离子键,D合理。
4.(2021·河北卷,14)化工专家侯德榜发明的侯氏制碱法为我国纯碱工业和国民经济发展做出了重要贡献。某化学兴趣小组在实验室中模拟并改进侯氏制碱法制备NaHCO3,进一步处理得到产品Na2CO3和NH4Cl。实验流程如图:
回答下列问题。
(1)从A～E中选择合适的仪器制备NaHCO3,正确的连接顺序是　　　　(按气流方向,用小写字母表示)。为使A中分液漏斗内的稀盐酸顺利滴下,可将分液漏斗上部的玻璃塞打开或
　 　。
aefbcg
A B C D E
将分液漏斗上部玻璃塞上的凹槽与分液漏斗
上端的小孔对齐
【解析】 (1)制备NaHCO3的具体过程为先制备CO2,再除去杂质HCl,然后将纯净的CO2通入饱和氨盐水中制得NaHCO3,最后用NaOH溶液处理多余的CO2,所以装置的连接顺序为aefbcg。分液漏斗使用前需要让其与大气连通,否则液体无法滴落,所以为使A中分液漏斗内的稀盐酸顺利滴下,需要打开分液漏斗上部的玻璃塞,或者将分液漏斗上部玻璃塞上的凹槽与分液漏斗上端的小孔对齐。
(2)B中使用雾化装置的优点是　 。
增大接触面积,使反应更充分
【解析】 (2)雾化装置可以增大接触面积,使饱和氨盐水与CO2充分接触,使反应更充分。
(3)生成NaHCO3的总反应的化学方程式为
　。
(4)反应完成后,将B中U形管内的混合物处理得到固体NaHCO3和滤液:
①对固体NaHCO3充分加热,产生的气体先通过足量浓硫酸,再通过足量Na2O2,Na2O2增重0.14 g,则固体NaHCO3的质量为　　　　 g。
0.84　
②向滤液中加入NaCl粉末,存在NaCl(s)+NH4Cl(aq) NaCl(aq)+NH4Cl(s)
过程。为使NH4Cl沉淀充分析出并分离,根据NaCl和NH4Cl溶解度曲线,需采用的操作为　　 　　、　　　　、洗涤、干燥。
降温结晶
过滤
【解析】 ②根据题图中NaCl和NH4Cl的溶解度曲线可知,NH4Cl的溶解度随温度的升高变化较大,而NaCl的溶解度随温度的升高变化不大,为使NH4Cl沉淀充分析出并分离,需采用的操作为降温结晶、过滤、洗涤、干燥。
(5)无水Na2CO3可作为基准物质标定盐酸浓度。称量前,若无水Na2CO3保存不当,吸收了一定量水分,用其标定盐酸浓度时,会使结果　　 　　(填字母)。
A.偏高　　　　B.偏低　　　　C.不变
A
【解析】 (5)若称量前的无水Na2CO3吸收了一定量的水,此时Na2CO3的含量偏低,则用其标定盐酸浓度时,会使滴定结果偏高。
课时作业8　钠及其化合物
(时间:30分钟　满分:100分)
一、选择题(共10小题,每小题7分,共70分)
1.铷(Rb)是第五周期第ⅠA族元素,下列说法不正确的是(　　)
[A] 碱性:RbOH>NaOH
[B] 第一电离能:Rb>Na
[C] 单质铷能与水剧烈反应,与O2反应生成复杂氧化物
[D] 熔点:RbClB
【解析】 由元素周期律知,同主族元素从上到下金属性增强,最高价氧化物对应的水化物碱性增强,故碱性RbOH>NaOH,A项正确;同主族元素从上到下电离能有减小的趋势,所以第一电离能Rb2.焰色试验过程中铂丝的清洗和灼烧与钾的焰色的观察两项操作如图所示:
下列叙述中不正确的是(　　)
[A] 每次实验中都要先将铂丝灼烧至与原来火焰颜色相同为止,再蘸取被检验的物质
[B] 钾的焰色要透过蓝色钴玻璃观察
[C] 实验时最好选择本身颜色较深的火焰
[D] 没有铂丝可用光洁无锈铁丝代替
C
【解析】 为防止其他离子干扰,每次实验中都要先将铂丝灼烧至与原来火焰颜色相同为止,再蘸取被检验的物质,故A正确;钾的焰色要透过蓝色钴玻璃观察,以排除钠离子的干扰,故B正确;为了能够更加突出被检验试剂的颜色,选用本身颜色较浅的火焰,最大限度地减少火焰本身颜色的干扰,故C错误;铁的焰色几乎为无色,对其他元素的焰色无影响,故可用铁丝进行焰色试验,故D正确。
3.(2024·浙江金华三模)关于Na2O2的下列叙述中不正确的是(　　)
[A] Na2O2属于碱性氧化物
[B] Na2O2可由Na在空气中燃烧得到
[C] Na2O2中阴阳离子个数比为1∶2
[D] Na2O2可在呼吸面具作为氧气的来源
A
4.(2024·黑龙江三模)钠及其化合物在生活中有重要的应用,下列说法正确的是(　　)
[A] Na2O2与SO2的反应与CO2类似,最终生成Na2SO3和O2
[B] 鉴别Na2CO3和NaHCO3可用饱和澄清石灰水
[C] 金属钠投入饱和NaCl溶液中可观察到有气体和沉淀生成
[D] 固体钠变成钠蒸气有金属键断裂,属于化学变化
C
5.(2024·天津期中)下列关于碱金属的说法中,正确的是(　　)
[A] 第ⅠA族元素叫碱金属元素
[B] 金属锂可以保存在煤油中
[C] 密度:Cs>Rb>K>Na>Li
[D] 熔点:Li>Na>K>Rb>Cs
D
【解析】 H为第ⅠA族元素,但不是碱金属,A错误;锂的密度比煤油小,不能保存在煤油中,应该用石蜡保存,B错误;钠的密度比钾的密度要大,C错误;碱金属从上到下离子半径依次增大,金属键强度减弱,所以熔点Li>Na>K>Rb>Cs,D正确。
6.(2024·山东菏泽模拟)某小组在实验室模拟侯氏制碱过程,如图,选择所给仪器或操作方法错误的是(　　)
[A] 饱和食盐水中应先通入NH3
[B] 操作a用到的仪器有②④⑦
[C] 进行反应Ⅰ用到的容器是①
[D] 由NH4Cl溶液得到晶体的操作为蒸发结晶
D
【解析】 NH3溶解度大,先通氨使饱和食盐水碱化,可增大二氧化碳在其中的溶解度,提升原料的利用率,A正确;操作a为过滤,所给仪器中用到的是漏斗、铁架台、玻璃棒,B正确;反应Ⅰ为固体加热分解,应用坩埚,C正确;NH4Cl晶体受热易分解,应选用降温结晶,D错误。
7.(2024·北京房山一模)探究同浓度的Na2CO3与NaHCO3溶液和不同盐溶液间的反应,①中产生白色沉淀和无色气体,②中只产生白色沉淀。(已知:碳酸铝在水溶液中不能稳定存在)
下列说法不正确的是(　　)
[A] Al2(SO4)3能促进Na2CO3、NaHCO3的水解
[B] ①中沉淀可能是氢氧化铝和碱式碳酸铝中的一种或二者的混合物
[C] 同浓度的Na2CO3与NaHCO3溶液分别加入酚酞,Na2CO3溶液的红色深
[D] ②中CaCl2溶液滴入后,Na2CO3溶液的pH不变,NaHCO3溶液的pH降低
D
D
9.为证明过氧化钠在呼吸面具或潜艇中作供氧剂,进行如下实验。下列有关说法正确的是(　　)
D
10.某研究小组利用NaCl和NH4HCO3模拟工业制碱方法,实验流程如下:
下列说法不正确的是(　　)
[A] 温度高于35℃,NH4HCO3分解加快导致Na2CO3产率降低
[B] 操作Ⅲ中NH4Cl可分解,所以操作Ⅰ中无需洗涤NaHCO3固体
[C] 加入NaCl固体有利于NH4Cl晶体析出
[D] 操作Ⅱ蒸发浓缩至溶液表面出现晶膜时停止加热
B
【解析】 在饱和NaCl溶液中加入NH4HCO3(s),发生反应生成NaHCO3和NH4Cl,过滤后分别处理NaHCO3固体和NH4Cl溶液,可以得到两种产品NaHCO3和NH4Cl。温度高于35℃,NH4HCO3会分解生成NH3、H2O和CO2,减少了NaHCO3的量,最终降低了Na2CO3的产率,A正确;操作Ⅲ中生成Na2CO3,其表面可能吸附NH4Cl和NaCl,NH4Cl受热会分解,但是NaCl较稳定,则操作Ⅰ中还需洗涤NaHCO3固体,B不正确;NaCl会降低NH4Cl的溶解度,则加入NaCl固体有利于NH4Cl晶体析出,C正确;蒸发浓缩至溶液表面出现晶膜时,停止加热,防止析出的NH4Cl因温度过高而分解,D正确。
二、非选择题(共2小题,共30分)
11.(12分,每空2分)根据如图所示装置(部分仪器已略去),回答下列有关问题。
(1)实验甲在加热过程中能观察到产生白色沉淀的烧杯是 　(填“Ⅰ”或“Ⅱ”),该烧杯中发生反应的离子方程式是　　　　　　　　　　　　　　,通过实验甲可证明　　　　　　(填“Na2CO3”或“NaHCO3”)更稳定。
Ⅰ
Na2CO3
(2)实验乙用来探究Na2O2与CO2的反应,观察到的实验现象为包有
Na2O2的棉花着火。写出Na2O2与CO2反应的化学方程式:
　　　　　　 　　　,棉花着火说明该反应的特点是
　 。
放出大量的热
(3)取10 g Na2CO3和NaHCO3的混合物充分加热,将生成的CO2气体通入足量的澄清石灰水中,测得生成沉淀的质量为4.0 g。则原混合物中碳酸钠的质量分数为　　　　　　　　。
32.8%
12.(18分,每空3分)Na2O2是中学化学常用的强氧化剂,除了能与CO2、H2O反应外,还可与其他还原剂如H2、C发生反应,某化学课外兴趣小组为探究Na2O2与H2的反应情况,设计了如图所示装置进行有关实验。
(1)此装置中,怎样检查除启普发生器之外的装置的气密性
　。
打开活塞a,关闭活塞b,将球形干燥管的尖端连接橡皮管,橡皮管的另一端放入盛有水的水槽中,微热试管,水槽内有气泡逸出,待装置冷却后,橡皮管内形成一段水柱,则装置不漏气
【解析】 实验的目的是探究Na2O2与H2的反应。首先制得H2,并除去H2中混有的杂质,然后排尽装置内的空气,再加热Na2O2,让其与H2发生反应,用无水CuSO4检验是否有水生成。
(1)题给装置中,检查除启普发生器之外的装置的气密性,应将左侧装置形成密闭体系,通过加热使装置内气压发生变化,从而表现出相应现象来检验,左侧装置中球形干燥管与大气相通,故应将其封闭,具体操作为打开活塞a,关闭活塞b,将球形干燥管的尖端连接橡皮管,橡皮管的另一端放入盛有水的水槽中,微热试管,水槽内有气泡逸出,待装置冷却后,橡皮管内形成一段水柱,则装置不漏气。
(2)实验开始时,先打开a、b产生氢气,一段时间后,再点燃酒精灯加热,目的是
　　　 　　　　。
排尽装置内的空气,防止发生爆炸
【解析】 (2)H2为可燃性气体,与空气混合加热易发生爆炸,实验开始时,先打开a、b,并制取氢气,一段时间后,再点燃酒精灯加热,目的是排尽装置内的空气,防止发生爆炸。
(3)该装置中,碱石灰的作用是 　　 　　　　　　。
吸收氯化氢、干燥氢气
【解析】 (3)因为采用稀盐酸与铁粒反应制氢气,故制得的氢气中混有盐酸挥发出的氯化氢和水蒸气,为避免HCl和H2O与Na2O2反应对实验造成影响,需除去HCl和H2O,所以该装置中,碱石灰的作用是吸收氯化氢、干燥氢气。
(4)实际实验过程中观察到Na2O2熔化后,很快变成白色粉末,但干
燥管内硫酸铜并未变成蓝色,则Na2O2与H2反应的化学方程式为
　。
(5)出于实验安全考虑,实验结束时　　　　(填字母)。
A.应先关闭活塞b,然后移去酒精灯
B.应先移去酒精灯,然后关闭活塞b
C.A和B都可以
B
【解析】 (5)出于实验安全考虑,在加热过程中,应防止空气进入试管,则实验结束时,应先移去酒精灯,然后关闭活塞b。
(6)制取Na2O时由于设备密封性不好而进入了少量空气,导致制得的Na2O产品中含有Na2O2杂质。某学生设计了以下实验方案来测定该产品中Na2O的质量分数,其操作流程和实验数据如图:
该产品中Na2O的质量分数为　　　　。
80%课时作业8　钠及其化合物
(时间:30分钟　满分:100分)
一、选择题(共10小题,每小题7分,共70分)
1.铷(Rb)是第五周期第ⅠA族元素,下列说法不正确的是(　　)
[A] 碱性:RbOH>NaOH
[B] 第一电离能:Rb>Na
[C] 单质铷能与水剧烈反应,与O2反应生成复杂氧化物
[D] 熔点:RbCl2.焰色试验过程中铂丝的清洗和灼烧与钾的焰色的观察两项操作如图所示:
下列叙述中不正确的是(　　)
[A] 每次实验中都要先将铂丝灼烧至与原来火焰颜色相同为止,再蘸取被检验的物质
[B] 钾的焰色要透过蓝色钴玻璃观察
[C] 实验时最好选择本身颜色较深的火焰
[D] 没有铂丝可用光洁无锈铁丝代替
3.(2024·浙江金华三模)关于Na2O2的下列叙述中不正确的是(　　)
[A] Na2O2属于碱性氧化物
[B] Na2O2可由Na在空气中燃烧得到
[C] Na2O2中阴阳离子个数比为1∶2
[D] Na2O2可在呼吸面具作为氧气的来源
4.(2024·黑龙江三模)钠及其化合物在生活中有重要的应用,下列说法正确的是(　　)
[A] Na2O2与SO2的反应与CO2类似,最终生成Na2SO3和O2
[B] 鉴别Na2CO3和NaHCO3可用饱和澄清石灰水
[C] 金属钠投入饱和NaCl溶液中可观察到有气体和沉淀生成
[D] 固体钠变成钠蒸气有金属键断裂,属于化学变化
5.(2024·天津期中)下列关于碱金属的说法中,正确的是(　　)
[A] 第ⅠA族元素叫碱金属元素
[B] 金属锂可以保存在煤油中
[C] 密度:Cs>Rb>K>Na>Li
[D] 熔点:Li>Na>K>Rb>Cs
6.(2024·山东菏泽模拟)某小组在实验室模拟侯氏制碱过程,如图,选择所给仪器或操作方法错误的是(　　)
[A] 饱和食盐水中应先通入NH3
[B] 操作a用到的仪器有②④⑦
[C] 进行反应Ⅰ用到的容器是①
[D] 由NH4Cl溶液得到晶体的操作为蒸发结晶
7.(2024·北京房山一模)探究同浓度的Na2CO3与NaHCO3溶液和不同盐溶液间的反应,①中产生白色沉淀和无色气体,②中只产生白色沉淀。(已知:碳酸铝在水溶液中不能稳定
存在)
下列说法不正确的是(　　)
[A] Al2(SO4)3能促进Na2CO3、NaHCO3的水解
[B] ①中沉淀可能是氢氧化铝和碱式碳酸铝中的一种或二者的混合物
[C] 同浓度的Na2CO3与NaHCO3溶液分别加入酚酞,Na2CO3溶液的红色深
[D] ②中CaCl2溶液滴入后,Na2CO3溶液的pH不变,NaHCO3溶液的pH降低
8.观察是研究物质性质的一种基本方法。某同学将一小块金属钠露置于空气中,观察到下列现象:银白色变灰暗变白色出现液滴白色固体。则下列说法正确的是(　　)
[A] ①发生氧化还原反应生成了过氧化钠
[B] ④只发生物理变化
[C] ③是碳酸钠吸收空气中的水蒸气形成了溶液
[D] ②④是非氧化还原反应
9.为证明过氧化钠在呼吸面具或潜艇中作供氧剂,进行如下实验。下列有关说法正确的是(　　)
[A] 装置D起缓冲作用,并防止E中的水倒吸
[B] 装置C中发生反应的化学方程式仅有 2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2
[C] 装置B中盛放的液体为浓硫酸
[D] 装置A为实验室制取CO2的装置,分液漏斗中盛放稀盐酸
10.某研究小组利用NaCl和NH4HCO3模拟工业制碱方法,实验流程如下:
下列说法不正确的是(　　)
[A] 温度高于35℃,NH4HCO3分解加快导致Na2CO3产率降低
[B] 操作Ⅲ中NH4Cl可分解,所以操作Ⅰ中无需洗涤NaHCO3固体
[C] 加入NaCl固体有利于NH4Cl晶体析出
[D] 操作Ⅱ蒸发浓缩至溶液表面出现晶膜时停止加热
二、非选择题(共2小题,共30分)
11.(12分,每空2分)根据如图所示装置(部分仪器已略去),回答下列有关问题。
(1)实验甲在加热过程中能观察到产生白色沉淀的烧杯是　　　　 　　(填“Ⅰ”或“Ⅱ”),该
烧杯中发生反应的离子方程式是　　　　　　　　　　　　　　,通过实验甲可证明　　　　(填“Na2CO3”或“NaHCO3”)更稳定。
(2)实验乙用来探究Na2O2与CO2的反应,观察到的实验现象为包有Na2O2的棉花着火。写出Na2O2与CO2反应的化学方程式: 　　　　　　　　　,棉花着火说明该反应的特点是　 。
(3)取10 g Na2CO3和NaHCO3的混合物充分加热,将生成的CO2气体通入足量的澄清石灰水中,测得生成沉淀的质量为4.0 g。则原混合物中碳酸钠的质量分数为　　　　　。
12.(18分,每空3分)Na2O2是中学化学常用的强氧化剂,除了能与CO2、H2O反应外,还可与其他还原剂如H2、C发生反应,某化学课外兴趣小组为探究Na2O2与H2的反应情况,设计了如图所示装置进行有关实验。
(1)此装置中,怎样检查除启普发生器之外的装置的气密性 　。
(2)实验开始时,先打开a、b产生氢气,一段时间后,再点燃酒精灯加热,目的是
　　　　　　　。
(3)该装置中,碱石灰的作用是 　　　　　　　　。
(4)实际实验过程中观察到Na2O2熔化后,很快变成白色粉末,但干燥管内硫酸铜并未变成蓝色,则Na2O2与H2反应的化学方程式为 　。
(5)出于实验安全考虑,实验结束时　　　　(填字母)。
A.应先关闭活塞b,然后移去酒精灯
B.应先移去酒精灯,然后关闭活塞b
C.A和B都可以
(6)制取Na2O时由于设备密封性不好而进入了少量空气,导致制得的Na2O产品中含有Na2O2杂质。某学生设计了以下实验方案来测定该产品中Na2O的质量分数,其操作流程和实验数据如图:
该产品中Na2O的质量分数为　　　　。
课时作业8　钠及其化合物
1.B　由元素周期律知,同主族元素从上到下金属性增强,最高价氧化物对应的水化物碱性增强,故碱性RbOH>NaOH,A项正确;同主族元素从上到下电离能有减小的趋势,所以第一电离能Rb2.C　为防止其他离子干扰,每次实验中都要先将铂丝灼烧至与原来火焰颜色相同为止,再蘸取被检验的物质,故A正确;钾的焰色要透过蓝色钴玻璃观察,以排除钠离子的干扰,故B正确;为了能够更加突出被检验试剂的颜色,选用本身颜色较浅的火焰,最大限度地减少火焰本身颜色的干扰,故C错误;铁的焰色几乎为无色,对其他元素的焰色无影响,故可用铁丝进行焰色反应,故D正确。
3.A　Na2O2与H2O反应生成NaOH和O2,不是碱性氧化物,A错误;Na在空气中缓慢氧化得到Na2O,燃烧则得到Na2O2,B正确;1个Na2O2中含有2个Na+和1个,阴、阳离子个数比为1∶2,C正确;Na2O2可与CO2反应生成O2,可作为呼吸面具中氧气来源,D正确。
4.C　Na2O2有氧化性,SO2有还原性,两者反应最终生成Na2SO4,没有O2生成,A错误;饱和澄清石灰水与Na2CO3和NaHCO3反应都会直接产生沉淀,不能用于鉴别两者,B错误;金属钠投入饱和NaCl溶液中,发生反应2Na+2H2O2NaOH+H2↑,Na+浓度增加,会有NaCl固体析出,则观察到的实验现象为有无色气体放出和白色沉淀生成,C正确;物质的三态变化没有新物质生成,属于物理变化,D错误。
5.D　H为第ⅠA族元素,但不是碱金属,A错误;锂的密度比煤油小,不能保存在煤油中,应该用石蜡保存,B错误;钠的密度比钾的密度要大,C错误;碱金属从上到下离子半径依次增大,金属键强度减弱,所以熔点Li>Na>K>Rb>Cs,D正确。
6.D　NH3溶解度大,先通氨使饱和食盐水碱化,可增大二氧化碳在其中的溶解度,提升原料的利用率,A正确;操作a为过滤,所给仪器中用到的是漏斗、铁架台、玻璃棒,B正确;反应Ⅰ为固体加热分解,应用坩埚,C正确;NH4Cl晶体受热易分解,应选用降温结晶,D错误。
7.D　Al3+水解呈酸性,C和HC水解呈碱性,Al2(SO4)3 能促进Na2CO3和NaHCO3的水解,A正确;①中 Al3+水解生成氢氧化铝,也可以与C结合生成碱式碳酸铝沉淀,B正确;同浓度的Na2CO3与NaHCO3溶液中,C水解程度更大,碱性更强,加入酚酞试剂红色更深,C正确;CaCl2和Na2CO3生成CaCO3沉淀,c(C)减小,使C+H2OHC+OH-平衡逆向移动,c(OH-)减小,D错误。
8.D　①钠被氧化为Na2O,A错误;②Na2O+H2O2NaOH,属于非氧化还原反应;③是NaOH的潮解,C错误;④发生反应2NaOH+CO2Na2CO3+H2O,属于非氧化还原反应。
9.D　A是盐酸与石灰石反应制取CO2的装置,因为盐酸易挥发,所以产生的CO2中含有HCl,通入过氧化钠固体前应除去,所以B中的试剂是饱和的碳酸氢钠溶液;C中则是过氧化钠粉末,用于产生氧气,D中盛放氢氧化钠溶液,用来除去未反应的二氧化碳气体,E是收集氧气的装置,C中发生反应的化学方程式为2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2。D中盛放NaOH溶液,用来除去未反应的CO2,故A错误;装置C中通入的CO2中还含有H2O,除了Na2O2和CO2的反应外,还有Na2O2和H2O的反应,化学方程式为2Na2O2+2H2O4NaOH+O2↑,故B错误;装置B中盛放的液体为饱和的碳酸氢钠溶液,目的是除去HCl气体,故C错误;装置A为实验室制取CO2的装置,即CaCO3与HCl反应生成CO2,分液漏斗中盛放稀盐酸,故D正确。
10.B　在饱和NaCl溶液中加入NH4HCO3(s),发生反应生成NaHCO3和NH4Cl,过滤后分别处理NaHCO3固体和NH4Cl溶液,可以得到两种产品NaHCO3和NH4Cl。温度高于35℃,NH4HCO3会分解生成NH3、H2O和CO2,减少了NaHCO3的量,最终降低了Na2CO3的产率,A正确;操作Ⅲ中生成Na2CO3,其表面可能吸附NH4Cl和NaCl,NH4Cl受热会分解,但是NaCl较稳定,则操作Ⅰ中还需洗涤NaHCO3固体,B不正确;NaCl会降低NH4Cl的溶解度,则加入NaCl固体有利于NH4Cl晶体析出,C正确;蒸发浓缩至溶液表面出现晶膜时,停止加热,防止析出的NH4Cl因温度过高而分解,D正确。
11.【答案】 (1)Ⅰ　Ca2++2OH-+CO2CaCO3↓+H2O　Na2CO3
(2)2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2　放出大量的热
(3)32.8%
【解析】 (1)NaHCO3不稳定,加热分解生成CO2、Na2CO3和H2O,而Na2CO3不分解,更加稳定,则实验甲中可观察到与小试管相连的烧杯Ⅰ中石灰水变浑浊,该烧杯中发生反应的离子方程式是Ca2++2OH-+CO2CaCO3↓+H2O,则由甲图可比较二者的热稳定性。
(2)包有Na2O2的棉花着火燃烧,则Na2O2与CO2的反应为放热反应,且生成氧气,则该反应为2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2。
(3)根据反应关系式2NaHCO3~CO2~CaCO3,n(CaCO3)==0.04 mol,原混合物中 n(NaHCO3)=2n(CaCO3)=0.08 mol,m(NaHCO3)=nM=0.08 mol×84 g/mol=6.72 g,原混合物中碳酸钠的质量分数为 w(Na2CO3)=×100%=32.8%,故原混合物中碳酸钠的质量分数为32.8%。
12.【答案】 (1)打开活塞a,关闭活塞b,将球形干燥管的尖端连接橡皮管,橡皮管的另一端放入盛有水的水槽中,微热试管,水槽内有气泡逸出,待装置冷却后,橡皮管内形成一段水柱,则装置不漏气
(2)排尽装置内的空气,防止发生爆炸
(3)吸收氯化氢、干燥氢气
(4)Na2O2+H22NaOH
(5)B
(6)80%
【解析】 实验的目的是探究Na2O2与H2的反应。首先制得H2,并除去H2中混有的杂质,然后排尽装置内的空气,再加热Na2O2,让其与H2发生反应,用无水CuSO4检验是否有水生成。
(1)题给装置中,检查除启普发生器之外的装置的气密性,应将左侧装置形成密闭体系,通过加热使装置内气压发生变化,从而表现出相应现象来检验,左侧装置中球形干燥管与大气相通,故应将其封闭,具体操作为打开活塞a,关闭活塞b,将球形干燥管的尖端连接橡皮管,橡皮管的另一端放入盛有水的水槽中,微热试管,水槽内有气泡逸出,待装置冷却后,橡皮管内形成一段水柱,则装置不漏气。
(2)H2为可燃性气体,与空气混合加热易发生爆炸,实验开始时,先打开a、b,并制取氢气,一段时间后,再点燃酒精灯加热,目的是排尽装置内的空气,防止发生爆炸。
(3)因为采用稀盐酸与铁粒反应制氢气,故制得的氢气中混有盐酸挥发出的氯化氢和水蒸气,为避免HCl和H2O与Na2O2反应对实验造成影响,需除去HCl和H2O,所以该装置中,碱石灰的作用是吸收氯化氢、干燥氢气。
(4)干燥管内硫酸铜并未变成蓝色,表明没有水生成,则Na2O2与H2反应的化学方程式为 Na2O2+H22NaOH。
(5)出于实验安全考虑,在加热过程中,应防止空气进入试管,则实验结束时,应先移去酒精灯,然后关闭活塞b。
(6)原固体(Na2O、Na2O2)在氧气中充分灼烧,Na2O被氧化为Na2O2,质量由7.75 g增重为 9.35 g,则参加反应的O2的质量为9.35 g-7.75 g=1.6 g,由反应2Na2O+O22Na2O2,可得出n(Na2O)=2n(O2)=×2=0.1 mol,该氧化钠产品中Na2O的质量分数为×100%=80%。
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