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专题02 金属及其化合物(一)
目 录 实验1 钠的性质
实验2 过氧化钠与水的反应
实验3 碳酸钠和碳酸氢钠性质的比较
实验4 焰色试验
实验1 钠的性质
实验装置
实验原理 4Na＋O2===2Na2O；2Na＋O2Na2O2
实验用品 钠；滤纸、小刀、镊子、表面皿、坩埚、泥三角、铁圈。
实验步骤 ①取一小块金属钠，用滤纸吸干表面的煤油后，用刀切去一端的外皮，这时可以看到钠的真面目。观察钠的表面的光泽和颜色。新切开的钠的表面在空气中会不会发生变化？ ②把小块钠放在坩埚上加热，有何现象？
实验现象 ①钠的新切面呈银白色，具有金属光泽，在空气中很快变暗。 ②钠先熔化为银白色小球，然后燃烧，火焰呈黄色，最后生成淡黄色固体。
实验结论 钠是银白色金属，硬度小，熔点低。常温及加热条件下与 O2 都容易发生反应，说明钠比铁、铝、镁等活泼得多。
1．钠的切割、钠与氧气的反应
2．钠与水的反应
实验装置
实验原理 2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑
实验用品 钠、水、酚酞溶液；滤纸、小刀、镊子、表面皿、烧杯。
实验步骤 在烧杯中加一些水，滴入几滴酚酞溶液，然后把一小块钠投入水中。你看到什么现象？
实验现象 钠浮在水面上，熔成光亮小球，四处游动，发出“嘶嘶”的响声，且很快消失，溶液变红色。
实验结论 钠的密度比水小，反应放热且钠的熔点低，反应剧烈，产生H2和NaOH。
实验说明 ①钠通常保存在煤油中，防止与氧气、水等反应。 ②未用完的钠必须放回原试剂瓶。 ③金属钠着火，不能用水(或CO2)灭火，必须用干燥的沙土来灭火。
考点1 钠与氧气反应
(1)钠具有银白色的金属光泽，硬度小，熔点低，密度大于煤油，通常保存在煤油或石蜡油中；
(2)条件不同，钠与氧气反应的产物不同，写出反应的化学方程式：
常温下：4Na＋O2===2Na2O，白色；
加热时：2Na＋O2Na2O2，其中O为－1价。
考点2 钠与水反应现象
现象 原因
浮 钠浮在水面上 钠的密度比水小
熔 熔成闪亮的小球 钠的熔点低且反应放热
游 钠在水面上迅速游动 反应产生气体推动钠游动
响 发出“嘶嘶”声响 钠与水反应剧烈
红 溶液变红 反应生成碱性物质
变式1 变药品
钠与溶液反应的实质
物质类别 反应分析
酸溶液 ①钠与酸反应时先与酸中的H+反应，如2Na+2H+=2Na++H2↑; ②如果钠过量，钠把酸消耗尽之后，再与水反应
碱溶液 实质是钠与水反应，钠与碱溶液中的溶质不反应
盐溶液 ①钠先与水反应生成NaOH和H2，若盐能与NaOH反应，则会发生复分解反应，如Na与CuSO4溶液的反应;若盐不能与NaOH反应，则只有钠与水反应。②钠与饱和盐溶液反应时，若NaOH与盐不发生复分解反应，由于水的消耗，溶液中会析出盐
【例1】按如图所示进行相应实验，下列有关它们反应现象的分析正确的是( )
A．均有氢气生成 B．反应剧烈程度：甲>乙
C．丙中钠能置换出单质铜 D．甲、乙、丙中钠在液面下层反应
【答案】A
【解析】A项，钠和水反应生成NaOH和氢气，钠和稀盐酸反应生成NaCl和氢气，钠和硫酸铜溶液中水反应生成氢气，均有氢气产生，A正确；B项，稀盐酸电离出H+浓度比水的大，所以反应剧烈程度：甲<乙，B错误；C项，丙中钠先与水反应生成NaOH和氢气，NaOH与硫酸铜溶液反应生成氢氧化铜沉淀，不能置换出单质铜，C错误；D项，钠的密度比水小，甲中钠在液面上层反应，D错误；故选A。
【强化训练1-1】如图所示，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硫酸铜粉末与熔化的钠接触，瞬间产生耀眼的火花，同时有红色物质生成。据此判断下列说法错误的是( )
A．上述反应的化学方程式为2Na＋CuSO4Na2SO4＋Cu
B．上述反应中钠表现了还原性
C．上述反应中若有1个钠参与反应，则转移1个电子
D．若将钠投入硫酸铜稀溶液中，也有红色物质生成
【答案】D
【解析】A项，由题意知钠与CuSO4反应有铜生成，反应的化学方程式为2Na＋CuSO4Na2SO4＋Cu，故A正确；B项，反应中Na由0价升高到＋1价，钠作还原剂，表现了还原性，故B正确；C项，Na-e-=Na＋，在反应中一个Na失去一个电子，则1个Na参加反应转移1个电子，故C正确；D项，若将钠投入CuSO4溶液中，钠先与水发生置换反应生成氢氧化钠和氢气，生成的氢氧化钠与硫酸铜反应生成Cu(OH)2沉淀，无红色物质生成，故D错误；故选D。
【强化训练1-2】为研究钠和水以及酸的反应，进行了如下实验：
实验装置 实验序号 液体a 实验现象
Ⅰ 蒸馏水 钠浮在液面上，剧烈反应，产生少量白雾
Ⅱ 0.1mol·L-1盐酸 钠浮在液面上，反应比Ⅰ剧烈，产生白雾
Ⅲ 浓盐酸 钠浮在液面上，反应比Ⅰ缓慢，产生大量白雾，烧杯底部有白色固体
(1)从物质组成及氧化还原反应的角度，预测钠与水反应的生成物： (填化学式)。
(2)Ⅰ中所描述的实验现象中能够说明钠与水反应放出热量的是 。
(3)Ⅲ中的白色固体为 (填化学式)，推测Ⅲ中反应缓慢的原因可能是 。
【答案】(1)NaOH、H2 (2)产生少量白雾
(3)NaCl 浓盐酸中c(Cl－)较大，生成的NaCl不能及时扩散溶解，阻止了Na与H2O的反应进行
【解析】(1)①钠与水反应时，钠元素化合价升高，故氢元素化合价降低生成氢气，故产物有NaOH、H2。
(2)Na投入到蒸馏水中，可与水发生反应，产生少量白雾，说明反应放热。
(3)钠和浓盐酸反应生成氯化钠和氢气，固体为NaCl；因为酸中c(Cl－)较大，生成的NaCl不能及时扩散溶解，阻止了Na与H2O的反应进行，故Ⅲ中反应缓慢。
变式2 变介质
某实验小组对中学课本中可生成氢气的反应进行了研究，总结出两个可以生成H2的反应：①Zn＋盐酸，②Na＋水。为点燃上述两个反应生成的H2，他们设计了图示装置。
【例2】向一小烧杯中分别加入等体积的水和煤油，片刻后再向该烧杯中轻缓的加入一绿豆大小的金属钠，可能观察到的现象符合图中的( )
【答案】A
【解析】煤油和水互不相溶，且煤油的密度小于水，两者分层，煤油在上层，加入钠后，因钠的密度比煤油大，比水的小，因此钠处于煤油和水的交界处，与水反应生成气泡，因此正确的是A，故选A。
【强化训练2-1】如下图所示(夹持装置已略去)，将一小块金属钠投入盛有液体的烧杯中。下列说法错误的是 ( )
A．该实验进行过程中可观察到有气泡产生
B．若观察到金属钠被煤油浸没，则金属钠的密度比煤油的大
C．反应进行一段时间(反应未结束)，此时温度计的读数大于起始时的读数
D．一段时间后，烧杯底部有红色难溶物生成
【答案】D
【解析】ρ(煤油) ＜ρ(Na)＜ρ(CuSO4溶液)，投入的Na在煤油与溶液的分界线，Na与CuSO4溶液中水反应生成NaOH和H2，NaOH与CuSO4反应生成蓝色Cu(OH)2沉淀和Na2SO4，Na在表面产生H2的浮力作用下，在煤油中上浮，在煤油表面放出H2后，Na又下沉到煤油与溶液的分界线，重复以上现象。A项，投入的Na在煤油与溶液的分界线，Na与分界线附近的水反应产生H2，实验过程中可观察到有气泡产生，A项正确；B项，ρ(煤油) ＜ρ(Na)，故可观察到金属钠被煤油浸没，B项正确；C项，该反应过程为放热反应，故反应进行一段时间(反应未结束)，此时温度计的读数大于起始时的读数，C项正确；D项，涉及的反应有2Na+2H2O=2NaOH+H2↑、2NaOH+CuSO4=Na2SO4+Cu(OH)2↓，烧杯底部有蓝色难溶物生成，D项错误；故选D。
【强化训练2-2】将绿豆大的钠块投入如图所示的烧杯中，可能出现的现象是( )
A．钠块只在煤油层中游动，并放出气体
B．钠块只在水层中游动，钠块熔化，水层变红
C．钠块在煤油、水两液体界面处反应，熔化成小球并上下跳动，水层变红
D．钠块在四氯化碳、水两液体界面处反应，熔化成小球并上下跳动，水层变红
【答案】C
【解析】A项，钠的密度比煤油大，钠块应在煤油层的下面水层游动，并放出气体，A不正确；B项，钠块在水层中与水反应生成氢气，氢气附着在钠块表面使浮力增大，会进入煤油层，B不正确；C项，钠块在煤油、水两液体界面处反应，当氢气浮在钠块表面时，向上跳动进入煤油层，当氢气逸出后，从煤油层又回到水表面，钠与水反应生成易溶于水的碱，使水层中酚酞变红，C正确；D项，钠的密度比水小，钠块在水面上发生反应，不会沉入水底，也就不可能在四氯化碳、水两液体界面处发生反应，D不正确；故选C。
实验2 过氧化钠与水的反应
过氧化钠与水的反应
实验装置
实验原理 2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑
实验用品 水、过氧化钠固体、pH试纸；木条、试管。
实验步骤 把水滴入盛有少量过氧化钠固体的试管中，立即把带火星的木条放在试管口，检验生成的气体。 用手轻轻摸一摸试管外壁，有什么感觉？然后用pH试纸检验溶液的酸碱性。
实验现象 试管中有大量气泡产生，带火星的木条复燃。用手轻摸试管外壁，感觉试管壁温度升高。向试管用pH试纸检验溶液的酸碱性，现象为溶液呈碱性。
实验结论 过氧化钠与水反应产生 O2 和碱性物质，同时放热，过氧化钠有漂白性。
实验说明 ①Na2O2、H2O2 有强氧化性、漂白性，可杀菌消毒，也可使有机色素(酸碱指示剂、花草等)褪色。 ②可向反应后的溶液中加入少量MnO2，产生使带火星的木条复燃的气体，证明反应后的溶液中还有没分解完全的 H2O2。 ③可以利用 Na2O2 与水或H2O2 与 MnO2反应制备少量氧气。
考点1 Na2O2与水的反应
实验操作
实验现象 滴加水后产生大量气泡 用手触及试管，发烫 带火星的木条复燃 溶液先变红后褪色
结论 有气体生成 反应放热 有氧气生成 有碱生成、有漂白性
考点2 氧化钠和过氧化钠的比较
物质 氧化钠(Na2O) 过氧化钠(Na2O2)
颜色、状态 白色固体 淡黄色固体
类别 碱性氧化物 过氧化物(非碱性氧化物)
氧的价态 －2 －1
电子式
阴、阳离子个数比 1∶2 1∶2
化学性质 热稳定性 不稳定(2Na2O＋O22Na2O2) 稳定
与水反应 Na2O＋H2O===2NaOH 2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑
与CO2反应 Na2O＋CO2===Na2CO3 2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2
与酸(盐酸)反应 Na2O＋2HCl===2NaCl＋H2O 2Na2O2＋4HCl===4NaCl＋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
变式1 变装置
取一定量淡黄色固体溶于冷水中。待固体全部反应后，仍可缓慢释放氧气，为探究固体溶解后溶液成分，设计如下实验方案进行验证：
①甲中产生较多气泡，证明固体溶解后溶液中有H2O2，甲中发生反应的化学方程式2H2O22H2O+O2↑。
②向乙中滴入酚酞，溶液变红的原因是NaOH=Na++OH-(用物质的电离方程式)。
【例1】某实验小组通过图所示实验探究Na2O2与水的反应。
下列说法错误的是
A．③中溶液变红，说明溶液显碱性
B．④中现象说明溶液吸收空气中CO2后变为酸性
C．⑤中现象说明溶液中有H2O2
D．Na2O2与水总反应的化学方程式为2Na2O2＋2H2O＝4NaOH＋O2↑
【答案】B
【解析】过氧化钠与水反应生成氧气，②中产生大量气泡，气泡消失后向②中滴入酚酞溶液，酚酞变红，说明有碱性物质生成，轻微振荡后颜色消失，说明生成了强氧化性的物质，溶液褪色。A项，③中溶液变红，说明有碱性物质生成，溶液显碱性，正确；B项，④中现象说明说明生成了强氧化性的物质漂白溶液，使溶液褪色，错误；C项，加入MnO2后产生气泡说明发生了MnO2催化了H2O2分解的反应，故⑤中现象说明溶液中有H2O2，正确；D项，根据上述实验过程可知，Na2O2与水反应过程为Na2O2＋2H2O＝2NaOH＋H2O2、2H2O2=O2↑＋2H2O，故Na2O2与水总反应的化学方程式为2Na2O2＋2H2O＝4NaOH＋O2↑，正确。
【强化训练1-1】某实验小组通过下图所示实验，探究Na2O2与水的反应：
下列说法中正确的是( )
A．②中的大量气泡的主要成分是氢气
B．③中溶液变红，说明有酸性物质生成
C．④中现象可能是由于溶液中含有强氧化性物质造成的
D．⑤中MnO2的主要作用是降低了水中氧气的溶解度
【答案】C
【解析】②中大量气泡的主要成分是氧气，A项错误；③中溶液变红，说明有碱性物质生成，B项错误；④中红色褪去，应该是由溶液中的强氧化性物质造成的，C项正确；⑤中加入MnO2产生较多气泡，说明溶液中存在H2O2，MnO2的主要作用是作催化剂，D项错误。
【强化训练1-2】某实验小组通过下图所示实验，探究Na2O2与水的反应。下列分析正确的是( )
A．实验②中MnO2的主要作用是降低了水中O2的溶解度
B．实验②⑤均可证明实验①中有复分解反应发生
C．实验④的生成白色沉淀的离子方程式是Ba2++SO42-=BaSO4↓
D．若⑤酸性KMnO4溶液足量，则④⑤产生O2的总量与②产生O2的量相等
【答案】B
【解析】①中Na2O2先与水发生复分解反应生成 H2O2和 NaOH，H2O2再发生分解反应生成 H2O和O2；②H2O2在二氧化锰作催化剂的条件下再发生分解反应生成 H2O和O2，③中氯化钡与过氧化氢反应生成BaO2，④中BaO2先与H2SO4发生复分解反应生成 H2O2和 BaSO4，H2O2再发生分解反应生成H2O和O2，⑤中过氧化氢被酸性高锰酸钾氧化为氧气。A项，H2O2在二氧化锰作催化剂的条件下再发生分解反应生成 H2O和O2，A错误；B项，②⑤均是过氧化氢发生反应生成氧气，故能证明实验①中有复分解反应发生生成了过氧化氢，B正确；C项，④中生成白色沉淀的同时还有少量气泡冒出，说明还有氧气生成，故C错误； D项，②和⑤产生的氧气量不同是因为，②中过氧化氢自身氧化还原产生氧气，⑤中过氧化氢作还原剂被高锰酸钾氧化产生氧气，产生的氧气量也不同，D错误；故选B。
变式2 变试剂
Na2O2和二氧化碳的实验
实验操作 实验现象 实验结论
①将CO2从a口处通入装置内，再把带火星的木条放在装置b口处 木条复燃 CO2在常温下能与过氧化钠反应，该反应的化学方程式为： 2CO2 + 2Na2O2=2Na2CO3 + O2↑
②取出充分反应后的固体生成物于试管中，往试管内滴加稀盐酸，将生成的氢气通入澄清石灰水中 有气泡产生 石灰水变浑浊
【例2】以CO2和Na2O2为原料，制取纯净干燥的O2，实验装置如图。下列说法正确的是( )
A．装置②中试剂可以是饱和NaHCO3溶液
B．装置③的作用是检查CO2是否除净
C．收集氧气应选择装置a
D．装置②、③之间应增加盛澄清石灰水的洗气瓶
【答案】D
【解析】装置②的作用为除去过量二氧化碳，则试剂不能为NaHCO3溶液，故A错误；装置③中盛有浓硫酸，作用是干燥O2，故B错误；选向上排空气法收集氧气，导管应长进短出，即选装置b，故C错误；装置②、③之间应增加盛澄清石灰水的洗气瓶，检验CO2是否除净，故D正确。
【强化训练2-1】图示为证明过氧化钠可在呼吸面具和潜水艇中做供氧剂的实验装置图，其中a装置是实验室制备二氧化碳的装置，c中盛放的是过氧化钠。下列说法正确的是( )
A．a中可以用Na2CO3和稀盐酸来制备CO2
B．b装置中是饱和Na2CO3溶液，作用是除去a中产生的HCl
C．c中只发生2Na2O2 +2CO2=2Na2CO3+O2
D．f中收集的气体是纯净的O2
【答案】A
【解析】该实验的目的是证明过氧化钠可在呼吸面具和潜水艇中做供氧剂，a装置是实验室用盐酸和碳酸钙制备CO2的装置，由于盐酸具有挥发性，制得的二氧化碳中含有HCl，通过装置b中的溶液目的是除去HCl，通入装有过氧化钠的装置c中的二氧化碳气体未干燥，含有少量水蒸气，则装置c中发生的反应有2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2、 2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑，实验过程中二氧化碳不能完全反应，装置d中应盛装氢氧化钠来吸收未反应的二氧化碳，避免干扰e中收集的气体的验证试验，用带火星的木条可检验e中试管内收集的气体，若木条复燃，证明收集到的是氧气，则可以证明过氧化钠可在呼吸面具和潜水艇中做供氧剂。A项，碳酸钠与盐酸反应生成二氧化碳、氯化钠和水，则a装置可以用碳酸钠和稀盐酸制备CO2，A正确；B项，由于a中的盐酸易挥发，制得的二氧化碳中含有HCl，则b装置中应盛放饱和NaHCO3溶液，其作用是除去a中产生的HCl，不能盛放碳酸钠，因为碳酸钠也会与二氧化碳反应，B错误；C项，从装置b中出来的气体为干燥，二氧化碳中混有水蒸气，c中不仅仅发生反应2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2，还有反应2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑，C错误；D项，f中用排水法收集的气体是湿润的O2，不纯，D错误；故选A。
【强化训练2-2】在呼吸面具和潜水艇中可用过氧化钠作为供氧剂。请选用适当的化学试剂和实验用品，用下图中的实验装置进行实验，证明过氧化钠可用做供氧剂。
(1)A是制取CO2的装置。写出A中发生反应的化学方程式：________________________。
(2)填写表中空格：
仪器 加入试剂 加入该试剂的目的
B 饱和NaHCO3溶液 除去CO2中混有的HCl
C Na2O2
D NaOH溶液
(3)写出Na2O2与CO2反应的化学方程式：________________________________。
(4)试管中收集满气体后，下一步实验操作及现象、结论是__________________________。
【答案】(1)CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑
(2)
仪器 加入试剂 加入该试剂的目的
B 饱和NaHCO3溶液 除去CO2中混有的HCl
C Na2O2 反应生成O2
D NaOH溶液 吸收没有反应的CO2
(3)2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2
(4)把E中的导管移出水面，关闭分液漏斗活塞，用拇指堵住试管口，取出试管。把带火星的木条伸入试管口内，木条复燃，证明试管中收集的气体是O2。
【解析】由装置图可以看到A为CO2发生装置，B、D为洗气装置，C中产生O2，E为收集O2的装置。实验室中使用大理石(CaCO3)和稀盐酸反应制取CO2，会混有少量HCl杂质，可以用NaHCO3饱和溶液除去，反应的化学方程式：NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑。生成的O2可以用带火星的木条检验。
实验3 碳酸钠和碳酸氢钠性质的比较
碳酸钠、碳酸氢钠的热稳定性对比实验
实验装置
实验原理 2NaHCO3Na2CO3 ＋CO2 ↑＋H2O
实验用品 Na2CO3 固体、NaHCO3 固体、澄清石灰水；大硬质试管、试管、酒精灯、铁架台。
实验步骤 在大硬质试管中加入 Na2CO3 固体或 NaHCO3 固体。点燃酒精灯加热，观察实验现象。
实验现象 加热Na2CO3 固体时试管中澄清石灰水不变浑浊，加热NaHCO3 固体时，试管中澄清石灰水变浑浊。
实验结论 ①Na2CO3 受热不易分解；NaHCO3 受热易分解，生成物中含有CO2。 ②Na2CO3 的热稳定性比NaHCO3 强。
考点1 碳酸钠和碳酸氢钠的比较
碳酸钠 碳酸氢钠
俗称 纯碱或苏打 小苏打
物理 性质 色与态 白色粉末 Na2CO3 10H2O白色晶体，易风化 细小白色晶体
溶解性 易溶(溶解度 碳酸钠 ＞ 碳酸氢钠)
化学 性质 碱性 同浓度，滴入酚酞，都变红色，碳酸钠溶液红色更深，碱性更强。
与H+ 反应 CO32-+2 H+ = CO2↑＋H2O HCO3-+H+== CO2↑＋H2O
相同条件下NaHCO3 比Na2CO3反应放出气体 快
与碱 反应 与NaOH 、KOH 不反应 与NaOH反应生成Na2CO3离子方程式：HCO3-＋OH－===CO32-＋H2O
与澄清石灰水反应 离子方程式： Ca2＋＋CO32-===CaCO3↓ NaHCO3足量： Ca2＋＋2OH－＋2HCO3-===CaCO3↓＋2H2O＋CO32- NaHCO3不足量： Ca2＋＋OH－＋HCO3-===CaCO3↓＋H2O
热稳 定性 一般不分解 NaHCO3加热分解的反应方程式： 2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O
与CO2反 CO32-＋CO2＋H2O===2HCO3- 不反应
用途 用于玻璃、制皂、造纸等 用于制药、焙制糕点等
考点2 碳酸钠与碳酸氢钠的鉴别与除杂
1．Na2CO3溶液与盐酸互滴时反应现象的不同
操作 现象 反应
向盐酸中逐滴加入Na2CO3溶液(开始时酸过量) 立即产生大量的气泡 2HCl+Na2CO3=2NaCl+CO2↑+H2O
向Na2CO3溶液中逐滴加入盐酸(开始时酸不足) 刚开始无现象，盐酸滴加到一定量后，有气泡产生 HCl+Na2CO3=NaCl+NaHCO3， HCl+NaHCO3=NaCl+CO2↑+H2O
结论：滴加的顺序不同，产生的现象不同，据此可鉴别Na2CO3溶液和盐酸
2．碳酸钠与碳酸氢钠的鉴别方法
方法依据 原理 结论
热稳定性 2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O；Na2CO3受热不分解 加热产生气体的是NaHCO3，无变化的是Na2CO3
与CaCl2、BaCl2的反应 CO32-+Ca2+=CaCO3↓，CO32-+Ba2+=BaCO3↓；HCO3-与Ca2+、Ba2+不反应 有沉淀生成的是Na2CO3，无变化的是NaHCO3
与盐酸反应的剧烈程度 Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑；NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑ 生成气体反应剧烈的是NaHCO3，相对不剧烈的是Na2CO3
盐酸逐滴加入时的现象 CO32-+H+=HCO3-；HCO3-+H+=CO2↑+H2O 立即产生气体的是NaHCO3，开始不产生气体，滴加一会儿才产生气体的是Na2CO3
3．碳酸钠与碳酸氢钠的除杂
混合物(括号内为杂质) 除杂方法及试剂
Na2CO3固体(NaHCO3) 加热
NaHCO3溶液(Na2CO3) 通入足量CO2气体
Na2CO3溶液(NaHCO3) 加入适量NaOH溶液
变式1 变装置
如图是比较碳酸钠和碳酸氢钠热稳定性实验，棉花球沾有无水硫酸铜，加热后，烧杯A澄清石灰水不变浑浊，烧杯B澄清石灰水变浑浊。
【例1】某化学兴趣小组设计如下装置(棉花球沾有无水硫酸铜粉末)，并完成实验。下列说法不正确的是( C )
A．Na2CO3处的温度高于NaHCO3处的温度
B．加热一段时间后，棉花球处变蓝色
C．实验结束时，应先熄灭酒精灯，再移开烧杯A、B
D．烧杯A中没有出现浑浊，烧杯B中出现浑浊，说明Na2CO3的热稳定性比NaHCO3强
【答案】C
【解析】由装置图可知，大试管装的是Na2CO3，小试管装的是NaHCO3，所以加热时Na2CO3处的温度高于NaHCO3处的温度，故A正确；加热一段时间后，NaHCO3受热分解产生CO2和H2O，而棉花球沾有无水硫酸铜粉末，遇水变蓝色，故B正确；实验结束时，应先移开烧杯A、B，再熄灭酒精灯，目的是防止倒吸，故C错误；烧杯A连接的是装有Na2CO3的大试管，没有出现浑浊，烧杯B连接的是装有NaHCO3的小试管，出现浑浊，说明Na2CO3的热稳定性比NaHCO3强，故D正确。
【强化训练1-1】下列关于Na2CO3和NaHCO3的性质说法正确的是( )
A．时，碳酸氢钠在水中的溶解度比碳酸钠大
B．分别向Na2CO3和NaHCO3溶液中滴加溶液产生白色沉淀
C．分别向Na2CO3和NaHCO3固体中加入少量水，温度变化不同
D．可利用图示装置来比较Na2CO3和NaHCO3的热稳定性
【答案】C
【解析】A项，250C时，碳酸钠在水中的溶解度比碳酸氢钠大，若取等量的水分别加碳酸钠、碳酸氢钠进行溶解，溶解的碳酸钠质量大，A错误；B项，碳酸钠与氯化钡溶液反应生成白色沉淀，碳酸氢钠溶液与氯化钡不反应，B错误；C项，Na2CO3粉末和NaHCO3晶体中滴入少量水，Na2CO3粉末溶解放热，NaHCO3晶体溶解吸热，所以前者温度升高，后者温度下降，C正确；D项，用图示比较碳酸钠和碳酸钠的热稳定性时，应将碳酸钠放置在外侧试管，碳酸氢钠放置在内层试管加热，D错误；故选C。
【强化训练1-2】用套管实验装置可以更好地比较Na2CO3和NaHCO3的热稳定性，其中小试管内有沾有无水硫酸铜粉末的棉花球，实验装置如图。
请探究下列问题
(1)实验时，小试管内棉花球上的无水硫酸铜由白色变为蓝色，说明NaHCO3受热分解生成了 ，烧杯B中澄清石灰水变浑浊，说明NaHCO3受热分解生成了 。
(2)实验时，烧杯A中澄清石灰水不变浑浊，而烧杯B中澄清石灰水变浑浊，由此可得热稳定性Na2CO3 (填“>”或“<”)NaHCO3。
(3)若将大小试管中的Na2CO3和NaHCO3位置互换，能否得出相同的实验结论 。
【答案】(1) H2O CO2
(2)>
(3)不能；因为大试管中加热温度高，而小试管中温度低，NaHCO3受热分解的原因也可能是温度高造成的
【解析】NaHCO3受热分解生成了Na2CO3、H2O和CO2，则小试管内棉花球上的无水硫酸铜由白色变为蓝色，烧杯B中澄清石灰水变浑浊，碳酸钠受热不分解，则烧杯A中澄清石灰水未变浑浊。
(1)小试管内棉花球上的无水硫酸铜由白色变为蓝色，说明NaHCO3受热分解生成了H2O，烧杯B中澄清石灰水变浑浊，说明NaHCO3受热分解生成了CO2；
(2)烧杯A中澄清石灰水不变浑浊，而烧杯B中澄清石灰水变浑浊，由此可得热稳定性：Na2CO3> NaHCO3；
(3)若将大小试管中的Na2CO3和NaHCO3位置互换，不能得出相同的实验结论，大试管中加热温度高，而小试管中温度低，如若对换NaHCO3受热分解的原因也可能是温度高造成的。
变式2 变考法
测定纯碱中碳酸钠质量分数的常用方法
(1)气体法
①测定原理：Na2CO3＋H2SO4===Na2SO4＋H2O＋CO2↑。
依据CO2的体积确定Na2CO3的物质的量，进而确定纯碱中Na2CO3的含量。
②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(已折算为标准状况)。
③数据处理
纯碱样品中Na2CO3的质量为 mol×106 g·mol－1＝ g，则纯碱样品中Na2CO3的质量分数为×100%＝%。
(2)沉淀法
①测定原理：Na2CO3＋BaCl2===BaCO3↓＋2NaCl。
依据BaCO3沉淀的质量确定Na2CO3的物质的量，进而确定纯碱中Na2CO3的含量。
②实验操作：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，经过滤、洗涤、干燥得BaCO3沉淀的质量为n g。
③数据处理
纯碱样品中Na2CO3的质量为×106 g·mol－1＝ g，则纯碱样品中Na2CO3的质量分数为×100%＝×100%。
【例2】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( )
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 mL，加入酚酞，用标准盐酸滴定 消耗盐酸的体积
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
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
D 量气法 将样品与盐酸反应，气体通过排水量气装置量气 排出水的体积
【答案】A
【解析】用酚酞做指示剂时，Na2CO3与盐酸发生反应Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋CO2↑＋H2O，依据消耗盐酸的量可以计算出样品中Na2CO3的量，进而确定样品中Na2CO3的质量分数，A项正确；测量碱石灰增重的方法是重量法而不是量气法，B项错误；样品中加入足量盐酸，因盐酸的质量未知，无法通过重量法测量Na2CO3的质量，C项错误；因部分CO2能溶解到水里，与水反应生成H2CO3，故排出水的体积并不是CO2的体积，D项错误。
【强化训练2-1】为确定碳酸钠和碳酸氢钠混合样品中碳酸钠的质量分数，可通过加热分解得到的CO2质量进行计算，某同学设计的实验装置示意图如下，则下列说法正确的是( )
A．X气体可以是空气，反应前和反应后均需通一段时间空气
B．装置B、C之间缺少CO2的干燥装置
C．没有a装置会导致所测碳酸钠的质量分数偏高
D．a装置内应装碱石灰，目的是为了尾气处理
【答案】B
【解析】用气体X排尽装置中的空气，避免空气中二氧化碳影响测定结果，X可以是氮气等。固体受热分解生成的二氧化碳和水蒸气，在装置B中利用冰水混合物冷却生成的水蒸气，装置C中的碱石灰吸收生成的二氧化碳，最后干燥管中为碱石灰是防止空气中的二氧化碳、水蒸气进入装置C影响测定结果，通过加热分解得到的CO2质量进行计算。A项，X气体不能是空气，反应完全后停止加热，通入过量的空气，会导致空气中二氧化碳也被装置C吸收，测定碳酸氢钠质量增大，碳酸钠质量减小，导致碳酸钠的质量分数偏低，故A错误；B项，装置B、C之间缺少CO2的干燥装置，水蒸气进入装置C导致测定二氧化碳质量增大，碳酸氢钠质量增大，碳酸钠质量减小，导致碳酸钠的质量分数偏低，故B正确；C项，没有装置a，会导致空气中二氧化碳也被装置C吸收，测定碳酸氢钠质量增大，碳酸钠质量减小，导致碳酸钠的质量分数偏低，，故C错误；D项，仪器a应装碱石灰，目的是防止外界的水蒸气与二氧化碳进入装置C中，影响二氧化碳质量测定，故D错误；故选B。
【强化训练2-2】实验室有一包含有NaCl、Na2CO3 10H2O和NaHCO3的混合物。某同学利用下图所示装置进行实验，通过测量反应前后装置丙和丁的增重，测定该混合物中各组分的质量分数。
下列说法正确的是( )
A．若将装置甲换为盛放NaOH溶液的洗气瓶，则测得NaCl的质量分数偏低
B．若能测量装置乙中样品充分反应后剩余固体的质量，则撤去装置丙也可以达到实验目的
C．若用浓硫酸替换装置丙中的氯化钙可以达到实验目的
D．若撤去装置戊，则测得Na2CO3 10H2O的含量偏高
【答案】A
【解析】本实验的目的，是测定样品中各成分的含量，用碱石灰(甲装置)除去空气中的CO2和水蒸气，是为了防止干扰实验结果；通入空气的目的，是排尽反应后生成的CO2和水蒸气；乙装置用于灼烧混合物，丙装置用于吸收反应物分解生成的水蒸气；装置丁用于吸收反应物分解生成的CO2气体，装置戊用于防止空气中的CO2和水蒸气进入装置丁，干扰实验结果。A项，若将装置甲换为盛放NaOH溶液的洗气瓶，则有一部分水蒸气随空气进入装置内，导致丙装置测得的水蒸气的质量偏大，NaHCO3的质量不变，但Na2CO3 10H2O的质量偏大，从而使测得的NaCl的质量分数偏低，故A正确；B项，撤去装置丙后，我们只能测定分解产物的CO2和水蒸气的质量和，无法求出分解生成的CO2和H2O的质量，即便能测量装置乙中样品充分反应后剩余固体的质量，也无法求出NaHCO3和Na2CO3 10H2O的质量，所以若撤去装置丙则不能达到实验目的，故B错误；C项，浓硫酸是液体干燥剂，若用浓硫酸替换装置丙中的氯化钙，则生成的气体流通到丁中，故C错误；D项，若撤去装置戊，从右侧出气导管口进入的空气中的水蒸气和CO2可能被碱石灰吸收，从而导致测量的CO2的质量偏大，由此计算时引起NaHCO3的质量偏大，则NaHCO3分解产生水的质量偏大，Na2CO3 10H2O分解产生H2O的质量偏低，则 Na2CO3 10H2O的含量偏低，故D错误；故选A。
实验4 焰色试验
焰色试验
实验原理 很多金属或它们的化合物在灼烧时都会使火焰呈现特殊的颜色。
实验用品 碳酸钠溶液、碳酸钾溶液、盐酸；铂丝(或铁丝)、酒精灯(或煤油灯)、蓝色钴玻璃。
实验步骤 ①把焊在玻璃棒上的铂丝(或用光洁无锈的铁丝)放在酒精灯(最好用煤气灯)外焰里灼烧，至与原来火焰颜色相同时为止。用铂丝(或铁丝)蘸取碳酸钠溶液，在外焰上灼烧，观察火焰颜色。 ②将铂丝(或铁丝)用盐酸洗净后，在外焰上灼烧至没有颜色时，再蘸取碳酸钾做同样的实验， 此时要透过蓝色钴玻璃观察火焰的颜色。
实验现象 ①火焰呈黄色。②透过蓝色钴玻璃可观察到火焰呈紫色。
实验结论 很多金属或它们的化合物在灼烧时都会使火焰呈现特殊的颜色。
实验说明 ①焰色反应产生的火焰颜色与元素的存在状态无关，如：灼烧钠的化合物和单质时，火焰颜色均为黄色。 ②可以用焰色反应鉴别钠、钾等等金属或离子；利用焰色反应也可制成节日烟花。 ③焰色反应是物理变化而不是化学变化。 ④操作流程
考点1 焰色试验
操作 现象 目的或结论
把熔嵌在玻璃棒上的铂丝(或用光洁无锈的铁丝)放在酒精灯(或煤气灯)外焰上灼烧，至与原来的火焰颜色相同时为止 除掉杂质可能带来的底色
用铂丝(或铁丝)蘸取碳酸钠溶液，在外焰上灼烧 火焰呈 黄色 钠元素的焰色为黄色
将铂丝(或铁丝)用盐酸洗净后，在外焰上灼烧至与原来的火焰颜色相同 除掉杂质可能带来的底色
用铂丝(或铁丝)蘸取碳酸钾溶液，在外焰上灼烧，透过蓝色钴玻璃观察火焰的颜色 火焰呈紫色 钾元素的焰色为紫色
考点2 一些金属元素的焰色
金属元素 锂 钠 钾 铷
焰色 紫红色 黄色 紫色 紫色
金属元素 钙 锶 钡 铜
焰色 砖红色 洋红色 黄绿色 绿色
温馨提醒：观察钾的焰色时，要透过蓝色钴玻璃，目的是滤掉钠元素灼烧时产生的黄光。
变式1 变药品
焰色试验过程中，铂丝的清洗和灼烧与钾的焰色试验：
【例1】焰色试验过程中铂丝的清洗和灼烧与钾焰色的观察两项操作如图所示。下列叙述中正确的是( )
A．所有金属或其化合物灼烧时都会使火焰呈现特征颜色
B．可用稀硫酸代替盐酸清洗铂丝
C．用灼热的铂丝蘸取某固体样品进行焰色实验，火焰颜色为黄色，证明该固体样品中一定含有钠盐
D．为了滤去黄色的光，需透过蓝色钴玻璃观察钾元素的焰色
【答案】D
【解析】A项，不是所有金属或其化合物灼烧时都会使火焰呈现特征颜色，铁、铂等金属元素灼烧时均不呈现特殊焰色，A错误；B项，铂丝要用盐酸来洗涤，因为生成的金属氯化物沸点低，易挥发，B错误；C项，火焰颜色为黄色，证明该固体样品中一定含有钠元素，不一定是钠盐，C错误；D项，观察钾元素的焰色，需要蓝色钴玻璃滤去黄色的光，D正确；故选D。
【强化训练1-1】欢庆盛大节日的时候常会放些烟花，这些五彩缤纷的焰火与元素的焰色试验有关，下列说法错误的是( )
A．焰色试验属于化学变化 B．可以用焰色试验来区别NaCl和KCl
C．Na与NaCl在灼烧时火焰颜色相同 D．观察K2SO4的焰色应透过蓝色钴玻璃
【答案】A
【解析】A项，焰色试验属于物理变化，A错误；B项，Na元素的焰色反应火焰颜色为黄色，K元素的焰色反应火焰颜色为紫色，故可以用焰色试验来区别NaCl和KCl，B正确；C项，Na与NaCl在灼烧时火焰颜色都是黄色，颜色相同，C正确；D项，观察K2SO4的焰色应透过蓝色钴玻璃，滤去黄光的干扰，D正确；故选A。
【强化训练1-2】下列有关焰色试验说法正确的是( )
A．用玻璃棒蘸取碳酸钠溶液在酒精灯的外焰上灼烧，火焰为黄色
B．焰色试验是金属原子失去电子过程所发出的光，所以为化学变化
C．锂元素焰色为紫红色，钙为砖红色
D．某溶液焰色为黄色，说明溶液中一定不含有
【答案】C
【解析】A项，由于玻璃中含有Na元素，其焰色为黄色，会干扰金属元素的焰色试验，故应该用铂丝蘸取碳酸钠溶液，放在酒精灯外焰上灼烧，A错误；B项，焰色试验是一种元素的物理性质，而不是化学性质，焰色试验是物理变化，B错误；C项，在常见金属的焰色试验中，锂元素焰色为紫红色，钙为砖红色，C正确；D项，K+的焰色需透过蓝色钴玻璃观察为紫色，该溶液焰色为黄色说明含有Na+，未透过蓝色钴玻璃观察，无法说明是否含有K+，D错误；故选C。
变式2 传统文化与焰色试验
刘绘的诗句“百枝然火龙衔烛，七果络缨凤吐花”犹如一幅绚烂的画卷，展现了烟花绽放时的壮美。而这五彩斑斓的烟花背后，却隐藏着化学的奥秘——焰色试验。
【例2】《本草经集注》记载了硝石(主要成分为KNO3)与朴硝(主要成分为Na2SO4)的鉴别：“强烧之，紫青烟起，……云是真硝石也。”下列说法错误的是( )
A．该鉴别方法相当于焰色试验
B．可用BaCl2溶液鉴别KNO3和Na2SO4
C．KNO3和Na2SO4均可由酸和碱反应得到
D．该鉴别方法主要利用的是化学变化
【答案】D
【解析】A项，“强烧之，紫青烟起，……云是真硝石也。”相当于用焰色试验鉴别硝酸钾和硫酸钠，故A正确；B项，硝酸钾与氯化钡溶液不反应，硫酸钠能与氯化钡溶液反应生成硫酸钡白色沉淀，则用氯化钡溶液能鉴别硝酸钾和硫酸钠，故B正确；C．氢氧化钾溶液能与稀硝酸反应生成硝酸钾和水，氢氧化钠溶液能与稀硫酸反应生成硫酸钠和水，则硝酸钾和硫酸钠均可由酸和碱反应得到，故C正确；D项，“强烧之，紫青烟起，……云是真硝石也。”相当于用焰色试验鉴别硝酸钾和硫酸钠，焰色试验是元素的性质，属于物理变化，故D错误；故选D。
【强化训练2-1】2024年12月，中国申报的“春节——中国人庆祝传统新年的社会实践”正式列入《人类非物质文化遗产代表作名录》。下列有关春节习俗中的化学知识说法错误的是( )
A．“蒸馒头”使用的发酵粉中小苏打属于盐类物质
B．“放烟花”利用某些金属元素的焰色试验，焰色试验属于物理变化
C．“剪窗花”纸张的主要成分是纤维素，纤维素与淀粉互为同分异构体
D．“做豆腐”一系列过程中涉及胶体的性质，胶体是一种分散系
【答案】C
【解析】A项，小苏打为碳酸氢钠，属于盐类物质，故A正确；B项，焰色试验属于物理变化，故B正确；C项，纤维素与淀粉不互为同分异构体，因为其化学式(C6H10O5)n中的n值不同，故C错误；D项，胶体是混合物，是一种分散系，故D正确；故选C。
【强化训练2-2】化学让生活更美好。下列说法正确的是( )
A．“绿蚁新醅酒，红泥小火炉”中的“红泥”带有红色是因其含有较多的Fe3O4
B．燃放五彩缤纷的烟花让节日更绚烂是利用了焰色试验，焰色试验属于化学变化
C．水果罐头中添加维生素C主要用作营养强化剂，以补充必要的营养成分
D．“酒是陈的香”是因为酒在长期存放过程中生成了少量低级酯
【答案】D
【解析】A项，氧化铁是红棕色粉末，所以诗中“红泥”带有红色是因红泥中含有较多的氧化铁，A错误；B项，焰色试验是元素的性质，属于物理变化，B错误；C项，水果罐头中添加维生素C是因为维生素C具有强还原性，能够防止水果罐头中的成分被氧化，延长其保质期，C错误；D项，“酒是陈的香”是因为酒在长期放置的过程中，某些微生物将少量的乙醇氧化成乙酸，乙酸与乙醇反应生成了具有香味的乙酸乙酯，D正确；故选D。
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21世纪教育网(www.21cnjy.com)专题02 金属及其化合物(一)
目 录 实验1 钠的性质
实验2 过氧化钠与水的反应
实验3 碳酸钠和碳酸氢钠性质的比较
实验4 焰色试验
实验1 钠的性质
实验装置
实验原理 4Na＋O2===2Na2O；2Na＋O2 ________
实验用品 钠；滤纸、小刀、镊子、表面皿、坩埚、泥三角、铁圈。
实验步骤 ①取一小块金属钠，用滤纸吸干表面的煤油后，用刀切去一端的外皮，这时可以看到钠的真面目。观察钠的表面的光泽和颜色。新切开的钠的表面在空气中会不会发生变化？ ②把小块钠放在坩埚上加热，有何现象？
实验现象 ①钠的新切面呈银白色，具有金属光泽，在空气中很快变________。 ②钠先熔化为银白色小球，然后燃烧，火焰呈________色，最后生成________色固体。
实验结论 钠是银白色金属，硬度小，熔点低。常温及加热条件下与 O2 都容易发生反应，说明钠比铁、铝、镁等活泼得多。
1．钠的切割、钠与氧气的反应
2．钠与水的反应
实验装置
实验原理 2Na＋2H2O===________________
实验用品 钠、水、酚酞溶液；滤纸、小刀、镊子、表面皿、烧杯。
实验步骤 在烧杯中加一些水，滴入几滴酚酞溶液，然后把一小块钠投入水中。你看到什么现象？
实验现象 钠________在水面上，熔成光亮小球，四处________动，发出“嘶嘶”的响声，且很快消失，溶液变________色。
实验结论 钠的密度比水________，反应放热且钠的熔点低，反应剧烈，产生H2 和NaOH。
实验说明 ①钠通常保存在煤油中，防止与氧气、水等反应。 ②未用完的钠必须放回________。 ③金属钠着火，不能用水(或 CO2)灭火，必须用干燥的沙土来灭火。
考点1 钠与氧气反应
(1)钠具有银白色的________光泽，硬度________，熔点________，密度________于煤油，通常保存在________或石蜡油中；
(2)条件不同，钠与氧气反应的产物不同，写出反应的化学方程式：
常温下：________________，白色；
加热时：________________，其中O为________价。
考点2 钠与水反应现象
现象 原因
浮 钠________在水面上 钠的密度比水________
熔 ________成闪亮的小球 钠的熔点低且反应________
游 钠在水面上迅速________动 反应产生________推动钠游动
响 发出“嘶嘶”声________ 钠与水反应________
红 溶液变________ 反应生成________物质
变式1 变药品
钠与溶液反应的实质
物质类别 反应分析
酸溶液 ①钠与酸反应时先与酸中的H+反应，如2Na+2H+=2Na++H2↑; ②如果钠过量，钠把酸消耗尽之后，再与水反应
碱溶液 实质是钠与水反应，钠与碱溶液中的溶质不反应
盐溶液 ①钠先与水反应生成NaOH和H2，若盐能与NaOH反应，则会发生复分解反应，如Na与CuSO4溶液的反应;若盐不能与NaOH反应，则只有钠与水反应。②钠与饱和盐溶液反应时，若NaOH与盐不发生复分解反应，由于水的消耗，溶液中会析出盐
【例1】按如图所示进行相应实验，下列有关它们反应现象的分析正确的是( )
A．均有氢气生成 B．反应剧烈程度：甲>乙
C．丙中钠能置换出单质铜 D．甲、乙、丙中钠在液面下层反应
【强化训练1-1】如图所示，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硫酸铜粉末与熔化的钠接触，瞬间产生耀眼的火花，同时有红色物质生成。据此判断下列说法错误的是( )
A．上述反应的化学方程式为2Na＋CuSO4Na2SO4＋Cu
B．上述反应中钠表现了还原性
C．上述反应中若有1个钠参与反应，则转移1个电子
D．若将钠投入硫酸铜稀溶液中，也有红色物质生成
【强化训练1-2】为研究钠和水以及酸的反应，进行了如下实验：
实验装置 实验序号 液体a 实验现象
Ⅰ 蒸馏水 钠浮在液面上，剧烈反应，产生少量白雾
Ⅱ 0.1mol·L-1盐酸 钠浮在液面上，反应比Ⅰ剧烈，产生白雾
Ⅲ 浓盐酸 钠浮在液面上，反应比Ⅰ缓慢，产生大量白雾，烧杯底部有白色固体
(1)从物质组成及氧化还原反应的角度，预测钠与水反应的生成物： (填化学式)。
(2)Ⅰ中所描述的实验现象中能够说明钠与水反应放出热量的是 。
(3)Ⅲ中的白色固体为 (填化学式)，推测Ⅲ中反应缓慢的原因可能是 。
变式2 变介质
某实验小组对中学课本中可生成氢气的反应进行了研究，总结出两个可以生成H2的反应：①Zn＋盐酸，②Na＋水。为点燃上述两个反应生成的H2，他们设计了图示装置。
【例2】向一小烧杯中分别加入等体积的水和煤油，片刻后再向该烧杯中轻缓的加入一绿豆大小的金属钠，可能观察到的现象符合图中的( )
【强化训练2-1】如下图所示(夹持装置已略去)，将一小块金属钠投入盛有液体的烧杯中。下列说法错误的是 ( )
A．该实验进行过程中可观察到有气泡产生
B．若观察到金属钠被煤油浸没，则金属钠的密度比煤油的大
C．反应进行一段时间(反应未结束)，此时温度计的读数大于起始时的读数
D．一段时间后，烧杯底部有红色难溶物生成
【强化训练2-2】将绿豆大的钠块投入如图所示的烧杯中，可能出现的现象是( )
A．钠块只在煤油层中游动，并放出气体
B．钠块只在水层中游动，钠块熔化，水层变红
C．钠块在煤油、水两液体界面处反应，熔化成小球并上下跳动，水层变红
D．钠块在四氯化碳、水两液体界面处反应，熔化成小球并上下跳动，水层变红
实验2 过氧化钠与水的反应
过氧化钠与水的反应
实验装置
实验原理 2Na2O2＋2H2O===________________
实验用品 水、过氧化钠固体、pH试纸；木条、试管。
实验步骤 把水滴入盛有少量过氧化钠固体的试管中，立即把带火星的木条放在试管口，检验生成的气体。 用手轻轻摸一摸试管外壁，有什么感觉？然后用pH试纸检验溶液的酸碱性。
实验现象 试管中有大量气泡产生，带火星的木条________。用手轻摸试管外壁，感觉试管壁温度升高。向试管用pH试纸检验溶液的酸碱性，现象为溶液呈________性。
实验结论 过氧化钠与水反应产生O2和碱性物质，同时________，过氧化钠有________性。
实验说明 ①Na2O2、H2O2 有强氧化性、漂白性，可杀菌消毒，也可使有机色素(酸碱指示剂、花草等)褪色。 ②可向反应后的溶液中加入少量 MnO2，产生使带火星的木条复燃的气体，证明反应后的溶液中还有没分解完全的 H2O2。 ③可以利用 Na2O2 与水或 H2O2 与 MnO2 反应制备少量氧气。
考点1 Na2O2与水的反应
实验操作
实验现象 滴加水后产生大量气泡 用手触及试管，发烫 带火星的木条复燃 溶液先变红后褪色
结论 有_______生成 反应________ 有________生成 有______生成、有____性
考点2 氧化钠和过氧化钠的比较
物质 氧化钠(Na2O) 过氧化钠(Na2O2)
颜色、状态 ________固体 ________固体
类别 ________氧化物 ________ (非碱性氧化物)
氧的价态 ________ ________
电子式
阴、阳离子个数比 ________ ________
化学性质 热稳定性 不稳定(2Na2O＋O22Na2O2) 稳定
与水反应 ________________________ ________________________
与CO2反应 ________________________ ________________________
与酸(盐酸)反应 ________________________ ________________________
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
变式1 变装置
取一定量淡黄色固体溶于冷水中。待固体全部反应后，仍可缓慢释放氧气，为探究固体溶解后溶液成分，设计如下实验方案进行验证：
①甲中产生较多气泡，证明固体溶解后溶液中有H2O2，甲中发生反应的化学方程式2H2O22H2O+O2↑。
②向乙中滴入酚酞，溶液变红的原因是NaOH=Na++OH-(用物质的电离方程式)。
【例1】某实验小组通过图所示实验探究Na2O2与水的反应。
下列说法错误的是
A．③中溶液变红，说明溶液显碱性
B．④中现象说明溶液吸收空气中CO2后变为酸性
C．⑤中现象说明溶液中有H2O2
D．Na2O2与水总反应的化学方程式为2Na2O2＋2H2O＝4NaOH＋O2↑
【强化训练1-1】某实验小组通过下图所示实验，探究Na2O2与水的反应：
下列说法中正确的是( )
A．②中的大量气泡的主要成分是氢气
B．③中溶液变红，说明有酸性物质生成
C．④中现象可能是由于溶液中含有强氧化性物质造成的
D．⑤中MnO2的主要作用是降低了水中氧气的溶解度
【强化训练1-2】某实验小组通过下图所示实验，探究Na2O2与水的反应。下列分析正确的是( )
A．实验②中MnO2的主要作用是降低了水中O2的溶解度
B．实验②⑤均可证明实验①中有复分解反应发生
C．实验④的生成白色沉淀的离子方程式是Ba2++SO42-=BaSO4↓
D．若⑤酸性KMnO4溶液足量，则④⑤产生O2的总量与②产生O2的量相等
变式2 变试剂
Na2O2和二氧化碳的实验
实验操作 实验现象 实验结论
①将CO2从a口处通入装置内，再把带火星的木条放在装置b口处 木条复燃 CO2在常温下能与过氧化钠反应，该反应的化学方程式为： 2CO2 + 2Na2O2=2Na2CO3 + O2↑
②取出充分反应后的固体生成物于试管中，往试管内滴加稀盐酸，将生成的氢气通入澄清石灰水中 有气泡产生 石灰水变浑浊
【例2】以CO2和Na2O2为原料，制取纯净干燥的O2，实验装置如图。下列说法正确的是( )
A．装置②中试剂可以是饱和NaHCO3溶液
B．装置③的作用是检查CO2是否除净
C．收集氧气应选择装置a
D．装置②、③之间应增加盛澄清石灰水的洗气瓶
【强化训练2-1】图示为证明过氧化钠可在呼吸面具和潜水艇中做供氧剂的实验装置图，其中a装置是实验室制备二氧化碳的装置，c中盛放的是过氧化钠。下列说法正确的是( )
A．a中可以用Na2CO3和稀盐酸来制备CO2
B．b装置中是饱和Na2CO3溶液，作用是除去a中产生的HCl
C．c中只发生2Na2O2 +2CO2=2Na2CO3+O2
D．f中收集的气体是纯净的O2
【强化训练2-2】在呼吸面具和潜水艇中可用过氧化钠作为供氧剂。请选用适当的化学试剂和实验用品，用下图中的实验装置进行实验，证明过氧化钠可用做供氧剂。
(1)A是制取CO2的装置。写出A中发生反应的化学方程式：________________________。
(2)填写表中空格：
仪器 加入试剂 加入该试剂的目的
B 饱和NaHCO3溶液 除去CO2中混有的HCl
C Na2O2
D NaOH溶液
(3)写出Na2O2与CO2反应的化学方程式：________________________________。
(4)试管中收集满气体后，下一步实验操作及现象、结论是__________________________。
实验3 碳酸钠和碳酸氢钠性质的比较
碳酸钠、碳酸氢钠的热稳定性对比实验
实验装置
实验原理 2NaHCO3 _______________________
实验用品 Na2CO3 固体、NaHCO3 固体、澄清石灰水；大硬质试管、试管、酒精灯、铁架台。
实验步骤 在大硬质试管中加入 Na2CO3 固体或 NaHCO3 固体。点燃酒精灯加热，观察实验现象。
实验现象 加热Na2CO3 固体时试管中澄清石灰水不变_________，加热NaHCO3 固体时，试管中澄清石灰水变_________。
实验结论 ①Na2CO3 受热不易分解；NaHCO3 受热易分解，生成物中含有CO2。 ②Na2CO3 的热稳定性比NaHCO3 _________。
样稿说明：梳理该实验在高考中的重要考点，可以采取下面判断题的形式，解析版给答案和解析。也可以按照正常知识讲解，重点知识挖空的形式。
考点1 碳酸钠和碳酸氢钠的比较
碳酸钠 碳酸氢钠
俗称 _________ _________
物理 性质 色与态 白色粉末 Na2CO3 10H2O白色晶体，易风化 细小白色晶体
溶解性 易溶(溶解度 碳酸钠_________碳酸氢钠)
化学 性质 碱性 同浓度，滴入酚酞，都变红色，碳酸钠溶液红色更深，碱性更强。
与H+ 反应 CO32-+2 H+ = _______________ HCO3-+H+== ________ _________
相同条件下NaHCO3 比Na2CO3反应放出气体_________
与碱 反应 与NaOH 、KOH 不反应 与NaOH反应生成Na2CO3离子方程式：__________________________
与澄清石灰水反应 离子方程式： __________________________ NaHCO3足量：__________________________- NaHCO3不足量： __________________________
热稳 定性 一般不分解 NaHCO3加热分解的反应方程式： __________________________
与CO2反 CO32-＋CO2＋H2O===2HCO3- 不反应
用途 用于玻璃、制皂、造纸等 用于制药、焙制糕点等
考点2 碳酸钠与碳酸氢钠的鉴别与除杂
1．Na2CO3溶液与盐酸互滴时反应现象的不同
操作 现象 反应
向盐酸中逐滴加入Na2CO3溶液(开始时酸过量) 立即产生大量的_________ 2HCl+Na2CO3=_________________________
向Na2CO3溶液中逐滴加入盐酸(开始时酸不足) 刚开始_________，盐酸滴加到一定量后，有________产生 HCl+Na2CO3=NaCl+NaHCO3， HCl+NaHCO3= __________________
结论：滴加的顺序不同，产生的现象不同，据此可鉴别Na2CO3溶液和盐酸
2．碳酸钠与碳酸氢钠的鉴别方法
方法依据 原理 结论
热稳定性 2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O；Na2CO3受热不分解 加热产生气体的是_________，无变化的是_________
与CaCl2、BaCl2的反应 CO32-+Ca2+=CaCO3↓，CO32-+Ba2+=BaCO3↓；HCO3-与Ca2+、Ba2+不反应 有沉淀生成的是_________，无变化的是NaHCO3
与盐酸反应的剧烈程度 Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑；NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑ 生成气体反应剧烈的是_________，相对不剧烈的是_________
盐酸逐滴加入时的现象 CO32-+H+=HCO3-；HCO3-+H+=CO2↑+H2O 立即产生气体的是_________，开始不产生气体，滴加一会儿才产生气体的是_________
3．碳酸钠与碳酸氢钠的除杂
混合物(括号内为杂质) 除杂方法及试剂
Na2CO3固体(NaHCO3) _________
NaHCO3溶液(Na2CO3) 通入足量_________气体
Na2CO3溶液(NaHCO3) 加入适量_________溶液
变式1 变装置
如图是比较碳酸钠和碳酸氢钠热稳定性实验，棉花球沾有无水硫酸铜，加热后，烧杯A澄清石灰水不变浑浊，烧杯B澄清石灰水变浑浊。
【例1】某化学兴趣小组设计如下装置(棉花球沾有无水硫酸铜粉末)，并完成实验。下列说法不正确的是( C )
A．Na2CO3处的温度高于NaHCO3处的温度
B．加热一段时间后，棉花球处变蓝色
C．实验结束时，应先熄灭酒精灯，再移开烧杯A、B
D．烧杯A中没有出现浑浊，烧杯B中出现浑浊，说明Na2CO3的热稳定性比NaHCO3强
【强化训练1-1】下列关于Na2CO3和NaHCO3的性质说法正确的是( )
A．时，碳酸氢钠在水中的溶解度比碳酸钠大
B．分别向Na2CO3和NaHCO3溶液中滴加溶液产生白色沉淀
C．分别向Na2CO3和NaHCO3固体中加入少量水，温度变化不同
D．可利用图示装置来比较Na2CO3和NaHCO3的热稳定性
【强化训练1-2】用套管实验装置可以更好地比较Na2CO3和NaHCO3的热稳定性，其中小试管内有沾有无水硫酸铜粉末的棉花球，实验装置如图。
请探究下列问题
(1)实验时，小试管内棉花球上的无水硫酸铜由白色变为蓝色，说明NaHCO3受热分解生成了 ，烧杯B中澄清石灰水变浑浊，说明NaHCO3受热分解生成了 。
(2)实验时，烧杯A中澄清石灰水不变浑浊，而烧杯B中澄清石灰水变浑浊，由此可得热稳定性Na2CO3 (填“>”或“<”)NaHCO3。
(3)若将大小试管中的Na2CO3和NaHCO3位置互换，能否得出相同的实验结论 。
变式2 变考法
测定纯碱中碳酸钠质量分数的常用方法
(1)气体法
①测定原理：Na2CO3＋H2SO4===Na2SO4＋H2O＋CO2↑。
依据CO2的体积确定Na2CO3的物质的量，进而确定纯碱中Na2CO3的含量。
②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(已折算为标准状况)。
③数据处理
纯碱样品中Na2CO3的质量为 mol×106 g·mol－1＝ g，则纯碱样品中Na2CO3的质量分数为×100%＝%。
(2)沉淀法
①测定原理：Na2CO3＋BaCl2===BaCO3↓＋2NaCl。
依据BaCO3沉淀的质量确定Na2CO3的物质的量，进而确定纯碱中Na2CO3的含量。
②实验操作：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，经过滤、洗涤、干燥得BaCO3沉淀的质量为n g。
③数据处理
纯碱样品中Na2CO3的质量为×106 g·mol－1＝ g，则纯碱样品中Na2CO3的质量分数为×100%＝×100%。
【例2】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( )
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 mL，加入酚酞，用标准盐酸滴定 消耗盐酸的体积
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
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
D 量气法 将样品与盐酸反应，气体通过排水量气装置量气 排出水的体积
【强化训练2-1】为确定碳酸钠和碳酸氢钠混合样品中碳酸钠的质量分数，可通过加热分解得到的CO2质量进行计算，某同学设计的实验装置示意图如下，则下列说法正确的是( )
A．X气体可以是空气，反应前和反应后均需通一段时间空气
B．装置B、C之间缺少CO2的干燥装置
C．没有a装置会导致所测碳酸钠的质量分数偏高
D．a装置内应装碱石灰，目的是为了尾气处理
【强化训练2-2】实验室有一包含有NaCl、Na2CO3 10H2O和NaHCO3的混合物。某同学利用下图所示装置进行实验，通过测量反应前后装置丙和丁的增重，测定该混合物中各组分的质量分数。
下列说法正确的是( )
A．若将装置甲换为盛放NaOH溶液的洗气瓶，则测得NaCl的质量分数偏低
B．若能测量装置乙中样品充分反应后剩余固体的质量，则撤去装置丙也可以达到实验目的
C．若用浓硫酸替换装置丙中的氯化钙可以达到实验目的
D．若撤去装置戊，则测得Na2CO3 10H2O的含量偏高
实验4 焰色试验
焰色试验
实验原理 很多金属或它们的化合物在灼烧时都会使火焰呈现特殊的颜色。
实验用品 碳酸钠溶液、碳酸钾溶液、盐酸；铂丝(或铁丝)、酒精灯(或煤油灯)、蓝色钴玻璃。
实验步骤 ①把焊在玻璃棒上的铂丝(或用光洁无锈的铁丝)放在酒精灯(最好用煤气灯)外焰里灼烧，至与原来火焰颜色相同时为止。用铂丝(或铁丝)蘸取碳酸钠溶液，在外焰上灼烧，观察火焰颜色。 ②将铂丝(或铁丝)用盐酸洗净后，在外焰上灼烧至没有颜色时，再蘸取碳酸钾做同样的实验， 此时要透过蓝色钴玻璃观察火焰的颜色。
实验现象 ①火焰呈_________色。②透过蓝色钴玻璃可观察到火焰呈_________色。
实验结论 很多金属或它们的化合物在灼烧时都会使火焰呈现特殊的颜色。
实验说明 ①焰色反应产生的火焰颜色与元素的存在状态无关，如：灼烧钠的化合物和单质时，火焰颜色均为_________色。 ②可以用焰色反应鉴别钠、钾等等金属或离子；利用焰色反应也可制成节日烟花。 ③焰色反应是物理变化而不是__________________。 ④操作流程
考点1 焰色试验
操作 现象 目的或结论
把熔嵌在玻璃棒上的铂丝(或用光洁无锈的铁丝)放在酒精灯(或煤气灯)外焰上灼烧，至与原来的火焰颜色相同时为止 除掉杂质可能带来的底色
用铂丝(或铁丝)蘸取碳酸钠溶液，在外焰上灼烧 火焰呈_________ 钠元素的焰色为_________
将铂丝(或铁丝)用盐酸洗净后，在外焰上灼烧至与原来的火焰颜色相同 除掉杂质可能带来的底色
用铂丝(或铁丝)蘸取碳酸钾溶液，在外焰上灼烧，透过蓝色钴玻璃观察火焰的颜色 火焰呈________ 钾元素的焰色为_________
考点2 一些金属元素的焰色
金属元素 锂 钠 钾 铷
焰色 紫红色 _________ _________ 紫色
金属元素 钙 锶 钡 铜
焰色 砖红色 洋红色 黄绿色 绿色
温馨提醒：观察钾的焰色时，要透过_________钴玻璃，目的是滤掉钠元素灼烧时产生的黄光。
变式1 变药品
焰色试验过程中，铂丝的清洗和灼烧与钾的焰色试验：
【例1】焰色试验过程中铂丝的清洗和灼烧与钾焰色的观察两项操作如图所示。下列叙述中正确的是( )
A．所有金属或其化合物灼烧时都会使火焰呈现特征颜色
B．可用稀硫酸代替盐酸清洗铂丝
C．用灼热的铂丝蘸取某固体样品进行焰色实验，火焰颜色为黄色，证明该固体样品中一定含有钠盐
D．为了滤去黄色的光，需透过蓝色钴玻璃观察钾元素的焰色
【强化训练1-1】欢庆盛大节日的时候常会放些烟花，这些五彩缤纷的焰火与元素的焰色试验有关，下列说法错误的是( )
A．焰色试验属于化学变化 B．可以用焰色试验来区别NaCl和KCl
C．Na与NaCl在灼烧时火焰颜色相同 D．观察K2SO4的焰色应透过蓝色钴玻璃
【强化训练1-2】下列有关焰色试验说法正确的是( )
A．用玻璃棒蘸取碳酸钠溶液在酒精灯的外焰上灼烧，火焰为黄色
B．焰色试验是金属原子失去电子过程所发出的光，所以为化学变化
C．锂元素焰色为紫红色，钙为砖红色
D．某溶液焰色为黄色，说明溶液中一定不含有
变式2 传统文化与焰色试验
刘绘的诗句“百枝然火龙衔烛，七果络缨凤吐花”犹如一幅绚烂的画卷，展现了烟花绽放时的壮美。而这五彩斑斓的烟花背后，却隐藏着化学的奥秘——焰色试验。
【例2】《本草经集注》记载了硝石(主要成分为KNO3)与朴硝(主要成分为Na2SO4)的鉴别：“强烧之，紫青烟起，……云是真硝石也。”下列说法错误的是( )
A．该鉴别方法相当于焰色试验
B．可用BaCl2溶液鉴别KNO3和Na2SO4
C．KNO3和Na2SO4均可由酸和碱反应得到
D．该鉴别方法主要利用的是化学变化
【强化训练2-1】2024年12月，中国申报的“春节——中国人庆祝传统新年的社会实践”正式列入《人类非物质文化遗产代表作名录》。下列有关春节习俗中的化学知识说法错误的是( )
A．“蒸馒头”使用的发酵粉中小苏打属于盐类物质
B．“放烟花”利用某些金属元素的焰色试验，焰色试验属于物理变化
C．“剪窗花”纸张的主要成分是纤维素，纤维素与淀粉互为同分异构体
D．“做豆腐”一系列过程中涉及胶体的性质，胶体是一种分散系
【强化训练2-2】化学让生活更美好。下列说法正确的是( )
A．“绿蚁新醅酒，红泥小火炉”中的“红泥”带有红色是因其含有较多的Fe3O4
B．燃放五彩缤纷的烟花让节日更绚烂是利用了焰色试验，焰色试验属于化学变化
C．水果罐头中添加维生素C主要用作营养强化剂，以补充必要的营养成分
D．“酒是陈的香”是因为酒在长期存放过程中生成了少量低级酯
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