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第四章　金属及其化合物
第10讲　碱金属　钠及其氧化物
1.知道碱金属元素的性质特点及焰色试验的操作。2.了解钠及其氧化物的主要性质,能列举它们性质的应用及有关实验现象。
考点一　碱金属　焰色试验
1.碱金属元素
碱金属元素位于元素周期表第ⅠA族,目前有锂(Li)、钠(Na)、钾(K)、铷(Rb)、铯(Cs)、钫(Fr)六种,价层电子排布式为ns1,均为金属性很强的元素。
2.碱金属单质
(1)物理性质
①颜色:银白色金属(Cs略带金色光泽)。
②硬度:小,可用小刀切割,且按Li、Na、K、Rb、Cs的顺序硬度逐渐减小。
③密度:小,随原子序数的递增,碱金属单质的密度逐渐增大,但ρK<ρNa。
④熔点:低,随原子序数的递增,其单质的熔点逐渐降低,钠的熔点小于100 ℃。
已知:ρNa>ρ煤油>ρLi。实验室中如何保存少量的钠和锂
少量钠保存在煤油中;锂常密封在石蜡油中。
(2)化学性质
①均能与水反应,且Li→Cs与水反应越来越剧烈。
通式:2R+2H2O===2ROH+H2↑(用R表示碱金属)。
②均能与O2反应,锂只生成Li2O,K在空气中燃烧能生成复杂氧化物,如KO2(超氧化钾)。
3.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,属于物理变化,是元素的性质。
(2)重要金属元素的焰色
元素 锂 钠 钾 铷
焰色 紫红色 黄色 紫色(透过蓝色钴玻璃观察) 紫色
元素 钙 锶 钡 铜
焰色 砖红色 洋红色 黄绿色 绿色
(3)焰色试验的操作
1.(2025·内蒙古包头一模)下列关于碱金属元素的叙述正确的是(　D　)
A.碱金属单质的密度随着原子序数的递增逐渐减小
B.从上到下,碱金属元素的最高价氧化物对应水化物的碱性依次减弱
C.碱金属元素阳离子的氧化性随着原子序数的递增依次增强
D.钾与氧气或水反应比钠的反应剧烈,铷、铯的相应反应更剧烈
2.焰色试验过程中铂丝的清洗和灼烧与观察钾的焰色试验的操作如下。下列叙述不正确的是(　B　)
A.每次实验中都要先将铂丝灼烧至与原来的火焰颜色相同,再蘸取被检验物质
B.可以用硫酸代替盐酸对铂丝进行洗涤
C.实验时最好选择本身颜色较浅的火焰
D.没有铂丝可用光洁无锈的铁丝代替进行实验
解析:铂丝在使用前要用盐酸将其表面物质洗净,而不用硫酸洗涤,原因是金属氯化物在灼烧时易挥发,而硫酸盐的熔、沸点较高,难以挥发,会对后续实验造成干扰,B项错误。
3.碱金属单质及其化合物有广泛应用。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为溶剂,原因是锂可以与水反应。
(2)金属钾是一种活泼金属,下列有关其性质的说法正确的是B(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.1 mol·L-1 KOH溶液的碱性比1 mol·L-1 NaOH溶液的强
(3)KH是一种野外供氢剂,其电子式为K+H-],与水反应放出氢气,化学方程式为KH+H2O===KOH+H2↑。设NA为阿伏加德罗常数的值,生成1 mol氢气时,反应中转移电子数为NA。
(4)NaH在无水条件下可作为某些钢铁制品的脱锈剂(铁锈的主要成分为Fe2O3),脱锈过程中生成两种产物,反应的化学方程式为3NaH+Fe2O3===2Fe+3NaOH。
考点二　钠及其氧化物
1.钠的化学性质——强还原性
(1)与非金属单质(如O2、Cl2、S)反应
①与O2反应
②与Cl2反应:2Na+Cl22NaCl(黄色火焰,白烟)。
③与S反应:2Na+S===Na2S(研磨爆炸)。
(2)与水反应
①离子方程式:2Na+2H2O===2Na++2OH-+H2↑。
②钠与水(滴有酚酞)的反应
将金属钠放入盛有下列溶液的小烧杯中。
①盐酸　②饱和澄清石灰水　③饱和食盐水　④CuSO4溶液　⑤Ca(HCO3)2溶液　
(1)写出④中反应的离子方程式:2Na+2H2O+Cu2+===Cu(OH)2↓+2Na++H2↑。
(2)既有气体又有白色沉淀产生的有②③⑤。
2.钠的重要用途
(1)钠钾合金(室温下呈液态)用作核反应堆的传热介质。
(2)作为强还原剂,熔融状态下冶炼某些金属(如钛)。
(3)作为电光源,制作高压钠灯。
工业上可用钠与氯化钾在850 ℃时制取钾,化学方程式为Na(l)+KCl(l)K(g)+NaCl(l)。解释用该反应制备金属钾的原理:工业上用钠制取钾利用的是化学平衡移动原理,反应生成气态钾,从体系中蒸出钾,生成物的浓度减小,化学平衡向正反应方向移动,即向生成钾的方向移动。
3.氧化钠和过氧化钠的比较
物质 氧化钠(Na2O) 过氧化钠(Na2O2)
电子式
氧元素价态 -2价 -1价
颜色、状态 白色固体 淡黄色固体
阴、阳离子个数比 1︰2 1︰2
类别 碱性氧化物 过氧化物
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 用于制取少量Na2O2、烧碱 强氧化剂、供氧剂、漂白剂、杀菌剂
4.过氧化钠的强氧化性
　①Na2O2遇KMnO4等强氧化剂时,Na2O2表现出还原性,氧化产物为O2。
②Na2O2遇H2O、CO2、H+时,Na2O2发生自身的氧化还原反应。
纯净的过氧化钙(CaO2)常用于鲜活水产品的运输,可以起到供氧、杀菌、解酸(吸收二氧化碳)、防腐的作用。
请分别写出供氧、解酸(吸收二氧化碳)的化学方程式:2CaO2+2H2O===2Ca(OH)2+O2↑、Ca(OH)2+CO2===CaCO3↓+H2O(或2CaO2+2CO2===2CaCO3+O2)。
一、钠及其氧化物的性质实验探究
1.某同学对钠与水的反应进行了如下探究,下述实验操作或现象分别体现了钠的什么性质
实验操作或现象 钠的性质
(1)用镊子从煤油中取出一块钠,用滤纸吸干表面的煤油 钠保存在煤油中,其密度大于煤油
(2)用小刀切取两小块钠,截面呈银白色,很快变暗 钠质地较软,为银白色固体,易被O2氧化
(3)将其中一小块钠投入盛有水的烧杯中,盖上玻璃片。发现钠浮于水面并四处游动,滴有酚酞的水变为红色 钠的密度比水小,与水剧烈反应,生成气体和碱
(4)将另一小块钠投入盛有水和苯各10 mL的试管中。观察到钠在苯和水的界面处反应并上下跳动,有大量气泡产生 钠的密度比苯大,但比水小,与水剧烈反应产生气体
2.Na2O2是一种常见的过氧化物,具有强氧化性和漂白性。
(1)Na2O2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)根据实验分析:使酚酞溶液变红的原因是2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑(用化学方程式解释);除了上述反应外,还存在另一反应,该反应的化学方程式为Na2O2+2H2O===2NaOH+H2O2;轻轻振荡后,酚酞溶液红色褪去的原因是H2O2具有漂白性。
(3)用离子方程式解释加入酸性高锰酸钾溶液褪色的原因:2Mn+5H2O2+6H+===2Mn2++5O2↑+8H2O。
二、Na2O2与CO2、H2O反应的分析与计算
3.(2025·广东清远二模)设NA为阿伏加德罗常数的值,7.8 g Na2O2和1 L H2O反应:2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑,下列说法正确的是(　D　)
A.7.8 g Na2O2中有0.2NA个阴离子
B.此过程转移0.2NA个电子
C.所得溶液中溶质的浓度为0.2 mol·L-1
D.产生的气体中有0.2NA个共用电子
解析:7.8 g Na2O2的物质的量为0.1 mol,1 mol Na2O2中含2 mol Na+和1 mol ,故7.8 g Na2O2中含有阴离子的数目为0.1NA,A项错误;2 mol Na2O2与2 mol H2O反应,转移电子2NA个,故7.8 g Na2O2参与反应,转移电子0.1NA个,B项错误;7.8 g Na2O2参与反应,生成0.2 mol NaOH,但溶液的体积无法确定,故无法计算所得溶液中溶质的浓度,C项错误;7.8 g Na2O2参与反应,生成0.05 mol O2,共含有共用电子0.05 mol×4=0.2 mol,故产生的气体中有0.2NA个共用电子,D项正确。
4.密闭容器中装1 mol NaHCO3和0.8 mol Na2O2,加热充分反应后,容器内残留的固体是(　B　)
A.0.8 mol Na2CO3和1 mol NaOH
B.1 mol Na2CO3和0.6 mol NaOH
C.1.3 mol Na2CO3
D.0.5 mol Na2CO3和1.6 mol NaOH
解析:由NaHCO3加热分解的化学方程式2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O可知,1 mol NaHCO3分解生成0.5 mol二氧化碳、0.5 mol水和0.5 mol Na2CO3,生成的CO2和H2O分别与Na2O2反应:2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2,2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑,过氧化钠首先与二氧化碳反应,消耗0.5 mol过氧化钠,生成0.5 mol碳酸钠,剩余的0.3 mol过氧化钠与水反应,生成0.6 mol NaOH,所以容器内残留的固体是1 mol Na2CO3和0.6 mol NaOH,故选B。
Na2O2与CO2、H2O的反应规律
(1)Na2O2与CO2、H2O反应,物质的量的关系为2Na2O2~O2~2e-。
(2)当CO2、水蒸气的混合气体与少量Na2O2反应时,可认为Na2O2先与CO2反应,再与水蒸气反应。
(3)Na2O2吸收CO2、H2O时,Na2O2增重的质量,等于吸收CO、H2的质量。
1.下列关于钠及其氧化物的说法中错误的是(　B　)
A.(2023·河北卷)金属钠保存在煤油中
B.(2023·天津卷)钠起火,可以使用水基灭火器扑灭
C.(2024·浙江6月选考)Na2O2能与CO2反应产生O2,可作供氧剂
D.(2023·重庆卷)Na2O2分别与H2O和CO2反应,生成的气体相同
2.(2023·北京卷)离子化合物Na2O2和CaH2与水的反应分别为①2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑;②CaH2+2H2O===Ca(OH)2+2H2↑。下列说法正确的是(　C　)
A.Na2O2、CaH2中均有非极性共价键
B.①中H2O发生氧化反应,②中H2O发生还原反应
C.Na2O2中阴、阳离子个数比为1︰2,CaH2中阴、阳离子个数比为2︰1
D.当反应①和②中转移的电子数相同时,产生的O2和H2的物质的量相同
解析:Na2O2中既有离子键又有非极性共价键,CaH2中只有离子键,A错误;①中的H2O中氢、氧元素的化合价均未发生变化,H2O既不是氧化剂也不是还原剂,②中H2O发生还原反应,B错误;Na2O2由Na+和构成,阴、阳离子个数比为1︰2,CaH2由Ca2+和H-构成,阴、阳离子个数比为2︰1,C正确;反应①中每生成1 mol氧气转移2NA个电子,反应②中每生成1 mol氢气转移1NA个电子,故反应①和②中转移的电子数相同时,产生的氧气和氢气的物质的量之比为1︰2,D错误。
3.(2022·天津卷节选)金属钠及其化合物在人类生产生活中起着重要作用。回答下列问题:
(1)基态Na原子的价层电子轨道表示式为。
(2)NaCl熔点为800.8 ℃,工业上采用电解熔融NaCl制备金属Na。电解反应方程式:2NaCl(l)2Na(l)+Cl2(g),加入CaCl2的目的是作助熔剂,降低NaCl的熔点,节省能耗。
(3)Na2O2的电子式为。在25 ℃和101 kPa时,Na与O2反应生成1 mol Na2O2放热510.9 kJ,写出该反应的热化学方程式:2Na(s)+O2(g)===Na2O2(s)　ΔH=-510.9 kJ·mol-1。
(4)采用空气和Na为原料可直接制备Na2O2。空气与熔融金属Na反应前需依次通过c、a(填字母)。
a.浓硫酸 b.饱和食盐水
c.NaOH溶液 d.KMnO4溶液
课时作业10(总分:60分)
1.(3分)燃放烟花是中华民族庆祝春节的传统方式,烟花绽放时能释放五光十色的光芒。下列关于烟花燃放的化学原理说法错误的是(　C　)
A.燃放时发生了氧化还原反应
B.发出黄色光芒,可见烟花中含有钠元素
C.未能观察到紫色光芒,可见烟花中不含钾元素
D.很多金属在灼烧时都会使火焰呈现出特征颜色
2.(3分)将绿豆大小的金属钠投入干燥的热坩埚中,继续加热,片刻钠熔化,然后立即撤掉酒精灯,观察到钠剧烈燃烧,发出黄色火焰,得到一种淡黄色固体。下列说法不正确的是(　D　)
A.用干燥的坩埚是为了避免钠与水反应
B.金属钠熔化说明其熔点低于坩埚
C.黄色火焰说明燃烧升温已使钠变成气体
D.得到淡黄色固体说明发生了物理变化
3.(3分)(2025·辽宁盘锦一模)金属钾可以与水(滴加酚酞溶液)剧烈反应,下列说法不正确的是(　D　)
A.溶液变红,证明生成了碱性物质
B.钾浮在液面上并燃烧,与其密度及反应的热效应有关
C.钾与水反应比钠与水反应更剧烈,说明钾的金属性比钠强
D.金属钾与水发生反应前后化学键类型不变
解析:钾与水反应后,滴加了酚酞的溶液变红,证明生成了碱性物质,故A正确;钾浮在液面上,说明钾的密度小于水,燃烧说明反应放热,故B正确;金属与水反应越剧烈,说明金属性越强,故C正确;金属钾与水发生反应:2K+2H2O===2KOH+H2↑,水中含有极性共价键,生成的氢氧化钾中含有离子键和极性键,氢气中含有非极性键,反应前后化学键类型发生变化,故D错误。
4.(3分)(2026·内蒙古包钢期中)某同学将金属钠露置于空气中足够长时间,观察到下列现象:银白色→变灰暗→变白色→出现液滴→白色固体→白色粉末。下列有关叙述不正确的是(　B　)
A.表面迅速变暗是因为钠与空气中的氧气反应生成了Na2O
B.出现液滴原因是生成的Na2CO3吸收空气中的水蒸气在表面形成了溶液
C.最后白色粉末为碳酸钠粉末
D.最后白色粉末的质量比金属钠质量大
解析:小块金属钠露置于空气中发生的变化中,银白色→变灰暗→变白色→出现液滴→白色固体→白色粉末,是钠被氧化为Na2O;Na2O和水反应生成NaOH;NaOH潮解形成NaOH溶液;CO2和NaOH反应生成Na2CO3·10H2O,最终风化变成的白色粉末为Na2CO3,据此解答。因钠很活泼,易被氧化,则金属钠在空气中易被氧化形成Na2O,出现表面变暗现象,故A正确;Na2O与空气中的水反应生成NaOH,NaOH吸收空气中的水蒸气在表面形成了溶液,故B错误;生成的NaOH再与空气中的CO2反应生成Na2CO3·10H2O,最终风化变成的白色粉末为Na2CO3,故C正确;最后白色粉末为Na2CO3,质量比金属钠的质量大,故D正确。
5.(3分)(2025·吉林四平模拟)碱金属钫(Fr)具有放射性,它是碱金属元素中最重的元素,根据碱金属元素性质的递变规律预测其性质,其中错误的是(　B　)
A.在碱金属元素中它具有最大的原子半径
B.钫在空气中燃烧时,只生成化学式为Fr2O的氧化物
C.它的氢氧化物化学式为FrOH,这是一种极强的碱
D.它能跟水反应生成相应的碱和氢气,由于反应剧烈而发生爆炸
解析:根据同主族元素性质的递变规律,从金属锂到金属钫随原子序数的递增,原子半径逐渐增大,在碱金属元素中金属钫具有最大的原子半径,A正确;根据同主族元素性质的递变规律,不只生成Fr2O,还可生成更复杂的氧化物,B错误;从金属锂到金属钫,元素的金属性逐渐增强,最高价氧化物对应的水化物的碱性逐渐增强,钫的氢氧化物的化学式为FrOH,这是一种极强的碱,C正确;从金属锂到金属钫,元素的金属性逐渐增强,与水反应的剧烈程度逐渐增强,钫能跟水反应生成相应的碱和氢气,由于反应剧烈而发生爆炸,D正确。
6.(3分)(2026·吉林通化期中)下列关于Na2O和Na2O2的叙述正确的是(　C　)
A.将Na2O与Na2O2分别加入滴有酚酞的水中,二者现象相同
B.Na2O2和Na2O的阴、阳离子个数之比分别为1︰1和1︰2
C.将Na2O2分别加入FeCl3和FeCl2溶液中最终所得沉淀颜色相同
D.等质量的Na2O与Na2O2分别投入等量且足量水中,反应后溶液中溶质的物质的量浓度相等
解析:Na2O与水反应生成NaOH,可看到滴有酚酞的水变红,Na2O2与水反应生成NaOH和O2,且Na2O2具有漂白性,可看到有气泡冒出,溶液先变红后褪色,二者现象不同,A错误;Na2O中阴离子是O2-,Na2O2中阴离子是,所以Na2O2和Na2O的阴、阳离子个数之比均为1︰2,B错误;Na2O2与水反应生成NaOH,且Na2O2具有强氧化性,能将FeCl2氧化为FeCl3,因此将Na2O2分别加入FeCl3和FeCl2溶液中,最终都得到红褐色Fe(OH)3沉淀,C正确;Na2O2与水反应后,溶液实际增重的是Na2O的质量,等物质的量的Na2O与Na2O2投入等量且足量水中充分反应后,两溶液增重相等,生成的NaOH的物质的量也相等,因而所得溶液中溶质的物质的量浓度相等,由于等质量的Na2O与Na2O2物质的量不相等,因而与水反应后所得溶液中溶质的物质的量浓度不相等,D错误。
7.(3分)某学习小组用如图装置研究金属钠的性质,实验如表。
液体a 现象
蒸馏水 Ⅰ.钠浮在水面,剧烈反应,有少量白雾
0.1 mol·L-1盐酸 Ⅱ.钠浮在液面,反应比Ⅰ剧烈,有白雾产生
浓盐酸 Ⅲ.钠浮在液面,反应比Ⅰ缓慢,产生大量白雾,烧杯底部有白色固体
下列说法不正确的是(　B　)
A.Ⅱ中反应的离子方程式为2Na+2H+===2Na++H2↑
B.对比Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ可知,随着c(H+)增大,反应的剧烈程度增大
C.Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均有白雾产生,说明Na与水或酸反应均放出大量热
D.推测Ⅲ中浓盐酸的c(Cl-)以及生成的NaCl固体对反应剧烈程度有影响
解析:盐酸与钠反应生成NaCl和H2,故A正确;Ⅲ反应较Ⅰ缓慢,不能说明氢离子浓度越大,反应越剧烈,故B错误;有白雾生成,说明有水蒸气或HCl气体挥发,形成水雾或盐酸小液滴,可说明Na与水或酸反应为放热反应,故C正确;Ⅲ反应较Ⅰ缓慢,可推测浓盐酸的c(Cl-)以及生成的NaCl固体对反应剧烈程度有影响,故D正确。
8.(3分)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　)
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+2CO2===2Na2CO3+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
解析:D中盛放氢氧化钠溶液,用来除去未反应的二氧化碳气体,且O2难溶于水,不会产生倒吸,A错误;装置C中通入的CO2中还含有H2O,除了过氧化钠和CO2的反应外,还有过氧化钠和H2O的反应,化学方程式为2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑,B错误;装置B中盛放的液体为饱和碳酸氢钠溶液,目的是除去HCl气体,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、CaCl2和H2O,分液漏斗中盛放稀盐酸,D正确。
9.(3分)(2025·黑龙江双城一模)在120 ℃下,将V mL的CO2和H2O(水蒸气)通入足量的Na2O2,充分反应后发现电子转移为1 mol,则下列说法正确的是(　D　)
A.Na2O2的摩尔质量为78
B.整个过程消耗的Na2O2为156 g
C.充分反应后气体在120 ℃体积为0.4V mL
D.V mL的CO2和H2O(水蒸气)质量可能为31 g
解析:Na2O2的摩尔质量为78 g/mol,A错误;CO2和H2O(水蒸气)通入足量的Na2O2,发生的反应是2CO2+2Na2O2===2Na2CO3+O2,2H2O+2Na2O2===4NaOH+O2↑,转移1 mol电子时,消耗78 g Na2O2,B错误;根据题给信息分析,没有给定气体所处的状况,不能计算充分反应后气体的物质的量和气体体积,C错误;电子转移为1 mol时,需要消耗CO2和H2O(水蒸气)的总物质的量为1 mol,其质量为18~44 g,D正确。
10.(3分)NaH是一种重要的储氢试剂、缩合剂、还原剂、烷基化试剂,在有机合成中具有重要作用。某学习小组利用如图装置制备少量NaH,下列说法错误的是(　D　)
A.装置丙中将Na分散到NaCl晶体中可以增大接触面积,使反应更充分
B.装置乙和装置丁内盛放的试剂可以分别为无水氯化钙和碱石灰
C.实验过程中应先打开K1,一段时间后,尾端验纯后再点燃酒精灯
D.m g H2储存到NaH中,与足量水反应也释放m g H2,遵从质量守恒定律
解析:装置丙中将Na分散到NaCl晶体中可以增大接触面积,使反应更充分,A项正确;装置乙和装置丁起干燥作用,盛放的试剂可以分别为无水氯化钙和碱石灰,B项正确;实验过程中应先打开K1,用生成的氢气排除装置中的空气,一段时间后,尾端验纯后,说明空气已经排尽,再点燃酒精灯,C项正确;1 mol Na吸收0.5 mol H2生成1 mol NaH,NaH与水的反应为归中反应,1 mol NaH与足量水完全反应,生成1 mol H2,D项错误。
11.(15分)(2025·吉林白城模拟)CO2与SO2都是酸性氧化物,其性质有相似之处。
(1)写出CO2与Na2O2反应的化学方程式:2CO2+2Na2O2===2Na2CO3+O2。
(2)某学生判断SO2和Na2O2反应能生成Na2SO4,你认为他的判断合理吗 合理。简要说明理由:由于Na2O2具有强氧化性,能将+4价的硫氧化为+6价的硫而生成Na2SO4。
(3)该同学无法断定SO2和Na2O2反应中是否有O2生成,拟用下列装置进行实验。
装置B的作用是干燥SO2气体,防止水蒸气进入C装置与Na2O2反应;装置D的作用是防止空气中的水蒸气和CO2进入C装置与Na2O2反应生成O2,同时吸收过量的SO2气体,便于O2的检验和防止污染空气。
(4)为确认SO2和Na2O2反应产物,该同学设计了以下实验步骤,你认为应进行的操作顺序排列是ABD(填字母)。
A.用带火星的木条靠近干燥管口,观察木条是否复燃
B.将C装置中反应后的固体物质溶于适量水配成溶液
C.在配成的溶液中加入用硝酸酸化的Ba(NO3)2溶液,观察是否有沉淀生成
D.在配成的溶液中先加入盐酸,再加入BaCl2溶液,观察是否有气泡或沉淀生成
解析:(4)通过A操作可以确认有无O2产生。因HNO3具有强氧化性,会把S,影响实验的测定,故C操作错误,通过B、D操作可以确定反应后固体的成分。因此应进行的操作顺序排列是A、B、D。
12.(15分)Na2O2是强氧化剂,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,设计如图所示装置进行相关实验。
(1)此装置中,检查除启普发生器之外的装置的气密性的操作为打开弹簧夹a,关闭弹簧夹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,停止加热,橡皮管内形成一段水柱,则装置气密性良好。
(2)实验开始时,先打开弹簧夹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HCl,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。但干燥管内无水硫酸铜并未变成蓝色。则Na2O2与H2反应的化学方程式为Na2O2+H22NaOH。
(5)出于实验安全考虑,实验结束时B(填字母)。
A.应先关闭弹簧夹b,然后移去酒精灯
B.应先移去酒精灯,然后关闭弹簧夹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:
该氧化钠产品中Na2O的质量分数为80%。
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,然后关闭弹簧夹b。(6)Na2O产品在氧气中充分燃烧,Na2O被氧化为Na2O2,质量由7.75 g增大为9.35 g,则参加反应的O2的质量为9.35 g-7.75 g=1.60 g,由反应2Na2O+O2===2Na2O2可得2Na2O~O2,得n(Na2O)=2n(O2)=2×=0.1 mol,该氧化钠产品中Na2O的质量分数为×100%=80%。(共69张PPT)
第四章　金属及其化合物
第10讲　碱金属　钠及其氧化物
目
录
考点二　钠及其氧化物
课时作业
考点一　碱金属　焰色试验
真题演练 感悟高考
复习目标
1.知道碱金属元素的性质特点及焰色试验的操作。2.了解钠及其氧化物的主要性质,能列举它们性质的应用及有关实验现象。
一
考点一 碱金属　焰色试验
1.碱金属元素
碱金属元素位于元素周期表第ⅠA族,目前有_______、_________、
_______、_________、铯(Cs)、钫(Fr)六种,价层电子排布式为______,均为金属性很强的元素。
锂(Li)
钠(Na)
钾(K)
铷(Rb)
ns1
2.碱金属单质
(1)物理性质
①颜色:_____色金属(Cs略带金色光泽)。
②硬度:小,可用小刀切割,且按Li、Na、K、Rb、Cs的顺序硬度逐渐_____。
③密度:小,随原子序数的递增,碱金属单质的密度逐渐增大,但ρK___ρNa。
④熔点:低,随原子序数的递增,其单质的熔点逐渐_____,钠的熔点______
100 ℃。
银白
减小
<
降低
小于
已知:ρNa>ρ煤油>ρLi。实验室中如何保存少量的钠和锂
少量钠保存在煤油中;锂常密封在石蜡油中。
微点助学
(2)化学性质
①均能与水反应,且Li→Cs与水反应越来越剧烈。
通式:_________________________(用R表示碱金属)。
②均能与O2反应,锂只生成Li2O,K在空气中燃烧能生成复杂氧化物,如KO2(超氧化钾)。
2R+2H2O===2ROH+H2↑
3.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,属于____变化,是元素的性质。
(2)重要金属元素的焰色
元素 锂 钠 钾 铷
焰色 紫红色 _____ _____(透过___________ 观察) 紫色
元素 钙 锶 钡 铜
焰色 _______ 洋红色 _______ _____
物理
黄色
紫色
蓝色钴玻璃
砖红色
黄绿色
绿色
(3)焰色试验的操作
1.(2025·内蒙古包头一模)下列关于碱金属元素的叙述正确的是(　　)
A.碱金属单质的密度随着原子序数的递增逐渐减小
B.从上到下,碱金属元素的最高价氧化物对应水化物的碱性依次减弱
C.碱金属元素阳离子的氧化性随着原子序数的递增依次增强
D.钾与氧气或水反应比钠的反应剧烈,铷、铯的相应反应更剧烈
D
2.焰色试验过程中铂丝的清洗和灼烧与观察钾的焰色试验的操作如下。下列叙述不正确的是(　　)
A.每次实验中都要先将铂丝灼烧至与原
来的火焰颜色相同,再蘸取被检验物质
B.可以用硫酸代替盐酸对铂丝进行洗涤
C.实验时最好选择本身颜色较浅的火焰
D.没有铂丝可用光洁无锈的铁丝代替进行实验
解析:铂丝在使用前要用盐酸将其表面物质洗净,而不用硫酸洗涤,原因是金属氯化物在灼烧时易挥发,而硫酸盐的熔、沸点较高,难以挥发,会对后续实验造成干扰,B项错误。
B
3.碱金属单质及其化合物有广泛应用。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为溶剂,原因是________________。
(2)金属钾是一种活泼金属,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
C.1 mol·L-1 KOH溶液的碱性比1 mol·L-1 NaOH溶液的强
锂可以与水反应
B
(3)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_________________________。设NA为阿伏加德罗常数的值,生成1 mol氢气时,反应中转移电子数为_____。
(4)NaH在无水条件下可作为某些钢铁制品的脱锈剂(铁锈的主要成分为Fe2O3),脱锈过程中生成两种产物,反应的化学方程式为________________
_________________。
K+H-]
KH+H2O===KOH+H2↑
NA
3NaH+Fe2O3
===2Fe+3NaOH
二
考点二 钠及其氧化物
1.钠的化学性质——强还原性
(1)与非金属单质(如O2、Cl2、S)反应
4Na+O2
===2Na2O
2Na+O2
Na2O2
②与Cl2反应:2Na+Cl2 　　　2NaCl(黄色火焰,白烟)。
③与S反应:2Na+S===Na2S(研磨爆炸)。
(2)与水反应
①离子方程式:______________________________。
②钠与水(滴有酚酞)的反应
小
放热
低
NaOH
2Na+2H2O===2Na++2OH-+H2↑
将金属钠放入盛有下列溶液的小烧杯中。
①盐酸　②饱和澄清石灰水　③饱和食盐水　④CuSO4溶液　
⑤Ca(HCO3)2溶液　
(1)写出④中反应的离子方程式:___________________________________
______。
(2)既有气体又有白色沉淀产生的有________。
微点助学
2Na+2H2O+Cu2+===Cu(OH)2↓+2Na+
+H2↑
②③⑤
2.钠的重要用途
(1)钠钾合金(室温下呈液态)用作核反应堆的传热介质。
(2)作为强还原剂,熔融状态下冶炼某些金属(如钛)。
(3)作为电光源,制作高压钠灯。
工业上可用钠与氯化钾在850 ℃时制取钾,化学方程式为Na(l)+KCl(l)
　　　 K(g)+NaCl(l)。解释用该反应制备金属钾的原理:___________
________________________________________________________________________________________________________________________________。
微点助学
工业上用钠
制取钾利用的是化学平衡移动原理,反应生成气态钾,从体系中蒸出钾,生成物的浓度减小,化学平衡向正反应方向移动,即向生成钾的方向移动
3.氧化钠和过氧化钠的比较
物质 氧化钠(Na2O) 过氧化钠(Na2O2)
电子式 ________________
________________
氧元素价态 ____价 ____价
颜色、状态 ________ __________
阴、阳离子个数比 ______ ______
类别 __________ 过氧化物
-2
-1
白色固体
淡黄色固体
1︰2
1︰2
碱性氧化物
物质 氧化钠(Na2O) 过氧化钠(Na2O2)
与水反应 ______________________ ______________________________
与CO2 反应 ______________________ ______________________________
与盐酸 反应 ________________________ ______________________________
用途 用于制取少量Na2O2、烧碱 强氧化剂、供氧剂、漂白剂、杀菌剂
Na2O+H2O===2NaOH
2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑
Na2O+CO2===Na2CO3
Na2O+2HCl===2NaCl+H2O
2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2
2Na2O2+4HCl===4NaCl+2H2O+O2↑
4.过氧化钠的强氧化性
　　　 ①Na2O2遇KMnO4等强氧化剂时,Na2O2表现出还原性,氧化产物为_____。
②Na2O2遇H2O、CO2、H+时,Na2O2发生自身的氧化还原反应。
O2
纯净的过氧化钙(CaO2)常用于鲜活水产品的运输,可以起到供氧、杀菌、解酸(吸收二氧化碳)、防腐的作用。
请分别写出供氧、解酸(吸收二氧化碳)的化学方程式:_______________
____________________、________________________________________
_______________________。
微点助学
2CaO2+2H2O
===2Ca(OH)2+O2↑
Ca(OH)2+CO2===CaCO3↓+H2O(或2CaO2
+2CO2===2CaCO3+O2)
一、钠及其氧化物的性质实验探究
1.某同学对钠与水的反应进行了如下探究,下述实验操作或现象分别体现了钠的什么性质
实验操作或现象 钠的性质
(1)用镊子从煤油中取出一块钠,用滤纸吸干表面的煤油 ______________________________________
(2)用小刀切取两小块钠,截面呈银白色,很快变暗 _______________________________________
钠保存在煤油中,其密度大于煤油
钠质地较软,为银白色固体,易被O2氧化
实验操作或现象 钠的性质
(3)将其中一小块钠投入盛有水的烧杯中,盖上玻璃片。发现钠浮于水面并四处游动,滴有酚酞的水变为红色 __________________________________________
(4)将另一小块钠投入盛有水和苯各10 mL的试管中。观察到钠在苯和水的界面处反应并上下跳动,有大量气泡产生 ______________________________________________
钠的密度比水小,与水剧烈反应,
生成气体和碱
钠的密度比苯大,但比水小,与水
剧烈反应产生气体
2.Na2O2是一种常见的过氧化物,具有强氧化性和漂白性。
(1)Na2O2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)根据实验分析:使酚酞溶液变红的原因是__________________________
_____(用化学方程式解释);除了上述反应外,还存在另一反应,该反应的化学方程式为______________________________;轻轻振荡后,酚酞溶液红色褪去的原因是________________。
(3)用离子方程式解释加入酸性高锰酸钾溶液褪色的原因:______________
____________________________。
2Na2O2+2H2O===4NaOH+
O2↑
Na2O2+2H2O===2NaOH+H2O2
H2O2具有漂白性
2Mn+5H2O2
+6H+===2Mn2++5O2↑+8H2O
二、Na2O2与CO2、H2O反应的分析与计算
3.(2025·广东清远二模)设NA为阿伏加德罗常数的值,7.8 g Na2O2和1 L H2O反应:2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑,下列说法正确的是(　　)
A.7.8 g Na2O2中有0.2NA个阴离子
B.此过程转移0.2NA个电子
C.所得溶液中溶质的浓度为0.2 mol·L-1
D.产生的气体中有0.2NA个共用电子
D
解析:7.8 g Na2O2的物质的量为0.1 mol,1 mol Na2O2中含2 mol Na+和1 mol ,故7.8 g Na2O2中含有阴离子的数目为0.1NA,A项错误;2 mol Na2O2与2 mol H2O反应,转移电子2NA个,故7.8 g Na2O2参与反应,转移电子0.1NA个,B项错误;7.8 g Na2O2参与反应,生成0.2 mol NaOH,但溶液的体积无法确定,故无法计算所得溶液中溶质的浓度,C项错误;7.8 g Na2O2参与反应,生成0.05 mol O2,共含有共用电子0.05 mol×4=0.2 mol,故产生的气体中有0.2NA个共用电子,D项正确。
4.密闭容器中装1 mol NaHCO3和0.8 mol Na2O2,加热充分反应后,容器内残留的固体是(　　)
A.0.8 mol Na2CO3和1 mol NaOH
B.1 mol Na2CO3和0.6 mol NaOH
C.1.3 mol Na2CO3
D.0.5 mol Na2CO3和1.6 mol NaOH
B
解析:由NaHCO3加热分解的化学方程式2NaHCO3 　　　Na2CO3+CO2↑
+H2O可知,1 mol NaHCO3分解生成0.5 mol二氧化碳、0.5 mol水和0.5 mol Na2CO3,生成的CO2和H2O分别与Na2O2反应:2Na2O2+2CO2===2Na2CO3
+O2,2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑,过氧化钠首先与二氧化碳反应,消耗0.5 mol过氧化钠,生成0.5 mol碳酸钠,剩余的0.3 mol过氧化钠与水反应,生成0.6 mol NaOH,所以容器内残留的固体是1 mol Na2CO3和0.6 mol NaOH,故选B。
Na2O2与CO2、H2O的反应规律
(1)Na2O2与CO2、H2O反应,物质的量的关系为2Na2O2~O2~2e-。
(2)当CO2、水蒸气的混合气体与少量Na2O2反应时,可认为Na2O2先与CO2反应,再与水蒸气反应。
(3)Na2O2吸收CO2、H2O时,Na2O2增重的质量,等于吸收CO、H2的质量。
归纳总结
三
真题演练 感悟高考
1.下列关于钠及其氧化物的说法中错误的是(　　)
A.(2023·河北卷)金属钠保存在煤油中
B.(2023·天津卷)钠起火,可以使用水基灭火器扑灭
C.(2024·浙江6月选考)Na2O2能与CO2反应产生O2,可作供氧剂
D.(2023·重庆卷)Na2O2分别与H2O和CO2反应,生成的气体相同
B
2.(2023·北京卷)离子化合物Na2O2和CaH2与水的反应分别为①2Na2O2+
2H2O===4NaOH+O2↑;②CaH2+2H2O===Ca(OH)2+2H2↑。下列说法正确的是(　　)
A.Na2O2、CaH2中均有非极性共价键
B.①中H2O发生氧化反应,②中H2O发生还原反应
C.Na2O2中阴、阳离子个数比为1︰2,CaH2中阴、阳离子个数比为2︰1
D.当反应①和②中转移的电子数相同时,产生的O2和H2的物质的量相同
C
解析:Na2O2中既有离子键又有非极性共价键,CaH2中只有离子键,A错误;①中的H2O中氢、氧元素的化合价均未发生变化,H2O既不是氧化剂也不是还原剂,②中H2O发生还原反应,B错误;Na2O2由Na+和构成,阴、阳离子个数比为1︰2,CaH2由Ca2+和H-构成,阴、阳离子个数比为2︰1,C正确;反应①中每生成1 mol氧气转移2NA个电子,反应②中每生成1 mol氢气转移1NA个电子,故反应①和②中转移的电子数相同时,产生的氧气和氢气的物质的量之比为1︰2,D错误。
3.(2022·天津卷节选)金属钠及其化合物在人类生产生活中起着重要作用。回答下列问题:
(1)基态Na原子的价层电子轨道表示式为______。
(2)NaCl熔点为800.8 ℃,工业上采用电解熔融NaCl制备金属Na。电解反
应方程式:2NaCl(l) 　　　 　2Na(l)+Cl2(g),加入CaCl2的目的是
_________________________________。
作助熔剂,降低NaCl的熔点,节省能耗
(3)Na2O2的电子式为_____________________。
在25 ℃和101 kPa时,Na与O2反应生成1 mol Na2O2放热510.9 kJ,写出该反应的热化学方程式:___________________________________________。
(4)采用空气和Na为原料可直接制备Na2O2。空气与熔融金属Na反应前需依次通过_____、_____(填字母)。
a.浓硫酸 b.饱和食盐水
c.NaOH溶液 d.KMnO4溶液
2Na(s)+O2(g)===Na2O2(s)　ΔH=-510.9 kJ·mol-1
c
a
四
课时作业10
1.(3分)燃放烟花是中华民族庆祝春节的传统方式,烟花绽放时能释放五光十色的光芒。下列关于烟花燃放的化学原理说法错误的是(　　)
A.燃放时发生了氧化还原反应
B.发出黄色光芒,可见烟花中含有钠元素
C.未能观察到紫色光芒,可见烟花中不含钾元素
D.很多金属在灼烧时都会使火焰呈现出特征颜色
C
2.(3分)将绿豆大小的金属钠投入干燥的热坩埚中,继续加热,片刻钠熔化,然后立即撤掉酒精灯,观察到钠剧烈燃烧,发出黄色火焰,得到一种淡黄色固体。下列说法不正确的是(　　)
A.用干燥的坩埚是为了避免钠与水反应
B.金属钠熔化说明其熔点低于坩埚
C.黄色火焰说明燃烧升温已使钠变成气体
D.得到淡黄色固体说明发生了物理变化
D
3.(3分)(2025·辽宁盘锦一模)金属钾可以与水(滴加酚酞溶液)剧烈反应,下列说法不正确的是(　　)
A.溶液变红,证明生成了碱性物质
B.钾浮在液面上并燃烧,与其密度及反应的热效应有关
C.钾与水反应比钠与水反应更剧烈,说明钾的金属性比钠强
D.金属钾与水发生反应前后化学键类型不变
D
解析:钾与水反应后,滴加了酚酞的溶液变红,证明生成了碱性物质,故A正确;钾浮在液面上,说明钾的密度小于水,燃烧说明反应放热,故B正确;金属与水反应越剧烈,说明金属性越强,故C正确;金属钾与水发生反应:2K+2H2O===2KOH+H2↑,水中含有极性共价键,生成的氢氧化钾中含有离子键和极性键,氢气中含有非极性键,反应前后化学键类型发生变化,故D错误。
4.(3分)(2026·内蒙古包钢期中)某同学将金属钠露置于空气中足够长时间,观察到下列现象:银白色→变灰暗→变白色→出现液滴→白色固体→白色粉末。下列有关叙述不正确的是(　　)
A.表面迅速变暗是因为钠与空气中的氧气反应生成了Na2O
B.出现液滴原因是生成的Na2CO3吸收空气中的水蒸气在表面形成了溶液
C.最后白色粉末为碳酸钠粉末
D.最后白色粉末的质量比金属钠质量大
B
解析:小块金属钠露置于空气中发生的变化中,银白色→变灰暗→变白色→出现液滴→白色固体→白色粉末,是钠被氧化为Na2O;Na2O和水反应生成NaOH;NaOH潮解形成NaOH溶液;CO2和NaOH反应生成Na2CO3·10H2O,最终风化变成的白色粉末为Na2CO3,据此解答。因钠很活泼,易被氧化,则金属钠在空气中易被氧化形成Na2O,出现表面变暗现象,故A正确;Na2O与空气中的水反应生成NaOH,NaOH吸收空气中的水蒸气在表面形成了溶液,故B错误;生成的NaOH再与空气中的CO2反应生成Na2CO3·10H2O,最终风化变成的白色粉末为Na2CO3,故C正确;最后白色粉末为Na2CO3,质量比金属钠的质量大,故D正确。
5.(3分)(2025·吉林四平模拟)碱金属钫(Fr)具有放射性,它是碱金属元素中最重的元素,根据碱金属元素性质的递变规律预测其性质,其中错误的是
(　　)
A.在碱金属元素中它具有最大的原子半径
B.钫在空气中燃烧时,只生成化学式为Fr2O的氧化物
C.它的氢氧化物化学式为FrOH,这是一种极强的碱
D.它能跟水反应生成相应的碱和氢气,由于反应剧烈而发生爆炸
B
解析:根据同主族元素性质的递变规律,从金属锂到金属钫随原子序数的递增,原子半径逐渐增大,在碱金属元素中金属钫具有最大的原子半径,A正确;根据同主族元素性质的递变规律,不只生成Fr2O,还可生成更复杂的氧化物,B错误;从金属锂到金属钫,元素的金属性逐渐增强,最高价氧化物对应的水化物的碱性逐渐增强,钫的氢氧化物的化学式为FrOH,这是一种极强的碱,C正确;从金属锂到金属钫,元素的金属性逐渐增强,与水反应的剧烈程度逐渐增强,钫能跟水反应生成相应的碱和氢气,由于反应剧烈而发生爆炸,D正确。
6.(3分)(2026·吉林通化期中)下列关于Na2O和Na2O2的叙述正确的是(　　)
A.将Na2O与Na2O2分别加入滴有酚酞的水中,二者现象相同
B.Na2O2和Na2O的阴、阳离子个数之比分别为1︰1和1︰2
C.将Na2O2分别加入FeCl3和FeCl2溶液中最终所得沉淀颜色相同
D.等质量的Na2O与Na2O2分别投入等量且足量水中,反应后溶液中溶质的物质的量浓度相等
C
解析:Na2O与水反应生成NaOH,可看到滴有酚酞的水变红,Na2O2与水反应生成NaOH和O2,且Na2O2具有漂白性,可看到有气泡冒出,溶液先变红后褪色,二者现象不同,A错误;Na2O中阴离子是O2-,Na2O2中阴离子是,所以Na2O2和Na2O的阴、阳离子个数之比均为1︰2,B错误;Na2O2与水反应生成NaOH,且Na2O2具有强氧化性,能将FeCl2氧化为FeCl3,因此将Na2O2分别加入FeCl3和FeCl2溶液中,最终都得到红褐色Fe(OH)3沉淀,C正确;Na2O2与水反应后,溶液实际增重的是Na2O的质量,等物质的量的Na2O与Na2O2投入等量且足量水中充分反应后,两溶液增重相等,生成的NaOH的物质的量也相等,因而所得溶液中溶质的物质的量浓度相等,由于等质量的Na2O与Na2O2物质的量不相等,因而与水反应后所得溶液中溶质的物质的量浓度不相等,D错误。
7.(3分)某学习小组用如图装置研究金属钠的性质,实验如表。
液体a 现象
蒸馏水 Ⅰ.钠浮在水面,剧烈反应,有少量白雾
0.1 mol·L-1盐酸 Ⅱ.钠浮在液面,反应比Ⅰ剧烈,有白雾产生
浓盐酸 Ⅲ.钠浮在液面,反应比Ⅰ缓慢,产生大量白雾,烧杯底部有白色固体
下列说法不正确的是(　　)
A.Ⅱ中反应的离子方程式为2Na+2H+===2Na++H2↑
B.对比Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ可知,随着c(H+)增大,反应的剧烈程度增大
C.Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均有白雾产生,说明Na与水或酸反应均放出大量热
D.推测Ⅲ中浓盐酸的c(Cl-)以及生成的NaCl固体对反应剧烈程度有影响
解析:盐酸与钠反应生成NaCl和H2,故A正确;Ⅲ反应较Ⅰ缓慢,不能说明氢离子浓度越大,反应越剧烈,故B错误;有白雾生成,说明有水蒸气或HCl气体挥发,形成水雾或盐酸小液滴,可说明Na与水或酸反应为放热反应,故C正确;Ⅲ反应较Ⅰ缓慢,可推测浓盐酸的c(Cl-)以及生成的NaCl固体对反应剧烈程度有影响,故D正确。
B
8.(3分)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+2CO2===2Na2CO3+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
D
解析:D中盛放氢氧化钠溶液,用来除去未反应的二氧化碳气体,且O2难溶于水,不会产生倒吸,A错误;装置C中通入的CO2中还含有H2O,除了过氧化钠和CO2的反应外,还有过氧化钠和H2O的反应,化学方程式为2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑,B错误;装置B中盛放的液体为饱和碳酸氢钠溶液,目的是除去HCl气体,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、CaCl2和H2O,分液漏斗中盛放稀盐酸,D正确。
9.(3分)(2025·黑龙江双城一模)在120 ℃下,将V mL的CO2和H2O(水蒸气)通入足量的Na2O2,充分反应后发现电子转移为1 mol,则下列说法正确的是
(　　)
A.Na2O2的摩尔质量为78
B.整个过程消耗的Na2O2为156 g
C.充分反应后气体在120 ℃体积为0.4V mL
D.V mL的CO2和H2O(水蒸气)质量可能为31 g
D
解析:Na2O2的摩尔质量为78 g/mol,A错误;CO2和H2O(水蒸气)通入足量的Na2O2,发生的反应是2CO2+2Na2O2===2Na2CO3+O2,2H2O+2Na2O2===
4NaOH+O2↑,转移1 mol电子时,消耗78 g Na2O2,B错误;根据题给信息分析,没有给定气体所处的状况,不能计算充分反应后气体的物质的量和气体体积,C错误;电子转移为1 mol时,需要消耗CO2和H2O(水蒸气)的总物质的量为1 mol,其质量为18~44 g,D正确。
10.(3分)NaH是一种重要的储氢试剂、缩合剂、还原剂、烷基化试剂,在有机合成中具有重要作用。某学习小组利用如图装置制备少量NaH,下列说法错误的是(　　)
A.装置丙中将Na分散到NaCl晶体中
可以增大接触面积,使反应更充分
B.装置乙和装置丁内盛放的试剂可
以分别为无水氯化钙和碱石灰
C.实验过程中应先打开K1,一段时间后,尾端验纯后再点燃酒精灯
D.m g H2储存到NaH中,与足量水反应也释放m g H2,遵从质量守恒定律
D
解析:装置丙中将Na分散到NaCl晶体中可以增大接触面积,使反应更充分,A项正确;装置乙和装置丁起干燥作用,盛放的试剂可以分别为无水氯化钙和碱石灰,B项正确;实验过程中应先打开K1,用生成的氢气排除装置中的空气,一段时间后,尾端验纯后,说明空气已经排尽,再点燃酒精灯,C项正确;1 mol Na吸收0.5 mol H2生成1 mol NaH,NaH与水的反应为归中反应,1 mol NaH与足量水完全反应,生成1 mol H2,D项错误。
11.(15分)(2025·吉林白城模拟)CO2与SO2都是酸性氧化物,其性质有相似之处。
(1)写出CO2与Na2O2反应的化学方程式:___________________________。
(2)某学生判断SO2和Na2O2反应能生成Na2SO4,你认为他的判断合理吗 ______。简要说明理由:________________________________________
________________________。
2CO2+2Na2O2===2Na2CO3+O2
合理
由于Na2O2具有强氧化性,能将+4价的硫氧化
为+6价的硫而生成Na2SO4
(3)该同学无法断定SO2和Na2O2反应中是否有O2生成,拟用下列装置进行实验。
装置B的作用是______________________________________________;装置D的作用是____________________________________________________
____________________________________________________。
干燥SO2气体,防止水蒸气进入C装置与Na2O2反应
防止空气中的水蒸气和CO2进入C装置与Na2O2反应生成O2,
同时吸收过量的SO2气体,便于O2的检验和防止污染空气
(4)为确认SO2和Na2O2反应产物,该同学设计了以下实验步骤,你认为应进行的操作顺序排列是______(填字母)。
A.用带火星的木条靠近干燥管口,观察木条是否复燃
B.将C装置中反应后的固体物质溶于适量水配成溶液
C.在配成的溶液中加入用硝酸酸化的Ba(NO3)2溶液,观察是否有沉淀生成
D.在配成的溶液中先加入盐酸,再加入BaCl2溶液,观察是否有气泡或沉淀生成
ABD
解析:通过A操作可以确认有无O2产生。因HNO3具有强氧化性,会把S,影响实验的测定,故C操作错误,通过B、D操作可以确定反应后固体的成分。因此应进行的操作顺序排列是A、B、D。
12.(15分)Na2O2是强氧化剂,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,设计如图所示装置进行相关实验。
(1)此装置中,检查除启普发生器之外的装置的气密性的操作为__________
_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(2)实验开始时,先打开弹簧夹a、b,并制取氢气,一段时间后,再点燃酒精灯加热,目的是______________________________。
打开弹簧
夹a,关闭弹簧夹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,停止加热,橡皮管内形成一段水柱,则装置气密性良好
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____________________。
(4)实际实验过程中观察到Na2O2熔化后,很快变成白色粉末。但干燥管内无水硫酸铜并未变成蓝色。则Na2O2与H2反应的化学方程式为
_______________________。
吸收HCl,干燥氢气
Na2O2+H2
2NaOH
(5)出于实验安全考虑,实验结束时______(填字母)。
A.应先关闭弹簧夹b,然后移去酒精灯
B.应先移去酒精灯,然后关闭弹簧夹b
C.A和B都可以
解析: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,然后关闭弹簧夹b。
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:
该氧化钠产品中Na2O的质量分数为______。
80%
解析:Na2O产品在氧气中充分燃烧,Na2O被氧化为Na2O2,质量由7.75 g增大为9.35 g,则参加反应的O2的质量为9.35 g-7.75 g=1.60 g,由反应2Na2O+O2===2Na2O2可得2Na2O~O2,得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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