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考点14
钠及其重要化合物
一、钠的性质、制备、保存及用途
1．物理性质
（1）软——质软，硬度小；
（2）亮——银白色，有金属光泽；
（3）轻——密度比水小，比煤油大；
（4）低——熔点低；
（5）导——可导电、导热。
2．化学性质
（1）钠暴露在空气中的变化及反应分析
所以钠暴露在空气中，最终得到的是白色粉末。部分反应如下：
4Na+O22Na2O
Na2O+H2O2NaOH
2Na+2H2O2NaOH+H2↑
2NaOH+CO2Na2CO3+H2O
需要特别指出的是Na2CO3的形成并非Na2O+CO2Na2CO3反应所致，因Na2O更易与水反应。
（2）钠与酸溶液的反应
酸过量时：钠与酸电离出的H+反应；
酸不足时：先与酸电离出的H+反应，过量的钠再与水反应。
（3）钠与碱溶液的反应
钠与碱溶液反应的实质是Na与水的反应。
（4）钠与盐溶液的反应
钠与盐溶液反应时，钠先与水反应生成氢气和氢氧化钠，然后氢氧化钠与盐溶液再反应。钠不能把盐溶液中的金属阳离子置换出来。
在有关计算中要特别注意两点：一是只要有水，Na就会与水发生反应，直到Na反应完全；二是生成NaOH的同时，生成的H2会从溶液中逸出。
3．钠的制备与保存
（1）钠在自然界以化合态形式存在。工业上通常用电解熔融氯化钠的方法制备钠：2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑。
（2）金属钠保存在煤油或石蜡中，使之隔绝空气与水。
4．用途
（1）K Na合金用于原子反应堆，作导热剂。
（2）制备Na2O2。
（3）作电光源：高压钠灯。
（4）冶炼稀有金属。
二、过氧化钠的性质
1．化合价与性质的关系
，因此Na2O2既有氧化性，又有还原性，但主要表现出较强的氧化性。
2．强氧化性的表现实例
三、氢氧化钠的性质、用途及保存
1．物理性质
氢氧化钠俗称“苛性钠”、“烧碱”、“火碱”，晶体为白色，熔点318.4
℃，吸湿性很强，易吸水而潮解，易溶于水。
2．化学性质
氢氧化钠是可溶性强碱，具有碱的通性，如能与酸、酸性氧化物反应生成盐与水，能使酸碱指示剂变色。此外还具有如下一些特殊的性质。
（1）与铝、硅单质的反应
2NaOH+2Al+2H2O2NaAlO2
+3H2↑
2NaOH+Si+H2ONa2SiO3+2H2↑
（2）与两性氧化物、两性氢氧化物的反应
2NaOH+Al2O32NaAlO2+H2O
NaOH+Al(OH)3NaAlO2+2H2O
（3）与非金属氧化物的反应
SO2+2NaOHNa2SO3+H2O
2NO2+2NaOHNaNO2+NaNO3+H2O
（4）与铵盐的反应
反应实质：+OH NH3·H2O
（5）与有机物的反应
油脂与氢氧化钠在加热条件下可发生皂化反应；酯在碱性条件下可发生较彻底的水解反应等。
3．氢氧化钠的用途及保存
（1）用途：氢氧化钠是一种重要的化工原料，固体氢氧化钠可用作中性气体或碱性气体的干燥剂。
（2）保存方法：在实验室中，氢氧化钠可密封保存于塑料瓶或玻璃瓶中，但瓶塞需用橡胶塞，不可用玻璃塞。
四、碳酸钠与碳酸氢钠
1．物理性质
名称
碳酸钠
碳酸氢钠
化学式
Na2CO3
NaHCO3
俗名
纯碱、苏打
小苏打
颜色、状态
白色粉末
细小白色晶体
水溶性
易溶于水
水中易溶，但比Na2CO3的溶解度小
2．化学性质
（1）热稳定性
①Na2CO3性质稳定，受热难分解。
②NaHCO3性质不稳定，受热易分解，化学方程式为2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O。
（2）与酸(足量盐酸)反应(写出离子方程式)
①Na2CO3：＋2H＋CO2↑＋H2O；
②NaHCO3：＋H＋CO2↑＋H2O。
（3）与碱(NaOH溶液)反应(写出化学方程式)
①Na2CO3：与NaOH不反应；
②NaHCO3：NaHCO3＋NaOHNa2CO3＋H2O。
（4）溶于水呈碱性的原因(写出离子方程式)
①Na2CO3：＋H2O＋OH－；
②NaHCO3：＋H2OH2CO3＋OH－。
（5）与盐(CaCl2)溶液反应(写出离子方程式)
①Na2CO3：Ca2＋＋CaCO3↓；
②NaHCO3：与CaCl2不反应。
3．主要用途
（1）碳酸钠：玻璃、造纸、制皂、洗涤。
（2）碳酸氢钠：发酵、医药、灭火器。
五、碱金属的一般性和特殊性
1．碱金属的一般性
相似性
递变性(由Li到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
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，熔点较低
密度逐渐增大(钾反常)，熔点逐渐降低
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；与H2O反应的剧烈程度逐渐增强
2．碱金属的特殊性
（1）碱金属的密度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）一般情况下，碱金属所形成的盐均溶于水，并且在一定温度下，酸式盐比正盐的溶解度大(但NaHCO3的溶解度比Na2CO3的小)。
（5）试剂瓶中的药品取出后，一般不能放回原瓶，但金属Na、K等需立即放回原瓶。
（6）与O2反应时，Li只生成Li2O，Na在常温时生成Na2O，加热时易形成Na2O2。
六、焰色反应
1．定义
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，这在化学上叫作焰色反应。
2．操作步骤
（1）干烧：实验开始时，将铂丝(或光洁无锈的铁丝)放在酒精灯（最好用煤气灯）外焰上灼烧，至与原火焰颜色相同为止。
（2）蘸、烧与观色：将铂丝（或铁丝）蘸取需要检验的试样，在外焰上灼烧，观察火焰颜色。
（3）洗、烧：将铂丝（或铁丝）用盐酸洗净后，在外焰上灼烧至无色，以除去金属丝表面可能残留的杂质。
3．应用
（1）用于检测某种金属元素是否存在。
（2）添加到烟花中，使焰火更加绚丽多彩。
4．常见元素的焰色
Na：黄色；K：紫色；Li：紫红色；Ca：砖红色；Cu：绿色。
（1）焰色反应属于物理变化，焰色属于元素的性质，即同种元素的单质或化合物，固体或相应的溶液均会产生同样的焰色。
（2）焰色反应适用于检验某些常规化学方法不能鉴定的金属元素，如Na、K等。
（3）观察钾的焰色反应时，要透过蓝色钴玻璃，这是因为大部分钾的化合物里含有少量的钠，钠的黄色火焰会影响观察结果，用蓝色钴玻璃可以滤去杂质钠的焰色。
（4）用稀盐酸清洗铂丝而不用稀硫酸的原因：铂丝表面的杂质与盐酸反应生成沸点较低的氯化物易气化挥发，而硫酸盐的沸点较高不易气化挥发。
考向一
Na的性质及应用
典例1
把一小块金属钠放入下列溶液中，说法正确的是
A．放入饱和NaOH溶液中：有氢气放出，溶液的pH增大
B．放入稀CuSO4溶液中：有氢气放出，有紫红色铜析出
C．放入MgCl2溶液中：有氢气放出，有白色沉淀生成
D．放入NH4NO3溶液中：有无色无味气体放出
【答案】C
1．一定温度下，向饱和NaOH溶液中投入一小块金属钠，充分反应后恢复到原来的温度。下列叙述中不合理的是
A．NaOH溶液浓度增大，并放出H2
B．溶液中NaOH的质量分数不变，有H2放出
C．溶液的质量减小，有H2放出
D．钠浮于液面，到处游动，发出“嘶嘶”的响声
钠与盐溶液反应的思维流程
考向二
过氧化钠的性质及应用
典例1
为了使宇航员在飞船中得到一个稳定的、良好的生存环境，一般在飞船内安装盛有Na2O2或K2O2颗粒的装置，它的用途是产生氧气。下列关于Na2O2的叙述正确的是
A．Na2O2中阴、阳离子的个数比为1∶1
B．Na2O2分别与水及CO2反应产生相同量的O2时，需要水和CO2的质量相等
C．Na2O2分别与水及CO2反应产生相同量的O2时，转移电子的物质的量相等
D．Na2O2的漂白原理与SO2的漂白原理相同
【答案】C
2．某溶液由NaHCO3、Na2CO3、Na2SO3、CH3COONa四种物质溶解而成，向该混合溶液中加入足量的Na2O2，溶液中离子浓度增大的是
①Na+
②
③
④
⑤CH3COO
A．①⑤
B．④⑤
C．①③
D．①③⑤
考向三
过氧化钠与二氧化碳、水反应的规律
2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2①
2Na2O2+2H2O
4NaOH+O2↑②
以上反应中Na2O2既作氧化剂又作还原剂，CO2和H2O既不是氧化剂又不是还原剂。学、
1．物质的量关系
无论是CO2、H2O(g)的单一物质还是二者的混合物，通过足量的Na2O2时，CO2、H2O(g)与放出O2的物质的量之比均为2∶1，解答此类问题可借助物质的量守恒关系。
2．电子转移关系
根据上式，由电子转移关系可知，存在关系：2
mol
Na2O2～1
mol
O2～2
mol
电子。
3．固体质量关系
将CO2看作CO燃烧所得：2CO+O22CO2①；2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2②。
由①②，推知CO+Na2O2Na2CO3。
将H2O看作H2燃烧所得：2H2+O22H2O①；2Na2O2+2H2O4NaOH+O2↑②。
由①②，推知H2+Na2O22NaOH。
所以Na2O2与CO2、H2O反应增加的质量为与CO2、H2O等物质的量的CO、H2的质量。
根据上述分析，可以得出以下结论：
（1）将CO或H2的燃烧产物CO2或H2O通过Na2O2固体，可以看成CO或H2直接与Na2O2反应，所以固体增加的质量就是参加反应的CO或H2的质量。
（2）凡是分子组成符合(CO)n(H2)m形式的一种或几种物质，w
g该物质在O2中完全燃烧，将其产物(CO2和水蒸气)通过足量的Na2O2固体后，Na2O2固体增加的质量必为w
g。
中学阶段常见的符合这一关系的物质有①无机物：H2、CO及H2和CO的混合气体；②有机物：CH3OH、HCHO、CH3COOH、HCOOCH3、CH3CH(OH)COOH(乳酸)、C6H12O6(葡萄糖)等。
4．气体体积关系
CO2、H2O(g)与过量的Na2O2反应，所得O2的体积为相同状况下CO2或H2O(g)体积的一半。
5．反应的先后问题
一定量的Na2O2与一定量的CO2和H2O(g)的混合物反应，可视作Na2O2先与CO2反应，待CO2反应完后，Na2O2再与H2O（g）发生反应。下列有关物质性质与用途具有对应关系的是
A．Na2O2吸收CO2产生O2，可用作呼吸面具供氧剂
B．ClO2具有还原性，可用于自来水的杀菌消毒
C．SiO2硬度大，可用于制造光导纤维
D．NH3易溶于水，可用作制冷剂
2．根据侯氏制碱原理制备少量NaHCO3的实验，经过制取氨气、制取NaHCO3、分离NaHCO3、干燥NaHCO3四个步骤，下列图示装置和原理能达到实验目的的是
3．某白色粉末由两种物质组成，为鉴别其成分进行如下实验：
①取少量样品加入足量水仍有部分固体未溶解；再加入足量稀盐酸，有气泡产生，固体全部溶解；
②取少量样品加入足量稀硫酸有气泡产生，振荡后仍有固体存在。
该白色粉末可能为
A．NaHCO3、Al(OH)3
B．AgCl、NaHCO3
C．Na2SO3
、BaCO3
D．Na2CO3、CuSO4
1．【答案】A
2．【答案】D
【解析】Na2O2与水反应生成NaOH和O2，溶液中Na+增多，①正确；Na2O2与水反应生成的NaOH与反应生成，②错误、③正确；Na2O2有强氧化性，能将氧化为，④错误；加入Na2O2后溶液的碱性增强，抑制了CH3COO 的水解，使CH3COO 的浓度增大，⑤正确。
【易错警示】本题考查了Na2O2的强氧化性及Na2O2与水反应生成的NaOH参与的相关反应。易忽略碱性环境下CH3COO 的水解平衡左移，误认为CH3COO 的浓度不变而错选C。
3．【答案】C
【解析】由题意知，三种物质完全反应后压强为零，说明最终剩余固体为Na2CO3和NaOH。根据凡是分子组成符合(CO)n(H2)m形式的一种或几种物质的混合物与足量Na2O2反应，固体Na2O2增加的质量等于该混合物的质量的规律，要使O2和CH4的组成符合(CO)n(H2)m的形式，则必须有n(O2)∶n(CH4)=1∶2。假设有1
mol
O2、2
mol
CH4与n
mol
Na2O2反应：2CH4+O2+Na2O2→
Na2CO3+NaOH，然后由氢原子守恒确定NaOH的物质的量为8
mol，由碳原子守恒确定Na2CO3的物质的量为2
mol，最后求出Na2O2的物质的量为6
mol，即可得出反应的化学方程式：2CH4+O2+6Na2O22Na2CO3+8NaOH，即C项正确。
4．【答案】（1）Ⅱ
气球膨胀较大；产生气泡较剧烈
（2）2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O
Ca2++2OH +CO2CaCO3↓+H2O
（3）NaHCO3?
B试管中的温度低于A试管中的温度
（3）小试管B内的温度比大试管A内的温度低，只有将NaHCO3置于B中才能证明NaHCO3更易分解。
5．【答案】A
【解析】图像Ⅰ中从O点即开始产生CO2气体，对应溶液中的溶质为NaHCO3，①正确；图像Ⅱ中Oa段消耗HCl的量小于ab段消耗HCl的量，对应的溶液中的溶质为Na2CO3和NaHCO3，且二者的物质的量之比＝＝1，②正确；图像Ⅲ中，Oa段消耗HCl的量等于ab段消耗HCl的量，对应溶液中的溶质为Na2CO3，③不正确；图像Ⅳ中，Oa段消耗HCl的量大于ab段消耗HCl的量，对应溶液中的溶质为Na2CO3、NaOH，④不正确。
1．【答案】D
【解析】Na在空气中发生变化过程为：Na→Na2O→NaOH→Na2CO3·xH2O→Na2CO3。A中，涉及的是Na→Na2O的变化，因为金属钠是银白色，而氧化钠为白色，故可以看到表面迅速变暗；B中，涉及的是NaOH吸收空气中的水分而在表面形成溶液；C中，涉及的是Na2CO3·xH2O→Na2CO3的变化，风化后得到碳酸钠粉末；D中，在以上所有变化中，只有Na→Na2O过程为氧化还原反应。
2．【答案】B
【解析】焰色反应可以用来检测某些金属元素(金属化合物和金属单质)的存在，故A错。部分金属元素能发生焰色反应，不同金属的焰色反应不同，所有可以利用金属的焰色反应制备节日的烟花，故B正确。不能用稀硫酸清洗用过的铂丝，只能用盐酸清洗，故C错。钾元素的焰色必须通过蓝色的钴玻璃观察，故D错。
3．【答案】C
4．【答案】D
【解析】D．装置是封闭系统，没有明显变化出现，且装置不安全，不能通过观察实验现象说明CO2与NaOH溶液发生了反应。故选D。
5．【答案】D
【解析】NaOH溶液中通入CO2气体，发生反应：2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O，当CO2气体过量时发生：Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3。根据图像可判断，NaOH溶液中通入CO2气体后的产物为Na2CO3、NaHCO3。加入足量盐酸后，Na2CO3和NaHCO3某些方面全部反应生成NaCl，根据化学反应中原子守恒，则有n(Na＋)＝n(Cl－)，所以n(NaOH)＝n(HCl)＝0.2
mol·L－1×0.1
L＝0.02
mol，既得c(NaOH)＝0.2
mol·L－1，A错误；75
mL盐酸用来生成CO2，n(CO2)＝n(HCl)＝
0.015
mol，体积为0.336
L，B错误；溶液中不含NaOH，C错误、D正确。
6．【答案】C
【解析】混合物在密闭容器中加热到250
℃时，可能发生如下反应：①2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O↑，②2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2，③2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑，④2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O，由上述反应，可得总的反应方程式为Ⅰ、Na2O2＋2NaHCO32Na2CO3＋O2↑＋H2O↑，Ⅱ、2Na2O2＋2NaHCO32Na2CO3＋O2↑＋2NaOH
，当排出O2和H2O的物质的量之比为1∶1时，只能发生反应Ⅰ、Ⅱ，Ⅰ×2＋Ⅱ可得：4Na2O2＋6NaHCO36Na2CO3＋2O2↑＋2NaOH＋2H2O↑，故n(Na2O2)：n(NaHCO3)＝4∶6＝2∶3。
7．【答案】A
8．【答案】D
【解析】本题涉及的反应较多，关系较复杂，宜采用关系式法求解。因2Na→H2，2Na2O2→O2，2H2＋O22H2O，由672
mL混合气体点燃恰好完全反应知V(H2)＝2V(O2)，则n(Na)＝2n(Na2O2)，由排除法可知D正确。
9．【答案】C
【解析】用盐酸滴定Na2CO3和NaHCO3的混合溶液会出现两个计量点。第一个计量点之前发生的反应为+H+，第一个计量点与第二个计量点之间发生的反应为+H+CO2↑+H2O，A项错误；第二个计量点对应溶液中大量存在的阴离子是Cl ，无大量存在，B项错误；根据图像和离子方程式可知C项正确；使用该方法测定Na2CO3和NaOH混合溶液中的氢氧化钠含量，将会得到3个计量点，发生的反应分别是H++OH H2O、+H+、+H+CO2↑+H2O，D项错误。
10．【答案】（1）f　e　d　c
（2）石灰石或大理石或块状CaCO3　饱和碳酸氢钠溶液或饱和NaHCO3溶液
（3）B
（4）防止倒吸　吸收多余的NH3，防止污染空气
（5）过滤
（6）NaCl　取少量固体放入试管中，加热，固体大部分消失，在试管口内壁又有较多的固体凝结
【解析】（1）制备NaHCO3发生反应式NaCl＋CO2＋NH3＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl，装置A制备CO2，制出CO2混有HCl必须除去，因此a接f，装置B制备NH3，NH3易溶于水，要防止倒吸，因此e接d，b接c。
（2）装置A制备CO2，此装置是启普发生器的简易装置，因此用的反应物是石灰石或大理石或块状CaCO3，装置D的作用是除去CO2中混有HCl，因此装置D中盛放的是饱和碳酸氢钠溶液。
（3）因为NH3极易溶于水，且氨水显碱性，为了更好利用CO2，应先通入NH3，即先让B发生反应。
（4）干燥管的作用是防止倒吸，NH3有毒，防止NH3污染空气，因此无水氯化钙的作用是吸收多余的NH3，防止污染空气。
（5）根据（1）的反应方程式，应采取过滤的方法得到NaHCO3固体。
（6）加入此固体粉末，有NH4Cl晶体析出，所加物质为NaCl，NH4Cl不稳定受热易分解，因此操作是取少量固体放入试管中，加热，固体大部分消失，在试管口内壁又有较多的固体凝结。
1．【答案】A
【解析】A．过氧化钠可以和二氧化碳反应生成氧气，A正确；B．因二氧化氯具有氧化性才用于自来水的杀菌消毒，B错误；C．二氧化硅透光性好，用于制造光导纤维，C错误；D．液氨汽化时吸收大量热，所以氨可用作制冷剂，D错误。
【名师点睛】本题考查常见无机物的性质和用途。解题的关键是要熟悉常见化学物质的重要性质，性质决定用途，性质和用途之间的对应关系要理清。在学习元素化合物内容时，以“物质的结构决定物质的性质、物质的性质决定物质的用途”为主线构建知识网络，关注元素化合物性质在生产和生活中的应用。
2．【答案】C科.网
【名师点睛】化学实验常用仪器的使用方法和化学实验基本操作是进行化学实验的基础，对化学实验的考查离不开化学实验的基本操作，解答时注意掌握氨气的制备原理、物质的分离与提纯化学实验等基本操作，掌握相关物质的性质是解答的关键，易错选项是B和D，注意洗气瓶的气体通入接口以及碳酸氢钠的不稳定性。
3．【答案】C
【解析】A．NaHCO3、Al(OH)3
中加入足量稀硫酸有气泡产生，生成硫酸钠、硫酸铝、二氧化碳和水，最终无固体存在，A项错误；B．AgCl不溶于酸，固体不能全部溶解，B项错误；C．亚硫酸钠和碳酸钡加入足量水时，碳酸钡不溶于水使部分固体不溶解，加入稀盐酸，碳酸钡与盐酸反应生成氯化钡、二氧化碳和水，固体全部溶解，再将样品加入足量稀硫酸，稀硫酸和碳酸钡反应生成硫酸钡沉淀和二氧化碳和水，符合题意，C项正确；D．
Na2CO3、CuSO4中加入足量稀硫酸，振荡后无固体存在，D项错误；答案选C。
【名师点睛】该题既能检查学生元素化合物基础知识的掌握情况，又能检查学生灵活应用知识的能力，更能考查学生的逻辑推理能力，难度较大，解答时应认真分析题干，找出明显条件和隐蔽条件。
可燃冰
可燃冰又名天然气水合物，因其外观像冰且遇火即燃，俗称可燃冰，主要分布于深海沉积物或陆域的永久冻土中。可燃冰中甲烷含量为80%～99.9%，燃烧产生的污染比煤、石油、天然气都小得多，而且储量丰富，全球储量足够人类使用1
000年，因而被各国视为石油和天然气的替代能源。2017年5月，中国首次海域天然气水合物（可燃冰）试采成功。
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