(江蘇專版)2022年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 專題二 第七講 鈉及其化合物講義(含解析)
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1、(江蘇專版)2022年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 專題二 第七講 鈉及其化合物講義(含解析) [江蘇考綱要求] ———————————————————————————————————— 1.理解并能應(yīng)用常見金屬的活動(dòng)順序。 2.了解常見金屬鈉、鎂及其重要化合物的主要性質(zhì)和重要應(yīng)用。 3.認(rèn)識(shí)化學(xué)在金屬礦物等自然資源綜合利用和實(shí)現(xiàn)物質(zhì)間轉(zhuǎn)化等方面的實(shí)際應(yīng)用。 4.了解金屬材料在生產(chǎn)和生活中的重要應(yīng)用。認(rèn)識(shí)常見無機(jī)物在生產(chǎn)中的應(yīng)用和對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響。 鈉的性質(zhì)及應(yīng)用 [教材基礎(chǔ)—自熱身] 1.物理性質(zhì) 顏色狀態(tài) 密度 硬度 熔點(diǎn) 銀白色固體 比水小,比煤油大 較小
2、 較低,低于100 ℃ 2.化學(xué)性質(zhì) 鈉在化學(xué)反應(yīng)中易失去最外層的一個(gè)電子,表現(xiàn)還原性。 (1)與非金屬單質(zhì)(如O2、Cl2)的反應(yīng) O2 常溫:4Na+O2===2Na2O(白色固體) 點(diǎn)燃:2Na+O2Na2O2(淡黃色固體) Cl2 2Na+Cl22NaCl (2)與水的反應(yīng) 化學(xué)方程式:2Na+2H2O===2NaOH+H2↑; 離子方程式:2Na+2H2O===2Na++2OH-+H2↑。 鈉與水(含酚酞)反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析: (3)與酸的反應(yīng) 2Na+2H+===2Na++H2↑。 [注意] Na先與酸反應(yīng),再與水反應(yīng)——先酸后水。 (4)與鹽
3、的反應(yīng) 與熔融鹽 與熔融鹽發(fā)生置換反應(yīng): 4Na+TiCl44NaCl+Ti,Na+KClNaCl+K↑ [注意] Na能夠制取K并不能說明Na的還原性比K強(qiáng),因?yàn)镵的沸點(diǎn)比Na低,使K成為蒸氣逸出 與鹽溶液 與鹽溶液反應(yīng)時(shí)先與水反應(yīng),生成的堿與鹽可能發(fā)生復(fù)分解反應(yīng): 如與CuSO4溶液反應(yīng): 2Na+2H2O===2NaOH+H2↑, 2NaOH+CuSO4===Cu(OH)2↓+Na2SO4。 總反應(yīng)為2Na+2H2O+CuSO4===Cu(OH)2↓+Na2SO4+H2↑ (5)與羥基化合物的反應(yīng) 2Na+2C2H5OH―→2C2H5ONa+H2↑ 3.工業(yè)制備
4、 2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑ 4.保存 鈉易與空氣中的O2、H2O反應(yīng),且鈉的密度比煤油的密度大,不與煤油反應(yīng),故通常將鈉保存在煤油中。 5.鈉的用途 (1)制鈉鉀合金,用于原子反應(yīng)堆的導(dǎo)熱劑。 (2)作還原劑來制取活潑金屬。如4Na+TiCl44NaCl+Ti。 (3)制作高壓鈉燈。 [知能深化—掃盲點(diǎn)] 鈉與鹽溶液的反應(yīng)原理分析 離子方程式為 2Na+2H2O===2Na++2OH-+H2↑。 (1)與NaCl、Na2SO4、NaNO3溶液反應(yīng):實(shí)質(zhì)是與水反應(yīng)。 (2)與CuSO4溶液反應(yīng):鈉先與水反應(yīng),生成的NaOH再與CuSO4反應(yīng),2OH-+Cu2
5、+===Cu(OH)2↓。 (3)與鋁鹽溶液反應(yīng):要考慮鈉與鋁鹽的量的問題,因?yàn)檫^量的NaOH溶液能溶解Al(OH)3,OH-+Al(OH)3===AlO+2H2O。 (4)與NaHCO3溶液反應(yīng):鈉先與水反應(yīng),生成的NaOH再與NaHCO3反應(yīng),OH-+HCO===H2O+CO。 (5)與NH4Cl溶液反應(yīng):鈉先與水反應(yīng),生成的NaOH再與NH4Cl反應(yīng),OH-+NH===NH3·H2O。 [注意] 鈉不能從鹽溶液中置換出金屬單質(zhì)。 [對(duì)點(diǎn)練] 將金屬鈉放入盛有下列溶液的小燒杯中,既有氣體,又有白色沉淀產(chǎn)生的是________。 ①M(fèi)gSO4溶液 ②NaCl溶液 ③Na2SO4
6、溶液 ④飽和澄清石灰水 ⑤Ca(HCO3)2溶液 ⑥CuSO4溶液?、唢柡蚇aCl溶液 解析:2Na+2H2O===2NaOH+H2↑,①中Mg2++2OH-===Mg(OH)2↓;④中反應(yīng)消耗水,溶液溫度升高,Ca(OH)2的溶解度降低,析出Ca(OH)2產(chǎn)生沉淀;⑤中Ca2++HCO+OH-===CaCO3↓+H2O;⑥中生成的Cu(OH)2是藍(lán)色沉淀,不符合題意;⑦中水減少,c(Na+)增大,使NaCl(s)Na+(aq)+Cl-(aq)平衡向左移動(dòng),析出NaCl(s)。 答案:①④⑤⑦ [題點(diǎn)全練—過高考] 題點(diǎn)一 鈉的性質(zhì)與應(yīng)用 1.下列關(guān)于金屬鈉的敘述中,說法正確的是
7、( ) A.在氧氣中加熱時(shí),金屬鈉劇烈燃燒,發(fā)出黃色火焰,產(chǎn)物是Na2O B.金屬鈉著火時(shí),可用泡沫滅火器或干燥的沙土滅火 C.金屬鈉具有強(qiáng)還原性,可與TiCl4溶液反應(yīng)制取金屬Ti D.實(shí)驗(yàn)后剩余的鈉粒,需要放回原試劑瓶中 解析:選D A項(xiàng),鈉在氧氣中加熱時(shí),產(chǎn)物是Na2O2,錯(cuò)誤;B項(xiàng),鈉能與CO2反應(yīng),所以鈉著火時(shí),不能用泡沫滅火器滅火,錯(cuò)誤;C項(xiàng),鈉與熔融的TiCl4反應(yīng)制取金屬Ti,錯(cuò)誤。 2.(2019·江蘇南菁高中月考)某化學(xué)教師為“氯氣與金屬鈉反應(yīng)”設(shè)計(jì)了如下裝置與操作以替代相關(guān)的課本實(shí)驗(yàn)。 實(shí)驗(yàn)操作:先給鈉預(yù)熱,到鈉熔融成圓球時(shí),撤火,通入氯氣,即可見鈉著
8、火燃燒,并產(chǎn)生大量白煙。以下敘述錯(cuò)誤的是( ) A.鈉著火燃燒產(chǎn)生蒼白色火焰 B.反應(yīng)生成的大量白煙是氯化鈉晶體 C.管中部塞一團(tuán)浸有NaOH溶液的棉球是用于吸收過量的氯氣,以免其污染空氣 D.管右端棉球處顏色變化可判斷氯氣是否被堿液完全吸收 解析:選A A項(xiàng),鈉的火焰為黃色,不是蒼白色,錯(cuò)誤;B項(xiàng),鈉與氯氣反應(yīng)生成氯化鈉白色固體,現(xiàn)象為產(chǎn)生大量白煙,正確;C項(xiàng),氯氣有毒,能夠被NaOH溶液吸收,防止空氣污染,正確;D項(xiàng),氯氣具有強(qiáng)的氧化性,能夠氧化KI生成單質(zhì)碘,碘遇到淀粉變藍(lán),所以管右端棉球處顏色變化可判斷氯氣是否被堿液完全吸收,正確。 題點(diǎn)二 鈉與水、鹽溶液的反應(yīng) 3.取
9、一支大試管,加入20 mL飽和澄清石灰水(ρ=1.6 g·cm-3),再加入5 mL苯(ρ=0.87 g·cm-3),靜置后緩慢加入黃豆粒大小的鈉塊(ρ=0.97 g·cm-3)。下列實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中,能觀察到的有( ) ①鈉在飽和澄清石灰水層反應(yīng)并四處游動(dòng) ②有氣體產(chǎn)生?、鄢吻迨宜儨啙帷、茆c在石灰水與苯的界面處反應(yīng)并上下跳動(dòng)?、葩c停留在苯層不反應(yīng) ⑥鈉塊最后消失 A.①②⑥ B.②③④⑥ C.⑤ D.①②③⑥ 解析:選B 金屬鈉的密度小于飽和澄清石灰水大于苯,將金屬鈉投入盛有澄清石灰水和苯的大試管中,鈉會(huì)處于二者的界面處;同時(shí)由于鈉與水反應(yīng)生成H2,H2對(duì)金屬鈉產(chǎn)生
10、推動(dòng)作用,金屬鈉在界面處上下跳動(dòng)。由于有NaOH生成,并放出熱量,Ca(OH)2的溶解度減小,飽和澄清石灰水中有Ca(OH)2析出,溶液變渾濁。 4.將0.05 mol Na分別投入到盛有100 mL 水、100 mL 鹽酸、100 mL 硫酸銅溶液的X、Y、Z三個(gè)燒杯中,下列有關(guān)說法錯(cuò)誤的是( ) A.三個(gè)燒杯中一定均會(huì)發(fā)生的離子反應(yīng)有:2Na+2H2O===2Na++2OH-+H2↑ B.三個(gè)燒杯中鈉均在液面上劇烈反應(yīng),相比而言,X燒杯中的反應(yīng)平緩些 C.Z燒杯中一定會(huì)有沉淀生成,但沉淀不是單質(zhì)銅 D.三個(gè)燒杯中置換生成氣體的物質(zhì)的量一定相同 解析:選A 鹽酸與Na反應(yīng)的實(shí)質(zhì)
11、為2Na+2H+===2Na++H2↑,A錯(cuò)誤;鹽酸為酸,硫酸銅溶液顯酸性,三種溶液中,c(H+)由大到小的順序?yàn)閅、Z、X,水中c(H+)最小,反應(yīng)最平緩,B正確;Na與CuSO4溶液反應(yīng)生成Cu(OH)2沉淀,C正確;相同物質(zhì)的量的鈉失去的電子數(shù)相同,生成氫氣的物質(zhì)的量相同,D正確。 5.(2019·蘇州一中質(zhì)檢)某廠用Na除掉苯中的水分。某次生產(chǎn)誤將甲苯當(dāng)成苯投進(jìn)反應(yīng)釜中,由于甲苯中含水量少,最后反應(yīng)釜中還殘留大量的Na。下列處理方法更合理、更安全的是( ) A.打開反應(yīng)釜,將Na暴露在空氣中與氧氣反應(yīng) B.向反應(yīng)釜通入Cl2,Na在Cl2中燃燒生成NaCl C.向反應(yīng)釜加大量
12、H2O,通過化學(xué)反應(yīng)“除掉”金屬鈉 D.向反應(yīng)釜滴加C2H5OH,并設(shè)置放氣管,排出氫氣和熱量 解析:選D A、B、C項(xiàng)的反應(yīng)都會(huì)放出大量熱,當(dāng)達(dá)到甲苯的著火點(diǎn)時(shí),甲苯燃燒,引發(fā)火災(zāi),因此處理方法不當(dāng),錯(cuò)誤;D項(xiàng),鈉與乙醇反應(yīng),反應(yīng)速率相對(duì)緩慢,因此該處理方法更安全、更合理,正確。 氧化鈉和過氧化鈉 [教材基礎(chǔ)—自熱身] 1.氧化鈉與過氧化鈉的比較 氧化鈉(Na2O) 過氧化鈉(Na2O2) 顏色狀態(tài) 白色固體 淡黃色固體 電子式 陰、陽離子個(gè)數(shù)比 1∶2 1∶2 是否為堿性氧化物 是 不是 與H2O反應(yīng) Na2O+H2O===
13、2NaOH 2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑ 與CO2反應(yīng) Na2O+CO2===Na2CO3 2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2 與鹽酸反應(yīng) Na2O+2HCl===2NaCl+H2O 2Na2O2+4HCl===4NaCl+O2↑+2H2O 穩(wěn)定性 不穩(wěn)定 較穩(wěn)定 主要用途 可制燒堿 漂白劑、消毒劑、供氧劑 2.Na2O2的強(qiáng)氧化性與還原性 從元素化合價(jià)角度分析Na2O2的性質(zhì) (1)強(qiáng)氧化性的五個(gè)表現(xiàn) (2)遇KMnO4等強(qiáng)氧化劑時(shí),表現(xiàn)出還原性,氧化產(chǎn)物為O2。 (3)遇CO2、H2O、H+則發(fā)生自身的氧化還原反應(yīng)
14、。 [知能深化—掃盲點(diǎn)] Na2O2與CO2、H2O的反應(yīng)分析 (1)從氧化還原角度 ①Na2O2與H2O、CO2反應(yīng)均有O2生成,在反應(yīng)中Na2O2既表現(xiàn)氧化性又表現(xiàn)還原性,H2O、CO2在此反應(yīng)中既不是氧化劑,也不是還原劑。 ②2 mol的Na2O2不論是與H2O還是與CO2反應(yīng)均生成1 mol的O2,轉(zhuǎn)移2 mol電子。 (2)從物質(zhì)的量的角度 ①2 mol Na2O2不論是與H2O還是與CO2反應(yīng)均生成1 mol O2,消耗2 mol的H2O或2 mol CO2。 ②若CO2和水蒸氣的混合氣體(或單一氣體)通過足量的Na2O2,氣體體積減小的量等于原混合氣體體積的,且等
15、于生成氧氣的體積。 (3)從反應(yīng)先后順序的角度 Na2O2與水蒸氣、CO2混合氣體反應(yīng)時(shí),Na2O2應(yīng)視為首先與CO2反應(yīng)生成Na2CO3,CO2反應(yīng)完后,剩余的Na2O2再與水蒸氣反應(yīng)生成NaOH。 (4)從質(zhì)量的角度 ①Na2O2Na2CO3(Na2O2·CO),Na2O22NaOH(Na2O2·H2),1 mol Na2O2與足量CO2、H2O分別完全反應(yīng)時(shí)相當(dāng)于吸收了28 g CO、2 g H2。 ②w g化學(xué)式符合通式為(CO)m(H2)n的物質(zhì)(其中m、n為自然數(shù)),在O2中充分燃燒后,將其產(chǎn)物通過足量的Na2O2固體,反應(yīng)完畢,固體增重w g。 中學(xué)階段常見符合這一關(guān)
16、系的物質(zhì)有: a.無機(jī)物:H2、CO及H2和CO的混合氣體; b.有機(jī)物:CH3OH(甲醇)、HCHO(甲醛)、CH3COOH(乙酸)、HCOOCH3(甲酸甲酯)、C6H12O6(葡萄糖)等。 [題點(diǎn)全練—過高考] 題點(diǎn)一 過氧化鈉的結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 1.下列關(guān)于Na2O2的說法正確的是( ) A.氧化鈉、過氧化鈉均為堿性氧化物 C.Na2O2與H2O反應(yīng)時(shí),Na2O2既是還原劑又是氧化劑 D.Na2O2在潮濕的空氣中放置一段時(shí)間,最終產(chǎn)物是NaOH 解析:選C A項(xiàng),Na2O2不是堿性氧化物,錯(cuò)誤;B項(xiàng),Na2O2的電子式為錯(cuò)誤;D項(xiàng),Na2O2在潮濕的空氣中放置一段時(shí)
17、間,最終產(chǎn)物是Na2CO3,錯(cuò)誤。 2.(2019·江蘇泰州中學(xué)質(zhì)檢)某溶液中含有HCO、SO、CO、CH3COO-4種陰離子。向其中加入足量的Na2O2固體后,溶液中離子濃度基本保持不變的是(假設(shè)溶液體積無變化)( ) A.CH3COO- B.SO C.CO D.HCO 解析:選A Na2O2與水反應(yīng)生成NaOH,HCO+OH-===CO+H2O,HCO濃度減小,CO濃度增大;SO具有還原性,被Na2O2氧化,濃度減??;CH3COO-濃度幾乎不變。 3.下列反應(yīng)與Na2O2+SO2===Na2SO4相比較,Na2O2的作用相同的是( ) A.2Na2O2+2
18、CO2===2Na2CO3+O2 B.2Na2O2+2SO3===2Na2SO4+O2 C.Na2O2+H2SO4===Na2SO4+H2O2 D.3Na2O2+Cr2O3===2Na2CrO4+Na2O 解析:選D 題給反應(yīng)中,Na2O2作氧化劑,SO2作還原劑。2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2,Na2O2自身發(fā)生氧化還原反應(yīng),故A錯(cuò)誤;2Na2O2+2SO3===2Na2SO4+O2,Na2O2自身發(fā)生氧化還原反應(yīng),故B錯(cuò)誤;Na2O2+H2SO4===Na2SO4+H2O2,元素化合價(jià)沒有發(fā)生變化,發(fā)生的是復(fù)分解反應(yīng),故C錯(cuò)誤;3Na2O2+Cr2O3===2Na
19、2CrO4+Na2O,Na2O2中氧元素由-1價(jià)變?yōu)椋?價(jià),Na2O2在反應(yīng)中作氧化劑,故D正確。 題點(diǎn)二 過氧化鈉與H2O、CO2反應(yīng)的定量關(guān)系 4.200 ℃時(shí),11.6 g CO2和水蒸氣的混合氣體與足量的Na2O2充分反應(yīng)后固體質(zhì)量增加了3.6 g,則原混合氣體的總物質(zhì)的量是( ) A.0.125 mol B.0.25 mol C.0.5 mol D.1 mol 解析:選C 根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知,生成O2的質(zhì)量為11.6 g-3.6 g=8 g,n(O2)==0.25 mol,根據(jù)Na2O2與H2O(g)、CO2反應(yīng)的物質(zhì)的量的關(guān)系可知CO2和H2O(g)的物質(zhì)的量
20、之和為0.25 mol×2=0.5 mol。 5.呼吸面具中有Na2O2,可吸收CO2放出O2,若用超氧化鉀(KO2)代替Na2O2也可起到同樣的作用。 (1)寫出KO2與CO2反應(yīng)的化學(xué)方程式:______________________________。 (2)1 kg Na2O2和1 kg KO2分別和CO2反應(yīng),生成的O2的體積比(同溫、同壓下)為________。 (3)等物質(zhì)的量的CO2分別與足量的Na2O2、KO2反應(yīng),生成的O2的體積比(同溫、同壓下)為________。 (4)你認(rèn)為選用________作補(bǔ)氧劑更合適,理由是____________________
21、__________。 解析:(2)2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2 156 g 1 mol 1 000 g n(O2) n(O2)= mol 4KO2+2CO2===2K2CO3+3O2 284 g 3 mol 1 000 g n(O2) n(O2)= mol 所以1 kg Na2O2和1 kg KO2產(chǎn)生的氧氣的體積比為71∶117。 答案:(1)4KO2+2CO2===2K2CO3+3O2 (2)71∶117 (3)1∶3 (4)KO2 等量的KO2和Na2O2,KO2釋放出
22、的氧氣多 碳酸鈉和碳酸氫鈉 [教材基礎(chǔ)—自熱身] 1.Na2CO3與NaHCO3性質(zhì)的比較 Na2CO3 NaHCO3 俗名 純堿、蘇打 小蘇打 顏色狀態(tài) 白色粉末 白色晶體 溶解性 易溶于水 易溶于水(溶解度比Na2CO3小) 水解 CO+H2OHCO+OH- HCO+H2OH2CO3+OH- 與鹽酸反應(yīng) CO+2H+===CO2↑+H2O HCO+H+===H2O+CO2↑ 與NaOH反應(yīng) 不反應(yīng) HCO+OH-===CO+H2O 與足量Ca(OH)2反應(yīng) Ca2++CO===CaCO3↓ Ca2++OH-+HCO
23、===CaCO3↓+H2O 與BaCl2反應(yīng) CO+Ba2+===BaCO3↓ 不反應(yīng) 與CO2反應(yīng) CO+CO2+H2O===2HCO 不反應(yīng) 熱穩(wěn)定性 較穩(wěn)定 2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O 相互轉(zhuǎn)化 Na2CO3NaHCO3 2.Na2CO3、NaHCO3的用途 (1)Na2CO3是一種非常重要的化工原料,在玻璃、肥皂、合成洗滌劑、造紙、紡織、石油、冶金、食品等工業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。 (2)NaHCO3是焙制糕點(diǎn)所用的發(fā)酵粉的主要成分之一;在醫(yī)療上,它是治療胃酸過多的一種藥劑。 [知能深化—掃盲點(diǎn)] 提能點(diǎn)(一) Na2CO3、NaHCO
24、3的鑒別 (1)利用熱穩(wěn)定性不同 (2)利用和酸反應(yīng)生成氣體的速率不同(相同條件下) (3)利用陰離子不同 (4)利用溶液的酸堿性不同 [對(duì)點(diǎn)練] 1.(2019·常州一中月考)現(xiàn)有兩瓶失去標(biāo)簽的同濃度的Na2CO3和NaHCO3無色溶液,請(qǐng)?zhí)岢龊?jiǎn)便的鑒別方法,其中不合理的是( ) ①用干燥的pH試紙檢驗(yàn),pH大的是Na2CO3 ②取同量的溶液于兩支試管中,各滴入酚酞溶液,紅色較深的是Na2CO3 ③取同量的溶液于兩支試管中,加熱,有氣泡產(chǎn)生的是NaHCO3 ④取同量的溶液于兩支試管中,逐滴加入稀鹽酸,開始就有氣體放出的是NaHCO3 ⑤取同量的溶液于兩
25、支試管中,滴加BaCl2溶液,生成白色沉淀的是Na2CO3 ⑥取同量的溶液于兩支試管中,滴加Ba(OH)2溶液,生成白色沉淀的是Na2CO3 A.①② B.③⑥ C.④⑤ D.②⑤ 解析:選B?、貼a2CO3、NaHCO3溶液均因水解呈堿性,同溫度相同物質(zhì)的量濃度兩溶液,Na2CO3水解程度大于NaHCO3,前者溶液中c(OH-)大,pH大,正確;②因Na2CO3溶液中c(OH-)大,分別滴加酚酞溶液,紅色較深的是Na2CO3溶液,正確;③取同量的溶液于兩支試管中,加熱,均沒有氣體生成,錯(cuò)誤;④同濃度的兩溶液中,分別逐滴加入稀鹽酸,NaHCO3開始就有氣體放出,
26、正確;⑤向同濃度的兩溶液中分別滴加BaCl2溶液,生成白色沉淀的是Na2CO3,正確;⑥二者均與Ba(OH)2溶液反應(yīng),生成白色沉淀,不能鑒別二者,錯(cuò)誤。 提能點(diǎn)(二) Na2CO3的工業(yè)制備——侯氏制堿法 (1)制備原理 把二氧化碳通入氨的氯化鈉飽和溶液中,使溶解度較小的碳酸氫鈉從溶液中析出;過濾得到碳酸氫鈉晶體,碳酸氫鈉受熱分解生成碳酸鈉。 (2)反應(yīng)的化學(xué)方程式 ①生成NaHCO3: NaCl+NH3+CO2+H2O===NaHCO3↓+NH4Cl。 ②生成Na2CO3:2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O。 提能點(diǎn)(三) Na2CO3、NaHCO3、NaOH
27、及其混合物與鹽酸反應(yīng)的4類圖像 (1)向Na2CO3溶液中逐滴加入鹽酸 消耗鹽酸的體積與產(chǎn)生CO2的體積關(guān)系(如圖所示)。 圖像特點(diǎn) Oa段、ab段消耗鹽酸的體積相等 反應(yīng)原理 Oa段離子方程式:CO+H+===HCO; ab段離子方程式:HCO+H+===H2O+CO2↑ (2)向NaHCO3溶液中逐滴加入鹽酸 消耗鹽酸的體積與產(chǎn)生CO2的體積關(guān)系(如圖所示)。 圖像特點(diǎn) 從O點(diǎn)開始即產(chǎn)生CO2氣體 反應(yīng)原理 離子方程式:HCO+H+===H2O+CO2↑ (3)向Na2CO3、NaHCO3的混合溶液中逐滴加入鹽酸 消耗鹽酸的體積與產(chǎn)生CO2的體
28、積關(guān)系(如圖所示,設(shè)Na2CO3、NaHCO3的物質(zhì)的量之比為m∶n=1∶1,其他比例時(shí)的圖像略)。 圖像特點(diǎn) Oa段消耗鹽酸的體積小于ab段消耗鹽酸的體積 反應(yīng)原理 Oa段離子方程式:CO+H+===HCO; ab段離子方程式:HCO+H+===H2O+CO2↑ (4)向NaOH、Na2CO3的混合物中逐滴加入鹽酸 消耗鹽酸的體積與產(chǎn)生CO2的體積關(guān)系(如圖所示,設(shè)NaOH、Na2CO3的物質(zhì)的量之比x∶y=1∶1,其他比例時(shí)的圖像略)。 圖像特點(diǎn) Oa段消耗鹽酸的體積大于ab段消耗鹽酸的體積 反應(yīng)原理 Oa段離子方程式:H++OH-===H2O,CO+H+==
29、=HCO; ab段離子方程式:HCO+H+===H2O+CO2↑ [對(duì)點(diǎn)練] 2.(2019·南京一中質(zhì)檢)向100 mL NaOH溶液中通入一定量的CO2氣體,充分反應(yīng)后,再向所得溶液中逐滴加入0.2 mol·L-1的鹽酸,產(chǎn)生CO2的體積與所加鹽酸體積之間關(guān)系如圖所示。 下列判斷正確的是( ) A.原NaOH溶液的濃度為0.2 mol·L-1 B.通入CO2在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為448 mL C.所得溶液的溶質(zhì)成分的物質(zhì)的量之比為 n(NaOH)∶n(Na2CO3)=1∶3 D.所得溶液的溶質(zhì)成分的物質(zhì)的量之比為 n(NaHCO3)∶n(Na2CO3)=1∶1
30、 解析:選A 當(dāng)向100 mL NaOH溶液中通入一定量的CO2氣體時(shí),反應(yīng)有兩種可能情況:2NaOH+CO2===Na2CO3+H2O或NaOH+CO2===NaHCO3,再加入鹽酸100 mL時(shí),無論溶液中溶質(zhì)是NaOH、NaHCO3還是Na2CO3,最終都會(huì)生成NaCl,因n(Na+)=n(Cl-),所以n(NaOH)=n(HCl)=0.02 mol,NaOH和鹽酸的體積相同,那么濃度也相同,即原NaOH溶液的濃度為0.2 mol·L-1,A項(xiàng)正確;鹽酸由25 mL滴至100 mL時(shí),發(fā)生的反應(yīng)為NaHCO3+HCl===NaCl+CO2↑+H2O,消耗鹽酸0.015 mol,生成CO2
31、 0.015 mol,即通入CO2在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為336 mL,B項(xiàng)錯(cuò)誤;設(shè)所得溶液中的Na2CO3為x mol,NaHCO3為y mol,根據(jù)原子守恒:2x mol+y mol=0.02 mol,x mol+y mol=0.015 mol,解得x=0.005,y=0.01,所得溶液的溶質(zhì)成分的物質(zhì)的量之比為n(NaHCO3)∶n(Na2CO3)=2∶1,C、D項(xiàng)錯(cuò)誤。 [題點(diǎn)全練—過高考] 題點(diǎn)一 Na2CO3、NaHCO3的性質(zhì)與應(yīng)用 1.下列說法正確的是( ) A.用試管加熱碳酸氫鈉固體時(shí),使試管口豎直向上 B.蘇打是面包發(fā)酵粉的主要成分之一 C.用熱的燒堿溶液洗去油污
32、,是因?yàn)镹a2CO3可直接與油污反應(yīng) D.NaHCO3溶液中加足量Ba(OH)2溶液: HCO+Ba2++OH-===BaCO3↓+H2O 解析:選D A項(xiàng),試管口應(yīng)略向下傾斜,避免生成的水蒸氣遇冷凝結(jié)、回流到試管底部使試管炸裂,錯(cuò)誤;B項(xiàng),面包發(fā)酵粉的主要成分之一是小蘇打,錯(cuò)誤;C項(xiàng),燒堿是NaOH而不是Na2CO3,錯(cuò)誤。 2.(2019·江蘇泰州中學(xué)質(zhì)檢)下列關(guān)于Na2CO3和NaHCO3的比較中,說法不正確的是( ) A.NaHCO3 固體受熱容易分解,而Na2CO3固體受熱不容易分解 B.等物質(zhì)的量的Na2CO3和NaHCO3分別與足量的鹽酸反應(yīng),前者消耗鹽酸的物質(zhì)的量
33、比后者多 C.向等體積等物質(zhì)的量濃度的Na2CO3和NaHCO3溶液分別滴加2滴酚酞溶液,前者顏色比后者深 D.Na2CO3溶液和NaHCO3溶液分別與Ba(OH)2溶液反應(yīng)的離子方程式相同 解析:選D Na2CO3溶液和NaHCO3溶液分別與Ba(OH)2溶液反應(yīng)的離子方程式不相同,Na2CO3與Ba(OH)2溶液:CO+Ba2+===BaCO3↓,NaHCO3與Ba(OH)2溶液反應(yīng),當(dāng)NaHCO3少量時(shí):HCO+OH-+Ba2+===BaCO3↓+H2O;當(dāng)NaHCO3過量時(shí):2HCO+Ba2++2OH-===BaCO3↓+CO+2H2O。 題點(diǎn)二 Na2CO3、NaHCO3的鑒
34、別和除雜 3.為除去括號(hào)內(nèi)的雜質(zhì),所選用的試劑或方法不正確的是( ) A.Na2CO3溶液(NaHCO3),選用適量的NaOH溶液 B.NaHCO3溶液(Na2CO3),應(yīng)通入過量的CO2氣體 C.Na2O2粉末(Na2O),將混合物在氧氣中加熱 D.Na2CO3溶液(Na2SO4),加入適量Ba(OH)2溶液,過濾 解析:選D Ba(OH)2與Na2CO3和Na2SO4均發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成白色沉淀,不符合除雜的要求。 4.某?;瘜W(xué)課外小組為了鑒別碳酸鈉和碳酸氫鈉兩種白色固體,用不同的方法做了以下實(shí)驗(yàn),如圖所示。 (1)只根據(jù)圖Ⅰ所示實(shí)驗(yàn),不能夠達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡脑蚴莀___
35、_____________________。 (2)圖Ⅱ、Ⅲ所示實(shí)驗(yàn)均能鑒別這兩種物質(zhì),其反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________________________________________________________。 (3)若用實(shí)驗(yàn)Ⅱ驗(yàn)證碳酸鈉和碳酸氫鈉的熱穩(wěn)定性,則試管B中裝入的固體最好是_______________________________________________________________(填化學(xué)式)。 解析:(1)NaHCO3、Na2CO3都與鹽酸反應(yīng)放出CO2,不能達(dá)到目的。 (2)Ⅱ、Ⅲ中發(fā)生的反應(yīng)均為2NaHCO3
36、Na2CO2+CO2↑+H2O,CO2+Ca(OH)2===CaCO3↓+H2O。 (3)試管B中裝入碳酸氫鈉,試管A中裝入碳酸鈉,直接加熱的碳酸鈉溫度高,不分解,不能使澄清石灰水變渾濁,而間接加熱的碳酸氫鈉分解,使澄清石灰水變渾濁,表明了碳酸氫鈉不穩(wěn)定。 答案:(1)無論是Na2CO3還是NaHCO3均可以與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生CO2,均使澄清石灰水變渾濁,達(dá)不到實(shí)驗(yàn)?zāi)康? (2)2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑,CO2+Ca(OH)2===CaCO3↓+H2O (3)NaHCO3 題點(diǎn)三 Na2CO3、NaHCO3與酸反應(yīng)的定量關(guān)系 5.將0.4 g NaOH和1.06 g N
37、a2CO3混合并配成溶液,向溶液中滴加0.1 mol·L-1稀鹽酸。下列圖像能正確表示加入鹽酸的體積和生成CO2的物質(zhì)的量的關(guān)系的是( ) 解析:選C 向NaOH與Na2CO3的混合溶液中滴加鹽酸,鹽酸首先與NaOH反應(yīng),然后與Na2CO3反應(yīng)轉(zhuǎn)化為NaHCO3:CO+H+===HCO,之后與HCO反應(yīng)生成CO2,因n(OH-)=n(CO)=0.01 mol,故加入0.02 mol HCl 后開始有氣體生成。結(jié)合各種物質(zhì)的量分析圖像可知,選項(xiàng)C符合題意。 6.分別取等物質(zhì)的量濃度的氫氧化鈉溶液各100 mL,再通入一定量的CO2,隨后分別各取20 mL溶液,向其中逐滴滴入0.2
38、mol·L-1的鹽酸,在標(biāo)準(zhǔn)狀況下產(chǎn)生CO2的體積(y軸)與所加入鹽酸的體積(x軸)的關(guān)系如下圖(分A、B兩種情況): (1)在A情況下,溶質(zhì)是__________________(填化學(xué)式),其物質(zhì)的量之比為________。 (2)在B情況下,溶質(zhì)是__________________(填化學(xué)式),其物質(zhì)的量之比為________。 (3)原氫氧化鈉溶液的物質(zhì)的量濃度為________________________________________。 解析:(1)CO2與NaOH溶液反應(yīng)后,其溶質(zhì)可能為NaOH和Na2CO3、Na2CO3、Na2CO3和NaHCO3、NaHCO
39、3;A中,x=100時(shí)開始生成CO2,x=150時(shí)反應(yīng)完全,溶質(zhì)為Na2CO3與NaOH,且n(Na2CO3)∶n(NaOH)=1∶1。 (2)B圖像中,開始無CO2生成,含有Na2CO3,至無氣體放出時(shí)消耗鹽酸150 mL-50 mL=100 mL,是50 mL的2倍,則含有NaHCO3,n(Na2CO3)∶n(NaHCO3)=1∶1。 (3)當(dāng)加入150 mL鹽酸時(shí),恰好完全反應(yīng),此時(shí)溶液中溶質(zhì)為NaCl。據(jù)物料守恒有n(NaOH)=n(Na+)=n(Cl-)=0.2 mol·L-1×0.15 L=0.03 mol,所以c(NaOH)==1.5 mol·L-1。 答案:(1)NaOH
40、、Na2CO3 1∶1 (2)Na2CO3、NaHCO3 1∶1 (3)1.5 mol·L-1 堿金屬元素 焰色反應(yīng) [教材基礎(chǔ)—自熱身] 1.堿金屬 (1)堿金屬的一般性質(zhì) 原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 相同點(diǎn) 最外層上都只有1個(gè)電子具有相似的化學(xué)性質(zhì) 不同點(diǎn) 從Li→Cs電子層數(shù)逐漸增多,原子半徑逐漸增大從Li到Cs金屬性逐漸增強(qiáng) 物理性質(zhì) 相同點(diǎn) 堿金屬除Cs略帶金色光澤外,其他都是銀白色有金屬光澤的固體,密度較小,硬度較小,熔、沸點(diǎn)較低,導(dǎo)電、導(dǎo)熱性較強(qiáng) 遞變性 從Li→Cs密度逐漸增大(Na、K反常),熔、沸點(diǎn)逐漸降低 化學(xué)性質(zhì) 與O2等非金屬的反應(yīng)
41、堿金屬都能與O2等非金屬反應(yīng),Li、Na與O2反應(yīng)的化學(xué)方程式為 4Li+O22Li2O,2Na+O2Na2O2。 K、Rb、Cs與O2反應(yīng)生成比過氧化物結(jié)構(gòu)更復(fù)雜的物質(zhì) 與H2O的反應(yīng) 堿金屬單質(zhì)與水均能發(fā)生反應(yīng),生成氫氧化物和H2。反應(yīng)的化學(xué)方程式可表示為(用M代表堿金屬)2M+2H2O===2MOH+H2↑,但反應(yīng)的劇烈程度不同:從Li→Cs反應(yīng)越來越劇烈,證明它們的金屬性逐漸增強(qiáng) (2)堿金屬的特殊性質(zhì) ①堿金屬的密度一般隨核電荷數(shù)的增大而增大,但鉀的密度比鈉小。 ②堿金屬一般都保存在煤油中,但由于鋰的密度小于煤油的密度而將鋰保存在石蠟中。 ③堿金屬可與H2發(fā)生反應(yīng)生成
42、RH(R代表堿金屬),屬于離子化合物,H元素顯-1價(jià),堿金屬氫化物是強(qiáng)還原劑。如NaH+H2O===NaOH+H2↑,NaH是還原劑,H2O是氧化劑,氧化產(chǎn)物為 H2,還原產(chǎn)物也為 H2。 2.焰色反應(yīng) (1)概念:很多金屬或它們的化合物在灼燒時(shí)都會(huì)使火焰呈現(xiàn)特殊顏色的現(xiàn)象,屬于元素的物理性質(zhì)。 (2)操作步驟 鉑絲無色待測(cè)物觀察火焰顏色鉑絲無色。 (3)常見元素焰色反應(yīng)的顏色 鈉元素:黃色;鉀元素:紫色(透過藍(lán)色鈷玻璃);銅元素:綠色。 [題點(diǎn)全練—過高考] 1.下列對(duì)堿金屬性質(zhì)的敘述中,正確的是( ) A.都是銀白色的柔軟金屬,其密度都較小 B.單質(zhì)在空氣中燃燒生
43、成的都是過氧化物 C.堿金屬單質(zhì)與水劇烈反應(yīng)生成堿和氫氣 D.單質(zhì)的熔沸點(diǎn)隨著原子序數(shù)的增加而升高 解析:選C 堿金屬中除Cs外都呈銀白色,密度較??;鋰在空氣中燃燒生成氧化鋰;單質(zhì)的熔沸點(diǎn)隨著原子序數(shù)的增加而降低。 2.用光潔的鉑絲蘸取某無色溶液在無色火焰上灼燒,直接觀察到火焰呈黃色,下列各判斷正確的是( ) A.只含有Na+ B.一定含有Na+,可能含有K+ C.既含有Na+,又含有K+ D.可能含有Na+,可能還含有K+ 解析:選B Na元素的焰色為黃色,而K元素的焰色為紫色,而且黃色會(huì)干擾紫色,所以不能判斷是否含有K元素。 3.最近,德國(guó)科學(xué)家實(shí)現(xiàn)了銣原子氣體超流體
44、態(tài)與絕緣態(tài)的可逆轉(zhuǎn)換,該成果將在量子計(jì)算機(jī)研究方面帶來重大突破。已知銣?zhǔn)堑?7號(hào)元素,質(zhì)量數(shù)是85。根據(jù)材料回答下列問題: (1)銣37Rb位于元素周期表的第________周期第________族。 (2)關(guān)于銣的結(jié)構(gòu)和性質(zhì),判斷正確的是________(填序號(hào))。 ①與水反應(yīng)比鈉劇烈 ②它的原子半徑比鈉小?、鬯难趸锉┞对诳諝庵幸孜誄O2 ④它的陽離子最外層電子數(shù)和鎂原子相同?、菟沁€原劑 (3)氫化銣與水反應(yīng)可放出氫氣,則下列敘述正確的是________(填序號(hào))。 A.氫化銣溶于水顯酸性 B.氫化銣中H+被還原為氫氣 C.氫化銣與水反應(yīng)時(shí),水是還原劑 D.氫化銣中H
45、+核外有兩個(gè)電子 (4)現(xiàn)有銣和另一種堿金屬形成的合金50 g,當(dāng)它與足量水反應(yīng)時(shí),放出標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氫氣22.4 L,這種堿金屬可能是________(填序號(hào))。 A.Li B.Na C.K D.Cs 解析:(2)同主族元素,從上至下原子半徑逐漸增大,②錯(cuò)誤;由Rb的原子結(jié)構(gòu)示意圖可知④錯(cuò)誤;Na、Rb同主族,根據(jù)同主族元素的性質(zhì)遞變規(guī)律知,①③⑤正確。 (3)由反應(yīng)RbH+H2O===RbOH+H2↑可知,水中氫元素的化合價(jià)由+1價(jià)降低為0價(jià),水作氧化劑,而RbH中的氫元素的化合價(jià)升高,由-1價(jià)變?yōu)?價(jià),被氧化,RbH作還原劑,H-核外有兩個(gè)電子,D項(xiàng)正
46、確。 (4)設(shè)該合金的平均摩爾質(zhì)量為M g·mol-1,則根據(jù)電子得失守恒可得: =×2 M=25 因Rb的相對(duì)原子質(zhì)量大于25,則另一種堿金屬的相對(duì)原子質(zhì)量應(yīng)小于25,可能為L(zhǎng)i或Na。 答案:(1)五?、馎 (2)①③⑤ (3)D (4)AB [課堂真題集訓(xùn)—明考向] 1.判斷下列說法的正誤(正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“×”)。 (1)(2018·江蘇高考)NaHCO3受熱易分解,故可用于制胃酸中和劑( ) (2)(2017·江蘇高考)Na2O2吸收CO2產(chǎn)生O2,可用作呼吸面具供氧劑(
47、 ) (3)(2017·天津高考)為了除去NaHCO3固體中的Na2CO3,將固體加熱至恒重( ) (4)(2017·天津高考)用石灰、碳酸鈉等堿性物質(zhì)處理廢水中的酸( ) (5)(2016·全國(guó)卷Ⅱ)分別將少量鈉投入到盛有水和乙醇的燒杯中,比較水與乙醇中氫的活潑性( ) (6)(2015·全國(guó)卷Ⅰ)過氧化鈉與水反應(yīng)時(shí),生成0.1 mol O2轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為0.2NA( ) (7)(2015·全國(guó)卷Ⅱ)鈉在空氣中燃燒可生成多種氧化物。23 g鈉充分燃燒時(shí)轉(zhuǎn)移電子數(shù)為1NA( ) (8)(2015·全國(guó)卷Ⅱ)1 L 0.1 mol·L-1的NaHCO3溶液中HCO和CO離
48、子數(shù)之和為 0.1NA( ) (9)(2015·全國(guó)卷Ⅱ)將稀鹽酸滴入碳酸鈉與氫氧化鈉的混合溶液,立即產(chǎn)生氣泡( ) (10)(2014·全國(guó)卷Ⅱ)CO2通過Na2O2粉末后固體物質(zhì)增重( ) (11)(2014·全國(guó)卷Ⅱ)碳酸氫鈉受熱分解實(shí)驗(yàn)如圖所示( ) (12)(2014·全國(guó)卷Ⅱ)用熱堿水清除炊具上殘留的油污,沒有發(fā)生化學(xué)反應(yīng)( ) 答案:(1)× (2)√ (3)× (4)√ (5)√ (6)√ (7)√ (8)× (9)× (10)√ (11)× (12)× 2.(2016·江蘇高考)根據(jù)侯氏制堿原理制備少量NaHCO3的實(shí)驗(yàn),經(jīng)過制取氨氣、制取NaHCO3、分離NaHCO3、干燥NaHCO3四個(gè)步驟。下列圖示裝置和原理能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖? ) 解析:選C A項(xiàng)中,制取NH3應(yīng)用Ca(OH)2和NH4Cl固體加熱,不正確;B項(xiàng)中,CO2氣體應(yīng)長(zhǎng)管進(jìn)、短管出,不正確;C項(xiàng)中,析出的NaHCO3晶體用過濾的方法分離,正確;D項(xiàng)中NaHCO3應(yīng)低溫烘干,不能直接加熱,易發(fā)生反應(yīng)2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O,不正確。
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