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2019-2020年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 專題3.2 鈉的其他常見化合物 堿金屬元素講案（含解析） 復(fù)習(xí)目標(biāo)： 1、 掌握碳酸鈉、碳酸氫鈉、氫氧化鈉的性質(zhì)及檢驗(yàn) 2、 掌握侯氏制堿法的基本原理及應(yīng)用 3、 掌握堿金屬元素性質(zhì)的相似性和遞變性 基礎(chǔ)知識回顧： 一、碳酸鈉和碳酸氫鈉 1、碳酸鈉和碳酸氫鈉的比較 名稱 碳酸鈉 碳酸氫鈉 化學(xué)式 Na2CO3 NaHCO3 俗名 純堿、蘇打 小蘇打 水溶液酸堿性 堿性（pH=10~12） 堿性（pH=8~9） 類別 正鹽 酸式鹽 顏色、狀態(tài) 白色粉末 白色晶體 水溶性 易溶（較碳酸氫鈉大） 可溶 與鹽酸反應(yīng)及速率 碳酸鈉小于碳酸氫鈉 熱穩(wěn)定性 穩(wěn)定 易分解 用途 相互轉(zhuǎn)化 Na2CO3 NaHCO3 2、碳酸鈉和碳酸氫鈉的鑒別 （1）熱穩(wěn)定性不同。分別加熱少量固體，若發(fā)生分解反應(yīng)，將產(chǎn)生的氣體通入澄清的石灰水中，石灰水變渾濁的原試劑是NaHCO3，另一個(gè)為Na2CO3。 （2）和酸反應(yīng)速率不同。分別取一定質(zhì)量的固體，加入等濃度、等體積的鹽酸，反應(yīng)快、產(chǎn)生氣體多的為NaHCO3，另一個(gè)為Na2CO3。 （3）陰離子不同。分別取其稀溶液，滴加氯化鋇稀溶液或CaCl2溶液，產(chǎn)生沉淀的原試劑為Na2CO3，另一個(gè)為NaHCO3。 （4）溶液的酸堿性。測其稀溶液(0.1 molL-1)的pH，Na2CO3溶液的pH在12左右，而NaHCO3溶液的pH在8左右。 3、 碳酸氫鈉和碳酸鈉的制法 （1）制取NaHCO 3的方法 ①減壓低溫蒸干NaHCO3溶液。NaHCO3遇熱易分解，其水溶液加熱更易分解，所以不可能采用常壓下蒸發(fā)溶劑的方法制得NaHCO3晶體。 ②往飽和Na2CO3 溶液中通入CO2，過濾得到晶體。 Na2CO 3+CO 2+H2O=2NaHCO 3 （2）聯(lián)堿法制純堿原理 ①在飽和食鹽水中通NH3飽和后，再通CO2 ：NH3+CO2+H2O=NH4HCO3 ②生成NH4HCO3的溶解度大，而c(Na+)也大，而NaHCO3溶解度小，故產(chǎn)生沉淀：NaCl+ NH4HCO3=NaHCO3↓+NH4Cl， 總方程式：NaCl+NH3+CO2+H2ONaHCO3↓+NH4Cl。 ③將析出沉淀加熱，制得Na2CO3（純堿） 注意：不能先通入CO2達(dá)飽和后再通入NH3，因?yàn)镃O2在水中的溶解度很小(1∶1)，即使通入過量的NH3，所生成的NaHCO3、NH4Cl也很少，這樣就無法制取NaHCO3。 【典型例題1】(xx惠州調(diào)研)有兩個(gè)分別裝有Na2CO3和NaHCO3固體的試劑瓶，因標(biāo)簽失落而無法區(qū)分。有4位同學(xué)為鑒別它們，分別設(shè)計(jì)了下列四種不同的方法，其中可行的是 (　　) A．分別取樣配成溶液，再加入澄清石灰水，觀察是否有沉淀生成 B．分別取樣后，加入相同濃度和相同體積的稀鹽酸，觀察反應(yīng)的快慢 C．分別取樣加熱，再檢驗(yàn)是否有使澄清石灰水變渾濁的氣體產(chǎn)生 D．分別取樣配成溶液，在火焰上灼燒，觀察火焰的顏色 【遷移訓(xùn)練1】有A、B兩個(gè)完全相同的裝置，某學(xué)生分別在它們的側(cè)管中裝入1.06 g Na2CO3和0.84 g NaHCO3，A、B中分別有10 mL相同濃度的鹽酸，將兩個(gè)側(cè)管中的物質(zhì)同時(shí)倒入各自的試管中，下列敘述正確的是(　　) A．A裝置的氣球膨脹速率大 B．若最終兩氣球體積相同，則鹽酸的濃度一定大于或等于2 mol/L C．若最終兩氣球體積不同，則鹽酸的濃度一定小于或等于1 mol/L D．最終兩試管中Na＋、Cl－的物質(zhì)的量一定相同 二、氫氧化鈉 1、NaOH為強(qiáng)堿，具有堿的通性。 2、CO2與NaOH溶液反應(yīng)的計(jì)算 ①CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O ②CO2+ Na2CO3+ H2O =2NaHCO3 ③CO2+NaOH=NaHCO3（①②之和） 反應(yīng)情況 生成物 <1:2 NaOH過量，只發(fā)生① Na2CO3、過量NaOH =1:2 恰好按①反應(yīng) Na2CO3 1:2< < 1 ①、均有 Na2CO3、NaHCO3 =1:1 恰好按③反應(yīng) NaHCO3 >1:1 按③反應(yīng)，CO2有剩余 NaHCO3 【典型例題2】在1.00L 1mol/L氫氧化鈉溶液中通入16.8L標(biāo)準(zhǔn)狀況下的CO2氣體，所得的溶液中含有的溶質(zhì)是（ ） A．Na2CO3 B．NaHCO3 C．Na2CO3和NaHCO3 D．NaOH、Na2CO3和NaHCO3 【遷移訓(xùn)練2】往甲、乙、丙、丁四個(gè)燒杯內(nèi)分別放入0.1 mol的鈉、氧化鈉、過氧化鈉和氫氧化鈉，然后各加入100 mL水，攪拌，使固體完全溶解，則甲、乙、丙、丁溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大小順序是( ) A．甲＜乙＜丙＜丁 B．丁＜甲＜乙＝丙 C．甲＝?。家遥奖? D．?。技祝家遥急? 三、堿金屬元素 1、原子結(jié)構(gòu) （1）相似性：最外層均為1個(gè)電子，易失去一個(gè)電子 （2）遞變性：核電荷數(shù)依次增多，電子層數(shù)依次增多，原子半徑依次增大，失電子能力依次增強(qiáng)，活潑程度增強(qiáng) 2、元素性質(zhì) （1）相似性：均為活潑金屬元素，最高正價(jià)均為+1價(jià) （2）遞變性：失電子能力依次增強(qiáng)，金屬性依次增強(qiáng) 3、單質(zhì)性質(zhì) （1）相似性：均具強(qiáng)還原性，均具輕、軟、易熔的特點(diǎn) （2）遞變性：還原性依次增強(qiáng)，密度趨向增大，熔沸點(diǎn)依次降低（原因，可與鹵素對比），硬度趨向減小 4、化合物性質(zhì) （1）相似性：氫氧化物均為強(qiáng)堿 （2）遞變性：氫氧化物的堿性依次增強(qiáng) 5、堿金屬的性質(zhì)規(guī)律與特例 （1）通常合金多呈固態(tài)，而鈉鉀合金卻是液態(tài)。 （2）堿金屬單質(zhì)在空氣或氧氣中燃燒時(shí)，生成過氧化物甚至比過氧化物更復(fù)雜的氧化物，而Li只生成Li2O。 （3）堿金屬單質(zhì)密度一般隨核電荷數(shù)增大而遞增，但K的密度比Na小。 （4）堿金屬單質(zhì)一般跟水劇烈反應(yīng)，但Li跟水反應(yīng)緩慢（LiOH溶解度小）。 （5）堿金屬單質(zhì)因其活動性強(qiáng)，多保存在煤油中，而Li卻因密度比煤油更小，只能保存在液體石蠟中。 （6）堿金屬的鹽一般都易溶于水，但Li2CO3卻微溶。 （7）一般說，酸式鹽較正鹽溶解度大，但NaHCO3卻比Na2CO3溶解度小。 （8）試劑瓶中的藥品取出后，一般不能放回原瓶，但I(xiàn)A金屬Na、K等除外。 （9）一般活潑金屬能從鹽中置換出不活潑金屬，但對IA非?；顫姷慕饘貼a、K等除外。如：2Na+CuSO4+2H2O=Cu(OH)2↓+H2↑+Na2SO4。 （10）Fr是放射性元素，所以在自然界中不存在。 三、焰色反應(yīng) 許多金屬或他們的化合物在燃燒時(shí)火焰呈現(xiàn)出特殊的顏色，這在化學(xué)上叫焰色反應(yīng)。這是一種物理變化，是某種元素的性質(zhì)。鈉是黃色 ，鉀是紫色（透過藍(lán)色鈷玻璃） 用品：鉑絲（或鐵、鉻、鎳、鎢等）、酒精燈（或煤氣燈）、試劑。 步驟：①鉑絲在火焰上灼燒至原火焰色。 ②蘸取溶液（沾取固體）放在火焰上灼燒，觀察火焰顏色，觀察鉀火焰顏色要透過藍(lán)色的鈷玻璃去觀察。 ③鹽酸洗鉑絲。 ④鉑絲在火焰上灼燒至原火焰色（如不能灼燒至原火焰色，則需再酸洗，再灼燒）。⑤再蘸?。ㄕ慈。┝硗饣瘜W(xué)藥品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 【典型例題3】【浙江省杭州二中xx年度高三上學(xué)期第二次月考試卷】xx年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予了美國科學(xué)家Peter Agre和Roderick Mackinnon以表彰他們在“水通道”和“離子通道”的研究成就。Mackinnon教授的研究內(nèi)容主要是Na+、K+體積很接近，但在生物體內(nèi)呈現(xiàn)的差別卻高達(dá)1萬倍，他革命性的讓科學(xué)家觀測Na+、K+在進(jìn)入離子通道前、通道中以及穿過通道后的狀態(tài)，可為病人在“離子通道”中尋找具體的病因，并研制相應(yīng)藥物。下列關(guān)于鈉、鉀的說法正確的是 A．單質(zhì)鈉的密度比鉀的密度小 B．Na+和K+常用作氧化劑 C．鈉和鉀都是短周期元素 D．鈉和鉀的合金[ω(K)=50%~80%]在室溫下呈液態(tài) 【遷移訓(xùn)練3】下述對焰色反應(yīng)實(shí)驗(yàn)操作注意事項(xiàng)的說明，正確的是 (　　) ①鉀的火焰顏色要透過藍(lán)色鈷玻璃觀察 ②先將鉑絲灼燒到與原來火焰的顏色相同，再蘸取被檢驗(yàn)的物質(zhì) ③每次實(shí)驗(yàn)后，要將鉑絲用鹽酸洗凈 ④實(shí)驗(yàn)時(shí)最好選擇本身顏色較淺的火焰 ⑤沒有鉑絲時(shí)，也可以用光潔無銹的鐵絲代替 A．僅有③不正確 B．僅有④不正確 C．僅有⑤不正確 D．全對 【答案】D 【解析】焰色反應(yīng)是通過觀察火焰顏色來檢驗(yàn)離子存在的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)時(shí)所用火焰和所用金屬絲在灼燒時(shí)都 不應(yīng)該有很明顯的顏色，否則將無法觀察到被檢驗(yàn)離子的真實(shí)焰色反應(yīng)情況．觀察鉀的火焰顏色時(shí)要透過 藍(lán)色鈷玻璃，目的是為了濾去鈉的黃光。 考點(diǎn)詳析： 考點(diǎn)一：碳酸鈉與碳酸氫鈉與鹽酸反應(yīng)及圖像 1、鹽酸逐滴加入Na2CO3溶液中 ①現(xiàn)象：開始無明顯現(xiàn)象，后有無色氣體放出。 ②反應(yīng)：無明顯現(xiàn)象時(shí)反應(yīng)的離子方程式：CO＋H＋===HCO，無色氣體放出時(shí)反應(yīng)的離子方程式：HCO＋H＋===CO2↑＋H2O。 2、Na2CO3溶液逐滴加入稀鹽酸中 ①現(xiàn)象：有無色氣體放出。 ②反應(yīng)的離子方程式：CO＋2H＋===CO2↑＋H2O。 3、碳酸鈉、碳酸氫鈉與鹽酸反應(yīng)的基本圖像的歸納總結(jié) ①向Na2CO3中逐滴加入鹽酸，消耗HCl的體積與產(chǎn)生CO2的體積的關(guān)系如圖1所示； ②向NaHCO3中逐滴加入鹽酸，消耗HCl的體積與產(chǎn)生CO2的體積的關(guān)系如圖2所示； ③向NaOH、Na2CO3的混合物中逐滴加入鹽酸，消耗HCl的體積與產(chǎn)生CO2的體積的關(guān)系如圖3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)； ④向Na2CO3、NaHCO3的混合物中逐滴加入鹽酸，消耗HCl的體積與產(chǎn)生CO2的體積的關(guān)系如圖4所示(設(shè)Na2CO3、NaHCO3的物質(zhì)的量之比m∶n＝1∶1，其他比例時(shí)的圖像略)。 【典型例題4】【xx上海，11】將0.4 g NaOH和1.06 g Na2CO3混合并配成溶液，向溶液中滴加 0.1 molL－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(　　) 【答案】C 【遷移訓(xùn)練4】【湖南常德xx上期末】加熱21.2g KOH和KHCO3的混合物使其充分反應(yīng)后冷卻，稱得固體質(zhì)量減少1.8g，則下列說法中正確的是（n表示物質(zhì)的量） A．n(KOH) = 0.1mol B．n(KOH) ＜ n（KHCO3) C．n(KHCO3) = 0.2mol D．n(KOH) ＞ n（KHCO3) 考點(diǎn)二：碳酸鈉的制取及性質(zhì)探究 1、侯氏制堿法 （1）氨堿法(索爾維制堿法) 向飽和食鹽水中通入足量氨氣至飽和，然后在加壓下通入CO2(由CaCO3煅燒而得)，因NaHCO3溶解度較小，故有下列反應(yīng)發(fā)生： NH3＋CO2＋H2O＝NH4HCO3 NaCl＋NH4HCO3＝NaHCO3↓＋NH4Cl 將析出的NaHCO3晶體煅燒，即得Na2CO3： 2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O 母液中的NH4Cl加消石灰可回收氨，以便循環(huán)使用： 2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O 此法優(yōu)點(diǎn)：原料經(jīng)濟(jì)，能連續(xù)生產(chǎn)，CO2和NH3能回收使用． 缺點(diǎn)：大量CaCl2用途不大，NaCl利用率只有70%，約有30%的NaCl留在母液中。 （2）聯(lián)合制堿法(侯氏制堿法) 根據(jù)NH4Cl在常溫時(shí)的溶解度比NaCl大，而在低溫下卻比NaCl溶解度小的原理，在278K～283K(5℃～10℃)時(shí)，向母液中加入食鹽細(xì)粉，而使NH4Cl單獨(dú)結(jié)晶析出供做氮肥． 此法優(yōu)點(diǎn)：保留了氨堿法的優(yōu)點(diǎn)，消除了它的缺點(diǎn)，使食鹽的利用率提高到96%；NH4Cl可做氮肥；可與合成氨廠聯(lián)合，使合成氨的原料氣CO轉(zhuǎn)化成CO2，革除了CaCO3制CO2這一工序。 2、碳酸鈉性質(zhì)探究 碳酸鈉與酸反應(yīng)及氫氧化鈉與二氧化碳制取碳酸鈉的過程均為有先后關(guān)系，分步進(jìn)行，在選擇題和填空題中都是熱點(diǎn)。在解題過程中分清先后，寫出反應(yīng)，進(jìn)行解題。 【典型例題5】我國化工專家侯德榜的“侯氏制堿法”曾為世界制堿工業(yè)作出了突出貢獻(xiàn)。以NaCl、NH3、CO2等為原料先制得NaHCO3，進(jìn)而生產(chǎn)出純堿。有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式為：NH3+CO2+H2O=NH4HCO3; NH4HCO3+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl; 2NaHCO3 =Na2CO3+CO2↑+H2O。 Ⅰ．原理分析 碳酸氫銨與飽和食鹽水反應(yīng)，能析出碳酸氫鈉晶體的原因是 。 a．碳酸氫鈉難溶于水 b．碳酸氫鈉受熱易分解 c．碳酸氫鈉的溶解度相對較小，在溶液中首先結(jié)晶析出 Ⅱ．實(shí)驗(yàn)探究 （1）一位同學(xué)將二氧化碳?xì)怏w通入含氨的飽和食鹽水中制備碳酸氫鈉，實(shí)驗(yàn)裝置如下圖所示（圖中夾持、固定用的儀器未畫出）。 回答下列有關(guān)問題： a．乙裝置中的試劑是 ； b．丁裝置中稀硫酸的作用是 ； c．實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，分離出NaHCO3晶體的操作是 （填分離操作的名稱）。 （2）另一位同學(xué)用圖中戊裝置（其他裝置未畫出）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 a．實(shí)驗(yàn)時(shí)，須先從 管通入 氣體，再從 管中通入 氣體。 b．有同學(xué)建議在戊裝置的b導(dǎo)管下端連接己裝置，理由是 。 （3）請?jiān)賹懗鲆环N實(shí)驗(yàn)室制取少量碳酸氫鈉的方法： 。 【遷移訓(xùn)練5】【xx天津28】（19分）根據(jù)侯德榜制堿法原理并參考下表的數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)室制備純堿Na2CO3的主要步驟是：將配制好的飽和NaCl溶液倒入燒杯中加熱，控制溫度在30～35℃，攪拌下分批加入研細(xì)的NH4HCO3固體，加料完畢后，繼續(xù)保溫30分鐘，靜置、過濾得NaHCO3晶體。用少量蒸餾水洗滌除去雜質(zhì)，抽干后，轉(zhuǎn)入蒸發(fā)皿中，灼燒2小時(shí)，制得Na2CO3固體。 四種鹽在不同溫度下的溶解度（g/100g水）表 溫度 溶解度 鹽 0℃ 10℃ 20℃ 30℃ 40℃ 50℃ 60℃ 100℃ NaCl 35.7 35.8 36.0 36.3 36.6 37.0 37.3 39.8 NH4HCO3 11.9 15.8 21.0 27.0 －① － － － NaHCO3 6.9 8.1 9.6 11.1 12.7 14.5 16.4 － NH4Cl 29.4 33.3 37.2 41.4 45.8 50.4 55.3 77.3 ①＞35℃NH4HCO3會有分解 請回答： （1）反應(yīng)溫度控制在30～35℃，是因?yàn)槿舾哂?5℃，則 ，若低于30℃，則 ；為控制此溫度范圍，采取的加熱方法為 。 （2）加料完畢后，繼續(xù)保溫30分鐘，目的是 。靜置后只析出NaHCO3晶體的原因是 。用蒸餾水洗滌NaHCO3晶體的目的是除去 雜質(zhì)（以化學(xué)式表示）。 （3）過濾所得的母液中含有 （以化學(xué)式表示），需加入 ，并作進(jìn)一步處理，使NaCl溶液循環(huán)使用，同時(shí)可回收NH4Cl。 （4）測試純堿產(chǎn)品中NaHCO3含量的方法是：準(zhǔn)確稱取純堿樣品W g，放入錐形瓶中加蒸餾水溶解，加1～2滴酚酞指示劑，用物質(zhì)的量濃度為c(mol/L)的HCl溶液滴定至溶液由紅色到無色（指示CO32－＋H＋＝HCO3－反應(yīng)的終點(diǎn)），所用HCl溶液體積為V1 mL，再加1～2滴甲基橙指示劑，繼續(xù)用HCl溶液滴定至溶液由黃變橙，所用HCl溶液總體積為V2 mL。寫出純堿樣品中NaHCO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計(jì)算式：NaHCO3（％）＝ 考點(diǎn)三：鈉及其化合物綜合轉(zhuǎn)化關(guān)系及應(yīng)用 【典型例題6】A、B、C、D、E五種物質(zhì)都含有同一元素，它們按下圖所示關(guān)系相互轉(zhuǎn)化，已知A為單質(zhì)。 （1）寫出A～E的化學(xué)式 （2）分別寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式，其中屬于氧化還原反應(yīng)的， 請標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目 ①A→B：________ ②A→C：________ ③A→D：________ ④C→D：________ ⑤C→E：________ ⑥D(zhuǎn)→E：________ 【遷移訓(xùn)練6】A—K是中學(xué)化學(xué)中常見的幾種物質(zhì)，它們之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖所示。已知常溫下A為固體單質(zhì)，B為淡黃色粉末，G、H為氣態(tài)單質(zhì)，I在常溫下為液體，D、E、F的水溶液均呈堿性，由C的飽和溶液制取F或E是重要的化工生產(chǎn)。回答下列問題： （1）寫出下列物質(zhì)的化學(xué)式：C________E_______ （2）寫出下列反應(yīng)的化學(xué)方程式： B→D：_______________________________ C→E：_______________________________ （3）畫出F的電子式：________________ （4）常溫下若電解1L C的飽和溶液，當(dāng)電路中通過0.1mol電子時(shí)，溶液的pH值(假設(shè)溶液體積不變)為_________。