2020年高考化學(xué)一輪總復(fù)習(xí) 第三章 第9講 鈉及重要化合物學(xué)案（含解析）.doc
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第三章 金屬元素及其重要化合物 [考綱解讀] 1.掌握Na及其重要化合物的主要性質(zhì)，了解其應(yīng)用。2.掌握鎂、鋁及其重要化合物的性質(zhì)，了解其用途。3.掌握Al3＋、AlO、Al(OH)3之間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系。4.了解鐵及其重要化合物的主要性質(zhì)及其應(yīng)用。5.以Fe2＋、Fe3＋的相互轉(zhuǎn)化為例，理解變價(jià)金屬元素的氧化還原反應(yīng)。6.能鑒別溶液中的Fe2＋、Fe3＋。7.了解銅及其化合物的性質(zhì)。 第9講 鈉及其重要化合物 一、鈉的性質(zhì)及應(yīng)用 1．鈉的物理性質(zhì) (1)顏色：銀白色，有金屬光澤。 (2)密度：ρ(H2O)＞ρ(Na)＞ρ(煤油)。 (3)熔點(diǎn)：低于100 ℃。 (4)硬度：質(zhì)地柔軟，可以用小刀切割。 2．從鈉原子的結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)鈉的化學(xué)性質(zhì)——還原性 (1)與非金屬單質(zhì)(如O2、Cl2)的反應(yīng) Cl2：2Na＋Cl22NaCl (2)與水的反應(yīng) ①離子方程式：2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑。 ②與滴加酚酞的水反應(yīng)的現(xiàn)象及解釋 (3)與鹽酸反應(yīng) 離子方程式：2Na＋2H＋===2Na＋＋H2 ↑。 (4)鈉與鹽的反應(yīng) ①鈉與鹽溶液反應(yīng) 如Na投入CuSO4溶液中，反應(yīng)的離子方程式為2Na＋2H2O＋Cu2＋===Cu(OH)2↓＋H2↑＋2Na＋。 ②金屬鈉具有強(qiáng)還原性，熔融狀態(tài)下可以用于制取金屬，如：4Na＋TiCl44NaCl＋Ti。 3．鈉的制取及保存 (1)制?。夯瘜W(xué)方程式為2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑。 (2)保存：密封保存，通常保存在煤油中。 4．鈉的用途 (1)制取Na2O2等化合物。 (2)鈉、鉀合金(液態(tài))可用于原子反應(yīng)堆的導(dǎo)熱劑。 (3)用作電光源，制作高壓鈉燈。 (4)冶煉某些金屬 二、氧化鈉和過(guò)氧化鈉 續(xù)表 三、碳酸鈉和碳酸氫鈉 四、堿金屬的一般性與特殊性 1．一般性 2．特殊性 (1)堿金屬的密度一般隨核電荷數(shù)的增大而增大，但鉀的密度比鈉的小。 (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)堿金屬跟氫氣反應(yīng)生成的堿金屬氫化物都是離子化合物，其中氫以H－形式存在，顯－1價(jià)，堿金屬氫化物是強(qiáng)還原劑。 五、焰色反應(yīng) 1．焰色反應(yīng)的概念 某些金屬或它們的化合物在灼燒時(shí)都會(huì)使火焰呈現(xiàn)出特殊的顏色，其屬于物理變化，屬于元素的性質(zhì)。 2．焰色反應(yīng)的操作 (1)洗、燒：將鉑絲蘸稀鹽酸在無(wú)色火焰上灼燒至無(wú)色。 (2)蘸、燒：蘸取試樣(固體也可以蘸取)在無(wú)色火焰上灼燒觀(guān)察火焰顏色。 (3)洗、燒：將鉑絲再蘸稀鹽酸灼燒至無(wú)色，就可以繼續(xù)做新的實(shí)驗(yàn)了。 3．常見(jiàn)元素的焰色 鈉元素黃色；鉀元素紫色(透過(guò)藍(lán)色鈷玻璃觀(guān)察)。 1.判斷正誤，正確的畫(huà)“√”，錯(cuò)誤的畫(huà)“”，并指明錯(cuò)因。 (1)鉀、鈉、鎂等活潑金屬著火時(shí)，不能用泡沫滅火器滅火。(√) 錯(cuò)因：___________________________________________________________ (2)1 mol Na2O2固體中含離子總數(shù)為4NA。() 錯(cuò)因：1_mol_Na2O2固體中含2_mol_Na＋和1_mol_O，離子總數(shù)為3NA。 (3)過(guò)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。(√) 錯(cuò)因：___________________________________________________________ (4)用鉑絲蘸取少量某溶液進(jìn)行焰色反應(yīng)，火焰呈黃色，該溶液一定是鈉鹽溶液。() 錯(cuò)因：NaOH溶液的焰色也是黃色。 (5)所有金屬及其化合物灼燒時(shí)火焰均有顏色。() 錯(cuò)因：鉑絲灼燒時(shí)就沒(méi)有顏色。 (6)相同溫度下溶解度：小蘇打<蘇打，熱穩(wěn)定性：Na2CO3>NaHCO3。(√) 錯(cuò)因：___________________________________________________________ 2．教材改編題 (據(jù)人教必修一P53 T2)下列關(guān)于鈉及其化合物的敘述中，正確的是( ) A．鈉露置在空氣中，表面很快變暗，是因?yàn)樯闪薔a2O2 B．鈉有很強(qiáng)的還原性 C．Na＋有很強(qiáng)的氧化性 D．NaCl灼燒時(shí)火焰呈黃色，這是NaCl的化學(xué)性質(zhì) 答案 B 考點(diǎn) 鈉的性質(zhì)及用途 [典例1] (2018石家莊模擬)有關(guān)鈉的敘述正確的是( ) A．2.3 g鈉與97.7 g水反應(yīng)后，溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)等于4% B．鈉和CuSO4溶液反應(yīng)生成的藍(lán)色沉淀上有時(shí)出現(xiàn)暗斑，這是析出了金屬銅 C．向金屬鈉與水反應(yīng)后的溶液中通入適量氯氣后，溶液中含有兩種溶質(zhì) D．鈉在空氣中的緩慢氧化與其在空氣中點(diǎn)燃所得的產(chǎn)物一樣 解析 w＝100%≠4%，A項(xiàng)錯(cuò)誤；Na先與H2O反應(yīng)生成NaOH，并放出大量的熱，NaOH再與硫酸銅反應(yīng)生成氫氧化銅藍(lán)色沉淀，氫氧化銅不穩(wěn)定，受熱分解為氧化銅，B項(xiàng)錯(cuò)誤；2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，2NaOH＋Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O，C項(xiàng)正確；D項(xiàng)，Na在空氣中緩慢氧化生成Na2O，Na在空氣中點(diǎn)燃生成Na2O2，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案 C 名師精講 1．鈉的取用方法：用鑷子夾取一小塊鈉，用濾紙吸干表面的煤油，在玻璃片上用小刀切取黃豆大小的鈉，剩余的鈉放回原試劑瓶。 2．鈉失火的處理：沙土蓋滅，不能用水或泡沫滅火器滅火。 3．鈉與水(或酸)：Na與H2O(或酸)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)都是與H＋的反應(yīng)。 4．鈉與鹽溶液的反應(yīng) (1)鈉與鹽溶液反應(yīng)的思維模板 如：Na與MgSO4溶液的反應(yīng)，先考慮Na與水反應(yīng)，再考慮MgSO4與生成的NaOH溶液反應(yīng)。 (2)鈉與不同鹽溶液反應(yīng)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的描述 ①共性 因?yàn)殁c與不同的溶液反應(yīng)均屬于劇烈的置換反應(yīng)，故有共同的現(xiàn)象產(chǎn)生：a.浮：鈉浮在液面上；b.熔：鈉熔化成光亮的小球；c.游：在液面上不停地游動(dòng)直至反應(yīng)完；d.響：反應(yīng)中不停地發(fā)出“嘶嘶嘶”的響聲。 ②差異性 與酸及能形成弱堿的金屬鹽溶液反應(yīng)時(shí)，由于溶液中H＋濃度較大，反應(yīng)比與水劇烈，最后鈉可能在液面上燃燒；與鹽溶液反應(yīng)時(shí)，還可能會(huì)生成沉淀(如生成難溶堿)、氣體(NH3)等。 1．把一小塊金屬鈉放入下列溶液中，說(shuō)法正確的是( ) A．放入飽和NaOH溶液中：有氫氣放出，恢復(fù)至原溫度后溶液的pH增大 B．放入稀CuSO4溶液中：有氫氣放出，有紫紅色銅析出 C．放入MgCl2溶液中：有氫氣放出，有白色沉淀生成 D．放入NH4NO3溶液中：有無(wú)色無(wú)味氣體放出 答案 C 解析 A項(xiàng)錯(cuò)誤，飽和NaOH溶液中放入鈉，鈉與水反應(yīng)消耗水且生成NaOH，從而會(huì)有部分NaOH晶體析出，同時(shí)生成氫氣，由于溶液仍是飽和溶液，故溶液的pH不變；B項(xiàng)錯(cuò)誤，鈉與水反應(yīng)生成氫氣和NaOH，NaOH與CuSO4反應(yīng)會(huì)出現(xiàn)藍(lán)色沉淀；C項(xiàng)正確，鈉與水反應(yīng)生成的NaOH與MgCl2反應(yīng)生成Mg(OH)2白色沉淀；D項(xiàng)錯(cuò)誤，鈉與水反應(yīng)放熱，生成的NaOH與NH反應(yīng)生成NH3H2O，NH3H2O部分分解產(chǎn)生的少量氨氣會(huì)與氫氣同時(shí)放出，故放出的氣體有刺激性氣味。 2．取一支大試管，加入20 mL飽和澄清石灰水(ρ＝1.06 gcm－3)，再加入5 mL苯(ρ＝0.87 gcm－3)，靜置后緩慢加入黃豆粒大小的鈉塊(ρ＝0.97 gcm－3)。下列實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中，能觀(guān)察到的有( ) ①鈉在飽和澄清石灰水層反應(yīng)并四處游動(dòng)?、谟袣怏w產(chǎn)生 ③澄清石灰水變渾濁 ④鈉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 答案 B 解析 根據(jù)題意，金屬鈉的密度小于飽和澄清石灰水，但大于苯，故將金屬鈉投入盛有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)生推動(dòng)作用，故金屬鈉在界面處可能上下跳動(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。 考點(diǎn) 氧化鈉、過(guò)氧化鈉 [典例2] Na2O的制取可以通過(guò)如下反應(yīng)完成：Na＋NaNO3Na2O＋N2↑(未配平)。請(qǐng)回答下列問(wèn)題： (1)上述反應(yīng)的氧化劑是________(寫(xiě)化學(xué)式)。制取Na2O時(shí)，若金屬鈉與NaNO3按質(zhì)量比23∶17投料，充分反應(yīng)后收集到的氣體體積為1.12 m3(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)，則制得的Na2O的質(zhì)量為_(kāi)_______kg。 (2)制取Na2O時(shí)由于設(shè)備密封性不好而進(jìn)入了少量空氣，導(dǎo)致制得的Na2O產(chǎn)品中含有Na2O2雜質(zhì)?，F(xiàn)有Na2O產(chǎn)品m g(假設(shè)只含有Na2O2雜質(zhì))，請(qǐng)從下面選用合適的儀器和試劑，設(shè)計(jì)一種可選用的實(shí)驗(yàn)儀器組合，以完成樣品中Na2O含量的測(cè)定。 可選用的試劑： a．濃硫酸 b．水 c．鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液 d．NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液 e．酚酞 f．堿石灰 g．稀鹽酸 (3)某學(xué)生設(shè)計(jì)了以下實(shí)驗(yàn)方案來(lái)測(cè)定該試樣中Na2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，其操作流程和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下： 該Na2O產(chǎn)品中Na2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_(kāi)_______。 解析 (1)由N元素的化合價(jià)降低可知，NaNO3是氧化劑。配平方程式：10Na＋2NaNO36Na2O＋N2↑，收集到1.12 m3(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)N2，n(N2)＝50 mol，那么n(Na2O)＝300 mol，故m(Na2O)＝18.6 kg。 (2)測(cè)定樣品中氧化鈉的含量有多種方法，可通過(guò)測(cè)生成O2的體積來(lái)計(jì)算Na2O2的量；也可測(cè)反應(yīng)后錐形瓶和溶液的總質(zhì)量與反應(yīng)前錐形瓶、樣品和水的總質(zhì)量之差，還可以通過(guò)滴定法測(cè)錐形瓶中生成NaOH的量來(lái)計(jì)算。 (3)設(shè)試樣中Na2O的物質(zhì)的量為x mol，Na2O2的物質(zhì)的量為y mol，則有62x＋78y＝7.75,78(x＋y)＝9.35，解得x＝0.1，那么Na2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為100%＝80%。 答案 (1)NaNO3 18.6 (2)(以下三種方法任選一種，其他合理方法亦可) (3)80% 名師精講 1．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) 2Na22 (1)Na2O2的強(qiáng)氧化性 (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)。 2．Na2O2與CO2和H2O反應(yīng)的五大關(guān)系 (1)物質(zhì)的量的關(guān)系 無(wú)論是CO2、H2O的單一物質(zhì)還是二者的混合物，通過(guò)足量的Na2O2時(shí)，CO2或H2O與放出O2的物質(zhì)的量之比均為2∶1。 (2)氣體體積關(guān)系 CO2和水蒸氣的混合氣體(或單一氣體)通過(guò)足量Na2O2，氣體體積的減少量為原混合氣體體積的，即為生成氧氣的量。 (3)固體質(zhì)量關(guān)系 相當(dāng)于固體Na2O2只吸收了CO2中的“CO”，H2O中的“H2”；可以看做發(fā)生相應(yīng)的反應(yīng)：Na2O2＋CO===Na2CO3，Na2O2＋H2===2NaOH(實(shí)際上兩反應(yīng)都不容易直接發(fā)生)。 (4)電子轉(zhuǎn)移關(guān)系 當(dāng)Na2O2與CO2、H2O反應(yīng)時(shí)，每產(chǎn)生1 mol O2轉(zhuǎn)移2 mol e－。 (5)先后順序關(guān)系 一定量的Na2O2與一定量的CO2和H2O(g)的混合物反應(yīng)，可看做Na2O2先與CO2反應(yīng)，待CO2反應(yīng)完全后，Na2O2再與H2O(g)發(fā)生反應(yīng)。 3．下列說(shuō)法正確的是( ) A．可用H2O來(lái)確定某Na2O粉末中是否含有Na2O2 B．可用CO2來(lái)確定某Na2O粉末中是否含有Na2O2 C．Na2O比Na2O2穩(wěn)定 D．將適量的Na2O2、Na2O分別加到酚酞溶液中，最終溶液均為紅色 答案 A 解析 CO2、H2O與Na2O2、Na2O均能反應(yīng)，且CO2、H2O與Na2O2反應(yīng)時(shí)能產(chǎn)生O2，因O2、CO2均是無(wú)色無(wú)味的氣體，故不能用CO2來(lái)確定Na2O粉末中是否含有Na2O2，而Na2O2與H2O反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生氣泡，Na2O與H2O反應(yīng)無(wú)明顯現(xiàn)象，可用H2O來(lái)確定Na2O粉末中是否含有Na2O2，所以A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤；Na2O在空氣中加熱會(huì)轉(zhuǎn)化為Na2O2，故Na2O2比Na2O穩(wěn)定，C項(xiàng)錯(cuò)誤；將Na2O、Na2O2加到酚酞溶液中，二者均與溶液中的H2O反應(yīng)生成堿而使溶液變?yōu)榧t色，但Na2O2具有強(qiáng)氧化性，最終會(huì)使溶液褪色，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 4．取一定質(zhì)量的某物質(zhì)在a g氧氣中完全燃燒，將其產(chǎn)物跟足量的過(guò)氧化鈉固體完全反應(yīng)，反應(yīng)后容器內(nèi)有b g氧氣，測(cè)得b＞a，下列物質(zhì)中滿(mǎn)足上述結(jié)果的是( ) A．HCOOH B．HCHO C．CH4 D．C6H12O6 答案 A 解析 烴及烴的含氧衍生物在O2中充分燃燒后生成CO2、H2O，產(chǎn)物通過(guò)足量的Na2O2，發(fā)生反應(yīng)2CO2＋2Na2O2===2Na2CO3＋O2,2H2O＋2Na2O2===4NaOH＋O2↑，對(duì)生成物變式：Na2CO3～Na2O2CO,2NaOH～Na2O2H2，可知過(guò)氧化鈉增加的質(zhì)量＝與CO2同物質(zhì)的量的CO質(zhì)量＋與H2O同物質(zhì)的量的H2質(zhì)量，質(zhì)量增加部分物質(zhì)的組成可以表示為nCOmH2，即化學(xué)式可表示為nCOmH2的物質(zhì)完全燃燒后能被過(guò)氧化鈉完全吸收，而題述有機(jī)物反應(yīng)后容器內(nèi)氧氣質(zhì)量大于原氧氣質(zhì)量，故有機(jī)物的化學(xué)式符合nCOmH2xO2形式。HCOOH可以改寫(xiě)為COH2O2 形式，故A符合；HCHO可以改寫(xiě)為COH2，故B不符合；CH4中沒(méi)有氧元素，反應(yīng)后氧氣質(zhì)量小于原氧氣質(zhì)量，故C不符合；C6H12O6可以改寫(xiě)為6CO6H2形式，反應(yīng)后氧氣質(zhì)量等于原氧氣質(zhì)量，故D不符合。 考點(diǎn) 碳酸鈉、碳酸氫鈉 [典例3] (2018長(zhǎng)沙模擬)向體積均為10 mL且物質(zhì)的量濃度相同的兩份NaOH溶液中分別通入一定量的CO2得到溶液甲和乙。向甲、乙兩溶液中分別滴加0.1 molL－1鹽酸。此時(shí)反應(yīng)生成CO2體積(標(biāo)準(zhǔn)狀況)與所加鹽酸體積間的關(guān)系如圖所示。則下列敘述中正確的是( ) A．原NaOH溶液的物質(zhì)的量濃度為0.5 molL－1 B．當(dāng)0下載提示(請(qǐng)認(rèn)真閱讀)
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