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2019-2020學(xué)年高中化學(xué)下學(xué)期第10周《鈉及其化合物》教學(xué)設(shè)計(jì) 課題 元鈉及其化合物 總課時(shí) 　1 班級(jí)（類型） 　 學(xué)習(xí) 目標(biāo) 　 1.了解鈉的主要性質(zhì)及應(yīng)用。2.了解鈉的重要化合物的主要性質(zhì)及應(yīng)用。 重、難點(diǎn) 學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)和內(nèi)容 學(xué)生活動(dòng) 教師反思 考點(diǎn)一　鈉的性質(zhì)及應(yīng)用 1．鈉的物理性質(zhì) 顏色：銀白色，有金屬光澤； 密度：ρ(H2O)>ρ(Na)>ρ(煤油)； 熔點(diǎn)：低于100 ℃； 硬度：質(zhì)地柔軟，可以用小刀切割。 2．從鈉原子的原子結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)鈉的化學(xué)性質(zhì)——還原性 NaNa＋ (1)與非金屬單質(zhì)(如O2、Cl2)的反應(yīng) O2 Cl2：2Na＋Cl22NaCl (2)與水反應(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↑。 3．鈉的制取及保存 (1)制取：化學(xué)方程式為2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑。 (2)保存：密封保存，通常保存在石蠟油或煤油中。 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 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。 深度思考 1．正誤判斷，正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“” (1)鈉是銀白色金屬，熔點(diǎn)低，硬度大(　　) (2)在氧氣中加熱時(shí)，金屬鈉劇烈燃燒，生成淡黃色的固體Na2O2(　　) (3)金屬鈉在石棉網(wǎng)上加熱時(shí)，先熔化成銀白色小球，然后劇烈燃燒，產(chǎn)生黃色火焰(　　) (4)金屬鈉著火時(shí)，可用泡沫滅火器或干燥的沙土滅火(　　) (5)鈉與水反應(yīng)的離子方程式為2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑(　　) (6)鈉表面自然形成的氧化層能夠保護(hù)內(nèi)層金屬不被空氣氧化(　　) (7)金屬鈉具有強(qiáng)還原性，可與TiCl4溶液反應(yīng)制取金屬Ti(　　) 答案　(1)　(2)√　(3)√　(4)　(5)√　(6)　(7) 2．鈉能否保存在CCl4中？原因是什么？ 答案　否，因?yàn)镃Cl4的密度比鈉的大，不能起到隔絕空氣的作用。 3．金屬鈉著火，不能用H2O、干冰滅火的原因是___________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　鈉和H2O可直接反應(yīng)產(chǎn)生H2，可能會(huì)引起爆炸，加熱時(shí)鈉也可與CO2直接反應(yīng)，而且金屬鈉著火生成的是Na2O2，與H2O、CO2都能反應(yīng) 題組一　鈉與氧氣反應(yīng)的特點(diǎn) 1．等質(zhì)量的兩塊鈉，第一塊在足量氧氣中加熱，第二塊在足量氧氣(常溫)中充分反應(yīng)，則下列說(shuō)法正確的是(　　) A．第一塊鈉失去電子多 B．兩塊鈉失去電子一樣多 C．第二塊鈉的反應(yīng)產(chǎn)物質(zhì)量最大 D．兩塊鈉的反應(yīng)產(chǎn)物質(zhì)量一樣大 答案　B 解析　金屬鈉失電子均變?yōu)椋?價(jià)的陽(yáng)離子，等質(zhì)量的兩塊鈉，失電子是一樣的。根據(jù)4Na＋O2===2Na2O，則1 mol 金屬鈉完全反應(yīng)得氧化鈉的質(zhì)量是31 g，根據(jù)反應(yīng)2Na＋O2Na2O2，則1 mol金屬鈉完全反應(yīng)得過(guò)氧化鈉的質(zhì)量是39 g，等質(zhì)量的兩塊鈉，即金屬鈉的物質(zhì)的量是相等的，所以生成過(guò)氧化鈉的質(zhì)量大，即第一塊鈉的反應(yīng)產(chǎn)物質(zhì)量大。 2．倒置的坩堝蓋子上放硫粉，在硫粉中央放一小塊鈉，按圖示搭建裝置，用膠頭滴管向金屬鈉滴加一滴水，立即倒扣上大燒杯，發(fā)現(xiàn)坩堝蓋子內(nèi)火星四濺，燒杯內(nèi)出現(xiàn)大量白煙，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　) A．水是鈉與硫反應(yīng)的催化劑 B．酚酞的水溶液可能變?yōu)榧t色 C．鈉與硫的反應(yīng)是放熱反應(yīng) D．濾紙逐漸變黑 答案　A 解析　A項(xiàng)，鈉與水反應(yīng)放熱，放出的熱量引發(fā)鈉與硫的反應(yīng)，所以水不是催化劑，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，硫化鈉為強(qiáng)堿弱酸鹽，溶于水后，發(fā)生水解使溶液顯堿性，所以酚酞的水溶液為紅色，正確；C項(xiàng)，鈉與硫反應(yīng)引發(fā)后，不需要加熱就能繼續(xù)反應(yīng)說(shuō)明其為放熱反應(yīng)，正確；D項(xiàng)，硫化鈉與硫酸銅反應(yīng)生成硫化銅黑色固體，正確。 (1)鈉與氧氣反應(yīng)的產(chǎn)物與反應(yīng)溫度有關(guān)，加熱或點(diǎn)燃產(chǎn)物是過(guò)氧化鈉。 (2)不管生成氧化鈉還是過(guò)氧化鈉，金屬鈉失電子均變?yōu)椋?價(jià)的陽(yáng)離子，因而等量的鈉完全反應(yīng)失去的電子數(shù)相同。 題組二　對(duì)鈉與水反應(yīng)的實(shí)質(zhì)的理解 3．(xx武漢高三模擬)向分別盛有100 mL水、100 mL 0.1 molL－1鹽酸、100 mL 0.01 molL－1NaOH溶液的X、Y、Z三個(gè)燒杯中各投入0.05 mol Na。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是(　　) A．三個(gè)燒杯中均會(huì)發(fā)生的離子反應(yīng)為2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑ B．三個(gè)燒杯中鈉均在液面上劇烈反應(yīng)，且X燒杯中反應(yīng)最劇烈 C．三個(gè)燒杯反應(yīng)后，溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度相同 D．三個(gè)燒杯反應(yīng)后，生成的氣體的質(zhì)量一定相同 答案　D 解析　鈉與鹽酸反應(yīng)時(shí)鈉先與H＋反應(yīng)，離子方程式表示為2Na＋2H＋===2Na＋＋H2↑，A錯(cuò)誤；三個(gè)燒杯中，Y燒杯中的氫離子濃度最大，反應(yīng)最劇烈，B錯(cuò)誤；X燒杯中生成的溶質(zhì)為NaOH，Y燒杯中生成的溶質(zhì)為NaCl，Z燒杯中生成NaOH，由于原溶質(zhì)為NaOH，故Z燒杯中物質(zhì)的量濃度最大，C錯(cuò)誤；因向三個(gè)燒杯中加入鈉的物質(zhì)的量相同且鈉全部反應(yīng)完，故生成H2的量相同，D正確。 4．將一小塊金屬鈉分別投入盛有：a.水、b.乙醇、c.稀H2SO4的三個(gè)小燒杯中，反應(yīng)速率由快到慢的順序?yàn)開(kāi)_____________。解釋反應(yīng)速率不同的原因_________________________ ________________________________________________________________________。 答案　c>a>b　鈉與上述三種物質(zhì)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)都是鈉與H＋間的置換反應(yīng)，H＋濃度的大小決定了反應(yīng)速率的快慢，由三種物質(zhì)電離出H＋的能力可知H＋濃度的大小順序?yàn)閏>a>b，因而反應(yīng)速率順序?yàn)閏>a>b 5．(1)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?、贜aCl溶液　③Na2SO4溶液?、茱柡统吻迨宜、軨a(HCO3)2溶液?、轈uSO4溶液　⑦飽和NaCl溶液 答案?、佗堍茛? 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)生白色沉淀；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)。 (2)按要求書寫反應(yīng)的離子方程式 ①將Na投入到CuSO4溶液中 2Na＋2H2O＋Cu2＋===Cu(OH)2↓＋2Na＋＋H2↑。 ②將Na投入到Ca(HCO3)2溶液中，反應(yīng)后生成正鹽溶液 2Na＋Ca2＋＋2HCO===CaCO3↓＋2Na＋＋CO＋H2↑。 ③將Na投入到NH4HCO3溶液中，有刺激性氣味氣體放出 2Na＋NH＋HCO===2Na＋＋CO＋NH3↑＋H2↑。 題組三　鈉與水反應(yīng)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)與創(chuàng)新 6．如圖甲是演示金屬鈉與水的反應(yīng)的重要實(shí)驗(yàn)，為收集檢驗(yàn)氣體產(chǎn)物，某興趣小組將甲裝置改進(jìn)成如下乙或丙，請(qǐng)根據(jù)要求回答下列問(wèn)題。 (1)寫出鈉與水反應(yīng)的離子方程式___________________________________________。 (2)按乙裝置實(shí)驗(yàn)，液體添加完畢后，關(guān)閉活塞，打開(kāi)右邊膠塞，向煤油中加入一小塊鈉，立即塞好膠塞，可觀察到的現(xiàn)象是________。(填字母) A．鈉塊始終保持在a處，直至完全消失 B．鈉沉入U(xiǎn)形管b處而后又慢慢浮到a處 C．鈉處于煤油和水的交界處上下浮動(dòng) D．隨反應(yīng)的進(jìn)行煤油與膠塞處液面下降，漏斗中液面上升 E．最終鈉塊在煤油中燃燒起來(lái) (3)乙裝置中漏斗在反應(yīng)過(guò)程中的主要作用是_________________________________。 (4)用乙裝置實(shí)驗(yàn)，點(diǎn)燃?xì)怏w產(chǎn)物時(shí)，是否需要檢驗(yàn)純度________(填“是”或“否”)。 (5)按圖丙所示方法來(lái)收集產(chǎn)生的氣體，需將鈉包好，再放入水中。取相同質(zhì)量的鈉按下列兩種情況收集產(chǎn)生的氣體在相同條件下體積的關(guān)系是________(填字母)。 ①用鋁箔包住鈉 ②用銅箔包住鈉 a．二者收集氣體一樣多 b．①收集氣體體積較大 c．②收集氣體體積較大 答案　(1)2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑ (2)CD　(3)儲(chǔ)存反應(yīng)過(guò)程中排出的水　(4)否　(5)b 解析　(2)因鈉的密度比水小，比煤油大，鈉與水接觸時(shí)反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，生成的氣體將鈉塊帶離水層，進(jìn)入煤油層后停止反應(yīng)又下沉，如此往復(fù)，直至鈉反應(yīng)完，反應(yīng)過(guò)程中沒(méi)有氧氣，鈉不可能燃燒，所以鈉處于煤油和水的交界處，上下浮動(dòng)。(4)液體充滿U形管，反應(yīng)過(guò)程中只產(chǎn)生氫氣，不可能含有氧氣，點(diǎn)燃時(shí)不會(huì)產(chǎn)生爆炸，因而不需要檢驗(yàn)氫氣的純度。(5)Na和H2O反應(yīng)產(chǎn)生H2的同時(shí)產(chǎn)生NaOH，NaOH可以和Al發(fā)生反應(yīng)2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，故用鋁箔包住Na時(shí)產(chǎn)生的H2的體積較大。 1．鈉與水、酸反應(yīng)的實(shí)質(zhì)都是與H＋的反應(yīng)。 2．鈉與溶液反應(yīng)的思維模板 (1)金屬鈉與酸溶液的反應(yīng) 鈉首先與酸反應(yīng)，且反應(yīng)比在純水中劇烈，當(dāng)酸反應(yīng)徹底后，再與水反應(yīng)。 (2)金屬鈉與鹽溶液的反應(yīng) 鈉與鹽溶液反應(yīng)，不能置換出鹽中的金屬，因鈉先與水反應(yīng)，然后再考慮生成的NaOH是否能與鹽進(jìn)一步發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)。 注意　鈉與乙醇反應(yīng)，鈉塊先沉在液面下，后上下浮動(dòng)、能看到表面冒出氣泡，并不能熔化成小球。 考點(diǎn)二　鈉的氧化物——氧化鈉和過(guò)氧化鈉 1．氧化鈉與過(guò)氧化鈉的比較 電子式 氧元素 化合價(jià) －2 －1 色、態(tài) 白色固體 淡黃色固體 陰、陽(yáng)離子 個(gè)數(shù)比 1∶2 1∶2 是否為堿性 氧化物 是 不是 與水反應(yīng)的 化學(xué)方程式 Na2O＋H2O===2NaOH 2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑ 與CO2反應(yīng)的化學(xué)方程式 Na2O＋CO2===Na2CO3 2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2 與鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式 Na2O＋2HCl===2NaCl＋H2O 2Na2O2＋4HCl===4NaCl＋2H2O＋O2↑ 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)Na2O2的強(qiáng)氧化性 試劑 反應(yīng)原理 現(xiàn)象 SO2氣體 Na2O2＋SO2=== Na2SO4 － FeCl2溶液 4Na2O2＋4FeCl2＋6H2O===4Fe(OH)3↓＋O2↑＋8NaCl 紅褐色沉淀 Na2SO3溶液 Na2O2＋Na2SO3＋H2O===Na2SO4＋2NaOH － 氫硫酸 Na2O2＋H2S===S↓＋2NaOH 溶液變渾濁 酚酞溶液 與水反應(yīng)生成NaOH，Na2O2的強(qiáng)氧化性使之褪色 先變紅后褪色 品紅溶液 Na2O2的強(qiáng)氧化性使之褪色 紅色褪去 (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)。 深度思考 1．正誤判斷，正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“” (1)氧化鈉、過(guò)氧化鈉均為堿性氧化物(　　) (2)氧化鈉、過(guò)氧化鈉均為離子化合物(　　) (3)1 mol Na2O2固體中含離子總數(shù)為4NA(　　) (4)Na2O2溶于水產(chǎn)生O2的離子方程式為Na2O2＋H2O===2Na＋＋2OH－＋O2↑(　　) (5)Na2O2、Na2O組成元素相同，與CO2反應(yīng)產(chǎn)物也相同(　　) (6)Na2O2與H2O反應(yīng)時(shí)，Na2O2既是還原劑又是氧化劑(　　) 答案　(1)　(2)√　(3)　(4)　(5)　(6)√ 2．用雙線橋分析Na2O2與水反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目：______________________。 (1)氧化劑和還原劑是__________________，氧化產(chǎn)物是__________________，還原產(chǎn)物是__________________。 (2)1 mol Na2O2與水完全反應(yīng)時(shí)轉(zhuǎn)移的電子數(shù)：________________。 答案　 (1)Na2O2　O2　NaOH　(2)NA(或6.021023) 3．金屬鈉露置在空氣中會(huì)發(fā)生一系列變化，其過(guò)程： 銀白色金屬鈉表面變暗出現(xiàn)白色固體接著表面變稀白色塊狀固體白色粉末狀物質(zhì) 請(qǐng)寫出上述各步反應(yīng)的化學(xué)方程式。 答案?、?Na＋O2===2Na2O ②Na2O＋H2O===2NaOH ③2NaOH＋CO2＋9H2O===Na2CO310H2O ④Na2CO310H2O===Na2CO3＋10H2O 題組一　過(guò)氧化鈉的性質(zhì)及應(yīng)用 1．(xx鄭州高三調(diào)研)下列有關(guān)Na2O2的說(shuō)法不正確的是(　　) A．向包有Na2O2粉末的脫脂棉上滴加幾滴水，脫脂棉劇烈燃燒起來(lái)，說(shuō)明Na2O2與H2O反應(yīng)放熱且有氧氣生成 B．Na2O2與CO2反應(yīng)時(shí)有單質(zhì)O2生成，該反應(yīng)屬于置換反應(yīng) C．Na2O2在空氣中久置變白，涉及的氧化還原反應(yīng)中，Na2O2既是氧化劑，又是還原劑 D．Na2O2粉末加入Ca(HCO3)2溶液中，會(huì)產(chǎn)生氣體和渾濁 答案　B 解析　A項(xiàng)，燃燒的條件是達(dá)到著火點(diǎn)和具有助燃物質(zhì)；B項(xiàng)，反應(yīng)物中沒(méi)有單質(zhì)參加反應(yīng)，不符合置換反應(yīng)的定義；C項(xiàng)，Na2O2與CO2、H2O的反應(yīng)都是Na2O2自身的氧化還原反應(yīng)；D項(xiàng)，Na2O2先和水反應(yīng)生成O2和NaOH，NaOH再與Ca(HCO3)2反應(yīng)產(chǎn)生沉淀CaCO3。 2．(xx衡水中學(xué)模擬)下列反應(yīng)與Na2O2＋SO2===Na2SO4相比較，Na2O2的作用相同的是(　　) A．2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2 B．2Na2O2＋2SO3===2Na2SO4＋O2 C．Na2O2＋H2SO4===Na2SO4＋H2O2 D．3Na2O2＋Cr2O3===2Na2CrO4＋Na2O 答案　D 解析　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(méi)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===2Na2CrO4＋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。 3．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(wú)變化)(　　) A．CH3COO－ B．SO C．CO D．HCO 答案　A 解析　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，濃度減小；CH3COO－濃度幾乎不變。 題組二　Na2O2與H2O、CO2反應(yīng)的定量分析 4．(xx寧德調(diào)研)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(guò)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．丁＜甲＜乙＜丙 答案　B 解析　(1)甲、丁相比： 甲：Na→NaOH　　消耗H2O，溶劑減少 ?。篘aOH無(wú)反應(yīng)　　溶劑不變 故NaOH的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：甲>丁。 (2)乙、丙相比： 生成NaOH相等消耗H2O相等 溶劑相等故乙、丙溶液完全等同。 (3)乙、丙與甲相比 甲：Na　　乙：Na2O　　丙：Na2O2 當(dāng)它們物質(zhì)的量相等時(shí)，甲(Na)所得NaOH是乙、丙(Na2O、Na2O2)所得NaOH物質(zhì)的量的，它們所消耗的水相等，故溶劑相等，因此甲的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比乙、丙小。 5．過(guò)氧化鈉可作為氧氣的來(lái)源。常溫常壓下二氧化碳和過(guò)氧化鈉反應(yīng)后，若固體質(zhì)量增加了28 g，反應(yīng)中有關(guān)物質(zhì)的物理量正確的是(NA表示阿伏加德羅常數(shù))(　　) 選項(xiàng) 二氧化碳 碳酸鈉 轉(zhuǎn)移的電子數(shù) A 1 mol 2NA B 22.4 L 1 mol C 106 g 1 mol D 106 g 2NA 答案　C 解析 由上述關(guān)系，不難得出C項(xiàng)正確；B項(xiàng)中未指明標(biāo)準(zhǔn)狀況，錯(cuò)誤。 6．200 ℃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 答案　C 解析　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)的量之和為0.25 mol2＝0.5 mol。 Na2O2與H2O、CO2的反應(yīng)規(guī)律 電子轉(zhuǎn) 移關(guān)系 當(dāng)Na2O2與CO2、H2O反應(yīng)時(shí)，物質(zhì)的量關(guān)系為2Na2O2～O2～2e－，n(e－)＝n(Na2O2)＝2n(O2) 氣體體積 變化關(guān)系 若CO2、水蒸氣(或兩混合氣體)通過(guò)足量Na2O2，氣體體積的減少量是原來(lái)氣體體積的，等于生成氧氣的量，ΔV＝V(O2)＝V 固體質(zhì)量 變化關(guān)系 CO2、水蒸氣分別與足量Na2O2反應(yīng)時(shí)，固體相當(dāng)于吸收了CO2中的“CO”、水蒸氣中的“H2”，所以固體增加的質(zhì)量Δm(CO2)＝28 gmol－1n(CO2)，Δm(H2O)＝2 gmol－1n(H2O) 考點(diǎn)三　碳酸鈉與碳酸氫鈉 1．Na2CO3和NaHCO3的性質(zhì) 2．轉(zhuǎn)化 Na2CO3NaHCO3 3．Na2CO3和NaHCO3性質(zhì)的應(yīng)用 (1)Na2CO3、NaHCO3的鑒別 ①固體的鑒別用加熱法：產(chǎn)生使澄清石灰水變渾濁的氣體的是NaHCO3固體。 ②溶液的鑒別可用沉淀法、氣體法和測(cè)pH法。 a．沉淀法：加入BaCl2溶液或CaCl2溶液，產(chǎn)生沉淀的是Na2CO3溶液。 b．氣體法：滴入稀鹽酸，立即產(chǎn)生氣泡的是NaHCO3溶液。 c．測(cè)pH法：用pH試紙測(cè)相同濃度的稀溶液，pH大的是Na2CO3溶液。 (2)Na2CO3、NaHCO3的除雜 序號(hào) 混合物(括號(hào)內(nèi)為雜質(zhì)) 除雜方法 ① Na2CO3(s)(NaHCO3) 加熱法 ② NaHCO3(aq)(Na2CO3) 通入足量CO2 ③ Na2CO3(aq)(NaHCO3) 滴加適量NaOH溶液 深度思考 1．正誤判斷，正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“” (1)在酒精燈加熱條件下，Na2CO3、NaHCO3固體都會(huì)分解(　　) (2)向Na2CO3飽和溶液中通入CO2，會(huì)有NaHCO3晶體析出(　　) (3)蘇打是面包發(fā)酵粉的主要成分之一(　　) (4)用酚酞溶液可鑒別飽和食鹽水和飽和碳酸鈉溶液(　　) (5)可用Ca(OH)2鑒別Na2CO3和NaHCO3兩種溶液(　　) (6)用熱的純堿溶液清洗炊具上的油污時(shí)，不涉及化學(xué)變化(　　) 答案　(1)　(2)√　(3)　(4)√　(5)　(6) 2．僅用試管和膠頭滴管，你能鑒別Na2CO3溶液和稀鹽酸嗎？若能，簡(jiǎn)述原理。 ________________________________________________________________________。 答案　能，利用滴加順序不同，現(xiàn)象不同可區(qū)別Na2CO3溶液和稀鹽酸 3．請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，用50 mL 2 molL－1 NaOH溶液和足量的CO2氣體，制取50 mL 1 molL－1的Na2CO3溶液。 答案　將50 mL NaOH溶液，等分成兩份，一份通入過(guò)量的CO2，然后加熱煮沸、冷卻后與另一份混合，即可。反應(yīng)方程式可表示為 第一步：NaOH＋CO2===NaHCO3 第二步：NaHCO3＋NaOH===Na2CO3＋H2O 題組一　Na2CO3、NaHCO3的鑒別和除雜 1．(xx銀川質(zhì)檢)純堿和小蘇打都是白色晶體，在日常生活中都可以找到。若要在家中將它們區(qū)分開(kāi)來(lái)，下面的方法中可行的是(　　) A．在水杯中各盛相同質(zhì)量的樣品，分別加入等體積的白醋，觀察反應(yīng)的劇烈程度 B．分別用干凈鐵絲蘸取樣品在煤氣爐的火焰上灼燒，觀察火焰顏色 C．將樣品溶解，分別加入澄清石灰水，觀察是否有白色沉淀 D．分別放在炒鍋中加熱，觀察是否有殘留物 答案　A 解析　碳酸鈉與酸反應(yīng)分步進(jìn)行，首先反應(yīng)產(chǎn)生碳酸氫鈉和氯化鈉，然后是碳酸氫鈉與酸反應(yīng)產(chǎn)生氯化鈉、二氧化碳和水，產(chǎn)生氣體，而碳酸氫鈉中加入酸馬上放出氣體，所以根據(jù)反應(yīng)放出氣體的快慢就可迅速得到判斷，A正確；純堿和小蘇打都是鈉鹽，焰色反應(yīng)火焰都為黃色，所以無(wú)法區(qū)別二者，B錯(cuò)誤；二者都能與氫氧化鈣溶液發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生碳酸鈣白色沉淀，無(wú)法區(qū)別它們，C錯(cuò)誤；碳酸鈉穩(wěn)定，受熱不分解，碳酸氫鈉不穩(wěn)定受熱分解產(chǎn)生碳酸鈉、二氧化碳和水，也有固體殘留物，所以無(wú)法區(qū)分二者，D錯(cuò)誤。 2．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(guò)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(guò)濾 答案　D 解析　Na2CO3和Na2SO4均能與Ba(OH)2反應(yīng)，不能達(dá)到除雜的目的。 3．某校化學(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)，如下圖Ⅰ～Ⅳ所示。 (1)只根據(jù)圖Ⅰ、Ⅱ所示實(shí)驗(yàn)，能夠達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖莀____________________________ (填裝置序號(hào))。 (2)圖Ⅲ、Ⅳ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_(kāi)_______________________________________________________________________ ________________________________________________________________________； 與實(shí)驗(yàn)Ⅲ相比，實(shí)驗(yàn)Ⅳ的優(yōu)點(diǎn)是________(填字母)。 A．Ⅳ比Ⅲ復(fù)雜 B．Ⅳ比Ⅲ安全 C．Ⅳ比Ⅲ操作簡(jiǎn)便 D．Ⅳ可以做到用一套裝置同時(shí)進(jìn)行兩個(gè)對(duì)比實(shí)驗(yàn)，而Ⅲ不行 (3)若用實(shí)驗(yàn)Ⅳ驗(yàn)證碳酸鈉和碳酸氫鈉的穩(wěn)定性，則試管B中裝入的固體最好是_______________________________________________________________(填化學(xué)式)。 答案　(1)Ⅱ　(2)2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑，CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O　D (3)NaHCO3 解析　(1)圖Ⅰ不能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康模驗(yàn)闊o(wú)論碳酸鈉還是碳酸氫鈉均可以與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生二氧化碳，二氧化碳?xì)怏w與澄清石灰水作用變渾濁；圖Ⅱ可以鑒別，因?yàn)榈荣|(zhì)量的碳酸鈉和碳酸氫鈉與足量的稀鹽酸反應(yīng)，生成的二氧化碳?xì)怏w的量不同，可根據(jù)氣球膨脹程度來(lái)判斷。 (2)圖Ⅲ、Ⅳ所涉及的化學(xué)方程式為2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑，實(shí)驗(yàn)Ⅳ的優(yōu)點(diǎn)是可同時(shí)做對(duì)比實(shí)驗(yàn)。 (3)試管B裝入碳酸氫鈉，試管A裝入碳酸鈉，這樣直接加熱的碳酸鈉，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，表明了碳酸氫鈉很不穩(wěn)定。 題組二　Na2CO3、NaHCO3與酸反應(yīng)的定量關(guān)系 4．(xx吉林高三模擬)有關(guān)NaHCO3和Na2CO3的性質(zhì)，以下敘述錯(cuò)誤的是(　　) A．等質(zhì)量的NaHCO3和Na2CO3與足量鹽酸反應(yīng)，在相同條件下Na2CO3產(chǎn)生的CO2體積小 B．等物質(zhì)的量的兩種鹽與同濃度鹽酸完全反應(yīng)，所消耗鹽酸的體積Na2CO3是NaHCO3的兩倍 C．等質(zhì)量NaHCO3和Na2CO3與鹽酸完全反應(yīng)，前者消耗鹽酸較多 D．等物質(zhì)的量的NaHCO3和Na2CO3與足量鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生CO2一樣多 答案　C 解析　Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋CO2↑＋H2O NaHCO3＋HCl===NaCl＋CO2↑＋H2O 解答此類題目用歸“1”法。A項(xiàng)，假設(shè)二者都是1 g，則n(NaHCO3)＝n(CO2)＝ mol，n(Na2CO3)＝n(CO2)＝ mol，正確；B項(xiàng)，假設(shè)二者均為1 mol，則消耗的鹽酸：Na2CO3為2 mol，NaHCO3為1 mol，正確；C項(xiàng)，假設(shè)二者均為1 g，Na2CO3需鹽酸的物質(zhì)的量為2 mol＝ mol，NaHCO3需鹽酸 mol，錯(cuò)誤。 5．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 解析　滴加鹽酸先發(fā)生反應(yīng)：OH－＋H＋===H2O，再發(fā)生反應(yīng)：CO＋H＋===HCO，最后發(fā)生反應(yīng)：HCO＋H＋===CO2↑＋H2O；因n(OH－)＝n(CO)＝0.01 mol，故加入0.02 mol HCl后開(kāi)始有氣體生成，故C正確。 6．(xx貴陽(yáng)清華中學(xué)模擬)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 molL－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 molL－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 答案　A 解析　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，在加入鹽酸100 mL時(shí)，無(wú)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 molL－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 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。 利用數(shù)形結(jié)合的思想理解碳酸鈉、碳酸氫鈉與鹽酸的反應(yīng) (1)向Na2CO3溶液中逐滴加入鹽酸，消耗鹽酸的體積與產(chǎn)生CO2的體積的關(guān)系如圖甲所示。 (2)向NaHCO3溶液中逐滴加入鹽酸，消耗鹽酸的體積與產(chǎn)生CO2的體積的關(guān)系如圖乙所示。 (3)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的體積的關(guān)系如圖丙所示(設(shè)NaOH、Na2CO3的物質(zhì)的量之比為1∶1)。 (4)向Na2CO3、NaHCO3的混合物中逐滴加入鹽酸，消耗鹽酸的體積與產(chǎn)生CO2的體積的關(guān)系如圖丁所示(設(shè)Na2CO3、NaHCO3的物質(zhì)的量之比為1∶1)。 測(cè)定碳酸鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)的常用方法 1．氣體法 (1)測(cè)定原理：Na2CO3＋H2SO4===Na2SO4＋H2O＋CO2↑ 依據(jù)CO2的體積確定Na2CO3的物質(zhì)的量，進(jìn)而確定純堿中Na2CO3的含量。 (2)實(shí)驗(yàn)操作：向m g純堿樣品中加入足量的稀硫酸，準(zhǔn)確測(cè)量產(chǎn)生CO2氣體的體積為V mL(已折算為標(biāo)準(zhǔn)狀況)。 (3)數(shù)據(jù)處理 純堿樣品中Na2CO3的質(zhì)量為 mol106 gmol－1＝ g，則純堿樣品中Na2CO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為100%＝%。 2．沉淀法 (1)測(cè)定原理：Na2CO3＋BaCl2===BaCO3↓＋2NaCl。 依據(jù)BaCO3沉淀的質(zhì)量，確定Na2CO3的物質(zhì)的量，進(jìn)而確定純堿中Na2CO3的含量。 (2)實(shí)驗(yàn)操作：先將m g純堿樣品溶于水配成溶液，向溶液中加入過(guò)量的BaCl2溶液，經(jīng)過(guò)濾、洗滌、干燥得BaCO3沉淀的質(zhì)量為n g。 (3)數(shù)據(jù)處理 純堿樣品中Na2CO3的質(zhì)量為106 gmol－1＝ g，則純堿樣品中Na2CO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為100%＝100%。 專題訓(xùn)練 1．下列實(shí)驗(yàn)方案中，不能測(cè)定Na2CO3和NaHCO3混合物中Na2CO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)的是(　　) A．取a克混合物充分加熱，減重b克 B．取a克混合物與足量稀鹽酸充分反應(yīng)，加熱、蒸干、灼燒，得b克固體 C．取a克混合物與足量稀硫酸充分反應(yīng)，逸出氣體用堿石灰吸收，增重b克 D．取a克混合物與足量Ba(OH)2溶液充分反應(yīng)，過(guò)濾、洗滌、烘干，得b克固體 答案　C 解析　取a克混合物充分加熱，減重b克，根據(jù)差量法可求出NaHCO3的質(zhì)量，從而求出Na2CO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，A正確；取a克混合物與足量稀鹽酸充分反應(yīng)，加熱、蒸干、灼燒，得b克固體氯化鈉，列方程組即可求出，B正確；C項(xiàng)，取a克混合物與足量稀硫酸充分反應(yīng)，逸出氣體用堿石灰吸收，增重b克，由于逸出氣體中含有H2O(g)，故無(wú)法求解，C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，由于二者都能與Ba(OH)2溶液反應(yīng)生成BaCO3沉淀，由Na2CO3→BaCO3、NaHCO3→BaCO3 的轉(zhuǎn)化關(guān)系，列方程組即可求出混合物中Na2CO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，D正確。 2．化學(xué)興趣小組的同學(xué)為測(cè)定某Na2CO3和NaCl的固體混合物樣品中Na2CO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)進(jìn)行了以下實(shí)驗(yàn)。請(qǐng)你參與并完成對(duì)有關(guān)問(wèn)題的解答： (1)甲同學(xué)用圖1所示裝置測(cè)定CO2的質(zhì)量。實(shí)驗(yàn)時(shí)稀硫酸是與樣品中的__________(填“Na2CO3”或“NaCl”)發(fā)生反應(yīng)，儀器b的名稱是__________，洗氣瓶c中盛裝的是濃硫酸，此濃硫酸的作用是____________________。 (2)乙同學(xué)用圖2所示裝置，取一定質(zhì)量的樣品(m g)和足量稀硫酸反應(yīng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，完成樣品中Na2CO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測(cè)定。 ①實(shí)驗(yàn)前，檢查該裝置氣密性的方法是先打開(kāi)活塞a，由b注入水至其下端玻璃管中形成一段水柱，再將針筒活塞向內(nèi)推壓，若b下端玻璃管中的______________________________，則裝置氣密性良好。 ②在實(shí)驗(yàn)完成時(shí)，能直接測(cè)得的數(shù)據(jù)是CO2的______(填“體積”或“質(zhì)量”)。 (3)丙同學(xué)用下圖所示方法和步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)： ①操作Ⅰ涉及的實(shí)驗(yàn)名稱有：__________、洗滌；操作Ⅱ涉及的實(shí)驗(yàn)名稱有干燥、__________。 ②丙同學(xué)測(cè)得樣品中Na2CO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_(kāi)_________。 答案　(1)Na2CO3　分液漏斗　除去CO2中的水蒸氣 (2)①液面上升　②體積 (3)①過(guò)濾　稱量?、?06y/197x 解析　(1)NaCl不與稀硫酸反應(yīng)，Na2CO3與稀硫酸反應(yīng)。儀器b的名稱是分液漏斗。濃硫酸的作用是除去CO2中的水蒸氣(或干燥CO2氣體)。 (2)①將針筒活塞向內(nèi)推壓，增大了容器中的壓強(qiáng)，故若b下端玻璃管中的液面上升，則裝置氣密性良好。②CO2是氣體，故能直接測(cè)得的數(shù)據(jù)是CO2的體積。 (3)①生成沉淀，故操作Ⅰ需涉及過(guò)濾操作。要知道固體的質(zhì)量需要稱重。②經(jīng)過(guò)計(jì)算，樣品中Na2CO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計(jì)算式為106y/197x。 3．(xx湖南衡陽(yáng)第八中學(xué)第二次月考)實(shí)驗(yàn)室欲測(cè)定碳酸鈉和碳酸氫鈉混合物中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)w(Na2CO3)，稱取此混合物5.0 g，溶于水中，配成250 mL溶液。 方案一：沉淀法。利用化學(xué)反應(yīng)把HCO、CO完全轉(zhuǎn)化為沉淀，稱量干燥沉淀的質(zhì)量，由此計(jì)算混合物中w(Na2CO3)。 (1)量取100 mL配制好的溶液于燒杯中，滴加足量沉淀劑，把溶液中HCO、CO完全轉(zhuǎn)化為沉淀，應(yīng)選用的試劑是________(填字母)。 A．CaCl2溶液 B．MgSO4溶液 C．NaCl溶液 D．Ba(OH)2溶液 (2)過(guò)濾，洗滌沉淀，判斷沉淀是否洗凈的方法是___________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)將所得沉淀充分干燥，稱量沉淀的質(zhì)量為m g，由此可以計(jì)算w(Na2CO3)。如果此步中，沉淀未干燥充分就稱量，則測(cè)得w(Na2CO3)________(填“偏大”、“偏小”或“無(wú)影響”)。 方案二：量氣法。量取10.00 mL配制好的溶液與足量稀硫酸反應(yīng)，測(cè)定生成氣體在通常狀況(約20 ℃、1.01105 Pa)的體積，由此計(jì)算混合物中w(Na2CO3)。 (1)裝置中導(dǎo)管a的作用是__________________________________________________。 (2)若撤去導(dǎo)管a，使測(cè)得氣體體積________(填“偏大”、“偏小”或“無(wú)影響”)。 方案三：滴定法。量取25.00 mL配制好的溶液加入錐形瓶中，滴加2滴酚酞試劑，搖勻，用0.200 0 molL－1的鹽酸滴定到終點(diǎn)(已知終點(diǎn)時(shí)反應(yīng)H＋＋CO===HCO恰好反應(yīng)完全)。重復(fù)此操作2次，消耗鹽酸的體積平均值為20.00 mL。 (1)量取25.00 mL配制好的溶液，應(yīng)選擇________儀器來(lái)完成。 (2)判斷滴定終點(diǎn)的依據(jù)是______________________________________________。 (3)此法測(cè)得w(Na2CO3)＝________。 答案　方案一：(1)D　(2)取少量最后一次洗滌液，滴加Na2SO4溶液，如無(wú)沉淀，則沉淀已洗凈，反之則未洗凈　(3)偏小 方案二：(1)平衡氣壓，使液體順利滴下　(2)偏大 方案三：(1)堿式滴定管(或移液管)　(2)由紅色突變?yōu)闊o(wú)色，且30 s內(nèi)不恢復(fù)　(3)84.8% 解析　方案一：(1)CaCl2溶液只能與CO反應(yīng)生成沉淀，而與HCO不能發(fā)生反應(yīng)，A錯(cuò)誤；MgSO4溶液只能與CO生成沉淀，而與HCO不能發(fā)生反應(yīng)，B錯(cuò)誤；NaCl溶液與兩種離子都不能生成沉淀，C錯(cuò)誤；Ba(OH)2溶液可以與兩種離子都形成沉淀，D正確。(2)判斷沉淀是否洗凈的方法是檢驗(yàn)洗滌溶液中是否含有Ba2＋，取少量最后一次洗滌液，滴加Na2SO4溶液，如無(wú)沉淀，則沉淀已洗凈，反之則沉淀未洗凈。(3)將所得沉淀未干燥充分就稱量，則產(chǎn)生的沉淀質(zhì)量偏大。由于等質(zhì)量時(shí)NaHCO3產(chǎn)生的沉淀質(zhì)量大，因此測(cè)得w(Na2CO3)偏小。 方案二：(1)裝置中導(dǎo)管a的作用是使分液漏斗上下氣體壓強(qiáng)相同，以便于液體可以順利滴下。(2)若撤去導(dǎo)管a，滴入錐形瓶中的液體使錐形瓶中的空氣排出，從而使測(cè)得氣體體積偏大。 方案三：(1)Na2CO3、NaHCO3的溶液顯堿性，因此要量取25.00 mL配制好的溶液，應(yīng)選擇堿式滴定管或移液管來(lái)完成。(2)在Na2CO3、NaHCO3的堿性溶液中，酚酞溶液顯紅色，隨著鹽酸的滴入，溶液的堿性逐漸減弱，溶液的紅色逐漸變淺，當(dāng)?shù)渭幼詈笠坏稳芤簳r(shí)，溶液由紅色變?yōu)闊o(wú)色，且半分鐘內(nèi)溶液不變紅色，就證明溶液達(dá)到滴定終點(diǎn)。(3)當(dāng)達(dá)到滴定終點(diǎn)時(shí)，發(fā)生反應(yīng)：H＋＋CO===HCO；在25.00 mL配制好的溶液中含有的n(HCl)＝n(Na2CO3)＝0.200 0 molL－10.02 L＝0.004 mol，則在250 mL溶液中含有Na2CO3的物質(zhì)的量n(Na2CO3)＝0.004 mol＝0.04 mol，其質(zhì)量m(Na2CO3)＝0.04 mol106 gmol－1＝4.24 g，此法測(cè)得w(Na2CO3)＝100%＝84.8 %。 考點(diǎn)四　堿金屬元素　焰色反應(yīng) 1．堿金屬的一般性與特殊性 (1)一般性 相似性 遞變性(由Li→Cs) 原子結(jié)構(gòu) 最外層均為1個(gè)電子 電子層數(shù)逐漸增多 核電荷數(shù)逐漸增大 原子半徑逐漸增大 元素性質(zhì) 都具有較強(qiáng)的金屬性，最高正價(jià)均為＋1價(jià) 金屬性逐漸增強(qiáng) 單質(zhì)性質(zhì) 物理 性質(zhì) (除Cs外)都呈銀白色，密度較小，熔、沸點(diǎn)較低 密度逐漸增大(鉀反常)，熔、沸點(diǎn)逐漸降低 化學(xué) 性質(zhì) 都具有較強(qiáng)的還原性 還原性逐漸增強(qiáng)； 與O2反應(yīng)越來(lái)越劇烈，產(chǎn)物越來(lái)越復(fù)雜 (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。 2．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 鉑絲無(wú)色待測(cè)物觀察火焰顏色鉑絲無(wú)色 (3)常見(jiàn)元素的焰色 鈉元素黃色；鉀元素紫色(透過(guò)藍(lán)色鈷玻璃觀察)；銅元素綠色。 1．用光潔的鉑絲蘸取某無(wú)色溶液在火焰上灼燒，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＋ 答案　B 解析　鈉的焰色反應(yīng)為黃色，容易掩蓋鉀的淺紫色。 2．將一定質(zhì)量的鈉、鉀分別投入盛有相同濃度和體積的鹽酸的兩個(gè)燒杯中，產(chǎn)生氣體的質(zhì)量隨時(shí)間變化曲線如圖所示，則下列說(shuō)法正確的是(　　) A．投入的Na、K的質(zhì)量一定相等 B．投入的Na的質(zhì)量小于K的質(zhì)量 C．曲線A表示Na與鹽酸反應(yīng)，曲線B表示K與鹽酸反應(yīng) D．參加反應(yīng)的HCl的量一定相等 答案　B 解析　HCl和水都能與Na、K反應(yīng)生成H2，則參加反應(yīng)的HCl的量不一定相等；兩金屬的物質(zhì)的量相同，因鉀的相對(duì)原子質(zhì)量大于鈉的相對(duì)原子質(zhì)量，故需K的質(zhì)量大于Na的質(zhì)量；因K與氫離子反應(yīng)劇烈、速率大，故生成等質(zhì)量氫氣所需時(shí)間短，即曲線A為K與鹽酸反應(yīng)。 3．(xx福建三明模擬)最近，德國(guó)科學(xué)家實(shí)現(xiàn)了銣原子氣體超流體態(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(lái)重大突破。已知銣?zhǔn)?7號(hào)元素，質(zhì)量數(shù)是85。根據(jù)材料回答下列問(wèn)題： (1)銣37Rb位于周期表的第________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?、谒脑影霃奖肉c小?、鬯难趸锉┞对诳諝庵幸孜誄O2?、芩年?yáng)離子最外層電子數(shù)和鎂離子相同　⑤它是還原劑 (3)氫化銣與水反應(yīng)可放出氫氣，則下列敘述正確的是________(填字母，下同)。 A．氫化銣溶于水顯酸性 B．氫化銣中氫離子被還原為氫氣 C．氫化銣與水反應(yīng)時(shí)，水是還原劑 D．氫化銣中氫離子核外有兩個(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________。 A．Li B．Na C．K D．Cs 答案　(1)五　ⅠA　(2)①③⑤　(3)D　(4)AB 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，Rb的金屬性比Na強(qiáng)，故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中氫元素的化合價(jià)升高，由－1價(jià)變?yōu)?價(jià)，RbH作還原劑，H－核外有兩個(gè)電子，D項(xiàng)正確。(4)設(shè)該合金的平均摩爾質(zhì)量為M gmol－1，則根 據(jù)電子得失守恒可得：＝2　M＝25，因Ar(Rb)>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。 以陌生含鈉化合物為載體的綜合題，考查范圍廣，常涉及物質(zhì)的判斷、電子式書寫、化學(xué)反應(yīng)方程式書寫、實(shí)驗(yàn)方案的評(píng)價(jià)等。解答這類問(wèn)題的關(guān)鍵是弄清物質(zhì)的類別、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，用好氧化還原反應(yīng)的基本方法等。 專題訓(xùn)練 1．(xx大連高三測(cè)試)過(guò)氧化鈉和氫化鈉(NaH)，廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。 (1)氫化鈉(NaH)中氫元素的化合價(jià)為_(kāi)_______。 (2)NaH能與水劇烈反應(yīng)：NaH＋H2O===NaOH＋H2↑，該反應(yīng)中的氧化劑是________，氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比是________。 (3)在高溫下氫化鈉(NaH)可將四氯化鈦(TiCl4)還原成金屬鈦，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)_______________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)－1價(jià)　(2)H2O　1∶1　(3)2NaH＋TiCl4===Ti＋2NaCl＋2HCl↑(或4NaH＋TiCl4===Ti＋4NaCl＋2H2↑) 解析　(1)氫化鈉(NaH)中鈉元素化合價(jià)＋1價(jià)，化合物中元素化合價(jià)代數(shù)和為0，則氫元素的化合價(jià)為－1價(jià)。 (2)NaH能與水劇烈反應(yīng)：NaH＋H2O===NaOH＋H2↑，NaH中氫元素化合價(jià)由－1價(jià)變?yōu)?價(jià)，作還原劑，H2O中氫元素化合價(jià)由＋1價(jià)變?yōu)?價(jià)，作氧化劑，該反應(yīng)中的氧化劑是H2O，氧化劑和還原劑物質(zhì)的量之比1∶1。 (3)在高溫下氫化鈉(NaH)可將四氯化鈦(TiCl4)還原成金屬鈦，氫元素化合價(jià)升高為＋1價(jià)，鈦元素化合價(jià)由＋4價(jià)變化為0價(jià)，據(jù)此可寫出方程式。 2．NaH和NaAlH4都是重要的還原劑，一定條件下金屬鈉和H2反應(yīng)生成NaH。NaH與水反應(yīng)可生成H2，NaH與AlCl3反應(yīng)可得到NaAlH4，請(qǐng)推測(cè)并回答： (1)NaH與AlCl3反應(yīng)得到NaAlH4的化學(xué)方程式___________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)NaAlH4與水發(fā)生氧化還原反應(yīng)的化學(xué)方程式__________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)NaH在無(wú)水條件下可作為某些鋼鐵制品的脫銹劑(鐵銹的成分表示為Fe2O3)，脫銹過(guò)程中生成兩種產(chǎn)物，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)________________________________________。 (4)某同學(xué)認(rèn)為：用惰性氣體趕盡反應(yīng)體系中的空氣，將鐵和鹽酸反應(yīng)后的氣體經(jīng)濃硫酸干燥，再與金屬鈉反應(yīng)，得到固體物質(zhì)即為純凈的NaH；取該固體物質(zhì)與水反應(yīng)，若能產(chǎn)生H2，即可證明得到的NaH一定是純凈的，判斷該同學(xué)設(shè)想的制備和驗(yàn)純方法的合理性并說(shuō)明理由________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)4NaH＋AlCl3===NaAlH4＋3NaCl (2)NaAlH4＋2H2O===NaAlO2＋4H2↑ (3)3NaH＋Fe2O3===2Fe＋3NaOH (4)制備過(guò)程不合理，因?yàn)辂}酸易揮發(fā)，氫氣中混有HCl，導(dǎo)致產(chǎn)物中有NaCl；驗(yàn)純方法不合理，如果有Na殘留，Na與水反應(yīng)也產(chǎn)生氫氣，且沒(méi)有考慮混入的NaCl 解析　(1)NaH與AlCl3反應(yīng)可得到NaAlH4，此反應(yīng)無(wú)化合價(jià)的變化，根據(jù)原子守恒推測(cè)另一種生成物，即可寫出化學(xué)方程式。 (2)NaAlH4與水反應(yīng)生成氫氣，即NaH中－1價(jià)的氫與水中＋1價(jià)的H發(fā)生歸中反應(yīng)。 (3)NaH常作還原劑(H化合價(jià)升高為＋1價(jià))，鐵銹在此為氧化劑(Fe化合價(jià)降低為0價(jià))，反應(yīng)生成鐵單質(zhì)，即可寫出化學(xué)方程式。 (4)稀鹽酸具有揮發(fā)性，且可以利用濃硫酸干燥，故制取的氫氣中可能混有雜質(zhì)氣體HCl，那么制取的NaH中就混有NaCl，驗(yàn)證過(guò)程中未排除金屬鈉的干擾，過(guò)量的金屬鈉也可以與水反應(yīng)生成氫氣。 3．(xx河南高中畢業(yè)班適應(yīng)性測(cè)試)硼氫化鈉(NaBH4)在有機(jī)合成中被稱為“萬(wàn)能還原劑”，它的特點(diǎn)是性能穩(wěn)定，還原時(shí)有選擇性。采用NaBO2、SiO2、Na、H2為原料制備NaBH4的流程如圖所示。 已知：NaBH4常溫下能與水反應(yīng)，可溶于異丙胺(沸點(diǎn)：33 ℃)。 (1)NaBH4中含有的化學(xué)鍵類型為_(kāi)___________________________________________。 (2)鈉通常保存在________中；鈉與氧氣反應(yīng)生成的兩種氧化物分別為_(kāi)_______、________。 (3)制取NaBH4的化學(xué)方程式為_(kāi)_________________________________________________ ________________________________________________________________________； 在該反應(yīng)加料之前，需要將反應(yīng)容器加熱至100 ℃以上并通入氬氣，通入氬氣的目的是________________________________________________________________________。 (4)物質(zhì)X的化學(xué)式為_(kāi)_______；以上流程中可以循環(huán)使用的物質(zhì)是_______________。 答案　(1)離子鍵、共價(jià)鍵 (2)煤油　Na2O、Na2O2(或氧化鈉、過(guò)氧化鈉) (3)NaBO2＋2SiO2＋4Na＋2H2NaBH4＋2Na2SiO3　排出反應(yīng)器中的水蒸氣和空氣 (4)Na2SiO3　異丙胺 解析　(1)Na