备战2021 高考化学 考点14 钠及其重要化合物（原卷版） 19页

考点 14 钠及其重要化合物 一、钠的性质、制备、保存及用途一、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+O2 2Na2O Na2O+H2O 2NaOH 2Na+2H2O 2NaOH+H2↑ 2NaOH+CO2 Na2CO3+H2O 需要特别指出的是 Na2CO3 的形成并非 Na2O+CO2 Na2CO3 反应所致，因 Na2O 更易与水反应。 （2）钠与 H2O 反应：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑。 实验探究：Na 与 H2O(含酚酞)反应的现象及解释 （3）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。 （4）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。 （5）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 二、过氧化钠的性质二、过氧化钠的性质 1．化合价与性质的关系 2 1 0e eO O O     得 失 ，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+2H2O 2NaAlO2 +3H2↑ 2NaOH+Si+H2O Na2SiO3+2H2↑ （2）与两性氧化物、两性氢氧化物的反应 2NaOH+Al2O3 2NaAlO2+H2O NaOH+Al(OH)3 NaAlO2+2H2O （3）与非金属氧化物的反应 SO2+2NaOH Na2SO3+H2O 2NO2+2NaOH NaNO2+NaNO3+H2O （4）与铵盐的反应 反应实质： + 4NH +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 2NaHCO3 Na2CO3＋CO2↑＋H2O。 （2）与酸(足量盐酸)反应(写出离子方程式) ①Na2CO3： 2 3CO  ＋2H＋ CO2↑＋H2O； ②NaHCO3： 3HCO ＋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＋NaOH Na2CO3＋H2O。 （4）溶于水呈碱性的原因(写出离子方程式) ①Na2CO3： 2 3CO  ＋H2O 3HCO ＋OH－； ②NaHCO3： 3HCO ＋H2O H2CO3＋OH－。 （5）与盐(CaCl2)溶液反应(写出离子方程式) ①Na2CO3：Ca2＋＋ 2 3CO  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；Ba：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 下列说法正确的是（ ） A．自然界中存在单质钠 B．钠需要密封保存在四氯化碳中 C．实验室中可直接用药匙取用钠 D．实验室中取用后剩余的钠要放回原试剂瓶中 1．将金属钠放入盛有下列溶液的小烧杯中，既有气体产生，又有白色沉淀产生的是（不考虑溶液温度变化） ① 4MgSO 溶液 ②稀 2 4Na SO 溶液 ③饱和澄清石灰水 ④ 4CuSO 溶液 ⑤饱和 NaCl溶液 ⑥ 3FeCl 溶液 A．①④⑥ B．②④⑤ C．③④⑥ D．①③⑤ 钠与盐溶液反应的思维流程 1．共性 因为钠与不同的溶液反应均属于剧烈的置换反应，故有共同的现象产生：（1）浮：钠浮在液面上；（2） 熔：钠熔化成光亮的小球；（3）游：在液面上不停地游动直至反应完；（4）响：反应中不停地发出“嘶嘶 嘶”的响声。 2．差异性 与酸及能形成弱碱的金属盐溶液反应时，由于溶液中 H＋浓度较大，反应比与水剧烈，最后钠可能在液 面上燃烧；与盐溶液反应时，还可能会生成沉淀(如生成难溶碱)、气体(NH3)等。 考向二 过氧化钠的性质及应用 典例 2 在呼吸面具和潜水艇中可用过氧化钠作为供氧剂。请选用适当的化学试剂，用如图所示实验装置进 行实验，证明过氧化钠可作供氧剂。 （1）A 是制取 2CO 的装置，写出 A 中发生反应的化学方程式：____。 （2）填写表中空格： 装置 加入试剂 加入该试剂的目的 B 饱和 3NaHCO 溶液 ____ C _____ ______ D NaOH 溶液 ______ （3）写出过氧化钠与二氧化碳反应的化学方程式_______。 （4）用____检验 F 中收集到的气体，现象是_____。 2．过氧化钠具有强氧化性，遇木炭、铝粉等还原性物质时可燃烧。下列有关说法不正确的是 A．Na2O2 与 CO2 反应时，Na2O2 是氧化剂，CO2 是还原剂 B．熔融过氧化钠时不可使用石英坩埚 C．过氧化钠与木炭、铝粉反应时，过氧化钠均表现出强氧化性 D．过氧化钠与二氧化硫反应时可生成硫酸钠 考向三 过氧化钠与二氧化碳、水反应的规律 2Na2O2+2CO2 2Na2CO3+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。 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+O2 2CO2①；2Na2O2+2CO2 2Na2CO3+O2②。 由①②，推知 CO+Na2O2 Na2CO3。 将 H2O 看作 H2 燃烧所得：2H2+O2 2H2O①；2Na2O2+2H2O 4NaOH+O2↑②。 由①②，推知 H2+Na2O2 2NaOH。 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。[即便 Na2O2 先与 H2O(g)反应，生成的 NaOH 又消耗 CO2 而生成 H2O(g)， 故 CO2 先反应。 6．反应的固体产物判断 根据化学方程式：2Na2O2+2CO2 2Na2CO3+O2、2Na2O2+2H2O(g) 4NaOH+O2，结合 CO2 先反 应，H2O(g)后反应的顺序，可以推知反应后固体产物的成分： ①当 n(CO2)≥n(Na2O2)时，固体产物为 Na2CO3； ②当 n(CO2)＜n(Na2O2)时，固体产物为 Na2CO3 和 NaOH； ③当 n(CO2)+n(H2O)＜n(Na2O2)时，固体产物为 Na2CO3 和 NaOH。 典例 3 200 ℃时，11.6 g CO2 和 H2O(g)的混合气体与足量的 Na2O2 充分反应后固体质量增加了 3.6 g，则 原混合气体的总物质的量是 A．0.125 mol B．0.25 mol C．0.5 mol D．1 mol 3．将 O2、CH4、Na2O2 放入密闭容器中，在 150 ℃条件下用电火花引燃反应，恰好完全反应，此时容器中 的压强为零，由此得出原混合物中 O2、CH4、Na2O2 的物质的量之比为 A．1∶1∶1 B．2∶2∶6 C．1∶2∶6 D．无法确定 考向四 碳酸钠、碳酸氢钠的性质与鉴别 典例 4 下列关于 Na2CO3 和 NaHCO3 的比较中，说法不正确的是 A．NaHCO3 固体受热容易分解，而 Na2CO3 固体受热不容易分解 B．等物质的量的 Na2CO3 和 NaHCO3 分别与足量的盐酸反应，前者消耗盐酸的物质的量比后者多 C．向等体积等物质的量浓度的 Na2CO3 和 NaHCO3 溶液中分别滴加 2 滴酚酞溶液，前者颜色比后者深 D．Na2CO3 溶液和 NaHCO3 溶液分别与 Ba(OH)2 溶液反应的离子方程式相同 4．下列实验方案鉴别 Na2CO3 和 NaHCO3 两种白色粉末，不能达到预期目的的是( ) A．分别向等量的白色粉末中加等体积、等浓度的稀盐酸，比较生成气体的快慢 B．分别向等量的白色粉末中加等体积适量的水，比较固体溶解量的多少 C．分别将等量的白色粉末配成溶液，然后加入澄清石灰水，比较是否有沉淀生成 D．分别将等量的白色粉末用如图装置进行实验，比较澄清石灰水是否变浑浊 Na2CO3 和 NaHCO3 鉴别的四个角度 （1）利用热稳定性不同 2 3 3 Na CO NaHCO   无明显变化的是 加热固体 放出无色的使澄清石灰水变浑浊气体的是 （2）利用和酸反应生成气体的速率不同(相同条件下) （3）利用和 BaCl2(或 CaCl2)溶液混合时现象不同 2 3 2 3 Na CO BaCl NaHCO   的是产生白色沉淀 溶液溶液 的是不产生白色沉淀 （4）利用溶液的酸碱性不同 2 3 B 3 pH Na CO pH pH NaHCO c   大的为测 相同溶液 溶液的 小的为 考向五 碳酸钠、碳酸氢钠溶液与盐酸反应的规律 1．与酸反应放出 CO2 的速率快慢不同的原因分析 NaHCO3 溶液与盐酸反应只需一步即可放出 CO2 气体，故放出气体的速率较快： NaHCO3+HCl NaCl+CO2↑+H2O。 Na2CO3 溶液与盐酸反应时，第一步生成 NaHCO3，此时尚无气体放出：Na2CO3+HCl NaHCO3+NaCl； 第二步是生成的 NaHCO3 与盐酸反应放出 CO2。 故将相同物质的量浓度的盐酸分别滴入等体积等物质的量浓度的 NaHCO3 溶液和 Na2CO3 溶液中，前者 放出气体的速率较快。 2．不用任何试剂鉴别 Na2CO3 溶液和盐酸的化学原理 Na2CO3 溶液与盐酸作用时，滴加方式不同，现象不同，产生 CO2 的量也不一定相同。以此可作为鉴别 Na2CO3 溶液和盐酸的依据。 （ 1 ） 把 Na2CO3 溶 液 逐 滴 加 入 盐 酸 中 ， 开 始 时 盐 酸 相 对 过 量 ， 则 发 生 反 应 ： Na2CO3+2HCl 2NaCl+CO2↑+H2O，即开始就有 CO2 气体放出。 （ 2 ） 把 盐 酸 逐 滴 加 入 Na2CO3 溶 液 中 ， 开 始 时 Na2CO3 相 对 过 量 ， 则 先 发 生 反 应 ： Na2CO3+HCl NaCl+NaHCO3，继续滴加盐酸则进行下一步反应：NaHCO3+HCl NaCl+CO2↑+H2O， 即开始阶段无明显现象，之后才有气体产生。 3．碳酸钠、碳酸氢钠溶液与盐酸反应的常见图像 Na2CO3 溶液与盐酸反应先转化为与 Na2CO3 等物质的量的 NaHCO3，没有 CO2 生成，且 Na2CO3 转化为 NaHCO3 消耗的 HCl 的物质的量与新生成的 NaHCO3 放出 CO2 消耗的 HCl 的物质的量相等（如图 2 所示）， 这是处理该类问题的关键点。抓住 Na2CO3 溶液与盐酸反应的这一特点，就很容易推出 Na2CO3、NaOH 的混 合溶液以及 Na2CO3、NaHCO3 的混合溶液与盐酸反应的特点，常见图像如下： （1）向 NaHCO3 溶液中逐滴加入盐酸，消耗的 HCl 与产生的 CO2 的物质的量的关系如图 1 所示； （2）向 Na2CO3 溶液中逐滴加入盐酸，消耗的 HCl 与产生的 CO2 的物质的量关系如图 2 所示； （3）向 Na2CO3、NaOH 的混合溶液中逐滴加入盐酸，消耗的 HCl 与产生的 CO2 的物质的量关系如图 3 所示； （4）向 Na2CO3、NaHCO3 的混合溶液中逐滴加入盐酸，消耗的 HCl 的物质的量与产生的 CO2 的物质 的量的关系如图 4 所示。 典例 5 向某 NaOH 溶液中通入 CO2 气体后得溶液 M，因 CO2 通入量的不同，溶液 M 的组成也不同。若 向 M 中逐滴加入盐酸，产生的气体体积 V(CO2)与加入盐酸的体积 V(HCl)的关系有下列图示四种情况， 且（2）（3）（4）图中分别有 OAAB，则下列分析与判断不正确的是 A.M 中只有一种溶质的有（1）和（3） B.M 中有两种溶质的有（2）和（4） C.（2）图显示 M 中 c(NaHCO3)V(ab)，溶液中的溶质为 Na2CO3 和 NaOH。 （4）若 V(Oa)