金属钠及其化合物的复习版.doc

金属钠及其化合物课时目标：1、掌握金属Na及其重要化合物（氧化钠、过氧化钠、氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠、氯化钠等化合物）的主要性质及其应用。2、了解碱金属元素的相似性和递变性3、掌握工业制碱的方法。知识精要：一、 金属钠（一）钠的物理性质颜色硬度密度熔点导电导热性银白色小水>>煤油低良好（二）钠的化学性质 1、钠与氧气反应 （1）与空气接触缓慢氧化：4Na + 2O2 2Na2O （现象： ） （2）在空气（或氧气）中燃烧：2Na + O2 Na2O2 （现象： ） 以上反应说明钠的哪个氧化物更稳定？ 过氧化钠 2、钠在氯气中燃烧 2Na + Cl2 2NaCl （现象： ） 3、钠与硫混合研磨即反应 2Na+S Na2S （现象： ） 4、钠与水反应 化学方程式： 现象： 5、钠与酸反应：金属钠与酸反应比水反应更激烈，极易爆炸，要特别小心。 【说明】过量的钠投入酸溶液中，先与酸反应反应，酸反应完后再与水反应 6、钠与有机物反应 Na与C2H5OH： 现象： 【思考】试比较钠与水、乙醇、乙酸、苯酚反应的剧烈程度？ 【例1】在烧杯中加入水和苯（密度：0.88g/cm3）各50mL。将一小粒金属钠（密度：0.97g/cm3）投入烧杯中。观察到的现象可能是 （ ）A钠在水层中反应并四处游动B钠停留在苯层中不发生反应C钠在苯的液面上反应并四处游动D钠在苯与水的界面处反应并可能作上、下跳动 7、钠与盐反应 与盐溶液反应 钠与硫酸铜溶液： 钠与氯化铵溶液： 钠与氯化铁溶液： 与熔融盐反应 钠与TiCl4： 【注意】钠投入盐溶液中先与水反应生成碱，在考虑碱与盐的反应。 钠 不能 从盐溶液中置换出金属（填“能”或“不能”），但钠可以从 熔融 盐中置换出 较不活泼的金属。 （三）钠的保存与取用： 少量金属钠可保存在 中，大量的金属钠则存入铁桶中用石蜡密封。 取用时，一般先用镊子把钠从煤油中夹出来，并用滤纸把表面的煤油吸干，然后用小刀切下绿 豆大小的一块做实验，剩下的钠返回原试剂瓶。 （四）钠的用途： 工业上用钠作强还原剂，用于冶炼金属，如Ti 。 NaK合金（液态）用作原子（或快中子）反应堆的 。 在电光源上，用钠制 。 【思考】综合钠的性质，金属钠着火时，可用来灭火的物质是 （ ） A. 煤油 B. 泡沫灭火剂 C. 沙子 D. 水 钠能否保存在汽油或CCl4中？ 金属钠露置在空气中会发生什么样的变化，最终生成什么物质？ 二、 钠的氧化物1、 氧化钠、过氧化钠的性质比较化学式Na2ONa2O2色、态白色固体淡黄色固体电子式化学键种类离子键离子键、非极性共价键2:12:1稳定性不稳定，2Na2O+O22Na2O2稳定是否为碱性氧化物是过氧化物（不属于碱性氧化物）与水反应Na2O+H2O2NaOH2Na2O2+2H2O4NaOH+O2与二氧化碳反应Na2O+CO2Na2CO32Na2O2+2CO22Na2CO3+O2与盐酸反应Na2O+2HCl2NaCl+H2O2Na2O2+4HCl4NaCl+2H2O+O2主要用途强氧化剂、供氧剂、消毒剂、漂白剂SO42-，如Na2O2 + SO2 = Na2SO4淡黄色浑浊（S）Fe3+褪色先变红，若Na2O2过量则后褪色SO2或SO32-H2S或S2-FeCl2溶液品红溶液酚酞溶液2、过氧化钠的强氧化性Na2O2 【例2】某溶液中HCO3- , CO32- , SO32- , Na+, NO3-五种离子。若向其中加入Na2O2，则充分反应后溶液中离子浓度保持不变的是(溶液体积变化忽略不计) （ ） A.CO32-、NO3-、Na+ B.CO32-、NO3- C.SO32-、NO3- D. NO3- 3、过氧化钠与水、CO2反应规律及计算规律 化学方程式：2Na2O2 + 2H2O 4NaOH + O2 2Na2O2 + 2CO2 2Na2CO3 + O2 无论是CO2、H2O(g)中的单一物质还是二者的混合物， 通过足量的Na2O2后： （1）物质的量的关系：生成的n(O2)等于参加反应的n(CO2) 、nH2O(g)的 ； （2）气体的体积关系：气体体积的减少量V(减)等于参加反应的V(CO2) 、VH2O(g) 的 ，同时 生成的V(O2)。 （3）电子转移的关系： （4）固体质量的关系： 相当于固体（Na2O2）只吸收了“CO2中的CO”和“H2O(g)中的H2”；可以有以下关系式： 【例3】200时，11.6克CO2和水蒸气的混合气体与足量的Na2O2充分反应后，反应后固体的质量增加了3.6克，则原混合气体的平均相对分子质量为 （ ） A、5.8 B、11.6 C、23.2 D、46.4 【例4】一定温度下，mg下列物质在足量的氧气中充分燃烧后，产物与足量的过氧化钠充分反应后，产物与足量的过氧化钠充分反应，过氧化钠增加了ng，下列所给几组物质中，满足n=m的是 ，n>m的是 H2 CO H2和CO的混合物 HCHO CH3CHO CH3COOH 【小结】凡分子组成符合(CO)n·(H2O)m的物质，Wg 该物质在足量O2中完全燃烧， 将其产物（CO2和“水蒸气”）通过足量Na2O2后，Na2O2固体增重必为W g （5）反应先后顺序关系： 一定量的Na2O2与CO2和H2O(g)的混合物反应时，可看作 。 【例5】1mol Na2O2与2molNaHCO3固体混合后，在密闭容器中加热充分反应，排出气体物质后冷却，残留的固体物质是 （ ） A、Na2CO3 B、Na2O2、Na2CO3 C、NaOH、Na2CO3 D、NaOH、Na2CO3 、Na2O2 【例6】等物质的量的N2、O2、CO2混合气体通过Na2O2后，体积变为原体积的8/9（同温同压），这时混合气体中N2、O2、CO2物质的量之比为 （ ）A341 B332 C673 D690【例6】某种H2和CO的混合气体，其密度为相同条件下O2密度的1/2。将3.2g 这种混合气充入一盛有足量Na2O2的密闭容器中，再通入过量O2，并用电火花点燃使其充分反应，最后容器中固体的质量增加了 （ ） A. 4.4g B. 3.2g C. 5.6g D. 6.4g三、 钠的化合物1、Na2CO3 和NaHCO3 的性质比较化学式Na2CO3 NaHCO3俗名纯碱小苏打色、态白色固体白色固体水溶性及大小比较易溶于水可溶于水S(Na2CO3) > S(NaHCO3)溶液碱性强弱Na2CO3 > NaHCO3与盐酸反应及速率快慢比较Na2CO3+2HCl2NaCl+H2O+CO2NaHCO3+HClNaCl+H2O+CO2速率：NaHCO3 > Na2CO3逐滴加入盐酸的现象及方程式先无气泡，后有气泡Na2CO3+HClNaHCO3+NaClNaHCO3+HClNaCl+H2O+CO2立即产生气泡NaHCO3+HClNaCl+H2O+CO2与苯酚反应Na2CO3+C6H5OHC6H5ONa+NaHCO3与NaOH反应NaOH+NaHCO3Na2CO3+H2O与Ca(OH)2溶液反应及现象Ca(OH)2少量：Ca(OH)2+2NaHCO3CaCO3+Na2CO3+2H2OCa(OH)2过量：Ca(OH)2+NaHCO3CaCO3+NaOH+H2O现象：Ca(OH)2过量或少量，均有白与CaCl2溶液Na2CO3+CaCl2CaCO3+2NaCl与Al2(SO4)3溶液2Al3+3CO32-+3H2O2Al(OH)3+3CO2Al3+3HCO3-Al(OH)3+3CO2热稳定性稳定不稳定：2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2用途化工原料、洗涤剂食品发酵、治疗胃酸、泡沫灭火剂相互转化 Na2CO3 NaHCO3 【思考1】不用任何试剂能否区别Na2CO3 和盐酸？ 【思考2】利用澄清石灰水能否鉴别Na2CO3 和NaHCO3 ？常见的鉴别方法有哪些？ 【例7】在10mL0.01mol/L的纯碱溶液中，不断搅拌并逐滴加入1.2mL 0.05mol/L盐酸，完全反应后在标准状况下生成二氧化碳的体积为 （ ）A1.34mL B2.240mL C0.672mL D0mL四、 工业制纯碱1、氨碱法（又称索尔维法）（1）原料：食盐， 石灰石（经煅烧生成生石灰和二氧化碳），氨气（2）原理：先使氨气通入饱和食盐水，然后再通入二氧化碳，生成了溶解度较小的碳酸氢钠和氯化铵溶液。然后再过滤，洗涤得到碳酸氢钠晶体，最后再灼烧制得纯碱。 放出的二氧化碳气体可回收循环利用。含有氯化铵的滤液与石灰乳混合加热，所放出的氨气可回收循环使用。 CaCO3 高温 CaO + CO2 CaO + H2OCa(OH)2 2NH4Cl + Ca(OH)2CaCl2 + 2NH3 +2 H2O（3）制备流程2、联合制碱法（又称侯氏制碱法）（1）原料：食盐，氨和二氧化碳（2）原理：NaCl + NH3 + H2O + CO2NaHCO3 + NH4Cl (3)工业流程：3、两种制碱法的联系和区别 联合制碱法建立在氨碱法的基础上发展起来的，反应的不同点在于：在氨碱法的废液中加入氯化钠，并在3040°C下向废液中通入二氧化碳和氨气，使溶液达到饱和态，然后降温到10°C以下，由于氯化铵在30°C时的溶解度比氯化钠大，而在10°C下比氯化钠溶解度小，以及同离子效应，使氯化铵从母液析出，其母液又可作为下一次制碱的原料，氯化铵也可以作为一种化肥。蒸干得到碳酸钠。 所谓“联合制碱法”中的“联合”，指该法将合成氨工业与制碱工业组合在一起，利用了生产氨时的副产品CO2，革除了用石灰石分解来生产，简化了生产设备。此外，联合制碱法也避免了生产氨碱法中用处不大的副产物氯化钙，而用可作化肥的氯化铵来回收。【例8】（12年上海高考）(本题共12分) 碳酸氢铵是一种重要的铵盐。实验室中，将二氧化碳通入氨水可制得碳酸氢铵，用碳酸氢铵和氯化钠可制得纯碱。 完成下列填空：41二氧化碳通入氨水的过程中，先有 晶体(填写化学式)析出，然后晶体溶解，最后析出NH4HCO3晶体。42含0.800 mol NH3的水溶液质量为54.0 g，向该溶液通入二氧化碳至反应完全，过滤，得到滤液31.2g，则NH4HCO3的产率为 。43粗盐(含Ca2+、Mg2+)经提纯后，加入碳酸氢铵可制得碳酸钠。实验步骤依次为： 粗盐溶解；加入试剂至沉淀完全，煮沸； ；加入盐酸调pH；加入 ；过滤；灼烧，冷却，称重。44上述步骤中所加入的试剂为 、 。45上述步骤中加盐酸调pH的目的是 。46为探究NH4HCO3和NaOH的反应，设计实验方案如下： 含0.1 mol NH4HCO3的溶液中加入0.1 mol NaOH，反应完全后，滴加氯化钙稀溶液。 若有沉淀，则NH4HCO3与NaOH的反应可能为 (写离子方程式)； 若无沉淀，则NH4HCO3与NaOH的反应可能为 (写离子方程式)。 该实验方案有无不妥之处?若有，提出修正意见。 。五、碱金属1、性质对比相似性 递变性(LiCs) 特殊性原子结构最外层电子数都是1原子半径在同周期中最大逐渐增大物性色、态多数为银白色固体Cs略带金属光泽熔、沸点低逐渐减小硬度小导电导热性良好密度小呈增大趋势(Na)>(K)化性化合价0，+1+ O2 反应越来越剧烈，产物越来越复杂Li+O2i2ONa+O2Na2ONa+O2Na2O2K+O2KO2等+H2O 2R+2H22ROH+H2反应越来越剧烈+酸： 2R+2HCl2RCl+H2反应越来越剧烈盐（溶液）先与水反应，生成的碱再与盐反应不能置换出盐中金属ROH的碱性逐渐增强2、 特性（1） Na、K需保存与煤油中，但Li的密度比煤油小，所以，Li必须保存在密度更小的石蜡油或密封于石蜡。（2） 碱金属中，从Li Cs，密度呈增大的趋势，但金属钾的密度小于金属钠的密度。（3） 酸式盐的溶解度一般大于正盐，但溶解度碳酸氢钠 碳酸钠。3、碱金属单质的制备（1） 金属Li和Na：主要用电解熔融氯化物的方法制取，如 2NaCl(熔融) 2Na+Cl2 （2） 金属K因为易溶于熔融盐不易分离，且电解时有副反应发生，故一般采用热还原法， 在850的高温下用Na从熔融KCl中把K置换出来：Na+KClK+NaCl，置换出的钾由于密度比钠小，故浮在熔融液面上面，同时，由于钾的沸点比钠低，在850时，钾变为蒸气挥发出来，而钠还未被气化。根据化学平衡移动原理，钾的挥发导致产物浓度减小，故平衡向右移动，直至反应完全【精解名题】1. 将一定量的H2、CO和CO2的混合气体通入盛有足量Na2O2粉末（Na2O2体积忽略不计）的密闭容器中，用电火花引燃直至反应完全。恢复到原温度，容器内的压强为原来的1/4，则原混合气体的平均相对分子质量不可能是 （ ）A15 B28 C30 D362. 事实上，许多氧化物在一定条件下能与Na2O2反应，且反应极有规律，如Na2O2 +SO2 Na2SO42Na2O2 +2SO32Na2SO4 +O2 ，据此你认为下列反应方程式中正确的是（ ）A2Na2O2 + 2N2O34NaNO2 + O2 BNa2O2 + 2NO2 2NaNO2 + O2CNa2O2 + N2O42NaNO3 D2Na2O2 + 2 Mn2O7 4NaMnO4 + O23. 长效碳酸氢铵是我国自主开发的一种新型化肥，工业生产碳酸氢铵的工艺流程如下：煤空气操作碳酸氢铵晶体NH3循环H2O(g)吸氨H2O造气合成碳酸化压缩分离CO2,N2,H2根据题意回答下列问题：1）操作有多步组成，包括冷却、过滤、洗涤、干燥；实验室进行过滤操作用到的玻璃仪器有_，实验室进行该洗涤操作时宜用酒精代替水洗涤，理由是_；2）分离工序是将氨从反应混合物中分离出来，其分离原理利用了氨的_性质，设计循环的目的是_；3）造气工序包括脱硫过程，目的是除去气体中的SO2等气体，实验室进行此操作可选用的试剂是_(填写编号)；(a)NaHCO3溶液(b)NaOH溶液(c)Ca(OH)2溶液(d)Na2SO3溶液4）实验室实现吸氨过程可以是下列装置中的_(填写编号)；水CCl4水多孔球水水 (a) (b) (c) (d) 5）索尔维创建氨碱法不久后的1898年, 施莱信(Schlosing)就提出用碳酸氢铵固体与氯化钠饱和溶液作用生成碳酸氢钠再加热制纯碱的方法。写出生成碳酸氢钠的化学方程式：_； 为了进一步提纯碳酸氢钠晶体，可采用的方法有：_(填写编号)； (a) 加热灼烧法 (b) 重结晶法 (c) 酸中和法 (d) 碱沉淀法6）测定施莱信法生成的碳酸氢钠样品中碳酸氢钠的质量分数，分别称取mg样品进行试验，下列方案中最合理的是_ (填写编号)； (a) 加入硫酸气体通过排水量气装置收集到气体n L(折算成标况) (b) 加热冷却溶解加入BaCl2过滤、洗涤、干燥称量固体为n g (c) 溶解加入酚酞作指示剂用w mol/LNaOH溶液滴定，耗用NaOH n mL (d) 加入盐酸气体通过碱石灰称量碱石灰增重n g 样品中碳酸氢钠的质量分数为_(用含m,n或w,n,m的代数式表示)。4. 为了探究SO2与Na2O2的反应是否类似于CO2，甲同学设计了如图实验装置。 回答下列问题：（1）制取SO2的合适试剂是 。 a80%的H2SO4(aq) b10%的H2SO4(aq) cNa2SO3(s) dNa2SO3（aq） （2）装置C中NaOH(aq)的作用是 。 （3）移开棉花，将带火星的木条放在C试管口，未见木条复燃。甲同学因此认为SO2与Na2O2的反应不同于CO2。请按甲同学的观点写出反应的化学方程式 。（4）检验反应后B装置中生成物的方法是 。（5）乙同学认为无论反应原理如何，最终都有O2产生。乙同学的理由是 。按照乙同学的观点，该装置还需作如下改进： 。（简要阐述，并指明必需的装置名称与试剂。）5. 右图装置中，容器甲内充入0.1 mol NO气体，干燥管内装有一定量Na2O2，从A处缓慢通入CO2气体恒温下，容器甲中活塞缓慢由D向左移动，当移至C处时容器体积缩小至最小，为原体积的，随着CO2的继续通入，活塞又逐渐向右移动。（不考虑活塞的磨擦） 已知： 2Na2O2 + 2CO2 2Na2CO3 + O2 已知当活塞移至C处时，干燥管中物质的质量增加了2.24 g。 此时，通入标准状况下的CO2气体多少L？ 容器甲中NO2转化为N2O4的转化率是多少？ 活塞移至C处后，继续通入a mol CO2，此时活塞恰好回至D处则a值必 0.01（填大于、小于、等于），其理由是 。巩固练习1. 下列物质的性质比较，正确的是 （ ）A热稳定性：Na2CO3NaHCO3H2CO3 B熔点：KNaLiC溶解度：NaHCO3Na2CO3 D氧化性：K+Na+Li+2. 下列各组物质相互混合反应，既有气体生成最终又有沉淀生成的是 （ ）A金属钠投入到FeCl3溶液 B过量NaOH溶液和明矾溶液C少量电石投入过量NaHCO3溶液 D过量Na2O2投入AlCl3溶液3. 将等物质的量的NaOH和Na2CO3混合并配成溶液，向溶液中逐滴滴加稀盐酸。下列图像能正确表示加入盐酸的体积和生成CO2的物质的量的关系的是 （ ） A B C D 4. 将2 mol NaHCO3和一定量的Na2O2固体混合，在加热条件下让其充分反应后得到的固体，经测定无Na2O2剩余，则最后的固体的物质的量为 （ ）A12 mol之间 B14 mol之间C24 mol之间 D大于4 mol5. 将Na2O、Na2O2、Na和足量NaHCO3的混合物置于密闭容器中充分加热，经足够长的时间后排放出所有气体物质，则最终残留的固体物质可能是 （ ）ANa2O2与Na2CO3 BNa2CO3CNaOH和Na2CO3 DNa2CO3、Na2O2、NaOH 6. 氨碱法（索氏）和联合制碱法（侯氏）是两大重要的工业制碱法，下列表达不正确的是（ ）氨碱法联合制碱法A原料食盐、氨气、生石灰食盐、氨气、二氧化碳B可能的副产物氯化钙氯化铵C循环物质氨气、二氧化碳氯化钠D评价原料易得；设备复杂；能耗高原料利用率高；废弃物少7. 某学生在0.1mol/LNaHCO3溶液中滴加酚酞溶液1滴，整个溶液几乎没有什么变化，但溶液加热后，显明显淡红色，加热较长时间后冷却，红色不褪去。该学生为了了解该过程的原因，进行了下列探究过程：【实验探究】实验1: 加热0.1mol/LNaHCO3溶液，测得溶液pH变化如下表温度（）102030507080100pH8.38.48.58.99.49.610.1实验2：10时，在烧杯中加入0.1mol/LNaHCO3溶液200mL，测得该溶液pH=8.3，加热到100，测得pH=10.2，恢复到10，pH=9.8。实验3：加热0.1mol/LNaHCO3溶液，将产生的气体通入澄清石灰水，溶液变浑浊。实验4：配制0.1mol/LNaHCO3溶液和0.1mol/LNa2CO3溶液各200mL，10时，分别测得NaHCO3溶液pH=8.3，Na2CO3溶液pH=11.5。加热蒸发0.1mol/L NaHCO3溶液200mL，至溶液体积100mL，停止加热，加水至200mL，冷却至原温度，测得溶液pH=9.8。将0.1mol/L NaHCO3溶液200mL敞口放置三天，再加水至200mL，测得溶液pH=10.1。请根据上述实验回答下列问题：1）用离子方程式表示0.1mol/LNaHCO3溶液中存在的平衡（除水电离平衡外）_、_。这两个平衡以_为主，理由是_.2）实验3得到的结论是_。3）结合实验2、3分析，加热0.1mol/LNaHCO3溶液，pH增大的原因可能是_、_、_。4）实验4得到的结论是_。 5）实验4“加水至200mL”的目的是_。实验4可以得到的结论是_。6）要确定NaHCO3溶液加热后pH增大的主要原因还需要解决的问题是_。8. 将2.5g碳酸钠、碳酸氢钠和氢氧化钠固体混合物完全溶解于水，制成稀溶液，然后向该溶液中逐滴加入1mol/L的盐酸，所加入盐酸的体积与产生CO2的体积（标准状况）关系如图所示： （1）写出OA段所发生反应的离子方程式 （2）当加入35mL盐酸时，产生二氧化碳的体积为 mL（标准状况）。（3）原混合物中Na2CO3的质量分数_。