《金属及其化合物》PPT课件.ppt

第四单元 金属及其化合物第1节钠及其化合物1掌握金属钠及其重要化合物的主要性质。2了解钠及其化合物的应用。3了解碱金属的主要物理性质和化学性质及其应用。回归教材 一、钠1位置与存在三A化合态钠盐钠元素位于周期表第_周期_族。自然界中钠只能以_的形态存在，主要为_。2物理性质软银白金属光泽钠是一种质_、_色，有_的金属，具有_的导电、导热性，密度比水_，但比煤油_，熔点较_。良好小大低化学性质实验现象化学方程式钠在空气中缓慢氧化在空气中露置一会儿会逐渐变暗，久置表面还会形成溶液，再风干变成白色粉末_钠在空气中加热或点燃钠先熔化后燃烧，燃烧时火焰呈黄色，最后留下的固体呈淡黄色_3化学性质4NaO2=2Na2O(白色固体)钠的化学性质极活泼，具强还原性，在反应中易失去一个电子，变为钠离子。(1)与氧气反应。2NaO2(淡黄色固体)Na2O2(2)与水反应(滴加酚酞)。化学方程式：_；离子方程式：_。2Na2H2O=2Na2OHH22Na2H2O=2NaOHH2钠、钾失火可用沙土、抹布扑灭或盖灭，不能用水灭火，也不能用CO2灭火。钠与酸溶液(非氧化性酸)反应时，首先发生钠与酸的置换反应，然后发生钠与水的置换反应。钠与盐溶液反应时，首先发生钠与水的反应，生成NaOH 和H2，然后NaOH溶液再与盐溶液发生反应。4保存煤油(或石蜡油)钠很容易跟空气中的氧气和水起反应，因此在实验室中，通常将钠保存在_里，由于(Na)(煤油)，钠沉在煤油下面，将钠与氧气和水隔绝。金属钠不能保存在汽油或四氯化碳中。原子反应堆高压钠灯4NaClTi5用途钠、钾合金(液态)可用于_的导热剂；用作电光源，制作_。金属钠具有强的还原性，熔融状态下可熔融以用于制取金属，如4NaTiCl4=_。Na2O2不是碱性氧化物，Na2O2由Na和O2 构成，在Na2O2二、氧化钠与过氧化钠2中，阴、阳离子个数比为12。名称氧化钠过氧化钠化学式Na2ONa2O2颜色状态白色固体淡黄色固体与H2O反应_与CO2反应_生成条件_用途作呼吸面罩、供氧剂和漂白剂等Na2OH2O=2NaOH2Na2O22H2O=4NaOHO2Na2OCO2=Na2CO32Na2O22CO2=2Na2CO3O2在常温时，钠与O2反应燃烧或加热时，钠与O2反应三、碳酸钠与碳酸氢钠名称碳酸钠碳酸氢钠化学式Na2CO3NaHCO3俗名纯碱、苏打小苏打色态白色粉末白色粉末溶解性_溶液酸碱性_与酸反应实验现象有气泡产生离子方程式_ _都易溶，Na2CO3NaHCO3物质的量浓度相同时，碱性：Na2CO3NaHCO3(续表)名称碳酸钠碳酸氢钠热稳定性_ _与NaOH反应NaHCO3NaOH=Na2CO3H2O用途在玻璃、肥皂、食品等工业中有着广泛的应用；热的纯碱溶液可除油污作为发酵粉(疏松剂)、可用于治疗胃酸、可用作灭火剂等相互转化_稳定2NaHCO3 Na2CO3H2OCO2Na2CO3 NaHCO3四、碱金属与焰色反应1碱金属元素项目原子结构元素性质单质性质化合物性质相似性最外层均_均为_金属元素，最高正价均为_价均具_，均具轻、软、易熔的特点氢氧化物都是_碱递变性核电荷数依次_，电子层数依次_，原子半径依次_失电子能力依次_，金属性依次_还原性依次_，密度依次_，熔沸点依次_，硬度依次_氢氧化物的碱性依次_1个电子活泼1强还原性强增多增多增大增强增强增强增大降低减小增强2.焰色反应金属单质化合物灼烧特殊颜色焰色反应是指某些_及其_在_时使火焰呈现_的反应。焰色反应是物理变化，是金属元素的性质，既可以是单质，也可以是化合物，如不论灼烧 Na2CO3、NaCl、Na2SO4 还是钠的单质，均发出黄色火焰。K的火焰颜色必须透过蓝色钴玻璃观察，以防止 Na对其造成干扰。自主测评 1下列实验操作正确的是()。编号实验操作A观察钠与水反应的现象用镊子从煤油中取出金属钠，切下绿豆大小的钠，小心放入装满水的烧杯中B检验NaHCO3与Na2CO3溶液用小试管分别取少量溶液，然后滴加澄清石灰水C证明Na2O2与CO2是放热反应Na2O2用棉花包裹，放入充满CO2的集气瓶中，棉花燃烧说明是放热反应D检验Na2CO3与K2CO3溶液用铂丝分别蘸取溶液，在酒精灯外焰上灼烧，直接观察火焰的颜色解析：应将钠表面的煤油用纸吸干且烧杯中不能装满水，A 错误；B 项两者都有白色沉淀产生，错误；观察钾的焰色反应应该透过蓝色钴玻璃，D 错误。答案：C2(双选)下列有关钠及其化合物说法正确的是()。A(2013 年安徽高考)工业上通过电解氯化钠溶液制备金属钠和氯气B(2013 年江苏高考)用铂丝蘸取少量某溶液进行焰色反应，火焰呈黄色，该溶液一定是钠盐溶液C(2013 年福建高考)用加热分解的方法区分碳酸钠和碳酸氢钠两种固体D(2013 年安徽高考)用酚酞试液可鉴别饱和食盐水和饱和纯碱溶液解析：工业上通过电解熔融的NaCl 制备金属钠和氯气，A错误；火焰呈黄色也可以是钠的单质或其他化合物，这里焰色反应火焰呈黄色仅证明含有钠元素，B错误；碳酸氢钠受热易分解(产生CO2)，而碳酸钠受热无变化，C 正确；饱和纯碱溶液呈碱性，滴入酚酞试液显红色，饱和食盐水呈中性，滴入酚酞试液无明显现象，D正确。答案：CD测，其中不正确的是()。3金属活动性顺序表中 K 在 Na 的前面，K 与 Na 在性质上具有很大的相似性。下面是根据 Na 的性质对 K 的性质的预AK 在空气中可以被空气中的氧气氧化BK 可以与乙醇发生反应生成氢气CK 与水的反应不如钠与水的反应剧烈DK 也可放在煤油中保存答案：C.4下述对焰色反应实验操作注意事项的说明，正确的是()。钾的火焰颜色要透过蓝色钴玻璃观察；先将铂丝灼烧到与原来火焰的颜色相同，再蘸取被检验的物质；每次实验后，要将铂丝用盐酸洗净；实验时最好选择本身颜色较浅的火焰；没有铂丝时，也可以用光洁无锈的铁丝代替。B仅有不正确D全对A仅有不正确C仅有不正确答案：D5下列推断正确的是()。A1 mol Na2O2 与水反应，转移电子 1 molBNa2O、Na2O2 组成元素相同，与 CO2 反应的产物也相同C钠能与氧气和水反应，钠暴露在空气中最终的产物是NaOHD将酚酞试液加入 Na2O2 溶液中，得到红色溶液解析：Na2O、Na2O2 与CO2 反应都能生成Na2CO3，但是Na2O2 与CO2 反应还能产生O2，B 错误；钠暴露在空气中最终的产物是Na2CO3，C 错误；Na2O2 有漂白性，将酚酞试液加入Na2O2 溶液中，过量的Na2O2 会将溶液漂白，得不到红色溶液，D 错误。答案：A重点一Na2O2 的性质由于 Na2O2 中氧元素是1 价，既可以表现出氧化性又可以表现出还原性，但 Na2O2 通常表现出强氧化性。1Na2O2 的强氧化性(1)Na2O2 与 SO2 反应：Na2O2SO2=Na2SO4。生成 Fe(OH)3 沉淀。(4)Na2O2 具有漂白性，投入品红溶液中，可使品红溶液褪色。(2)Na2O2投入FeCl2溶液中，可将Fe2氧化成Fe3，同时2Na2O2与H2O、CO2反应的相关问题对于反应：2CO22Na2O2=2Na2CO3O2,2H2O2Na2O2=4NaOHO2(1)物质的量的关系：2CO2O2,2H2OO2。无论是CO2或H2O的单一物质还是二者的混合物，通过足量的Na2O2时，CO2或H2O与放出O2的物质的量之比均为21。(2)电子转移关系：2CO22Na2O2O22e，2H2O2Na2O2O22e。2 mol的Na2O2不论与H2O还是与CO2反应均生成1 mol O2，转移2 mol e，消耗2 mol H2O或2 mol CO2。(3)反应先后顺序关系：Na2O2与水蒸气、CO2混合气体反应时，Na2O2可视为首先与CO2反应生成Na2CO3，CO2反应完全后，剩余的Na2O2再与水蒸气反应生成NaOH。【例1】某同学想通过下图装置实验，探究 SO2 与 Na2O2反应的产物。、检验反应中是否有 O2 生成的方法是_；若有 O2 生成，请写出装置 C 中的化学方程式：_。限选试剂和仪器：0.1 molLKMnO4 酸性溶液、0.01 molLKMnO4酸性溶液、0.1 molL1、A 中盛装 H2SO4 溶液的仪器名称是_；D 装置除起了防止空气中的水蒸气和二氧化碳进入 C 装置与 Na2O2 反应作用外，还可以_。、(1)C 中固体产物可能有三种情况：只有 Na2SO3；只有_；Na2SO3 和 Na2SO4 混合物。(2)若 Na2O2 反应完全，为确定 C 中固体产物的成分，该同学设计如下，请您利用限选试剂和仪器帮助他完成该探究过程。11Ba(NO3)2 溶液、0.1 molL1BaCl2、1 molL1 HNO3 溶液、1 molL1 盐酸、试管、胶头滴管。实验操作预期现象和结论步骤一：取少量 C 中固体产物于试管中，加入适量的蒸馏水、搅拌溶解，分别取少量于 A、B 试管中固体完全溶解，得到无色透明溶液步骤二：取试管 A，向溶液中加入_，振荡，观察溶液颜色变化若 _ ；则_步骤三：取试管 B，向其中先加入_，振荡；再加入_，振荡产生_，再加入另一试剂看到产生白色沉淀，则固体 C 中还含有_解析：Na2O2完全反应后的产物有三种情况：只有Na2SO3；只有Na2SO4；Na2SO3与Na2SO4的混合物。当产物溶解后，往溶液中加入几滴KMnO4酸性溶液，溶液紫色若褪去，说明有Na2SO3(它有还原性)，但检验不出Na2SO4；若溶液紫色不褪去，说明C中没有Na2SO3，只有Na2SO4。检验Na2SO4可先加入盐酸，再加入BaCl2溶液。答案：.用带火星的木条靠近干燥管口a，观察木条是否复燃2SO22Na2O2=2Na2SO3O2.分液漏斗吸收过量(或多余)的SO2，以免污染空气(或保护环境).(1)Na2SO4(2)几滴(少量)0.01 molL1KMnO4酸性溶液紫红色的KMnO4溶液振荡后褪色C中含有Na2SO3过量的1 molL1盐酸适量0.1 molL1BaCl2溶液无色刺激性气味气体Na2SO4【拓展应用】1如下图所示，若锥形瓶内是水，分液漏斗内的液体也是水，向烧杯内滴加水时，发现 U 型管内液体右移，静止后液面左边低于右边，则烧杯内的物质是()。A过氧化钠B碳酸氢钠C铝D铁解析：U 形管内液体右移，静止后液面左边低于右边，说明锥形瓶内气体压强增大，结合选项，可知其原因是由于Na2O2与水反应有O2 放出，使瓶内压强增大。答案：A重点二碳酸钠与碳酸氢钠主要性质比较1性质比较性质比较应用溶解度在同温下，碳酸钠溶解度大于碳酸氢钠工业上制备纯碱溶液的碱性相同浓度时，碳酸钠水溶液的pH比碳酸氢钠的大鉴别碳酸钠和碳酸氢钠热稳定性碳酸钠稳定，受热难分解；碳酸氢钠受热易分解除去碳酸钠中混有的碳酸氢钠杂质；鉴别碳酸钠和碳酸氢钠与酸反应相同条件下放出CO2的速度NaHCO3比Na2CO3快鉴别碳酸钠和碳酸氢钠（续表）性质比较应用与碳酸反应碳酸钠与碳酸反应；碳酸氢钠与碳酸不反应除去碳酸氢钠中混有的碳酸钠杂质与NaOH反应碳酸钠与NaOH不能反应，碳酸氢钠与NaOH反应除去碳酸氢钠中混有的碳酸钠杂质与CaCl2反应碳酸钠与CaCl2反应；碳酸氢钠与CaCl2不反应鉴别碳酸钠和碳酸氢钠2.鉴别方法项目Na2CO3NaHCO3加热不分解分解产生使澄清石灰水变浑浊的气体与酸反应的速率慢快与酸互滴现象与滴加顺序有关现象与滴加顺序无关滴加盐溶液加CaCl2产生白色沉淀加CaCl2无明显现象溶液的碱性物质的量浓度相同时，pH大的是Na2CO3溶液，pH小的是NaHCO3溶液；滴加酚酞，深红色的是Na2CO3溶液，浅红色的是NaHCO3溶液【例2】(2013 年广东东莞质检)发酵粉是一种化学膨松剂，可由小苏打、臭粉(碳酸氢铵)、明矾KAl(SO4)212H2O中的两种物质组成。某小组为探究不同品牌的发酵粉的化学成分，进行如下实验。【提出假设】(1)假设 1：由小苏打和臭粉组成。假设 2：由小苏打和明矾组成。假设 3：由_组成。【方案与流程】为探究甲品牌的发酵粉的成分，某同学设计如下实验，得到如下现象：(2)结合步骤分析，气体 A 为_，该发酵粉的成分为_。(3)若步骤和操作不变(现象也相同)，将步骤中足量稀盐酸改为足量氯化钡溶液，观察到有白色沉淀生成，能否确定发酵粉的成分？说明理由：_。(4)乙品牌的发酵粉的化学组成可能为假设 2 情况，请设计实验验证。实验仪器和用品任选，限选试剂：稀盐酸、0.1 molL1 NaOH溶液，写出实验步骤、预期现象和结论。实验步骤预期现象和结论步骤1：取少量样品溶于足量的盐酸后，将溶液分成两份，分别装入A、B试管中步骤2：_ _ _，证明有Na，发酵粉中有NaHCO3步骤3：_ _，结合步骤2中的结论，假设2成立混合溶液，若要证明小苏打存在，则可以用焰色反应检验Na，若要证明明矾存在，则可以用焰色反应检验K(或加入氢氧化解析：(1)由题意可知假设3 为臭粉和明矾。(2)由发酵粉与熟石灰混合研磨得到气体可知，气体A 应该是氨气，也就是说假设1 或假设3 成立，假设2 不成立；假设 1 受热分解得到碳酸钠，假设3 得到硫酸铝钾，加入盐酸，若为假设1 则有CO2气体产生，若为假设3 则无气体产生；如果加入足量氯化钡溶液，则假设1 生成碳酸钡白色沉淀，假设3 产生硫酸钡白色沉淀，由于现象相同，无法判别发酵粉的成分。(3)若发酵粉的成分是小苏打和明矾，溶于足量的盐酸后得到氯化钠和硫酸铝钾钠溶液检验Al3)。答案：(1)臭粉和明矾(2)氨气(或 NH3)NaHCO3 和 NH4HCO3(3)不能。因为加热 NaHCO3分解成Na2CO3，Na2CO3和明矾都能与 BaCl2 溶液反应生成白色沉淀(4)步骤2：用洁净的铂丝蘸取A中的溶液，在酒精灯火焰上灼烧，观察焰色焰色呈黄色步骤3：向B试管中逐滴滴加0.1 molL1 NaOH溶液看到有白色沉淀生成(或先产生白色沉淀后沉淀溶解)，证明发酵粉中有明矾(1)当Na2CO3、NaHCO3溶液的浓度不同时，一般不用气体法。(2)不能用Ca(OH)2 或Ba(OH)2 溶液鉴别Na2CO3 和NaHCO3，因为二者都能产生白色沉淀。【拓展应用】2有两试管分别装有Na2CO3 和 NaHCO3 溶液，下列操作或判断正确的是()。解析：加入澄清石灰水均可以产生碳酸钙沉淀，A 错误；加入稀盐酸，反应剧烈者是碳酸氢钠，B 错误；加入等浓度的盐酸，立即产生气泡者为碳酸氢钠，D 错误。答案：C方案操作判断A分别加入澄清石灰水产生沉淀者为Na2CO3B分别加入等浓度的稀盐酸反应较剧烈者为Na2CO3C分别加入CaCl2溶液产生沉淀者为Na2CO3D逐渐加入等浓度的盐酸立即产生气泡者为Na2CO3工艺流程与物质的制备物质制备是中学化学的重要组成部分，与物质制备有关工艺流程就是用“原料制备产品”的工业过程，试题常常涉及到实验步骤、操作名称、反应方程式书写、绿色化学的标准、可循环利用的物质等等。1解题思路：一是对比分析生产流程示意图中的第一种物质原材料与最后一种物质产品，从对比分析中找出原料与产品之间的关系，明确目的是制备什么物质，从题干或问题中获取有用信息，了解产品的性质；二是弄清生产流程过程中原料转化为产品的基本原理和除杂分离提纯产品的化工工艺，写出主要的化学反应方程式或制备原理，从中了解流程图，然后再结合设问答题。2答题指导：如果在制备过程中出现一些受热易分解的物质或产物，则要注意对温度的控制。如 H2O2、Ca(HCO3)2、KMnO4、浓硝酸等物质；如果产物是一种会水解的盐，且水解产物中有挥发性的酸产生时，则要加相对应的酸来防止水解。如制备 FeCl3、AlCl3、MgCl2 等物质时，要蒸干其溶液得到固体溶质时，都要加相应的酸或在酸性气流中干燥来防止它水解，否则得到的产物分别是 Fe2O3、Al2O3、MgO；如果产物是一种强的氧化剂或强的还原剂，则要注意使它们发生氧化还原反应的物质接触；如果产物是一种易吸收空气中的 CO2 或水(潮解或发生反应)而变质的物质(如 NaOH 固体等物质)，则要注意防止在制备过程中对 CO2 或水的除去，也要防止空气中的 CO2 或水进入装置中；如果题目中出现了包括产物在内的各种物质的溶解度信息，则要注意对比它们的溶解度随温度升高而改变的情况，找出合适的分离方法。【例3】我国化学家侯德榜改革国外的纯碱生产工艺，生产流程可简要表示如下：(1)向沉淀池中通入 CO2和氨气，应先通入_(填化学式)，原因是_。(2)沉淀池中发生反应的化学方程式是：_。(3)母液中的溶质主要是_。向母液中通氨气加入细小食盐颗粒，冷却析出副产品，通入氨气的作用是_。(4)使原料氯化钠的利用率从70%提高到 90%以上，主要是设计了 _(填上述流程中的编号)的循环，物质 X 是_，从沉淀池中提取沉淀的操作是_。(5)写出煅烧炉中发生反应的化学方程式：_。(6)这样制得的产品碳酸钠中可能含有的杂质是_(填化学式)，为检验该杂质的存在，具体操作是_。解析：向沉淀池中通入氨气，使溶液显碱性，有利于CO2吸收；母液中的溶质主要是副产品NH4Cl，通氨气及加入细小食盐颗粒都可使NH4Cl 的溶解平衡向结晶方向移动；采取循环操作可提高原料的利用率；由于用了饱和食盐水使析出的碳酸氢钠含氯化钠，则纯碱中混有氯化钠。答案：(1)NH3 因为 CO2 溶解度较小，而 NH3 易溶于水，先通 NH3 有利于 CO2 吸收(2)NH3CO2NaClH2O=NaHCO3NH4Cl(3)NH4Cl(4)循环 I增大 NH4 浓度，使 NH4Cl 更易析出CO2 过滤(5)2NaHCO3Na2CO3CO2H2O(6)NaCl取少量试样溶解，加用 HNO3 酸化的 AgNO3 溶液，若有白色沉淀，说明含有 NaCl 杂质 1下列有关钠及其化合物不正确的是()。考点一钠及其氧化物A(2013 年广东潮州质检)金属钠在空气中燃烧产生黄色火焰，生成淡黄色固体B(2013 年广东汕头质检)NaClO 可用作消毒剂C(2013 年广东揭阳质检)为测定熔融氢氧化钠的导电性，可将氢氧化钠固体放在石英坩埚中加热熔化D(2013 年广东深圳质检)Na2O2 可作为潜艇工作人员的供氧剂.解析：金属钠在空气中燃烧生成淡黄色Na2O2，产生黄色火焰，A 正确；NaClO 具有强氧化性，可以起杀菌消毒的作用，B 正确；氢氧化钠与二氧化硅反应，会腐蚀石英坩埚，C 错误；Na2O2 可与二氧化碳、水蒸气反应生成氧气，D 正确。答案：C2下列关于 Na2O2 的叙述正确的是()。ANa2O2 中阴、阳离子的个数比为 11BNa2O2 分别与水及 CO2 反应产生相同量的 O2 时，需要水和 CO2 的质量相等CNa2O2 分别与水及 CO2 反应产生相同量的 O2 时，转移电子的物质的量相等DNa2O2 的漂白原理与 SO2 的漂白原理相同解析：Na2O2 的阴、阳离子的个数比为12，A 错误；生成相同量的O2 时消耗的水和二氧化碳的物质的量相同，但质量不同，B 错误；由得失电子守恒知两者转移电子的物质的量相同，C 正确；Na2O2 因具有强氧化性而有漂白性，SO2 易与有色物质化合生成无色不稳定的物质，原理不同，D 错误。答案：C考点二碳酸钠与碳酸氢钠()。A热稳定性：NaHCO3Na2CO3B与同浓度盐酸反应的剧烈程度：NaHCO3Na2CO3C相同温度时，在水中的溶解性：NaHCO3Na2CO3D等物质的量浓度溶液的 pHNaHCO3Na2CO3解析：与同浓度盐酸反应的剧烈程度：Na2CO3NaHCO3。答案：B3下列关于Na2CO3和NaHCO3性质的说法错误的是中 Na2CO3 质量分数的是()。A取 a 克混合物充分加热，减重 b 克B取 a 克混合物与足量稀盐酸充分反应，加热、蒸干、灼烧，得 b 克固体C取 a 克混合物与足量稀硫酸充分反应，逸出气体用碱石灰吸收，增重 b 克D取 a 克混合物与足量 Ba(OH)2 溶液充分反应，过滤、洗涤、烘干，得 b 克固体4下列实验方案中，不能测定Na2CO3和NaHCO3混合物Ba(OH)2反应，反应的方程式为：CO3 Ba2+=BaCO3、HCO3OHBa2=H2OBaCO3，因此最后得到的固体解析：NaHCO3 受热易分解生成碳酸钠、水和二氧化碳，所以通过加热分解利用差量法即可计算出Na2CO3 质量分数，A正确；Na2CO3 和NaHCO3 均可与盐酸反应生成水、二氧化碳和氯化钠，所以b g 固体是氯化钠，利用守恒法可计算出Na2CO3质量分数，B 正确；混合物与足量稀硫酸充分反应，也会生成水和二氧化碳，所以逸出的气体是二氧化碳，但会混有水蒸气，即碱石灰增加的质量不是二氧化碳的质量，因此选项C 不能测出混合物中Na2CO3 的质量分数；Na2CO3 和NaHCO3 都与2是BaCO3，所以可以计算出Na2CO3 质量分数，D 正确。答案：C考点三碱金属元素5碱金属钫(Fr)具有放射性，它是碱金属元素中最重的元的是()。A在碱金属元素中它具有最大的原子半径B钫在空气中燃烧时，只生成化学式为 Fr2O 的氧化物C它的氢氧化物的化学式为 FrOH，这是一种极强的碱D它能跟水反应生成相应的碱和氢气，由于反应剧烈而发生爆炸解析：根据同主族元素性质的递变规律，从金属锂到金属钫随原子序数的递增，原子半径逐渐增大，元素的金属性逐渐增强，最高价氧化物对应的水化物的碱性逐渐增强，与水反应的剧烈程度逐渐增强，与氧气反应的产物越来越复杂，可以产生过氧化物、超氧化物甚至臭氧化物等。答案：B