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1、第6講 鈉及其化合物,一、鈉 1.鈉的物理性質(zhì) 鈉是一種柔軟的、銀白色的、有金屬光澤的金屬,具有良好的導電性、 導熱性,密度比水① 小 ,比煤油大,熔點較低。 2.鈉的化學性質(zhì) (1)與非金屬反應:2Na+Cl2 2NaCl,2Na+S Na2S,4Na+O2 2Na 2O,2Na+O2 Na2O2。 (2)與水反應:② 2Na+2H2O 2NaOH+H2↑ (與水反應的實質(zhì)是金 屬鈉與水電離產(chǎn)生的氫離子反應)。,教材研讀,鈉與滴加酚酞的水反應的現(xiàn)象及解釋 (3)與酸反應:2Na+2H+ 2Na++H2↑。 (4)與鹽溶液反應 a.鈉投入到NaCl稀溶液中,有H2產(chǎn)生,離子方程式為③ 2
2、Na+2H2O 2Na++2OH-+H2↑ 。,b.鈉投入到飽和NaCl溶液中,有H2產(chǎn)生,同時有NaCl晶體析出(恢復至原 溫度)。 c.鈉投入到NH4Cl溶液中,有H2和NH3逸出。 d.鈉投入到CuSO4溶液中,有H2產(chǎn)生并有藍色沉淀Cu(OH)2生成。 3.鈉的制取、保存和用途 (1)制取:④ 2NaCl(熔融) 2Na+Cl2↑ 。 (2)保存:由于金屬鈉的化學性質(zhì)非?；顫?易與空氣中的O2和H2O等反 應,所以金屬鈉要保存在煤油或石蠟中。 (3)用途:用來制取Na2O2等化合物;工業(yè)上用鈉作強還原劑,用于冶煉金,屬,如:4Na+TiCl4(熔融) ⑤ Ti+4NaCl ;Na
3、-K合金(液態(tài))用作原子 反應堆的⑥ 導熱劑 ;在電光源上,用鈉制高壓鈉燈。,自測1 將一小塊鈉投入CuSO4溶液中,產(chǎn)生的現(xiàn)象如何?分步寫出反應 的離子方程式及總的離子方程式。,答案 產(chǎn)生氣泡和藍色絮狀沉淀。離子方程式為2Na+2H2O 2Na++ 2OH-+H2↑、Cu2++2OH- Cu(OH)2↓;2Na+2H2O+Cu2+ 2Na++Cu (OH)2↓+H2↑。,自測2 金屬鈉露置在空氣中會發(fā)生一系列變化:銀白色金屬鈉 (生 成 ) (生成 ) (NaOH ) (生成 ) (生成 )。,答案 Na2O NaOH 溶液 Na2CO3,,二、鈉的重要化合物 1.鈉的氧化物的比較,2.
4、氫氧化鈉 (1)物理性質(zhì) 1)顏色狀態(tài):白色固體。 2)俗稱:⑦ 燒堿、火堿、苛性鈉 。 3)溶解性:易溶于水。 4)潮解:在空氣中容易潮解,在實驗室中可用固體NaOH作⑧ 干燥劑 。 (2)化學性質(zhì) NaOH來源廣泛,是一種最常用的一元強堿,具有堿的通性。 1)NaOH溶于水后完全電離,能使酸堿指示劑變色。 2)與酸和酚發(fā)生反應,如HCl、CH3COOH、C6H5OH等。,3)與酸酐發(fā)生反應,如SO2、CO2、SiO2、SO3、P2O5和(CH3CO)2O等。 4)與某些非金屬單質(zhì)反應,如Cl2、S等。 5)與兩性氧化物、兩性氫氧化物反應,如⑨ Al2O3 、ZnO、Al(OH) 3
5、、Zn(OH)2等。 6)與鹽發(fā)生復分解反應,如含N 、Cu2+、HC 、H2P 、HS 等的 鹽。 7)提供堿性環(huán)境發(fā)生無機和有機反應,如鹵代烴的水解反應和消去反 應、油脂的皂化等。 (3)工業(yè)制法 原理(電解飽和食鹽水):⑩ 2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑ 。,3.Na2CO3與NaHCO3的比較,4.氯化鈉 俗名食鹽,是典型的離子晶體,熔點801 ℃,沸點1 413 ℃。純凈的NaCl不 潮解,粗鹽中含有 MgCl2、CaCl2 等雜質(zhì),會吸收空氣中的水分而 潮解。食鹽在生活和醫(yī)療上有重要用途,如在日常生活中用于菜肴調(diào) 味,腌制魚、肉等;醫(yī)用生理鹽水即 0.9%
6、 的NaCl溶液。此外,食鹽 還是重要的化工原料。 5.焰色反應 (1)定義 很多金屬或它們的化合物在灼燒時都會使火焰呈現(xiàn)特殊的顏色,這在化 學上叫做焰色反應。,(2)操作步驟 a.點燃酒精燈。 b.將焊在玻璃棒上的鉑絲放入 稀鹽酸 中清洗,再放到酒精燈外焰 上灼燒,直至火焰呈現(xiàn)原來的顏色。 c.用鉑絲蘸取待測物,在外焰上灼燒,觀察火焰的顏色[在觀察鉀的火焰 顏色時,應透過 藍色鈷玻璃 (可濾去掩蓋紫色的黃光)]。 d.將鉑絲用 稀鹽酸 洗凈后,在外焰上灼燒至沒有顏色,再做其他 實驗。,名師點睛 (1)焰色反應不是化學變化,而是一種物理現(xiàn)象,主要用于 鈉、鉀等堿金屬和堿土金屬及其離子的
7、檢驗。焰色反應是元素的性質(zhì), 不因元素的存在形式改變而改變。 (2)用稀鹽酸的原因:生成金屬氯化物,而金屬氯化物在高溫時可揮發(fā)。 (3)焰色反應中所用的外焰部分應是無色或淺色的。 (4)灼燒鉑絲時應一直燒至火焰恢復到原來的顏色。,自測3 判斷正誤,正確的劃“√”,錯誤的劃“?”。 (1)Na2O2在潮濕的空氣中放置一段時間,變成白色黏稠物的原因是 2Na2O2+2CO2 2Na2CO3+O2 ( ) (2)反應2Na2O2+2H2O 4NaOH+O2↑中,H2O既不是氧化劑也不是還 原劑 ( ) (3)Na2O2與H2O反應制備O2的離子方程式為Na2O2+H2O 2Na++2OH-+ O
8、2↑ ( ) (4)Na2O、Na2O2組成元素相同,與CO2反應產(chǎn)物也相同 ( ) (5)Na2O2的電子式為Na Na ( ),?,?,?,?,√,自測4 判斷正誤,正確的劃“√”,錯誤的劃“?”。 (1)向NaHCO3溶液中加入過量的澄清石灰水,出現(xiàn)白色沉淀:2HC +Ca2 ++2OH- CaCO3↓+C +2H2O ( ) (2)NaOH+NaHCO3 Na2CO3+H2O可用H++OH- H2O表示 ( ) (3)向Na2CO3溶液中滴入酚酞溶液,溶液變紅:C +H2O HC +OH- ( ) (4)小蘇打與氫氧化鈉溶液混合:HC +OH- CO2↑+H2O ( )
9、 (5)向Na2CO3溶液中加入過量CH3COOH溶液:C +2H+ CO2↑+H2O ( ),√,?,?,?,?,考點突破,考點一 鈉與水、醇、酸、鹽反應的規(guī)律,考點三 Na2CO3與NaHCO3的性質(zhì),考點二 過氧化鈉的特性,1.鈉與含—OH物質(zhì)的反應規(guī)律 當Na與含有—OH的物質(zhì)發(fā)生反應時,反應的劇烈程度取決于—OH上 氫原子的活潑性,即—OH上氫原子電離的難易,越容易電離的反應越劇 烈。例如,將鈉加入下列物質(zhì)中:①水;②乙醇;③醋酸,其反應的劇烈程 度為③>①>②。 2.鈉跟酸溶液反應時,應分兩種情況來考慮 (1)若酸過量,則只考慮鈉與酸的反應; (2)若鈉過量,則過量的鈉還要與水反
10、應。 3.鈉與鹽溶液的反應 先考慮Na與水反應生成NaOH,再考慮NaOH是否與鹽發(fā)生復分解反應。,考點一 鈉與水、醇、酸、鹽反應的規(guī)律,特別提示 ①Na與NaHSO4溶液反應,實質(zhì)是與NaHSO4電離出的H+反 應:2Na+2H+ 2Na++H2↑。 ②鈉不能從鹽溶液中置換出金屬;若鹽為熔融狀態(tài),鈉可以置換出較不 活潑的金屬,如:4Na+TiCl4(熔融) 4NaCl+Ti(還原性:Na>Ti)。 ③工業(yè)上用Na與熔融KCl反應制K(高沸點的鈉置換出低沸點的鉀):Na+ KCl(熔融) NaCl+K↑(平衡移動原理)。,典例1 向分別盛有100 mL水、100 mL 0.1 molL-1鹽酸
11、、100 mL 0.01 molL-1硫酸銅溶液的X、Y、Z三個燒杯中各投入0.05 mol Na。下列有 關(guān)說法正確的是 ( ) A.三個燒杯中發(fā)生的離子反應均為2Na+2H2O 2Na++2OH-+H2↑ B.三個燒杯中鈉均在液面上劇烈反應,且X燒杯中反應最劇烈 C.三個燒杯中反應后,生成的溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度相同 D.三個燒杯中反應后,生成的氣體的質(zhì)量一定相同,D,答案 D A項,鈉與鹽酸反應時先發(fā)生反應2Na+2H+ 2Na++H2↑, 與CuSO4溶液反應時還會發(fā)生反應Cu2++2OH- Cu(OH)2↓;B項,三個 燒杯中,水中的氫離子濃度最小,反應最慢;C項,X燒杯中生成的溶質(zhì)為
12、 NaOH,Y燒杯中生成的溶質(zhì)為NaCl和NaOH,Z燒杯中生成的溶質(zhì)為Na2 SO4和NaOH,三個燒杯中溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度不相同;D項,因向三個燒 杯中加入鈉的物質(zhì)的量相同且鈉全部反應完,故生成H2的量相同。 方法指導 金屬鈉與可溶性鹽反應的思維模板,1-1 將金屬鈉放入盛有下列溶液的小燒杯中,既有氣體,又有沉淀產(chǎn)生 的是①④⑤⑥ 。 ①MgSO4溶液 ②NaHCO3溶液 ③Na2SO4溶液 ④飽和澄清石灰水 ⑤Ca(HCO3)2溶液 ⑥FeCl3溶液 ⑦NH4Cl溶液,解析 金屬鈉先與水發(fā)生反應:2Na+2H2O 2NaOH+H2↑,①中Mg2++ 2OH- Mg(OH)2↓;②中NaH
13、CO3+NaOH Na2CO3+H2O,生成的 Na2CO3溶解度大于NaHCO3,故不會產(chǎn)生沉淀;③中Na2SO4與NaOH不反 應,沒有沉淀生成;④中反應消耗水,溶液溫度升高,Ca(OH)2的溶解度降低, 析出Ca(OH)2,產(chǎn)生沉淀;⑤中Ca2++HC +OH- CaCO3↓+H2O或Ca2++ 2HC +2OH- CaCO3↓+C +2H2O;⑥中Fe3++3OH- Fe(OH)3↓; ⑦中只產(chǎn)生氣體,沒有沉淀生成。,1-2 金屬鈉與水的反應是中學化學中的一個重要反應。該反應的演 示方法分別如圖甲、乙所示: (1)現(xiàn)按圖甲所示的方法,在室溫時,向盛有飽和NaOH溶液的水槽中,加 入一
14、小塊金屬鈉。下列有關(guān)描述正確的是 abd (填字母,下同)。 a.鈉浮在液面上,并四處游動,最后消失 b.鈉熔化成一個光亮的小球 c.恢復到室溫時,NaOH溶液的濃度增大 d.恢復到室溫時,溶液中Na+數(shù)目減少,(2)按圖乙所示方法來收集產(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 b 。 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,解析 (1)鈉投入飽和NaOH溶液中,發(fā)生的反應為2Na+2H2O 2 NaOH+H2↑,其現(xiàn)象與鈉在水中的反應現(xiàn)象相同;但因為原溶液是飽和
15、 的,反應消耗水,會析出NaOH固體,則恢復至室溫時,NaOH溶液濃度不 變,但溶液體積減小,故溶液中Na+數(shù)目減少。 (2)Na和H2O反應產(chǎn)生H2的同時產(chǎn)生NaOH,NaOH可以和Al發(fā)生反應2Al +2NaOH+2H2O 2NaAlO2+3H2↑,故用鋁箔包住Na時產(chǎn)生的H2的體 積較大。,1.過氧化鈉的特性 (1)過氧化鈉的結(jié)構(gòu)及性質(zhì) 氧原子最外層有6個電子,一般情況下,它容易從外界獲得2個電子(或與 其他原子形成2對共用電子)形成比較穩(wěn)定的8電子結(jié)構(gòu)。在Na2O2和H2 O2中,氧是-1價,這是因為兩個氧原子之間以一對共用電子相結(jié)合(非極 性鍵),形成了一種較不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。 -1價介
16、于0和-2價之間,因此Na2O2既可以在一定條件下獲得電子表現(xiàn)氧 化性(如與SO2、Fe2+、品紅溶液等反應),也可以在一定條件下失去電子 表現(xiàn)還原性(如與酸性KMnO4溶液反應),還可以在一定條件下發(fā)生歧化 反應(如與H2O、CO2等反應),但主要表現(xiàn)氧化性。,考點二 過氧化鈉的特性,(2)Na2O2的強氧化性 ①Na2O2與SO2反應:Na2O2+SO2 Na2SO4。 ②Na2O2投入FeCl2溶液中,可將Fe2+氧化成Fe3+,同時生成Fe(OH)3沉淀。 ③Na2O2投入氫硫酸中,可將H2S氧化成單質(zhì)硫,溶液變渾濁。 ④Na2O2投入Na2SO3溶液中,可將S 氧化成S 。 ⑤Na2
17、O2投入品紅溶液中,因其有強氧化性,可使品紅溶液褪色。 2.與過氧化鈉相關(guān)的計算(教師用書專用) (1)Na2O2與CO2、H2O反應的各種關(guān)系 ①物質(zhì)的量的關(guān)系 無論是CO2、H2O(g)的單一物質(zhì)還是二者的混合物,通過足量的Na2O2 時,原氣體的物質(zhì)的量與生成O2的物質(zhì)的量之比均為2∶1。,②氣體體積關(guān)系 若CO2和水蒸氣的混合氣體(或單一氣體)通過足量Na2O2,氣體體積的減 少量或原氣體體積的 即為生成氧氣的體積。 ③電子轉(zhuǎn)移關(guān)系 當Na2O2與CO2、H2O反應時,每產(chǎn)生1 mol O2轉(zhuǎn)移2 mol e-。如: ④反應的先后順序關(guān)系 一定量的Na2O2與一定量的CO2和H2O(
18、g)的混合物的反應,可看作Na2O2 先與CO2反應,待CO2完全反應后,剩余的Na2O2再與H2O(g)反應。,(2)過氧化鈉固體增重的定量規(guī)律 ①足量過氧化鈉與水、CO2反應的計算 Na2O2 Na2CO3 增加(28) Na2O2 2NaOH 增加(2) ②足量過氧化鈉與H2、CO和O2反應的計算 H2、CO結(jié)合的O2的質(zhì)量與H2O、CO2與Na2O2反應生成的O2的質(zhì)量相等, 相當于O2未參與反應。 CO+Na2O2 Na2CO3(僅是計算關(guān)系), H2+Na2O2 2NaOH(僅是計算關(guān)系)。 所以,a g通式符合(CO)m(H2)n(m、n不同時為0)的物質(zhì)(包括純凈物和混 合物)
19、在氧氣中燃燒,將產(chǎn)物通過足量過氧化鈉,反應完畢后,固體增重a g。,典例2 下列有關(guān)Na2O2的說法不正確的是 ( ) 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,說明 Na2O2與H2O反應放熱且有氧氣生成 B.Na2O2與CO2反應時有單質(zhì)O2生成,該反應屬于置換反應 C.Na2O2在空氣中久置變白,涉及的氧化還原反應中,Na2O2既是氧化劑, 又是還原劑 D.Na2O2粉末加入Ca(HCO3)2溶液中,會產(chǎn)生氣體和渾濁,B,答案 B A項,可燃物燃燒需要與O2接觸,且溫度達到著火點;B項,反應 物中沒有單質(zhì),不符合置換反應的定義;C項,Na2O2與CO2、H2O的
20、反應都 是Na2O2自身的氧化還原反應;D項,Na2O2先和水反應生成O2和NaOH, NaOH再與Ca(HCO3)2反應產(chǎn)生沉淀CaCO3。,2-1 為了使宇航員在飛船中得到一個穩(wěn)定的、良好的生存環(huán)境,一般 在飛船內(nèi)安裝盛有Na2O2或K2O2顆粒的裝置,它的用途是產(chǎn)生氧氣。下 列關(guān)于Na2O2的敘述正確的是 ( ) A.Na2O2中陰、陽離子的個數(shù)比為1∶1 B.Na2O2分別與水及CO2反應產(chǎn)生相同量的O2時,需要水和CO2的質(zhì)量相 等 C.Na2O2分別與水及CO2反應產(chǎn)生相同量的O2時,轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量相 等 D.Na2O2的漂白原理與SO2的漂白原理相同,C,答案 C A項,N
21、a2O2的電子式為Na+[ ]2-Na+,故陰、陽離子的個 數(shù)比為1∶2;B項,生成相同量的O2時消耗的水和二氧化碳的物質(zhì)的量相 同,但質(zhì)量不同;C項,由得失電子守恒知兩者轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量相同; D項,Na2O2因具有強氧化性而有漂白性,SO2易與有機色質(zhì)化合生成不穩(wěn) 定的無色物質(zhì),且加熱能恢復到原來的顏色,故原理不同。,2-1 (2018北京海淀期中)某實驗小組通過下圖所示實驗探究Na2O2與 水的反應: 下列說法不正確的是 ( ) A.②中的大量氣泡主要成分是氧氣 B.③中溶液變紅,說明有堿性物質(zhì)生成 C.④中現(xiàn)象可能是由溶液中含有強氧化性物質(zhì)造成的 D.⑤中MnO2的主要作用是降
22、低了水中氧氣的溶解度,D,答案 D A項,Na2O2與水反應能夠生成氫氧化鈉和氧氣,故②中的大 量氣泡主要成分是氧氣;B項,③中加入酚酞溶液后變紅,說明有堿性物 質(zhì)生成;C項,振蕩后紅色褪去,說明溶液中含有漂白性物質(zhì),即含有強氧 化性物質(zhì);D項,⑤中MnO2的主要作用是作催化劑,加快過氧化氫的分 解。,1.與足量鹽酸反應的比較 (1)生成CO2速率:兩者濃度相等時,NaHCO3快。 (2) (3) 2.Na2CO3溶液與鹽酸的反應 滴加順序不同,現(xiàn)象不同,化學方程式也不同。 ①向鹽酸里逐滴加入Na2CO3溶液(開始時酸過量) 2HCl+Na2CO3 2NaCl+CO2↑+H2O(開始即有氣泡
23、),考點三 Na2CO3與NaHCO3的性質(zhì),②向Na2CO3溶液里逐滴加入鹽酸(開始時酸不足) HCl+Na2CO3 NaCl+NaHCO3(無氣泡) HCl+NaHCO3 NaCl+CO2↑+H2O(后來有氣泡) 3.鑒別 特別提示 (1)當Na2CO3、NaHCO3溶液的濃度不同時,一般不用氣體法。,(2)不能用Ca(OH)2或Ba(OH)2溶液鑒別Na2CO3和NaHCO3,因為二者都能 與Ca(OH)2或Ba(OH)2溶液反應產(chǎn)生白色沉淀。 (3)Na2CO3溶液與鹽酸可用互滴法鑒別,NaHCO3溶液與鹽酸不能用互滴 法鑒別。 4.依據(jù)圖像判斷溶液中所含的溶質(zhì)(含Na的化合物),如
24、①圖,溶液中的溶質(zhì)只有NaHCO3。 如②圖,若OA>AB,溶液中的溶質(zhì)為NaOH、Na2CO3;若OA=AB,溶液中的 溶質(zhì)為Na2CO3;若OA
25、液足量,即使揮發(fā)出的HCl進入③中也 不會影響碳酸鋇沉淀的生成,所以不需要除去氯化氫;B項,④的作用是 防止空氣中的CO2進入③中使所得BaCO3的質(zhì)量偏大,影響實驗的精確 度;C項,通入空氣可將生成的二氧化碳完全排入③中;D項,利用碳酸鋇 的質(zhì)量可以求得二氧化碳的質(zhì)量,從而求得樣品中碳酸鈉的質(zhì)量,結(jié)合 樣品質(zhì)量即可求得碳酸鈉的純度。,3-1 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 ( ),C,答案 C 滴加鹽酸時先發(fā)生反應OH-+H+ H2O,再發(fā)生反應C
26、+ H+ HC ,最后發(fā)生反應HC +H+ CO2↑+H2O,因n(OH-)= n(C )=0.01 mol,故加入0.2 L鹽酸后開始有氣體生成,C正確。,3-2 某校化學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驗,如圖Ⅰ~Ⅳ所示。 (1)只根據(jù)圖Ⅰ、Ⅱ所示實驗,能夠達到實驗目的的是 (填裝置序 號)。,(2)圖Ⅲ、Ⅳ所示實驗均能鑒別這兩種物質(zhì),其反應的化學方程式為 。與Ⅲ相比,Ⅳ的優(yōu)點是 (填選項序號)。 A.Ⅳ比Ⅲ復雜 B.Ⅳ比Ⅲ安全 C.Ⅳ比Ⅲ操作簡便 D.Ⅳ可以做到用一套裝置同時進行對比實驗,而Ⅲ不行 (3)若用圖Ⅳ裝置
27、驗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 (填化學式)。,答案 (1)Ⅱ (2)2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+H2O、CO2+Ca(OH)2 CaCO3↓+H2O D (3)NaHCO3 解析 圖Ⅰ不能達到實驗目的,因為二者都能與鹽酸反應產(chǎn)生使澄清石 灰水變渾濁的氣體。圖Ⅱ可以通過對比兩者與鹽酸反應放出CO2的速 率及等質(zhì)量時放出CO2的多少來進行鑒別。NaHCO3加熱可以分解產(chǎn)生 CO2,Na2CO3加熱不分解,可以利用圖Ⅲ裝置鑒別。圖Ⅳ是改進裝置,A中 裝入碳酸鈉,直接加熱,B中裝入碳酸氫鈉,間接加熱,通過a、b中的現(xiàn)象 便可驗證碳酸氫鈉和碳酸鈉的穩(wěn)定性。,
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