2024届高考化学一轮复习专题3第10讲金属钠及钠的化合物基础学案

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第10讲 金属钠及钠的化合物(基础课)
1．握钠的主要性质及其应用。 2．掌握钠的重要化合物的主要性质及其应用。 3．了解钠及其重要化合物的制备方法。 4．了解碱金属与焰色反应及应用。
钠及其氧化物
1．钠
(1)物理性质：银白色，金属光泽，ρ＝0.971 g·cm－3，比水的密度小、比煤油的密度大，质软，熔点为97.8 ℃，沸点为883 ℃。
(2)化学性质(写出化学方程式)
①与非金属反应eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(O2\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(常温：4Na＋O2===2Na2O,加热：2Na＋O2\(=====,\s\up9(△))Na2O2)),Cl2：2Na＋Cl2\(=====,\s\up9(△))2NaCl))
②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与乙醇反应：2Na＋2C2H5OH―→2C2H5ONa＋H2↑。
④与酸(HCl)反应：2Na＋2HCl===2NaCl＋H2↑。
⑤与盐(CuSO4)溶液反应：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，CuSO4＋2NaOH===Cu(OH)2↓＋Na2SO4。
⑥与熔融盐TiCl4反应：4Na＋TiCl4eq \(=====,\s\up9(熔融))Ti＋4NaCl。
(3)钠的制取及保存
(4)钠的用途
①Na与酸溶液反应时，Na先与酸(H＋)反应；而Na与盐溶液反应时，一般Na先与H2O反应。
②金属钠露置在空气中会发生一系列变化：银白色金属钠eq \(――→,\s\up9(O2),\s\d8(①))(eq \(生成Na2O,\s\up16(表面变暗)))eq \(――→,\s\up9(H2O),\s\d8(②))(eq \(生成NaOH,\s\up16(出现白色固体)))eq \(―――――→,\s\up9(H2O潮解),\s\d8(③))(eq \(NaOH溶液,\s\up16(表面形成溶液)))eq \(――→,\s\up9(CO2),\s\d8(④))(eq \(生成Na2CO3·10H2O,\s\up16(白色块状物质 )))eq \(――→,\s\up9(风化),\s\d8(⑤))(eq \(生成Na2CO3,\s\up16(白色粉末状物质)))。
2．钠的氧化物
(1)氧化钠和过氧化钠比较
(2)Na2O2的强氧化性与还原性
eq \(O,\s\up6(0))2eq \(―――――→,\s\up9(失去电子),\s\d8(表现还原性))Na2eq \(O,\s\up6(－1))2eq \(――――――→,\s\up9(得到电子),\s\d8(表现氧化性))eq \(NaOH,\s\up6(－2))
①Na2O2遇到还原剂表现极强氧化性。如还原剂SO2、Fe2＋、SOeq \\al(2－,3)、S2－、H2S。
②Na2O2遇到强氧化剂表现还原性。如强氧化剂KMnO4等。
③Na2O2遇到最高价氧化物如SO3、CO2时，既表现氧化性又表现还原性；Na2O2遇到低价氧化物如SO2，只表现氧化性。
判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)Na与任何水溶液反应时，均先与H2O反应。( )
(2)Na在空气中久置最终生成Na2CO3。( )
(3)Na与H2O、乙醇反应时均在液面以上四处游动。( )
(4)Na2O、Na2O2均与H2O反应生成NaOH，故二者均为碱性氧化物。( )
(5)Na2O2投入含酚酞的水中，溶液先变红后又褪色。( )
(6)1 ml Na2O与Na2O2的混合物中阴离子数为6.02×1023。( )
(7)Na、Na2O2投入FeCl3溶液中均有红褐色沉淀和气体生成。( )
[答案] (1)× (2)√ (3)× (4)× (5)√ (6)√ (7)√
钠及其氧化物的性质与应用
1．(2022·扬州月考)将金属钠放入盛有下列溶液的小烧杯中，既有气体，又有白色沉淀产生的是( )
①MgSO4溶液；②饱和澄清石灰水；③Fe2(SO4)3稀溶液；④Ca(HCO3)2溶液；⑤饱和NaCl溶液；⑥CuSO4溶液
A．①③④⑥ B．①②④⑤
C．③④⑤⑥ D．①④⑤⑥
B [①向MgSO4溶液中加入一小块金属钠，发生的反应有：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑、MgSO4＋2NaOH===Mg(OH)2↓＋Na2SO4，故生成了气体和白色沉淀，符合题意；②向饱和澄清石灰水中加入一小块金属钠，发生的反应有：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，将析出Ca(OH)2固体即产生气体和析出白色沉淀，符合题意；③向Fe2(SO4)3稀溶液中加入一小块金属钠，发生的反应有：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑、Fe2(SO4)3＋6NaOH===2Fe(OH)3↓＋3Na2SO4，则生成气体和红褐色沉淀，不合题意；④向Ca(HCO3)2溶液中加入一小块金属钠，发生的反应有：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑、Ca(HCO3)2＋2NaOH===CaCO3↓＋Na2CO3＋2H2O，则生成气体和白色沉淀，符合题意；⑤向饱和NaCl溶液中加入一小块金属钠，发生的反应有：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，析出NaCl晶体，则生成气体和白色沉淀，符合题意；⑥向CuSO4溶液中加入一小块金属钠，发生的反应有：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑、CuSO4＋2NaOH===Cu(OH)2↓＋Na2SO4，则生成气体和蓝色絮状沉淀，不合题意；综上分析可知，①②④⑤符合题意。]
2．(2022·南京月考)现有装置如图(夹持装置已略去)，将胶头滴管中的水逐滴滴入盛有少量过氧化钠固体的试管中，发生反应(该反应伴随放热现象)，下列有关说法正确的是( )
A．过氧化钠为碱性氧化物
B．该反应属于复分解反应
C．反应进行一段时间后(反应未结束)，可观察到U形管中液面高度：a>b
D．反应开始前，需检验装置气密性
D [A.过氧化钠和酸反应有氧气生成，不是碱性氧化物，A错误；B.生成物中有单质，不是复分解反应，B错误；C.反应进行一段时间后(反应未结束)，反应放热，大试管温度升高，压强增大，U形管中液面高度：a3．(2022·苏州模拟)有一种金属单质A，焰色反应颜色呈黄色，能发生如图所示变化：
Aeq \(――→,\s\up9(O2))eq \x(B)eq \(――→,\s\up9(O2))eq \x(C)eq \(――→,\s\up9(H2O))eq \x(D)
(1)已知C为淡黄色固体，物质C中阳离子与阴离子的个数比为________。A与水反应也能生成D，写出相应的离子反应方程式_______________________
___________________________________________________________________。
(2)向盛有C的试管中滴入少量的水，
①若再向试管溶液中滴入酚酞试液，观察到的变化
_______________________________________________________________。
②实验中反应的化学方程式是_____________________________________
_______________________________________________________________，
还原剂为________，反应中2 ml的物质C转移________个电子(用NA表示阿伏加德罗常数)。
[解析] 金属单质A的焰色反应颜色呈黄色，则A为Na，根据框图顺推，B为Na2O，C为Na2O2，D为NaOH。(1)C为Na2O2，其中阳离子Na＋与阴离子Oeq \\al(2－,2) 的个数比为2∶1；Na与水反应也能生成NaOH的离子反应方程式为2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑。(2)①向盛有过氧化钠的试管中滴入少量的水，反应生成氢氧化钠溶液和过氧化氢溶液，过氧化氢不稳定分解为水和氧气，其中氢氧化钠溶液会使酚酞试液变红，强氧化性的过氧化氢或过氧化钠都会使红色酚酞试液氧化而褪色，则观察到的现象为溶液先变红后褪色；②实验中反应的化学方程式是2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑，该反应中Na2O2发生歧化反应，Na2O2既是氧化剂又是还原剂，反应中2 ml的Na2O2转移电子数为2 ml×eq \f(1,2)×2×NA ml－1＝2NA。
[答案] (1)2∶1 2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑
(2)先变红后褪色 2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑ Na2O2 2NA
Na2O2与CO2、H2O的定量计算
Na2O2与CO2、H2O(g)反应的定量模型
(1)气体物质的量或体积减小关系
若CO2、水蒸气(或两者的混合气体)通过足量Na2O2，气体体积的减少量ΔV＝V(O2)＝eq \f(1,2)V(原气体)。
(2)固体质量增加关系
相当于固体(Na2O2)只吸收了CO2中的“CO”、H2O(g)中的“H2”，即Δm(固体)＝eq \f(28,44)m(CO2)＋eq \f(2,18)m(H2O)。
对于有机物燃烧产生的CO2和H2O通入足量的Na2O2：(CxOy)mHnO2,CO2＋H2Oeq \(――→,\s\up9(Na2O2))Na2CO3＋NaOH
(CxOy)mHn的质量为a g时，最终固体增重：
Δmeq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(＝a gx∶y＝1∶1,>a gx∶y>1∶1,(3)电子转移关系：2Na2O2～2H2O(2CO2)～O2～2e－。
(4)Na2O2与定量CO2、H2O(g)反应，可以按Na2O2先与CO2反应再与H2O反应进行分析。
4．(2022·南京检测)往甲、乙、丙、丁四个烧杯内分别放入2.3 g钠、6.2 g氧化钠、7.8 g过氧化钠和4 g氢氧化钠，加水，搅拌，使固体完全溶解，恢复至室温得到100 mL的溶液，则甲、乙、丙、丁溶液中溶质的物质的量浓度的大小顺序是( )
A．甲<乙<丙<丁 B．丁<甲<乙＝丙
C．甲＝丁<乙＝丙 D．丁<甲<乙<丙
C [先计算各物质的物质的量，再根据钠原子守恒计算溶质NaOH的物质的量，溶液体积均为0.1 L，结合c＝eq \f(n,V)计算比较。2.3 g钠、6.2 g氧化钠、7.8 g过氧化钠和4 g氢氧化钠，则：2.3 g钠中含有的钠原子的物质的量n＝eq \f(2.3 g,23 g/ml)＝0.1 ml，则反应后生成的NaOH的物质的量为0.1 ml；6.2 g氧化钠中含有的钠离子的物质的量n＝eq \f(6.2 g,62 g/ml)×2＝0.2 ml，则反应后生成的NaOH的物质的量为0.2 ml；7.8 g过氧化钠中含有的钠离子的物质的量n＝eq \f(7.8 g,78 g/ml)×2＝0.2 ml，则反应后生成的NaOH的物质的量为0.2 ml；4 g氢氧化钠的物质的量n＝eq \f(4 g,40 g/ml)＝0.1 ml。c＝eq \f(n,V)，由于溶液体积相等，溶于水后溶液中NaOH的物质的量越大，浓度越大，则溶液的溶质物质的量浓度大小的顺序为甲＝丁<乙＝丙，故C正确。]
5．下列物质均为a g，将它们在氧气中完全燃烧的产物全部通入到足量的过氧化钠固体中，则过氧化钠固体增重为a g的是( )
①CO ②H2 ③CH4 ④HCHO ⑤CH3COOH ⑥HCOOH
A．①②⑤⑥ B．②③④⑤
C．①②④⑤ D．①②③⑤
C [H2、CO发生反应的化学方程式分别为2H2＋O2eq \(=====,\s\up9(点燃))2H2O,2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑；2CO＋O2eq \(=====,\s\up9(点燃))2CO2,2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2，由反应方程式可知，过氧化钠增加的质量即为H2、CO的质量。因此只要是CO或H2或它们的混合气体或化学式组成符合(CO)m·(H2)n，则过氧化钠固体增重质量等于原物质的质量，则①②符合，而④HCHO可以改写成CO·H2，⑤CH3COOH可以改写成(CO)2·(H2)2，⑥HCOOH可以改写成CO2·H2，故⑥不符合，①②④⑤符合，故选C。]
钠及其氧化物的性质探究
6．现有一定量含有Na2O杂质的Na2O2试样，用如图所示实验装置测定Na2O2试样的纯度。(可供选用的反应物只有CaCO3固体、6 ml·L－1盐酸、6 ml·L－1硫酸和蒸馏水)
回答下列问题：
(1)装置A中液体试剂选用________________________________________。
(2)装置B的作用是______________________________________________，
装置E中碱石灰的作用是________________________________________。
(3)装置D中发生反应的化学方程式为_____________________________
_____________________________________________________________。
(4)若开始时测得样品的质量为2.0 g，反应结束后测得气体体积为224 mL(标准状况)，则Na2O2试样的纯度为________。
[解析] (1)A是用来制取二氧化碳的装置，碳酸钙和硫酸反应时，生成的硫酸钙微溶于水，会覆盖在碳酸钙的表面，使反应不能继续进行，所以用盐酸而不用硫酸来反应，故装置A中液体试剂选用6 ml·L－1盐酸。
(2)碳酸钙和盐酸反应生成的二氧化碳中含有氯化氢气体，可用饱和碳酸氢钠溶液来除去；装置E中碱石灰的作用是吸收二氧化碳，防止二氧化碳对氧气的体积测量造成干扰。
(3)装置D中含有氧化钠和过氧化钠，CO2分别与它们发生反应。
(4)根据反应2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2，反应结束后测得气体体积为224 mL(标准状况)，即生成的氧气的物质的量为eq \f(0.224 L,22.4 L·ml－1)＝0.01 ml，则过氧化钠的物质的量为0.02 ml，故试样中过氧化钠的纯度为eq \f(0.02 ml×78 g·ml－1,2.0 g)×100%＝78%。
[答案] (1)6 ml·L－1盐酸
(2)除去气体中的HCl 吸收装置D中反应剩余的CO2
(3)2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2、Na2O＋CO2===Na2CO3 (4)78%
7．(2022·南通一模)某课外活动小组设计如图实验装置，验证“二氧化碳与水接触时才能和过氧化钠反应”。
(1)过氧化钠与二氧化碳反应的化学方程式是________________________，该反应中，反应物的总能量________(填“大于”或“小于”)生成物的总能量。
(2)装置Ⅰ中的试剂是________(填字母)。
a．稀盐酸 b．稀硫酸 c．小苏打 d．石灰石
(3)实验时，应先打开弹簧夹________(填“K1”或“K2”)，观察到预期现象后，关闭，再打开另一个弹簧夹。
(4)实验过程中将带火星的木条置于a处，观察到带火星的木条始终不复燃。
①为观察到最终木条复燃，甲建议在Ⅲ后安装一个盛有碱石灰的干燥管，目的是_______________________________________________________________
___________________________________________________________________。
②乙认为即使采纳甲的建议且最终观察到木条复燃，也不能证明CO2参与了反应，原因是______________________________________________________
____________________________________________________________________。
(5)为进一步达到实验目的，应补充的实验是：取最终反应后Ⅲ中所得固体，_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
[解析] (1)此反应是放热反应。(2)依据实验目的，需要干燥CO2，所以装置Ⅰ是制取CO2的装置，因为盐酸易挥发出HCl，所以应选择稀硫酸、小苏打。(3)先通干燥CO2，再通湿润CO2进行对比。(5)证明反应后固体中含有COeq \\al(2－,3)。
[答案] (1)2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2 大于 (2)bc (3)K2
(4)①除去未充分反应的CO2 ②水与Na2O2反应生成O2
(5)加入稀盐酸，将产生的气体通入澄清石灰水中(答案合理即可)
碳酸钠与碳酸氢钠
1．物理性质和用途
2．化学性质
(1)Na2CO3、NaHCO3的水溶液均呈碱性，其原因是(用离子方程式表示)COeq \\al(2－,3)＋H2OHCOeq \\al(－,3)＋OH－、HCOeq \\al(－,3)＋H2OH2CO3＋OH－。
(2)Na2CO3、NaHCO3的主要化学性质(写离子方程式或化学方程式)
3．相互转化
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)Na2CO3和NaHCO3均与盐酸反应，故二者均可以用于治疗胃酸过多。( )
(2)Na2CO3加入少量水结块、放热。( )
(3)除去CO2中的HCl气体，可将气体通入饱和Na2CO3溶液中。( )
(4)NaHCO3和Na2CO3的水溶液加入石灰水均有白色沉淀。( )
(5)NaHCO3水溶液呈碱性是因为HCOeq \\al(－,3)只水解不电离。( )
(6)NaHCO3溶液中加入少量石灰水的离子方程式为HCOeq \\al(－,3)＋Ca2＋＋OH－===CaCO3↓＋H2O。( )
[答案] (1)× (2)√ (3)× (4)√ (5)× (6)×
2．小苏打在我们日常生活中有广泛的应用。
(1)小苏打单独用作蒸馒头的膨松剂，膨松效果不是很好，如果用小苏打的同时加入一定量的食醋，效果很好。其原理是_______________________________
___________________________________________________(写出化学方程式)。
(2)酵头发酵用于蒸馒头时，面团往往有酸味，故在和面团时加入小苏打水，其原因是____________________________________________________________
_______________________________________________________(用文字说明)。
(3)患有胃溃疡的病人不能服用小苏打药品的原因是___________________
______________________________________________________(用文字说明)。
[答案] (1)NaHCO3＋CH3COOH===CH3COONa＋CO2↑＋H2O
(2)小苏打水具有碱性，能与酸性物质反应，减小酸性
(3)若服用小苏打药品，胃中的酸与小苏打反应生成CO2气体，加重胃溃疡
Na2CO3与NaHCO3的性质及应用
1．有关NaHCO3和Na2CO3与盐酸的反应，以下叙述错误的是 ( )
A．等质量的NaHCO3和Na2CO3与足量盐酸反应，在相同条件下Na2CO3产生的CO2体积小
B．等物质的量的两种盐与同浓度盐酸完全反应，所消耗盐酸的体积Na2CO3是NaHCO3的两倍
C．等质量的NaHCO3和Na2CO3与盐酸完全反应，前者消耗盐酸较多
D．等物质的量的NaHCO3和Na2CO3与足量盐酸反应，两者产生的CO2一样多
C [假设二者均为1 g，Na2CO3消耗盐酸的物质的量为2×eq \f(1,106) ml＝eq \f(1,53) ml，NaHCO3消耗盐酸eq \f(1,84) ml，C错误。]
2．下列有关Na2CO3和NaHCO3性质的说法中正确的是( )
A．NaHCO3是酸式盐，所以溶液显酸性，不能与酸反应
B．可用加热的方法除去NaHCO3固体中混有的Na2CO3杂质
C．等物质的量的Na2CO3和NaHCO3分别与足量盐酸反应，NaHCO3产生CO2多
D．向Na2CO3溶液和NaHCO3溶液中分别加入Ca(OH)2溶液，都产生白色沉淀
D [A.NaHCO3是酸式盐，但其溶液呈碱性，能与比碳酸强的酸反应放出二氧化碳，故A错误；B.NaHCO3不稳定，加热易分解：2NaHCO3eq \(=====,\s\up9(△))Na2CO3＋CO2↑＋H2O，通过加热不可除去NaHCO3固体中的Na2CO3，故B错误；C.根据反应：Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋H2O＋CO2↑，NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑，等物质的量的Na2CO3和NaHCO3分别与过量盐酸反应，放出CO2相等，故C错误；D.Na2CO3溶液和NaHCO3溶液中分别加入Ca(OH)2溶液，都产生白色沉淀碳酸钙，故D正确。]
3．下列关于Na2CO3和NaHCO3性质的说法错误的是( )
A．热稳定性：Na2CO3> NaHCO3
B．相同温度下的溶解度：Na2CO3> NaHCO3
C．等质量的Na2CO3和NaHCO3产生CO2的量后者多
D．等物质的量的Na2CO3和NaHCO3消耗盐酸的量后者多
D [A.碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠、二氧化碳和水，碳酸钠受热不分解，因此热稳定性：Na2CO3> NaHCO3，故A正确；B.饱和碳酸钠溶液中通入二氧化碳可生成碳酸氢钠，所以在相同温度下，在水中的溶解度：Na2CO3>NaHCO3，故B正确；C.碳酸钠的相对分子质量大于碳酸氢钠，根据碳原子守恒可知等质量的Na2CO3和NaHCO3产生CO2的量后者多，故C正确；D.Na2CO3与足量盐酸发生反应COeq \\al(2－,3)＋2H＋===H2O＋CO2↑，NaHCO3与足量盐酸发生反应HCOeq \\al(－,3)＋H＋===H2O＋CO2↑，根据反应的方程式可知，等物质的量的Na2CO3和NaHCO3消耗盐酸的量前者多，故D错误。]
Na2CO3和NaHCO3的鉴别方法
Na2CO3、NaHCO3与酸反应的图像分析
(1)反应原理：COeq \\al(2－,3)＋H＋===HCOeq \\al(－,3)；
HCOeq \\al(－,3)＋H＋===CO2↑＋H2O。
(2)根据图像确定溶液中溶质方法
4．向Na2CO3、NaHCO3混合溶液中逐滴加入稀盐酸，生成气体的体积随盐酸加入量的变化关系如图所示。则下列离子组在对应的溶液中，一定能大量共存的是( )
A．a点对应的溶液中：Ca2＋、Cl－、SOeq \\al(2－,4)、NOeq \\al(－,3)
B．b点对应的溶液中：Na＋、Ba2＋、NOeq \\al(－,3)、OH－
C．c点对应的溶液中：Na＋、Ca2＋、NOeq \\al(－,3)、Cl－
D．d点对应的溶液中：Fe3＋、Ag＋、Mg2＋、NOeq \\al(－,3)
C [向Na2CO3、NaHCO3混合溶液中逐滴加入稀盐酸，先发生反应：Na2CO3＋HCl===NaHCO3＋NaCl，后发生反应：NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑。A.据分析，a点对应的溶液中存在COeq \\al(2－,3)，则Ca2＋与COeq \\al(2－,3)生成沉淀而不能大量共存，A不选；B.据分析，b点对应的溶液中存在HCOeq \\al(－,3)，则OH－与HCOeq \\al(－,3)反应而不能大量共存，B不选；D.据分析，d点对应的溶液中存在Cl－，则Ag＋与
Cl－生成沉淀而不能大量共存，D不选。]
5．分别取等物质的量浓度的氢氧化钠溶液各100 mL，再通入一定量的CO2，随后分别各取20 mL 溶液，向其中逐滴滴入0.2 ml·L－1的盐酸，在标准状况下产生CO2的体积(y轴)与所加入盐酸的体积(x轴)的关系如图所示(分A、B两种情况)：
A B
(1)在A情况下，溶质是_____________________________________________
(填化学式)，其物质的量之比为________。
(2)在B情况下，溶质是_____________________________________________
(填化学式)，其物质的量之比为________。
(3)原氢氧化钠溶液的物质的量浓度为________。
[解析] 对于A，第一阶段消耗的盐酸是第二阶段的2倍，可知第一阶段反应为H＋＋OH－===H2O、COeq \\al(2－,3)＋H＋===HCOeq \\al(－,3)，第二阶段反应为HCOeq \\al(－,3)＋H＋===CO2↑＋H2O，由此推知A情况的溶液中n(NaOH)∶n(Na2CO3)＝1∶1。同理分析B情况的溶液中，n(Na2CO3)∶n(NaHCO3)＝1∶1。根据最终生成NaCl，n(NaOH)＝n(HCl)＝0.15 L×0.2 ml·L－1＝0.03 ml，c(NaOH)＝eq \f(0.03 ml,0.02 L)＝1.5 ml·L－1。
[答案] (1)NaOH、Na2CO3 1∶1 (2)Na2CO3、NaHCO3 1∶1 (3)1.5 ml·L－1
碱金属与焰色反应
1．碱金属的相似性与递变性
(1)相似性与递变性
(2)具体表现
①与O2等非金属反应
Li、Na与O2在加热条件下的反应：
4Li＋O2eq \(=====,\s\up9(△))2Li2O、2Na＋O2eq \(=====,\s\up9(△))Na2O2(写化学方程式)。
K、Rb、Cs与O2反应生成比过氧化物结构更复杂的物质。
②与H2O反应
2M＋2H2O===2MOH＋H2↑(M代表碱金属元素)，从Li→Cs反应的剧烈程度逐渐增强。
③与酸反应均生成盐与H2，从Li→Cs，反应剧烈程度逐渐增强。
④与盐溶液反应时，均先与H2O反应，不能把盐溶液中的金属置换出来。
⑤与H2反应
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。如KH＋H2O===KOH＋H2↑。
2．焰色反应
(1)概念：很多金属或它们的化合物在灼烧时都会使火焰呈现出特征颜色，可以判断试样所含的金属元素，化学上把这样的定性分析操作称为焰色反应。这种变化属于物理变化。
(2)操作步骤——洗→烧→蘸→烧→洗
①把熔嵌在玻璃棒上的铂丝(或用光洁无锈的铁丝)在稀盐酸中洗涤―→②火焰上灼烧至与原来的火焰颜色相同―→③蘸取待测物，在外焰上灼烧―→④观察火焰颜色，确定金属元素。
(3)常见元素的焰色
钠黄(色)钙砖红(色)锂紫红(色)，钾为紫(色)钡黄绿(色)，锶为洋红(色)最美丽。
①洗涤铂丝用稀盐酸而不用稀硫酸，因铂丝表面杂质与盐酸反应生成沸点较低的氯化物易汽化挥发，而硫酸盐的沸点较高不易汽化挥发。
②钾的焰色反应观察时要透过蓝色钴玻璃观察，目的是滤去钠元素的黄色光，避免含有微量钠元素的干扰。
③做焰色反应时，不能使用玻璃棒蘸取溶液进行灼烧。
1．鉴别K2CO3和NaHCO3两种白色固体的下列方案中，不可行的是( )
A．分别配成溶液，进行焰色反应，观察火焰的颜色
B．分别加热，将可能产生的气体通入澄清石灰水，观察有无浑浊产生
C．分别配成稀溶液，加入澄清石灰水，观察有无白色沉淀产生
D．分别配成浓溶液，滴入稀盐酸，观察有无气泡产生
C [A.钠元素、钾元素的焰色不同，分别配成溶液，进行焰色反应，观察火焰的颜色，可以鉴别K2CO3和NaHCO3，故不选A；B.碳酸氢钠加热易分解放出二氧化碳，可以鉴别K2CO3和NaHCO3，故不选B；C.K2CO3和NaHCO3都能与石灰水反应生成碳酸钙沉淀，不能用澄清石灰水鉴别K2CO3和NaHCO3，故选C；D.K2CO3溶液中滴入稀盐酸，开始没有气体放出，NaHCO3溶液中滴入稀盐酸，开始就放出气体，能用稀盐酸鉴别K2CO3和NaHCO3，故不选D。]
2．(2022·镇江模拟)过氧化锂(Li2O2)常用于制造热电偶、含氧化碲光学玻璃等，工业上通常采用如图所示的工艺流程获得Li2O2，下列有关说法错误的是( )
A．实验室中可用锂条在纯O2中点燃的方式获取少量Li2O2
B．操作Ⅰ使用减压蒸馏提高H2O2溶液的浓度比常压蒸馏更合理
C．LiOH比Li2O2更易溶于乙醇
D．Li2O2比Na2O2性质稳定且摩尔质量更小，所以更适合应用在宇航密封舱内供氧
A [锂属于碱金属元素，根据金属性的递变规律判断，其金属性弱于钠，不能在氧气中生成Li2O2。锂在氧气中点燃生成氧化锂，而非Li2O2，A错误；H2O2性质不稳定，高温易分解，减压蒸馏可降低蒸馏温度，避免H2O2分解，B正确；根据该工艺流程中的过滤步骤可知，LiOH与H2O2反应得到Li2O2, 在LiOH­乙醇饱和溶液中能过滤出过氧化锂，说明LiOH在乙醇中的溶解度比Li2O2的大，C正确；锂的相对原子质量小于钠的相对原子质量，故过氧化锂的摩尔质量比过氧化钠的摩尔质量小，由于锂离子半径小于钠离子半径，则Li2O2的离子键更强，性质更稳定，D正确。]
3．焰色反应是元素分析的一种重要方法，请回答有关问题。
(1)是否所有金属及其化合物灼烧时火焰均有颜色？举例说明： ___________________________________________________________________。
(2)某同学灼烧某白色粉末，火焰呈黄色，他判断该白色粉末中含Na＋、不含K＋。他的判断是否正确？如不正确，请设计实验检验白色粉末中是否含K＋。(如正确，此问可不答)________________________________________________
____________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
(3)该同学用铂丝蘸取某溶液进行焰色反应，火焰呈黄色，他判断该溶液一定为钠盐溶液。其他同学不同意他的观点。理由是_________________________
_____________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
(4)Cu与CuSO4进行焰色反应，火焰分别呈________、________。
[答案] (1)否。Fe及其化合物
(2)不正确。做钾元素的焰色反应时需要透过蓝色钴玻璃观察，如火焰呈紫色，含K＋，否则不含K＋
(3)该溶液可能为NaOH溶液
(4)绿色 绿色
1．(2022·真题精选)下列说法正确的是________(填序号)。
①(全国乙卷)碳酸氢钠可做食品膨松剂
②(辽宁选择性考试)将Na2CO3溶液与BaCl2溶液混合，反应后静置，向上层清液中再加1滴Na2CO3溶液可以判断反应后Ba2＋是否沉淀完全
③(海南等级考)小苏打的主要成分是Na2CO3
④(海南等级考)钾能置出NaCl溶液中的钠
⑤(广东选择性考试)面包师用小苏打作发泡剂烘焙面包涉及Na2CO3与酸反应
[答案] ①②
2．(2022·广东选择性考试，T14)下列关于Na的化合物之间转化反应的离子方程式书写正确的是( )
A．碱转化为酸式盐：OH－＋2H＋＋COeq \\al(2－,3)===HCOeq \\al(－,3)＋2H2O
B．碱转化为两种盐：2OH－＋Cl2===ClO－＋Cl－＋H2O
C．过氧化物转化为碱：2Oeq \\al(2－,2)＋2H2O===4OH－＋O2↑
D．盐转化为另一种盐：Na2SiO3＋2H＋===H2SiO3↓＋2Na＋
B [A.向氢氧化钠溶液中通入足量的二氧化碳，碱可以转化成酸式盐，离子方程式为CO2＋OH－===HCOeq \\al(－,3)，错误；B.氯气通入NaOH溶液中可以生成氯化钠和次氯酸钠两种盐，其离子方程式为Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O，正确；C.钠的过氧化物为Na2O2，可以和水反应生成氢氧化钠，但在离子方程式里Na2O2不能拆成离子，错误；D.硅酸钠溶于水，在离子方程式里要写成离子，错误。]
3．(2020·江苏高考，T10)下列选项所示的物质间转化均能实现的是( )
A．NaCl(aq)eq \(――→,\s\up9(电解))Cl2(g)eq \(――――→,\s\up9(石灰水))漂白粉(s)
B．NaCl(aq)eq \(―――→,\s\up9(CO2g))NaHCO3(s)eq \(――→,\s\up9(加热))Na2CO3(s)
C．NaBr(aq)eq \(―――→,\s\up9(Cl2g))Br2(aq)eq \(―――→,\s\up9(NaIaq))I2(aq)
D．Mg(OH)2(s)eq \(――→,\s\up9(HClaq))MgCl2(aq)eq \(――→,\s\up9(电解))Mg(s)
C [由Cl2制备漂白粉应通入石灰乳中而不是石灰水中，A项错误；向氯化钠溶液中通入二氧化碳，无法制取碳酸氢钠固体，B项错误；向溴水中加入碘化钠溶液，可得到碘单质，C项正确；电解MgCl2溶液得不到镁单质，D项错误。]
胃酸过多又称作胃酸过高，是胃肠疾病的常见症状之一。图中是两种常见胃药的标签。
请根据情境材料回答下列问题：
(1)两种药剂中和胃酸的主要反应的离子方程式为
_______________________________________________________________，
______________________________________________________________。
(2)患有胃溃疡的病人可以服用碳酸氢钠片吗？________，理由是________
_______________________________________________________________。
[答案] (1)HCOeq \\al(－,3)＋H＋===CO2↑＋H2O
Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O
(2)不可以 NaHCO3与胃酸反应生成气体CO2加重胃溃疡，易造成胃穿孔
课时分层作业(十) 金属钠及钠的化合物
1．下列有关金属钠的说法中，不正确的是( )
A．钠在化学反应中易失去电子，表现出还原性
B．钠只有在加热条件下才能与氯气反应
C．实验室中少量金属钠保存在煤油中
D．钠钾合金熔点低，导热性好，可用作快中子反应堆的热交换剂
B [A.钠最外层只有1个电子，钠在化学反应中易失去电子，表现出还原性，故A正确；B.氯气和钠的性质非常活泼，在常温下两者也能反应，故B错误；C.钠易于空气中的氧气、水等物质反应，实验室中少量金属钠保存在煤油中，故C正确；D.钠钾合金熔点低，导热性好，可用作快中子反应堆的热交换剂，故D正确。]
2．化学使生活更美好。下列有关物质的应用说法不正确的是( )
A．碳酸钠具有碱性，可用于治疗胃酸过多
B．过氧化钠与CO2反应产生O2，可用作呼吸面罩中的供氧剂
C．KAl(SO4)2·12H2O溶于水可生成Al(OH)3胶体，使水中细小颗粒絮凝达到净水目的
D．碳酸氢钠受热分解产生CO2，可用作食品膨松剂
A [A.碳酸钠具有碱性，但碱性较强，不适用于治疗胃酸过多，A错误；B.过氧化钠与CO2反应产生O2，可用作呼吸面具中的供氧剂，B正确；C.KAl(SO4)2·12H2O溶于水可生成Al(OH)3胶体，吸附水中细小颗粒絮凝达到净水目的，C正确；D.碳酸氢钠受热分解产生CO2，可用作食品膨松剂，D正确。]
3．“中国名片”“中国制造”在众多领域受到世界瞩目，它们与化学有着密切联系。下列说法错误的是( )
A．苏打饼干的制作原料含有小苏打
B．碳酸氢钠药片可用于治疗胃酸过多，与醋同服可提高疗效
C．五彩缤纷的烟花利用焰色反应的原理
D．抗击病毒用到的“84”消毒液的有效成分是NaClO
B [A.小苏打即碳酸氢钠，性质不稳定，受热分解产生二氧化碳，常用作焙制糕点的膨松剂，苏打饼干的原料含有小苏打，A正确；B.碳酸氢钠药片可用于治疗胃酸过多，与醋同时服用，碳酸氢钠与醋酸发生反应，降低疗效，B错误；C.不同金属灼烧产生不同的焰色，五彩缤纷的烟花利用焰色反应的原理，C正确；D.氯气和氢氧化钠溶液反应即可得到“84”消毒液，其主要成分为NaClO和NaCl，有效成分是NaClO，D正确。]
4．据报道，全球首款钠离子电池已实现量产，下列有关钠及其化合物的说法正确的是( )
A．将一粒绿豆大小的金属钠投入CuSO4溶液中，有红色物质析出
B．将Na、Na2O和Na2O2分别投入稀盐酸中，均会有气体产生
C．Na、Na2O和Na2O2长期放置在空气中最终产物相同
D．可用饱和Na2CO3溶液除去CO2中混有的少量HCl气体
C [A.钠投入CuSO4溶液中先与水反应，生成的氢氧化钠和硫酸铜溶液反应生成蓝色的氢氧化铜沉淀，没有红色物质析出，A错误；B.Na2O与稀盐酸反应生成氯化钠和水，没有气体产生，B错误；C.Na、Na2O和Na2O2长期放置在空气中最终产物均是碳酸钠，C正确；D.饱和Na2CO3溶液也能与CO2反应生成碳酸氢钠，应用饱和碳酸氢钠溶液除去HCl杂质气体，D错误。]
5．某实验小组通过如图所示实验，探究Na2O2与水的反应：
下列说法中正确的是( )
A．②中的大量气泡的主要成分是氢气
B．③中溶液变红，说明有酸性物质生成
C．④中现象可能是由于溶液中含有强氧化性物质造成的
D．⑤中MnO2的主要作用是降低了水中氧气的溶解度
C [②中大量气泡的主要成分是氧气，A项错误；③中溶液变红，说明有碱性物质生成，B项错误；④中红色褪去，是由溶液中的强氧化性物质造成的，C项正确；⑤中加入MnO2产生较多气泡，说明溶液中存在H2O2，MnO2的主要作用是作催化剂，D项错误。]
6．向等物质的量浓度的NaOH和Na2CO3的混合溶液中加入稀盐酸。下列离子方程式与事实不相符的是( )
A．2OH－＋COeq \\al(2－,3)＋3H＋===HCOeq \\al(－,3)＋2H2O
B．OH－＋COeq \\al(2－,3)＋2H＋===HCOeq \\al(－,3)＋H2O
C．2OH－＋COeq \\al(2－,3)＋4H＋===CO2↑＋3H2O
D．OH－＋COeq \\al(2－,3)＋3H＋===CO2↑＋2H2O
C [A.设NaOH和Na2CO3 的物质的量都为2 ml，则加入盐酸少量，先发生反应：2OH－＋2H＋ ===2H2O,2 ml氢氧化钠消耗2 ml盐酸，再发生反应COeq \\al(2－,3)＋H＋===HCOeq \\al(－,3)，将两个方程式相加得：2OH－＋COeq \\al(2－,3)＋3H＋===HCOeq \\al(－,3)＋2H2O，故A与事实相符；B.设NaOH和Na2CO3 的物质的量都为1 ml，则加入盐酸少量，先发生反应：OH－＋H＋===H2O,1 ml氢氧化钠消耗1 ml盐酸，再发生反应COeq \\al(2－,3)＋H＋===HCOeq \\al(－,3)，将两个方程式相加得：OH－＋COeq \\al(2－,3)＋2H＋===HCOeq \\al(－,3)＋H2O，故B与事实相符；D.设NaOH和Na2CO3 的物质的量都为1 ml，则加入盐酸过量，先发生反应：OH－＋H ＋===H2O,1 ml氢氧化钠消耗1 ml盐酸，再发生反应COeq \\al(2－,3)＋2H＋===CO2↑＋H2O，将两个方程式相加得：OH－＋COeq \\al(2－,3)＋3H＋===CO2↑＋2H2O，故D与事实相符。]
7．向四只盛有一定量NaOH溶液的烧杯中通入不同量的CO2气体，再在所得溶液中逐滴加入稀盐酸至过量，并将溶液加热，产生的CO2气体与HCl物质的量的关系如图(忽略CO2的溶解和HCl的挥发)：
则下列分析都正确的组合是( )
①Ⅰ图对应溶液中的溶质为NaHCO3
②Ⅱ图对应溶液中的溶质为Na2CO3和NaHCO3，且二者的物质的量之比为1∶1
③Ⅲ图对应溶液中的溶质为NaOH和Na2CO3，且二者的物质的量之比为1∶1
④Ⅳ图对应溶液中的溶质为Na2CO3
A．①② B．①③
C．②④ D．②③
A [Ⅲ图对应溶液的溶质为Na2CO3，错误；Ⅳ图对应溶液的溶质为Na2CO3和NaOH，错误。]
8．如图所示为含钠物质的转化关系，下列说法错误的是( )
A．生成相同物质的量的氧化产物，反应①、②转移电子数相同
B．反应③、④中，Na2O2既作氧化剂，又作还原剂
C．澄清石灰水可以用来鉴别Na2CO3溶液和NaHCO3溶液
D．向NaCl饱和溶液中依次通入NH3和CO2，有晶体析出
C [A项，反应①、②为Na与O2在不同条件下的反应，生成1 ml Na2O或Na2O2时，转移电子数都是2NA，正确；反应④为2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑，反应③为2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2，反应③、④中，Na2O2中O元素的化合价既有升高，又有降低，故既作氧化剂，又作还原剂，正确；C项，澄清石灰水分别与Na2CO3溶液、NaHCO3溶液反应均有CaCO3沉淀生成，实验现象相同，无法鉴别，错误；D项，发生反应的化学方程式是NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl，有晶体析出，正确。]
9．钠是一种非常活泼、具有广泛应用的金属。
(1)金属钠通常保存在________里，以隔绝空气。
(2)已知用金属钠制取氧化钠，可有多种方法：
①4Na＋O2===2Na2O；②4Na＋CO2===2Na2O＋C；③2NaNO2＋6Na===4Na2O＋N2↑。
在上述三种方法中最好的是________(填序号)。
(3)汽车安全气囊的气体发生剂NaN3可由金属钠生产，某汽车安全气囊内含NaN3、Fe2O3和NaHCO3等物质。注：NaN3中钠为＋1价。
①当气体发生较严重的碰撞时，引发NaN3分解的反应为2NaN3===2Na＋3N2↑，从而为气囊充气，用单线桥标出该反应的电子转移方向和数目为____________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
②产生的Na立即与Fe2O3发生置换反应生成Na2O，化学方程式是___________________________________________________________________。
③NaHCO3是冷却剂，能吸收上述过程释放的热量，并使自身分解。NaHCO3起冷却作用时，发生分解反应的化学方程式为__________________________。
(4)工业上通过电解NaCl生产金属钠：2NaCl(熔融)eq \(=====,\s\up9(通电))2Na＋Cl2↑，过程如下：
已知：电解时需要将NaCl加热至熔融状态。NaCl的熔点为801 ℃，为降低能耗，通常加入CaCl2把熔点降至约580 ℃。
①把NaCl固体加热至熔融状态，目的是____________________________
_______________________________________________(用化学符号表示)。
②粗钠中含有少量杂质Ca，过程Ⅱ除去Ca的化学方程式为____________
_______________________________________________(不必写反应条件)。
[解析] (1)钠的密度大于煤油，钠和煤油不反应，金属钠通常保存在煤油里，以隔绝空气。(2)钠和氧气反应易生成氢氧化钠等杂质；钠和二氧化碳反应生成氧化钠和碳，氧化钠中含有碳杂质；2NaNO2＋6Na===4Na2O＋N2↑反应生成氧化钠，反应生成的氮气保护氧化钠不被反应，在题述三种方法中最好的是③。(3)①2NaN3===2Na＋3N2↑反应钠元素化合价由＋1价降低为0价、N元素化合价升高为0价，用单线桥标出该反应的电子转移方向和数目为。②产生的Na立即与Fe2O3发生置换反应生成Na2O和铁，化学方程式是6Na＋Fe2O3===3Na2O＋2Fe。③NaHCO3发生分解反应生成碳酸钠、二氧化碳、水，反应的化学方程式为2NaHCO3eq \(=====,\s\up9(△))Na2CO3＋H2O＋CO2↑。(4)①把NaCl固体加热至熔融状态，目的是氯化钠发生电离NaCl(熔融)===Na＋＋Cl－。
②根据流程图，过程Ⅱ中钙和过氧化钠反应生成钠和氧化钙，除去Ca的化学方程式为2Ca＋Na2O2===2CaO＋2Na。
[答案] (1)煤油 (2)③
(3) 6Na＋Fe2O3===3Na2O＋2Fe 2NaHCO3eq \(=====,\s\up9(△))Na2CO3＋H2O＋CO2↑
(4)NaCl(熔融)===Na＋＋Cl－ 2Ca＋Na2O2===2CaO＋2Na
10．Na2O2具有强氧化性，H2具有还原性，某同学根据氧化还原反应的知识推测Na2O2与H2能发生反应。为了验证此推测结果，该同学设计并进行如下实验。
步骤1：按如图所示的装置组装仪器(图中夹持仪器已省略)并检查装置的气密性，然后装入药品。
步骤2：打开K1、K2，在产生的氢气流经装有Na2O2的硬质玻璃管的过程中，未观察到明显现象。
步骤3：进行必要的实验操作，淡黄色的粉末慢慢变成白色固体，无水硫酸铜未变蓝色。
(1)组装好仪器后的操作是_________________________________________
______________________________________________________________。
(2)B装置中所盛放的试剂是________________，其作用是_____________
______________________________________________________________。
(3)步骤3中的必要操作为打开K1、K2，________(请按正确的顺序填入下列步骤的字母)。
A．加热至Na2O2逐渐熔化，反应一段时间
B．用小试管收集气体并检验其纯度
C．关闭K1
D．停止加热，充分冷却
(4)由上述实验可推出Na2O2与H2反应的化学方程式为_______________。
[解析] (2)A装置中生成的H2中混有水蒸气和挥发出的HCl，应利用B装置中所盛放的碱石灰吸收氢气中的水和氯化氢。(3)步骤3中的必要操作为打开K1、K2，应先通一会儿氢气，用小试管收集气体并检验其纯度，当装置内空气完全除去后，加热C至Na2O2逐渐熔化，反应一段时间，停止加热，充分冷却，最后关闭K1，故操作顺序为BADC。(4)Na2O2与H2反应无水生成，说明产物为NaOH，发生反应的化学方程式为Na2O2＋H2eq \(=====,\s\up9(△))2NaOH。
[答案] (1)检查装置气密性 (2)碱石灰 吸收氢气中的水和氯化氢 (3)BADC (4)Na2O2＋H2eq \(=====,\s\up9(△))2NaOH化学式
Na2O
Na2O2
电子式
Na＋[]2－Na＋
Na＋[]2－Na＋
氧的化合价
－2
－1
颜色
白色
淡黄色
与H2O反应
Na2O＋H2O===2NaOH
2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑
与CO2反应
Na2O＋CO2=== Na2CO3
2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2
主要用途
制烧碱
漂白剂，消毒剂，供氧剂
稳定性
2Na2O＋O2eq \(=====,\s\up9(△))2Na2O2
名称
碳酸钠
碳酸氢钠
化学式
Na2CO3
NaHCO3
俗名
纯碱或苏打
小苏打
水溶性
易溶于水
易溶于水，溶解度比Na2CO3小
主要
用途
用于制玻璃、制皂、纺织、造纸等
用于制药、焙制糕点等
若a＝0(即图像从原点开始)
溶液中的溶质为NaHCO3
若Oa＝ab(即Oa段与ab段消耗盐酸的体积相同)
溶液中的溶质为Na2CO3
若Oa>ab(即Oa段消耗盐酸的体积大于ab段消耗盐酸的体积)
溶液中的溶质为Na2CO3和NaOH
若Oa溶液中的溶质为Na2CO3和NaHCO3
相似性
递变性(由Li→Cs)
原子
结构
最外层均为1个电子
电子层数逐渐增多
核电荷数逐渐增加
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价
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、沸点较低
密度逐渐增大(钾反常)，熔、沸点逐渐降低
化学
性质
都具有较强的还原性
还原性逐渐增强
碳酸氢钠片
(适应证)用于缓解胃酸过多引起的胃痛、胃灼热感(烧心)、反酸。
(用法用量)口服。一次1～2片，每日3次。
(规格)0.5克。
(贮藏)密封，在干燥处保存。
复方氢氧化铝片
(成分)本品为复方制剂，每片含主要成分氢氧化铝0.245克。
(适应证)用于缓解胃酸过多引起的胃痛、胃灼热感(烧心)、反酸及慢性胃炎。
(用法用量)口服。成人一次2～4片，一日3次。
(贮藏)密封，在干燥处保存。