第三章金屬及其化合物第07講鈉及其重要化合物（精講）【考情分析】在近幾年的高考中，主要以鈉及化合物為知識載體考查學(xué)生的思維能力、實驗?zāi)芰Α⒂嬎隳芰?。鈉的化合物在日常生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中扮演著重要角色，隨著高考試題與社會生活聯(lián)系的日益密切，鈉、過氧化鈉的性質(zhì)，NaHCO3、Na2CO3與酸、堿、鹽溶液的反應(yīng)仍然是高考命題的熱點。預(yù)計今后仍將以鈉及其化合物之間的轉(zhuǎn)化為載體，結(jié)合生活、生產(chǎn)及物質(zhì)的應(yīng)用，以工業(yè)流程題、實驗題、選擇題和鑒別題等形式出現(xiàn)的可能性較大，也可能出現(xiàn)綜合性計算題。【核心素養(yǎng)分析】1.宏觀辨識與微觀探析：認(rèn)識鈉及其化合物的性質(zhì)和應(yīng)用。能從鈉的原子結(jié)構(gòu)及其重要化合物的微觀結(jié)構(gòu)理解其性質(zhì)，領(lǐng)悟結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)。2.科學(xué)探究與創(chuàng)新意識：了解鈉及其化合物的性質(zhì)探究方案，并積極參與實驗探究過程，得出相關(guān)結(jié)論?！揪W(wǎng)絡(luò)構(gòu)建】【知識梳理】智能點一鈉的性質(zhì)及應(yīng)用1.鈉的物理性質(zhì)銀白色，有金屬光澤的固體，質(zhì)地柔軟，熔點低(小于100℃)，密度比水的小，但比煤油的大，即ρ(H2O)>ρ(Na)>ρ(煤油)。2.從鈉原子的原子結(jié)構(gòu)認(rèn)識鈉的化學(xué)性質(zhì)——還原性Naeq\o(→,\s\up11(O2、Cl2、H2O、H＋等),\s\do4(失去e－))Na＋(1)與非金屬單質(zhì)(如O2、Cl2)的反應(yīng)O2：常溫：4Na＋O2=2Na2O,加熱：2Na＋O2Na2O2Cl2：2Na＋Cl2eq\o(=,\s\up7(點燃))2NaCl(2)與水反應(yīng)①離子方程式：2Na＋2H2O=2Na＋＋2OH－＋H2↑。②與滴加酚酞的水反應(yīng)的現(xiàn)象及解釋(3)與鹽酸反應(yīng)離子方程式：2Na＋2H＋=2Na＋＋H2↑。(4)與鹽反應(yīng)a．與熔融鹽反應(yīng)如：4Na＋TiCl44NaCl＋TiNa＋KClNaCl＋K↑(制取金屬鉀，因為鉀的沸點比鈉的沸點低，使鉀成為蒸汽而逸出)b．與鹽溶液反應(yīng)Na與CuSO4溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式2Na＋CuSO4＋2H2O=Na2SO4＋H2↑＋Cu(OH)2↓。(5)與某些有機(jī)物反應(yīng)如：2Na＋2CH3CH2OH→2CH3CH2ONa＋H2↑2Na＋2CH3COOH→2CH3COONa＋H2↑3.鈉的制取及保存(1)制?。夯瘜W(xué)方程式為2NaCl(熔融)eq\o(=,\s\up7(電解))2Na＋Cl2↑。(2)保存：密封保存，通常保存在石蠟油或煤油中。4.鈉的用途(1)鈉鉀合金(液態(tài))可用于原子反應(yīng)堆的導(dǎo)熱劑。(2)用作電光源，制作高壓鈉燈。(3)冶煉某些金屬金屬鈉具有強還原性，熔融狀態(tài)下可以用于制取金屬，如4Na＋TiCl4eq\o(=,\s\up7(熔融))4NaCl＋Ti。特別提醒：1．鈉燃燒時不能用水滅火，應(yīng)用沙土蓋滅。2．取用金屬鈉時，用鑷子夾取金屬鈉，用濾紙擦干表面的煤油，放在潔凈干燥的玻璃片上用小刀切割，不能用手直接接觸金屬鈉，并且將剩余的鈉放回原試劑瓶中保存。3．鈉與溶液反應(yīng)的共同現(xiàn)象①?。衡c浮在液面上；②熔：鈉熔化成光亮的小球；③游：在液面上不停地游動直至反應(yīng)完全；④響：反應(yīng)中不停地發(fā)出“嘶嘶嘶”的響聲。若溶液中H＋濃度較大，與水相比反應(yīng)更加劇烈，最后鈉可能在液面上燃燒。4.鈉性質(zhì)的巧記口訣：銀白輕低軟，傳導(dǎo)熱和電；遇氧產(chǎn)物變，遇氯生白煙；遇水記五點，浮熔游響紅；遇酸酸優(yōu)先，遇鹽水在前。5.考慮鈉與酸、堿、鹽的水溶液反應(yīng)時，要注意Na與水反應(yīng)的同時，生成的NaOH還可能繼續(xù)與部分溶質(zhì)反應(yīng)。6.對鈉與酸反應(yīng)的計算問題，勿忽略Na若過量還可與H2O反應(yīng)。智能點二鈉的氧化物與氫氧化物1.氧化鈉與過氧化鈉的比較Na2ONa2O2電子式氧元素化合價－2－1色、態(tài)白色固體淡黃色固體陰、陽離子個數(shù)比1∶21∶2是否為堿性氧化物是不是與水反應(yīng)Na2O＋H2O=2NaOH2Na2O2＋2H2O=4NaOH＋O2↑與CO2反應(yīng)Na2O＋CO2=Na2CO32Na2O2＋2CO2=2Na2CO3＋O2與鹽酸反應(yīng)Na2O＋2HCl=2NaCl＋H2O2Na2O2＋4HCl=4NaCl＋2H2O＋O2↑用途氧化劑、供氧劑、漂白劑(1)強氧化性的五個表現(xiàn)(2)遇KMnO4等強氧化劑時，表現(xiàn)出還原性，氧化產(chǎn)物為O2。(3)遇CO2、H2O、H＋則發(fā)生自身的氧化還原反應(yīng)。特別提醒：（1）過氧化鈉是常用的工業(yè)漂白劑，但是不能用于食品的漂白；（2）Na2O2既有氧化性又有還原性，但主要表現(xiàn)為氧化性。當(dāng)遇到KMnO4等強氧化劑時，可表現(xiàn)出還原性，氧化產(chǎn)物為O2；（3）Na2O2遇到CO2、H2O、H＋發(fā)生自身氧化還原反應(yīng)。Na2O2既是氧化劑又是還原劑，且1molNa2O2轉(zhuǎn)移的電子是1mol而不是2mol。（4）Na2O、Na2O2中陰、陽離子個數(shù)比均為1∶2。（5）Na2O2與H2O、CO2的反應(yīng)規(guī)律電子轉(zhuǎn)移關(guān)系當(dāng)Na2O2與CO2、H2O反應(yīng)時，物質(zhì)的量關(guān)系為2Na2O2～O2～2e－，n(e－)＝n(Na2O2)＝2n(O2)氣體體積變化關(guān)系若CO2、水蒸氣(或兩混合氣體)通過足量Na2O2，氣體體積的減少量是原氣體體積的eq\f(1,2)，等于生成氧氣的量，ΔV＝V(O2)＝eq\f(1,2)V固體質(zhì)量變化關(guān)系CO2、水蒸氣分別與足量Na2O2反應(yīng)時，固體相當(dāng)于吸收了CO2中的“CO”、水蒸氣中的“H2”，所以固體增加的質(zhì)量Δm(CO2)＝28g·mol－1×n(CO2)、Δm(H2O)＝2g·mol－1×n(H2O)2.氫氧化鈉(1)物理性質(zhì)：NaOH的俗名為燒堿、火堿或苛性鈉；它是一種白色固體，易溶于水并放出大量的熱，有吸水性；吸收空氣中的水分而潮解；有很強的腐蝕性。(2)化學(xué)性質(zhì)①具有堿的通性②其他反應(yīng)與金屬鋁反應(yīng)：2Al＋2OH－＋2H2O=2AlOeq\o\al(－,2)＋3H2↑與非金屬單質(zhì)反應(yīng)：Cl2＋2OH－=Cl－＋ClO－＋H2O酯類水解：CH3COOC2H5＋NaOHCH3COONa＋CH3CH2OH(3)NaOH的制?、偻练ㄖ茐A：Na2CO3＋Ca(OH)2=CaCO3↓＋2NaOH②現(xiàn)代工業(yè)制堿：2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑智能點三碳酸鈉與碳酸氫鈉1．物理性質(zhì)名稱碳酸鈉碳酸氫鈉化學(xué)式Na2CO3NaHCO3俗名純堿或蘇打小蘇打顏色、狀態(tài)白色粉末細(xì)小白色晶體水溶性易溶于水水中易溶，但比Na2CO3的溶解度小2.化學(xué)性質(zhì)(1)熱穩(wěn)定性①Na2CO3性質(zhì)穩(wěn)定，受熱難分解。②NaHCO3性質(zhì)不穩(wěn)定，受熱易分解，化學(xué)方程式為2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑。(2)與足量鹽酸反應(yīng)的離子方程式①Na2CO3：COeq\o\al(2－,3)＋2H＋=H2O＋CO2↑。②NaHCO3：HCOeq\o\al(－,3)＋H＋=H2O＋CO2↑。(3)與堿(NaOH溶液)反應(yīng)①Na2CO3：與NaOH溶液不反應(yīng)。②NaHCO3：NaHCO3＋NaOH=Na2CO3＋H2O。(4)相互轉(zhuǎn)化①Na2CO3→NaHCO3向Na2CO3溶液中通入CO2，化學(xué)方程式為Na2CO3＋H2O＋CO2=2NaHCO3。②NaHCO3→Na2CO3NaHCO3固體加熱分解轉(zhuǎn)化成Na2CO3。3.Na2CO3和NaHCO3性質(zhì)的應(yīng)用(1)Na2CO3、NaHCO3的鑒別①固體的鑒別用加熱法：產(chǎn)生使澄清石灰水變渾濁的氣體的是NaHCO3固體。②溶液的鑒別可用沉淀法、氣體法和測pH法。a.沉淀法：加入BaCl2溶液或CaCl2溶液，產(chǎn)生沉淀的是Na2CO3溶液。b.氣體法：滴入稀鹽酸，立即產(chǎn)生氣泡的是NaHCO3溶液。c.測pH法：用pH試紙測相同濃度的稀溶液，pH大的是Na2CO3溶液。(2)Na2CO3、NaHCO3的除雜序號混合物(括號內(nèi)為雜質(zhì))除雜方法①Na2CO3(s)(NaHCO3)加熱法②NaHCO3(aq)(Na2CO3)通入足量CO2③Na2CO3(aq)(NaHCO3)滴加適量NaOH溶液特別提醒：1．NaHCO3與堿溶液反應(yīng)的實質(zhì)是HCOeq\o\al(－,3)與OH－反應(yīng)生成COeq\o\al(2－,3)，COeq\o\al(2－,3)有可能發(fā)生后續(xù)反應(yīng)，如NaHCO3與Ca(OH)2溶液反應(yīng)可以生成白色沉淀CaCO3；2．不能用澄清石灰水來鑒別Na2CO3與NaHCO3：Ca(OH)2溶液與二者反應(yīng)均生成白色沉淀CaCO3，無法區(qū)別；3．用鹽酸鑒別Na2CO3溶液和NaHCO3溶液時，要求兩溶液濃度相差不大，且加入的鹽酸等濃度且不宜過大；4．Na2CO3、NaHCO3與酸、堿、鹽的反應(yīng)均為復(fù)分解反應(yīng)，因而反應(yīng)能否進(jìn)行應(yīng)從復(fù)分解反應(yīng)的條件來判斷。4.Na2CO3、NaHCO3與鹽酸反應(yīng)的基本圖象(1)向Na2CO3溶液中逐滴加入鹽酸，消耗鹽酸的體積與產(chǎn)生CO2的體積關(guān)系如圖所示。圖象特點：Oa段、ab段消耗鹽酸的體積相等。反應(yīng)原理：Oa段COeq\o\al(2－,3)＋H＋=HCOeq\o\al(－,3)，ab段HCOeq\o\al(－,3)＋H＋=H2O＋CO2↑。(2)向NaHCO3溶液中逐滴加入鹽酸，消耗鹽酸的體積與產(chǎn)生CO2的體積關(guān)系如圖所示。圖象特點：從O點開始即產(chǎn)生CO2氣體。反應(yīng)原理：HCOeq\o\al(－,3)＋H＋=H2O＋CO2↑。(3)向Na2CO3、NaHCO3的混合物中逐滴加入鹽酸，消耗鹽酸的體積與產(chǎn)生CO2的體積關(guān)系如圖所示(設(shè)Na2CO3、NaHCO3的物質(zhì)的量之比為mn＝11，其他比例時的圖象略)。圖象特點：Oa段消耗HCl的量小于ab段消耗HCl的量。反應(yīng)原理：Oa段COeq\o\al(2－,3)＋H＋=HCOeq\o\al(－,3)，ab段HCOeq\o\al(－,3)＋H＋=H2O＋CO2↑。(4)向NaOH、Na2CO3的混合物中逐滴加入鹽酸，消耗鹽酸的體積與產(chǎn)生CO2的體積關(guān)系如圖所示(設(shè)NaOH、Na2CO3的物質(zhì)的量之比xy＝11，其他比例時的圖象略)。圖象特點：Oa段消耗HCl的量大于ab段消耗HCl的量。反應(yīng)原理：Oa段H＋＋OH－=H2O，COeq\o\al(2－,3)＋H＋=HCOeq\o\al(－,3)；ab段HCOeq\o\al(－,3)＋H＋=H2O＋CO2↑。5．主要用途(1)碳酸鈉：用于造紙、制造玻璃、制皂、洗滌等。(2)碳酸氫鈉：用于制發(fā)酵粉、醫(yī)藥、滅火劑等。6.Na2CO3的制備—侯氏制堿法①原料食鹽、氨氣、二氧化碳——合成氨廠用水煤氣制取氫氣時的廢氣其反應(yīng)為C＋H2O(g)eq\o(=====,\s\up7(高溫))CO＋H2，CO＋H2O(g)eq\o(=====,\s\up7(高溫))CO2＋H2。②工藝流程③反應(yīng)原理產(chǎn)生NaHCO3反應(yīng)：NH3＋NaCl＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl。產(chǎn)生Na2CO3的反應(yīng)：2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O。④循環(huán)使用的物質(zhì)：CO2。智能點四、堿金屬元素、焰色反應(yīng)1.堿金屬的一般性與特殊性(1)一般性相似性遞變性(由Li→Cs)原子結(jié)構(gòu)最外層均為1個電子電子層數(shù)逐漸增多核電荷數(shù)逐漸增大原子半徑逐漸增大元素性質(zhì)都具有較強的金屬性，最高正價均為＋1價金屬性逐漸增強單質(zhì)性質(zhì)物理性質(zhì)(除Cs外)都呈銀白色，密度較小，熔、沸點較低密度逐漸增大(鉀反常)，熔、沸點逐漸降低化學(xué)性質(zhì)都具有較強的還原性還原性逐漸增強；與O2反應(yīng)越來越劇烈，產(chǎn)物越來越復(fù)雜(2)特殊性①堿金屬的密度一般隨核電荷數(shù)的增大而增大，但鉀的密度比鈉的小。②堿金屬一般都保存在煤油中，但由于鋰的密度小于煤油的密度而將鋰保存在石蠟中。③堿金屬跟氫氣反應(yīng)生成的堿金屬氫化物都是離子化合物，其中氫以H－形式存在，顯－1價，堿金屬氫化物是強還原劑。2.焰色反應(yīng)(1)焰色反應(yīng)的概念某些金屬或它們的化合物在灼燒時都會使火焰呈現(xiàn)出特殊的顏色，屬于物理變化，是元素的性質(zhì)。(2)焰色反應(yīng)的操作鉑絲eq\o(→,\s\up11(酒精燈),\s\do4(灼燒))無色eq\o(→,\s\up7(蘸取))待測物eq\o(→,\s\up11(酒精燈),\s\do4(灼燒))觀察火焰顏色eq\o(→,\s\up11(用鹽酸),\s\do4(洗滌))鉑絲eq\o(→,\s\up11(酒精燈),\s\do4(灼燒))無色(3)常見元素的焰色鈉元素黃色；鉀元素紫色(透過藍(lán)色鈷玻璃觀察)；銅元素綠色。特別提醒：1．焰色反應(yīng)是物理變化，是金屬元素的性質(zhì)，既可以是單質(zhì)，也可以是化合物，如不論灼燒Na2CO3、NaCl、Na2SO4還是鈉的單質(zhì)，均發(fā)出黃色火焰。2．(1)用稀鹽酸清洗的原因：生成金屬氯化物，而金屬氯化物在高溫時可揮發(fā)。(2)焰色反應(yīng)中所用的火焰應(yīng)是無色或淺色的。(3)灼燒鉑絲時應(yīng)一直燒至火焰恢復(fù)到原來的顏色。(4)可用潔凈的鐵絲代替鉑絲，不能用銅絲代替。3．堿金屬常從以下幾個方面設(shè)問題(1)堿金屬單質(zhì)與水(或酸)反應(yīng)的現(xiàn)象；(2)堿金屬單質(zhì)的保存(注意堿金屬的密度)；(3)堿金屬單質(zhì)與氧氣反應(yīng)產(chǎn)物的判斷；(4)堿金屬對應(yīng)的氫氧化物堿性強弱的比較；(5)堿金屬的碳酸鹽性質(zhì)的比較；(6)與最新的科學(xué)技術(shù)相關(guān)的堿金屬的應(yīng)用?！镜淅饰觥扛哳l考點1考查鈉的性質(zhì)及其應(yīng)用例1．下列敘述不正確的是()A．切開的金屬Na暴露在空氣中，光亮的表面逐漸變暗，發(fā)生的反應(yīng)為2Na＋O2=Na2O2B．4.6gNa與O2完全反應(yīng)，生成7g產(chǎn)物時失去電子的物質(zhì)的量為0.2molC．Na與稀硫酸反應(yīng)的離子方程式為2Na＋2H＋=2Na＋＋H2↑D．將少量Na投入到CuSO4溶液中，既有沉淀生成又有氣體放出【變式訓(xùn)練】（2020·浙江紹興市·高三一模）下列關(guān)于鈉及其化合物說法，不正確的是A．Na2O2可作漂白劑和呼吸面具中的供氧劑B．高壓鈉燈發(fā)出的黃光射程遠(yuǎn)，透霧能力強，常用于道路和廣場照明C．碳酸氫鈉是發(fā)酵粉的主要成分之一D．金屬鈉還原性強，可用濕法冶煉法制備稀有金屬鈦、鋯、鈮等高頻考點2考查鈉的氧化物及其應(yīng)用例2．（2020·武威第六中學(xué)高三月考）下列敘述正確的是()①Na2O與Na2O2都能和水反應(yīng)生成堿，它們都是堿性氧化物②Na2CO3溶液和NaHCO3溶液都能跟CaCl2溶液反應(yīng)得到白色沉淀③鈉在常溫下不容易被氧化④Na2O2可作供氧劑，而Na2O不行⑤石蕊試液中加入Na2O2粉末，先變藍(lán)后褪色，并有氣泡生成⑥鈉與濃NH4Cl溶液反應(yīng)，放出的氣體中含H2和NH3A．都正確 B．②③④⑤ C．④⑤⑥ D．②⑤⑥【變式訓(xùn)練】(2020·河南安陽一中模擬)1mol過氧化鈉與2mol碳酸氫鈉固體混合后，在密閉的容器中加熱充分反應(yīng)，排出氣體物質(zhì)后冷卻，殘留的固體物質(zhì)是()A．Na2CO3 B.Na2O2、Na2CO3C．NaOH、Na2CO3 D.Na2O2、NaOH、Na2CO3高頻考點3考查碳酸鈉和碳酸氫鈉的性質(zhì)及其應(yīng)用例3．（2021·上海嘉定區(qū)·高三二模）有關(guān)和的性質(zhì)，以下敘述錯誤的是A．等質(zhì)量的和與足量鹽酸反應(yīng)，在相同條件下產(chǎn)生的體積大B．同物質(zhì)的量濃度的兩種溶液，溶液的大于溶液C．將石灰水加入溶液中不產(chǎn)生沉淀，加入溶液中產(chǎn)生白色沉淀D．等物質(zhì)的量的兩種鹽與同濃度鹽酸完全反應(yīng)，所耗鹽酸的體積是的兩倍【變式訓(xùn)練】（2020·武威第六中學(xué)高三月考）下列有關(guān)Na2CO3和NaHCO3的敘述中正確的是（）A．向Na2CO3溶液中逐滴加入等物質(zhì)的量的稀鹽酸，生成的CO2與原Na2CO3的物質(zhì)的量之比為1∶2B．等質(zhì)量的NaHCO3和Na2CO3分別與足量鹽酸反應(yīng)，在同溫同壓下，生成的CO2體積相同C．相同溫度下物質(zhì)的量濃度相同時，Na2CO3溶液的pH小于NaHCO3溶液D．向Na2CO3飽和溶液中通入CO2，有NaHCO3晶體析出高頻考點4考查堿金屬的性質(zhì)及其應(yīng)用例4．（2020·云南昆明第三中學(xué)模擬）下列有關(guān)堿金屬的敘述正確的是()A．隨核電荷數(shù)的增加，堿金屬單質(zhì)的熔點逐漸升高B．堿金屬單質(zhì)的金屬性很強，均能與氫氣、氮氣等直接發(fā)生反應(yīng)C．碳酸銫用酒精燈加熱時不能分解為二氧化碳和氧化銫D．無水硫酸銫的化學(xué)式為Cs2SO4，它不易溶于水【變式訓(xùn)練】下列關(guān)于堿金屬的敘述正確的是()A．堿金屬物理性質(zhì)相似，均為銀白色金屬B．堿金屬單質(zhì)的金屬性很強，均易與氯氣、氧氣等發(fā)生反應(yīng)C．隨核電荷數(shù)的增加，堿金屬單質(zhì)的密度逐漸增大D．焰色反應(yīng)為化學(xué)變化高頻考點5考查鈉及其化合物的有關(guān)計算例5．（2020·廣東肇慶市·高三一模）向100mL某濃度的NaOH溶液中通入一定量后，再向所得溶液中逐滴滴加0.1mol/L的鹽酸，滴加過程中生成氣體的體積(標(biāo)準(zhǔn)狀況下測得)與滴加鹽酸的體積關(guān)系如圖。下列說法錯誤的是A．滴加鹽酸前的溶液中所含溶質(zhì)為和B．C．原NaOH溶液濃度為0.2mol/LD．過程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為【變式訓(xùn)練】（2020·北京海淀區(qū)·清華附中高三三模）在大試管內(nèi)將足量NaHCO3加熱到200℃，將產(chǎn)生的混合氣體通入到盛有1.87gNa2O和Na2O2的密閉容器中，待Na2O和Na2O2全部反應(yīng)后，得到標(biāo)準(zhǔn)狀況下224mLO2；再將反應(yīng)后密閉容器內(nèi)的固體全部溶于水配成100mL溶液。下列說法正確的是A．Na2O和Na2O2均為堿性氧化物B．參加反應(yīng)的NaHCO3物質(zhì)的量為0.04molC．反應(yīng)過程中總共轉(zhuǎn)移0.04mol電子D．配成的100mL溶液中c(Na+)=0.5mol/L高頻考點6考查鈉及其化合物的有關(guān)實驗例6．（2020·東北育才學(xué)校高三零模）鈉是一種非常活潑的金屬，它可以和冷水直接反應(yīng)生成氫氣，但是它與煤油不會發(fā)生反應(yīng)。把一小塊銀白色的金屬鈉投入到盛有蒸鎦水的燒杯中，如圖a所示，可以看到鈉塊浮在水面上，與水發(fā)生劇烈反應(yīng)，反應(yīng)放出的熱量使鈉熔成小球，甚至?xí)光c和生成的氫氣都發(fā)生燃燒。如果在上述盛有蒸鎦水的燒杯中先注入一些