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1、第6讲钠及其化合物一、钠一、钠1.钠的物理性质钠的物理性质钠是一种柔软的、银白色的、有金属光泽的金属,具有良好的导电性、导热性,密度比水小小,比煤油大,熔点较低。2.钠的化学性质钠的化学性质(1)与非金属反应:2Na+Cl22NaCl,2Na+SNa2S,4Na+O22Na2O,2Na+O2Na2O2。(2)与水反应:2Na+2H2O2NaOH+H2(与水反应的实质是金属钠与水电离产生的氢离子反应)。教材研读教材研读钠与滴加酚酞的水反应的现象及解释(3)与酸反应:2Na+2H+2Na+H2。(4)与盐溶液反应a.钠投入到NaCl稀溶液中,有H2产生,离子方程式为2Na+2H2O2Na+2OH-
2、+H2。b.钠投入到饱和NaCl溶液中,有H2产生,同时有NaCl晶体析出(恢复至原温度)。c.钠投入到NH4Cl溶液中,有H2和NH3逸出。d.钠投入到CuSO4溶液中,有H2产生并有蓝色沉淀Cu(OH)2生成。3.钠的制取、保存和用途(1)制取:2NaCl(熔融熔融)2Na+Cl2。(2)保存:由于金属钠的化学性质非常活泼,易与空气中的O2和H2O等反应,所以金属钠要保存在煤油或石蜡中。(3)用途:用来制取Na2O2等化合物;工业上用钠作强还原剂,用于冶炼金属,如:4Na+TiCl4(熔融)Ti+4NaCl;Na-K合金(液态)用作原子反应堆的导热剂导热剂;在电光源上,用钠制高压钠灯。自测
3、自测1将一小块钠投入CuSO4溶液中,产生的现象如何?分步写出反应的离子方程式及总的离子方程式。答案答案产生气泡和蓝色絮状沉淀。离子方程式为2Na+2H2O2Na+2OH-+H2、Cu2+2OH-Cu(OH)2;2Na+2H2O+Cu2+2Na+Cu(OH)2+H2。自测自测2金属钠露置在空气中会发生一系列变化:银白色金属钠(生成)(生成)(NaOH)(生成)(生成)。答案答案Na2ONaOH溶液Na2CO3二、钠的重要化合物二、钠的重要化合物1.钠的氧化物的比较钠的氧化物的比较2.氢氧化钠氢氧化钠(1)物理性质1)颜色状态:白色固体。2)俗称:烧碱、火碱、苛性钠烧碱、火碱、苛性钠。3)溶解性
4、:易溶于水。4)潮解:在空气中容易潮解,在实验室中可用固体NaOH作干燥剂干燥剂。(2)化学性质NaOH来源广泛,是一种最常用的一元强碱,具有碱的通性。1)NaOH溶于水后完全电离,能使酸碱指示剂变色。2)与酸和酚发生反应,如HCl、CH3COOH、C6H5OH等。3)与酸酐发生反应,如SO2、CO2、SiO2、SO3、P2O5和(CH3CO)2O等。4)与某些非金属单质反应,如Cl2、S等。5)与两性氧化物、两性氢氧化物反应,如Al2O3、ZnO、Al(OH)3、Zn(OH)2等。6)与盐发生复分解反应,如含N、Cu2+、HC、H2P、HS等的盐。7)提供碱性环境发生无机和有机反应,如卤代烃
5、的水解反应和消去反应、油脂的皂化等。(3)工业制法原理(电解饱和食盐水):2NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl2。3.Na2CO3与与NaHCO3的比较的比较4.氯化钠氯化钠俗名食盐,是典型的离子晶体,熔点801,沸点1413。纯净的NaCl不潮解,粗盐中含有MgCl2、CaCl2等杂质,会吸收空气中的水分而潮解。食盐在生活和医疗上有重要用途,如在日常生活中用于菜肴调味,腌制鱼、肉等;医用生理盐水即0.9%的NaCl溶液。此外,食盐还是重要的化工原料。5.焰色反应焰色反应(1)定义很多金属或它们的化合物在灼烧时都会使火焰呈现特殊的颜色,这在化学上叫做焰色反应。(2)操作步骤a.点燃酒精灯
6、。b.将焊在玻璃棒上的铂丝放入稀盐酸稀盐酸中清洗,再放到酒精灯外焰上灼烧,直至火焰呈现原来的颜色。c.用铂丝蘸取待测物,在外焰上灼烧,观察火焰的颜色在观察钾的火焰颜色时,应透过蓝色钴玻璃蓝色钴玻璃(可滤去掩盖紫色的黄光)。d.将铂丝用稀盐酸稀盐酸洗净后,在外焰上灼烧至没有颜色,再做其他实验。名师点睛名师点睛(1)焰色反应不是化学变化,而是一种物理现象,主要用于钠、钾等碱金属和碱土金属及其离子的检验。焰色反应是元素的性质,不因元素的存在形式改变而改变。(2)用稀盐酸的原因:生成金属氯化物,而金属氯化物在高温时可挥发。(3)焰色反应中所用的外焰部分应是无色或浅色的。(4)灼烧铂丝时应一直烧至火焰恢
7、复到原来的颜色。自测自测3判断正误,正确的划“”,错误的划“”。(1)Na2O2在潮湿的空气中放置一段时间,变成白色黏稠物的原因是2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2()(2)反应2Na2O2+2H2O4NaOH+O2中,H2O既不是氧化剂也不是还原剂()(3)Na2O2与H2O反应制备O2的离子方程式为Na2O2+H2O2Na+2OH-+O2( )(4)Na2O、Na2O2组成元素相同,与CO2反应产物也相同( )(5)Na2O2的电子式为NaNa( )自测自测4判断正误,正确的划“”,错误的划“”。(1)向NaHCO3溶液中加入过量的澄清石灰水,出现白色沉淀:2HC+Ca2+2OH-
8、CaCO3+C+2H2O( )(2)NaOH+NaHCO3Na2CO3+H2O可用H+OH-H2O表示( )(3)向Na2CO3溶液中滴入酚酞溶液,溶液变红:C+H2OHC+OH-()(4)小苏打与氢氧化钠溶液混合:HC+OH-CO2+H2O( )(5)向Na2CO3溶液中加入过量CH3COOH溶液:C+2H+CO2+H2O( )考点突破考点突破考点一钠与水、醇、酸、盐反应的规律考点一钠与水、醇、酸、盐反应的规律考点三考点三NaNa2 2COCO3 3与与NaHCONaHCO3 3的性质的性质考点二过氧化钠的特性考点二过氧化钠的特性1.钠与含钠与含OH物质的反应规律物质的反应规律当Na与含有O
9、H的物质发生反应时,反应的剧烈程度取决于OH上氢原子的活泼性,即OH上氢原子电离的难易,越容易电离的反应越剧烈。例如,将钠加入下列物质中:水;乙醇;醋酸,其反应的剧烈程度为。2.钠跟酸溶液反应时钠跟酸溶液反应时,应分两种情况来考虑应分两种情况来考虑(1)若酸过量,则只考虑钠与酸的反应;(2)若钠过量,则过量的钠还要与水反应。3.钠与盐溶液的反应钠与盐溶液的反应先考虑Na与水反应生成NaOH,再考虑NaOH是否与盐发生复分解反应。考点一钠与水、醇、酸、盐反应的规律考点一钠与水、醇、酸、盐反应的规律特别提示特别提示Na与NaHSO4溶液反应,实质是与NaHSO4电离出的H+反应:2Na+2H+2N
10、a+H2。钠不能从盐溶液中置换出金属;若盐为熔融状态,钠可以置换出较不活泼的金属,如:4Na+TiCl4(熔融)4NaCl+Ti(还原性:NaTi)。工业上用Na与熔融KCl反应制K(高沸点的钠置换出低沸点的钾):Na+KCl(熔融)NaCl+K(平衡移动原理)。典例典例1向分别盛有100mL水、100mL0.1molL-1盐酸、100mL0.01molL-1硫酸铜溶液的X、Y、Z三个烧杯中各投入0.05molNa。下列有关说法正确的是()A.三个烧杯中发生的离子反应均为2Na+2H2O2Na+2OH-+H2B.三个烧杯中钠均在液面上剧烈反应,且X烧杯中反应最剧烈C.三个烧杯中反应后,生成的溶
11、质的物质的量浓度相同D.三个烧杯中反应后,生成的气体的质量一定相同D答案答案DA项,钠与盐酸反应时先发生反应2Na+2H+2Na+H2,与CuSO4溶液反应时还会发生反应Cu2+2OH-Cu(OH)2;B项,三个烧杯中,水中的氢离子浓度最小,反应最慢;C项,X烧杯中生成的溶质为NaOH,Y烧杯中生成的溶质为NaCl和NaOH,Z烧杯中生成的溶质为Na2SO4和NaOH,三个烧杯中溶质的物质的量浓度不相同;D项,因向三个烧杯中加入钠的物质的量相同且钠全部反应完,故生成H2的量相同。方法指导方法指导金属钠与可溶性盐反应的思维模板1-1将金属钠放入盛有下列溶液的小烧杯中,既有气体,又有沉淀产生的是。
12、MgSO4溶液NaHCO3溶液Na2SO4溶液饱和澄清石灰水Ca(HCO3)2溶液FeCl3溶液NH4Cl溶液解析解析金属钠先与水发生反应:2Na+2H2O2NaOH+H2,中Mg2+2OH-Mg(OH)2;中NaHCO3+NaOHNa2CO3+H2O,生成的Na2CO3溶解度大于NaHCO3,故不会产生沉淀;中Na2SO4与NaOH不反应,没有沉淀生成;中反应消耗水,溶液温度升高,Ca(OH)2的溶解度降低,析出Ca(OH)2,产生沉淀;中Ca2+HC+OH-CaCO3+H2O或Ca2+2HC+2OH-CaCO3+C+2H2O;中Fe3+3OH-Fe(OH)3;中只产生气体,没有沉淀生成。1
13、-2金属钠与水的反应是中学化学中的一个重要反应。该反应的演示方法分别如图甲、乙所示:(1)现按图甲所示的方法,在室温时,向盛有饱和NaOH溶液的水槽中,加入一小块金属钠。下列有关描述正确的是abd(填字母,下同)。a.钠浮在液面上,并四处游动,最后消失b.钠熔化成一个光亮的小球c.恢复到室温时,NaOH溶液的浓度增大d.恢复到室温时,溶液中Na+数目减少(2)按图乙所示方法来收集产生的气体,需将钠包好,再放入水中。取相同质量的钠按下列两种情况收集产生的气体,在相同条件下体积的关系是b。用铝箔包住钠用铜箔包住钠a.二者收集气体一样多b.收集气体体积较大c.收集气体体积较大解析解析(1)钠投入饱和
14、NaOH溶液中,发生的反应为2Na+2H2O2NaOH+H2,其现象与钠在水中的反应现象相同;但因为原溶液是饱和的,反应消耗水,会析出NaOH固体,则恢复至室温时,NaOH溶液浓度不变,但溶液体积减小,故溶液中Na+数目减少。(2)Na和H2O反应产生H2的同时产生NaOH,NaOH可以和Al发生反应2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2,故用铝箔包住Na时产生的H2的体积较大。1.过氧化钠的特性过氧化钠的特性(1)过氧化钠的结构及性质氧原子最外层有6个电子,一般情况下,它容易从外界获得2个电子(或与其他原子形成2对共用电子)形成比较稳定的8电子结构。在Na2O2和H2O2中,氧是
15、-1价,这是因为两个氧原子之间以一对共用电子相结合(非极性键),形成了一种较不稳定的结构。-1价介于0和-2价之间,因此Na2O2既可以在一定条件下获得电子表现氧化性(如与SO2、Fe2+、品红溶液等反应),也可以在一定条件下失去电子表现还原性(如与酸性KMnO4溶液反应),还可以在一定条件下发生歧化反应(如与H2O、CO2等反应),但主要表现氧化性。考点二过氧化钠的特性考点二过氧化钠的特性(2)Na2O2的强氧化性Na2O2与SO2反应:Na2O2+SO2Na2SO4。Na2O2投入FeCl2溶液中,可将Fe2+氧化成Fe3+,同时生成Fe(OH)3沉淀。Na2O2投入氢硫酸中,可将H2S氧
16、化成单质硫,溶液变浑浊。Na2O2投入Na2SO3溶液中,可将S氧化成S。Na2O2投入品红溶液中,因其有强氧化性,可使品红溶液褪色。2.与过氧化钠相关的计算与过氧化钠相关的计算(教师用书专用教师用书专用)(1)Na2O2与CO2、H2O反应的各种关系物质的量的关系无论是CO2、H2O(g)的单一物质还是二者的混合物,通过足量的Na2O2时,原气体的物质的量与生成O2的物质的量之比均为21。气体体积关系若CO2和水蒸气的混合气体(或单一气体)通过足量Na2O2,气体体积的减少量或原气体体积的即为生成氧气的体积。电子转移关系当Na2O2与CO2、H2O反应时,每产生1molO2转移2mole-。
17、如:反应的先后顺序关系一定量的Na2O2与一定量的CO2和H2O(g)的混合物的反应,可看作Na2O2先与CO2反应,待CO2完全反应后,剩余的Na2O2再与H2O(g)反应。(2)过氧化钠固体增重的定量规律足量过氧化钠与水、CO2反应的计算Na2O2Na2CO3增加(28)Na2O22NaOH增加(2)足量过氧化钠与H2、CO和O2反应的计算H2、CO结合的O2的质量与H2O、CO2与Na2O2反应生成的O2的质量相等,相当于O2未参与反应。CO+Na2O2Na2CO3(仅是计算关系),H2+Na2O22NaOH(仅是计算关系)。所以,ag通式符合(CO)m(H2)n(m、n不同时为0)的物
18、质(包括纯净物和混合物)在氧气中燃烧,将产物通过足量过氧化钠,反应完毕后,固体增重ag。典例典例2下列有关Na2O2的说法不正确的是()A.向包有Na2O2粉末的脱脂棉上滴加几滴水,脱脂棉剧烈燃烧起来,说明Na2O2与H2O反应放热且有氧气生成B.Na2O2与CO2反应时有单质O2生成,该反应属于置换反应C.Na2O2在空气中久置变白,涉及的氧化还原反应中,Na2O2既是氧化剂,又是还原剂D.Na2O2粉末加入Ca(HCO3)2溶液中,会产生气体和浑浊B答案答案BA项,可燃物燃烧需要与O2接触,且温度达到着火点;B项,反应物中没有单质,不符合置换反应的定义;C项,Na2O2与CO2、H2O的反
19、应都是Na2O2自身的氧化还原反应;D项,Na2O2先和水反应生成O2和NaOH,NaOH再与Ca(HCO3)2反应产生沉淀CaCO3。2-1为了使宇航员在飞船中得到一个稳定的、良好的生存环境,一般在飞船内安装盛有Na2O2或K2O2颗粒的装置,它的用途是产生氧气。下列关于Na2O2的叙述正确的是()A.Na2O2中阴、阳离子的个数比为11B.Na2O2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C.Na2O2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D.Na2O2的漂白原理与SO2的漂白原理相同C答案答案CA项,Na2O2的电子式为Na+2-Na+,故
20、阴、阳离子的个数比为12;B项,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;C项,由得失电子守恒知两者转移电子的物质的量相同;D项,Na2O2因具有强氧化性而有漂白性,SO2易与有机色质化合生成不稳定的无色物质,且加热能恢复到原来的颜色,故原理不同。2-1(2018北京海淀期中)某实验小组通过下图所示实验探究Na2O2与水的反应:下列说法不正确的是()A.中的大量气泡主要成分是氧气B.中溶液变红,说明有碱性物质生成C.中现象可能是由溶液中含有强氧化性物质造成的D.中MnO2的主要作用是降低了水中氧气的溶解度D答案答案DA项,Na2O2与水反应能够生成氢氧化钠和氧气,故中的大
21、量气泡主要成分是氧气;B项,中加入酚酞溶液后变红,说明有碱性物质生成;C项,振荡后红色褪去,说明溶液中含有漂白性物质,即含有强氧化性物质;D项,中MnO2的主要作用是作催化剂,加快过氧化氢的分解。1.与足量盐酸反应的比较与足量盐酸反应的比较(1)生成CO2速率:两者浓度相等时,NaHCO3快。(2)(3)2.Na2CO3溶液与盐酸的反应溶液与盐酸的反应滴加顺序不同,现象不同,化学方程式也不同。向盐酸里逐滴加入Na2CO3溶液(开始时酸过量)2HCl+Na2CO32NaCl+CO2+H2O(开始即有气泡)考点三考点三NaNa2 2COCO3 3与与NaHCONaHCO3 3的性质的性质向Na2C
22、O3溶液里逐滴加入盐酸(开始时酸不足)HCl+Na2CO3NaCl+NaHCO3(无气泡)HCl+NaHCO3NaCl+CO2+H2O(后来有气泡)3.鉴别鉴别特别提示特别提示(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,因为二者都能与Ca(OH)2或Ba(OH)2溶液反应产生白色沉淀。(3)Na2CO3溶液与盐酸可用互滴法鉴别,NaHCO3溶液与盐酸不能用互滴法鉴别。4.依据图像判断溶液中所含的溶质依据图像判断溶液中所含的溶质(含含Na的化合物的化合物)如图,溶液中的溶质只有NaHCO3。如图
23、,若OAAB,溶液中的溶质为NaOH、Na2CO3;若OA=AB,溶液中的溶质为Na2CO3;若OAAB,溶液中的溶质为Na2CO3、NaHCO3。典例典例3(2017北京东城二模,12)某同学为测定Na2CO3固体(含少量NaCl)的纯度,设计如下装置(含试剂)进行实验。下列说法不正确的是()A.必须在间添加吸收HCl的装置B.的作用是防止空气中的气体影响实验的精确度C.通入空气的作用是保证中产生的气体完全转移到中D.称取样品和中产生的沉淀的质量即可求算Na2CO3固体的纯度A答案答案AA项,中氢氧化钡溶液足量,即使挥发出的HCl进入中也不会影响碳酸钡沉淀的生成,所以不需要除去氯化氢;B项,
24、的作用是防止空气中的CO2进入中使所得BaCO3的质量偏大,影响实验的精确度;C项,通入空气可将生成的二氧化碳完全排入中;D项,利用碳酸钡的质量可以求得二氧化碳的质量,从而求得样品中碳酸钠的质量,结合样品质量即可求得碳酸钠的纯度。3-1将0.4gNaOH和1.06gNa2CO3混合并配成溶液,向溶液中滴加0.1molL-1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()C答案答案C滴加盐酸时先发生反应OH-+H+H2O,再发生反应C+H+HC,最后发生反应HC+H+CO2+H2O,因n(OH-)=n(C)=0.01mol,故加入0.2L盐酸后开始有气体生成,C正确。
25、3-2某校化学课外小组为了鉴别碳酸钠和碳酸氢钠两种白色固体,用不同的方法做了以下实验,如图所示。(1)只根据图、所示实验,能够达到实验目的的是(填装置序号)。(2)图、所示实验均能鉴别这两种物质,其反应的化学方程式为。与相比,的优点是(填选项序号)。A.比复杂B.比安全C.比操作简便D.可以做到用一套装置同时进行对比实验,而不行(3)若用图装置验证碳酸钠和碳酸氢钠的稳定性,则试管B中装入的固体最好是(填化学式)。答案答案(1)(2)2NaHCO3Na2CO3+CO2+H2O、CO2+Ca(OH)2CaCO3+H2OD(3)NaHCO3解析解析图不能达到实验目的,因为二者都能与盐酸反应产生使澄清石灰水变浑浊的气体。图可以通过对比两者与盐酸反应放出CO2的速率及等质量时放出CO2的多少来进行鉴别。NaHCO3加热可以分解产生CO2,Na2CO3加热不分解,可以利用图装置鉴别。图是改进装置,A中装入碳酸钠,直接加热,B中装入碳酸氢钠,间接加热,通过a、b中的现象便可验证碳酸氢钠和碳酸钠的稳定性。
