2022年高考化学二轮复习讲义第1讲 钠及其重要化合物（教案）

第1课时　必备知识——钠及其重要化合物知识清单[重要物质]①钠；②Na2O和Na2O2；③Na2CO3和NaHCO3[基本规律]①钠与酸、碱、盐溶液的反应；②Na2O2与CO2、H2O(g)反应；③Na2CO3和NaHCO3的相互转化；④焰色反应知识点1　金属钠的性质及应用1．钠的物理性质颜色状态密度硬度熔点银白色固体比水小，比煤油大较小，质地柔软较低，低于100℃2.从原子结构角度认识钠的化学性质钠元素在元素周期表中处于第三周期第ⅠA族，其原子结构示意图为，最外层有1个电子，在反应中易失去电子，表现出还原性。(1)与非金属单质的反应O2常温：4Na＋O2===2Na2O(白色固体)加热：2Na＋O2Na2O2(淡黄色固体)Cl22Na＋Cl22NaCl(2)与水的反应①离子方程式：2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑。②与水(含酚酞)反应的实验现象及分析(3)与酸的反应反应的实质是钠与酸电离出的H＋反应生成H2，离子方程式为：2Na＋2H＋===2Na＋＋H2↑。钠与酸溶液反应时，先与酸反应，再与水反应——先酸后水。无论酸是否过量，钠都不会剩余，且消耗的钠与产生的氢气存在关系：2Na～H2↑。 (4)与盐溶液的反应先考虑钠先与水反应，再考虑生成的NaOH是否与盐发生复分解反应。例如，钠与CuSO4溶液反应，先发生反应：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，再发生反应：2NaOH＋CuSO4===Cu(OH)2↓＋Na2SO4，综合上述两个反应得到总反应为2Na＋2H2O＋CuSO4===Cu(OH)2↓＋Na2SO4＋H2↑。3．钠的制取及保存(1)制取：采用电解熔融NaCl的方法冶炼金属钠：2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑。(2)保存：密封保存，通常保存在煤油中。4．钠的用途(1)钠钾合金(液态)可用于原子反应堆的导热剂。(2)用作电光源，制作高压钠灯。(3)冶炼某些金属：钠具有强还原性，熔融状态下可以用于制取金属，如4Na＋TiCl44NaCl＋Ti。5．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特殊颜色的现象，属于元素的物理性质。(2)操作步骤(3)常见元素焰色反应的颜色钠元素——黄色；钾元素——紫色(透过蓝色钴玻璃)；钡元素——绿色。[通关1](易错排查)判断正误(1)(2020·江苏卷)室温下，Na在空气中反应生成Na2O2(×)(2)(2018·全国卷Ⅲ)用铂丝蘸取某碱金属的盐溶液灼烧，火焰呈黄色，证明其中含有Na＋(√)(3)(2017·全国卷Ⅱ)乙醇和水都可与金属钠反应产生可燃性气体，则乙醇分子中的氢与水分子中的氢具有相同的活性(×)(4)(2020.7·浙江选考)做焰色反应前，铂丝用稀盐酸清洗并灼烧至火焰呈无色(√)(5)(2020.7·浙江选考)高压钠灯可用于道路照明(√)(6)(2020.1·浙江选考)钠着火不能用泡沫灭火器灭火(√) [通关2](新教材链接)(人教必修第一册·P40，3题改编)下列关于钠的叙述中，不正确的是(　　)A．钠原子的最外层只有一个电子，在反应中极易失去电子B．钠燃烧时发出黄色的火焰，生成淡黄色固体C．钠的还原性强于铜，可从CuSO4溶液中置换出金属铜D．钠与稀盐酸反应比钠与水反应更迅速，甚至发生轻微爆炸C　[钠具有强还原性，投入CuSO4溶液中，钠先与水反应生成NaOH和H2，CuSO4与NaOH发生复分解反应生成Cu(OH)2沉淀，不能置换出金属铜，C项错误。稀盐酸中c(H＋)比水中c(H＋)大，故钠与稀盐酸反应比钠与水反应更迅速，放出大量的热使生成的氢气燃烧，发生轻微爆炸，D项正确。][通关3](2019·全国卷Ⅱ，26题节选)利用焰色反应的原理既可制作五彩缤纷的节日烟花，亦可定性鉴别某些金属盐。灼烧立德粉(ZnS·BaSO4)样品时，钡的焰色为(　　)A．黄色　　　　　　　　B．红色C．紫色D．绿色D　[根据常见元素的焰色反应可知，钡元素的焰色为绿色。][通关4](深度思考)(1)将一小块金属钠分别投入盛有：A．水、B．乙醇、C．稀H2SO4的三个小烧杯中，反应速率由大到小的顺序为______________。解释反应速率不同的原因：____________________________________________________________________________。(2)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____________(填序号)。①MgSO4溶液　②BaCl2溶液　③饱和澄清石灰水　④Ca(HCO3)2溶液　⑤CuSO4溶液解析　(2)2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，①中Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓；③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，产生白色沉淀；④中Ca2＋＋HCO＋OH－===CaCO3↓＋H2O；⑤中生成的Cu(OH)2是蓝色沉淀，不符合题意。答案　(1)c>a>b　钠与上述三种物质反应的实质都是钠与H＋的置换反应，由三种物质电离出H＋的能力可知，反应速率的大小顺序为c>a>b　(2)①③④ 知识点2　氧化钠和过氧化钠1．列表比较氧化钠与过氧化钠Na2ONa2O2电子式氧元素化合价－2－1颜色、状态白色固体淡黄色固体阴、阳离子个数比1∶21∶2存在化学键离子键离子键和非极性键是否为碱性氧化物是不是与水反应Na2O＋H2O===2NaOH2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑与CO2反应Na2O＋CO2===Na2CO32Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2与盐酸反应Na2O＋2HCl===2NaCl＋H2O2Na2O2＋4HCl===4NaCl＋2H2O＋O2↑用途氧化剂、供氧剂、漂白剂2.从元素化合价角度认识Na2O2的化学性质Na2O2中氧元素显－1价，处于氧元素的中间价态，既具有氧化性，又具有还原性。 (1)Na2O2的强氧化性①向氢硫酸饱和溶液中加入少量Na2O2，产生浅黄色沉淀，其化学方程式为Na2O2＋3H2S===S↓＋2NaHS＋2H2O。②Na2O2吸收SO2气体，生成Na2SO4，其化学方程式为Na2O2＋SO2===Na2SO4。(2)Na2O2的还原性在酸性高锰酸钾溶液中加入适量Na2O2粉末，溶液褪色，并产生无色气体，Na2O2表现出还原性，氧化产物是O2。Na2O2投入品红溶液中，溶液褪色，体现Na2O2的强氧化性；Na2O2投入滴加酚酞的水中，溶液先变红后褪色，同时产生无色气泡。[通关1](易错排查)判断正误(1)(2020·北京卷)淡黄色的过氧化钠敞口放置变成白色：2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2；2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑(√)(2)(2020.7·浙江选考)Na2O在空气中加热可得固体Na2O2(√)(3)(2019·全国卷Ⅱ)Na2O2在空气中放置后由淡黄色变为白色：2Na2O2===2Na2O＋O2↑(×)(4)(2018·海南卷)Na2O2可与CO2反应放出氧气，可用于制作呼吸面具(√)(5)(全国卷Ⅰ)过氧化钠与水反应时，生成0.1mol氧气转移的电子数为0.2NA(√)(6)(全国卷Ⅰ)1molNa2O2固体中含离子总数为4NA(×)[通关2](2020·河南中原名校联考)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，应该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。][通关3](新教材链接)(人教必修第一册·P40，2题改编)研究物质时会涉及物质的组成、分类、性质和用途等方面。(1)Na2O2属于________(填物质的类别)，检验其组成中所含阳离子的方法是________。(2)将包有少量Na2O2固体的脱脂棉放在石棉网上，用滴管向脱脂棉上滴几滴水，棉花立刻燃烧起来，据此得出结论：________，发生反应的化学方程式为________。(3)在潜水艇和消防员的呼吸面具中，Na2O2发生反应的化学方程式为_________，从氧化剂和还原剂的角度分析，该反应中Na2O2的作用是________________________。答案　(1)过氧化物(金属氧化物，或氧化物)　焰色反应(2)Na2O2与水的反应是放热反应　2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑(3)2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2、2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2　氧化剂和还原剂[通关4](深度思考)为了探究过氧化钠的强氧化性，某小组设计了如图所示的实验装置。实验步骤及现象如下：①检查装置气密性后，装入药品并连接仪器。②缓慢通入一定量的N2后，将装置D连接好(导管末端未伸入集气瓶中)，再向圆底烧瓶中缓慢滴加浓盐酸，A中剧烈反应，有黄绿色气体产生。③待产生连续气泡后，将装置D中的导管末端伸入集气瓶中，收集到无色气体。④反应一段时间后，关闭分液漏斗的活塞，再通一段时间N2，直至装置中气体变为无色。回答下列问题：(1)装置D中收集的无色气体能使带火星的木条复燃，据此推断该气体是________，解释产生该气体的原因是(用化学方程式表示)____________________________。(2)装置B中湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝。甲同学根据A中气体的颜色推测试纸变蓝时发生的反应可能是(写离子方程式)____________________；乙同学认为使试纸变蓝的原因也可能是_______________________________________。(3)资料显示，Na2O2与干燥的HCl能发生化学反应生成Cl2，该反应的化学方程式为：____________________________________________________________________________。解析　(1)无色气体能使带火星的木条复燃，据此推断该气体是O2，O2具有助燃性，O2 是Na2O2和盐酸反应得到的，化学方程式是：2Na2O2＋4HCl===4NaCl＋2H2O＋O2↑；(2)装置A中剧烈反应，有黄绿色气体产生，该气体能够使装置B中湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝，根据气体的颜色推测该气体是Cl2，该反应的离子方程式是Cl2＋2I－===I2＋2Cl－；Na2O2和盐酸反应的过程中会产生O2，O2也具有氧化性，也可能将I－氧化为I2；(3)资料显示，Na2O2与干燥的HCl能发生化学反应生成Cl2，根据元素化合价升降总数相等，结合原子守恒，可得该反应的化学方程式为Na2O2＋4HCl===2NaCl＋Cl2↑＋2H2O。答案　(1)O2　2Na2O2＋4HCl===4NaCl＋2H2O＋O2↑　(2)Cl2＋2I－===I2＋2Cl－　O2也具有氧化性，也可能将I－氧化为I2(3)Na2O2＋4HCl===2NaCl＋Cl2↑＋2H2ONa2O2与H2O、CO2反应的三条重要规律重要关系具体解读电子转移关系当Na2O2与CO2、H2O反应时，物质的量的关系为2Na2O2～O2～2e－，n(e－)＝n(Na2O2)＝2n(O2)气体体积变化关系CO2、水蒸气(或两混合气体)通过足量Na2O2时，气体体积的减少量是原来气体体积的，等于生成氧气的量，即ΔV＝V(O2)＝V(混合)固体质量变化关系CO2、水蒸气分别与足量Na2O2反应时，固体相当于吸收了CO2中的“CO”、水蒸气中的“H2”，所以固体增加的质量Δm(CO2)＝28g·mol－1×n(CO2)，Δm(H2O)＝2g·mol－1×n(H2O) 知识点3　碳酸钠和碳酸氢钠1．列表比较碳酸钠、碳酸氢钠的性质(写出相关反应的离子方程式)Na2CO3NaHCO3俗名纯碱、苏打小苏打颜色状态白色粉末白色晶体溶解性易溶于水易溶于水(溶解度比Na2CO3小)与足量盐酸反应CO＋2H＋===CO2↑＋H2OHCO＋H＋===H2O＋CO2↑与NaOH反应HCO＋OH－===CO＋H2O与足量Ca(OH)2反应Ca2＋＋CO===CaCO3↓Ca2＋＋OH－＋HCO===CaCO3↓＋H2O与BaCl2反应CO＋Ba2＋===BaCO3↓与CO2反应CO＋CO2＋H2O===2HCO热稳定性较稳定，不易分解2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O用途重要的化工原料焙制糕点、治疗胃酸过多相互转化2.Na2CO3、NaHCO3的鉴别与除杂(1)Na2CO3、NaHCO3的鉴别方法(2)Na2CO3和NaHCO3混合物的除杂方法序号混合物(括号内为杂质)除杂方法①Na2CO3(s)(NaHCO3)加热法 ②NaHCO3(aq)(Na2CO3)通入足量CO2③Na2CO3(aq)(NaHCO3)滴加适量NaOH溶液3.联合制碱法——侯氏制碱法(1)制备原料食盐、氨气、二氧化碳——合成氨厂用水煤气制取氢气时的废气；其反应为C＋H2O(g)CO＋H2，CO＋H2O(g)CO2＋H2。(2)工艺流程(3)反应原理①产生NaHCO3的反应：NH3＋NaCl＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl。②产生Na2CO3的反应：2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O。(4)循环利用：循环利用的物质为CO2、饱和食盐水。[通关1](易错排查)判断正误(1)(2020.7·浙江选考)NaHCO3的热稳定性比Na2CO3强(×)(2)(2020·江苏卷)所示的物质间转化均能实现：NaCl(aq)NaHCO3(s)Na2CO3(s)(×)(3)(2019·天津卷)盐碱地(含较多Na2CO3等)不利于作物生长，可施加熟石灰进行改良(×)(4)(2019·江苏卷)在给定条件下，能一步实现转化：N2(g)NH3(g)Na2CO3(s)(×)(5)(2018·江苏卷)NaHCO3受热易分解，故可用于制胃酸中和剂(×)(6)(2018·全国卷Ⅱ)碳酸钠可用于去除餐具的油污(√)(7)(2017·天津卷)除去NaHCO3固体中的Na2CO3：将固体加热至恒重(×)[通关2](江苏卷)根据侯氏制碱原理制备少量NaHCO3的实验，经过制取氨气、制取NaHCO3、分离NaHCO3、干燥NaHCO3四个步骤。下列图示装置和原理能达到实验目的的是(　　) A．制取氨气　　　　　B．制取NaHCO3C．分离NaHCO3　　　D．干燥NaHCO3C　[制取NH3应用Ca(OH)2和NH4Cl固体加热，A不正确；CO2气体应长管进、短管出，B不正确；析出的NaHCO3晶体用过滤的方法分离，C正确；NaHCO3应低温烘干，不能直接加热，易发生反应2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O，D不正确。][通关3](新教材链接)(人教必修第一册·P40，5题改编)下列实验方案中，不能测定Na2CO3和NaHCO3混合物中Na2CO3质量分数的是(　　)A．取ag混合物充分加热，减重bgB．取ag混合物与足量稀盐酸充分反应，加热、蒸干、灼烧，得bg固体C．取ag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bgD．取ag混合物与足量Ba(OH)2溶液充分反应，过滤、洗涤、烘干，得bg固体C　[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的质量分数，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bg固体是氯化钠，利用守恒法列方程组可计算出Na2CO3的质量分数，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Ba(OH)2反应，反应的方程式为CO＋Ba2＋===BaCO3↓、HCO＋OH－＋Ba2＋===H2O＋BaCO3↓，因此最后得到的固体是BaCO3所以可以列方程组计算出Na2CO3的质量分数，选项D正确。][通关4](深度思考)分别取等物质的量浓度的氢氧化钠溶液各100mL，再通入一定量的CO2，随后分别各取20mL溶液，向其中逐滴滴入0.2mol·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(分甲、乙两种情况)： (1)在甲情况下，溶质是________________(填化学式)，其物质的量之比为________。(2)在乙情况下，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　CO2与NaOH溶液反应时，据CO2与NaOH量的相对多少，分两个阶段：①CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O，此时溶质可能为NaOH和Na2CO3或只有Na2CO3(刚好反应)；②Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3，此时溶质可能为Na2CO3和NaHCO3或只有NaHCO3；据图分析：乙情况最终生成的CO2(其实就是最初通入的与NaOH溶液反应的CO2)是甲情况的2倍。(3)当加入150mL盐酸时，恰好完全反应，此时溶液中溶质为NaCl。据物料守恒有n(NaOH)＝n(Na＋)＝n(Cl－)＝0.2mol·L－1×0.15L＝0.03mol，故原氢氧化钠溶液的物质的量浓度为＝1.5mol·L－1。答案　(1)NaOH、Na2CO3　1∶1　(2)Na2CO3、NaHCO3　1∶1　(3)1.5mol·L－1“图像法”判断Na2CO3与酸反应所得溶液中溶质成分若a＝0(即图像从原点开始)溶液中的溶质为NaHCO3若V(Oa)＝V(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V(Oa)>V(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V(Oa)