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钠及其重要化合物(非常全面)


第三章 第一节 【学习目标】

金属及其化合物 钠及其重要化合物

1、了解钠的物理性质。2、掌握钠的化学性质及其应用。3、了解氧化钠与过氧化钠的性质及其应用。 4、了解氢氧化钠的性质及其应用。5、了解碳酸钠与碳酸氢钠的性质、鉴别及其应用。 6、了解钠与钠的化合物间的相互转化。 第一课时 一、钠 1、物理性质 银白色金属光泽,质软(可用小刀

切割) ,密度比水小比煤油大(保存在煤油中) ,熔沸点低,具有 良好的导热性和导电性。 2、化学性质 (1)与非金属反应:如 O2、Cl2、S 等。 ①钠与氧气反应 常温下生成 Na2O(白色) ,化学方程式为: 燃烧时生成 Na2O2(黄色) ,化学方程式为: ②钠与氯气反应 化学方程式为:2Na+Cl2 ③钠与硫反应 化学方程式为: 2Na+S
加热 点燃

钠及钠的氧化物

4Na+O2=2Na2O 2Na+O2 点燃 Na2O2

2NaCl

Na2S

(2)与水、酸反应(反应顺序:先酸后水) ①钠与水、酸反应的实质上均是和 H 反应,离子方程式分别为: 2Na+2H2O=2Na +2OH +H2↑、2Na+2H =2Na +H2↑ ②钠与水反应(加酚酞)的实验现象和解释 现象 a b c d 浮在水面上 熔成闪亮的小球 四处游动,发出“嘶嘶”声 反应后溶液由无色变为红色 钠的密度比水小 钠与水反应放热,钠的熔点低 钠与水剧烈反应生成气体 钠与水反应生成碱性物质 解释
+ — + + +

(3)Na 与盐溶液的反应(反应顺序:先与水反应,再考虑 NaOH 是否与盐反应)
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①钠投入到 NH4Cl 溶液中,有 H2 和 NH3 逸出,化学方程式为: 2Na+2NH4Cl=2NaCl+2NH3↑+H2↑ ②投入到 CuSO4 溶液中,有气体放出和蓝色沉淀生成,化学方程式: 2Na+2H2O=2NaOH+H2↑ 、 CuSO4+2NaOH=Na2SO4+Cu(OH)2↓

思考:金属钠露置在空气中的变化过程是怎样的? 切开金属钠,呈银白色(钠的真面目)→变暗(生成 Na2O)→变白色固体(生成 NaOH)→成液 (NaOH 潮解) →结块 (吸收 CO2 成 Na2CO3· 10H2O) →最后成白色粉末 (Na2CO3· 10H2O 风化为 Na2CO3) 。 3、钠的保存、制取及用途 ⑴金属钠的保存及取用 少量金属钠可保存在煤油里,大量的金属钠则存入在铁筒中用石蜡密封。取用时一般先用镊子把钠从煤 油中夹出来,并用滤纸把表面的煤油吸干,然后用小刀切下绿豆大小的一块再做有关实验。

⑵钠的制取:2NaCl(熔融)

电解

2Na+Cl2↑

⑶用途:钠是一种强还原剂,工业上用它还原金属钛、锆、铌等;另外钠和钾的合金在常温下呈液态, 是原子反应堆的导热剂;钠也可用于制高压钠灯。 二、钠的重要氧化物 1、氧化钠和过氧化钠 对比项 化学式 色、态 稳定性 电子式 是否碱性氧化物 阳、阴离子个数比 生成条件 与 H2O 反应 与 CO2 反应 与酸反 应 化学方程式 滴加酚酞试液 化学方程式 气体体积变化 化学方程式 用途 转化关系 是 2∶1 常温 Na2O+H2O=2NaOH 变红 Na2O+CO2=Na2CO3 足量氧化钠使气体消失 Na2O+2HCl=2NaCl+H2O —— 2Na2O+O2
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氧化钠 Na2O 白色固体 不稳定

过氧化钠 Na2O2 淡黄色固体 稳定

否 2∶1 加热或点燃 2Na2O2+2H2O= 4NaOH+O2↑ 先变红后褪色 2Na2O2+2CO2= 2Na2CO3+O2 足量过氧化钠使气体变为原来的 一半 2Na2O2+4HCl= 4NaCl+2H2O+O2↑ 制氧剂、漂白剂、氧化剂 2Na2O2

保存 【合作探究】 一、过氧化钠的强氧化性 ⑴Na2O2 与 SO2 反应:Na2O2+SO2=Na2SO4。

隔绝空气

⑵Na2O2 投入 FeCl2 溶液中,可将 Fe 氧化成 Fe ,同时生成 Fe(OH)3 沉淀。 ⑶Na2O2 投入氢硫酸中,可将 H2S 氧化成单质硫,溶液变浑浊。 ⑷Na2O2 投入 Na2SO3 溶液中,可将 SO3 氧化成 SO4 。 ⑸Na2O2 投入品红溶液中, 因其有氧化性, 所以有漂白性, 可使品红溶液褪色。 其漂白原理与 HClO、 NaClO、 O3 等相同。 二、有关 Na2O2 与 CO2、H2O 反应的重要关系 ⑴物质的量关系 无论是 CO2 或 H2O 的单一物质还是二者的混合物,通过足量的 Na2O2 时,CO2 或 H2O 与放出 O2 的物质的量之 比均为 2∶1,解决此类 可借助物质的量守恒关系。 ⑵电子转移关系 当 Na2O2 与 CO2、H2O 反应时,每产生 1molO2 转移 2mole 。 ⑶先后顺序关系 一定量的 Na2O2 与一定量的 CO2、H2O(g)混合物的反应,可视作 Na2O2 先与 CO2 反应,待 CO2 反应完成后, Na2O2 再与 H2O(g)发生反应。 ⑷气体体积关系 若 CO2、H2O(g)混合气体(或单一气体)通过足量 Na2O2,气体体积的减少量等于原混合气体体积的 1/2 且等于生成氧气的体积。 ⑸固体质量关系 当 Wg 通式符合(CO)mHn(m、n 为整数)的物质在 O2 中充分燃烧,将其产物通过足量的 Na2O2 固体,反 应完毕,固体增重 Wg。常见符合符合(CO)mHn 的物质如:CO、H2、CH3OH、CH3COOH、HCOOCH3、 C6H12O6 等。
22-

2+

3+

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【典例精析】 【例 1】 (2007· 全国Ⅱ理综)在一定条件下,将钠与氧气反应的生成物 1.5g 溶于水,所得溶液恰好能被 80mL 浓度为 0.5mol/L 的 HCl 溶液中和,则生成物的成分是( A.Na2O B.Na2O2 C.Na2O 和 Na2O2 ) D.Na2O2 和 NaO2

【解析】 钠与氧气反应的生成物可以是 Na2O 、 Na2O2 或二者的混合物。消耗 HCl 的物质的量为 0.08L× 0.5mol /L=0.04mol,由关系式:Na2O~2NaOH~2HCl,Na2O2~2NaOH~2HCl,可知钠的氧化物 m(总) 1.5g 为 0.02mol, 则钠的氧化物的平均摩尔质量― mol–1, 介于 Na2O (62 g· mol–1) 、 Na2O2 M = n(总) = 0.02mol=75 g· (78 g· mol–1)之间,所以钠的氧化物为 Na2O 和 Na2O2 的混合物。 【答案】C 【例 2】 (08 年昆明模拟) 某实验小组对中学课本中可生成氢气的反应进行了研究, 总结出四个可以生成氢气的反应:①Zn 和盐酸 ②Na 和水③Al 和 NaOH 溶液 ④ Na 和无水乙醇。为方便制取和点燃上述四个反应生成的氢气,他们设计了如下图 所示装置。 试回答下列问题: (1)点燃氢气之前必须先进行 方法是 。 。 —有孔试管 —广口瓶 ——铜丝网隔板

(2)实验小组在点燃用上述装置制得的氢气时,①③④实验获得成功,②却失败了。他 们分析后认为失败的原因有 a:Na 与 H2O 的反应速率太快;b:Na 的用量太少;c:装置 存在缺陷。针对 b 失败的原因,有的同学提出可以增加钠的用量,但有同学认为这样做 太危险,原因是 。

(3) 针对原因 a、 c, 实验小组查阅资料得知钠、 苯、 水的密度分别为 0.97g· cm-3、 0.88g· cm-3、 1.00g· cm-3。 他们改进了实验装置后重做实验②。改进后的实验装置如下图所示。 改进后的实验,氢气的生成速率明显减慢。原因是 。

【解析】从实验安全角度来说,所有可燃性气体在点燃之前都必须要检验气体的纯度,以防止爆炸。方 法是收集一试管氢气,用拇指堵住,移近火焰,移开拇指点火。若听到轻微的―噗‖声,表明气体已纯净; 根据分析失败的原因,用较多的钠与水反应会放出大量的热,极有可能使试管内的 H2、O2 混和气发生 爆炸;利用改进后的装置,由于 Na 的密度比苯的密度大,所以 Na 会沉到水面,与水反应产生 H2,由 于 H2 的作用,钠块会浮起,而脱离水面,然后由于重力钠又回落,与水反应,直至钠最后消失。所以 反应速率减缓,装置内没有空气,也避免了空气与氧气混合而爆炸的可能。 【答案】 (1)验纯 收集一试管氢气,用拇指堵住,移近火焰,移开拇指点火。若听到轻微的“噗”
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声,表明 H2 纯净。 (2)较多的钠与水反应会放出大量的热,可能使试管内的 H2、O2 混和气爆炸。 (3)钠比水轻,比苯重,落在苯水交界处。钠与 H2O 反应产生的 H2 使钠浮起,脱离水面,反应停止; 当钠表面的 H2 逸出,钠又回落,与水反应,如此反复,就可减慢 Na 与 H2O 反应速率。 【检测评价】 1.下列关于金属元素特征的叙述正确的是 A.金属元素的原子只有还原性,离子只有氧化性 B.金属元素在化合物中一定显正价 C.金属元素在不同化合物中的化合价均不同 D.金属单质在常温下均是固体 2 .有许多氧化物在一定条件下都能与 Na2O2 反应,且反应极有规律。如 2Na2O2+2CO2= 2Na2CO3+O2 , 2Na2O2+2SO3= 2Na2SO4+O2。据此,你认为下列反应方程式中正确的是( A.2Na2O2+2SO2= 2Na2SO3+O2 B.Na2O2+2NO2= 2Na2NO2+O2 C.2Na2O2+2Mn2O7= 2NaMnO4+O2 D.2Na2O2+2N2O5= 2NaNO2+O2 3.观察是研究物质性质的一种基本方法。一同学将一小块金属钠露置于空气中,观察到下 ① ② ③ ④ ) )

列现象:银白色 → 变灰暗 → 变白色 → 出现液滴 → 白色固体,下列说法正确的是( A.①发生了氧化还原反应 B.②变白色是因为生成了碳酸钠 C.③是碳酸钠吸收空气中的水蒸气形成了溶液 D.④只发生物理变化 4. (08 枣庄市调研)下列说法中,正确的是 ①食盐灼烧时火焰呈黄色与久置的浓硝酸呈黄色原理不相同 ②固体氢氧化钠存放在带塑料塞的广口瓶中 ③熔点:钾>钠>钠钾合金 ④向紫色石蕊试液中加入过量的 Na2O2 粉末,振荡后溶液呈蓝色 ( )

⑤向含有 Na+、SO42 、HCO3 、CO32 的溶液中加入过量的 Na2O2 固体,Na+和 CO32 的物质的量不变
- - - -

⑥1mol Na2O2 与足量的水反应,转移的电子数为 2mol。
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⑦取用金属钠时,应将剩下的大块钠放回原瓶,实验结束,余下的钠屑应用乙醇处理 A.①②⑦ B.①②③⑥ C.①②⑥⑦ D.①②④⑤

5.1 mol 过氧化钠与 2 mol 碳酸氢钠固体混合后,在密闭容器中加热充分反应,排出气体物质后冷却, 残留的固体物质是( A.Na2CO3 C.NaOH Na2CO3 ) B.Na2O2 Na2CO3 D.Na2O2 NaOH Na2CO3

6.在 25℃,101Kpa 下由 HCHO(g)、H2 和 CO 组成的混合气体共 6.72g,其相对氢气的密度为 14 将该 气体与 2.24L 氧气(标准状况)充分反应后的产物通过足量的 Na2O2 粉末,使 Na2O2 粉末增重的质量为 ( ) B.小于 6.72g C.大于 6.72g D.无法计算

A.等于 6.72g

7 .氮化钠和氢化钠都是离子化合物,与水反应的化学方程式(末配平)如下: Na3N+H2O → NaOH +NH3 ,NaH+H2O →NaOH +H2.有关它们的叙述 ①离子半径:Na >N3->H
+ +

;②与水反应都是氧化还原反应;③与水反应后的溶液都显碱性;④与盐酸 )

反应都只生成一种盐;⑤两种化合物中的阴阳离子均具有相同的电子层结构。其中正确的是( A.②③④⑤ B.①③⑤ C.②④ D.③

8.某研究性学习小组设计如下实验方案测定氧化钠中过氧化钠的含量。实验步骤:①取一定质量的样 品放入烧杯中,加入足量稀盐酸,搅拌使之充分反应;②将反应后的溶液倒入蒸发皿中蒸发至恒重,冷 却、称重。若在蒸发过程中,局部温度过高,造成液滴飞溅,则实验结果会( A.偏低 B.偏高 C.无影响 D.无法判断 ) )

9.下表中,对陈述Ⅰ、Ⅱ的正确性及两者间是否具有因果关系的判断都正确的是( 选项 A 治疗胃病 B 向 Na2O2 的水溶液 中滴入酚酞变红色 金属钠具有强还原 C 性 过氧化钠可用于航 D 天员的供氧 性强的黄光 Na2O2 能和 CO2 和 H2O 反应生成 O2 Ⅰ对,Ⅱ对,有 陈述Ⅰ 碳酸钠溶液可用于 陈述Ⅱ Na2CO3 可与盐酸反 应 Na2O2 与水反应生成 氢氧化钠 高 压 钠 灯 发 出 透雾 Ⅰ对,Ⅱ对,有 Ⅰ对,Ⅱ错,无 判断 Ⅰ对,Ⅱ对,有

10.一定温度下,向饱和 NaOH 溶液中投入一小块金属钠,充分反应后恢复到原来温度。下列叙述中,
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不合理 的是 ...



) B.溶液中 NaOH 的质量分数不变,有 H2 放出 D.钠浮于液面,到处游动,发出咝咝的响声

A.NaOH 溶液浓度增大,并放出 H2 C.总溶液的质量减小,有 H2 放出

11.绿色化学是化学实验追求的目标。 《化学教育》2006 年第 11 期刊载了创新设计―钠在空气中燃烧实 验‖装置。下列对于该创新实验的描述错误 的是( .. A.防止钠燃烧时烧裂试管 B.解决了钠在空气中燃烧产生浓烟造成污染 C.观察到黄色火焰和生成淡黄色固体 D.钠先反应放热,然后钠受热熔化 12.等物质的量的 N2、O2、CO2 混合气体通过 Na2O2 后,体积变为原体积的 8/9(同温同压) ,这时混合 气体中 N2、O2、CO2 物质的量之比为 A.3:4:1 B.3:3:2 C.6:7:3 ( ) )

D.6:9:0

13.为了探究“二氧化碳是否有水存在时才能和过氧化钠反应” ,某课题研究小组的同学们设计了如下 图的实验装置,分别进行了甲、乙两次实验: 实验甲:干燥的二氧化碳和过氧化钠的反应。在干燥的试 管 II 中装入 Na2O2,在通人 CO2 之前,关闭 K1 和 K2。在试管 I 内装入试剂 X 后,打开 K1 和 K2,通人 CO2,几分钟后将带火 星的木条插入试管 III 的液面上,观察到木条不复燃,且 II 中的 淡黄色没有变化。 实验乙:潮湿的二氧化碳和过氧化钠的反 应。在试管 I 内装入试剂 Y,其他操作同实验甲。观察 到木条复燃,且 II 中的淡黄色变为白色。 试回答下列问题: (1)在装入 Na2O2 后,通入 CO2 前,关闭 K1 和 K2 的目的是_________________________________。 (2)在实验甲中,试剂 X 是__________________;在实验乙中,试剂 Y 是__________________。 (3)根据上述两个实验现象,得到的结论是___________________________________________。 (4)为了确保实验现象的准确性,制备 CO2 所用的反应物最好选用__________(填编号,多选扣分) 。 A. 大理石 B. 小苏打 C. 烧碱 D. 盐酸 E. 稀硫酸 F. 稀硝酸

(5)CO2 和 Na2O2 的反应机理可用示踪原子分析加以证明,请完成下列反应方程式: Na2O2+Cl8O2+H218O →

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13. 14 已知 A、B、C 是三种常见的固体化合物,焰色反应均显黄色,其中 A 与 C 按任意比例混合,溶于 足量的水中,得到的溶质也只含有一种,并有无色、无味的气体 D 放出。另 A、B、C、D 之间含有如 下的转化关系: (部分物质未写出) A nA:nB=1:1 并溶于足量水 B D
加热 通入足量 CO2

只含溶质 E

C (1)写出物质的化学式: A 、 B 、 C 。

(2)写出 A、B 按物质的量之比为 1:1 在密闭容器中加热发生反应的化学方程式: 。 (3)写出溶质 E 与足量 CO2 反应的离子方程式: 14.(1)A、NaOH B、NaHCO3 C、Na2O2 。

(2)NaOH + NaHCO3 = Na2CO3 + H2O (3)CO32- + CO2 + H2O =2HCO3


15. 利用下图所示装置制取氧气并进行相关的实验探究。

(1)将 3.9 g 过氧化钠放入烧瓶中,加入 100 mLH2O,然后用排水法收集气体。 ① 过氧化钠跟水反应的化学方程式为________________________________。 ② 集气瓶充满气体后,怎样从水槽中取出集气瓶?简述操作方法。 __________________________________________________。
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(2)已知:酚酞在 c(OH-)为 1.0× 10-4 mol/L~2.5 mol/L 时呈红色,且 0.5 min 内不会褪色;H2O2 具 有氧化性和漂白性。取上述实验得到的溶液于试管中,滴入 2 滴酚酞试液,溶液变红,片刻红色褪去。 ① 有人认为,―红色迅速褪去‖是由于溶液中 c(OH—)过大造成的,试通过估算并对比数据加以说明。 ______________________________________________________________________________。 ② 还有人认为, ―红色迅速褪去‖是因为溶液中存在 H2O2。 试设计实验证明烧瓶内的溶液中可能有 H2O2 存在,请简述实验操作。________________________________________________________________。 ③ 补充实验,证明―红色迅速褪去‖与溶液中存在 H2O2 有关。请简述实验操作。 _______________________________________________________________________。 15.(1)① 2Na2O2+2H2O = 4NaOH+O2↑ ② 用玻璃片在水面下盖住集气瓶口,将玻璃片与集气瓶一起移出水面,将盖有玻璃片的集气瓶正放在 桌上。 (2)① 经计算,烧瓶中 c(OH—)约为 1 mol/L;因为 c(OH-)在 1.0× 10-4 mol/L~2.5 mol/L 时酚酞呈红 色,因此红色迅速褪去不是由于溶液中 c(OH—)过大造成的。 ② 取烧瓶中的溶液于试管中,加入少量二氧化锰,有气泡放出,用带火星的木条检验,木条复燃,说 明溶液中可能有 H2O2 存在。 ③ 取②中试管里的溶液滴加酚酞试液,溶液变红且不褪色,说明―红色迅速褪去‖与 H2O2 的存在有关 16. 用脱脂棉包住约 0.2g 过氧化钠粉末, 置于石棉网上, 向脱脂棉上滴水, 观察到脱脂棉剧烈燃烧起来。 (1)由上述实验现象所得到的有过氧化钠跟水反应的结论是: 第一,为氧气生成, 第二, 。

Na2O2 跟水反应的化学方程式是 。 (2)某研究性学习小组拟用右图所示装置(气密性良好)进行 实验,以证明上述结论。 用以验证第一条结论的实验操作及现象是: 。 用以验证第二条结论的实验操作及现象是:

。 (3)实验(2)向试管中加水至固体完全溶解且不再有气泡生成后,取出度管,向试管中滴入酚酞
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试液,发现溶液先变红后退色,为探究其原因,该小组同学从查阅有关资料中得知:Na2O2 与 水反应可生成 H2O2,H2O2 具有强氮化性的漂白性。 请设计一个简单的实验,验证 Na2O2 跟足量水充分反应后的溶液中有 H2O2 存在。 (只要求 写出实验所用的试剂及观察到的现象) 试剂: 现象: 。 ;

(4)该小组同学提出用定量的方法探究 Na2O2 跟水反应后的溶液中是否含有 H2O2,其实验方法为: 称取 2.6gNa2O2 固体,使之与足量的水反应,测量产生 O2 的体积并与理论值比较,即可得出结 论: ①测量气体体积时,必须持试管和量筒内的气体都冷却至 室温时进行,应选用如图装置中的(忽略导管在量筒中所 占的体积) 理由是 。 (选填 (填序) ,

②若在标准状况下测量气体的体积,应选用的量筒的大小规格为 “100mL” 、 “200mL” 、 “500mL”或“1000mL” ) (1)放出大量的热(1 分) 2Na2O2+2H2O 4NaOH+O2↑(1 分)

(2)将带火星的木条放在 P 口处,木条复燃(1 分) 将 Q 口插入到盛水的烧杯中,有气泡产生(1 分) (3)MnO2(1 分)使带火星的木条复燃(1 分) (4)①B(1 分) 防止倒吸(1 分)②500mL2 分

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