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2012年高考总复习课件(苏教版):2.3钠、镁及其化合物


第三单元

钠、镁及其化合物

基础自主梳理

钠 自我诊断 1.用等质量的金属钠进行下列实验,产生氢 气最多的是( ) A.将钠放入足量的稀盐酸中 B.将钠放入足量的稀硫酸中 C.将钠放入足量的氯化钠溶液中 D.将钠用铝箔包好,并刺一些小孔,放入足 量的水中 答案:D

基础回归 1.物理性质

颜色 白色 硬度 较小 导电性 良好 密度 比水小

2.化学性质 (1)主要化学反应
4Na+O2===2Na2O
点燃

2Na+O2=====Na2O2

蓝色

气体

(2)钠与含有酚酞的水反应的实验现象 及解释

思考感悟 1.(1)金属钠露置在空气中会发生什么样的 变化?最终生成什么物质? (2)金属钠着火后,应如何灭火?

【提示】 (1)银白色 Na表面变暗Na2 O ― → ―

O2

H2O

NaOH― → ― 潮解

H2 O

NaOH 浓溶液 CO2 Na2 CO3 · 2 O(白色块状固体) 10H 风化 Na2 CO3 (白色粉末)。 (2)水灭火、 泡沫灭火器灭火等都不适用于钠着火时的 灭火,因为 Na 与 H2 O 反应,不但生成易爆炸的 H2, 而且还生成腐蚀性很强的 NaOH。一般用沙土覆盖, 隔绝空气,达到灭火的目的。

钠的重要化合物
自我诊断 2.下列说法是否正确: A.NaHCO3、Na2CO3、(NH4)2CO3三种固体 受热后均能生成气体。( ) (2010年青岛模拟T5-B) B.少量金属钠保存在煤油中。( ) (2011年杭州质检T1-C)

C.潜水艇在紧急情况下可用Na2O2供氧。 ( ) (2010年南京调研T2-D) D.Na2O和Na2O2都是碱性氧化物。( 答案:A.× B.√ C.√ D.× )

基础回归 1.氧化钠和过氧化钠

碱性氧化物

过氧化物

供氧剂、漂白剂

2.碳酸钠和碳酸氢钠

纯碱或苏打 白色粉末

小苏打

白色晶体

易溶于

易溶于水

镁的提取及应用 自我诊断 3.判断下列说法是否正确: A.Na的金属活动性比Mg强,故可用Na与MgCl2 溶液反应制Mg。( ) (2009年高考重庆卷T9-B) B.电解MgCl2饱和溶液,可制得金属镁。( ) (2009年高考江苏卷T5-D) C.电解无水氯化镁所得的镁蒸气可以在CO2气体 氛围中冷却。( ) D.镁在空气中燃烧,可生成氮化镁。( ) 答案:A.× B.× C.× D.√

基础回归 1.镁的提取 (1)向海水中加入石灰乳: MgCl2+Ca(OH)2===Mg(OH)2↓+CaCl2。 (2)制取 MgCl2· 2O: 6H Mg(OH)2+2HCl===MgCl2+2H2O。 (3)加热蒸干 MgCl2: MgCl2· 2O=====MgCl2+6H2O↑。 6H △ (4)电解 MgCl2: MgCl2(熔融) =====Mg+Cl2↑。
通电 HCl

2.镁的性质及应用
耀眼白光、白烟
MgO MgO

耐火材料

思考感悟 2.做镁条在空气中燃烧的实验时,用纯 净的镁条和纯净的空气,燃烧产物是纯净 物还是混合物?为什么?
【提示】 镁条在空气中燃烧时,与空气中的 O2、
点燃

N2、CO2 发生反应:2Mg+O2=====2MgO(主要产 物), 3Mg+N2=====Mg3N2(少量), 2Mg+CO2===== 2MgO+C,故燃烧后的产物是混合物。
点燃 点燃

课堂互动讲练

Na2O2的性质 1.Na2O2的强氧化性、漂白性 (1)化合价与性质的关系

Na2O2既有氧化性,又有还原性,但主要 表现氧化性。

(2)强氧化性的表现实例

【特别提醒】

Na2O2与具有还原性的盐溶液

反应时,理论上可以认为Na2O2先与盐溶液中 的H2O反应生成NaOH和O2,然后O2与还原性 盐发生氧化还原反应,将上述两个反应的化学 方程式合并,即得总反应的化学方程式。

2.有关Na2O2与CO2、H2O反应的重要关系
2CO2+2Na2O2===2Na2CO3+O2

2H2O+2Na2O2===4NaOH+O2↑
(1)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。

(2)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,气体体积的减少量等于原混合气 1 体体积的 ,也等于生成氧气的量。 2 (3)电子转移关系 当 Na2O2 与 CO2、H2O 反应时,物质的量关系 为 2Na2O2~O2~2e 。


(4)固体质量关系 相当于固体(Na2O2)只吸收了 CO2 中的“CO”或 H2O 中的“H2”; 可以看作发生相应的反应: 2O2 Na +CO===Na2CO3、 Na2O2+H2===2NaOH(实际上两反应不能发生)。 (5)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,可视作 Na2O2 先与 CO2 反应,待 CO2 反应完全后,Na2O2 再与 H2O 发生反应。

例1 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

)

B.Na2O2
C.NaOH

Na2CO3
Na2CO3

D.Na2O2

NaOH

Na2CO3

【解析】 Na2O2 与 NaHCO3 的混合物受热分 解时,首先是 NaHCO3 分解 2NaHCO3=====Na2CO3+H2O+CO2↑ 2 mol 1 mol 1 mol 1 mol 产生的 CO2 和 H2O 各为 1 mol,并可分别与 Na2O2 反 应 , 2CO2 + 2Na2O2===2Na2CO3 + O2,2H2O+2Na2O2===4NaOH+O2↑,但由于 H2O 与 Na2O2 反应生成 NaOH, CO2 又可与 而 NaOH 反应生成 Na2CO3 和水,故可认为 CO2 先与 Na2O2 反应,只有 CO2 反应完全后,水才 参与反应,所以根据题目数据有:


2CO2+2Na2O2===2Na2CO3+O2 1 1 mol 1 mol 1 mol mol 2 Na2O2 恰好与生成的 CO2 完全反应,H2O 没能 参与反应, 故最后残留固体只有 Na2CO3, A。 选

【答案】

A

跟踪训练(随学随练,轻松夺冠) 1.(2011年北京石景山高三第一次模拟)在一密闭 容器中有HCHO、H2、CO和O2混合气体共20 g, 放入足量Na2O2用电火花引燃,使其完全反应, Na2O2增重8 g,则原混合气体中O2的质量分数是 ( ) A.40% B.33.3% C.60% D.36% 解析:选C。在密闭容器中的混合气体,放入足量 Na2O2用电火花引燃,使Na2O2增重8 g的气体是 HCHO、H2、CO,则这三种气体的质量为8 g,所 以O2的质量为20 g-8 g=12 g,原混合气体中O2 的质量分数为12 g/20 g×100%=60%。

Na2CO3和NaHCO3性质的应用 1.向饱和Na2CO3溶液中通入足量的CO2有晶体 NaHCO3析出。 2.与足量酸反应的比较 (1)反应速率 浓度相同时,NaHCO3比Na2CO3与酸反应速率大。 (2)耗酸量 ①等物质的量的Na2CO3、NaHCO3与酸反应时, 消耗酸的物质的量之比为2∶1。 ②等质量时Na2CO3、NaHCO3消耗酸的物质的量 之比为84∶53。

(3)生成CO2的量 ①等物质的量的Na2CO3、NaHCO3产生的CO2 一样多。 ②等质量时NaHCO3比Na2CO3产生的CO2多。 3.鉴别Na2CO3和NaHCO3的方法 (1)热稳定性不同

(2)和酸反应生成气体的速率不同

(3)阴离子不同

(4)溶液的酸碱性

4.Na2CO3与NaHCO3的相互转化

【特别提醒】 根据Na2CO3和HCl互滴时的现象 不同可鉴别Na2CO3溶液和盐酸。操作如下: (1)向盐酸里逐滴加入Na2CO3溶液(开始时酸过量) 开始就有气体放出。 (2)向Na2CO3溶液里逐滴加入盐酸(开始时酸不足) 开始无气体产生,后来产生气泡。

(2011年北京市海淀区模拟)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。

例2

(1)只根据图Ⅰ所示实验,不能够达到实验目的 的原因是 _____________________________________。 (2)图Ⅱ、Ⅲ所示实验均能鉴别这两种物质,其 反应的化学方程式为 ______________________________________; 与实验Ⅲ相比,实验Ⅱ的优点是(填选项代号) ________。 A.Ⅱ比Ⅲ复杂 B.Ⅱ比Ⅲ安全 C.Ⅱ比Ⅲ操作简便 D.Ⅱ可以做到用一套装置同时进行两个对比实 验,而Ⅲ不行

(3)若用实验Ⅱ验证碳酸钠和碳酸氢钠的热稳定性, 则试管B中装入的固体最好是(填化学式) ____________________。 (4)将碳酸氢钠溶液与澄清石灰水混合并充分反应。 ①当石灰水过量时,其离子方程式为 ____________________________________; ②当碳酸氢钠与氢氧化钙物质的量之比为2∶1时, 所得溶液中溶质的化学式为________,请设计实验 检验所得溶液中溶质的阴离子 ___________________________________。

【解析】 (1)图Ⅰ不能达到鉴别目的,因为无论碳酸 钠还是碳酸氢钠均可以与盐酸反应产生二氧化碳,二 氧化碳气体与澄清石灰水作用,使溶液变浑浊。 (2)图Ⅱ、Ⅲ所涉及的化学方程式为:2NaHCO3 ===== Na2CO3+H2O+CO2↑,CO2+Ca(OH)2===CaCO3↓ +H2O,实验Ⅱ的优点是可同时做对比实验。 (3)试管 B 装入碳酸氢钠,试管 A 装入碳酸钠,这样直 接加热的碳酸钠温度高,不分解,不能使澄清石灰水 变浑浊,而间接加热的碳酸氢钠分解,使澄清石灰水 变浑浊,表明了碳酸氢钠很不稳定。


(4)①石灰水过量时,碳酸氢根离子全部反应, 离子方程式为: Ca2 + OH + HCO 3 ===CaCO3↓ + H2O ; ②2NaHCO3+Ca(OH)2===CaCO3↓+Na2CO3 + 2H2O ,则 其中 的溶质 是碳 酸钠 ,要 检验
2- CO3 ,可以取少量上层清液于洁净的试管中,
+ - -

加入适量氯化钙(或氯化钡)溶液,振荡,若有 - 白色沉淀生成,则证明溶液中含有 CO2 。 3

【答案】 (1)无论是 Na2CO3 还是 NaHCO3 均 可以与盐酸反应产生 CO2,两者的现象一样, 故达不到鉴别目的 (2)2NaHCO3 ===== Na2CO3 + H2O + CO2↑ , CO2+Ca(OH)2===CaCO3↓+H2O D (3)NaHCO3 - - 2+ (4)①Ca +OH +HCO3 ===CaCO3↓+H2O ②Na2CO3 取少量上层清液(或过滤后的滤液) 于洁净的试管中,加入适量氯化钙(或氯化钡) 溶液,振荡,若有白色沉淀生成,则证明溶液 中含有 CO2 3




跟踪训练(随学随练,轻松夺冠) 2.为确定NaHCO3固体中是否含有Na2CO3, 下列实验操作及判断正确的是( ) A.观察加热时能否放出气体 B.观察加盐酸时能否放出气体 C.溶于水中,加入澄清石灰水,观察是否有 白色沉淀生成 D.溶于水中,滴加少量BaCl2溶液,观察是 否有白色沉淀生成

解析:选D。加热时放出气体是NaHCO3的性质, 而非Na2CO3,A错误;二者均能与盐酸反应放出 CO2,B错误;二者加入澄清石灰水均产生白色沉 淀,C错误;若有Na2CO3,则加入BaCl2会有白色 沉淀生成,否则没有白色沉淀,D正确。

从海水中提取镁的原理与方法 1.流程

2.步骤 (1)加熟石灰;(2)过滤;(3)加盐酸;(4)浓缩结 晶;(5)电解。 3.发生的化学反应 (1)MgCl2+Ca(OH)2===Mg(OH)2↓+CaCl2 (2)Mg(OH)2+2HCl===MgCl2+2H2O (3)MgCl2· 2OH=====,MgCl2+6H2O 6H (4)MgCl2(熔融) =====Mg+Cl2↑
电解

Cl气氛

【特别提醒】 冶炼金属镁用电解熔融MgCl2 的方法,而不采用电解MgO的方法,因为 MgO的熔点太高。

例3

海水中有取之不尽的化学资源,从海

水中可提取多种化工原料。如图是某化工厂 对海水资源综合利用的示意图:

试回答下列问题:

(1)粗盐中含有Ca2+、Mg2+、SO等杂质,精制
后可得NaCl饱和溶液,精制时通常在溶液中依

次加入过量的BaCl2溶液、NaOH溶液和Na2CO3
溶液,过滤,最后向滤液中加入盐酸至滤液呈中

性。请写出加入盐酸后发生反应的离子方程式:
_______________________________________。

(2)从海水中提取食盐后的母液中有K+、Na+、 Mg2+等阳离子。从离子反应的角度思考,在母液 里加入石灰乳的作用是 ________________________。 (3)海水里的镁元素处于________(游离、化合)态, 从海水中提取氯化镁的反应________(“是”或“不 是”)氧化还原反应,理由__________________。 (4)电解无水氯化镁所得的镁蒸气可以在下列哪种 气体氛围中冷却____________。 A.H2 B.CO2 C.空气 D.O2

【解析】 分析题中涉及各物质之间的关系,可 发现,反应的化学方程式为: 电解 2NaCl+2H2O=== 2NaOH+H2↑+Cl2↑ MgCl2+Ca(OH)2===Mg(OH)2↓+CaCl2 Mg(OH)2+2HCl===MgCl2+2H2O MgCl2(熔融)电解Mg+Cl2↑ === (1)滤液中有过量的Na2CO3和NaOH,加盐酸后 发生的反应为OH-+H+===H2O, CO+2H+===H2O+CO2↑。 (2)石灰乳和Mg2+反应生成Mg(OH)2沉淀。

(3)分析从海水中提取MgCl2的流程,Mg2+ OH- Mg(OH)2 HCl MgCl2,整个流程没有化合价的 变化,不属于氧化还原反应。 (4)Mg与O2、CO2都可以反应,与H2不反应。
【答案】 (1)OH +H ===H2O, - + CO2 +2H ===H2O+CO2↑ 3 2+ (2)将 Mg 沉淀为 Mg(OH)2 (3)化合 不是 因为没有发生化合价变化 (4)A
- +

跟踪训练(随学随练,轻松夺冠) 3.(2009年高考江苏卷)化学在生产和日常生活 中有着重要的应用。下列说法不正确的是( ) A.明矾水解形成的Al(OH)3胶体能吸附水中悬 浮物,可用于水的净化 B.在海轮外壳上镶入锌块,可减缓船体的腐蚀 速率 C.MgO的熔点很高,可用于制作耐高温材料 D.电解MgCl2饱和溶液,可制得金属镁

解析:选D。A项,Al3+水解可得Al(OH)3胶体, 起净水作用;B项,镶入锌块,相当于牺牲阳 极的阴极保护法;C项,利用了MgO熔点高的 性质;D项,电解MgCl2溶液最终会得到 Mg(OH)2而非Mg。

实验专项探究

1.通常用金属与酸反应制取氢气。 如:Zn+H2SO4===ZnSO4+H2↑ Fe+2HCl===FeCl2+H2↑ 2.也可利用Al与强碱反应制取氢气。 2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑ 3.利用钠与水反应原理制取氢气。 2Na+2H2O===2NaOH+H2↑

【典例探究】 某研究性学习小组对中学课本中 可生成氢气的反应进行了研究,总结出两个生成 H2的反应:①Zn+盐酸;②Na+水。为点燃上 述生成的H2,他们设计下图装置。请回答下列 问题:

(1)写出Na与水反应的化学方程式: ____________________________________。 (2)实验小组在点燃用上述装置制的H2时,①实验 获得成功,②却失败了。他们分析认为失败的原 因是Na与水的反应速率太快,Na的用量太少。于 是他们准备增加钠的用量,可老师说太危险,你 认为产生危险的原因是 _____________________________________。 (3)实验小组查阅钠、煤油、水的密度分别为0.97 g· -3、0.80 g· -3、1.00 g· -3,并据此对实 cm cm cm 验进行改进。在改进后的实验中H2的生成速率减 慢,原因是 ______________________________________。

【解析】 本题实验是做Na与H2O的反应,且 要保证实验的安全。本题可以从钠与H2O反应 的特点,水和煤油是否互溶,密度的大小等诸 多方面入手分析和解答,整体思维,逻辑推理。 Na与H2O的反应产物是NaOH和H2,反应速率 很快,并放出大量的热,因此增加Na的用量容 易产生爆炸。由于ρ(煤油)<ρ(钠)<ρ(水),故钠块 放入后降落在煤油和水的界面上,钠与水反应, 有氢气生成,氢气推动钠块上浮,当氢气逸出 后,钠块又下沉到煤油与水的界面上与水发生 反应,反应过程中重复发生上述现象,减慢了 Na与H2O的反应速率。

【答案】

(1)2Na+2H2O===2NaOH+H2↑

(2)钠与水反应放出大量的热,使试管内H2和O2 的混合气体发生爆炸 (3)由于ρ(煤油)<ρ(钠)<ρ(水),故钠块放入后落 在煤油与水的交界处。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 逸出时,钠又回落,与水反应,如此反复,减慢 了Na与H2O的反应速率


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