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第五讲 金属及其化合物 (一) 教师版


第五讲 金属及其化合物(一) [知识典例] 考点一 钠 1.物理性质 颜色 密度 比水____,比煤油____ 2.化学性质 主要化学反应 熔点 ____100 ℃

特别提醒 (1)实验室中钠常保存在煤油或者石蜡油中,使之隔绝空气和水。但不能保存 在四氯化碳和汽油中。 (2)钠与氧气反应,条件不同产物不同。 例题 1.将一小块金属钠分别投入盛 a 水、b 乙

醇、c 稀 H2SO4 的三个小烧杯中,反应速率 由 快 到 慢 的 顺 序 为 ______________ 。 解 释 反 应 速 率 不 同 的 原 因 : _______________________。 3.Na 与水(滴有酚酞)反应的现象及解释 实验现象 浮 在水面上 . 熔 化成闪亮的银白色小球 . 四处游 动,发出嘶嘶的响 声 . . 在反应后的溶液中滴入酚酞试液,溶液变成红 色 . 例题 2.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_______。 ①MgSO4 溶液 ②NaCl 溶液 ③Na2SO4 溶液 ④饱和澄清石灰水 ⑤Ca(HCO3)2 溶液 归纳总结 金属钠与可溶性盐溶液的反应思考方法 实验结论

考点一 钠 1.银白 小 大 低于 2 . Na2O Na2O2


2Na + 2H2O===2Na + 2OH + H2↑






2Na + 2H ===2Na + H2↑





2Na + 2Na

2C2H5OH―→2C2H5ONa +H2↑

2Na +2H2O+ CuSO4===Cu(OH)2↓+ Na2SO4+ H2↑

+2H2O+Cu2 ===Cu(OH)2↓+2Na +H2↑ 3. 钠的密度比水小 钠的熔点低, 钠与水反应为放热反应 钠与水剧烈反应, 产生气体 钠 与水反应生成碱性物质 例题 1. c>a>b 钠与上述三种物质反应的实质都是钠与 H 间的置换反应, H 浓度的大小决 定了反应速率的快慢,由三种物质电离 H 的能力可知 H 浓度的大小顺序为 c>a>b,因 而反应速率为 c>a>b 例题 2.①④⑤ 考点二 氧化钠和过氧化钠 完成下列表格 化学式 氧元素化合价 色、态 化学式 阴、阳离子个数比 是否为碱性氧化物 与水反应的 化学方程式 与 CO2 反应的 化学方程式 与盐酸反应的 化学方程式 转化关系 重要用途
- - - - + + + +

Na2O

Na2O2

2Na2O2+4HCl===4NaCl+2H2O +O2↑ 2Na2O+O2=====2Na2O2 强氧化剂、漂白剂、供氧剂


例题 3. 某溶液中含有 HCO3 、 SO2 CO2 CH3COO 4 种阴离子。 向其中加入足量的 Na2O2 3 、 3 、 固体后,溶液中离子浓度基本保持不变的是(假设溶液体积无变化) ( A ) A.CH3COO 考点二 (从左至右,从上至下 )- 2 -1 白色固体 淡黄色固体 Na2O Na2O2 1∶2 1∶2


B.SO2 3



C.CO2 3



D.HCO3





不是

Na2O + H2O===2NaOH

2Na2O2 + 2H2O===4NaOH + O2↑

Na2O +

CO2===Na2CO3

2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2 Na2O+2HCl===2NaCl+H2O

考点三 碳酸钠和碳酸氢钠的性质比较 名称 俗名 物理 性质 水溶性 易溶于水,溶液呈____ 色态 白色晶体 细小白色晶体 易溶于水(但比 Na2CO3 溶解度____), 溶液呈碱 性 ____,但结晶碳酸钠 (Na2CO3· 10H2O)易____ 不稳定,受热易分解, 方程式: ___________________ 碳酸钠(Na2CO3) 碳酸氢钠(NaHCO3)

稳定性


与 H 反应 ___________________ 与碱反应[Ca(OH)2] 化学 性质 与 盐 反 应 主要用途 相互转化 例题 4.下列几种试剂能把等物质的量浓度的 Na2CO3、NaHCO3 鉴别开的是__________。 (1)CaCl2 溶液 (2)澄清石灰水 (3)稀盐酸 考点三 + CO2↑ 例题 4 2NaHCO3=====Na2CO3 +CO2↑+ H2O
2+
- - +

与 OH 不反应, 但 Ca +CO3 ===CaCO3↓



2+

2-

____ _

(碱过量) (碱不足) 不反应_

___________________

CaCl2 硫酸铝 玻璃、造纸、制皂、洗涤

3HCO3 +Al3 ===
- +

Al(OH)3↓+3CO2↑ 发酵、医药、灭火器

(4)pH 试纸 小苏打


(从左至右,从上至下)纯碱或苏打


碱性



- -

稳定


风化

CO2- 3 + 2H ===H2O +CO2↑
2+


HCO 3 + H ===H2O

Ca + OH + HCO 3 ===CaCO3↓+ H2O (1)(3)(4)

Ca + 2OH + 2HCO3 ===CaCO3↓+ CO2

-3+2H2O Ca2 +CO2-3===CaCO3↓ 2Al3 +3CO2-3+3H2O===2Al(OH)3↓+3CO2↑ 考点四 碱金属元素 1.碱金属的一般性与特殊性 (1)一般性 相似性 递变性(由 Li→Cs)

原子结构 元素性质

最外层均为 1 个电子 都具有较强的金属性,最 高正价均为+1 价

电子层数逐渐增多核电荷数逐 渐____原子半径逐渐____ 金属性逐渐____ 密度逐渐增大(钾反常),熔点逐 渐____ 还原性逐渐____;与 O2 反应越 来越剧烈,产物越来越复杂

单 质 性 质

物理 性质 化学 性质

(除 Cs 外)都呈银白色,密 度较小,熔点____

都具有较强的还原性

(2)特殊性 ① 碱金属的密度一般随核电荷数的增大而增大,但钾的密度比钠的小。 ② 碱金属一般都保存在煤油中,但由于锂的密度小于煤油的密度而将锂保存在石蜡中。 ③ 碱金属跟氢气反应生成的碱金属氢化物都是离子化合物,其中氢以 H 形式存在,显-1 价,碱金属氢化物是强还原剂。 ④碱金属所形成的盐均溶于水,并且酸式盐比正盐的溶解度大 ( 但 NaHCO3 的溶解度比 Na2CO3 的小)。 2.焰色反应 (1)焰色反应的概念 某些金属或它们的化合物在灼烧时都会使火焰呈现出特殊的颜色, 其属于________变化, 属于元素的性质。 (2)焰色反应的操作 铂丝――→ 无色――→待测物――→ 观察火焰颜色――→ 铂丝――→ 无色 灼烧 灼烧 洗涤 灼烧 (3)常见元素的焰色 钠元素____色;钾元素____色(透过____________观察);铜元素________色。 特别提醒 (1)焰色反应为物理变化。(2)用焰色反应检验钾元素时,需透过蓝色钴玻璃观 察。原因:含有钾元素的物质常混有钠元素,故用焰色反应检验钾元素时,一定要透过 蓝色钴玻璃观察焰色。否则,钠元素的黄色焰色会干扰钾元素紫色焰色的观察。 考点四 2.(1)物理 [模型归纳] 一、有关过氧化钠的定量计算 1.Na2O、Na2O2 分别与 H2O 反应后浓度的定量分析 【例 1】 往甲、乙、丙、丁四个烧杯内分别放入 0.1 mol 的钠、氧化钠、过氧化钠和氢氧 化钠,然后各加入 100 mL 水,搅拌,使固体完全溶解,则甲、乙、丙、丁溶液中溶质 的质量分数大小顺序是 A.甲<乙<丙<丁 C.甲=丁<乙=丙 B.丁<甲<乙=丙 D.丁<甲<乙<丙 ( B) 1.(1)(从左至右,从上至下)增大 增大 增强 较低 降低 增强 (3)黄 紫 蓝色钴玻璃 黄绿
酒精灯 蘸取 酒精灯 用盐酸 酒精灯


归纳总结 (1)Na2O 与 Na2O2 物质的量相等时,溶液的质量差相等。 (2)Na2O 与 Na2O2 物质的量相等时,所得 NaOH 相等,同时消耗的水也相等,溶剂也相 等,故二者物质的量浓度、质量分数均相等。 2.Na2O2 跟 H2O、CO2 反应的减量计算技巧 (1)Na2O2 固体中滴入水,固体质量的变化 2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑ 2× 18 g 2× 78 g 4× 40 g Δm 32 g 2× 18 g-32 g =4 g 4× 40 g-2× 78 g =4 g (2)Na2O2 吸收 CO2 时,固体质量变化 2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2 Δm 2× 78 g 2× 44 g 2× 106 g 2× 106 g-2× 78 g=56 g 32 g 2× 44 g-32 g=56 g ΔV 2 L-1 L=1 L

(3)Na2O2 吸收 CO2 时,气体体积差量 2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2 2L 1L

【例 2】 物质的量相同的 N2、O2、CO2 混合后,通过 Na2O2 颗粒一段时间,测得体积变为 8 原混合气体体积的 (同温同压下),此时 N2、O2、CO2 的物质的量之比为 ( C) 9 A.1∶ 1∶ 0 C.3∶ 4∶ 1 2CO+O2=====2CO2① 2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2② ① +② 得:Na2O2+CO===Na2CO3(虚拟的反应) 即:CO 可被 Na2O2 完全吸收 2H2+O2=====2H2O③ 2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑④ ③ +④ 得:Na2O2+H2===2NaOH(虚拟的反应) 归纳总结 凡分子组成符合(CO)m· (H2)n 的物质,W g 该物质在 O2 中完全燃烧,将其产物 (CO2 和水蒸气)通过足量的 Na2O2 后,固体增重必为 W g。或是由 C、H、O 三种元素组 成的物质,只要 C、O 原子个数比为 1∶ 1,即可满足该条件。,中学阶段常见的符合这一 关系的物质有: ,(1)无机物: H2、 CO 及 H2 和 CO 的混合气体; ,(2)有机物: CH3OH(甲醇)、 HCHO(甲醛)、CH3COOH(乙酸)、HCOOCH3(甲酸甲酯)、C6H12O6(葡萄糖)等。 【例 3】 取 a g 某物质在 O2 中完全燃烧,将生成物与足量 Na2O2 固体完全反应,反应后, 固体质量恰好也增加了 a g,下列物质不能满足上述结果的是 A.H2 C.C6H12O6 B.CO D.C12H22O11 ( D )
点燃 点燃

B.6∶ 9∶ 0 D .3∶ 3∶ 2

3.Na2O2 跟 CO、H2 的反应(在有足量 O2 存在的条件下)的计算技巧

二、用数形结合思想理解 Na2CO3、NaHCO3 与盐酸的反应 1.盐酸逐滴加入 Na2CO3 溶液 (1)现象:开始无明显现象,后有无色气体放出。 (2)反应:无明显现象时反应的离子方程式:CO2 3 +H ===HCO3 ,无色气体放出时反应
- + -

的离子方程式:HCO3 +H ===CO2↑+H2O。 2.Na2CO3 溶液逐滴加入稀盐酸中 (1)现象:有无色气体放出。 (2)反应的离子方程式:CO2 3 +2H ===CO2↑+H2O。
- +





3.碳酸钠、碳酸氢钠与盐酸反应的基本图像的归纳总结 (1)向 Na2CO3 中逐滴加入盐酸,消耗 HCl 的体积与产生 CO2 的体积的关系如图 1 所示; (2)向 NaHCO3 中逐滴加入盐酸,消耗 HCl 的体积与产生 CO2 的体积的关系如图 2 所示; (3)向 NaOH、Na2CO3 的混合物中逐滴加入盐酸,消耗 HCl 的体积与产生 CO2 的体积的 关系如图 3 所示(设 NaOH、 Na2CO3 的物质的量之比 x∶y=1∶1, 其他比例时的图像略); (4)向 Na2CO3、NaHCO3 的混合物中逐滴加入盐酸,消耗 HCl 的体积与产生 CO2 的体积 的关系如图 4 所示(设 Na2CO3、NaHCO3 的物质的量之比 m∶n=1∶1,其他比例时的图 像略)。

【例】 向某 NaOH 溶液中通入 CO2 气体后得溶液 M,因 CO2 通入量的不同,溶液 M 的组 成也不同。若向 M 中逐滴加入盐酸,产生的气体体积 V(CO2)与加入盐酸的体积 V(HCl) 的关系有下列图示四种情况,且(2)、(3)、(4)图中分别为 OA<AB,OA=AB,OA>AB, 则下列分析与判断正确的是(不计 CO2 的溶解) (B)

A.M 中只有一种溶质的只有(1) C.(2)图显示 M 中 c(NaHCO3)>c(Na2CO3) 三、Na2CO3 的制取方法实验探究

B.M 中有两种溶质的有(2)和(4) D. (4)图显示 M 中 c(NaHCO3)>c(Na2CO3)

(1)我国化学家侯德榜改革国外的纯碱生产工艺,其生产流程可简要表示如下:

思考 1 往饱和食盐水中依次通入足量的 NH3、CO2(氨碱法),而不先通 CO2 再通 NH3 的 原因是_____________________________________________________________________。 思考 2 从生产流程图可知,可循环的物质是__________。 思考 3 写出反应的化学方程式。 (2)如何用 CO2 和 50 mL 2 mol· L
-1

NaOH 溶液制取 50 mL 1 mol· L

-1

Na2CO3 溶液?

①写出简要的实验步骤: ____________________________________________________。 ②写出有关反应的化学方程式:_______________________________________________。 特别提醒 直接在 NaOH 溶液中通入 CO2 很难控制 CO2 的量,若 CO2 的量较少,得到的 是 NaOH 和 Na2CO3 的混合液, 若 CO2 的量较多, 得到的是 Na2CO3 和 NaHCO3 的混合液。 答案.(1)思考 1 由于 CO2 在 NaCl 溶液中的溶解度很小,先通入 NH3 使食盐水呈碱性,能 够吸收大量 CO2 气体,产生大浓度的 HCO3 ,才能析出 NaHCO3 晶体 思考 2 食盐水,CO2 分析 (1)沉淀池发生的反应为 NH3+CO2+H2O+NaCl===NaHCO3(s)+NH4Cl,分离沉



淀后的母液中还含有 NaCl,为了提高原料的利用率,NaCl 再送入沉淀池循环利用。 (2)煅烧炉中发生的反应为 2NaHCO3=====Na2CO3+CO2↑+H2O,分解产生的 CO2,再 送入沉淀池中循环利用。 思考 3 NH3+CO2+H2O+NaCl===NaHCO3↓+NH4Cl 2NaHCO3=====Na2CO3+CO2↑+H2O (2)①将 50 mL 2 mol· L
-1



NaOH 溶液等分成两份,在一份 NaOH 溶液中通入过量的 CO2
-1

气体,再将两溶液混合,即得 50 mL 1 mol· L ②NaOH+CO2===NaHCO3、 NaHCO3+NaOH===Na2CO3+H2O [巩固提高]

Na2CO3 溶液

1.(2011· 上海,20 改编)过氧化钠可作为氧气的来源。常温常压下二氧化碳和过氧化钠反应 后,若固体质量增加了 28 g,反应中有关物质的物理量正确的是(NA 表示阿伏加德罗常 数) 二氧化碳 ① ② ③ ④ A.①③ B.②④ 1 mol 22.4 L 1 mol 106 g 106 g C.①④ 1 mol 2N A D.②③ ( C) 碳酸钠 转移的电子 NA ( A)

2.(2010· 安徽理综,13)将 0.01 mol 下列物质分别加入 100 mL 蒸馏水中,恢复至室温,所 得溶液中阴离子浓度的大小顺序是(溶液体积变化忽略不计)

①Na2O2 ②Na2O ③Na2CO3 ④NaCl A.①>②>③>④ C.①=②>③>④


B.①>②>④>③ D.①=②>③=④ ( C)

3.(2007· 全国理综Ⅱ,13)在一定条件下,将钠与氧气反应的生成物 1.5 g 溶于水,所得溶液 恰好能被 80 mL 浓度为 0.50 mol· L 1 的 HCl 溶液中和, 则该生成物的成分是 A.Na2O C.Na2O 和 Na2O2 A.通入二氧化碳气体 C.加入澄清石灰水 B.Na2O2 D.Na2O2 和 NaO2 ( A ) B.加入氢氧化钡溶液 D.加入稀盐酸 ( A )

4.(2009· 海南,3)除去 NaHCO3 溶液中混有的少量 Na2CO3 可采取的方法是

5.(2008· 北京理综,7)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
-1

B.Na2O2 Na2CO3 D.Na2O2 NaOH Na2CO3

6. (2010· 上海, 11)将 0.4 g NaOH 和 1.06 g Na2CO3 混合并配成溶液, 向溶液中滴加 0.1 mol· L 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 )

7.A、B、C 是三种常见的化合物,A 为淡黄色固体,它们之间的转化关系如图所示。

完成下列空白: (1)A 的化学式为________,B 的化学式为________。 (2)写出甲+B― →C+丙的化学反应方程式: _________________________________。 (3)写出 A 的一种重要用途________。 7.(1)Na2O2 H2O (2)2Na+2H2O===2NaOH+H2↑ (3)供氧剂、漂白剂、消毒剂(任答一种均可)


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