钠及其重要化合物
第三章 金属及其化合物
第一讲 钠及其重要化合物
考 点 一 钠的性质及应用 一、钠的物理性质
颜色:银白色,熔点:低,硬度:小,导电、导热性:良好,密度:ρ(H2O)ρ(钠)>ρ(煤油)。
二、钠的化学性质
1.主要化学性质 Na
⎧⎧⎧与非金属单质反应⎨O⎨点燃
⎩⎪点燃
⎩Cl2
⎨
⎪⎩
2
与酸(如HCl与盐溶液(如CuSO4
+
总结:钠与水、酸反应的实质都是钠与H的反应。 2.钠与含有酚酞的水反应的实验现象及解释
三、钠的保存
实验室中通常将少量钠保存在煤油中,目的是防止钠与空气中的氧气和水发生反应。 四、钠的用途
1.工业上用钠作强还原剂,用于冶炼金属,如4Na+TiCl4=====Ti+4NaCl。 2.Na K合金(液态)用作原子反应堆的导热剂。 3.制作高压钠灯。
巧记口诀
银白轻低软,传导热和电,遇氧产物变,遇氯生白烟,遇水记五点,浮熔游响红,遇酸酸优先,遇盐水在前。
下列物质放在空气中会变质,且变质过程与空气中的O2、CO2、水蒸气都有关
的是( )
A.过氧化钠 B.金属钠
C.硫酸亚铁晶体
熔融
D.四氯化硅液体 [解析] A项,过氧化钠可与空气中的水蒸气、CO2反应,变质过程与空气中的O2无关;B项,金属钠与空气中的水蒸气、O2反应而变质,生成物可进一步和CO2反应;C项,硫酸亚铁晶体不与空气中的CO2反应;D项,四氯化硅液体与空气中的O2、CO2都不反应。
[答案] B
理清解题思路 [思维建模]—突破解题障碍·
1.金属钠与可溶性盐溶液反应的思维模板
2.金属钠与溶液反应现象分析的思维模板
(1)共性:因为钠与溶液反应中均属于剧烈的置换反应,故有共同的现象产生。①浮:钠浮在液面上;②熔:钠熔化成光亮的小球;③游:在液面上不停地游动直至反应完;④响:反应中不停地发生“嘶嘶”的响声。
+
(2)差异性:与酸及能形成弱碱的金属盐溶液反应时,由于溶液中H浓度较大,反应比钠与水的反应剧烈,最后钠可能在液面上燃烧;与盐溶液反应时,还可能会生成沉淀(如生成难溶碱)
、气体(NH3)等。
1.将金属钠放入盛有下列溶液的小烧杯中,既有气体产生,又有沉淀生成
的是________。
①MgSO4溶液 ②FeCl3溶液 ③饱和NaCl溶液 ④Ca(HCO3)2溶液 ⑤NH4Cl溶液
解析:均发生2Na+2H2O===2NaOH+H2↑,①生成Mg(OH)2沉淀,②生成Fe(OH)3
沉淀,③析出NaCl固体,④生成CaCO
3沉淀,⑤仅生成气体。
答案:①②③④
题组一 钠的性质
1.下列关于钠的叙述中,不正确的是( ) A.钠燃烧时发出耀眼的白光 B.钠燃烧时生成过氧化钠 C.钠有很强的还原性
D.钠原子的最外层只有一个电子
解析:选A。钠燃烧时火焰呈黄色,故A错。
2.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,反应速率由快到慢的顺序为________________________________________________________。
解释反应速率不同的原因:_____________________________________________ 。
+
解析:要认清钠与给出的三种物质间的反应实质是与H反应。
++
答案: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
题组二 有关钠的反应的实验探究
3.按如图所示实验装置进行钠跟水反应的实验,据此判断下列说法正确的是(
)
A.打开右端胶塞,将一小块金属钠加入到煤油中,反应前片刻,钠的位置应在a处 B.开始反应后,能观察到的实验现象是钠在b处液面以下的水中反应 C.反应一段时间后,左端液面上升,进入长颈漏斗,a处有无色气体产生 D.若用苯或酒精来代替煤油,可观察到相同的实验现象
解析:选C。钠的密度比煤油的大,应下降到b处,与水反应,产生气体,由于气体的作用,又使钠进入煤油,由于重力作用,钠又要下沉,这样钠就在b界面上下跳动,所以A、B说法错误。由于反应开始后产生的气体在a处积累,部分水将排到长颈漏斗中,反应一段时间后,左端液面上升,所以C说法正确。由于酒精能溶于水,所以若用苯或酒精来代替煤油,观察到的实验现象不相同。
4.金属钠与水的反应是中学化学中的一个重要反应,相关实验有几个不同的演示方法。分别如图中的甲、乙、丙所示:
(1)现按图甲所示的方法,在室温时,向盛有Ca(HCO3)2溶液的水槽中加入一小块金属钠。下列现象描述正确的是________(填字母)。
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.反应开始后,溶液由无色变成红色
D.恢复至室温,水槽底部有固体物质析出
(2)请补充并完成甲实验从试剂瓶中取出钠到向水槽中投入钠的有关操作:用镊子从试剂瓶中取出一小块钠,________________________________。用镊子夹取切好的金属钠投入到盛有Ca(HCO3)2溶液的水槽中。
(3)某同学用镊子夹住一块金属钠,按图乙所示的方法来收集产生的气体,但钠很快脱落,实验没有成功,正确的关键操作应该为________________________________________________________________________。
(4)按图丙在矿泉水瓶内装满水,用带有钠的带孔瓶塞塞紧,排出水的体积为16.8 mL。假设瓶内、瓶外均属于标准状况,则所用的钠的质量为________g。
解析:(1)钠与水反应的现象加上生成的NaOH与Ca(HCO3)2反应生成沉淀。 (3)因Na与水反应放热使钠熔化,故很快脱落。
16.8×103 L
(4)Na与水反应产生气体16.8 mL,m(Na)=×2×23 g/mol=0.034 5 g。
22.4 L/mol
-
答案:(1)ABD
(2)用滤纸吸干表面的煤油,用小刀切下黄豆粒大小的钠粒,将多余的钠放回原试剂瓶 (3)用带有一些小孔的铝箔把钠包好,再用镊子夹住 (4)0.034 5
(1)钠的取用方法:用镊子夹取一小块钠,用滤纸吸干表面的煤油,用小刀切取黄豆粒大小的钠,将剩余的钠放回原试剂瓶。
(2)钠失火的处理:用沙土盖灭,不能用水或泡沫灭火器灭火。
考 点 二 氧化钠和过氧化钠
氧化钠与过氧化钠的比较
注意:
(1)分析过氧化物的组成时要注意O22为原子团,是一个整体。 (2)过氧化钠是一种“绿色”氧化剂。 (3)过氧化钠的强氧化性
++
①Na2O2投入FeCl2溶液中,可将Fe2氧化成Fe3,同时生成Fe(OH)3沉淀。 ②Na2O2投入氢硫酸中,可将H2S氧化成单质硫,使溶液变浑浊。
-2-
③Na2O2投入Na2SO3溶液中,可将SO23氧化成SO4。
④Na2O2投入品红溶液中,因其有漂白性,可使品红溶液褪色。
-
(2015·福建龙岩高三模拟)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 B.CO C.C6H12O6 D.C12H22O11
[解析] 2CO+O2=====2CO2①
2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2②
①+②得:Na2O2+CO===Na2CO3(虚拟的反应) 即可看作CO能被Na2O2完全吸收;
点燃
同理,2H2+O2=====2H2O③
2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑④
③+④得:Na2O2+H2===2NaOH(虚拟的反应)
即可看作H2能被Na2O2完全吸收;C项可变形为(CO)6(H2)6;D项变为C·(CO)11(H2)11,因而反应后质量增加大于a g。
[答案]
D
2.在Na2O2与CO2的反应中,下列说法正确的是( )
A.该反应中Na2O2是氧化剂,CO2是还原剂
-
B.1 mol Na2O2参加反应,有2 mol e转移 C.Na2O2晶体中阴、阳离子个数比为1∶2 D.CO2分子中含有极性键和非极性键
解析:选C。该反应中Na2O2既是氧化剂,又是还原剂,A项错误;根
据
点燃
知,1 mol Na2O2参加反应,转移1 mol e,B项-+
错误;Na2O2晶体中阴、阳离子分别为O22、Na,个数比为1∶2,C项正确;CO2分子的结构式为O===C===O,CO2分子中只含极性键,不含非极性键,D项错误。
题组一 Na2O2的性质及应用
1.比较下列四组反应,回答下列问题。
一组:①Na2O2+CO2 ②Na2O2+SO2
二组:③Na2O2+FeCl3(溶液) ④Na2O2+FeCl2(溶液)
三组:⑤SO2通入品红溶液中,加热 ⑥Na2O2加入到品红溶液中,加热
四组:⑦NaOH溶液滴入紫色石蕊试液中 ⑧Na2O2固体加入到紫色石蕊试液中 问题:(1)写出①、②两反应的化学方程式。 (2)判断③、④反应中可能发生的现象,为什么? (3)判断⑤、⑥反应中可能发生的现象,为什么? (4)判断⑦、⑧反应中可能发生的现象,为什么? 解析:既要注意Na2O2与水反应的现象和产物,又要注意Na2O2在此反应中表现的强氧化性带来的其他效应。
答案:(1)①2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2 ②Na2O2+SO2===Na2SO4 (2)③、④反应均会有红褐色沉淀生成并有气体放出,④中气体明显少于③中气体,FeCl3
+
与NaOH反应生成Fe(OH)3,Fe(OH)3是不溶性的红褐色沉淀;④中Fe2具有强还原性,易被Na2O2氧化并生成Fe(OH)3,Na2O2与溶液中的水剧烈反应会有O2产生。
(3)⑤溶液红色褪去,加热后又恢复红色;⑥溶液红色褪去,加热后不能恢复红色。原因是SO2的漂白性是由于其与有色物质反应生成的不稳定的化合物,Na2O2的漂白性是因其具有强氧化性。
(4)⑦溶液变蓝,⑧溶液先变蓝后褪色。原因是Na2O2与H2O反应生成NaOH,呈碱性,同时Na2O2又有漂白性。
2.将Na2O2分别投入到含有下列离子的溶液中,离子浓度明显减小的是( )
-
22
①S2 ②SO23 ③HCO3 ④Fe ⑤CO3
--+
⑥SO24 ⑦CH3COO ⑧NH4 A.①②③④⑧ B.①②③④⑤ C.②③④⑤⑧ D.④⑤⑥⑦⑧
---+2+2-
解析:选A。S2、SO23、Fe均被氧化,HCO3转化成CO3,NH4转化成NH3〃H2O
--2-
或生成NH3。CO23、CH3COO、SO4基本不变。 题组二 关于Na2O2的定量计算
3.200 ℃时,11.6 g CO2和H2O的混合气体与足量的Na2O2反应,反应后固体质量增加了3.6 g,则原混合气体的平均相对分子质量为 ( )
A.5.8 B.11.6 C.23.2 D.46.4
解析:选C。2CO2+2Na2O2===2Na2CO3+O2, 2H2O+2Na2O2===4NaOH+O2;
固体增加的质量等于混合气体减小的质量, 即:m(混合气体)+m(Na2O2)=m(固体)+m(O2) m(混合气体)-m(O2)=m(固体)-m(Na2O2)=3.6 g 所以m(O2)=m(混合气体)-3.6 g=8 g
-
-
-
+
-
8 g1
n(O2)=- mol 432 g〃mol1
n(混合气体)=mol
2所以Mr(混合气体)11.6 g-
=23.2 g·mol1。 1
mol2
4.在一定条件下,使CO和O2的混合气体26 g充分反应,所得混合物在常温下跟足量的Na2O2固体反应,结果固体增重14 g,则原混合气体中O2和CO的质量比可能是( )
A.9∶4 B.1∶1 C.7∶6 D.6∶7
解析:选D。固体增重的质量即为CO的质量,所以O2的质量为26 g-14 g=12 g,其12 g6
比值为:D正确。
14 g7考 点 三 碳酸钠与碳酸氢钠
碳酸钠与碳酸氢钠的比较
注意:
(1)Na2CO3、
NaHCO3与酸、碱、盐的反应均为复分解反应,因而反应能否进行应从复分解反应的条件来判断。
----
(2)NaHCO3与碱溶液反应的实质是HCO3与OH反应生成CO2CO23,3有可能发生后续反应,如NaHCO3与Ca(OH)2溶液反应可以生成白色沉淀CaCO3。
(3)不能用澄清石灰水来鉴别Na2CO3与NaHCO3:Ca(OH)2溶液与二者均生成白色沉淀CaCO3,无法区别。
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Ⅰ~Ⅳ所示。
(1)只根据图Ⅰ、Ⅱ所示实验,能够达到实验目的的是________(填装置序号)。
(2)图Ⅲ、Ⅳ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Ⅳ的优点是________(填选项序号)。 A.Ⅳ比Ⅲ复杂 B.Ⅳ比Ⅲ安全 C.Ⅳ比Ⅲ操作简便
D.Ⅳ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Ⅳ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)。
[解析] (1)图Ⅰ不能达到实验目的,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变浑浊,故不可以;图Ⅱ可以鉴别,因为等质量的碳酸钠和碳酸氢钠与足量的稀盐酸反应,生成的二氧化碳气体的量不同,可根据气球膨胀程度来判断。
(2)图Ⅲ、Ⅳ所涉及的化学方程式为2NaHCO3=====Na2CO3+H2O+CO2↑,CO2+Ca(OH)2===CaCO3↓+H2O,实验Ⅳ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。
[答案] (1)Ⅱ (2)2NaHCO3=====Na2CO3+H2O+CO2↑,CO2+Ca(OH)2===CaCO3↓+H2O D (3)NaHCO3
[思维建模]—Na2CO3、
NaHCO3的鉴别方法
△
△
(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。
3.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a克混合物充分加热,减重b克
B.取a克混合物与足量稀盐酸充分反应,加热、蒸干、灼烧,得b克固体 C.取a克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b克
D.取a克混合物与足量Ba(OH)2溶液充分反应,过滤、洗涤、烘干,得b克固体 解析:选C。A选项采用差量法,减少的质量为碳酸氢钠分解生成的二氧化碳的质量,由此可求出碳酸氢钠的质量,进而求出碳酸钠的质量分数;B选项中b克固体为生成的氯化钠的质量,根据钠原子守恒和混合物总质量可列式计算出碳酸钠的质量,进而求出碳酸钠的质量分数;C选项中碱石灰增加的质量为与硫酸反应生成的二氧化碳的质量及溶液中挥发出来的水蒸气的质量,因此不能通过数据准确计算出碳酸钠的质量分数;D
选项中沉淀的质量即为碳酸钡的质量,根据碳酸钡的质量和混合物总质量可以列式求出碳酸钠的质量,进而求出碳酸钠的质量分数。
题组一 Na2CO3和NaHCO3的检验
1.下列试剂、用品或实验操作能鉴别等物质的量浓度的Na2CO3、NaHCO3溶液的是________。
①pH试纸 ②CaCl2溶液 ③澄清石灰水 ④稀盐酸 ⑤加热蒸干再灼烧 答案:①②④
2.120 mL含有0.20 mol碳酸钠的溶液和200 mL盐酸,不管将前者滴加入后者,还是
将后者滴加入前者,都有气体产生,但最终生成的气体体积不同。则盐酸的浓度合理的是( )
--
A.2.0 mol·L1 B.1.5 mol·L1
--
C.0.18 mol·L1 D.0.24 mol·L1
解析:选B。若将盐酸滴入到碳酸钠溶液中,先发生反应Na2CO3+HCl===NaCl+NaHCO3,后发生反应NaHCO3+HCl===NaCl+H2O+CO2↑,则当n(HCl)>0.20 mol时有气体产生;若将碳酸钠溶液滴入到盐酸中,先发生反应Na2CO3+2HCl===2NaCl+H2O+CO2↑,则当n(HCl)≥0.40 mol时两者都有气体产生,但体积相同,故当0.2 mol
-1-1
时才符合题意,因此1.0 mol·L
-
3.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·L1的稀盐酸。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(
)
解析:选C。滴加盐酸先发生反应OH+H===H2O,再发生反应CO23+H===HCO3,
-+--
最后发生反应:HCO3+H===CO2↑+H2O,故B错;因n(OH)=n(CO23)=0.01 mol,故加入0.02 mol HCl后开始有气体生成,故C正确。
4.下图表示往某Na2CO3溶液中滴入稀盐酸产生CO2的过程:
-
+
-
+
-
(1)写出a点以前发生反应的离子反应方程式:___________________________ _______________________________________________________________________
(2)写出a点到b点发生反应的离子反应方程式:
-
(3)若某Na2CO3溶液中含m mol Na2CO3,滴入一定量的稀盐酸,恰好使溶液中Cl和-
HCO3的物质的量之比为2∶1,则滴入的稀盐酸中HCl的物质的量等于________________ mol(用含m的式子表示)。
解析:解答本题应该先明确a、b两点代表的意义。a点以前加入的盐酸没有产生CO2,
--
这说明加入的盐酸只是把CO23转变成为HCO3;b点开始,再加入盐酸也不会产生CO2气
体,说明HCO3已全部与H结合生成了CO2和H2O。第(3)问要使n(Cl)∶n(HCO3)=2∶1,
--
即n(Cl)>n(HCO3),如仅发生Na2CO3+HCl===NaCl+NaHCO3这一反应,这时溶液中Cl---+
的物质的量应该等于HCO3的物质的量,所以,此时必须是部分HCO3与H结合转化成了CO2和H2O。
Na2CO3+HCl===NaCl+NaHCO3 m mol m mol m mol m mol
NaHCO3+HCl===NaCl+CO2↑+H2O n mol n mol n mol
--
这时,溶液中的HCO3的物质的量为(m-n) mol,Cl的物质的量为(m+n) mol
m
依题意:(m-n)×2=m+n,解得:n=。
3
m4-
所以这时溶液中Cl的物质的量为:m mol+n mol=m mol+ mol=m mol,即滴入的
334
稀盐酸中HCl的物质的量为 mol。
3
此问也可依据电荷守恒进行求解,最终溶液中有Na、Cl、HCO3,由电荷守恒有:n(Cl
-
+
-
-
-+--
4-+---
)+n(HCO3)=n(Na)=2m。又因为n(Cl)∶n(HCO3)=2∶1,求解可得n(Cl)=m mol,
3
4
即滴入的稀盐酸中HCl的物质的量为 mol。
3
答案:(1)CO23+H===HCO3
-
+
-
4-+
(2)HCO3+H===CO2↑+H2O (3)
3
用数形结合思想理解Na2CO3、NaHCO3与盐酸的反应
(1)向Na2CO3溶液中逐滴加入盐酸,消耗盐酸的体积与产生CO2的体积的关系如图1所示;
(2)向NaHCO3溶液中逐滴加入盐酸,消耗盐酸的体积与产生CO2的体积的关系如图2所示;
(3)向NaOH、Na2CO3的混合溶液中逐滴加入盐酸,消耗盐酸的体积与产生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的混合溶液中逐滴加入盐酸,消耗盐酸的体积与产生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)。
考 点 四 碱金属元素、焰色反应
一、碱金属的一般性与特殊性
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。
二、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,其属于物理变化,属于元素的物理性质。
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
钠元素黄色;钾元素紫色(透过蓝色钴玻璃观察);铜元素绿色。 酒精灯蘸取酒精灯用盐酸酒精灯
注意:
(1)焰色反应的现象只与元素的种类有关,而与元素的状态无关,即Na、Na的焰色反应均为黄色。
(2)观察钾的焰色反应时必须透过蓝色钴玻璃观察,目的是滤去黄光以免产生干扰。
关于碱金属的叙述正确的是( )
A.随核电荷数的增加,碱金属单质的熔点逐渐降低,密度逐渐增大
B.碱金属单质的金属性很强,均易与氯气、氧气、氮气等发生反应
C.碳酸铯加热时不能分解为二氧化碳和氧化铯
D.焰色反应为化学变化
[解析] 钾的密度小于钠的密度,这是碱金属单质密度依次增大的一个例外。碱金属中除锂外,均不与氮气直接反应。Cs与Na同为碱金属元素,性质相似。由Na2SO4易溶于水,可得出Cs2SO4也易溶于水;由Na2CO3加热不分解,可得出Cs2CO3加热也不分解。焰色反应为物理变化。
[答案] C +
[思维建模]—碱金属的常见设问点
(1)碱金属单质与水(或酸)反应的现象;
(2)碱金属单质的保存(注意碱金属的密度);
(3)碱金属单质与氧气反应产物的判断;
(4)碱金属对应的氢氧化物碱性强弱的比较;
(5)碱金属的碳酸盐性质的比较;
(6)与最新的科学技术相关的碱金属的应用。
4.金属活动性顺序表中K在Na的前面,K与Na在性质上具有很大的相似性。下面是根据Na的性质对K的性质的预测,其中不正确的是 ( )
A.K在空气中可以被空气中的氧气氧化
B.K可以与乙醇发生反应生成氢气
C.K与水的反应不如钠与水的反应剧烈
D.K也可放在煤油中保存
解析:选C
。K比钠更活泼,与水的反应更剧烈,C不正确。
题组一 碱金属元素的性质
1.下列叙述正确的是 ( )
A.碱金属性质相似,均为银白色金属
B.随原子序数的增大碱金属的密度依次增大
C.钠可保存在煤油中而锂不能
D.碱金属碳酸氢盐的溶解度大于其正盐的溶解度
-解析:选C。碱金属中铯为略带金色光泽的金属,故A项不正确;钾的密度为0.86 g·cm3,
--比钠的密度(0.97 g·cm3)小,B项不正确;锂的密度为0.534 g·cm3,比煤油的密度小,可
浮于煤油上,所以锂要用石蜡密封保存;碳酸氢盐一般比其正盐易溶,但NaHCO3例外,D项不正确。
题组二 焰色反应
2.关于“焰色反应”,下列说法中正确的是 ( )
A.非金属单质燃烧时火焰均为无色
B.所有金属及其化合物灼烧时火焰均有颜色
C.焰色反应均应透过蓝色钴玻璃观察
D.NaCl与Na2CO3灼烧时火焰颜色相同
解析:选D。很多非金属单质燃烧时呈现一定颜色,如H2燃烧呈淡蓝色火焰,A错;有的金属元素灼烧时火焰没有颜色,如铁元素,B错;大多数焰色通过肉眼观察即可,C错。NaCl与Na2CO3灼烧时火焰均呈黄色,D正确。
3.下列对焰色反应实验操作注意事项的说法,正确的是( )
①钾的火焰颜色要透过蓝色钴玻璃观察 ②先将铂丝灼烧到与原来火焰的颜色相同,再蘸取被检验的物质 ③每次实验后,要将铂丝用盐酸洗净 ④实验时最好选择本身颜色较浅的火焰 ⑤没有铂丝时,也可以用光洁无锈的铁丝代替
A.仅有③不正确 B.仅有④不正确
C.仅有⑤不正确 D.全对
解析:选D。钾的紫色易被黄光掩盖,故需透过蓝色钴玻璃滤去黄光观察;②③也均符
合实验要求;为减少火焰本身的干扰,最好选择本身颜色较浅的火焰;由于铁的焰色接近无色,故可代替铂丝操作。故选D。
(1)记住2种颜色:Na2O2——淡黄色,钠元素焰色——黄色。
(2)掌握5类反应:①钠与非金属(O2、Cl2)的反应;②钠与H2O、酸、盐溶液的反应;③Na2O2与H2O、CO2的反应;④Na2CO3与盐酸、CO2(H2O)的反应;⑤NaHCO3热分解及与盐酸的反应。
(3)熟记5个字:钠与水(滴有酚酞)反应的现象——“浮、熔、游、响、红”。
--(4)牢记2种离子的检验:CO23和HCO3。
课后练习
一、选择题
1.下列说法正确的是( )
A.Na的金属活动性比Mg强,故可用Na与MgCl2溶液反应制Mg
B.切开的金属Na暴露在空气中,光亮表面逐渐变暗,发生的反应是2Na+O2===Na2O2
C.将钠块放入水中,产生气体:2Na+2H2O===2NaOH+H2↑
D.钠与C2H5OH的反应比Na与水的反应剧烈
解析:选C。Na与MgCl2溶液的反应首先是Na与H2O反应,然后生成的NaOH再与MgCl2反应,无法置换Mg,A错误;切开的金属钠在空气中与O2反应,生成物为Na2O,故B错误;C2H5OH比水更难电离,故反应不如Na与水反应剧烈,D错误。
2.下列各组物质相互混合进行反应,既有气体生成最终又有沉淀生成的是( )
①金属钠投入FeCl2溶液中 ②过量的NaOH溶液和明矾溶液反应 ③少量CaO投入到过量的NaHCO3溶液中 ④Na2O2投入到CuSO4溶液中
A.①③ B.③④
C.②③ D.①④
解析:选D。①中钠先与水反应生成NaOH和H2,然后NaOH与FeCl2反应生成Fe(OH)2
-沉淀,最后转化为Fe(OH)3沉淀。②中NaOH过量,Al元素以AlO2形式存在,因此既无沉
淀产生,也无气体生成。③中CaO溶于水生成Ca(OH)2,Ca(OH)2与NaHCO3溶液反应生成CaCO3沉淀,但无气体产生。④中Na2O2与水反应生成NaOH和O2,NaOH与CuSO4反应生成Cu(OH)2沉淀。
解析:选A。8电子结构为稳定结构,A对;NaCl晶体中也有离子,只是不能自由移动,B错;钾比钠更易失去电子的主要原因是钾的原子半径比钠的大,原子核对核外电子的
-吸引力较弱,C错;纯碱不能电离出OH,D错。
4.在蒸发皿中放一小块钠,加热至熔化时,用玻璃棒蘸取少量无水CuSO4与熔化的钠接触,瞬间产生耀眼的火花,同时有红色物质生成。下列说法中不正确的是( )
A.上述反应是置换反应
B.上述反应是放热反应
C.上述反应中无水CuSO4表现了还原性
D.加热且无水条件下,Na可以与CuSO4反应并生成Cu
解析:选C。反应中CuSO4被还原为Cu,无水CuSO4表现的是氧化性。
5.为除去括号内的杂质,下列各选项中所选用的试剂或方法不正确的是( )
A.Na2CO3溶液(NaHCO3),选用适量的NaOH溶液
B.NaHCO3溶液(Na2CO3),应通入过量CO2气体
C.Na2O2粉末(Na2O),将混合物在空气中加热
D.Na2CO3溶液(Na2SO4),加入适量的Ba(OH)2溶液,过滤
解析:选D。Na2CO3溶液中含Na2SO4,加Ba(OH)2溶液,Na2CO3、Na2SO4都与Ba(OH)2反应产生沉淀,无法除去Na2SO4。
6.下列关于Na2CO3和NaHCO3性质的说法错误的是( )
A.热稳定性:NaHCO3<Na2CO3
B.与同浓度盐酸反应的剧烈程度:NaHCO3<Na2CO3
C.相同温度时,在水中的溶解性:NaHCO3
D.等物质的量浓度溶液的pH:NaHCO3
解析:选B。与同浓度盐酸反应的剧烈程度:Na2CO3
7.下列关于钠及其化合物的叙述正确的是( )
A.将足量的Na2O2和Na2O分别加入酚酞试液中,最终溶液均为红色
B.用钠与空气反应制纯净的Na2O2,空气必须经过碱石灰处理后,才能与钠反应
C.钠与钠离子都具有强还原性
D.在Na2O2与CO2的反应中,氧化剂是Na2O2,还原剂是CO2
解析:选B。Na2O2、Na2O分别加入酚酞试液中,均先与试液中的水反应生成碱而使试液变红色,但因Na2O2具有漂白性,最后又将变成红色的溶液漂白,故A不正确。用Na与空气反应制Na2O2,空气中的CO2和水可与生成的Na2O2反应,所以空气必须经碱石灰处理,故B正确。钠原子最外层只有一个电子,容易失去最外层电子形成钠离子,表现强还原性,而钠离子具有稳定的电子层结构,不具有还原性,只具有弱氧化性,故C不正确。D项反应中,氧化剂和还原剂均为Na2O2,故D不正确。
8.Na3N和NaH都是离子化合物,与水反应都有气体生成,下列说法中正确的是( )
A.两种物质的阴离子半径都比阳离子半径小
B.与水反应时,水都作氧化剂
C.与盐酸反应都只生成一种盐
D.溶于水,所得溶液都能使无色酚酞试液变红
解析:选D。Na3N中氮离子的半径比钠离子大;Na3N与水反应属于非氧化还原反应;Na3N与盐酸反应生成氯化钠与氯化铵两种盐;两种物质溶于水都能生成NaOH。
9.由Na2O2、Na2CO3、NaHCO3、Na2O、NaCl中的某几种组成的混合物,向其中加入足量的盐酸,有气体放出。将气体通过足量的NaOH溶液,气体体积减少。将上述混合物在空气中加热,有气体放出且固体质量增加。下列判断正确的是 ( )
A.混合物中一定不含Na2CO3、NaCl
B.混合物中一定有Na2O2、NaHCO3、Na2O
C.无法确定混合物中是否含有NaHCO3
D.混合物中一定不含Na2O2、NaCl
解析:选B。向混合物中加入足量盐酸产生气体,气体通入NaOH溶液后,体积减少,可知气体成分为CO2和O2,则混合物中一定有Na2O2,至少有Na2CO3和NaHCO3中的一种;混合物在空气中加热,有气体放出且固体质量增加,则混合物中一定有NaHCO3。NaHCO3受热分解生成CO2和H2O与Na2O2反应的质量变化如下:
△⎧1 mol CO2Na2O22 mol NaHCO3――→⎨――→1 mol O2 ⎩1 mol H2O
固体质量减少,而题给信息是固体质量增加,故混合物中一定含有Na2O,而是否含有Na2CO3和NaCl无法确定。
二、非选择题
10.如图所示为A~E五种物质间的相互转化关系,其中A为淡黄色固体,B为单质。回答下列问题:
(1)写出各物质的化学式:
A____________,B____________,C____________,
D________________,E________________。
(2)写出B→C、D→E反应的离子方程式:
B→C:________________________________________________________________________;
D→E:________________________________________________________________________。
解析:A是淡黄色固体,可知A是Na2O2;B是单质可制取A,知B是Na;A与CO2反应生成D,知D为Na2CO3;B与Cl2反应生成E,知E为NaCl;Na2O2、Na都能生成C,知C为NaOH。
答案:(1)Na2O2 Na NaOH Na2CO3 NaCl
+-(2)2Na+2H2O===2Na+2OH+H2↑
-+CO23+2H===CO2↑+H2O
11.实验室内有一含NaCl、Na2CO3·10H2O和NaHCO3的混合物,某同学设计如下实验,通过测量反应前后C、D装置质量的变化,测定该混合物中各组分的质量分数。
(1) 实验时,B中发生反应的化学方程式为 _________________________________________________________________________。
(2) 装置C、D中盛放的试剂分别为D________________(供
选试剂为浓硫酸、无水CaCl2、碱石灰)。
(3)E装置中的仪器名称是________,它在该实验中的主要作用是________________________________________________________________________。
(4)若将A装置换成盛放NaOH溶液的洗气瓶,则测得的NaCl含量将________(填“偏高”、“偏低”或“无影响”)。
(5)反应前,在B装置中通入空气可减少实验误差,操作方法是 _______________________________________________________________________。
解析:将空气通过碱石灰吸收CO2和H2O(g)后进入装置,以充分排出反应管B中产生的CO2和H2O。在B中,Na2CO3〃10H2O和NaHCO3发生分解,产生的H2O被C管(盛无水CaCl2)吸收,CO2被D管(盛碱石灰)吸收,通过C、D管的质量增加量可计算Na2CO3〃10H2O和NaHCO3的质量,从而确定各成分的质量分数。但一定要防止外界空气中的CO2和H2O(g)进入装置。若将A装置换成盛NaOH溶液的洗气瓶,则m(H2O)增加,使Na2CO3〃10H2O和NaHCO3的含量偏高,NaCl的含量偏低。
答案:(1)Na2CO3·10H2O=====Na2CO3+10H2O、 2NaHCO3=====Na2CO3+CO2↑+H2O
(2)无水CaCl2 碱石灰
(3)干燥管 防止空气中的H2O(g)和CO2进入D中
(4)偏低
(5)关闭弹簧夹b,打开弹簧夹a,向装置中通入空气
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