化学必修 第一册第一节 钠及其化合物学案及答案

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eq \a\vs4\al(一、氧化钠和过氧化钠)
【教材梳理】
1．氧化钠
(1)物理性质：白色粉末状固体。
(2)化学性质：一种碱性氧化物，能与水、酸、酸性氧化物等发生反应。
①与水反应：Na2O＋H2O===2NaOH(填化学方程式，下同)；
②溶于盐酸：Na2O＋2HCl===2NaCl＋H2O；
③与CO2反应：Na2O＋CO2===Na2CO3。
2．过氧化钠
(1)物理性质：淡黄色粉末状固体。
(2)化学性质
①与水反应
[实验探究]
[实验结论]Na2O2与水反应生成O2和碱性物质，同时放热。
化学方程式：2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑，反应中氧化剂是Na2O2，还原剂是Na2O2。
②与CO2反应
化学方程式：2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2，反应中氧化剂是Na2O2，还原剂是Na2O2。
(3)重要用途：供氧剂和漂白剂。
【辨析拓展】
1．判断正误(正确的划“√”，错误的划“×”)
(1)Na2O、Na2O2都是易与水反应的白色固体( )
(2)Na2O、Na2O2组成元素相同，与CO2反应的产物也相同 ( )
(3)反应2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑中，H2O既不是氧化剂也不是还原剂( )
(4)Na2O2在潮湿的空气中放置一段时间后，变成白色黏稠物的原因是2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2( )
答案：(1)× (2)× (3)√ (4)×
2．Na2O2能与水反应生成碱，它属于碱性氧化物吗？为什么？
答案：不是，碱性氧化物指能与酸反应只生成盐和水的氧化物，Na2O2与酸反应时不仅生成钠盐和水，还有氧气生成，故不属于碱性氧化物。
3．Na2O2与CO2、H2O的混合气体反应时，可以认为先与CO2反应再与H2O反应吗？应如何理解？
答案：可以。假设Na2O2先与水反应，但CO2与生成的NaOH反应又会生成水，具体如下：2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑、2CO2＋4NaOH===2Na2CO3＋2H2O。两个反应的总化学方程式为2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2，故可以认为Na2O2先与CO2反应再与H2O反应。
eq \a\vs4\al(二、碳酸钠和碳酸氢钠)
【教材梳理】
1．实验探究一 碳酸钠、碳酸氢钠的溶解性
在两支试管中分别加入少量碳酸钠和碳酸氢钠(各约1 g)，完成下列实验，并将实验现象和相应结论填入下表：
[注意] 碳酸钠晶体(Na2CO3·xH2O)易风化变成碳酸钠粉末。
2．实验探究二 碳酸钠、碳酸氢钠的热稳定性
3.实验探究三 碳酸钠、碳酸氢钠与盐酸反应的比较
(1)按下列要求完成实验：向两支试管中分别加入3 mL稀盐酸，将两个各装有少量等质量的Na2CO3、NaHCO3粉末的小气球分别套在两支试管的管口。将气球内的Na2CO3和NaHCO3同时倒入试管中，观察到的实验现象是两个气球均膨胀；NaHCO3与盐酸混合比Na2CO3与盐酸混合气球膨胀得快且大。
(2)实验结论：NaHCO3与盐酸反应比等质量的Na2CO3与盐酸反应产生气体多且剧烈。
Na2CO3、NaHCO3分别与盐酸反应的离子方程式为COeq \\al(2－,3)＋2H＋===CO2↑＋H2O、HCOeq \\al(－,3)＋H＋===CO2↑＋H2O。
4．归纳总结
【辨析拓展】
1．判断正误(正确的划“√”，错误的划“×”)
(1)碳酸钠又名纯碱，说明碳酸钠既属于盐类也属于碱类( )
(2)除去Na2CO3溶液中混有的少量NaHCO3，可以加入适量的盐酸( )
(3)碳酸钠可以用来治疗胃酸过多( )
(4)澄清石灰水加入NaHCO3溶液中不产生沉淀，而加入Na2CO3溶液中产生白色沉淀( )
(5)Na2CO3溶液和NaHCO3溶液都呈碱性( )
答案：(1)× (2)× (3)× (4)× (5)√
2．向饱和Na2CO3溶液中通入过量CO2时，会有什么现象出现？为什么？
答案：析出白色晶体。反应消耗溶剂水，生成NaHCO3的质量比Na2CO3大，又NaHCO3的溶解度比Na2CO3小，故向饱和Na2CO3溶液中通入CO2时有NaHCO3晶体析出。
eq \a\vs4\al(三、焰色试验)
【教材梳理】
1．定义：很多金属或它们的化合物在灼烧时都会使火焰呈现出特征颜色，根据火焰呈现的特征颜色，可以判断试样所含的金属元素，化学上把这样的定性分析操作称为焰色试验。
[注意] (1)焰色试验产生的火焰颜色与元素的存在状态无关；
(2)焰色试验属于物理变化，不属于化学变化。
2．操作步骤
3．应用
(1)检验金属元素的存在，如钠元素的焰色呈黄色，钾元素的焰色呈紫色(透过蓝色钴玻璃观察)。
(2)制作节日烟花。
【辨析拓展】
1．判断正误(正确的划“√”，错误的划“×”)
(1)焰色试验体现的是元素的化学性质( )
(2)某化合物能使火焰颜色变为绿色，说明该化合物中含有铜元素( )
(3)进行焰色试验时，可用光洁无锈的铁丝代替铂丝( )
答案：(1)× (2)√ (3)√
2．用光洁的铂丝蘸取某无色溶液在无色火焰上灼烧，火焰呈黄色，该溶液中一定不含K＋吗？
答案：不一定，观察钾元素的焰色时要透过蓝色钴玻璃观察。
学习任务1 氧化钠与过氧化钠的比较
[误区警示]
(1)Na2O2与H2O、CO2的反应中，Na2O2既是氧化剂又是还原剂。
(2)Na2O2中阴、阳离子个数比是1∶2，而不是1∶1。
下列对于Na2O、Na2O2的比较正确的一项是( )
A．Na2O2、Na2O都是钠的氧化物，都是碱性氧化物
B．Na2O、Na2O2都是易溶于水(与水反应)的白色固体
C．Na2O2在和CO2的反应中既是氧化剂又是还原剂
D．Na2O2、Na2O均可做呼吸面具的供氧剂
[解析] Na2O2与水反应时除了生成碱外，还生成了O2，故Na2O2不属于碱性氧化物，故A项错误；Na2O2是淡黄色固体，故B项错误；Na2O2与CO2反应时，Na2O2中的氧元素之间发生氧化还原反应，CO2既不是氧化剂又不是还原剂，Na2O2既做氧化剂又做还原剂，故C项正确；Na2O与CO2和H2O的反应中无氧气产生，不能做呼吸面具的供氧剂，故D项错误。
[答案] C
1．下列关于钠的氧化物的叙述正确的是( )
A．Na2O2是白色固体，和冷水作用得到O2和NaOH
B．Na2O2与水的反应中，氧化剂是Na2O2，还原剂是水
C．Na2O不稳定，加热时能继续被O2氧化生成Na2O2
D．Na2O2与水反应生成1个O2时电子转移的数目为4
解析：选C。A中，Na2O2是淡黄色固体；B中，Na2O2与H2O的反应中，Na2O2既是氧化剂，又是还原剂；D中，Na2O2与水反应生成1个O2时电子转移的数目为2。
2．下面是比较Na2O和Na2O2性质异同点的有关叙述，其中错误的是( )
A．过氧化钠和氧化钠长期置于空气中最终所得固体产物相同
B．过氧化钠和氧化钠都能与二氧化碳或水发生化合反应
C．过氧化钠和氧化钠与水反应都有氢氧化钠生成
D．过氧化钠是强氧化剂，而氧化钠只是一种碱性氧化物
解析：选B。因2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑，2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2，Na2O＋H2O===2NaOH，Na2O＋CO2===Na2CO3，故C项正确，B项错误；将两者长期置于空气中，最终都变为碳酸钠白色粉末，故A项正确；D项显然也正确。
学习任务2 碳酸钠、碳酸氢钠的鉴别与除杂
1．碳酸钠与碳酸氢钠的鉴别方法
[知识拓展]
互滴法鉴别Na2CO3和稀盐酸
互滴法指当两种溶液反应时有两个不同的反应过程，且这两个过程的实验现象各不相同，则可以通过滴加顺序不同，利用产生的现象不同进行鉴别。
(1)将盐酸逐滴加入Na2CO3溶液中
①现象：开始无明显现象，后有无色气体放出。
②原理：COeq \\al(2－,3)＋H＋===HCOeq \\al(－,3)(无明显现象)，HCOeq \\al(－,3)＋H＋===H2O＋CO2↑(有无色气体放出)。
(2)将Na2CO3溶液逐滴加入稀盐酸中
①现象：立即有无色气体放出。
②原理：COeq \\al(2－,3)＋2H＋===H2O＋CO2↑。
2．碳酸钠与碳酸氢钠的除杂方法
有两支试管分别装有Na2CO3和NaHCO3溶液，下列鉴别二者的操作和判断均正确的是( )
[解析] A项，发生的反应分别为Na2CO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋2NaOH，2NaHCO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋Na2CO3＋2H2O，两者现象相同(产生白色沉淀)；B项，加入等体积、等质量分数的稀盐酸时，NaHCO3溶液反应更剧烈；C项，Na2CO3与CaCl2发生反应Na2CO3＋CaCl2===CaCO3↓＋2NaCl，产生白色沉淀，NaHCO3与CaCl2不反应；D项，逐滴加入等质量分数的稀盐酸时，NaHCO3立即产生气泡，Na2CO3开始无气泡产生，过一会儿才产生气泡。
[答案] C
1．纯碱和小苏打都是白色固体，在日常生活中都可以找到。若要在家中将它们区分开来，下面的方法中可行的是( )
A．分别放在炒锅中加热，观察是否有残留物
B．分别用干净铁丝蘸取样品在煤气炉的火焰上灼烧，观察火焰颜色
C．将样品溶解，分别加入澄清石灰水，观察是否有白色沉淀生成
D．在水杯中各盛相同质量的样品，分别加入等体积、等质量分数的白醋，观察反应的剧烈程度
解析：选D。2NaHCO3eq \(=====,\s\up7(△))Na2CO3＋H2O＋CO2↑，Na2CO3加热不分解，两者都有固体残留物，A不可行；Na2CO3和NaHCO3的焰色均为黄色，B不可行；在Na2CO3和NaHCO3溶液中分别加入澄清石灰水，均有CaCO3白色沉淀生成，C不可行；两水杯中均有CO2气体生成，但Na2CO3不如NaHCO3反应剧烈，D可行。
2．为除去括号内的杂质，所选用的试剂或方法不正确的是( )
A．Na2CO3溶液(NaHCO3)，加入适量的NaOH溶液
B．NaHCO3溶液(Na2CO3)，通入过量的CO2气体
C．Na2O2粉末(Na2O)，将混合物在氧气中加热
D．Na2CO3溶液(Na2SO4)，加入适量的Ba(OH)2溶液，过滤
解析：选D。Ba(OH)2＋Na2SO4===BaSO4↓＋2NaOH，虽除去了Na2SO4，但又增加了新的杂质NaOH，并且Na2CO3溶液也能与Ba(OH)2溶液反应。
1．“神舟”号载人航天器中，宇航员所在的返回舱都是密封的，宇航员吸入氧气，呼出二氧化碳，如果二氧化碳含量过大，会使宇航员困乏，呼吸频率加快，严重的会窒息，为使二氧化碳含量降低而保持舱内氧气的适当比例，可以在返回舱内放入( )
A．Na2O2 B．Na2CO3
C．NaOH D．氧气瓶
解析：选A。由于2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2，所以Na2O2可以使CO2含量降低且保持舱内O2的适当比例。
2．(2020·南宁高一检测)Na2O和Na2O2在下列哪一点性质上是相似的( )
A．颜色 B．水溶液的酸碱性
C．强氧化性 D．漂白性
解析：选B。Na2O为白色固体，无强氧化性和漂白性，Na2O2为淡黄色固体，具有强氧化性和漂白性，故A、C、D不正确；Na2O＋H2O===2NaOH，2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑，两者的水溶液都是强碱溶液，故B正确。
3．下列物质中，既能和盐酸反应，又能和氢氧化钠反应的物质是( )
A．碳酸钠 B．碳酸氢钠
C．氯化钠 D．硫酸铜
解析：选B。碳酸氢钠既能和氢氧化钠反应生成碳酸钠和水，又能和盐酸反应生成氯化钠、二氧化碳和水。
4．对于反应2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑，下列说法中正确的是( )
A．Na2O2是氧化剂，H2O是还原剂
B．Na2O2既是氧化剂，又是还原剂
C．该反应中电子转移的数目为4e－
D．每有18 g H2O与足量Na2O2反应，则固体增重4 g
解析：选B。在Na2O2与H2O的反应中，Na2O2中－1价氧元素原子之间发生电子转移，Na2O2既是氧化剂又是还原剂；电子转移的数目为2e－；根据原子守恒，固体增重质量等于参加反应的水中氢原子的质量，即18 g H2O参加反应，固体增重2 g。
5．A、B、C、D、E五种物质的焰色试验都呈黄色，A、B与水反应都有气体放出，A与水的反应放出的气体具有还原性，同时都生成C，C溶液与适量的CO2反应生成D，D溶液与过量的CO2反应生成E，E加热能变成D。
(1)写出A～E的化学式：A________、B________、C________、D________、E________。
(2)E加热生成D的化学方程式是__________________________________
________________________________________________________________________。
(3)写出C溶液和CO2反应生成D的离子方程式：____________________
______________________________________________________________。
解析：焰色试验都呈黄色则都含有钠元素，A、B与水反应都有气体放出，可以推断出A和B是过氧化钠和金属钠中的一种，二者生成的气体是氧气和氢气，氢气具有还原性，故A是钠，B是过氧化钠，生成的C则是氢氧化钠；由题意可以推断出D是碳酸钠，E是碳酸氢钠。
答案：(1)Na Na2O2 NaOH Na2CO3 NaHCO3
(2)2NaHCO3eq \(=====,\s\up7(△))Na2CO3＋CO2↑＋H2O
(3)CO2＋2OH－===COeq \\al(2－,3)＋H2O
[核心素养水平])
[合格考检测])
1．在做面包、蛋糕等面食点心时需要加入一定量的发酵粉，下列物质是发酵粉的主要成分之一的是( )
A．氯化钠 B．碳酸钠
C．硫酸钠 D．碳酸氢钠
解析：选D。做面包、蛋糕等面食点心时加入的发酵粉的主要成分之一是碳酸氢钠，在做糕点时它受热分解生成二氧化碳气体，使糕点疏松多孔，而氯化钠、碳酸钠、硫酸钠性质稳定，加热不易分解。
2．(2020·洛阳高一检测)一个集气瓶中放有一团棉花，向其中倒入CO2气体时棉花燃烧起来，则棉花中可能包有( )
A．烧碱 B．氧化钾
C．过氧化钠 D．小苏打
解析：选C。2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2，反应生成氧气且放出热量，使棉花燃烧起来。
3．(2020·北京海淀区高一检测)下列物质的溶液，能与1 ml·L－1小苏打溶液发生化学反应，既无气体生成也无沉淀生成的是( )
A．苏打 B．氯化氢
C．熟石灰 D．烧碱
解析：选D。A项，不反应，不符合题意；B项，反应为NaHCO3＋HCl===NaCl＋CO2↑＋H2O，不符合题意；C项，反应为NaHCO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋NaOH＋H2O或2NaHCO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋Na2CO3＋2H2O，不符合题意；D项，反应为NaHCO3＋NaOH===Na2CO3＋H2O，符合题意。
4．下列离子方程式书写正确的是( )
A．NaHCO3溶液中加入稀盐酸：COeq \\al(2－,3)＋2H＋===CO2↑＋H2O
B．碳酸钠溶液与硫酸反应：COeq \\al(2－,3)＋2H＋===CO2↑＋H2O
C．碳酸氢钠溶液中加入少量氢氧化钙溶液：Ca2＋＋HCOeq \\al(－,3)＋OH－===CaCO3↓＋H2O
D．碳酸氢钠溶液中加入足量氢氧化钙溶液：Ca2＋＋2HCOeq \\al(－,3)＋2OH－===CaCO3↓＋COeq \\al(2－,3)＋2H2O
解析：选B。A项，HCOeq \\al(－,3)不能完全电离，不能拆成离子，错误；C项，加入少量氢氧化钙时OH－不可能有剩余，错误；D项，加入足量氢氧化钙不可能生成COeq \\al(2－,3)，错误。
5．某溶液中含有HCOeq \\al(－,3)、Na＋、Ba2＋、NOeq \\al(－,3)等4种离子，若向其中加入少量的Na2O2固体后，溶液中离子数目保持不变的是( )
A．HCOeq \\al(－,3) B．Na＋
C．Ba2＋ D．NOeq \\al(－,3)
解析：选D。过氧化钠与水反应的化学方程式为2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑，溶液中Na＋数目增大；由于发生反应HCOeq \\al(－,3)＋OH－===H2O＋COeq \\al(2－,3)，所以溶液中HCOeq \\al(－,3)数目减小；由于发生反应Ba2＋＋COeq \\al(2－,3)===BaCO3↓，所以溶液中Ba2＋数目减小；NOeq \\al(－,3)数目保持不变，D正确。
6．下列有关Na2CO3和NaHCO3的性质比较中，正确的是( )
A．热稳定性：Na2CO3