【期末综合复习】人教版(2019)化学必修第一册 高一上学期期末-专题04 钠及其化合物(知识串讲)
展开专题04 钠及其化合物
一、钠的性质
1.钠与氧气的反应
(1)钠的性质及其保存
钠是一种硬度小、熔点低的银白色的金属,具有金属光泽。常温下极易被氧化,加热时可燃烧生成淡黄色的Na2O2。因为钠在空气中极易被氧化,实验室保存钠时应与空气隔绝,通常保存在煤油中。
(2)钠在常温下与氧气反应的化学方程式是4Na+O2===2Na2O,在加热或点燃时反应的化学方程式是2Na+O2Na2O2。由此得出的结论是反应条件不同,其产物不同。
操作 | 现象 | 结论 |
①新切开的钠有银白色的金属光泽; ②在空气中很快变暗 | ①钠为银白色金属; ②硬度小; ③常温下,钠与氧气反应,化学方程式为4Na+O2===2Na2O | |
钠先熔化成银白色的小球,然后剧烈燃烧,发出黄色火焰,生成淡黄色的固体 | ①钠的熔点低; ②钠在氧气中燃烧,化学方程式为2Na+O2Na2O2 |
2.钠与水的反应
(1)钠与水的反应实验
(2)钠与水反应的化学方程式是2Na+2H2O===2NaOH+H2↑,氧化剂是H2O,还原剂是Na,离子方程式是2Na+2H2O===2Na++2OH−+H2↑。
3.钠与酸溶液、碱溶液和盐溶液的反应
(1)钠与酸溶液反应
①钠与酸溶液反应时先与酸中的H+反应,离子方程式:2Na+2H+===2Na++H2↑。
②如果钠过量,钠把酸消耗尽之后,再与水反应。
(2)钠与碱溶液反应
实质就是钠与水的反应。
(3)钠与盐溶液反应
钠与盐溶液反应时,首先与水反应生成NaOH,然后NaOH与盐发生复分解反应(若氢氧化钠不与盐反应,则只有钠与水的反应)。例如:
Na与CuSO4溶液的反应:2Na+2H2O===2NaOH+H2↑,2NaOH+CuSO4===Cu(OH)2↓+Na2SO4,总反应式为2Na+2H2O+CuSO4===Cu(OH)2↓+Na2SO4+H2↑。
Na与K2SO4溶液的反应:2Na+2H2O===2NaOH+H2↑(仅此一步反应)。
二、氧化钠和过氧化钠
1.氧化钠和过氧化钠的比较
物质 | 氧化钠(Na2O) | 过氧化钠(Na2O2) | ||
组成 | Na+与O2−以2∶1 形成化合物 | Na+与(过氧根离子)以2∶1形成化合物 | ||
色态 | 白色固体 | 淡黄色固体 | ||
所属类别 | 碱性氧化物 | 过氧化物 | ||
氧元素化合价 | ﹣2(最低价态) | ﹣1(中间价态) | ||
生成条件 | 在空气中(缓慢氧化) | 加热或点燃 | ||
化学 性质 | 与H2O反应 | Na2O+H2O===2NaOH | 2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑ | |
与CO2反应 | Na2O+CO2===Na2CO3 | 2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2 | ||
| 与酸反应 | Na2O+2HCl===2NaCl+H2O | 2Na2O2 + 4HCl===4NaCl+2H2O+O2↑ | |
氧化性 | 较弱 | 较强 | ||
主要用途 |
| 强氧化剂、漂白剂、供氧剂 | ||
保存 | 干燥、封闭 | 干燥、封闭 | ||
2.Na2O2与H2O反应的实验探究
反应的化学方程式为2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑。
3.Na2O2与CO2、H2O反应中的关系
反应的化学方程式:
2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2 ①
2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑ ②
(1)物质的量的关系
无论是CO2还是H2O,通过足量的Na2O2时,放出O2的物质的量与CO2或H2O的物质的量之比均为1∶2。
(2)固体质量关系
①2Na2O2 + 2CO2===2Na2CO3+O2 Δm(固体)
2×78 g 2 mol 2×106 g 56 g (2 mol CO的质量)
即:发生反应①时,固体增加的质量等于与CO2等物质的量的CO的质量。
②2Na2O2 + 2H2O===4NaOH+O2↑ Δm(固体)
2×78 g 2 mol 4×40 g 4 g (2 mol H2的质量)
即:发生反应②时,固体增加的质量等于与H2O等物质的量的H2的质量。
(3)电子转移关系
在Na2O2与CO2或H2O的反应中,Na2O2既是氧化剂又是还原剂,每生成1 mol O2都转移2 mol电子。
三、Na2CO3和NaHCO3
1.Na2CO3和NaHCO3的性质比较
名称 | 碳酸钠(纯碱或苏打) | 碳酸氢钠(小苏打) |
物理性质 | 白色粉末,易溶于水 | 细小白色晶体,能溶于水,溶解度比Na2CO3小 |
与酸反应 | 能反应,有气体产生 | 剧烈反应,有气体产生 |
与碱反应 | 能与Ca(OH)2、Ba(OH)2溶液反应 | 与碱溶液都能反应 |
热稳定性 | 稳定、受热不易分解 | 受热易分解 |
可相互转化 | Na2CO3NaHCO3 |
现象:Na2CO3受热时澄清石灰水不浑浊;NaHCO3受热时澄清石灰水变浑浊。
2.碳酸钠与碳酸氢钠的鉴别
依据 | 原理 | 结论 |
热稳定性 | 2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O; Na2CO3受热不分解 | 加热有气体产生的是NaHCO3,无变化的是Na2CO3 |
与CaCl2、BaCl2的反应 | +Ca2+===CaCO3↓,+Ba2+=== BaCO3↓;与Ca2+、Ba2+不反应 | 有沉淀生成的是Na2CO3,无变化的是NaHCO3 |
与盐酸反应的剧烈程度 | Na2CO3+2HCl===2NaCl+H2O+CO2↑; NaHCO3+HCl===NaCl+H2O+CO2↑ | 生成气体剧烈的是NaHCO3,相对不剧烈的是Na2CO3 |
盐酸逐滴加入时的现象 | +H+===; +H+===CO2↑+H2O | 逐滴加入盐酸立即产生气体的是NaHCO3,开始不产生气体,滴加一会才产生气体的是Na2CO3 |
3.碳酸钠与碳酸氢钠的除杂
混合物(括号内为杂质) | 除杂方法及试剂 |
Na2CO3固体(NaHCO3) | 加热 |
NaHCO3溶液(Na2CO3) | 通入足量CO2气体 |
Na2CO3溶液(NaHCO3) | 加入适量NaOH溶液 |
特别提醒:
1.NaHCO3固体受热易分解,但在溶液中NaHCO3受热不分解。
2.Na2CO3固体性质稳定,在空气中不与CO2反应,但在溶液中Na2CO3可以与水、CO2反应生成NaHCO3。
3.碳酸钠溶液与盐酸反应分两步,第一步:+H+===,第二步:+H+===CO2↑+H2O。
4.不能用氢氧化钙溶液鉴别碳酸钠和碳酸氢钠溶液,因为二者均能与氢氧化钙反应产生白色沉淀。
四、焰色反应
1.将铂丝(或光洁无锈的铁丝)用盐酸洗净,在火焰上灼烧至与原来的火焰颜色相同后,若蘸取氯化钠溶液,在无色火焰上灼烧,可观察到的现象是火焰呈黄色;若蘸取氯化钾溶液,在无色火焰上灼烧,透过蓝色钴玻璃可观察到的现象是火焰呈紫色。
2.焰色反应实验操作步骤
特别提醒:
1.焰色反应产生的火焰颜色与元素的存在状态无关,如:灼烧钠的化合物和单质时,火焰颜色均为黄色。几种常见金属的焰色:钠:黄色,钾:紫色(透过蓝色钴玻璃),钙:砖红色。
2.焰色反应是物理变化而不是化学变化。
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