浙江专用高考化学一轮复习专题3金属及其化合物第一单元钠镁及其化合物学案

第一单元　钠、镁及其化合物

[考点分布]

考点一　钠、镁的性质及用途[学生用书P30]

一、钠的性质、制取及用途

1．钠的物理性质

颜色：银白色，有金属光泽；

密度：ρ(H2O)>ρ(Na)>ρ(煤油)；

熔点：低于100 ℃；

硬度：质地柔软，可以用小刀切割。

2．从钠原子的原子结构认识钠的化学性质——还原性

(1)与非金属单质(如O2、Cl2)的反应

O2

Cl2：2Na＋Cl22NaCl

(2)与水反应

①离子方程式：2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑。

②与滴加酚酞的水反应的现象及解释

(3)与酸反应

离子方程式：2Na＋2H＋===2Na＋＋H2↑。

3．钠的制取及保存

(1)制取：化学方程式为2NaCl2Na＋Cl2↑。

(2)保存：密封保存，通常保存在石蜡油或煤油中。

4．钠的用途

(1)制取Na2O2等化合物。

(2)钠、钾合金(液态)可用于快中子反应堆做热交换剂。

(3)用作电光源，制作高压钠灯。

(4)冶炼某些金属

金属钠具有强的还原性，熔融状态下可以用于制取金属，如4Na＋TiCl44NaCl＋Ti。

二、镁的存在、工业制法及性质

1．镁的存在

自然界中的镁主要以化合态的形式存在地壳和海水中，海水中镁的总储量约为1.8×1015 t。

2．镁的工业制法

3．镁的性质

(1)与N2、O2反应，化学方程式为3Mg＋N2Mg3N2、2Mg＋O22MgO。

(2)与非氧化性酸反应，离子方程式为Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑。

(3)与CO2反应，化学方程式为2Mg＋CO22MgO＋C，反应现象为镁在二氧化碳中剧烈燃烧，放出耀眼的白光，有黑色固体生成。

题组一钠的性质及应用

1．(2021·浙江效实中学期中)下列物质中，不能与金属钠反应的是(　　)

A．煤油　　　　　　　　 B．水

C．乙醇  D．氯气

解析：选A。钠不与煤油反应，常用煤油来保存金属钠，故A符合题意；钠和水反应生成氢氧化钠和氢气，故B不符合题意；钠和乙醇反应生成乙醇钠和氢气，故C不符合题意；在点燃条件下，钠与氯气反应生成氯化钠，故D不符合题意。

2．(2016·浙江4月选考，T8)下列有关钠及其化合物的说法不正确的是(　　)

A．电解饱和食盐水可制取金属钠

B．钠与氧气反应的产物与反应条件有关

C．氧化钠与水反应生成氢氧化钠

D．钠可以从四氯化钛中置换出钛

答案：A

题组二钠与水反应实验的拓展

3．向分别盛有100 mL水、100 mL 0.1 mol·L－1盐酸、100 mL 0.1 mol·L－1硫酸铜溶液的X、Y、Z三个烧杯中各投入 0.05 mol Na(假设反应后溶液体积均不变)。下列有关说法正确的是(　　)

A．三个烧杯中发生反应的离子方程式均为2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑

B．三个烧杯中钠均在液面上剧烈反应，且X烧杯中反应最剧烈

C．三个烧杯反应后，生成的溶质的物质的量浓度相同

D．三个烧杯反应后，生成的气体的质量一定相同

解析：选D。钠与盐酸反应时先与H＋反应，离子方程式表示为2Na＋2H＋===2Na＋＋H2↑，与CuSO4溶液反应会生成沉淀，A错误；三个烧杯中，水中的氢离子浓度最小，反应最慢，B错误；X烧杯中生成的溶质为0.05 mol NaOH，Y烧杯中生成的溶质为0.01 mol NaCl和0.04 mol NaOH，Z烧杯中生成的溶质为0.01 mol Na2SO4和0.03 mol NaOH，故Z烧杯中生成的溶质的物质的量浓度最小，C错误；因向三个烧杯中加入钠的物质的量相同且钠全部反应完，故生成H2的量相同，D正确。

4．(2020·黄岩选考模拟)有人设计出一种在隔绝空气条件下让钠与FeSO4溶液反应的方法以验证反应实质。实验时，往100 mL大试管中先加40 mL煤油，取3粒米粒大小的金属钠放入大试管后塞上橡皮塞，通过长颈漏斗加入FeSO4溶液使煤油的液面至胶塞，并夹紧弹簧夹(如图)。仔细观察，回答下列问题：

(1)如何从试剂瓶中取用金属钠：____________________________________；

剩余的Na____________(填“能”或“不能”)放回原试剂瓶。

(2)装置中液面的变化：大试管内____________；长颈漏斗内____________。

(3)写出钠与硫酸亚铁溶液反应的化学方程式：__________________________________________________________

_____________________________________________________________。

答案：(1)用镊子从试剂瓶中取一块金属钠，用滤纸吸干表面上的煤油，用小刀在玻璃片上切成米粒大小　能

(2)液面下降　液面上升

(3)2Na＋FeSO4＋2H2O===Fe(OH)2↓＋Na2SO4＋H2↑

1.金属钠与可溶性盐溶液反应的思维模板

2．金属钠与溶液反应的现象分析

(1)共性：因为钠与不同的溶液反应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：反应中不停地发出“嘶嘶”的响声。

(2)差异性：与酸及强酸弱碱盐溶液反应时，由于溶液中H＋浓度较大，反应比与水剧烈，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(难溶碱)、气体(NH3)等。

题组三镁的性质

5．(2020·台州质量检测)下列说法不正确的是(　　)

A．金属镁在空气中较易被氧化，生成的氧化膜对金属镁有保护作用

B．去除表面氧化膜的金属镁，能在空气中点燃，产生耀眼的白光

C．将镁粉加入水中加热煮沸冷却后，滴加酚酞，会变红色

D．氮气很稳定，即使高温加热，去除表面氧化膜的镁条也不能在氮气中燃烧

解析：选D。镁条表面的氧化膜对镁有保护作用，A正确；镁条在空气中可点燃，B正确；镁粉在加热条件下可与水缓慢反应生成Mg(OH)2沉淀物，但Mg(OH)2不是绝对不溶，微量Mg(OH)2 溶解在水中，使溶液呈碱性，C正确；去除表面氧化膜的镁条可以在高温下与氮气反应，D错误。

6．物质的量为0.1 mol的镁条在只含有CO2和O2混合气体的容器中燃烧(产物不含碳酸镁)，反应后容器内固体物质的质量不可能为(　　)

A．3.2 g  B．4.0 g

C．4.2 g  D．4.6 g

解析：选D。镁条在CO2和O2中燃烧，实质发生的是氧化还原反应，镁做还原剂，CO2和O2做氧化剂。容器中CO2和O2的量是未知的，反应后容器内固体物质的质量为未反应的镁的质量、生成的碳的质量及生成的MgO的质量。

①当气体中无O2，Mg完全与CO2反应时，反应后固体物质的质量最大，

2Mg　＋　CO22MgO　＋　C

0．1 mol　        0.1 mol      0.05 mol

m(固体)＝0.1 mol×40 g·mol－1＋0.05 mol×12 g·mol－1＝4.6 g；

②当金属镁没有反应，则容器内固体物质的质量最少，0.1 mol×24 g·mol－1＝2.4 g；

由于容器中含有CO2和O2的混合气体，且镁条也参加了反应，因此反应后固体物质的量为2.4 g＜m(固体)＜4.6 g，故选D。

(1)镁在空气中燃烧可能发生下列化学反应：

2Mg＋O22MgO；

3Mg＋N2Mg3N2；

2Mg＋CO22MgO＋C。

(2)冶炼金属镁是电解熔融的MgCl2而不是电解熔融的MgO，其原因是MgO的熔点高达2 800 ℃，远远高于MgCl2的熔点，使之熔化需要消耗更多的能量。

考点二　钠的重要化合物[学生用书P32]

一、氧化钠与过氧化钠的比较

续　表

　(1)金属钠在空气中无论生成单一的Na2O或Na2O2，还是生成二者的混合物，1 mol Na只能转移1 mol 电子。

(2)过氧化钠的阴离子为O，故Na2O2中阳离子和阴离子的物质的量之比为2∶1。Na2O2不是碱性氧化物，有强氧化性、漂白性，遇到湿润的红色石蕊试纸时，先使试纸变蓝，后使其褪色。

二、碳酸钠与碳酸氢钠

1．性质(不特别注明的填化学方程式)

2．转化

Na2CO3NaHCO3

3．鉴别方法

(1)利用热稳定性不同

固体

(2)利用和酸反应生成气体的速率不同(相同条件下)

(3)利用阴离子的不同

溶液

(4)利用溶液的酸碱性不同

溶液

题组一过氧化钠的性质及应用

1．(2020·金华东阳二中模拟)关于过氧化钠和氧化钠，下列说法不正确的是(　　)

A．Na2O2比Na2O性质稳定，放置在空气中不会变质

B．同物质的量的两种物质与足量的CO2反应，消耗气体的质量比为1∶1

C．同物质的量的两种物质溶于等量且足量的水中，生成碱的质量分数相等

D．Na2O是白色固体，Na2O2为淡黄色固体

解析：选A。Na2O2与Na2O均易吸收空气中CO2和H2O而变质，A错；二者最终均生成Na2CO3，B正确；Na2O2比Na2O多的那部分O元素以O2形式放出，故生成NaOH的质量分数相等，C正确。

2．将O2、CH4、Na2O2放入密闭容器中，在150 ℃条件下用电火花引燃反应，恰好完全反应，此时容器中的压强为零，由此得出原混合物中O2、CH4、Na2O2的物质的量之比为(　　)

A．1∶1∶1　　　　　　　 B．2∶2∶6

C．1∶2∶6  D．无法确定

解析：选C。由题意可知，三种物质恰好完全反应后压强为零，说明最终剩余固体为Na2CO3和NaOH。根据“凡是分子组成符合(CO)n(H2)m形式的一种或几种物质的混合物与足量Na2O2反应，固体Na2O2增加的质量等于该混合物的质量”的规律可知，要使O2和CH4的组成符合(CO)n(H2)m的形式，则必须有n(O2)∶n(CH4)＝1∶2。假设有1 mol O2、2 mol CH4与n mol Na2O2反应：2CH4＋O2＋Na2O2―→Na2CO3＋NaOH，然后由氢原子守恒确定NaOH的物质的量为8 mol，由碳原子守恒确定Na2CO3的物质的量为2 mol，最后求出Na2O2的物质的量为6 mol，即可得出反应的化学方程式为2CH4＋O2＋6Na2O2===2Na2CO3＋8NaOH，C项正确。

3．(2020·衢州高一测试)一定量碳酸氢钠与过氧化钠的混合物在密闭体系中充分加热后，排出气体，测出固体残留物中有两种成分，则该固体组成中一定含有(　　)

A．NaHCO3、Na2CO3  B．NaOH、Na2CO3

C．Na2O2、Na2CO3  D．Na2O2、NaOH

解析：选B。NaHCO3受热易分解为Na2CO3，故A、D两项错误；Na2O2与NaHCO3分解产生的CO2、H2O反应，一定有Na2CO3生成，也会有NaOH生成，但不会是Na2O2、Na2CO3的组合，B项正确、C项错误。

4．(2020·宁波中学高三模拟)

某课外活动小组设计下列实验装置，验证“二氧化碳与水接触时才能和过氧化钠反应”。

(1)过氧化钠与二氧化碳反应的化学方程式是__________________________，该反应中，反应物的总能量__________(填“大于”或“小于”)生成物的总能量。

(2)装置Ⅰ中的试剂是________(填字母)。

a．稀盐酸  b．稀硫酸

c．小苏打  d．石灰石

(3)实验时，应先打开弹簧夹________(填“K1”或“K2”)，观察到预期现象后，关闭它，再打开另一个弹簧夹。

实验过程中将带火星的木条置于a口，观察到带火星的木条始终不复燃。

①为观察到最终木条复燃，甲建议在Ⅲ后安装一个盛有碱石灰的干燥管，目的是__________________________________________________________________

___________________________________________________；

②乙认为即使采纳甲的建议且最终观察到木条复燃，也不能证明CO2参与了反应，原因是________________________________________________________

____________________________________________________________。

解析：(1)此反应是放热反应。(2)依据实验目的，装置Ⅰ是制取CO2装置，因为盐酸易挥发出HCl，所以应选择稀硫酸，H2SO4与CaCO3生成微溶的CaSO4，故应选择小苏打。(3)先通干燥的CO2，再通湿润的CO2进行对比。

答案：(1)2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2　大于

(2)bc　(3)K2　①除去未充分反应的CO2

②水与Na2O2反应生成氧气

Na2O2结构和强氧化性的常考点

(1)Na2O2的电子式为，O是个原子团。

(2)Na2O2与H2O、CO2的反应都是Na2O2自身的氧化还原反应，在反应中H2O、CO2既不是氧化剂，也不是还原剂。

(3)在探究Na2O2与其他溶液反应时，要注意Na2O2的强氧化性和其溶液的强碱性。熟记Na2O2表现强氧化性的5个实例：

①Na2O2与SO2的反应：Na2O2＋SO2===Na2SO4。

②Na2O2与FeCl2溶液的反应：能将Fe2＋氧化成Fe3＋，得到Fe(OH)3沉淀。

③Na2O2与氢硫酸的反应：能将H2S氧化成单质硫。

④Na2O2与Na2SO3溶液的反应：能将SO氧化成SO。

⑤Na2O2与品红溶液的反应：能使品红溶液褪色。

题组二Na2CO3、NaHCO3的性质及应用

5．(2018·浙江11月选考，T5)可用于治疗胃酸过多的物质是(　　)

A．碳酸氢钠  B．氯化钠

C．氯化钾  D．氢氧化钠

解析：选A。胃酸的主要成分是盐酸，治疗胃酸过多就是用盐或碱反应掉胃中过多的盐酸。碳酸氢钠可以和盐酸反应，生成对人体无害的氯化钠、水和二氧化碳。氢氧化钠的碱性太强，与盐酸反应剧烈，且具有强腐蚀性，会对人体造成伤害。所以一般选用碳酸氢钠治疗胃酸过多。

6.如图是模拟“侯氏制碱法”制取NaHCO3的部分装置。下列操作正确的是(　　)

A．a通入CO2，然后b通入NH3，c中放碱石灰

B．b通入NH3，然后a通入CO2，c中放碱石灰

C．a通入NH3，然后b通入CO2，c中放蘸稀硫酸的脱脂棉

D．b通入CO2，然后a通入NH3，c中放蘸稀硫酸的脱脂棉

解析：选C。侯氏制碱法的原理是向饱和的NaCl溶液中先通入NH3，然后通入CO2，利用生成的碳酸氢钠溶解度小而析出。由于NH3在水中的溶解度大所以先通NH3，且溶液呈碱性易吸收CO2，但为了防倒吸，所以a通入NH3，然后b通入CO2，考虑NH3的尾气处理所以选择放蘸稀硫酸的脱脂棉，即C选项正确。

7．(2020·宁波中学高三模拟)有关NaHCO3和Na2CO3的性质，以下叙述错误的是(　　)

A．等质量的NaHCO3和Na2CO3与足量盐酸反应，在相同条件下Na2CO3产生的CO2体积小

B．等物质的量的两种盐与同浓度盐酸完全反应，所消耗盐酸的体积Na2CO3是NaHCO3的两倍

C．等质量的NaHCO3和Na2CO3与盐酸完全反应，前者消耗盐酸较多

D．等物质的量的NaHCO3和Na2CO3与足量盐酸反应产生CO2一样多

答案：C

8．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－1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CO＋H＋===HCO，最后发生反应：HCO＋H＋===CO2↑＋H2O；因n(OH－)＝n(CO)＝0.01 mol，故加入0.02 mol HCl后开始有气体生成，故C正确。

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，第一步：CO转化为HCO，无气体产生；第二步：HCO与H＋反应产生CO2。消耗HCl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的混合溶液中逐滴加入盐酸，消耗HCl的体积与产生CO2的体积的关系如图3所示(设NaOH、Na2CO3的物质的量之比为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的物质的量之比为1∶1，其他比例时的图像略)。

题组三Na2CO3和NaHCO3含量的测定

9．(2016·浙江10月选考，T29)为确定Na2CO3和NaHCO3混合物样品的组成，称取四份该样品溶于水后分别逐滴加入相同浓度盐酸30.0 mL，充分反应，产生CO2的体积(已折算成标准状况下的体积，不考虑CO2在水中的溶解)如下表：

(1)样品中物质的量之比n(Na2CO3)∶n(NaHCO3)＝________。

(2)盐酸的物质的量浓度c(HCl)＝________。

答案：(1)2∶1(或2)　(2)2.50 mol·L－1

10．(2016·浙江4月选考，T28)为测定碳酸钠和碳酸氢钠混合样品中碳酸钠的质量分数，可通过加热分解得到的CO2质量进行计算。某同学设计的实验装置示意图如下：

请回答：

(1)仪器a的名称是________。

(2)装置B中冰水的作用是___________________________________。

(3)该同学设计的实验装置存在缺陷，有关该实验装置及实验过程中，下列因素可能使碳酸钠的质量分数偏高的是________。

A．样品分解不完全

B．装置B、C之间缺少CO2的干燥装置

C．产生CO2气体的速率太快，没有被碱石灰完全吸收

D．反应完全后停止加热，通入过量的空气

解析：(3)利用碳酸氢钠受热易分解生成水和二氧化碳，测定二氧化碳的质量来计算碳酸氢钠的质量，然后再计算碳酸钠的质量及质量分数。样品分解不完全，属于碳酸氢钠的质量比真实量要少，故碳酸钠的质量分数偏高；若产生CO2气体的速率太快，没有被碱石灰完全吸收，导致碳酸氢钠的质量比真实量要少，导致碳酸钠的质量分数偏高。故答案选AC。

答案：(1)干燥管　(2)冷凝反应生成的水　(3)AC

11．称取Na2CO3和NaOH固体混合物5.32 g，溶于水后加入60 mL 1.0 mol·L－1的Ba(OH)2溶液充分反应，经过滤、洗涤、干燥，称得沉淀3.94 g。为将滤液处理至中性后达标排放，需加入2.0 mol·L－1稀硫酸V mL。

请计算：

(1)混合物中n(Na2CO3)∶n(NaOH)＝________。

(2)稀硫酸的体积V＝________mL。

答案：(1)1∶4　(2)50

差量法在化学方程式计算中的妙用

(1)差量法的应用原理

差量法指根据化学反应前后物质的量发生的变化，找出“理论差量”。这种差量可以是质量、物质的量、气态物质的体积和压强、反应过程中的热量等。用差量法解题是先把化学方程式中的对应差量(理论差量)跟实际差量列成比例，然后求解。例如：

2C(s)＋O2(g)===2CO(g)

24 g　　　　　　        　Δm(固)＝24 g

2 mol　 1 mol　　2 mol　　Δn＝1 mol

　　　 22.4 L　  44.8 L　  ΔV(气)＝22.4 L(标况)

(2)使用差量法的注意事项

①所选用差值要与有关物质的数值成正比例或反比例关系。

②有关物质的物理量及其单位都要正确地使用，即“上下一致，左右相当”。

考点三　碱金属元素　焰色反应[学生用书P35]

1．碱金属的一般性与特殊性

(1)一般性

(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。

2．焰色反应

(1)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，属于元素的性质。

(2)操作

铂丝无色待测物观察火焰颜色铂丝无色

(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)；钙元素砖红色。

题组一碱金属元素性质规律的应用

1．(2020·浙江9＋1联盟联考)有关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．无水硫酸铯的化学式为Cs2SO4，它不易溶于水

解析：选C。钾的密度小于钠的密度，这是碱金属单质密度随核电荷数增加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。

2．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Na与水的反应剧烈

D．K也可放在煤油中保存

解析：选C。金属活动性顺序表中K在Na的前面，K比Na活泼，故K在空气中可以被氧气氧化，A项正确；Na与乙醇能够反应放出氢气，K也能与乙醇反应放出氢气，B项正确；K与水的反应比Na与水的反应剧烈，C项错误；Na、K均可放在煤油中保存，D项正确。

题组二焰色反应

3．下列有关焰色反应实验操作注意事项的说法中正确的是(　　)

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。由于焰色反应是通过观察火焰颜色来检验离子是否存在的方法，所以实验时所用火焰和所用金属丝在灼烧时都不应该有很明显的颜色，否则将无法观察到被检验离子的真实焰色反应情况；观察钾的火焰颜色时要透过蓝色钴玻璃，目的是滤去黄光，避免钠的干扰。

4．检验钠离子和钾离子的主要方法为焰色反应，下列说法不正确的是(　　)

A．透过蓝色钴玻璃观察某溶液的焰色反应呈浅紫色，则该溶液一定含有钾盐

B．并不是所有的金属元素都存在焰色反应，如铂丝和干净的铁丝的焰色反应为无色

C．进行焰色反应时，用稀盐酸洗涤并灼烧铂丝至无色，然后再进行实验

D．焰色反应火焰呈黄色时，样品中含有钠元素，还可能含有钾元素

解析：选A。透过蓝色钴玻璃观察某溶液的焰色反应呈浅紫色，则该溶液一定含有钾元素，但不一定含有钾盐，也可能为氢氧化钾等，A项错误；由于铂丝和干净的铁丝的焰色反应为无色，所以通常用铂丝或干净的铁丝蘸取试剂来做焰色反应，B项正确；用稀盐酸洗涤可以使得铂丝表面的杂质生成氯化物，再灼烧时容易挥发，C项正确；黄光能遮掩紫色的光，所以火焰呈黄色时，样品中含有钠元素，还可能含有钾元素，D项正确。