2024年高考化学一轮总复习 第3单元 第1讲　钠及其化合物 学案（含高考真题和课后作业）（教师版 ）

这是一份2024年高考化学一轮总复习 第3单元 第1讲　钠及其化合物 学案（含高考真题和课后作业）（教师版 ），共28页。学案主要包含了钠的化学性质，Na2O2的氧化性与还原性等内容，欢迎下载使用。
第三单元　金属及其重要化合物
第1讲　钠及其化合物
复习目标
1．了解钠及其重要化合物的主要性质及应用。
2．了解钠及其重要化合物的制备方法。
3．了解钠及其重要化合物的相互转化。
考点一　钠及其氧化物

1．钠的物理性质
金属钠是一种银白色、有金属光泽的固体，质地柔软，是热和电的良导体；钠的密度比水的小，比煤油的大，熔点低。
2．钠的化学性质
从钠原子的原子结构可知钠具有很强的还原性：

(1)钠与非金属单质(如O2、S、Cl2等)反应
O2：4Na＋O2===2Na2O(常温)
2Na＋O2Na2O2(加热)
S：2Na＋S===Na2S(研磨爆炸)
Cl2：2Na＋Cl22NaCl
(2)钠与水反应
①化学方程式为2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑。
②与滴加酚酞的水反应的现象及解释

操作
现象
原理或解释
向一个盛有适量蒸馏水的小烧杯中滴加几滴酚酞试液，然后把一小块金属钠投入小烧杯中
钠浮在水面上
钠的密度比水小
钠熔成银白色小球
反应放热，钠的熔点较低
钠小球在水面上迅速到处游动
钠与水反应剧烈，反应产生的气体推动小球游动
与水反应伴有“嘶嘶”的响声
溶液变红
有碱性物质生成
(3)钠与盐酸、稀硫酸反应
离子方程式为2Na＋2H＋===2Na＋＋H2↑。
(4)钠与某些盐溶液反应：一般考虑钠先与水反应，生成的NaOH再与该盐发生复分解反应。
如：
与CuSO4溶液反应：2Na＋2H2O＋CuSO4===Cu(OH)2↓＋Na2SO4＋H2↑。与FeCl3溶液反应：6Na＋6H2O＋2FeCl3===2Fe(OH)3↓＋6NaCl＋3H2↑。
(5)与含羟基或羧基的有机物发生置换反应
①与乙醇反应：2CH3CH2OH＋2Na―→2CH3CH2ONa＋H2↑。
②与丙酸反应：2CH3CH2COOH＋2Na―→2CH3CH2COONa＋H2↑。
3．钠的制取、保存和用途
(1)制取：化学方程式为2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑。
(2)保存：密封保存，通常保存在石蜡油或煤油中。
(3)用途：钠钾合金(液态)可用于原子反应堆的导热剂；用于制供氧剂Na2O2；用作电光源，制作高压钠灯；冶炼某些金属——金属钠具有强还原性，熔融状态下可以用于制取金属，如4Na＋TiCl44NaCl＋Ti。
4．氧化钠、过氧化钠的比较
名称
细目
氧化钠
过氧化钠
化学式
Na2O
Na2O2
电子式


色、态
白色固体
淡黄色固体
氧元素化合价
－2
－1
物质类别
碱性氧化物
过氧化物(不是碱性氧化物)
阴、阳离子个数比
1∶2
1∶2
稳定性
较不稳定
较稳定
生成条件
通过钠的常温氧化生成
钠在加热或燃烧条件下与O2反应生成
与水反应
Na2O＋H2O===2NaOH
2Na2O2＋2H2O ===4NaOH＋O2↑
与CO2反应
Na2O＋CO2===Na2CO3
2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2
与SO2反应
Na2O＋SO2===Na2SO3
Na2O2＋SO2===Na2SO4
与盐酸反应
Na2O＋2HCl===2NaCl＋H2O
2Na2O2＋4HCl===4NaCl＋2H2O＋O2↑
用途
—
强氧化剂、供氧剂、漂白剂
保存
密封保存
转化
2Na2O＋O22Na2O2
　请指出下列各说法的错因
(1)钠和金属的盐溶液反应，能置换出盐中的金属。
错因：钠先与盐溶液中的水反应生成NaOH和H2，NaOH再与盐发生复分解反应。
(2)把钠投入(NH4)2SO4溶液中只生成H2一种气体。
错因：钠与H2O反应生成的NaOH与(NH4)2SO4反应还有NH3生成。
(3)金属钠可以保存在四氯化碳中。
错因：金属钠的密度小于四氯化碳，不能保存在四氯化碳中，应保存在煤油或石蜡油中，以隔绝空气。
(4)Na2O2加入石蕊溶液中，溶液变蓝。
错因：Na2O2具有强氧化性，现象应为先变蓝后褪色。
(5)1 mol Na2O2参与反应转移电子的物质的量一定为1 mol。
错因：不一定，如Na2O2与SO2的反应转移电子的物质的量应为2__mol。

一、钠的化学性质
1．钠与O2反应
(1)反应条件不同，钠与O2反应的产物不同。常温下，钠与O2反应生成Na2O；加热或点燃条件下，钠与O2反应生成Na2O2。
(2)无论Na与O2反应生成Na2O还是Na2O2，只要参与反应的Na的质量相等，则转移电子的物质的量一定相等。
2．钠与溶液的反应
(1)在做钠与水反应的实验时，所取的金属钠颗粒不能太大，否则易发生危险；多余的钠应放回原试剂瓶；观察实验现象时眼睛不能离烧杯太近；酚酞不要加太多，以免影响实验现象。
(2)钠与水、酸、盐溶液反应的本质均是与H＋的反应，反应顺序是：有酸酸在前，无酸水为先。
(3)钠与盐的饱和溶液反应，由于溶剂H2O减少，盐溶液中可能有晶体析出。
3．金属钠长期露置在空气中会发生一系列变化，其现象如下：
银白色金属钠表面变暗出现白色固体接着表面变稀白色块状固体白色粉末状物质
上述各步反应的化学方程式：
①4Na＋O2===2Na2O；
②Na2O＋H2O===2NaOH；
③2NaOH＋CO2＋9H2O===Na2CO3·10H2O；
④Na2CO3·10H2O===Na2CO3＋10H2O。
二、Na2O2的氧化性与还原性
从元素化合价角度分析Na2O2的性质：

(1)Na2O2的强氧化性
试剂
现象
反应原理
SO2气体
—
Na2O2＋SO2===Na2SO4
氢硫酸
溶液变浑浊
Na2O2＋H2S===S↓＋2NaOH
酚酞溶液
产生气体，溶液先变红后褪色
与水反应生成O2和NaOH，使溶液变红，Na2O2的强氧化性又使之褪色
品红溶液
红色褪去
Na2O2的强氧化性使之褪色
(2)遇KMnO4等强氧化剂时，Na2O2表现出还原性，氧化产物为O2。
(3)遇CO2、H2O、H＋时，H元素和C元素都处于最高价态，不能被氧化，Na2O2发生自身的氧化还原反应。

角度一　钠的性质、保存及用途
1．下列有关钠的叙述正确的是(　　)
A．Na与足量O2反应生成Na2O，随着温度的升高，生成Na2O的速率逐渐加快
B．金属钠具有强还原性，可与TiCl4溶液反应制取金属Ti
C．钠保存在煤油中，是因为煤油不与钠发生反应，钠比煤油密度大，煤油可以使钠隔绝空气和水蒸气
D．金属钠着火时，可用泡沫灭火器或干燥的沙土灭火
答案　C
2．下列叙述不正确的是(　　)
A．2.3 g Na与O2完全反应，生成3.2 g产物时失去电子的物质的量为0.1 mol
B．切开的金属Na暴露在空气中，光亮的表面逐渐变暗，发生的反应为2Na＋O2===Na2O2
C．Na与稀盐酸反应的离子方程式为2Na＋2H＋===2Na＋＋H2↑
D．将少量Na投入FeCl3溶液中，既有沉淀生成又有气体放出
答案　B
角度二　氧化钠和过氧化钠
3．相同物质的量的Na2O2和Na2O的比较中，不正确的是(　　)
A．两种物质所含原子个数之比为4∶3
B．两种物质中阴、阳离子的物质的量之比分别为1∶1、1∶2
C．若两种物质与足量的水反应后所得溶液的体积相等，则所得溶液的物质的量浓度相等
D．两种物质与足量的CO2反应，消耗气体的质量比为1∶1
答案　B
4．在一密闭容器中有CO、H2、O2共28.5 g和足量的Na2O2，用电火花引燃，使其完全反应，Na2O2增重10.6 g，则原混合气体中O2的质量分数是(　　)
A．48.6% B．56.7%
C．62.8% D．68.3%
答案　C
解析　由反应2CO＋O22CO2、2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2，可得CO＋Na2O2===Na2CO3(实际上不能发生)，同理，由反应2H2＋O22H2O、2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑，可得Na2O2＋H2===2NaOH(实际上不能发生)，所以过氧化钠固体增加的质量实际等于其中CO、H2的质量，所以O2的质量是28.5 g－10.6 g＝17.9 g，则原混合气体中O2的质量分数w(O2)＝×100%≈62.8%。
Na2O2与CO2、H2O的反应规律
反应先后关系
当CO2、水蒸气的混合气体与Na2O2反应时，可看成Na2O2先与CO2反应，再与H2O反应
电子转移关系
当Na2O2与CO2、H2O反应时，物质的量的关系为2Na2O2～O2～2e－，n(e－)＝n(Na2O2)＝2n(O2)
气体体积变化关系
CO2、水蒸气(或二者的混合气体)通过Na2O2时，气体体积的减少量是参加反应的气体体积的，等于生成氧气的量，即ΔV＝V(O2)＝V(反应)
固体质量变化关系
CO2、水蒸气分别与足量Na2O2反应时，固体相当于吸收了CO2中的“CO”、水蒸气中的“H2”，所以固体增加的质量分别为28 g·mol－1×n(CO2)、2 g·mol－1×n(H2O)

考点二　碳酸钠、碳酸氢钠

1．碳酸钠与碳酸氢钠的物理性质及用途
名称
细目
碳酸钠
碳酸氢钠
化学式
Na2CO3
NaHCO3
俗名
纯碱、苏打
小苏打
色、态
白色粉末(Na2CO3·10H2O为白色晶体)
白色晶体
溶解性
易溶于水
易溶于水，溶解度比Na2CO3小
用途
制洗涤剂、肥皂、玻璃等
灭火剂、发酵剂、治疗胃酸过多
2．碳酸钠和碳酸氢钠的化学性质
(1)热稳定性
①Na2CO3性质稳定，受热难分解。
②NaHCO3性质不稳定，受热易分解，化学方程式为2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑。
(2)与酸(足量盐酸)反应(填离子方程式)
①Na2CO3：CO＋2H＋===CO2↑＋H2O。
②NaHCO3：HCO＋H＋===CO2↑＋H2O。
(3)与碱[Ca(OH)2溶液]反应(填离子方程式)
①Na2CO3：CO＋Ca2＋===CaCO3↓。
②NaHCO3
NaHCO3少量：HCO＋OH－＋Ca2＋===CaCO3↓＋H2O；
NaHCO3过量：2HCO＋2OH－＋Ca2＋===CaCO3↓＋CO＋2H2O。
(4)与盐溶液(CaCl2溶液)反应(填离子方程式)
①Na2CO3：Ca2＋＋CO===CaCO3↓。
②NaHCO3：与CaCl2溶液不反应。
(5)相互转化
①Na2CO3→NaHCO3
向饱和Na2CO3溶液中通入CO2，化学方程式为Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3↓。
②NaHCO3→Na2CO3
NaHCO3固体加热分解转化成Na2CO3；NaHCO3溶液与适量NaOH反应。
3．焰色试验
(1)焰色试验：很多金属或它们的化合物灼烧时都会使火焰呈现特征颜色。
(2)操作
铂丝无色待测物观察火焰颜色铂丝无色
(3)常见金属元素的焰色
锂元素：紫红色；钠元素：黄色；钾元素：紫色(透过蓝色钴玻璃观察)；Ca元素：砖红色；铜元素：绿色。
　请指出下列各说法的错因
(1)在酒精灯加热条件下，Na2CO3、NaHCO3固体都会分解。
错因：在酒精灯加热条件下，NaHCO3会分解，Na2CO3不会分解。
(2)能用Ca(OH)2溶液鉴别Na2CO3和NaHCO3溶液。
错因：不能，二者与Ca(OH)2溶液反应的现象一样，应选用CaCl2或BaCl2溶液。
(3)将稀盐酸逐滴滴入碳酸钠与氢氧化钠的混合溶液中，立即产生气泡。
错因：HCl先与NaOH反应，后与碳酸钠反应生成碳酸氢钠，最后才与碳酸氢钠反应生成气体，不会立即产生气泡。
(4)除去CO2中的HCl气体，应选用饱和Na2CO3溶液。
错因：除去CO2中的HCl气体，应选用饱和NaHCO3溶液。
(5)用热的纯碱溶液清洗炊具上的油污时，不涉及化学变化。
错因：纯碱水解产生NaOH，油脂在碱性条件下水解生成甘油和高级脂肪酸钠，发生化学变化。
(6)焰色试验是一种复杂的化学变化。
错因：焰色试验是物理变化。
(7)焰色试验均应透过蓝色钴玻璃观察。
错因：只有观察钾元素的焰色时需要透过蓝色钴玻璃。

一、Na2CO3、NaHCO3的鉴别与除杂
1．鉴别
(1)利用热稳定性不同

(2)相同条件下利用反应速率不同

(3)利用溶液的碱性不同

2．除杂
混合物(括号内为杂质)
除杂方法
Na2CO3(s)(NaHCO3)
加热法
NaHCO3(aq)(Na2CO3)
通入足量CO2
Na2CO3(aq)(NaHCO3)
滴加适量NaOH溶液
二、侯氏制碱法
1．工艺流程

2．反应原理：NaCl＋NH3＋H2O＋CO2===NaHCO3↓＋NH4Cl，2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O
3．注意事项：不能先通入CO2达饱和后再通入NH3，因为CO2在水中的溶解度很小(1∶1)，即使再通入过量的NH3，所生成的NaHCO3、NH4Cl也很少，这样就无法制取NaHCO3。

角度一　碳酸钠和碳酸氢钠的性质及应用
1．下列关于Na2CO3和NaHCO3的性质的说法错误的是(　　)
A．相同温度时，在水中的溶解度：NaHCO3＜Na2CO3
B．热稳定性：NaHCO3＜Na2CO3
C．与同浓度盐酸反应的剧烈程度：NaHCO3＜Na2CO3
D．相同温度时，等物质的量浓度溶液的pH：NaHCO3＜Na2CO3
答案　C
2．某同学用Na2CO3和NaHCO3溶液进行如图所示实验。下列说法中正确的是(　　)

A．实验前两溶液的pH相等
B．实验前两溶液中离子种类完全相同
C．加入CaCl2溶液后生成的沉淀一样多
D．加入CaCl2溶液后反应的离子方程式都是CO＋Ca2＋===CaCO3↓
答案　B
解析　CO的水解程度大于HCO，Na2CO3溶液的pH较大，A错误；实验前两溶液中都存在Na＋、CO、HCO、H＋、OH－，B正确；题图中左、右两支试管中发生反应的离子方程式分别为CO＋Ca2＋===CaCO3↓、Ca2＋＋2HCO===CaCO3↓＋H2O＋CO2↑，右边试管中HCO不足，生成的沉淀比左边试管中的沉淀少，故C、D均错误。
角度二　钠及其重要化合物之间的转化
3．下列各反应中，生成物不随反应条件或反应物的用量变化而变化的是(　　)
A．Na和O2 B．NaOH和CO2
C．Na2CO3和HCl D．NaHCO3和NaOH
答案　D
4．将一定量的Na2O2和NaHCO3混合后，在密闭容器中加热充分反应，排出气体，冷却后有固体物质剩余，下列选项不正确的是(　　)
选项


剩余的固体物质
A
1
2
Na2CO3
B
1.5
2
Na2O2、Na2CO3
C
2
1
Na2O2、NaOH、Na2CO3
D
2
2
NaOH、Na2CO3
答案　B
解析　将Na2O2与NaHCO3混合加热，有关的反应方程式依次为2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O、2CO2＋2Na2O2===2Na2CO3＋O2、2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑。当Na2O2与NaHCO3的物质的量之比为1∶2时，二者反应的总方程式为2Na2O2＋4NaHCO34Na2CO3＋O2↑＋2H2O；当Na2O2与NaHCO3的物质的量之比为1∶1时，二者反应的总方程式为2Na2O2＋2NaHCO32Na2CO3＋O2↑＋2NaOH，即当n(Na2O2)∶n(NaHCO3)≤1∶2时，反应后剩余固体为Na2CO3；当1∶21∶1时，反应后剩余固体为Na2O2、NaOH、Na2CO3，由此可以判断A、C、D正确，B错误。
钠及其重要化合物之间的转化

角度三　焰色试验
5．下列对焰色试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
答案　D
6．为鉴别K2CO3和NaHCO3两种白色固体，4名同学分别设计了4种不同的方法，其中不可行的是(　　)
A．分别配成1 mol·L－1的溶液，各取1 mL滴加1滴酚酞溶液，比较颜色深浅
B．分别取样配成溶液，滴加Ba(OH)2溶液，观察有无白色沉淀
C．分别取样在试管中加热，将可能产生的气体通入澄清石灰水，观察有无白色浑浊
D．分别配成溶液，用铂丝蘸取溶液在酒精灯火焰上灼烧，观察火焰的颜色(必要时可透过蓝色钴玻璃)
答案　B
解析　K2CO3和NaHCO3均与氢氧化钡反应生成碳酸钡白色沉淀，B不可行。
核心素养　证据推理与模型认知——碳酸钠、碳酸氢钠与盐酸反应图像分析
[素养要求]　通过分析Na2CO3、NaHCO3与盐酸反应的本质与数量关系，运用数形结合思想分析Na2CO3、NaHCO3与盐酸反应图像特点，建立认知模型，培养“证据推理与模型认知”的核心素养。

一、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)。


二、依据图像特点判断溶液溶质成分的方法

若a＝0(即图像从原点开始)
溶液中的溶质为NaHCO3
若V(Oa)＝V(ab)(即Oa段与ab段消耗盐酸的体积相同)
溶液中的溶质为Na2CO3
若V(Oa)>V(ab)(即Oa段消耗盐酸的体积大于ab段消耗盐酸的体积)
溶液中的溶质为Na2CO3和NaOH
若V(Oa)