第12讲 钠及其氧化物-【精梳精讲】2024年高考化学大一轮精品复习课件(新教材)
展开颜色: 状态:导电、导热: 延展性:硬度、熔点、密度:
( 金Au延展性最好!)
(金、铜、铋Bi除外)
1.金属越活泼,和O2反应越剧烈; 2.有些金属能在空气中燃烧,如Na、Mg;3.有些金属能在纯氧中燃烧,如Al、Fe;4.有些在空气中虽不能燃烧,但也会反应,生成氧化物,如Cu、Fe、Al等分别能生成CuO、Fe2O3、Al2O3。氧化铝是一层致密的保护膜;5.条件不同,产物不同,或现象不同。
*例如:金属与O2的反应
共性:与非金属、水、酸、盐、氧化物等反应
差异:具体反应情况具体分析
一般金属都能与氧气直接化合(Ag、Pt、Au除外)。
第12讲 钠 及 其 氧 化物
单质 → 氧化物 → 氧化物对应水化物(碱) → 盐
1.了解钠的单质和氧化物的性质及用途。2.掌握钠与氧气、水、酸、盐溶液反应的特点。3.了解氧化钠与过氧化钠的区别,掌握Na2O2与H2O、CO2反应的规律。
考点一 钠的性质及用途
考点二 钠的氧化物
考点一 钠的性质及用途
密度:ρ(H2O) ρ(Na) ρ(煤油);
硬度:质地 ,可以用 切割。
熔点:低于100 ℃;
颜色: 色,有金属光泽;
2.存放:少量:保存在煤油当中(实验室) 大量:石蜡封存(工业上)
思考交流:实验时如何取用单质钠?
镊子取,滤纸吸,小刀切,余下的要放回原瓶,盖好
2.从原子结构认识钠的化学性质——还原性
Na - e- → Na+
点燃:
常温:
(1)与非金属单质(如O2、Cl2 、S等)的反应
4Na+O2=2Na2O
2Na+O2==Na2O2
问题: Na2O2和Na2O谁更稳定?
判断: 1mlNa与O2反应生成Na2O和Na2O2,失去 ml电子?
Na与1mlO2反应生成Na2O和Na2O2,失去 ml电子?
(黄色火焰,生成淡黄色粉末)
(混合研磨即可发生爆炸)
( NaH具有强还原性 )
Na浮在水面上,熔化成一个闪亮的小球,并四处游动,发出嘶嘶的响声,滴有酚酞的水变红 。
→ 1)反应放热 2)钠的熔点低
→ 产生了气体推动钠球游动
→ 生成了碱性物质NaOH
(2)与水反应①离子方程式: 。
2Na+2 H2O=2Na++2OH-+H2↑
金属钠与H2O电离出的H+反应,置换出H2
1.将Na投入煤油与水的分层液体中,现象如何?
钠熔化成小球且在煤油和水的界面处上下跳动,有气泡生成,钠最终完全溶解
2.将4.6gNa投入95.4g蒸馏水中后,溶质的质量分数为( ) A.8% B.大于8% C.小于8% D.无法确定
2Na+2 H2O = 2NaOH+H2↑
(3)与盐酸反应离子方程式: 。
2Na+2H+= 2Na++H2↑
问题:钠与HNO3呢?
(剧烈反应,甚至发生爆炸)
反应实质:钠与酸电离出的H+反应,置换出H2
(若酸不足,则多余的钠与水反应!)
注意:硝酸与金属反应,都不能产生H2
→将Na、Mg、Al各0.3ml,分别放入100ml1ml/L HCl(aq)中,同温同压下产生的气体体积比为 ( )
A、1:2:3 B、6:3:2 C、3:1:1 D、1:1:1
Na、Mg、Al、Fe等分别与不足量的酸反应,产生H2的量
按酸的量计算:2H+→H2
温馨提示: 按方程式计算或直接通过得失电子数进行计算
(4)钠与含有活泼氢的有机物反应——醇、酚、羧酸 等
与乙醇_____________________________
与乙酸_____________________________
与苯酚_____________________________
2Na+2C2H5OH→2C2H5ONa+H2↑
2Na+2CH3COOH→2CH3COONa+H2↑
2Na+2C6H5OH(熔化)→2C6H5ONa+H2↑
氢的活性越强,与钠反应越激烈,反应速率越快。
氢的活性: CH3COOH > C6H5OH > H2O > C2H5OH
钠沉于乙醇底部,平缓反应,产生无色气泡。滴加酚酞,溶液呈红色。
CH3COONa < C6H5ONa < NaOH < C2H5ONa
2Na+2H2O = 2NaOH+H2↑
问题:1.将钠投入饱和NaOH溶液中,将看到什么现象?
有无色气体和白色晶体(NaOH)析出
2.将钠投入饱和石灰水中,将看到什么现象?为什么?
①反应消耗了水,溶剂减少。②反应放热Ca(OH)2溶解度随温度升高而下降
因为2Na+2H2O = 2NaOH+H2↑
有无色气体和白色晶体[Ca(OH) 2] 析出
将金属钠分别加入下列各溶液中,反应的实质及现象?
先与水反应生成碱,再考虑碱与盐的反应!
钠溶解,放出无色无味气体
钠溶解,放出无色无味气体,析出晶体
钠溶解,有刺激性气味气体放出
NH4+ +OH-=NH3 ↑+H2O
总: 2Na+2NH4Cl=2NaCl+H2↑+2NH3↑
或:2Na+2H+ =2Na+ +H2↑
剧烈反应,钠溶解,放出无色无味气体
HCO3- + OH- = CO32-+H2O
2Na+2H2O+CuSO4=Na2SO4+H2↑+Cu(OH)2↓
2Na+2NaHSO4=2Na2SO4+H2↑
钠溶解,放出无色无味气体,有蓝色沉淀
2NaOH+CuSO4= Na2SO4+Cu(OH)2↓
钠溶解,放出无色无味气体,有红褐色沉淀生成
6Na+6H2O+2FeCl3=6NaCl+3H2↑+2Fe(OH)3↓
6Na + 6H2O + 2AlCl3 = 6NaCl + 3H2↑+ 2Al(OH)3↓
4Na + 2H2O + AlCl3 = 3NaCl + 2H2↑+ NaAlO2
①2Na+2H2O=2NaOH+H2↑
②再考虑NaOH与AlCl3的反应
钠在水溶液中的反应小结:
有酸H+为先,无酸H2O为先,NaOH的反应跟在H2O后面
(7)钠与熔融盐的反应
4Na + 4TiCl4(熔融)=== Ti + 4NaCl
②工业上,钠与熔融KCl反应制备K
Na + KCl(熔融)====== K↑ + NaCl
(原理:高沸点物质制低沸点物质)
思考与交流:工业上会用钠与熔融的镁盐反应制备金属镁吗?
钠可用于制备钛、锆、铌、钽等贵金属
(1)制取:化学方程式为 。(2)保存:密封保存,通常保存在 中。
(1)钠钾合金(室温呈液态)可用于核反应堆的传热介质。(2)用作电光源,制作高压钠灯。(3)冶炼某些金属。
(黄光射程远,透雾力强)
(钛、锆、铌、 钽等)
(4) 制取Na2O2等化合物。
1.钠可以保存在四氯化碳溶液中( )2.金属钠着火时,可用泡沫灭火器或干燥的沙土灭火( )3.钠表面自然形成的氧化层能够保护内层金属不被空气氧化( )4.金属钠具有强还原性,可与TiCl4溶液反应制取金属Ti( )5.钠的金属性比钾强,工业上用钠制钾的原理为Na+KCl K↑+NaCl6.实验结束后剩余的金属钠不能随意丢弃,应放回原试剂瓶中( )
1.下列实验中包括三种基本反应类型的是( )A.将钠投入水中B.将钠与硫黄粉末混合研磨C.将钠投入氯化铁溶液中,先产生红褐色絮状沉淀,后产生少量红色沉淀D.将钠投入足量碳酸氢钙溶液中
2.将一小块钠投入盛有5 mL饱和澄清石灰水的试管中,不可能观察到的现象是( )A.钠熔成小球并在液面上游动B.有气体生成C.试管底部有银白色物质生成D.溶液变浑浊
3.将金属钠放入盛有下列溶液的小烧杯中,既有气体又有白色沉淀产生的是___________(填序号)。①MgSO4溶液 ②BaCl2溶液 ③饱和澄清石灰水 ④Ca(HCO3)2溶液 ⑤CuCl2溶液 ⑥饱和食盐水 ⑦浓盐酸
2Na+2H2O=2NaOH+H2↑
Ca2++HCO3-+OH-=CaCO3↓+H2O
Cu(OH)2是蓝色沉淀
水减少,c(Na+)增大
溶液过饱和析出NaCl
Ca2++2HCO3-+2OH-=CaCO3↓+CO32-+2H2O
1). 你能写出上述过程中①②③④的反应方程式吗?
2).如果有1mlNa长期暴露在空气中完全变质, 最终可以得到 mlNa2CO3?
① 4Na+O2=2Na2O
② Na2O+H2O=2NaOH
③ CO2 + 2NaOH + 9H2O = Na2CO3· 10H2O
④ Na2CO3· 10H2O = Na2CO3 + 10H2O
5.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能否放回原试剂瓶?
镊子取,滤纸吸,小刀切,余下的要放回原瓶.
(2)有关钠反应的现象是______________________。
有气泡生成,钠熔化成小球且在煤油和FeSO4溶液界面处上下跳动,最终完全溶解
(3)大试管的溶液中出现的现象:______________。
(5)写出钠与硫酸亚铁溶液反应的化学方程式: 。
(4)装置中液面的变化:大试管内 ;长颈漏斗内 。
下层溶液出现白色絮状沉淀
下降 上升
2Na+FeSO4+2H2O=Fe(OH)2↓+Na2SO4+H2↑
→金属钠与溶液反应现象分析思维模板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: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(如生成难溶碱)、气体(NH3)等。
3.金属钠与盐或碱溶液反应的思维模板
考点二 钠的氧化物
Na2O+H2O=2NaOH
Na2O+CO2=Na2CO3
Na2O+2HCl=2NaCl+H2O
2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑
2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2
2Na2O2+4HCl=4NaCl+2H2O+O2↑
Na2O+SO2=Na2SO3
Na2O2+SO2=Na2SO4
→Na2O2的强氧化性
①Na2O2+FeCl3(溶液) ②Na2O2+FeCl2(溶液)
(1)判断①、②反应中可能发生的现象?
①、②反应均会有红褐色沉淀生成并有气体放出。
6Na2O2+4FeCl3 +6H2O
=4Fe(OH)3↓+ 3O2↑+12NaCl
2Na2O2+2H2O = 4NaOH+O2↑
①Na2O2+FeCl3(溶液)
3NaOH+FeCl3 = Fe(OH)3↓+ 3NaCl
→比较下列反应,回答问题:
(2)你能写出①、②反应化学方程式吗?
Na2O2+ FeCl2 + H2O
— Fe(OH)3↓+ NaCl
②Na2O2+FeCl2(溶液)
问题:Na2O2+CuSO4(溶液) ?
2Na2O2+2H2O+2CuSO4
=2Cu(OH)2↓+ O2↑+2Na2SO4
总:4Na2O2+4FeCl2+6H2O = 4Fe(OH)3↓+O2↑+8NaCl
③Na2O2+Na2SO3溶液
③Na2O2+Na2SO3+H2O=Na2SO4+2NaOH
④Na2O2+H2S=S↓+2NaOH
写出其中的化学方程式。
判断③、④反应中可能发生的现象?
⑤SO2通入品红溶液中,加热⑥Na2O2加入到品红溶液中,加热
⑤SO2的漂白性是因它能与某些有色物质化合, 生成易分解的无色物质
判断⑤、⑥反应中可能发生的现象,为什么?
溶液红色褪去,加热后又恢复红色
溶液红色褪去,加热后不能恢复红色
⑥Na2O2的漂白性是因其具有强氧化性。
⑦NaOH溶液滴入紫色石蕊溶液中⑧Na2O2固体加入到紫色石蕊溶液中
生成NaOH,呈碱性,同时Na2O2又有漂白性。
判断⑦、⑧反应中可能发生的现象?
(2)当Na2O2遇KMnO4、K2Cr2O7等强氧化剂时,表现出还原性,氧化产物为O2。
(3)当Na2O2遇CO2、H2O、H+则发生自身的氧化还原反应。
→1ml Na2O2转移 ml电子?
(1)当Na2O2遇到还原性物质如:S2-、I-、Fe2+、SO2、SO32-等物质时,表现出氧化性
1.氧化钠、过氧化钠均为离子化合物( )2.1 ml Na2O2固体中含离子总数为4NA( )3.H2O2和Na2O2都属于过氧化物,含有的化学键完全相同( )4.7.8 g过氧化钠含有的共用电子对数为0.2NA( )5.Na2O2在潮湿的空气中放置一段时间,最终产物是NaOH( )6.Na2O由两种单质直接反应生成,将其加入Ba(HCO3)2溶液中同时有气体和沉淀产生( )
1.某溶液中含有HCO3-、SO32-、CO32-、CH3COO-4种阴离子。向其中加入足量的Na2O2固体后,溶液中离子浓度基本保持不变的是(假设溶液体积无变化)( ) A.CH3COO- B.SO32- C.CO32- D.HCO3-
考查Na2O2与其他溶液反应时,要注意二点:
①Na2O2自身的强氧化性② Na2O2与水反应使溶液呈强碱性
HCO3-+ OH-= CO32-+H2O
2.在溶液中加入中足量Na2O2后,仍能大量共存的离子组是( ) A.NH4+、Ba2+、Cl-、NO3- B.K+、AlO2-、Cl-、SO42- C.Ca2+、Mg2+、NO3-、HCO3- D.Na+、Cl-、CO32-、SO32-
解析:此题主要从两方面考虑:①考虑Na2O2的强氧化性,溶液中具有还原性的离子不能共存;②2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑,考虑不能与OH-共存的离子
3.在一定温度下,向饱和的烧碱溶液中放入一定量的Na2O2 ,充分反应后恢复到原温度,下列说法正确的是 ( ) A.溶液中Na+浓度增大,有O2放出B.溶液的OH-浓度不变,有H2放出C.溶液中Na+数目减小,有O2放出D.溶液的OH-浓度增大,有O2放出
注意:题中“饱和”、“过氧化钠”、“原温度”等关键条件。
4.久置空气中会发生颜色变化,但颜色变化不是由于跟氧气反应引起的物质是( ) A.过氧化钠固体 B.亚硫酸钠固体 C.硫酸亚铁晶体 D.苯酚晶体
5.过氧化钠可作为氧气的来源。常温常压下二氧化碳和过氧化钠反应后,若固体质量增加了28 g,反应中有关物质的物理量正确的是(NA表示阿伏加德罗常数)( )
2 ml 2 ml 2 ml 56 g
转移2电子 Δm
6.往甲、乙、丙、丁四个烧杯内分别放入0.1 ml的钠、氧化钠、过氧化钠和氢氧化钠,然后各加入100 mL水,搅拌,使固体完全溶解,则甲、乙、丙、丁溶液中溶质的质量分数大小顺序是( )A.甲<乙<丙<丁 B.丁<甲<乙=丙C.甲=丁<乙=丙 D.丁<甲<乙<丙
甲:Na 乙:Na2O 丙:Na2O2 丁:NaOH
甲:Na→NaOH,消耗H2O,溶剂减少
生成NaOH相等,消耗H2O相等溶剂相等
②2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑
即:相当于H2可被Na2O2完全吸收
7.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
依题意可知:必须是物质燃烧消耗O2的量,等于CO2和H2O与Na2O2反应产生O2的量。
7.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
④ 2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2
即:相当于CO可被Na2O2完全吸收
推而广之:凡化学式符合(CO)m(H2)n形式的物质,均可被Na2O2完全吸收
变形为(CO)6(H2)6
变形为C·(CO)11(H2)11
即:1份C燃烧后,产物CO2被Na2O2完全吸收,相当于多增加了
D反应后质量增加大于a g
问题:若a g草酸H2C2O4呢?
反应后质量增加小于a g
T2.在一密闭容器中有CO、H2、O2共16.5 g和足量的Na2O2,用电火花引燃,使其完全反应,Na2O2增重7.5 g,则原混合气体中O2的质量分数是A.54.5% B.40% C.36% D.33.3%
则O2的质量是16.5 g-7.5 g=9.0 g
所以原混合气体中O2的质量分数
×100%≈54.5%。
1.物质的量的关系无论是CO2或H2O的单一物质还是二者的混合物,通过足量的Na2O2时,CO2或H2O与放出O2的物质的量之比均为2∶1。
从“四个角度”理解H2O、CO2与Na2O2反应的定量关系
2.气体体积关系若CO2和水蒸气的混合气体(或单一气体)通过足量的Na2O2,则气体体积减少的量等于原混合气体体积的 ,且等于生成O2的体积。
4.固体质量关系(质量守恒定律拓展应用)
如:w g 符合通式为(CO)m(H2)n的物质,在O2中充分燃烧后,将其产物通过足量的Na2O2固体,反应完毕,固体增重也必是w g。
无机物:CO、H2及CO、H2的混合气体
有机物: CH3OH(甲醇)、CH3COOH(醋酸)、C6H12O6(葡萄糖)等
4.Na2O2是一种常见的过氧化物,具有强氧化性和漂白性。
(1)请写出Na2O2的电子式:________________,其中化学键的类型为______________________,氧元素的化合价为_____。(2)用化学方程式解释使酚酞溶液变红的原因: ,依据实验现象推测红色褪去的原因是_____________________________________。
反应生成的H2O2具有漂白作用
二、过氧化钠的性质与探究
(3)用离子方程式解释加入酸性高锰酸钾溶液后溶液褪色的原因:_______________________________________。(4)根据实验分析,过氧化钠与水反应除了生成氢氧化钠和氧气外,还存在另一反应,则另一反应的化学方程式为____________,其反应类型为___________。
2MnO4-+5H2O2+6H+=2Mn2++5O2↑+8H2O
Na2O2+2H2O=2NaOH+H2O2
过氧化物的结构特点与性质
无论是过氧化钠还是其他过氧化物,具有强氧化性、漂白性等特殊性质的根本原因是这些物质中都含有过氧键。
1.(1)写出下列物质的电子式:过氧化钙:_____________,过氧化氢: _____________;从结构上看上述两种物质在结构上的共同特点是 .
两个氧原子之间都含有一个共用电子对(或都含有一个过氧键)
(2)纯净的过氧化钙(CaO2)是一种新型水产养殖增氧剂,常用于鲜活水产品的运输。可以起到杀菌、解酸(吸收二氧化碳)、防腐、供氧的作用。分别写出供氧、解酸(吸收二氧化碳)的化学方程式: 、 。
2CaO2+2H2O=2Ca(OH)2+O2↑
Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O
2.指出下列物质中的过氧键,并标出氧元素的化合价。
3.(1)五氧化铬又称过氧化铬,其中Cr元素的化合价为+6价,则每个CrO5分子中存在过氧键的数目为___个。
设CrO5中过氧键(-O-O-)有x个,-2价O有y个
2x+2y=62x+y=5
(2)过氧化尿素[CO(NH2)2·H2O2]是一种白色晶体,可用于漂白、消毒和增氧剂,在酸性溶液中过氧化尿素中的过氧化氢与重铬酸钾反应生成较稳定的蓝色过氧化铬(CrO5),重铬酸钾与H2O2反应的离子方程式为_______________________,上述反应______(填“是”或“不是”)氧化还原反应。
4H2O2+Cr2O72-+2H+=2CrO5+5H2O
俗名 ,是一种白色固体,易吸水潮解,易溶于水并放热,水溶液有涩味,有强腐蚀性。
置于烧杯中,快速称量。
(l) NaOH = Na+ + OH-(遇酚酞变红)
②盛装NaOH的试剂瓶不能用玻璃塞SiO2+2NaOH=Na2SiO3 + H2O
SO2 + 2NaOH = Na2SO3 + H2O
①固体NaOH(或碱石灰)不能用来干燥酸性气体
SO2 + NaOH = NaHSO3
(SO2、CO2、SiO2、SO3、P2O5等)
(写出SO2与NaOH反应方程式)
[酸碱指示剂、酸、酸酐、某些非金属单质、某些盐等反应]
(3)与酸或*酚(C6H5OH)发生中和反应
NaOH + HCl = NaCl + H2O
NaOH + CH3COOH = CH3COONa + H2O
(4)与某些非金属单质(Cl2、S、Si)等反应
Cl2 + 2NaOH = NaCl + NaClO + H2O
Si + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2H2↑
NaOH + C6H5OH → C6H5ONa + H2O
(浑浊的苯酚溶液变澄清)
3S + 6NaOH = 2Na2S + Na2SO3 + 3H2O
(写出有关反应方程式)
(很特别的反应,记住)
(5)与Al、 Al2O3、 Al(OH)3反应
Al2O3 + 2NaOH = 2NaAlO2 + H2O
Al(OH)3 + NaOH = NaAlO2 + 2H2O
(6)与盐发生复分解反应
NH4Cl + NaOH = NaCl + NH3·H2O
MgCl2 + 2NaOH = Mg(OH)2 ↓+ 2NaCl
Ca(HCO3)2 + 2NaOH = CaCO3↓+ Na2CO3+2H2O
2Al+ 2NaOH + 6H2O = 2NaAlO2 + 3H2↑+ 4H2O
*(7)与卤代烃、酯、 油脂、蛋白质等发生反应
CH3CH2-Cl + NaOH --→
2.写出硬脂酸甘油酯水解反应方程式
CH3CH2-OH + NaCl
CH2=CH2↑+ NaCl+ H2O
3 C17H35COONa +
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