2021版高考化学鲁科版一轮教师用书：第1章第1节　钠及其化合物

第1节　钠及其化合物

钠及其氧化物

1．钠的主要性质及应用

(1)物理性质：银白色，金属光泽，ρ＝0.97 g·cm－3，比水的密度小、比煤油的密度大，质软，熔点为97.81 ℃，沸点为882.9 ℃。

(2)化学性质(写出化学方程式)

①与非金属反应

②与H2O反应：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑。

实验探究：Na与H2O(含酚酞)反应的现象及解释

③与乙醇反应：2Na＋2C2H5OH―→2C2H5ONa＋H2↑。

④与酸(HCl)反应：2Na＋2HCl===2NaCl＋H2↑。

⑤与盐(CuSO4)溶液反应：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，CuSO4＋2NaOH===Cu(OH)2↓＋Na2SO4(答案合理即可)。

⑥与熔融盐TiCl4反应：4Na＋TiCl4Ti＋4NaCl。

(3)钠的保存与用途

①保存：少量钠保存在煤油或石蜡油中。

②制备与用途：

2．钠的氧化物

(1)氧化钠和过氧化钠

(2)Na2O2的强氧化性与还原性

从元素化合价角度分析Na2O2的性质

2Na22

①强氧化性的五个表现

②遇KMnO4等强氧化剂时，表现出还原性，氧化产物为O2。

③遇到CO2、SO3等最高价氧化物时发生自身氧化还原反应生成盐和O2，既表现氧化性又表现还原性。

[补短板]

(1)钠与盐溶液反应的思维模板为

(2)Na与H2O或酸反应的实质是Na与H＋反应。

(3)Na2O为碱性氧化物，Na2O2不是碱性氧化物，二者中阴、阳离子个数比均为2∶1。

(4)1 mol Na2O2与足量的CO2或H2O反应时，转移电子均为1 mol，且两反应中Na2O2均既作氧化剂又作还原剂。

[知识应用]

1．金属钠露置在空气中会发生一系列变化：银白色金属钠(生成)(生成)(NaOH)(生成Na2CO3·10H2O白色块状物质)(生成)。

(1)填写空白。

(2)属于物理变化的有________(填序号)，属于化学变化的有________(填序号)。

[答案]　(1)Na2O　NaOH　Na2CO3

(2)③　①②④⑤

2．(1)Na投入Fe2(SO4)3溶液中发生反应的离子方程式为

_______________________________________________________________

_______________________________________________________________。

(2)Na2O2投入紫色石蕊试液中的现象为___________________。

(3)Na2O2投入CuSO4溶液中的现象为___________________，

有关离子方程式为_____________________________________。

(4)15.6 g Na2O2与足量的CO2和H2O(g)充分反应，生成________ L O2(标准状态)，转移电子数为________。

[答案]　(1)2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑、

Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓

(2)有气泡冒出，溶液先变蓝后又退色

(3)有气泡冒出，有蓝色沉淀生成

2Na2O2＋2H2O===4Na＋＋4OH－＋O2↑

Cu2＋＋2OH－===Cu(OH)2↓

(4)2.24　0.2NA

◎命题点1　钠及其氧化物的性质及实验探究

1．(2019·合肥质检)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(　　)

①MgSO4溶液　②Na2SO4稀溶液　③饱和澄清石灰水

④Ca(HCO3)2溶液　⑤CuSO4溶液　⑥饱和NaCl溶液

A．①④⑤⑥　　　　 B．①③⑤⑥

C．②④⑤⑥  D．①③④⑥

D　[2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，①中Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓；②中NaOH与Na2SO4不反应，不能产生沉淀，不符合题意；③中反应消耗水，溶液温度升高，Ca(OH)2的溶解度降低，析出Ca(OH)2沉淀；④中Ca2＋＋HCO＋OH－===CaCO3↓＋H2O；⑤中生成的Cu(OH)2是蓝色沉淀，不符合题意；⑥中水减少，c(Na＋)增大，使NaCl(s)Na＋(aq)＋Cl－(aq)平衡向左移动。]

2．下列关于Na2O2的说法正确的是(　　)

A．Na2O2与SO2反应生成Na2SO3和O2

B．Na2O2投入酚酞溶液中，溶液变红

C．Na2O2与水反应，Na2O2既是氧化剂，又是还原剂

D．Na2O2能与酸反应生成盐和水，所以Na2O2是碱性氧化物

C　[A项，Na2O2氧化SO2生成Na2SO4，错误；B项，最后溶液的红色又退色，错误；D项，Na2O2不是碱性氧化物，错误。]

3．如图甲是演示金属钠与水反应的重要实验，为收集检验气体产物，某兴趣小组将甲装置改进成如下乙或丙，请根据要求回答下列问题：

(1)按乙装置实验，液体添加完毕后，关闭活塞，打开右边胶塞，向煤油中加入一小块钠，立即塞好胶塞，可观察到的现象是________(双选，填选项字母)。

A．钠块始终保持在a处，直至完全消失

B．钠沉入U形管b处后又慢慢浮到a处

C．钠处于煤油和水的交界处上下浮动

D．随反应的进行煤油与胶塞处液面下降，漏斗中液面上升

E．最终钠块在煤油中燃烧起来

(2)乙装置中漏斗在反应过程中的主要作用是______________。

(3)用乙装置实验，点燃气体产物时，是否需要检验纯度？________(填“是”或“否”)。

(4)按图丙所示方法来收集产生的气体，需将钠包好，再放入水中。取相同质量的钠按下列两种情况收集产生的气体体积在相同条件下的关系是________(填选项字母)。

①用铝箔包住钠 ②用铜箔包住钠

a．①②二者收集气体一样多

b．①收集气体体积较大

c．②收集气体体积较大

[解析]　(1)Na的密度介于煤和水之间，反应过程产生的气泡附在Na表面，浮力变大，上浮，气泡破裂，浮力变小，又下降。

(3)乙装置产生的气体不含O2，不必验纯。

(4)Na与H2O反应放出H2时，生成的NaOH溶液与铝箔又反应生成H2。

[答案]　(1)CD　(2)贮存液体，防止溶液逸出　(3)否　(4)b

4．某课外活动小组设计如图实验装置，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。

(4)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________________________________。

(5)为进一步达到实验目的，应补充的实验是：取最终反应后Ⅲ中所得固体，____________________________________________。

[解析]　(1)此反应是放热反应。(2)依据实验目的，需要干燥CO2，所以装置Ⅰ是制取CO2的装置，因为盐酸易挥发出HCl，所以应选择稀硫酸、小苏打。  (3)先通干燥CO2，然后再通湿润CO2进行对比。(5)证明反应后固体中含有CO。

[答案]　(1)2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2　大于

(2)bc　(3)K2　(4)①除去未充分反应的CO2　②水与Na2O2反应生成O2　(5)加入稀盐酸，将产生的气体通入澄清石灰水中(答案合理即可)

◎命题点2　Na、Na2O2的有关定量计算

5．下列说法不正确的是(　　)

A．2.3 g Na投入97.7 g水中，所得溶液的质量分数为4%

B．62 g Na2O与78 g Na2O2投入相同体积的足量水中，所得溶液的浓度相同

C．78 g Na2O2与足量CO2或H2O(g)充分反应，二者生成的O2均为0.5 mol

D．将28 g CO充分燃烧生成的CO2完全通入足量Na2O2中完全反应，固体增重28 g

A　[Na投入水中生成H2逸出，溶液质量<100 g，溶液的质量分数大于4%。]

6．(2019·聊城模拟)200 ℃时，11.6 g CO2和水蒸气的混合气体与足量的Na2O2充分反应后固体质量增加了3.6 g，则原混合气体的总物质的量是(　　)

A．0.125 mol　　　　　 B．0.25 mol

C．0.5 mol D．1 mol

C　[  ―→

O2(11.6 g－3.6 g)―→n(O2)＝0.25 mol―→n(CO2)＋n(H2O)＝0.5 mol。根据质量守恒定律可知，生成O2的质量为11.6 g－3.6 g＝8 g，n(O2)＝＝0.25 mol，根据Na2O2与H2O(g)、CO2反应的物质的量的关系可知，CO2和H2O(g)的物质的量之和为0.25 mol×2＝0.5 mol。]

7．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的质量分数约是 (　　)

A．54.5%   B．40%

C．36% D．33.3%

A　[CO、H2、O2完全反应后生成的二氧化碳、水与过氧化钠反应生成碳酸钠、氢氧化钠，所以过氧化钠固体增重的质量等于CO、H2的质量，所以原混合气体中CO、H2的质量一共是7.5 g，则O2的质量是16.5 g－7.5 g＝9.0 g，所以原混合气体中O2的质量分数是×100%≈54.5%。]

8．(2019·邯郸模拟)将Na2O、Na2O2、Na和足量NaHCO3的混合物置于密闭容器中充分加热，经足够长的时间后排放出所有气体物质，则最终残留的固体物质是(　　)

A．Na2O2与Na2CO3　 B．Na2CO3

C．NaOH和Na2CO3 D．Na2CO3、Na2O2、NaOH

B　[NaHCO3足量，生成的H2O和CO2足量，使Na2O、Na2O2、Na反应完全，最终变成Na2CO3。]

9．将78 g Na2O2与84 g NaHCO3在密闭容器中加热充分反应，容器中固体成分及其质量为________，气体成分及其质量为________。

[解析]　2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋　H2O

84 g(1 mol)　　0.5 mol　0.5 mol　0.5 mol

2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2

0.5 mol　0.5 mol　0.5 mol　0.25 mol

2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑

0.5 mol　0.5 mol　1 mol　　0.25 mol

[答案]　Na2CO3：106 g、NaOH：40 g　O2：16 g

碱金属与焰色反应

1．碱金属的相似性与递变性

(1)相似性与递变性

(2)具体表现

①与O2等非金属反应

写出Li、Na与O2在点燃的条件下发生反应的化学方程式：4Li＋O22Li2O、2Na＋O2Na2O2。

K、Rb、Cs与O2反应生成比过氧化物结构更复杂的物质。

②与H2O反应

碱金属单质与水均能发生反应，生成氢氧化物和H2。反应的化学方程式可表示为(用M代表碱金属)2M＋2H2O===2MOH＋H2↑，但从Li→Cs反应的剧烈程度逐渐增强。

③与H2反应

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火焰呈现特征颜色的反应，属于物理变化，属于元素的性质，应用于检验某些元素的存在。如Na、Na2O、Na2CO3的焰色反应均为黄色。

(2)操作步骤

铂丝火焰无色―→蘸取待测物观察火焰颜色

注意：①洗涤铂丝用稀盐酸而不用稀硫酸，因铂丝表面杂质与盐酸反应生成沸点较低的氯化物易汽化挥发，而硫酸盐的沸点较高不易汽化挥发。

②铂丝也可用无锈的铁丝代替。

(3)常见金属元素的焰色反应

钠元素：黄色；钾元素：浅紫色(透过蓝色钴玻璃)，铜元素：绿色。

[口诀]　钠黄(色)钙砖红(色)锂紫红(色)，钾浅紫(色)钡黄绿(色)，锶为洋红(色)最美丽。

◎命题点1　碱金属的相似性和递变性

1．碱金属钫(Fr)具有放射性，它是碱金属元素中最重的元素，根据碱金属元素性质的递变规律预测其性质，其中不正确的是(　　)

A．在碱金属元素中它具有最大的原子半径

B．钫在空气中燃烧时，只生成化学式为Fr2O的氧化物

C．它的氢氧化物的化学式为FrOH，这是一种极强的碱

D．它能跟水反应生成相应的碱和氢气，由于反应剧烈而发生爆炸

B　[Fr性质很活泼，与O2反应可生成更复杂的氧化物，不是只生成Fr2O。]

2．最近，德国科学家实现了铷原子气体超流体态与绝缘态的可逆转换，该成果将在量子计算机研究方面带来重大突破。已知铷是第37号元素，质量数是85。根据材料回答下列问题：

(1)铷37Rb位于元素周期表的第______周期______族。

(2)关于铷的结构和性质，判断正确的是______(填序号)。

①与水反应比钠剧烈　②它的原子半径比钠小　③它的氧化物暴露在空气中易吸收CO2　④它的阳离子最外层电子数和镁原子相同　⑤它是还原剂

(3)氢化铷与水反应可放出氢气，则下列叙述正确的是________(填序号)。

A．氢化铷溶于水显酸性

B．氢化铷中氢被还原为氢气

C．氢化铷与水反应时，水是还原剂

D．氢化铷中氢离子核外有两个电子

(4)现有铷和另一种碱金属形成的合金50 g，当它与足量水反应时，放出标准状况下的氢气22.4 L，这种碱金属可能是________(填序号)。

A．Li    B．Na　　　C．K　　　D．Cs

[解析]　(4)若生成1 mol H2，所需碱金属的质量分别为：Li：14 g，Na：46 g，K：78 g，Rb：171 g，Cs：266 g。利用平均值的概念可知：Rb可能含Li或Na。

[答案]　(1)5　ⅠA　(2)①③⑤　(3)D　(4)AB

3．(2017·海南高考，T16)锂是最轻的活泼金属，其单质及其化合物有广泛的用途。回答下列问题：

(1)用碳酸锂和________反应可制备氯化锂，工业上可由电解LiCl­KCl的熔融混合物生产金属锂，阴极上的电极反应式为

_______________________________________________________________。

(2)不可使用二氧化碳灭火器扑灭因金属锂引起的火灾，其原因是___________________________________________________。

(3)硬脂酸锂是锂肥皂的主要成分，可作为高温润滑油和油脂的稠化剂。鉴别硬脂酸锂与硬脂酸钠、硬脂酸钾可采用的实验方法和现象分别是_____________________________________________。

(4)LiPF6易溶于有机溶剂，常用作锂离子电池的电解质。LiPF6受热易分解，其热分解产物为PF5和________。

[解析]　(1)碳酸锂与盐酸反应生成LiCl，由电解LiCl­KCl的熔融混合物产生金属锂，阴极上锂离子得到电子。

(2)Li是活泼的金属，与二氧化碳反应。  (3)阳离子不同、焰色反应不同。(4)在LiPF6和PF5中磷的化合价都是＋5价，因而该分解反应为非氧化还原反应，根据原子守恒，即可确定另一氟化物的化学式为LiF。

[答案]　(1)盐酸　Li＋＋e－===Li

(2)Li与二氧化碳反应

(3)焰色反应，观察到黄色的为硬脂酸钠，透过蓝色钴玻璃观察到紫色的为硬脂酸钾　(4)LiF

◎命题点2　焰色反应及应用

4．下列有关焰色反应实验操作注意事项的说法正确的是(　　)

①钾元素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

5．用光洁的铂丝蘸取某无色溶液在无色火焰上灼烧。直接观察到火焰呈黄色，下列判断正确的是(　　)

A．只含有Na＋

B．一定含有Na＋，可能含有K＋

C．既含有Na＋，又含有K＋

D．可能含有Na＋，还可能含有K＋

B　[Na＋的焰色反应干扰K＋的焰色反应，无法确定K＋的存在。]

[一题串知，落实考法]

已知A、B、C、D是单质及其化合物，其焰色反应均为黄色，存在如图转化(部分反应物或生成物已略去)。

(1)若A为金属钠，则E为________，A与水反应的离子方程式为_______________________________________________________________。

[考查Na的性质]

(2)若A为过氧化钠，则E为________，A与CO2反应的化学方程式为_______________________，A与水反应的离子方程式为__________。

若A的质量为7.8 g，与足量水反应，转移电子的物质的量为________。[考查Na2O2的性质]

(3)过氧化钠是碱性氧化物吗？________(选填“是”或“不是”)。过氧化钠的电子式为________，过氧化钠中阴、阳离子个数比是________。[考查Na2O2的结构]

(4)①向C、D溶液中分别加入足量Ca(OH)2溶液，现象分别是________、________，有关离子方程式为_________________、______________________。

②向C、D溶液中分别逐滴滴入稀盐酸，现象分别是___________________、_______________________________________________________________，有关的离子方程式分别为_____________、______________。

[考查Na2CO3、NaHCO3的性质]

[答案]　(1)H2　2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑

(2)O2　2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2

2Na2O2＋2H2O===4Na＋＋4OH－＋O2↑　0.1 mol

(3)不是　　1∶2

(4)①白色沉淀　白色沉淀　CO＋Ca2＋===CaCO3↓　HCO＋OH－＋Ca2＋===CaCO3↓＋H2O

②开始没有气体生成，后来有气体生成　立即有气体生成　CO＋H＋===HCO、HCO＋H＋===CO2↑＋H2O　HCO＋H＋===CO2↑＋H2O

[真题体验，感悟考向]

1．设NA为阿伏加德罗常数的值，下列有关叙述正确的是________(填序号)。

①(2019·全国卷Ⅱ)Na2O2在空气中放置后由淡黄色变为白色，其方程式为2Na2O2===2Na2O＋O2↑

②(2018·全国卷Ⅱ)碳酸钠可用于去除餐具的油污

③(2017·全国卷Ⅱ)将金属钠在燃烧匙中点燃，迅速伸入集满CO2的集气瓶中，瓶中产生大量白烟，有黑色颗粒产生，可得出CO2具有氧化性

④(2015·全国卷Ⅱ)钠在空气中燃烧可生成多种氧化物。23 g钠充分燃烧时转移电子数为NA

⑤(2017·全国卷Ⅱ)乙醇和水都可与金属钠反应产生可燃性气体，可得出乙醇分子中的氢与水分子中的氢具有相同的活性

⑥(2015·全国卷Ⅱ)将稀盐酸滴入碳酸钠与氢氧化钠的混合溶液，立即产生气泡

⑦(2015·全国卷Ⅰ)过氧化钠与水反应时，生成0.1 mol O2转移的电子数为0.2NA

⑧(2014·全国卷Ⅱ)用热碱水清除炊具上残留的油污，没有发生化学反应

⑨(2014·全国卷Ⅱ)CO2通过Na2O2粉末后固体质量增加

[答案]　②③④⑦⑨

2．(2019·全国卷Ⅱ，T26(1))利用焰色反应的原理既可制作五彩缤纷的节日烟花，亦可定性鉴别某些金属盐。灼烧立德粉样品时，钡的焰色为________(填标号)。

A．黄色　　　　 B．红色

C．紫色 D．绿色

[答案]　D