2021高三化学人教版一轮教师用书：第3章第1节钠及其化合物


第一节　钠及其化合物
考纲定位
要点网络
1.了解钠的主要性质及其应用。
2．掌握钠的重要化合物(Na2O2、NaOH、Na2CO3、NaHCO3等)的主要性质及其应用。
3．了解钠及其重要化合物的制备方法。
4．了解Na＋、K＋的检验方法。



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
化学式
Na2O
Na2O2
阳、阴离子
个数比
Na＋与O2－
之比为2∶1
Na＋和O
之比为 2∶1
氧的化合价
－2
－1
颜色
白色
淡黄色
与H2O反应
Na2O＋H2O===
2NaOH
2Na2O2＋2H2O===
4NaOH＋O2↑
与CO2反应
Na2O＋CO2===
Na2CO3
2Na2O2＋2CO2===
2Na2CO3＋O2
(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1∶2。
(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。

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____________________________________，
____________________________________________________
（用NA表示阿伏加德罗常数的值）。
(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，溶液先变蓝后又褪色
(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，最后溶液的红色又褪色，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)

Na及其氧化物的常见实验探究点
(1)Na与H2O或盐溶液反应实验。
(2)Na2O2参与反应的实验(如与CO2、SO2、H2O等反应)。
(3)Na2O2纯度的测定等。
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

Na2O2与CO2、H2O(g)反应的定量关系
(1)气体物质的量或体积关系
若CO2、水蒸气(或两混合气体)通过足量Na2O2，气体体积的减少量是原气体体积的，等于生成氧气的量，即ΔV＝V(O2)＝V(原气体)。
(2)固体质量关系
相当于固体(Na2O2)只吸收了CO2中的“CO”、H2O(g)中的“H2”；可以看作发生相应的反应：Na2O2＋CO===Na2CO3、Na2O2＋H2===2NaOH(实际上两反应不能发生)。故Δm(CO)＝28 g·mol－1 n(CO2)，Δm(H2)＝2 g·mol－1 n(H2O)。
对于(CxOy)mHn(CO2＋H2O)(Na2CO3＋NaOH)
(CxOy)mHn的质量为m g时，上述过程最终固体增重：
Δm
(3)电子转移关系
2Na2O2～2H2O(2CO2)～O2～2e－。
(4)先后顺序关系
一定量的Na2O2与一定量CO2和H2O(g)的混合物反应，解决问题时可视作Na2O2先与CO2反应，待CO2反应完成后，Na2O2再与H2O(g)发生反应(实际情况复杂得多)。
钠的碳酸盐——碳酸钠和碳酸氢钠

1．Na2CO3与NaHCO3的物理性质比较
名称
碳酸钠
碳酸氢钠
化学式
Na2CO3
NaHCO3
俗名
纯碱或苏打
小苏打
颜色、状态
白色粉末
细小白色晶体
水溶性
易溶于水
水中易溶，比Na2CO3的溶解度小
2.Na2CO3和NaHCO3的化学性质及其应用
(1)Na2CO3

写出上述序号(①~④)所表示反应的化学方程式：
①Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋CO2↑＋H2O；
②Na2CO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋2NaOH；
③Na2CO3＋BaCl2===BaCO3↓＋2NaCl；
④Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3；
⑤Na2CO3粉末与少量水作用结块放热形成晶体。
(2)NaHCO3

写出上述序号①、②、③所表示反应的化学方程式，④反应的离子方程式：
①2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O；
②NaHCO3＋HCl===NaCl＋CO2↑＋H2O；
③NaHCO3＋NaOH===Na2CO3＋H2O；
④Ca(OH)2过量：HCO＋Ca2＋＋OH－===CaCO3↓＋H2O；
Ca(OH)2少量：Ca2＋＋2OH－＋2HCO===CaCO3↓＋CO＋2H2O。
(3)Na2CO3、NaHCO3的用途
①Na2CO3是一种非常重要的化工原料，在玻璃、肥皂、合成洗涤剂、造纸、纺织、石油、冶金、食品等工业中有着广泛的应用。
②NaHCO3是焙制糕点所用的发酵粉的主要成分之一；在医疗上，它是治疗胃酸过多的一种药剂。
3．侯氏制碱的化工流程及其原理
(1)流程

(2)原理(化学方程式)
NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl；
2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O。
[补短板]
(1)Na2CO3与NaHCO3的转化
Na2CO3NaHCO3。
(2)不能利用固体中加入盐酸，反应是否生成气体来鉴别Na2CO3和NaHCO3固体，但可通过反应的剧烈程度来鉴别。
(3)鉴别Na2CO3溶液和NaHCO3溶液时不能用Ba(OH)2或Ca(OH)2溶液鉴别，但可以用BaCl2或CaCl2溶液鉴别。
(4)Na2CO3溶液和NaHCO3溶液能使酚酞变红的原因是盐在水中发生水解反应呈碱性：CO＋H2OHCO＋OH－和HCO＋H2OH2CO3＋OH－。

(1)向饱和Na2CO3溶液，Na2SiO3溶液，澄清石灰水中通入过量CO2溶液均生成白色沉淀。(　　)
(2)Na、Na2O、Na2O2、NaOH久置于空气中，最终均变成Na2CO3。
(　　)
(3)向NaHCO3与Na2CO3溶液中逐滴滴入稀盐酸至过量，反应过程现象相同。
(　　)
(4)纯碱去除油污的原因是纯碱是碱，与油污反应。(　　)
[答案]　(1)×　(2)√　(3)×　(4)×

1．请设计实验方案，用50 mL 2 mol·L－1 NaOH溶液和足量的CO2气体，制取50 mL 1 mol·L－1的Na2CO3溶液。写出有关离子方程式。
[答案]　将50 mL NaOH溶液，分成两等份，一份通入过量的CO2，然后与另一份混合。
OH－＋CO2===HCO，
HCO＋OH－===CO＋H2O。
2．患有胃溃疡的病人不能服用小苏打药品的原因是什么？
[答案]　若服用小苏打，胃中的酸与小苏打反应生成CO2气体，加重胃溃疡。

命题点1　Na2CO3、NaHCO3的性质及其鉴别
1．为除去括号内的杂质，所选用的试剂或方法不正确的是(　　)
A．Na2CO3溶液(NaHCO3)，选用适量的NaOH溶液
B．NaHCO3溶液(Na2CO3)，应通入过量的CO2气体
C．Na2O2粉末(Na2O)，将混合物在氧气中加热
D．Na2CO3溶液(Na2SO4)，加入适量Ba(OH)2溶液，过滤
D　[Ba(OH)2与Na2CO3和Na2SO4均发生化学反应生成白色沉淀，不符合除杂的要求。]
2．下列有关Na2CO3和NaHCO3比较中，不正确的是(　　)
A．热稳定性：Na2CO3>NaHCO3
B．相同温度下，0.1 mol·L－1盐溶液的pH：Na2CO3>NaHCO3
C．等质量的碳酸钠和碳酸氢钠分别与足量盐酸反应放出气体的量：Na2CO3 D．相同温度下，0.1 mol·L－1盐溶液分别与0.1 mol·L－1盐酸反应的剧烈程度：Na2CO3>NaHCO3
D　[相同温度下，同浓度的Na2CO3和NaHCO3溶液分别与0.1 mol·L－1盐酸反应，NaHCO3反应更剧烈。]
3．某校化学课外小组为了鉴别碳酸钠和碳酸氢钠两种白色固体，用不同的方法做了以下实验，如下图Ⅰ～Ⅳ所示。


(1)只根据图Ⅰ、Ⅱ所示实验，能够达到实验目的的是________ (填装置序号)。
(2)图Ⅲ、Ⅳ所示实验均能鉴别这两种物质，其反应的化学方程式为_____________________________________________________；
与实验Ⅲ相比，实验Ⅳ的优点是________(填字母)。
A．Ⅳ比Ⅲ复杂
B．Ⅳ比Ⅲ安全
C．Ⅳ比Ⅲ操作简便
D．Ⅳ可以做到用一套装置同时进行两个对比实验，而Ⅲ不行
(3)若用实验Ⅳ验证碳酸钠和碳酸氢钠的稳定性，则试管B中装入的固体最好是________(填化学式)。
[解析]　(1)图Ⅰ不能达到实验目的，因为无论碳酸钠还是碳酸氢钠均可以与盐酸反应产生二氧化碳，二氧化碳气体与澄清石灰水反应变浑浊；图Ⅱ可以鉴别，因为等质量的碳酸钠和碳酸氢钠与足量的稀盐酸反应，生成的二氧化碳气体的量不同，可根据气球膨胀程度来判断。
(2)图Ⅲ、Ⅳ所涉及的化学方程式为2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑，实验Ⅳ的优点是可同时做对比实验。
(3)试管B装入碳酸氢钠，试管A装入碳酸钠，这样直接加热的碳酸钠，温度高，不分解，不能使澄清石灰水变浑浊，而间接加热的碳酸氢钠分解，使澄清石灰水变浑浊，表明了碳酸氢钠很不稳定。
[答案]　(1)Ⅱ 　(2)2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O　
Ca(OH)2+CO2===CaCO3↓+H2O D　(3)NaHCO3

Na2CO3和NaHCO3的鉴别方法

命题点2　测定纯碱纯度的实验探究
4．制得的碳酸钠样品中往往含有少量NaCl，现欲测定样品中Na2CO3的质量分数，某探究性学习小组分别设计了如下实验方案。
(1)方案一：用下图所示方法和步骤进行实验：

①操作Ⅰ涉及的实验名称有________、洗涤；操作Ⅱ涉及的实验名称有干燥、________。
②该方案测得的样品中Na2CO3质量分数的计算式为________。
(2)方案二：利用下图所示装置来测定纯碱样品中Na2CO3的质量分数(铁架台、铁夹等在图中均已略去)。实验步骤如下：

a．按图连接装置，并检查气密性；
b．准确称得盛有碱石灰的干燥管D的质量为83.4 g；
c．准确称得6.0 g纯碱样品放入容器Ⅱ中；
d．打开分液漏斗Ⅰ的旋塞，缓缓滴入稀硫酸，至不再产生气泡为止；
e．打开弹簧夹，往试管A中缓缓鼓入空气数分钟，然后称得干燥管D的总质量为85.6 g。
①若d、e两步的实验操作太快，则会导致测定结果________(填“偏大”或“偏小”)。
②装置A中试剂X应选用________。
③E装置的作用是____________________________________。
④根据实验中测得的有关数据，计算纯碱样品中Na2CO3的质量分数为________(结果保留到小数点后一位)。
[解析]　(1)①生成沉淀A，故操作Ⅰ需要涉及过滤操作。要知道固体的质量需要称重；②经过计算，样品中Na2CO3质量分数的计算式为×100%。
(2)①反应过快会使产生的CO2气体不能完全被D装置中碱石灰吸收；快速鼓入空气，也会使装置内残留CO2不能被D装置中碱石灰完全吸收，则测得的CO2质量偏小，测定结果偏小；②鼓入空气，可把残留在装置B、C中的CO2赶出由D中碱石灰吸收，因为空气中含有CO2，因此应把鼓入空气中的CO2吸收处理，所以装置A应
放入NaOH溶液；③如果D装置直接与外界空气相连通，则空气中的H2O和CO2会对测定结果带来影响，所以装置E的作用是防止空气中H2O和CO2进入装置D中；④反应中放出CO2气体的质量＝85.6 g－83.4 g＝2.2 g，设消耗碳酸钠的质量为x，
Na2CO3～CO2
106　　　44
x　　　2.2 g
解得x＝5.3 g
纯碱样品中Na2CO3的质量分数＝×100%≈88.3%。
[答案]　(1)①过滤　称量
②×100%
(2)①偏小　②NaOH溶液　③防止空气中CO2和水蒸气进入装置D中　④88.3%


纯碱纯度测定两种常用方法
(1)气体法
①测定原理：Na2CO3＋H2SO4===Na2SO4＋H2O＋CO2↑。依据CO2的体积确定Na2CO3的物质的量，进而确定纯碱中Na2CO3的含量。
②实验操作：向m g纯碱样品中加入足量的稀硫酸，准确测量产生CO2气体的体积为V mL(已折算为标准状况)。
③计算：
纯度为×100%＝×100%。
(2)沉淀法
①测定原理：Na2CO3＋BaCl2===BaCO3↓＋2NaCl。依据BaCO3沉淀的质量，确定Na2CO3的物质的量，进而确定纯碱中Na2CO3的含量。
②实验操作：先将m g纯碱样品溶于水配成溶液，向溶液中加入过量的BaCl2溶液，经过滤、洗涤、干燥得BaCO3沉淀的质量为n g。
③计算：
纯度为×100%＝×100%。
命题点3　钠的特殊化合物的结构与性质迁移
5．(2019·大连测试)氢化钠、硼氢化钠和氰化钠广泛应用于工业生产。
(1)氢化钠(NaH)中氢元素的化合价为________。
(2)NaH能与水剧烈反应：NaH＋H2O===NaOH＋H2↑，该反应中的氧化剂是________，氧化剂与还原剂的物质的量之比是________。
(3)在高温下氢化钠(NaH)可将四氯化钛(TiCl4)还原成金属钛，该反应的化学方程式为______________________________________
_______________________________________________________。
(4)硼氢化钠(NaBH4，其中B为＋3价)与H2O反应生成NaBO2和H2的化学方程式为_______________________________________，
此反应中NaBH4作________剂。
(5)NaCN是一种剧毒化合物，易溶于水。NaCN的电子式为________，在水中呈碱性的原因是___________________________
____________________________________(用离子方程式表示)。
[解析]　(3)在高温下氢化钠(NaH)可将四氯化钛(TiCl4)还原成金属钛，氢元素化合价升高为＋1，钛元素化合价由＋4变为0，据此可写出化学方程式。
(4)NaBH4中H为－1价，具有强还原性，可还原H2O：NaBH4＋2H2O===NaBO2＋4H2↑。
[答案]　(1)－1　(2)H2O　1∶1　(3)2NaH＋TiCl4Ti＋2NaCl＋2HCl↑
(4)NaBH4＋2H2O===NaBO2＋4H2↑　还原　(5)Na＋[]－　CN－＋H2OHCN＋OH－
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

相似性
递变性(由Li→Cs)
原子
结构
最外层均为1个电子
电子层数逐渐增多
核电荷数逐渐增大
原子半径逐渐增大
元素
性质
都具有较强的金属性，最高正价均为＋1价
金属性逐渐增强
单质性质
物理
性质
(除Cs外)都呈银白色，密度较小，熔、沸点较低
密度逐渐增大(钾反常)，熔、沸点逐渐降低
化学
性质
都具有较强的还原性
还原性逐渐增强；与O2反应越来越剧烈，产物越来越复杂
(2)具体表现
①与O2等非金属反应
写出Li、Na与O2在加热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：很多金属或它们的化合物在灼烧时都会使火焰呈现特殊的颜色，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)五　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。]

Na2CO3、NaHCO3的定量计算与图像分析
——证据推理与模型认知

定量计算与图像分析是近几年高考试题经常涉及的命题角度，目的是考查学生的计算能力和数形结合思想。此类试题图像中信息量较大，对学生读图获取信息的能力要求较高。体现“证据推理与模型认知”的核心素养。

1．Na2CO3、NaHCO3与酸反应的定量比较
(1)速率：相同条件下，NaHCO3与盐酸反应放出CO2的速率比Na2CO3与盐酸反应快。
(2)耗酸量：等质量或等物质的量的Na2CO3与NaHCO3均为前者耗酸量多。
(3)CO2生成量比较
①等物质的量的Na2CO3、NaHCO3分别与足量的盐酸反应，产生CO2的量相等。
②等质量的Na2CO3、NaHCO3分别与足量的盐酸反应，NaHCO3产生的CO2多。
③等物质的量的HCl与足量的Na2CO3、NaHCO3分别反应，NaHCO3产生的CO2多。
2．Na2CO3、NaHCO3、NaOH及其混合物与盐酸反应的图像分析
向某溶液(Na2CO3或NaHCO3或NaOH)中逐滴加入盐酸，消耗HCl的物质的量与产生CO2的物质的量的关系如图所示：

(1)若OA＝0，则溶液中所含溶质为NaHCO3，涉及反应的离子方程式为HCO＋H＋===CO2↑＋H2O；
(2)若OA＝AB，则溶液中溶质为Na2CO3，涉及的离子反应为OA：CO＋
H＋===HCO，AB：HCO＋H＋===CO2↑＋H2O；
(3)若OA＜AB，则溶液中溶质为Na2CO3和NaHCO3，涉及的离子反应同(2)；
(4)若OA＞AB，则溶液中溶质为NaOH、Na2CO3，涉及的离子反应为OA：OH－＋H＋===H2O，CO＋H＋===HCO，AB：HCO＋H＋===CO2↑＋H2O。
[典例导航]
(2019·岳阳模拟)向NaOH和Na2CO3混合溶液中滴加0.1
mol·L－1稀盐酸，CO2的生成量与加入盐酸的体积(V)的关系如图所示。下列判断正确的是(　　)

A．在0～a范围内，只发生中和反应
B．ab段发生反应的离子方程式为CO＋2H＋===CO2↑＋H2O
C．a＝0.3
D．原混合溶液中NaOH与Na2CO3的物质的量之比为1∶2
[思路点拨]　H＋与OH－、CO、HCO反应的先后顺序为OH－＞CO＞HCO
⇒
⇒
[答案]　C

a点对应的溶液中溶质的成分及其物质的量为________。
[答案]　NaHCO3：0.01 mol，NaCl：0.03 mol

1．(2019·淮北模拟)有关NaHCO3和Na2CO3的性质，下列叙述错误的是
(　　)
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2倍
C．1 mol Na2CO3和NaHCO3的混合物与足量稀硫酸充分反应，生成的CO2为1 mol
D．向200 mL 0.1 mol·L－1 Na2CO3溶液中逐滴加入200 mL 0.1 mol·L－1的稀盐酸并不断振荡，生成的CO2为0.01 mol
D　[D项，反应原理为CO＋H＋===HCO，HCO＋H＋===CO2↑＋H2O，故不会生成CO2。]
2．实验室使用pH传感器来测定Na2CO3和NaHCO3混合物中NaHCO3的含量。称取1.59 g样品，溶于水配成250.00 mL溶液，取出该溶液25.00 mL用0.1 mol·L－1盐酸进行滴定，得到如图曲线。以下说法或操作正确的是(　　)

A．上一个计量点前发生反应的离子方程式为HCO＋H＋===H2O＋CO2↑
B．下一个计量点溶液中存在大量的阴离子是Cl－、HCO
C．此样品n(NaHCO3)＝(28.1－2×11.9)×10－3 mol
D．使用该方法测定Na2CO3和NaOH混合溶液中的氢氧化钠含量，将会得到1个计量点
C　[A项，根据图示知道上一个计量点前溶液显示碱性，发生的离子反应：CO＋H＋===HCO，错误；B项，下一个计量点溶液pH＝4，显示酸性，不能存在HCO，错误；C项，Na2CO3和NaHCO3混合物加盐酸，首先是CO＋H＋===HCO，此时消耗的盐酸的体积为11.9 mL，随后是HCO＋H＋===H2O＋CO2↑，由于CO＋H＋===HCO过程和HCO＋H＋===H2O＋CO2↑过程消耗
的盐酸体积相同，所以样品中碳酸钠消耗的盐酸为2×11.9 mL，则样品中碳酸氢钠消耗的盐酸n(HCl)＝(28.1－2×11.9)×10－3 L×0.1 mol·L－1，所以此样品n(NaHCO3)＝(28.1－2×11.9)×10－4 mol×10正确；D项，Na2CO3和NaOH混合溶液中加入盐酸，先是和氢氧化钠中和，随后是和碳酸钠之间发生反应，生成碳酸氢钠，最后是生成氯化钠，不止得到1个计量点，是3个计量点，错误。]

[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　Na＋[]2－Na＋　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