考點4鈉及其化合物的性質
1. 復習重點
1.從鈉原子結構特征認識鈉的化學性質;和的對比,與比較;堿金屬元素的原子結構及物理性質比較
2.對實驗現(xiàn)象的分析及鈉的化學性質;與的鑒別,和之間的除雜問題
2.難點聚焦
一.鈉的性質
2.碳酸氫鈉受熱分解
碳酸氫鈉粉末在試管中應鋪平些,這樣受熱比較均勻,分解也比較完全,澄清的石灰水變渾濁后,應將盛石灰水的試管移去,因為若通入過多的二氧化碳,會使生成的碳酸鈣變成碳酸氫鈣而溶解于水中,使渾濁現(xiàn)象消失.
當實驗結束時,一定要先移去裝有石灰水的燒杯,再熄滅酒精燈,以防止水倒流,使試管炸裂.
3.碳酸鈉和碳酸氫鈉與酸的反應
本實驗也可采用下述方法進行:
取相同式樣的100 mL細口瓶兩只,各注入25 mL 1.0 moL?L-1 HCl溶液.再取兩只氣球,一只裝入
實驗時,掀起兩只氣球,使里面的固體全部落到細口瓶里的鹽酸中,比較反應的劇烈程度,碳酸氫鈉的反應劇烈得多,碳酸氫鈉放出的氣體也比碳酸鈉多.
4.焰色反應
這個實驗是以不同的堿金屬鹽類呈現(xiàn)各自的特征焰色為基礎的,為了能夠便于觀察,最好用無色火焰,所以用煤氣燈較好,因煤氣燈的火焰本身顏色較微弱,干擾較。话憔凭珶艋鹧娉孰s色,可向學生作適當說明,每做一次實驗,都要把鉑絲重新用稀鹽酸和蒸餾水反復洗凈,再在火焰上灼燒至無色,才可繼續(xù)做實驗.做焰色反應實驗時,要把蘸有金屬化合物溶液的鉑絲放在燈焰外焰上灼燒,使形成的火焰較長,焰色反應現(xiàn)象比較明顯.
焰色反應實驗也可采用下述方法進行:
在鐵絲(或玻璃棒)一端捆少量棉花,蘸些酒精,在酒精燈火焰上點燃,向燃著的棉花上滴鈉鹽或鉀鹽的溶液.
如無鉑絲,可用無銹潔凈的鐵絲代替,也能得到較好的效果.
做焰色反應實驗時,溶液的濃度大一些為好,濃度太小呈現(xiàn)的焰色很快消去,不易觀察,做實驗時,可以用鉑絲蘸一些蒸餾水后再蘸一些鹽的粉末,然后進行灼燒,這樣效果更明顯.
實驗完畢,要把裝在玻璃棒上的鉑絲放在鹽酸里浸漬2 min~3 min,再用蒸餾水洗凈,保存在試管里,使它潔凈無垢.
二、鈉的性質
1.鈉的物理性質
(1)實驗過程
將鈉用鑷子從煤油中取出,用濾紙吸干煤油,然后在玻璃片上將鈉用小刀切下一小塊(豆粒大小),進行觀察,并注意切面的變化.
(2)注意事項
①取鈉時要用鑷子夾取、不能用手拿,因為易與汗液反應,灼傷腐蝕皮膚.
②取出鈉后要迅速吸干煤油,并要放到玻璃上切割.
③鈉用剩后要放回盛鈉的試劑瓶,不能亂扔亂放,因為鈉很活潑容易引起危險.
④鈉與O2反應很容易,在觀察鈉的顏色光澤時要在切割后立即觀察.
(3)實驗現(xiàn)象
切面銀白色,但迅速變暗(4Na+O2=2Na2O等),失去金屬光澤.
(4)實驗結論
金屬鈉硬度很小(質軟),具有銀白色金屬光澤,很容易被空氣氧化.
2.鈉與水的反應
(1)實驗過程:①②③④
Na與水的反應
圖2―7
(2)反應原理:2Na+2H2O=2NaOH+H2↑
(3)注意事項:取鈉不要太大,鈉塊過大,會發(fā)生爆炸.
(4)實驗現(xiàn)象:①鈉與水劇烈反應、②鈉熔化成小球、③鈉球在水面上不停地滾動、④有氣體生成,并發(fā)出嘶嘶聲.
(5)實驗結論:鈉與水反應劇烈,生成堿并放出氣體.
3.收集并檢驗鈉與水反應放出的氣體
(1)實驗過程:①②③④⑤
收集并檢驗Na與水反應生成的氣體
圖2―8
(2)反應原理:2Na+2H2O=2NaOH+H2↑,2H2+O22H2O.
(3)注意事項
①試管內要裝滿水,不要留有氣泡,以防點燃時發(fā)生爆炸.
②鈉不要太大,用刺有小孔的鋁箔包。鼤r不要用手觸摸金屬鈉.
③試管中氣體集滿后,不要急于從水中取出試管,應待鈉反應完畢后再取試管,以避免在取試管時,皮膚蘸上鈉而灼傷.
④試管從取出到移近火焰過程中要始終倒立,點燃時可將試管微微傾斜.
(4)實驗現(xiàn)象:試管內氣體被點燃發(fā)出尖銳的爆鳴聲.
(5)實驗結論:鈉與水反應劇烈,生成堿放出氫氣.
4.鈉和氧氣的反應
(1)實驗過程:①②③④⑤⑥⑦
鈉與氧氣的反應
圖2―9
(2)反應原理:2Na+O2Na2O2,2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑
(3)注意事項
①玻璃管中裝的鈉不能太大,太大反應太劇烈,會將玻璃管炸裂.
②反應開始時,即鈉熔成小球后要稍稍傾斜玻璃管,但是角度不能太大,以防止鈉從玻璃管中脫出.并能保證空氣疏通從而觀察到明顯現(xiàn)象.
③在取鈉時要將其表面的氧化物用小刀除去,用純鈉進行實驗.因為表面被氧化的鈉在受熱熔化后,鈉表面會有一層黑色而影響實驗現(xiàn)象的觀察.
④加熱時間不能太長,否則鈉與O2迅速反應、燃燒起來,現(xiàn)象就不是很明顯了.
⑤盛Na2O2的小試管要干燥.
(4)實驗現(xiàn)象
鈉熔成小球,先變成白色后變成淡黃色固體,淡黃色固體遇水放出使帶火星木條復燃的氣體.
(5)實驗結論
鈉熔點低,與O2加熱反應生成Na2O2,Na2O2遇水生成O2.
(1)實驗過程
①用一干燥大試管,裝入NaHCO3粉末.(大約占試管容積1/6)
②將大試管用帶導氣管的單孔塞塞緊.并將大試管固定在鐵架臺上,且試管口稍向下傾斜.
③大試管上的導氣管另一端插入到盛有澄清石灰水的試管中.
④用酒精燈加熱,先均勻受熱,然后固定在藥品多的部位加熱.
⑤當試管中產生氣體減少時,先把導管從澄清石灰水中拿出來,再熄滅酒精燈
(2)反應原理
二、NaHCO3的分解
2NaHCO3Na2CO3+H2O↑+CO2↑
(3)注意事項
①裝藥品時,應將藥品傾斜地鋪在試管底部,以便于受熱.
②固定大試管時,應夾在其中上部(離管口1/3處)且要使試管口略向下傾斜.防止反應生成的水冷卻回流而將試管炸裂.
③當試管中產生氣體減少時,若停止實驗,應先將導氣管從石灰水中取出來,再撤去酒精燈停止加熱,否則,會使石灰水倒吸而引起試管炸裂.
(4)實驗現(xiàn)象
澄清石灰水變渾濁,大試管內壁有水生成.
(5)實驗結論
NaHCO3受熱易發(fā)生分解反應.
(1)實驗步驟
三、Na2CO3和NaHCO3與酸的反應
圖2―10
(2)反應原理
Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑或CO+2H+=H2O+CO2↑
NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑或HCO+H+H2O+CO2↑
(3)注意事項:使用的鹽酸濃度不能太大,否則生成的氣泡太多太迅速而溢出試管.
(4)實驗現(xiàn)象和結論
兩者都與鹽酸反應生成使澄清石灰水變渾濁的氣體,但NaHCO3與鹽酸反應更劇烈.
三.實驗思考
1.若鈉、鉀等堿金屬在空氣中失火,可否用水或CO2滅火,為什么?用什么滅火效果好?
答案:鈉、鉀等堿金屬失火不能用水滅火,因為它們與水反應劇烈,且產生易燃氣體H2,易導致爆炸發(fā)生;也不能用CO2滅火,因為Na、K有還原性,能奪去CO2中的氧繼續(xù)燃燒.
鈉、鉀失火可用沙土、抹布撲滅或蓋滅.
2.萬一被鈉灼傷了皮膚,應該怎么辦?
答案:萬一被鈉灼傷了皮膚,應先用稀醋酸洗滌,然后再涂上3%~5%的硼酸溶液.情況嚴重者速到醫(yī)院燒傷科救治.
3.用稀鹽酸與Na2CO3還是NaHCO3制作的滅火器滅火效果好,有哪些優(yōu)點?
答案:用稀鹽酸與NaHCO3制作的滅火器滅火效果好.優(yōu)點有二:①產生氣體速度快,②產生氣體CO2多.
4.實驗室中做固體受熱生成氣體反應的實驗注意事項有哪些?
答案:實驗室固體受熱生成氣體的裝置都可用制O2裝置.注意事項:①試管應夾持在其中上部(或離管口1/3處);②試管口應略向下傾斜,因為實驗室中的藥品不是很干燥,加熱時有水生成,或固體反應時生成水,若不略向下傾斜會使水倒流把試管炸裂;③受熱時先均勻加熱試管底部,然后固定在藥品集中的部位加熱.
5.焰色反應操作的注意事項有哪些?
答案:(1)所用火焰本身的顏色要淺,以免干擾觀察.
(2)蘸取待測物的金屬絲本身在火焰上灼燒時應無顏色,同時熔點要高,不易被氧化.用鉑絲效果最好,也可用鐵絲、鎳絲、鎢絲等來代替鉑絲.但不能用銅絲,因為它在灼燒時有綠色火焰產生.
(3)金屬絲在使用前要用稀鹽酸將其表面的氧化物洗凈,然后在火焰上灼燒至無色,以除去能起焰色反應的少量雜質.
(4)觀察鉀的焰色時,要透過藍色的鈷玻璃片,因為鉀中;煊锈c的化合物雜質,藍色鈷玻璃可以濾去黃色火焰,以看清鉀的紫色火焰.
四.知識網絡
3. 例題精講
例1 下列關于鈉的說法不正確的是[ ]
A、金屬鈉和氧氣反應,條件不同,產物不同
B、鈉鉀合金通常狀況下呈液態(tài),可作原子反應堆的導熱劑
C、鈉的化學活潑性很強,少量的鈉可保存在有機溶劑中
D、由于鈉比較活潑,所以它能從溶液中置換出金屬活動順序表中鈉后面的金屬
解析 ,,A正確;B的說法是正確的,這是鈉的重要用途之一;鈉的保存原則是將鈉與空氣和水隔絕,故應保存在密度小于鈉的有機溶劑中,,故C不正確;鹽溶液中的金屬陽離子周圍有一定數(shù)目的水分子包圍著,不能和鈉直接接觸,另外,鈉跟水反應速率很快,故不能從鹽溶液中置換出金屬。
答案 C、D
例2 將少量金屬鈉分別投入下列物質的水溶液中,有氣體放出,且溶液質量減輕的是[ ]
A、 B、 C、 D、
解析 少量鈉投入上述四種物質的水溶液中,均有產生,故都滿足題目的第一個條件“有氣體放出”,而反應后“溶液質量減輕”是指投入的金屬鈉的質量小于脫離溶液的物質的質量。在A、B、C三個選項中一只有放出,故溶液質量是增加的。D選項中由于與反應生成的NaOH還能繼續(xù)與反應析出沉淀:,反應后溶液質量減輕。
答案 D
例3 用金屬鈉制取通常采用下法:,試說明不采用鈉在氧氣中燃燒而用此法制取的原因:
解析 鈉在氧氣中燃燒將生成,而題示反應有生成,在氮氣流中就不會被進一步氧化成。
答案 鈉在氧氣中燃燒將得到,利用題給方法制得氧化鈉同時生成,作為保護氣,防止進一步被氧化為。
例4 將
A、黃色固體混合物 B、硫與硫化鈉
C、過氧化鈉與硫化鈉 D、氧化鈉與硫化鈉
解析 在加熱條件下,鈉既能與硫化合生成,也能與空氣中的氧氣反應生成,而鈉又是過量的,所以除生成外還有生成。
答案 A、C
例
(1)寫出A~E的化學式
(2)分別寫出有關反應的化學方程式,其中屬于氧化還原反應的,請標出電子轉移的方向和數(shù)目
①A→B:________ ②A→C:________ ③A→D:________
④C→D:________ ⑤C→E:________ ⑥D→E:________
解析 本題屬于根據(jù)圖示轉化關系進行物質判斷的測試題,該題以第一步轉化“A→B”、“A→C”為突破口,即單質與氧氣的反應因條件不同(點燃與常溫)而產物不同,根據(jù)目前所學,很容易想到金屬鈉,由此推出B為,C為。然后順其性質往下推,由框圖可知A、B、C 3種物質均可轉化為D,不難判斷D為。最后根據(jù)B、C、D在一定條件下都能轉化為E,推出E為。
答案 (1) 、、、、
(2)①, ②,
③, ④,
⑤,
⑥(非氧化還原反應)。
例6
A、
解析 和與燃燒的化學方程式為:,;
、跟的反應分別為:,。
從4個化學方程式可以看出:增加的質量恰好為和混合氣體的質量,即。
答案 A
例7 根據(jù)圖示回答,經數(shù)小時后,U形管A、B兩處的液面會出現(xiàn)下列哪種情況(實驗裝置足以維持實驗期間小白鼠的生命活動,瓶口密封,忽略水蒸氣和溫度變化對實驗結果的影響) [ ]
A、A處上升,B處下降 B、A、B兩處都下降
C、A處下降,B處上升 D、A、B兩處都不變
解析 小白鼠吸收,呼出,呼出的被溶液吸收,導致內壓減小,故A處下降、B處上升。
答案 C
例8 蘇打和小蘇打有著廣泛應用,試從反應物用量角度說明,在下列用途中選(A)蘇打,還是(B)小蘇打,并說明原因。
(1)做面條時防止面粉較長時間儲存變酸味,常加入適量的堿面,選用________,因為________。
(2)作為泡沫滅火器的藥品,選用________,因為________。
(3)用于洗滌餐具及實驗室的玻璃儀器等,選用________,因為________(提示:二者水溶液均顯堿性,且蘇打的堿性強)。
(4)治療胃酸過多時,選用________,因為________。
解析 本題緊扣本節(jié)重點,純堿和小蘇打性質聯(lián)系用途,由課本演示實驗可知:,,等量酸耗蘇打的質量相對;產生等量時耗小蘇打少;而做洗滌劑和中和胃酸均利用其堿性,前者當然堿性強,洗滌效果好,但堿性太強不利于健康。
答案 (1)A,因為中和等量的,比的用量少(質量比為53∶84)。
(2)B,因為產生等量的時,比的用量少(質量比為84∶106),且產生的速率大。
(3)A,因為堿性強,洗滌效果好。
(4)B,因為適量中和部分胃酸,若用蘇打堿性太強,有腐蝕性,不利于人的健康。
例9 某干燥粉末可能由、、、、中的一種或幾種組成。將該粉末與足量的鹽酸反應,有氣體X逸出,X通過足量的溶液后體積縮小(同溫、同壓下測定)。若將原來混合粉末在空氣中用酒精燈加熱,也有氣體放出,且剩余固體的質量大于原混合粉末的質量,下列判斷正確的是[ ]
A、粉末中一定有,,
B、粉末中一定不含有和
C、粉末中一定不含有和
D、無法肯定粉末里是否含有和
解析 與鹽酸反應產生氣體的物質可能有、和,氣體X通過足量的溶液后體積縮小(而不是氣體全部消失),說明X由和組成,原粉末中、和至少有一種一定存在。將原混合粉末加熱,有氣體放出,說明混合物中一定有,但受熱分解會使混合物粉末質量減少,而實際剩余固體的質量都增加了,原因只能是發(fā)生了反應:。綜上分析,混合物中有、、,無法確定混合物中是否有和。
答案 A、D
4.實戰(zhàn)演練
A.
C.
2.氫化鈉(NaH)是一種白色的離子晶體,其中鈉是+1價。NaH與水作用放出氫氣,下列敘述中正確的是 ( )
A.NaH在水中顯酸性
B.NaH中氫離子的電子層排布與氦原子相同
C.NaH中氫離子半徑比鋰離子半徑大
D.NaH中氫離子可被還原成氫氣
3.下列物質的溶液既能與H+反應,又能與OH-反應的是
( )
A.MgSO4 B.Na2CO3
C.NaHCO3 D.(NH4)2SO4
4.將一小塊金屬鉀投入下列物質的溶液中,既能放出氣體,又有沉淀析出的是 ( )
A.MgCl2 B.BaCl2
C.CuCl2 D.NaHCO3
5.下列關于堿金屬的敘述中,正確的是 ( )
A.堿金屬都可以保存在煤油中
B.堿金屬與水反應均漂浮在水面上
C.堿金屬在空氣中加熱均可生成多種氧化物
D.堿金屬的硬度小、密度小、熔點低
6.下列關于純堿晶體(Na2CO3?10H2O)的敘述中,錯誤的是 ( )
A.將晶體放置在空氣中質量會減輕
B.加熱晶體則生成NaHCO3
C.Na2CO3可作為干燥劑使用
D.晶體溶于水后呈堿性
7.相同質量的Na、Mg、Al分別與過量的鹽酸反應,在相同條件下置換出H2的體積比是 ( )
A.36∶69∶92 B.23∶12∶9
C.1∶2∶:3 D.9∶12∶23
8.有關鎂的下列敘述中錯誤的是 ( )
A.能與NH4Cl溶液作用放出氫氣
B.與冷水劇烈反應,生成Mg(OH)2沉淀并放出氫氣
C.在CO2中能繼續(xù)燃燒,所以金屬鎂著火,不能用CO2去滅火
D.在通常情況下其表面有一層致密的氧化膜,所以抗腐蝕能力很強
9.有無色溶液,加入Na2O2時有無色無味氣體放出,并有白色沉淀生成,加入Na2O2的量與生成白色沉淀的量如圖3-18所示。該無色溶液中含有的物質是 ( )
A.CaCl2和MgCl2
B.Al2(SO4)3
C.Al2(SO4)3和MgSO4
D.Na2SO4和MgSO4
10.相同質量的鎂條分別在下列氣體中充分燃燒,所得固體物質的質量最大的是 ( )
A.O2 B.N2
C.CO2 D.空氣
11.足量的鎂粉與一定量的鹽酸反應,由于反應速度太快,為了減慢反應速度,但不影響產生氫氣的總量,可以加入下列物質中的
( )
A.CH3COONa B.MgO
C.K2CO3 D.NaOH
12.兩種固體物質混合后加熱分解,殘留固體的質量是原混合物質量的一半,這組混合物可能是下列的 ( )
A.Na2CO3和NaHCO3
B.MgCO3和Mg(OH)2
C.Fe(OH)3和Cu(OH)2
D.Cu(NO3)2和CaCO3
13.把含有某一種氯化物雜質的氯化鎂粉末95mg溶于水后,與足量的硝酸銀溶液反應,生成氯化銀沉淀300mg,則該氯化物中的雜質可能是 ( )
A.氯化鈉 B.氯化鋁
C.氯化鉀 D.氯化鈣
14.將
A.1∶1∶1 B.1∶1∶2
C.1∶2∶2 D.4∶3∶2
15.取鎂鋁合金粉末若干,用足量的鹽酸溶解后,再向溶液中加入過量的NaOH溶液,將生成的沉淀過濾、洗滌、灼燒,得到的白色粉末與原合金粉末質量相等,則原合金中鎂的質量分數(shù)是 ( )
A.30% B.40%
C.50% D.60%
二、非選擇題
16.現(xiàn)有X、Y、Z、W等4種鈉的化合物,它們之間的相互關系如下:
X W+CO2↑+H2O,Z+CO2→W+O2↑,Z+H2O→Y+O2↑,W+Ca(OH)2→CaCO3↓+Y。則X、Y、Z、W的化學式依次為____、____、____、____。
17.用金屬鈉制取Na2O通常采用下法:2NaNO2+6Na 4Na2O+N2↑。試說明為什不采用鈉在氧氣中燃燒而采用此法制取Na2O的原因___________________。
18.有一塊合金中含有金、鐵、鋁、銅、鎂,取其樣品加過量稀硝酸,反應后溶液中存在的陽離子有_________,在溶液中加入過量的NaOH溶液,溶液中減少的離子有_______________,增多的離子有______________。
19.有一硫化鈉、亞硫酸鈉和硫酸鈉的混合物,經測定含硫25.6%,則混合物中含氧量為________________。
21.把一定量的Na2CO3、NaHCO3、Na2SO4混合物加到200mL 1.00mol/L的HCl中完全反應后生成2016mL干燥的CO2(標準狀況),然后加入400mL 0.10 mol/L的Ba(OH)2溶液,使SO42-完全沉淀,再加40 mL 1.00 mol/L的HCI恰好中和過量的堿。最后把沉淀分離出來,干燥稱量為
22.將一定質量的鎂鋁合金投入100mL一定物質的量濃度的鹽酸中,合金全部溶解,向所得溶液中滴加5 mol/L的NaOH溶液到過量,生成沉淀的質量與加入的NaOH溶液的體積關系如圖3-19所示。由圖中數(shù)據(jù)計算
(1)原合金中鎂和鋁的質量。
(2)鹽酸的物質的量濃度。
答 案
一、選擇題
1.B 2.B、C 3.C 4.A、C
5.D 6.B、C 7.A 8.B 9.C
10.C 11.A 12.B、D
13.B 14.D 15.D
二、非選擇題
16.NaHCO3、NaOH、Na2O2、Na2CO3。
17.鈉在氧氣中燃燒得到的是Na2O2。用此法,Na在N2的環(huán)境中反應,可避免生成Na2O2。
18.H+、Fe3+、Al3+、Cu2+、Mg2+
H+、Fe3+、Al3+、Cu2+、Mg2+
OH-、AlO2-
19.37.6%
20.A:KOH B:KHCO3或KHSO
21.w(Na2CO3)74.2% w(NaHCO3)=16.8%
w(Na2SO4)=9%
22.(1)合金中鎂的質量是
(2)鹽酸的物質的量濃度是8mol/L
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