大数据建模：钠及化合物导论

【高考化学·考试大纲】常见金属元素Na。

【课程标准·学业要求】(1)能列举、描述、辨识典型物质重要的物理和化学性质及实验现象。(2)能用化学方程式、离子方程式正确表示典型物质的主要化学性质。

1.下列判断不正确的是[多选](　)

A.[15 全国Ⅱ,13]将稀盐酸滴加到碳酸钠与氢氧化钠的混合溶液,立即产生气泡

B.[14 全国Ⅰ,8]用热的烧碱溶液洗去油污,原理是Na2CO3可直接与油污反应

C.[14 全国Ⅰ,7]侯氏制碱法的工艺过程中应用了物质溶解度的差异

D.[17 全国Ⅱ,13]将金属钠在燃烧匙中点燃,迅速伸入集满CO2的集气瓶,集气瓶中产生大量白烟,瓶内有黑色颗粒产生,说明CO2具有氧化性

E.[18 全国Ⅲ,10]用铂丝蘸取某碱金属的盐溶液灼烧,火焰呈黄色,证明其中含有Na+

F.[17 全国Ⅱ,10]乙醇和水都可与金属钠反应产生可燃性气体,说明乙醇分子中的氢与水分子中的氢具有相同的活性

一、金属钠

1.物理性质

银白色金属,密度大小为:H2O>Na>煤油,熔点低(<100℃),硬度小,质软(可以用小刀切割)。通常保存在煤油中(防止钠与空气中的O2、H2O发生反应)。用镊子夹取,使用时应用滤纸吸干表面的煤油。

2.化学性质

钠是活泼金属的典型代表,其单质表现出很强还原性。

(1)与氧气:(常温下)4Na+O2==______(白色);

(加热或燃烧)2Na+O2______(____色)

Na2O不如Na2O2稳定。

(2)在氯气中燃烧:2Na+Cl2______(____火焰,有白烟生成)

(3)与水反应:2Na+2H2O==________。

(4)与硫酸铜溶液反应:

2Na+CuSO4+2H2O==_____________________。

(5)强还原性还表现在下列几个方面(拓展):

①与乙醇反应(跟水的反应比较):

2Na+2C2H5OH→________________。

（*醇羟基、酚羟基、羧基都能与钠反应生成H2，反应速率，即氢原子的活性:水>乙醇)

②与NH3反应:2Na+2NH3==2NaNH2+H2↑；

③与H2反应:2Na+H2==_______________。

3.钠的制取

4.钠的用途

(1)在熔融条件下,作还原剂制取稀有金属钛、锆、铌、钽等。如

(2)钠钾合金常温下为液态,做原子反应堆的导热剂。

二、氧化钠和过氧化钠的性质比较

Na2O2既有氧化性又有还原性,但主要表现为氧化性。

(1)氧化下列物质:FeCl2溶液、Na2SO3溶液、氢硫酸、二氧化硫。

(2)还原性主要表现在：Na2O2与水、CO2的反应为歧化反应。

三、碳酸钠和碳酸氢钠性质比较

四、其他碱金属的特性

1.碱金属元素

(1)碱金属的一般性质

(2)碱金属的特殊性质

①碱金属的密度一般随核电荷数的增大而增大,*但钾的密度比钠小。

②碱金属一般都保存在煤油中,但由于锂的密度小于煤油的密度而将锂保存在石蜡中。

③碱金属可与H2发生反应生成属于离子化合物,H元素显-1价,碱金属氢化物是强还原剂。如NaH+H2O==NaOH+H2↑,NaH是还原剂,H2O是氧化剂,氧化产物和还原产物均为H2(归中反应)。

五、焰色反应

1.某些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,这在化学上叫做焰色反应。焰色反应与电子的跃迁和光谱有关,而与元素的价态无关,属于物理性质,不属于化学性质。

2.实验用品:铂丝(或铁等)、酒精灯、稀盐酸、待测试剂。

“洗”用稀盐酸洗涤铂丝。“烧”在火焰上灼烧铂丝至与原来的火焰颜色相同。“蘸”蘸取试剂。“烧”再次在火焰上灼烧,并观察火焰的颜色。

3.常见元素的焰色

钠元素黄色;钾元素紫色(透过蓝色钴玻璃观察)。

六、钠元素价类二维转化关系图

价类二维转化关系图，是对元素的价态关与变化关的具体落实，有利于学生系统建模网络知识，学生可以按序号练习书写。

【考型1】Na的性质

1-1.下列判断错误的是(　)

A.[16 浙江,8]钾、钠、镁等活泼金属着火时,不能用泡沫灭火器灭火

B.[安徽高考]工业上通过电解氯化钠溶液制备金属钠和氯气

C.[14 北京,9]将Na块放入水中,产生气体:2Na+2H2O==2NaOH+H2↑

D.[广东高考]操作:将一小块Na放入无水乙醇中,现象:产生气泡,结论:Na能置换出醇羟基中的氢

1-2.[18 海南,17]金属钠与CO2反应的实验步骤及现象如下表:

(1)为检验集气瓶瓶壁上白色物质的成分。取适量滤液于2支试管中,向一支试管中滴加1滴酚酞溶液,溶液变红;向第二支试管中滴加澄清石灰水,溶液变浑浊。据此推断,白色物质的主要成分是(　)

A.Na2O　B.Na2O2　C.NaOH　D.Na2CO3

(2)为检验黑色固体的成分,将其与浓硫酸反应,生成的气体具有刺激性气味。据此推断黑色固体是___________________。

(3)本实验中金属钠与CO2反应的化学方程式为________________________。

【考型2】Na2O与Na2O2的性质

2-1.[双选]下列判断正确的是(　)

A.[15 山东,10]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

B.[14 北京,7]金属Na表面自然形成的氧化层能保护内层金属不被空气氧化

C.[14 全国Ⅱ,9]二氧化碳通过Na2O2粉末中,反应后固体物质增重

D.[18 海南,5]Na2O2可与CO2反应放出氧气,可用于制用呼吸面具(www.xing528.com)

2-2.[14上海,19]下列反应与Na2O2+SO2→Na2SO4相比较,Na2O2的作用相同的是(　)

A.2Na2O2+2CO2→2Na2CO3+O2

B.2Na2O2+2SO3→2Na2SO4+O2

C.2Na2O2+H2SO4→Na2SO4+H2O2

D.3Na2O2+Cr2O3→2Na2CrO4+Na2O

【考型3】Na2CO3和NaHCO3的性质

3.下列判断正确的是(　)

A.[15 安徽,9]在加热条件下,NaHCO3、Na2CO3固体都能发生分解

B.[15 广东,22]分别加热Na2CO3和NaHCO3固体,观察到试管内壁均有水珠,说明两种物质均受热分解

C.[14 广东,22]向苏打和小苏打溶液中分别加入盐酸,均冒气泡,说明两者均能与盐酸反应

D.[18 天津,2]溶解度:Na2CO3<NaHCO3

【考型4】焰色反应与侯氏制碱法

4.下列判断正确的是(　)

A.[15 天津,2]灼烧白色粉末,火焰呈黄色,证明原粉末中有Na+,无K+

B.[江苏高考]在给定条件下能实现的转化:饱和

C.[重庆高考]NaHCO3的热稳定性大于Na2CO3

D.[17 江苏测试,18]用焰色反应鉴别KCl和KOH

【考型5】金属氢化物(-1价的氢)

5.[15 浙江,27Ⅱ]化合物甲和NaAlH4都是重要的还原剂。一定条件下金属钠和H2反应生成甲。甲与水反应可产生H2,甲与AlCl3反应可得到NaAlH4。将4.80g甲加热至完全分解,得到金属钠和2.24L(已折算成标准状况)的H2。请推测并回答:

(1)甲的化学式。

(2)甲与AlCl3反应得到NaAlH4的化学方程式。

(3)NaAlH4与水发生氧化还原反应的化学方程式：。

(4)甲在无水条件下可作为某些钢铁制品的脱锈剂(铁锈成分表示为Fe2O3),脱锈过程发生反应的化学方程式。

一、钠及其Na2Ox的性质

1.Na2O2的性质

(1)过氧化钠最重要的反应是与CO2和H2O反应。

过氧化钠与水反应,可以分成两步分析:

Na2O2+2H2O==2NaOH+H2O2;2H2O2==2H2O+O2↑

(2)Na2O2与还原性物质反应,表现出强氧化性,主要考虑生成碱(NaOH)。

①与Na2SO3:Na2SO3+Na2O2+H2O==Na2SO4+2NaOH

②与CO、H2的反应的计算技巧:

Na2O2+CO==Na2CO3;Na2O2+H2==2NaOH

反应加和分析:

即Na2O2增重的质量,等于吸收CO、H2的质量。

2.过氧化物

凡含有过氧键(-O-O-)的物质,属于过氧化物,其性质与过氧化钠相似。如:过氧化钙(CaO2)、过氧乙酸(CH3COOOH),一般说来过氧化物具有较强的氧化性,CaO2(过氧化钙)微溶于水,溶于酸,可作医用防腐剂、消毒剂。

制法:Ca(OH)2悬浊液与H2O2溶液反应可制备CaO2:Ca(OH)2+H2O2==CaO2+2H2O

过氧化氢的性质(见专题20氧硫及其化合物)

3.*Na与CO2气体反应

原理与镁条在CO2中燃烧相似:

与过量的CO2继续反应:2Na2O+2CO2==2Na2CO3②

①②两式相加,得:

二、Na2CO3和NaHCO3的性质

1.Na2CO3溶液与稀盐酸反应中的滴加顺序与现象

(1)定性分析：现象不同，向Na2CO3溶液中滴加稀HCl,先无气体,后有气体;向稀HCl中滴加Na2CO3溶液,立即有气体。

(2)理论分析:①向Na2CO3溶液中滴加稀HCl,先无气体(Na2CO3+HCl==NaCl+NaHCO3),过量后有气体(NaHCO3+HCl==NaCl+H2O+CO2↑)。

②向稀HCl中滴加Na2CO3溶液,先有气体,反应是:Na2CO3+2HCl==2NaCl+H2O+CO2。

(3)定量计算:如果用2mol的Na2CO3和2.4mol的稀HCl反应,采用①方法放出CO2是0.4mol;采用②方法放出CO2为1.2mol。

可以用互滴实验鉴别Na2CO3溶液和HCl溶液。

2.Na2CO3和NaHCO3的鉴别

三.侯氏制碱法

我国化工专家侯德榜的“侯氏制碱法”曾为世界制碱工业作出了突出贡献。以NaCl、NH3、CO2等为原料先制得NaHCO3,进而生产出纯碱。

有关反应的化学方程式为:

NH3+CO2+H2O==NH4HCO3;

NH4HCO3+NaCl==NaHCO3↓+NH4Cl;

总反应:CO2+NH3+NaCl+H2O==NaHCO3↓+NH4Cl

操作:先通入NH3到饱和NaCl溶液中，形成浓溶液,然后再通入CO2。由于NaHCO3的溶解度较小,呈固体析出。

四、钠与钾的焰色反应

金属钠、钾元素通常只能用焰色反应检验。当焰色呈黄色时，肯定含有钠元素，但不能确定含有钾元素，这时要隔着蓝色的钴玻璃观察。当焰色呈紫色时，肯定

含有钾元素。

五、金属氢化物及其性质

1.金属氢化物在高考中常作为拓展信息考查,典型的金属氢化物如NaH、CaH2、AlH3、NaBH4、NaAlH4。

2.结构:离子化合物。电子式:Na+[:H]-。

3.性质:负氢离子为-1价,具有强还原性,能与水发生反应生成氢气和对应的碱。

NaH+H2O==NaOH+H2↑、CaH2+2H2O==Ca(OH)2+2H2↑

4.NaBH4中,B为+3,H为-1价。