第三章 學案13 鈉的其它常見化合物 堿金屬元素

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1、高考總復習同步訓練 學案13 鈉的其它常見化合物 堿金屬元素 [考綱要求]　1.從原子的核外電子排布，理解ⅠA族元素(單質、化合物)的相似性和遞變性。2.了解Na2CO3和NaHCO3的性質、轉化和制法。 知識點一　鈉的其它常見化合物 1．氫氧化鈉(NaOH) (1)物理性質：NaOH的俗名為燒堿、火堿或苛性鈉；它是一種____色____體，____溶于水并放出大量的熱，有________性；易吸收空氣中的水分而________。 (2)化學性質 具有堿的通性 ①能使酸堿指示劑變色。 ②與強酸反應的離子方程式為：______________________

2、______________________。 ③與酸性氧化物、兩性氧化物反應： 如與Al2O3反應的離子方程式為： ________________________________________________________________________。 ④與鹽反應 如與NH、Cu2＋反應的離子方程式分別為： ________________________________________________________________________； __________________________________________________________

3、______________。 如與HCO反應的離子方程式為： ________________________________________________________________________。 ⑤與單質反應 如與Al、Si反應的離子方程式分別為： ________________________________________________________________________； ________________________________________________________________________。 (3)NaOH的制取

4、①土法制堿：Na2CO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋2NaOH； ②現代工業(yè)制堿：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。 (4)NaOH在有機反應中的應用 提供堿性環(huán)境，如：鹵代烴的水解和消去反應，酯類的水解和油脂的皂化。 問題思考 1．實驗室稱量NaOH固體時應注意什么問題？ 　 2．盛放NaOH溶液等堿性溶液的試劑瓶為什么不用磨口玻璃塞？ 　

5、 　 2．碳酸鈉和碳酸氫鈉的比較 問題思考 3．向飽和Na2CO3溶液中通入過量的CO2，可觀察到什么現象？為什么？ 　

6、 　 知識點二　堿金屬元素 1．堿金屬元素 Li、Na、K的原子結構示意圖分別為________、________、________。 (1)相同點：最外層都是____個電子。 (2)不同點：從Li到Cs電子層數__________，原子半徑__________。 2．堿金屬元素性質的相似性 (1)單質均呈________色(Cs除外)，有金屬光澤，硬度____，密度________，熔點________，有良好的導電性和導熱性； (2)最高正價均為____價； (3)均為活潑金屬，氧化物對應的水化物均為

7、____； (4)單質均能與非金屬單質發(fā)生反應； (5)單質均能和水發(fā)生反應：2M＋2H2O===2MOH＋H2↑(M代表堿金屬)。 3．堿金屬元素性質的遞變性(按原子序數遞增的順序) (1)單質的熔、沸點呈現________趨勢； (2)元素的金屬性逐漸________，單質的還原性逐漸________； (3)與O2反應的產物越來越復雜，反應程度越來越___________________________； (4)與水反應的程度越來越________，產物的堿性逐漸________。 知識點三　焰色反應 1．焰色反應的概念 某些金屬或它們的化合物在灼燒時都會使火焰呈現出

8、特殊的顏色，其屬于________變化， 屬于元素的性質。 2．焰色反應的操作 鉑絲無色待測物觀察火焰顏色鉑絲無色。 3．常見元素的焰色 鈉元素____色；鉀元素____色(透過____________觀察)；銅元素________色。 問題思考 4．做焰色反應實驗時，為什么用稀鹽酸洗滌鉑絲而不用稀硫酸？ 　

9、 　 一、Na2CO3和NaHCO3的鑒別方法 1．根據熱穩(wěn)定性不同 　 　 2．根據和酸反應生成氣體的速率不同鑒別 　

10、 　 3．根據陰離子不同用鹽溶液鑒別 　 　 4．根據溶液的酸堿性鑒別 　

11、 　 典例導悟1 (2011·山東青島統(tǒng)考)某校化學課外小組為了鑒別碳酸鈉和碳酸氫鈉兩種白色固體，用不同的方法做了以下實驗，如圖Ⅰ～Ⅳ所示。 (1)只根據圖Ⅰ、Ⅱ所示實驗，能夠達到實驗目的的是(填裝置序號)________。 (2)圖Ⅲ、Ⅳ所示實驗均能鑒別這兩種物質，其反應的化學方程式為 __________

12、______________________________________________________________； 與實驗Ⅲ相比，實驗Ⅳ的優(yōu)點是(填選項序號)________。 A．Ⅳ比Ⅲ復雜 B．Ⅳ比Ⅲ安全 C．Ⅳ比Ⅲ操作簡便 D．Ⅳ可以做到用一套裝置同時進行兩個對比實驗，而Ⅲ不行 (3)若用實驗Ⅳ驗證碳酸鈉和碳酸氫鈉的穩(wěn)定性，則試管B中裝入的固體最好是(填化學式)________________________________________________________________________。 (4)將碳酸氫鈉溶液與澄清石灰水混合并充分反應， ①當

13、石灰水過量時，其離子方程式為： ________________________________________________________________________； ②當碳酸氫鈉與氫氧化鈣物質的量之比為2∶1時，所得溶液中溶質的化學式為__________，請設計實驗檢驗所得溶液中溶質的陰離子______________________________ ________________________________________________________________________。 二、CO2與NaOH溶液反應的計算 思維模型 典例導悟2　標準狀況

14、下，將3.36 L CO2氣體通入200 mL 1.00 mol·L－1 NaOH溶液中，充分反應后溶液中c(CO)與c(HCO)的比值為(不考慮CO、HCO的水解)(　　) A．1∶1 B．1∶2 C．2∶1 D．1∶3 聽課記錄：　 三、Na2CO3、NaHCO3與鹽酸的反應 1．鹽酸逐滴加入Na2CO3溶液 (1)現象：開始無明顯現象，后有無色氣體放出。 (2)反應：無明顯現象時反應的離子方程式：CO＋H＋===HCO，無色氣體放出時反應的離子方程式：HCO＋H＋===CO2↑＋H2O。 2．Na2

15、CO3溶液逐滴加入稀鹽酸中 (1)現象：有無色氣體放出。 (2)反應的離子方程式：CO＋2H＋===CO2↑＋H2O。 3．碳酸鈉、碳酸氫鈉與鹽酸反應的基本圖象的歸納總結 (1)向Na2CO3中逐滴加入鹽酸，消耗HCl的體積與產生CO2的體積的關系如圖1所示； (2)向NaHCO3中逐滴加入鹽酸，消耗HCl的體積與產生CO2的體積的關系如圖2所示； (3)向NaOH、Na2CO3的混合物中逐滴加入鹽酸，消耗HCl的體積與產生CO2的體積的關系如圖3所示(設NaOH、Na2CO3的物質的量之比x∶y＝1∶1，其他比例時的圖象略)； (4)向Na2CO3、NaHCO3的混合物中逐滴加

16、入鹽酸，消耗HCl的體積與產生CO2的體積的關系如圖4所示(設Na2CO3、NaHCO3的物質的量之比m∶n＝1∶1，其他比例時的圖象略)。 典例導悟3 取等物質的量濃度的NaOH溶液兩份A和B，每份10 mL，分別向A、B中通入不等量的CO2，再繼續(xù)向兩溶液中逐滴加入0.1 mol·L－1的鹽酸，標準狀況下產生的CO2的體積與所加鹽酸體積之間的關系如下圖所示，試回答下列問題： (1)原NaOH溶液的物質的量濃度為______________。 (2)曲線A表明，原NaOH溶液中通入CO2后，所得溶液中的溶質成分是________，其物質的量之比為______________

17、____________________________________________。 (3)曲線B表明，原NaOH溶液中通入CO2后，所得溶液加鹽酸后產生CO2氣體體積(標準狀況)的最大值為________mL。 題組一　鈉的重要化合物 1．(2010·安徽理綜，13) 將0.01 mol下列物質分別加入100 mL蒸餾水中，恢復至室溫，所得溶液中陰離子濃度的大小順序是(溶液體積變化忽略不計)(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ①Na2O2　 ②Na2O　 ③Na2CO3　 ④NaCl A．①>②>

18、③>④ B．①>②>④>③ C．①＝②>③>④ D．①＝②>③＝④ 2．(2009·全國理綜Ⅱ，8)下列敘述中正確的是(　　) A．向含有CaCO3沉淀的水中通入CO2至沉淀恰好溶解，再向溶液中加入NaHCO3飽和溶液，又有CaCO3沉淀生成 B．向Na2CO3溶液中逐滴加入等物質的量的稀鹽酸，生成的CO2與原Na2CO3的物質的量之比為1∶2 C．等質量的NaHCO3和Na2CO3分別與足量鹽酸反應，在同溫同壓下，生成的CO2體積相同 D．向Na2CO3飽和溶液中通入足量CO2，有NaHCO3結晶析出 題組二　堿

19、金屬單質及其化合物 3．(2010·上海，11)將0.4 g NaOH和1.06 g Na2CO3混合并配成溶液，向溶液中滴加0.1 mol·L－1稀鹽酸。下列圖象能正確表示加入鹽酸的體積和生成CO2的物質的量的關系的是(　　) 4．判斷正誤 (1)Li在氧氣中燃燒主要生成Li2O2(　　) (2010·全國理綜Ⅰ－7A) (2)K與水反應比Li與水反應劇烈。(　　) (2010·重慶理綜－8C) 題組一　Na2CO3、NaHCO3 1．現有25 mL 2 mol·L－1 Na2CO3溶液和75 mL 1 mol·L－1的稀鹽酸。①將Na2CO3溶液緩慢滴到

20、稀鹽酸中；②將稀鹽酸緩慢滴到Na2CO3溶液中，兩操作的現象及結果(標準狀況下)是(　　) A．現象相同，所得氣體的體積相等 B．現象相同，所得氣體的體積不等 C．現象不同，所得氣體的體積相等 D．現象不同，所得氣體的體積不等 2．(2011·安陽模擬)把7.4 g Na2CO3·10H2O和NaHCO3組成的混合物溶于水，配成100 mL溶液，其中c(Na＋)＝0.6 mol·L－1，若把等質量的混合物加熱到恒重時，殘留物的質量為(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A．3.18 g B．2.12 g C．5

21、.28 g D．4.22 g 3．(2010·海南，15) A是自然界存在最廣泛的ⅡA族元素，常以化合物F存在。從單質A起始發(fā)生的一系列化學反應可由右圖表示： 請回答下列問題： (1)A與水反應的化學方程式為_____________________________________________，E與水反應的化學方程式為_______________________________________________； (2)F的化學式為____________，G和D的電子式分別為____________和____________； (3)D與H反應可

22、能生成的鹽有________(填化學式)； (4)實際生產中，可由F為原料制備單質A，簡述一種制備方法 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 題組二　焰色反應 4．用光潔的鉑絲蘸取某無色溶液在無色火焰上灼燒，直接觀察到火焰呈黃色。下列判斷正確的是(　　) A．只含有Na＋ B．一定含有Na＋，可能含K＋ C．既含有Na＋，又含

23、K＋ D．可能含有Na＋，可能含有K＋ 題組三　堿金屬元素的結構與性質遞變規(guī)律 5．以下各項敘述中錯誤的是(　　) A．原子半徑由小到大的順序是Li

24、 B．②⑤ C．②④⑥ D．①③⑤ 題組四　實驗探究 7．(2010·昆明模擬)我國化工專家侯德榜的“侯氏制堿法”曾為世界制堿工業(yè)作出了突出貢獻。以NaCl、NH3、CO2等為原料先制得NaHCO3，進而生產出純堿。有關反應的化學方程式為：NH3＋CO2＋H2O===NH4HCO3；NH4HCO3＋NaCl===NaHCO3↓＋NH4Cl；2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O。 Ⅰ.原理分析 碳酸氫銨與飽和食鹽水反應，能析出碳酸氫鈉晶體的原因是________。 a．碳酸氫鈉難溶于水 b．碳酸氫鈉受熱易分解 c．碳酸氫

25、鈉的溶解度相對較小，在溶液中首先結晶析出 Ⅱ.實驗探究 (1)一位同學將二氧化碳氣體通入含氨的飽和食鹽水中制備碳酸氫鈉，實驗裝置如下圖所示(圖中夾持、固定用的儀器未畫出)。 回答下列有關問題： ①乙裝置中的試劑是________； ②丁裝置中稀硫酸的作用是________； ③實驗結束后，分離出NaHCO3晶體的操作是________(填分離操作的名稱)。 (2)另一位同學用圖中戊裝置(其他裝置未畫出)進行實驗。 ①實驗時，須先從____________管通入____________氣體，再從____________管中通入__________氣體。 ②有同學建議在戊

26、裝置的b導管下端連接己裝置，理由是 ________________________________________________________________________。 (3)請再寫出一種實驗室制取少量碳酸氫鈉的方法：______________________________ ________________________________________________________________________。 學案13　鈉的其他常見化合物　堿金屬元素 【課前準備區(qū)】 知識點一 1．(1)白　固　易　強腐蝕　潮解 (2)②OH－＋H＋===H2O

27、 ③Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O ④NH＋OH－NH3·H2O Cu2＋＋2OH－===Cu(OH)2↓ HCO＋OH－===CO＋H2O ⑤2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑ Si＋2OH－＋H2O===SiO＋2H2↑ 2. 俗名 純堿或蘇打 小蘇打 物理性質 色態(tài) 白色晶體 細小白色晶體 水溶性 易溶于水，溶液呈堿性 易溶于水(但比Na2CO3溶解度小)，溶液呈堿性 穩(wěn)定性 穩(wěn)定，但結晶碳酸鈉(Na2CO3·10H2O)易風化 不穩(wěn)定，受熱易分解 化學性質 與H＋反應 CO＋2H＋===H2O＋CO

28、2↑ HCO＋H＋===H2O＋CO2↑ 與堿反應[Ca(OH)2] 與OH－不反應，但 Ca2＋＋CO===CaCO3↓ Ca2＋＋OH－＋HCO=== CaCO3↓＋H2O(堿過量) Ca2＋＋2OH－＋2HCO===CaCO3↓＋CO＋2H2O(堿不足) 與鹽反應 CaCl2 Ca2＋＋CO===CaCO3↓ 不反應 硫酸鋁 2Al3＋＋3CO＋3H2O===2Al(OH)3↓＋3CO2↑ 3HCO＋Al3＋=== Al(OH)3↓＋3CO2↑ 主要用途 玻璃、造紙、制皂、洗滌 發(fā)酵、醫(yī)藥、滅火器 相互轉化 知識點二 1.　　 (1)1 (2)

29、依次增多　依次增大 2．(1)銀白　小　較小　較低 (2)＋1 (3)堿 3．(1)減小　(2)增強　增強　(3)劇烈　(4)劇烈　增強 知識點三 1．物理 3．黃　紫　藍色鈷玻璃　黃綠 問題思考 1．應置于玻璃器皿中快速稱量。 2．以NaOH溶液為代表的堿性溶液中的OH－可與磨口玻璃塞中裸露的SiO2反應，生成Na2SiO3，使瓶塞和瓶體粘連在一起不易打開。 3．溶液中將析出白色晶體(沉淀)。原因是：發(fā)生Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3↓，①NaHCO3的溶解度比Na2CO3小，②生成的NaHCO3的質量比消耗的Na2CO3的大(即106 g Na2CO

30、3生成168 g NaHCO3)，即溶質增加，③反應消耗了水，即溶劑減少，因此出現沉淀，主要原因是①。 4．鉑絲在使用前要用稀鹽酸將其表面物質洗凈，然后在火焰上灼燒至無色，這是因為金屬氯化物在灼燒時易揮發(fā)，若用稀H2SO4洗滌鉑絲，則由于硫酸鹽的熔、沸點較高而難以揮發(fā)，會造成對后面實驗的干擾。 【課堂活動區(qū)】 一、1. 2．(1) (2)向Na2CO3溶液中逐滴加入鹽酸，開始無氣泡產生；而向鹽酸中滴加Na2CO3溶液開始就有氣泡產生。 3． 4． 典例導悟 1．(1)Ⅱ　(2)2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑，CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2

31、O　D (3)NaHCO3　(4)①Ca2＋＋OH－＋HCO===CaCO3↓＋H2O ②Na2CO3　取少量上層清液(或過濾后的濾液或所得溶液)于潔凈(若無“潔凈”也可)的試管中，加入適量氯化鈣溶液，振蕩，若有白色沉淀生成，則證明溶液中含有CO 解析　(1)圖Ⅰ不能達到實驗目的，因為無論碳酸鈉還是碳酸氫鈉均可以與鹽酸反應產生二氧化碳，二氧化碳氣體與澄清石灰水作用變渾濁，故不可以；圖Ⅱ可以鑒別，因為等質量的碳酸鈉和碳酸氫鈉與足量的稀鹽酸反應，生成的二氧化碳氣體的量不同，可根據氣球膨脹程度判斷。 (2)圖Ⅲ、Ⅳ所涉及的化學方程式為：2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑，實驗Ⅳ

32、的優(yōu)點是可同時做對比實驗。 (3)試管B裝入碳酸氫鈉，試管A裝入碳酸鈉，這樣直接加熱的碳酸鈉，溫度高，不分解，不能使澄清石灰水變渾濁，而間接加熱的碳酸氫鈉分解，使澄清石灰水變渾濁，表明了碳酸氫鈉很不穩(wěn)定。 (4)①石灰水過量時，碳酸氫根全部反應，離子方程式為：Ca2＋＋OH－＋HCO===CaCO3↓＋H2O；②2NaHCO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋Na2CO3＋2H2O，則其中的溶質是碳酸鈉，要檢驗CO，可以取少量上層清液于潔凈的試管中，加入適量氯化鈣溶液，振蕩，若有白色沉淀生成，則證明溶液中含有CO。 2．B　[n(CO2)＝＝0.150 mol n(NaOH)＝0.2

33、00 L×1.00 mol·L－1＝0.200 mol 2NaOH　?。　O2　===　Na2CO3＋H2O 0．200 mol 0.100 mol 0.100 mol 此時過量CO2：0.150 mol－0.100 mol＝0.050 mol，進一步與Na2CO3反應： Na2CO3?。O2?。2O===2NaHCO3 0．050 mol 0.050 mol 0.100 mol ＝＝＝。] 3．(1)0.75 mol·L－1　(2)Na2CO3、NaOH 1∶3　(3)112 解析　(1)產生的氣體體積保持不變時，溶液中的溶質是氯化鈉，所以有下式

34、成立：n(NaCl)＝n(NaOH)＝n(HCl)＝0.1 mol·L－1×0.075 L＝0.007 5 mol，故c(NaOH)＝0.007 5 mol/0.01 L＝0.75 mol·L－1。 (2)當所加鹽酸的體積從60 mL到75 mL時，有氣體生成，則發(fā)生反應：NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑，此反應消耗鹽酸15 mL，則反應Na2CO3＋HCl===NaHCO3＋NaCl也消耗鹽酸15 mL，則60 mL－15 mL＝45 mL鹽酸只能與氫氧化鈉反應了，故原NaOH溶液中通入CO2后的溶質為氫氧化鈉和碳酸鈉，根據鹽酸的量可以計算出它們的物質的量之比為3∶1。

35、 (3)當所加鹽酸的體積從25 mL到75 mL時發(fā)生反應： NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑ 1 mol 22 400 mL 0．1×(0.075－0.025) mol　　 V 解得：V＝112 mL。 【課后練習區(qū)】 高考集訓 1．C　[根據化學反應方程式或原子守恒知0.01 mol的Na2O2和Na2O分別與H2O反應都生成0.02 mol NaOH，因此①、②中陰離子濃度相等；③中碳酸根水解使得陰離子濃度稍大于④。因此C正確。] 2．D　[CaCO3＋CO2＋H2O===Ca(HCO3)2，前半句正確，加入

36、NaHCO3飽和溶液后，沒有沉淀產生，A錯誤；向Na2CO3溶液中滴加等物質的量的稀鹽酸，發(fā)生反應為Na2CO3＋HCl===NaCl＋NaHCO3，沒有CO2生成，B錯誤；等質量的NaHCO3和Na2CO3，與足量鹽酸反應，產生的CO2體積不同，NaHCO3生成的CO2更多些，C錯誤；溶解度：Na2CO3>NaHCO3，向Na2CO3飽和溶液中通入足量CO2后溶液中有NaHCO3晶體析出，D正確。] 3．C　[滴加鹽酸先發(fā)生反應OH－＋H＋===H2O，再發(fā)生反應CO＋H＋===HCO，最后發(fā)生反應：HCO＋H＋===CO2↑＋H2O；因n(OH－)＝n(CO)＝0.01 mol，故加入0

37、.02 mol HCl后開始有氣體生成，故C正確。] 4．(1)×　(2)√ 考點集訓 1．D 2．A　[將Na2CO3·10H2O和NaHCO3加熱至恒重時物質為Na2CO3，n(Na2CO3)＝n(Na＋)＝×0.6 mol·L－1×0.1 L＝0.03 mol，所以m(Na2CO3)＝0.03 mol×106 g·mol－1＝3.18 g。] 3．(1)Ca＋2H2O===Ca(OH)2＋H2↑ NaH＋H2O===NaOH＋H2↑ (2)CaCO3　 (3)Na2CO3、NaHCO3 (4)CaCO3高溫加熱分解生成CaO，CaO經電解生成單質Ca 4．B

38、　5.D　6.C 7．Ⅰ.c?、?(1)①飽和碳酸氫鈉溶液　②吸收未反應的NH3?、圻^濾　(2)①a　NH3　b　CO2　②增大CO2氣體與溶液接觸的面積，提高CO2在溶液中的吸收率　(3)往燒堿溶液中通入過量CO2(或往飽和Na2CO3溶液中通入過量CO2等) 解析　Ⅱ(1)甲裝置是CO2的發(fā)生裝置，由于鹽酸易揮發(fā)，故生成的CO2氣體中會含有HCl氣體，乙裝置的作用是除去CO2中的HCl氣體，所以乙裝置中的試劑是飽和碳酸氫鈉溶液，丙是制備碳酸氫鈉的發(fā)生裝置，丁的作用是吸收多余的NH3，防止其污染環(huán)境。從溶液中分離出NaHCO3晶體的方法是過濾。(2)實驗時必須制取含氨的飽和NaCl溶液，然后使之與CO2反應。因為NH3極易溶于水，CO2在水中的溶解度不大，故先從a導管通入NH3，后從b導管通入CO2。己裝置中有多孔球泡，增大CO2氣體與溶液的接觸面積，提高了CO2在溶液中的吸收率。 (3)此題是開放性試題，制備少量碳酸氫鈉的方法：①用碳酸氫銨與適量的飽和食鹽水反應；②往燒堿溶液中通入過量CO2；③往飽和Na2CO3溶液中通入過量CO2等。