高三化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 3_2 鈉的其他常見(jiàn)化合物 堿金屬元素教學(xué)設(shè)計(jì)
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第三章 金屬及其化合物 第二課時(shí) 鈉的其他化合物 堿金屬元素 〖復(fù)習(xí)目標(biāo)〗 (1)掌握碳酸鈉、碳酸氫鈉、氫氧化鈉的性質(zhì)、轉(zhuǎn)化及檢驗(yàn)。 (2)掌握侯氏制堿法的基本原理及應(yīng)用。 (3)掌握堿金屬元素性質(zhì)的相似性和遞變性 〖教學(xué)重點(diǎn)〗碳酸鈉、碳酸氫鈉、氫氧化鈉的性質(zhì)、轉(zhuǎn)化及檢驗(yàn) 〖教學(xué)難點(diǎn)〗 鈉及其化合物的轉(zhuǎn)化及計(jì)算 〖教學(xué)過(guò)程〗 【知識(shí)精講】 1、碳酸鈉和碳酸氫鈉 (1)碳酸鈉和碳酸氫鈉的比較 碳酸鈉(Na2CO3) 碳酸氫鈉(NaHCO3) 俗名 純堿、蘇打 小蘇打 色態(tài) 白色粉末 細(xì)小白色晶體 溶解性 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 化學(xué)性質(zhì) 熱穩(wěn)定性 加熱不分解 不穩(wěn)定,受熱易分解 與H+反應(yīng) CO+2H+===H2O+CO2↑ HCO+H+===H2O+CO2↑ 與堿反應(yīng)Ca(OH)2] 與OH-不反應(yīng),但發(fā)生反應(yīng)Ca2++CO===CaCO3↓ Ca2++OH-+HCO===CaCO3↓+H2O(堿過(guò)量) Ca2++2OH-+2HCO===CaCO3↓+CO+2H2O(堿不足) 與某些鹽(如CaCl2) Ca2++CO===CaCO3↓ 不反應(yīng) 主要用途 玻璃、造紙、制皂、洗滌 發(fā)酵、醫(yī)藥、滅火器 相互轉(zhuǎn)化 NaHCO3Na2CO3 【注意】與足量鹽酸反應(yīng)的比較 ①反應(yīng)速率 由于Na2CO3需逐步結(jié)合兩個(gè)H+(H++CO32 ̄===HCO3 ̄、H++HCO3 ̄===CO2↑+H2O)才放出CO2,故NaHCO3與鹽酸反應(yīng)放出CO2的速率快。 ②耗酸量 a、等物質(zhì)的量的Na2CO3與NaHCO3,前者耗酸量是后者的2倍; b、等質(zhì)量的Na2CO3與NaHCO3,前者耗酸量多。 ③CO2的生成量 等物質(zhì)的量時(shí)產(chǎn)生的CO2相等;等質(zhì)量時(shí)NaHCO3產(chǎn)生的CO2多。 (2)碳酸鈉和碳酸氫鈉的鑒別 ①熱穩(wěn)定性不同。分別加熱少量固體,若發(fā)生分解反應(yīng),將產(chǎn)生的氣體通入澄清的石灰水中,石灰水變渾濁的原試劑是NaHCO3,另一個(gè)為Na2CO3。 ②和酸反應(yīng)速率不同。分別取一定質(zhì)量的固體,加入等濃度、等體積的鹽酸,反應(yīng)快、產(chǎn)生氣體多的為NaHCO3,另一個(gè)為Na2CO3。 ③陰離子不同。分別取其稀溶液,滴加氯化鋇稀溶液或CaCl2溶液,產(chǎn)生沉淀的原試劑為Na2CO3,另一個(gè)為NaHCO3。 ④溶液的酸堿性。測(cè)其稀溶液(0.1 molL-1)的pH,Na2CO3溶液的pH在12左右,而NaHCO3溶液的pH在8左右。 (3)碳酸氫鈉和碳酸鈉的制法 ①制取NaHCO 3的方法 a、減壓低溫蒸干NaHCO3溶液。NaHCO3遇熱易分解,其水溶液加熱更易分解,所以不可能采用常壓下蒸發(fā)溶劑的方法制得NaHCO3晶體。 b、往飽和Na2CO3 溶液中通入CO2,過(guò)濾得到晶體。 Na2CO 3+CO 2+H2O=2NaHCO 3 ②聯(lián)堿法制純堿原理 a、在飽和食鹽水中通NH3飽和后,再通CO2 :NH3+CO2+H2O=NH4HCO3 b、生成NH4HCO3的溶解度大,而c(Na+)也大,而NaHCO3溶解度小,故產(chǎn)生沉淀:NaCl+ NH4HCO3=NaHCO3↓+NH4Cl, 總方程式:NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl。 c、將析出沉淀加熱,制得Na2CO3(純堿) 【注意】不能先通入CO2達(dá)飽和后再通入NH3,因?yàn)镃O2在水中的溶解度很小(1∶1),即使通入過(guò)量的NH3,所生成的NaHCO3、NH4Cl也很少,這樣就無(wú)法制取NaHCO3。 2、氫氧化鈉 (1)NaOH為強(qiáng)堿,具有堿的通性。 (2)CO2與NaOH溶液反應(yīng)的計(jì)算 ①CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O ②CO2+ Na2CO3+ H2O =2NaHCO3 ③CO2+NaOH=NaHCO3(①②之和) 反應(yīng)情況 生成物 <1:2 NaOH過(guò)量,只發(fā)生① Na2CO3、過(guò)量NaOH =1:2 恰好按①反應(yīng) Na2CO3 1:2< < 1 ①、均有 Na2CO3、NaHCO3 =1:1 恰好按③反應(yīng) NaHCO3 >1:1 按③反應(yīng),CO2有剩余 NaHCO3 3、堿金屬元素 (1)原子結(jié)構(gòu) ①相似性:最外層均為1個(gè)電子,易失去一個(gè)電子 ②遞變性:核電荷數(shù)依次增多,電子層數(shù)依次增多,原子半徑依次增大,失電子能力依次增強(qiáng),活潑程度增強(qiáng) (2)元素性質(zhì) ①相似性:均為活潑金屬元素,最高正價(jià)均為+1價(jià) ②遞變性:失電子能力依次增強(qiáng),金屬性依次增強(qiáng) (3)單質(zhì)性質(zhì) ①相似性:均具強(qiáng)還原性,均具輕、軟、易熔的特點(diǎn) ②遞變性:還原性依次增強(qiáng),密度趨向增大,熔沸點(diǎn)依次降低(原因,可與鹵素對(duì)比),硬度趨向減小 (4)化合物性質(zhì) ①相似性:氫氧化物均為強(qiáng)堿 ②遞變性:氫氧化物的堿性依次增強(qiáng) (5)堿金屬的性質(zhì)規(guī)律與特例 ①通常合金多呈固態(tài),而鈉鉀合金卻是液態(tài)。 ②堿金屬單質(zhì)在空氣或氧氣中燃燒時(shí),生成過(guò)氧化物甚至比過(guò)氧化物更復(fù)雜的氧化物,而Li只生成Li2O。 ③堿金屬單質(zhì)密度一般隨核電荷數(shù)增大而遞增,但K的密度比Na小。 ④堿金屬單質(zhì)一般跟水劇烈反應(yīng),但Li跟水反應(yīng)緩慢(LiOH溶解度小)。 ⑤堿金屬單質(zhì)因其活動(dòng)性強(qiáng),多保存在煤油中,而Li卻因密度比煤油更小,只能保存在液體石蠟中。 ⑥堿金屬的鹽一般都易溶于水,但Li2CO3卻微溶。 ⑦一般說(shuō),酸式鹽較正鹽溶解度大,但NaHCO3卻比Na2CO3溶解度小。 ⑧試劑瓶中的藥品取出后,一般不能放回原瓶,但I(xiàn)A金屬Na、K等除外。 ⑨一般活潑金屬能從鹽中置換出不活潑金屬,但對(duì)IA非?;顫姷慕饘貼a、K等除外。如:2Na+CuSO4+2H2O=Cu(OH)2↓+H2↑+Na2SO4。 ⑩Fr是放射性元素,所以在自然界中不存在。 4、焰色反應(yīng) 許多金屬或他們的化合物在燃燒時(shí)火焰呈現(xiàn)出特殊的顏色,這在化學(xué)上叫焰色反應(yīng)。這是一種物理變化,是某種元素的性質(zhì)。鈉是黃色 ,鉀是紫色(透過(guò)藍(lán)色鈷玻璃) 用品:鉑絲(或鐵、鉻、鎳、鎢等)、酒精燈(或煤氣燈)、試劑。 步驟:①鉑絲在火焰上灼燒至原火焰色。 ②蘸取溶液(沾取固體)放在火焰上灼燒,觀察火焰顏色,觀察鉀火焰顏色要透過(guò)藍(lán)色的鈷玻璃去觀察。 ③鹽酸洗鉑絲。 ④鉑絲在火焰上灼燒至原火焰色(如不能灼燒至原火焰色,則需再酸洗,再灼燒)。⑤再蘸取(沾?。┝硗饣瘜W(xué)藥品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 【方法精講】 1、碳酸鈉與碳酸氫鈉與鹽酸反應(yīng)及圖像 (1)向Na2CO3溶液中逐滴加入鹽酸,消耗鹽酸的體積與產(chǎn)生CO2的體積關(guān)系如圖1所示: 圖像特點(diǎn):Oa段、ab段消耗鹽酸的體積相等。 反應(yīng)原理:Oa段 CO32 ̄+H+===HCO3 ̄, ab段 HCO3 ̄+H+===H2O+CO2↑。 (2)向NaHCO3溶液中逐滴加入鹽酸,消耗鹽酸的體積與產(chǎn)生CO2的體積關(guān)系如圖2所示: 圖像特點(diǎn):從O點(diǎn)開(kāi)始即產(chǎn)生CO2氣體。 反應(yīng)原理:HCO3 ̄+H+===H2O+CO2↑。 (3)向Na2CO3、NaHCO3的混合物中逐滴加入鹽酸,消耗鹽酸的體積與產(chǎn)生CO2的體積關(guān)系如圖3所示(設(shè)Na2CO3、NaHCO3的物質(zhì)的量之比為m∶n=1∶1,其他比例時(shí)的圖像略)。 圖像特點(diǎn):Oa段消耗HCl的量小于ab段消耗HCl的量。 反應(yīng)原理:Oa段 CO32 ̄+H+== HCO3 ̄, ab段 HCO3 ̄+H+===H2O+CO2↑。 (4)向NaOH、Na2CO3的混合物中逐滴加入鹽酸,消耗鹽酸的體積與產(chǎn)生CO2的體積關(guān)系如圖4所示(設(shè)NaOH、Na2CO3的物質(zhì)的量之比x∶y=1∶1,其他比例時(shí)的圖像略); 圖像特點(diǎn):Oa段消耗HCl的量大于ab段消耗HCl的量。 反應(yīng)原理:Oa段 H++OH-===H2O,CO32 ̄+H+===HCO3 ̄;ab段 HCO3 ̄+H+===H2O+CO2↑。 2、碳酸鈉的制取及性質(zhì)探究 (1)侯氏制堿法 ①氨堿法(索爾維制堿法) 向飽和食鹽水中通入足量氨氣至飽和,然后在加壓下通入CO2(由CaCO3煅燒而得),因NaHCO3溶解度較小,故有下列反應(yīng)發(fā)生: NH3+CO2+H2O=NH4HCO3 NaCl+NH4HCO3=NaHCO3↓+NH4Cl 將析出的NaHCO3晶體煅燒,即得Na2CO3: 2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O 母液中的NH4Cl加消石灰可回收氨,以便循環(huán)使用: 2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O 此法優(yōu)點(diǎn):原料經(jīng)濟(jì),能連續(xù)生產(chǎn),CO2和NH3能回收使用. 缺點(diǎn):大量CaCl2用途不大,NaCl利用率只有70%,約有30%的NaCl留在母液中。 (2)聯(lián)合制堿法(侯氏制堿法) 根據(jù)NH4Cl在常溫時(shí)的溶解度比NaCl大,而在低溫下卻比NaCl溶解度小的原理,在278K~283K(5℃~10℃)時(shí),向母液中加入食鹽細(xì)粉,而使NH4Cl單獨(dú)結(jié)晶析出供做氮肥. 此法優(yōu)點(diǎn):保留了氨堿法的優(yōu)點(diǎn),消除了它的缺點(diǎn),使食鹽的利用率提高到96%;NH4Cl可做氮肥;可與合成氨廠聯(lián)合,使合成氨的原料氣CO轉(zhuǎn)化成CO2,革除了CaCO3制CO2這一工序。 (3)碳酸鈉性質(zhì)探究 碳酸鈉與酸反應(yīng)及氫氧化鈉與二氧化碳制取碳酸鈉的過(guò)程均為有先后關(guān)系,分步進(jìn)行,在選擇題和填空題中都是熱點(diǎn)。在解題過(guò)程中分清先后,寫(xiě)出反應(yīng),進(jìn)行解題。 3、鈉及其化合物綜合轉(zhuǎn)化關(guān)系及應(yīng)用 【典例精講】 【例1】關(guān)于Na2CO3和NaHCO3性質(zhì)的說(shuō)法不正確的是 ( ) A.在水中的溶解性:NaHCO3<Na2CO3 B.相同條件下,與等濃度鹽酸反應(yīng)生成CO2的速率:NaHCO3<Na2CO3 C.等質(zhì)量的Na2CO3和NaHCO3分別與足量鹽酸反應(yīng),NaHCO3放出CO2更多 D.等物質(zhì)的量的Na2CO3和NaHCO3分別與足量鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生的CO2質(zhì)量相同 【答案】B 【解析】A.向飽和碳酸鈉溶液中通入二氧化碳析出碳酸氫鈉晶體,則相同條件下,在水中的溶解性為NaHCO3<Na2CO3,故A正確;B.碳酸氫鈉和鹽酸一步反應(yīng),而碳酸鈉和鹽酸反應(yīng)分步完成,所以與鹽酸反應(yīng)的速率為NaHCO3>Na2CO3,故B錯(cuò)誤;C.等質(zhì)量的Na2CO3和NaHCO3,碳酸鈉的摩爾質(zhì)量大,其物質(zhì)的量少,鹽酸足量,則與鹽酸完全反應(yīng),碳酸鈉產(chǎn)生的氣體少,故C正確;D.碳酸鈉和碳酸氫鈉與足量的鹽酸反應(yīng)時(shí),根據(jù)碳元素守恒,等物質(zhì)的量的Na2CO3、NaHCO3中C的量相等,均生成二氧化碳,所以生成二氧化碳的量相等,故D正確;故選B。 【例2】下列各組物質(zhì)相互混合反應(yīng)后,最終有白色沉淀生成的是 ( ) ①少量Ca(OH)2投入過(guò)量NaHCO3溶液中 ②過(guò)量NaOH溶液和明礬溶液混合 ③金屬鈉投入到FeCl2中 ④向NaAlO2溶液中通入過(guò)量CO2 ⑤向飽和Na2CO3溶液中通入過(guò)量CO2 A.①②③④⑤ B.只有①④⑤ C.只有②③ D.只有③④ 【答案】B 【解析】①少量Ca(OH)2投入過(guò)量NaHCO3溶液中,發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生CaCO3、Na2CO3和水,因此有白色沉淀產(chǎn)生,正確;②過(guò)量NaOH溶液和明礬溶液混合,產(chǎn)生可溶性的NaAlO2,不能產(chǎn)生沉淀,錯(cuò)誤;③金屬鈉投入到FeCl2中,發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生白色Fe(OH)2沉淀和氫氣,白色Fe(OH)2沉淀會(huì)被氧化產(chǎn)生紅褐色的Fe(OH)3沉淀,不是白色沉淀,錯(cuò)誤;④向NaAlO2溶液中通入過(guò)量CO2,最終會(huì)產(chǎn)生白色Al(OH)3沉淀,正確;⑤向飽和Na2CO3溶液中通入過(guò)量CO2,會(huì)產(chǎn)生白色NaHCO3沉淀,正確。因此可以產(chǎn)生白色沉淀是①④⑤,選項(xiàng)B正確。 【考題精練】 1.現(xiàn)有兩瓶失去標(biāo)簽的Na2CO3和NaHCO3無(wú)色的飽和溶液,請(qǐng)?zhí)岢龊?jiǎn)便的鑒別方法,其中不合理的是 ( ) ①用干燥的pH試紙檢驗(yàn),pH大的是Na2CO3 ②取同量的溶液于兩支試管中,各滴入酚酞試液,紅色較深的是Na2CO3 ③取同量的溶液于兩支試管中,加熱,有氣泡產(chǎn)生的是NaHCO3 ④取同量的溶液于兩支試管中,逐滴加入稀鹽酸,開(kāi)始就有氣體放出的是NaHCO3 ⑤取同量的溶液于兩支試管中,滴加BaCl2溶液,生成白色沉淀的是Na2CO3 ⑥取同量的溶液于兩支試管中,滴加Ba(OH)2溶液,生成白色沉淀的是Na2CO3 A.①② B.③⑥ C.④⑤ D.②⑤ 【答案】B 【解析】①碳酸鈉、碳酸氫鈉都是強(qiáng)堿弱酸鹽水解呈堿性,同溫度相同物質(zhì)的量濃度碳酸鈉、碳酸氫鈉溶液中,Na2CO3水解程度大于NaHCO3,所以Na2CO3溶液中氫氧根離子濃度大,pH大,正確;②Na2CO3較NaHCO3水解程度大,分別滴加酚酞試液,紅色較深的是Na2CO3溶液,正確;③取同量的溶液于兩支試管中,加熱,均沒(méi)有氣體生成,錯(cuò)誤;④取同量的溶液于兩支試管中,逐滴加入稀鹽酸,碳酸氫鈉反應(yīng)快,開(kāi)始就有氣體放出的是NaHCO3,正確;⑤取同量的溶液于兩支試管中,滴加BaCl2溶液,生成白色沉淀的是Na2CO3,而碳酸氫鈉與氯化鋇不反應(yīng),正確;⑥二者均與Ba(OH)2溶液反應(yīng),生成白色沉淀,不能鑒別二者,錯(cuò)誤;答案選B。 2.在1.00L 1mol/L氫氧化鈉溶液中通入16.8L標(biāo)準(zhǔn)狀況下的CO2氣體,所得的溶液中含有的溶質(zhì)是 ( ) A.Na2CO3 B.NaHCO3 C.Na2CO3和NaHCO3 D.NaOH、Na2CO3和NaHCO3 【答案】 C 【解析】此題易誤選A項(xiàng)或B項(xiàng)。正確解法是利用極值法判斷:(1)當(dāng)CO2的物質(zhì)的量不足NaOH的物質(zhì)的量的1/2時(shí),反應(yīng)只能生成Na2CO3;(2)當(dāng)CO2的物質(zhì)的量等于或大于氫氧化鈉的物質(zhì)的量時(shí),生成的Na2CO3會(huì)完全與CO2反應(yīng)轉(zhuǎn)化為NaHCO3;(3)只有當(dāng)CO2的物質(zhì)的量大于NaOH的物質(zhì)的量的1/2,且小于NaOH的物質(zhì)的量時(shí),才會(huì)生成Na2CO3和NaHCO3兩種產(chǎn)物。經(jīng)過(guò)計(jì)算題給數(shù)據(jù)可知,本題屬于第(3)種情況,所以溶液中的產(chǎn)物為Na2CO3和NaHCO3。- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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