2023人教版高中化學(xué)必修第一冊(cè) 第二章 海水中的重要元素-鈉和氯 第一節(jié) 鈉及其化合物

1.鈉的原子結(jié)構(gòu)第一節(jié)鈉及其化合物1|

活潑的金屬單質(zhì)——鈉2.鈉的化學(xué)性質(zhì)(1)鈉與氧氣反應(yīng)反應(yīng)條件室溫加熱或點(diǎn)燃實(shí)驗(yàn)步驟

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象新切開(kāi)的鈉具有銀白色的金屬

光澤,在空氣中很快變暗鈉先熔化成小球,然后劇烈燃燒,

火焰呈黃色,生成淡黃色固體化學(xué)方程式4Na+O2=====2Na2O

2Na+O2=====Na2O2△易錯(cuò)辨析

①鈉與O2的反應(yīng),反應(yīng)條件不同,對(duì)應(yīng)的產(chǎn)物也不同。如常溫和加熱時(shí)分別生成Na2O和Na2O2。②鈉除了和O2反應(yīng)外,還可以和Cl2、S等非金屬單質(zhì)發(fā)生化合反應(yīng),分別生成NaCl

和Na2S等物質(zhì)。(2)鈉與水反應(yīng)實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)論或解釋

鈉浮在水面上鈉的密度比水小鈉熔化成小球鈉熔點(diǎn)低,反應(yīng)放熱小球在水面上迅速游動(dòng)反應(yīng)產(chǎn)生的H2推動(dòng)小球運(yùn)動(dòng)與水反應(yīng)發(fā)出“嘶嘶”響聲,逐

漸變小,最后消失鈉與水劇烈反應(yīng),產(chǎn)生氣體反應(yīng)后溶液的顏色逐漸變紅有堿性物質(zhì)NaOH生成實(shí)驗(yàn)結(jié)論鈉與水劇烈反應(yīng),生成NaOH和H2,其中Na是還原劑、H2O是氧化

劑;化學(xué)方程式為2Na+2H2O

2NaOH+H2↑,離子方程式為2Na+2H2O

2Na++2OH-+H2↑(3)鈉與酸、堿、鹽等溶液反應(yīng)(詳見(jiàn)定點(diǎn)1)1.氧化鈉的性質(zhì)2.過(guò)氧化鈉的性質(zhì)Na2O2是淡黃色粉末狀固體,其中氧元素的化合價(jià)為-1價(jià)。2|

氧化鈉與過(guò)氧化鈉(1)與水反應(yīng)該反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Na2O2+2H2O

4NaOH+O2↑。(2)與CO2反應(yīng)反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Na2O2+2CO2

2Na2CO3+O2。歸納總結(jié)

①Na2O2不是堿性氧化物,是一種強(qiáng)氧化劑,可用于殺菌消毒,用作漂白劑。②由于Na2O2能和CO2等反應(yīng),可在呼吸面具或潛水艇中作O2的來(lái)源,即用作供氧劑。實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)論或解釋

a.試管發(fā)燙,帶火星的木條復(fù)燃;b.滴加酚酞溶液后,溶液先變紅,

然后褪色Na2O2與H2O反應(yīng)生成O2,Na2O2

有漂白性3.氧化鈉和過(guò)氧化鈉的比較(詳見(jiàn)定點(diǎn)2)1.物理性質(zhì)與用途2.化學(xué)性質(zhì)(1)熱穩(wěn)定性

碳酸鈉碳酸氫鈉化學(xué)式Na2CO3NaHCO3俗名純堿、蘇打小蘇打色、態(tài)白色粉末細(xì)小白色晶體溶解性水中易溶水中易溶,但比相同溫度下Na2CO3的溶解度小用途造紙、紡織、制玻璃、合成洗滌劑發(fā)酵粉、治療胃酸過(guò)多癥3|

碳酸鈉與碳酸氫鈉

加熱NaHCO3時(shí)澄清石灰水變渾濁,加熱Na2CO3

時(shí)澄清石灰水不變渾濁

Na2CO3很穩(wěn)定,受熱不發(fā)生分解;NaHCO3不穩(wěn)定,

受熱易分解,化學(xué)方程式為2NaHCO3

Na2CO3+CO2↑+H2O(2)與酸(足量鹽酸)反應(yīng)①Na2CO3:C

+2H+

CO2↑+H2O②NaHCO3:HC

+H+

CO2↑+H2O(3)NaHCO3與堿(如NaOH)反應(yīng)化學(xué)方程式:NaHCO3+NaOH

Na2CO3+H2O。3.碳酸鈉與碳酸氫鈉的鑒別、除雜與相互轉(zhuǎn)化(詳見(jiàn)定點(diǎn)3)1.定義很多金屬或它們的化合物在灼燒時(shí)都會(huì)使火焰呈現(xiàn)出特征顏色。根據(jù)火焰

呈現(xiàn)的特征顏色,可以判斷試樣所含的金屬元素,化學(xué)上把這樣的定性分析操作

稱為焰色試驗(yàn)。2.操作4|

焰色試驗(yàn)3.幾種金屬元素的焰色金屬元素鋰鈉鉀銣鈣銅焰色紫紅色黃色紫色紫色磚紅色綠色注意

觀察鉀元素的焰色時(shí)要透過(guò)藍(lán)色鈷玻璃。知識(shí)辨析1.金屬鈉著火時(shí),可用泡沫滅火器滅火,這種說(shuō)法是否正確?不正確。鈉燃燒生成的Na2O2可與水、CO2等物質(zhì)反應(yīng),故金屬鈉著火,不能用泡

沫滅火器滅火,應(yīng)用沙土撲滅。2.向CuSO4溶液中加入少量金屬鈉,溶液中會(huì)析出紅色固體,這種說(shuō)法是否正確?不正確。金屬鈉加入CuSO4溶液中,Na先和水反應(yīng)生成NaOH和H2,生成的NaOH

再與CuSO4發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)生成藍(lán)色Cu(OH)2沉淀和Na2SO4。向熔融的CuSO4中

加入金屬鈉可發(fā)生置換反應(yīng)生成Cu和Na2SO4。3.Na2O2與Na2O都能與二氧化碳反應(yīng),因此Na2O2與Na2O都是堿性氧化物。這種說(shuō)

法是否正確?不正確。Na2O2能與CO2、H2O等物質(zhì)反應(yīng)生成O2,Na2O2不是堿性氧化物,Na2O是

堿性氧化物。4.利用澄清石灰水能鑒別Na2CO3溶液和NaHCO3溶液。這種說(shuō)法是否正確?不正確。澄清石灰水與Na2CO3溶液、NaHCO3溶液均能反應(yīng)產(chǎn)生白色CaCO3沉

淀,故用澄清石灰水無(wú)法鑒別二者。5.節(jié)日的焰火絢麗多彩,這與金屬元素的焰色有關(guān),焰色試驗(yàn)體現(xiàn)了金屬元素的化

學(xué)性質(zhì)。這種說(shuō)法是否正確?不正確。金屬的焰色試驗(yàn)過(guò)程中沒(méi)有新物質(zhì)生成,不涉及物質(zhì)結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)的

改變,焰色試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)生的是物理變化。1.鈉與酸、堿、鹽等溶液反應(yīng)(1)與酸溶液反應(yīng)(以鹽酸為例)1鈉與溶液的反應(yīng)及鈉在空氣中的變化(2)與堿溶液反應(yīng):其實(shí)質(zhì)是鈉與水的反應(yīng)。(3)與鹽溶液反應(yīng)(以硫酸鈉、硫酸銅溶液為例)2.鈉露置在空氣中的變化銀白色金屬鈉(Na)

表面變暗(生成Na2O)

出現(xiàn)白色固體(生成NaOH)

表面形成溶液(NaOH潮解)

白色塊狀物質(zhì)(生成Na2CO3·10H2O)

白色粉末狀物質(zhì)(生成Na2CO3)。相關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式:①4Na+O2

2Na2O②Na2O+H2O

2NaOH④2NaOH+CO2

Na2CO3+H2O、Na2CO3+10H2O

Na2CO3·10H2O⑤Na2CO3·10H2O

Na2CO3+10H2O

典例向硫酸銅溶液中加入一小塊金屬鈉后,觀察到的現(xiàn)象有

(

)①鈉浮于液面上

②熔化成小球

③發(fā)出嘶嘶的響聲,放出氣體

④有藍(lán)色沉淀產(chǎn)生

⑤鈉周?chē){(lán)色沉淀部分變黑

⑥析出大量紅色的銅

⑦小球在溶液中沉浮

⑧小球在液面上游動(dòng)、逐漸變小,直至消失A.①②③④⑤⑥

B.①②③④⑤⑧C.①②③⑤⑧

D.②⑥⑦B思路點(diǎn)撥本題可結(jié)合鈉與水的反應(yīng),分析鈉與CuSO4溶液反應(yīng)的本質(zhì)及其現(xiàn)象。解析

由Na與水的反應(yīng)可聯(lián)想Na與CuSO4溶液的反應(yīng),Na先和溶液中的水反應(yīng)

生成NaOH和H2,生成的NaOH再與CuSO4反應(yīng)生成藍(lán)色Cu(OH)2沉淀,故該實(shí)驗(yàn)中

Na浮于液面上,劇烈反應(yīng)并熔化成小球放出氣體,反應(yīng)放出熱量使Cu(OH)2分解為

黑色的CuO,即藍(lán)色沉淀部分變黑,隨著不斷反應(yīng),鈉塊逐漸變小直至消失。綜上

所述,①②③④⑤⑧正確。1.氧化鈉與過(guò)氧化鈉的比較2氧化鈉與過(guò)氧化鈉的性質(zhì)比較與探究

氧化鈉(Na2O)過(guò)氧化鈉(Na2O2)顏色狀態(tài)白色固體淡黃色固體組成結(jié)構(gòu)Na+和O2-個(gè)數(shù)比為2∶1Na+和

個(gè)數(shù)比為2∶1類(lèi)別堿性氧化物過(guò)氧化物(不是堿性氧化物)生成條件常溫下:4Na+O2

2Na2O加熱或點(diǎn)燃:2Na+O2

Na2O2熱穩(wěn)定性不穩(wěn)定,易轉(zhuǎn)化為Na2O2穩(wěn)定化學(xué)性質(zhì)與H2O反應(yīng)Na2O+H2O

2NaOH2Na2O2+2H2O

4NaOH+O2↑與CO2反應(yīng)Na2O+CO2

Na2CO32Na2O2+2CO2

2Na2CO3+O2與H+反應(yīng)Na2O+2H+

2Na++H2O2Na2O2+4H+

4Na++2H2O+O2↑主要用途—強(qiáng)氧化劑、漂白劑(漂

白織物、羽毛等)、供

氧劑轉(zhuǎn)化關(guān)系2Na2O+O2

2Na2O22.過(guò)氧化鈉強(qiáng)氧化性的表現(xiàn)(1)可用來(lái)漂白織物、麥稈、羽毛等(2)遇酚酞溶液:溶液先變紅后褪色(3)與SO2反應(yīng):Na2O2+SO2

Na2SO4(注意與CO2反應(yīng)的區(qū)別)3.Na2O2與H2O、CO2反應(yīng)的四大關(guān)系(1)CO2或H2O與O2的數(shù)目關(guān)系無(wú)論是CO2或H2O的單一物質(zhì)還是二者的混合物,通過(guò)足量的Na2O2時(shí),CO2或

H2O與產(chǎn)生O2的數(shù)目之比均為2∶1。(2)固體質(zhì)量的關(guān)系相當(dāng)于固體(Na2O2)只吸收了CO2中的“CO”、H2O中的“H2”;可以看作發(fā)生相

應(yīng)的反應(yīng)Na2O2+CO

Na2CO3、Na2O2+H2

2NaOH(實(shí)際上這兩個(gè)反應(yīng)不能發(fā)生)。(3)電子轉(zhuǎn)移關(guān)系不論是與CO2還是與H2O反應(yīng),CO2與H2O均既不是氧化劑也不是還原劑,反應(yīng)

的實(shí)質(zhì)都是Na2O2自身發(fā)生的氧化還原反應(yīng),所以有1個(gè)O2分子生成時(shí),轉(zhuǎn)移2個(gè)電

子。(4)先后順序關(guān)系一定量的Na2O2與一定量CO2和H2O(g)的混合物的反應(yīng),可視作Na2O2先與CO2

反應(yīng),待CO2反應(yīng)完全后,Na2O2再與H2O(g)發(fā)生反應(yīng)。

典例下列關(guān)于鈉及其化合物的說(shuō)法中,正確的是

(

)A.鈉放置在空氣中,會(huì)迅速被氧化而生成淡黃色的氧化鈉B.Na2O與Na2O2中的陰、陽(yáng)離子個(gè)數(shù)比均為1∶2C.向酚酞溶液中加入大量的Na2O2粉末,有氣泡生成,溶液最終變紅D.Na2O與Na2O2都能和水反應(yīng)生成堿,它們都是化合反應(yīng)B思路點(diǎn)撥可結(jié)合Na2O與Na2O2的結(jié)構(gòu)、性質(zhì),尤其要注意Na2O2具有強(qiáng)氧化性等

進(jìn)行綜合分析與判斷。解析

Na放置在空氣中迅速被氧化生成白色的Na2O,Na和O2在加熱時(shí)生成淡黃

色的Na2O2,A項(xiàng)錯(cuò)誤;二者均為離子化合物,且陰、陽(yáng)離子個(gè)數(shù)比均為1∶2,B項(xiàng)正

確;Na2O2與酚酞溶液中的水反應(yīng)生成NaOH和O2,NaOH溶液呈堿性使酚酞溶液變

紅,Na2O2具有強(qiáng)氧化性,能使紅色溶液變?yōu)闊o(wú)色,C項(xiàng)錯(cuò)誤;Na2O與H2O反應(yīng)生成

NaOH為化合反應(yīng),而Na2O2與水反應(yīng)生成NaOH和O2,該反應(yīng)不屬于化合反應(yīng),D項(xiàng)

錯(cuò)誤。1.Na2CO3、NaHCO3的鑒別(1)固體的鑒別用加熱法:產(chǎn)生使澄清石灰水變渾濁的氣體的是NaHCO3固體。(2)溶液的鑒別可用氣體法和測(cè)pH法a.氣體法:逐滴加入稀鹽酸,立即產(chǎn)生氣泡的是NaHCO3溶液。b.測(cè)pH法:用pH計(jì)測(cè)相同濃度的稀溶液的pH,pH大的是Na2CO3溶液。2.Na2CO3、NaHCO3的除雜3碳酸鈉與碳酸氫鈉的鑒別、除雜與相互轉(zhuǎn)化

混合物(括號(hào)內(nèi)為雜質(zhì))除雜方法化學(xué)方程式①Na2CO3固體(NaHCO3)加熱法2NaHCO3

Na2CO3+CO2↑+H2O②NaHCO3溶液(Na2CO3)通入足量CO2Na2CO3+CO2+H2O

2NaHCO3③Na2CO3溶液(NaHCO3)滴加適量NaOH溶液NaHCO3+NaOH

Na2CO3+H2O3.Na2CO3、NaHCO3間的相互轉(zhuǎn)化(1)Na2CO3溶液→NaHCO3溶液:Na2CO3+CO2+H2O

2NaHCO3。(2)NaHCO3固體→Na2CO3固體:2NaHCO3

Na2CO3+CO2↑+H2O。

典例下列關(guān)于Na2CO3和NaHCO3兩種物質(zhì)有關(guān)性質(zhì)的說(shuō)法不正確的是

(

)A.相同溫度下的溶解度:Na2CO3>NaHCO3B.可用加熱法鑒別兩粉末C.可用加熱法除去NaHCO3固體中的Na2CO3D.相同質(zhì)量的Na2CO3和NaHCO3固體分別與足量稀鹽酸反應(yīng),NaHCO3產(chǎn)生的CO2

較多C思路點(diǎn)撥熟練掌握碳酸鈉與碳酸氫鈉的性質(zhì)差異及發(fā)生的反應(yīng),即可對(duì)相關(guān)問(wèn)

題快速進(jìn)行判斷。解析

常溫下,向飽和Na2CO3溶液中通入CO2氣體,有NaHCO3晶體析出,則相同溫

度下溶解度:Na2CO3>NaHCO3,A項(xiàng)正確;加熱兩粉末有氣體生成的是NaHCO3,無(wú)

氣體生成的是Na2CO3,B項(xiàng)正確;用加熱法可除去Na2CO3固體中的NaHCO3,C項(xiàng)錯(cuò)

誤;結(jié)合Na2CO3、NaHCO3與足量鹽酸的反應(yīng)可知,質(zhì)量相同時(shí),NaHCO3產(chǎn)生的CO2較多,D項(xiàng)正確。知識(shí)拓展

互滴法鑒別Na2CO3溶液與鹽酸結(jié)合兩試劑滴加順序不同,對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不同,只用試管和膠頭滴管(不用其他

試劑),即可鑒別Na2CO3溶液與鹽酸。實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及對(duì)應(yīng)離子方程式將鹽酸逐滴加入Na2CO3溶液中開(kāi)始無(wú)明顯現(xiàn)象,后來(lái)生成無(wú)色無(wú)味氣體:C

+H+

HC

、HC

+H+

CO2↑+H2O將Na2CO3溶液逐滴加入鹽酸中立即生成無(wú)色無(wú)味氣體:C

+2H+

CO2↑+H2O

侯德榜是我國(guó)著名愛(ài)國(guó)科學(xué)家,他放棄國(guó)外的優(yōu)厚待遇,毅然回國(guó)報(bào)效祖國(guó),為我

國(guó)的化學(xué)工業(yè)辛勤奮斗了一生。他發(fā)明的侯氏制堿法在國(guó)際上獲獎(jiǎng),振奮了中國(guó)

人民的志氣。侯氏制堿法提高了食鹽的轉(zhuǎn)化率,縮短了生產(chǎn)流程,減少了對(duì)環(huán)境

的污染,將制堿技術(shù)發(fā)展到一個(gè)新的水平。侯德榜熱愛(ài)祖國(guó)、自強(qiáng)不息和艱苦創(chuàng)

業(yè)的精神,始終是后人學(xué)習(xí)的典范!問(wèn)題1侯氏制堿法中先要向飽和NaCl溶液中通入NH3,再通入CO2,制成NaHCO3,通入氣體的順序能否顛倒?提示

CO2在水中的溶解度較小,而氨氣在水中的溶解度較大,且氨氣通入飽和NaCl溶液中形成的堿性環(huán)境有利于二氧化碳的吸收,即通入氣體的順序不能顛倒?？茖W(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)——探究侯氏制堿法的原理問(wèn)題2反應(yīng)過(guò)程中有什么現(xiàn)象?該反應(yīng)的化學(xué)方程式是什么?提示

反應(yīng)過(guò)程中有晶體析出,化學(xué)方程式為NaCl+NH3+CO2+H2O

NaHCO3↓+NH4Cl。問(wèn)題3向飽和碳酸鈉溶液中通入足量的二氧化碳,有什么現(xiàn)象?為什么?提示

有晶體析出。CO2與飽和Na2CO3溶液反應(yīng)生成NaHCO3,生成NaHCO3的質(zhì)

量大于參加反應(yīng)的Na2CO3的質(zhì)量,又因?yàn)槌叵翹aHCO3的溶解度小于Na2CO3,且

反應(yīng)中消耗水,因此會(huì)有NaHCO3晶體從溶液中析出。侯氏制堿法的工業(yè)流程與原理(1)工藝流程簡(jiǎn)圖通入氣體的順序:先通NH3(極易溶于水)、后通CO2;該流程中可循環(huán)使用的物質(zhì)有:CO2氣體、食鹽水。(2)侯氏制堿法的原理:NaCl+NH3+CO2+H2O

NaHCO3↓+NH4Cl、2NaHCO3

Na2CO3+CO2↑+H2O。

例題我國(guó)杰出化學(xué)家侯德榜根據(jù)NaHCO3溶解度比NaCl、Na2CO3、NH4HCO3、NH4Cl都小的性質(zhì),運(yùn)用