化学(苏教版)一轮精品教学案：3.1钠、镁及其化合物(一)

第1讲钠、镁及其化合物(一)
[考纲要求] 1.知道钠及其氧化物的性质。

2.知道从海水中提取镁的过程，熟记镁的物理性质、化学性质及其用途。

3.能利用Na及其氧化物分别与水反应的化学方程式进行相关计算。

4.能规范解答以Na及其氧化物为载体的实验探究、框图推断题。

考点一钠
1．物理性质
颜色密度熔点
比水____，比煤油____ ____100 ℃
2．化学性质
主要化学反应
特别提醒(1)实验室中钠常保存在煤油或者石蜡油中，使之隔绝空气和水。

但不能保存在四氯化碳和汽油中。

(2)钠与氧气反应，条件不同产物不同。

1．金属钠着火，不能用H2O、干冰灭火的原因是________________________________________________________________________，
通常用__________掩埋。

2．金属钠露置在空气中会发生一系列变化：银白色金属钠――→O2(生成 )表面变暗
――→H2O (生成 )出现白色固体 ――→H2O (NaOH )表面变成溶液 ――→CO2(生成Na2CO3·10H2O)白色块状物质
――→风化(生成 )白色粉末状物质 3．将一小块金属钠分别投入盛a 水、b 乙醇、c 稀H2SO4的三个小烧杯中，反应速率由快到慢的顺序为______________。

解释反应速率不同的原因：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

特别提醒 钠与水、酸反应的实质都是与H ＋的反应。

3．Na 与水(实验现象 实验结论 浮在水面上
熔化成闪亮的银白色小球 四处游动，发出嘶嘶的响声
在反应后的溶液中滴入酚酞试液，溶液变成红色
4．将金属钠放入盛有下列溶液的小烧杯中，既有气体，又有沉淀产生的是____________。

①MgSO4溶液 ②NaCl 溶液 ③Na2SO4溶液 ④饱和澄清石灰水 ⑤Ca(HCO3)2溶液 5．有人设计
出一种在隔绝空气条件下让钠与FeSO4溶液反应的方法以验证反应实质。

实验时，往100 mL 大试管中先加40 mL 煤油，取3粒米粒大小的金属钠放入大试管后塞上橡皮塞，通过长颈漏斗加入FeSO4溶液使煤油的液面至胶塞，并夹紧弹簧夹(如图)。

仔细观察，回答下列问题： 有关钠反应的现象是
________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

(2)大试管的溶液中出现的现象：
________________________________________________________________________。

(3)装置中液面的变化：大试管内 ；长颈漏斗内 。

(4)写出钠与硫酸亚铁溶液反应的化学方程式：
________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

归纳总结 金属钠与可溶性盐溶液的反应思考方法
考点二 氧化钠和过氧化钠 化学式 Na2O Na2O2 氧元素化合价 色、态 化学式 阴、阳离子 个数比 是否为碱性 氧化物 与水反应的 化学方程式 与CO2反应的 化学方程式
与盐酸反应的 化学方程式
2Na2O2＋4HCl===4NaCl ＋2H2O ＋O2↑ 转化关系 2Na2O ＋O2=====△
2Na2O2 重要用途
强氧化剂、漂白剂、供氧剂
6．设阿伏加德罗常数的值为NA ，下列说法正确的是 ( )
A ．1 mol 钠与氧气反应生成Na2O 或Na2O2时，失电子数目均为NA
B ．1 mol Na2O2与足量CO2反应时，转移2NA 个电子
C ．1 mol·L －1的NaOH 溶液中含Na ＋数目为NA
D ．1 mol Na2O2晶体中含有的阴离子数目为NA 7．过氧化钠的强氧化性
比较下列两组反应，回答下列问题。

一组：①Na2O2＋CO2 ②Na2O2＋SO2
二组：③Na2O2＋FeCl3(溶液) ④Na2O2＋FeCl2(溶液) 问题：(1)写出①、②两反应的化学方程式。

(2)判断③、④反应中可能发生的现象，为什么？
(3)Na2O2在什么情况下表现强氧化性？
3、CH3COO－4种阴离子。

向其中加入足量的Na2O2
3、CO2－
8．某溶液中含有HCO－3、SO2－
固体后，溶液中离子浓度基本保持不变的是(假设溶液体积无变化) ()
3D．HCO－3 A．CH3COO－B．SO2－
3C．CO2－
2是个原子团。

(2)Na2O2与H2O、CO2的反应(1)Na2O2的电子式为Na＋[··O·O·]2－Na＋，O2－
都是Na2O2自身的氧化还原反应。

(3)在研究Na2O2与其他溶液反应时，要注意Na2O2的强氧化性和溶液的强碱性。

考点三镁的提取和性质
1．镁的提取
(1)镁的存在：自然界中的镁主要以________的形式存在于地壳和海水中，海水中镁的总储量约为__________。

(2)镁的提取过程
9．写出上述①②④⑤的离子方程式或化学方程式。

10．写出利用海边大量的贝壳制成石灰乳的化学方程式。

11．为什么要在HCl气流中加热MgCl2·6H2O获得MgCl2?
2．镁的性质
12．镁在常温下为什么具有抗腐蚀性？
13．镁在空气中燃烧可能发生哪几个化学反应？
14．冶炼金属镁时为什么电解熔融的MgCl2而不是熔融的MgO?
有关过氧化钠的定量计算
1．Na2O、Na2O2分别与H2O反应后浓度的定量分析
思考等物质的量的Na2O和Na2O2分别投入等量且足量的水中，所得溶液的物质的量浓度有什么关系？二者溶液的质量差是否相等？
归纳总结(1)Na2O与Na2O2物质的量相等时，溶液的质量差相等。

,(2)Na2O与Na2O2物质的量相等时，所得NaOH相等，同时消耗的水也相等，溶剂也相等，故二者物质的量浓度、质量分数均相等。

【例1】往甲、乙、丙、丁四个烧杯内分别放入0.1 mol的钠、氧化钠、过氧化钠和氢氧化钠，然后各加入100 mL水，搅拌，使固体完全溶解，则甲、乙、丙、丁溶液中溶质的质量分数大小顺序是()
A．甲＜乙＜丙＜丁B．丁＜甲＜乙＝丙
C．甲＝丁＜乙＝丙D．丁＜甲＜乙＜丙
2．Na2O2跟H2O、CO2反应的减量计算技巧
(1)Na2O2固体中滴入水，固体质量的变化 2Na2O2＋2H2O===4NaOH ＋O2↑ Δm
2×18 g 32 g 2×18 g －32 g,＝4 g 2×78 g 4×40 g 4×40 g －2×78 g,＝4 g (2)Na2O2吸收CO2时，固体质量变化 2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2 Δm
2×78 g 2×106 g 2×106 g －2×78 g ＝56 g 2×44 g 32 g 2×44 g －32 g ＝56 g (3)Na2O2吸收CO2时，气体体积差量
2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2 ΔV
2 L 1 L 2 L －1 L ＝1 L
【例2】 物质的量相同的N2、O2、CO2混合后，通过Na2O2颗粒一段时间，测得体积变为原混合气体体积的8
9(同温同压下)，此时N2、O2、CO2的物质的量之比为 ( ) A ．1∶1∶0 B ．6∶9∶0 C ．3∶4∶1 D ．3∶3∶2
3．Na2O2跟CO 、H2的反应(在有足量O2存在的条件下)的计算技巧 2CO ＋O2=====点燃
2CO2①
2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2②
①＋②得：Na2O2＋CO===Na2CO3(虚拟的反应) 即：CO 可被Na2O2完全吸收 2H2＋O2=====点燃
2H2O③
2Na2O2＋2H2O===4NaOH ＋O2↑④
③＋④得：Na2O2＋H2===2NaOH(虚拟的反应) 归纳总结 凡分子组成符合(CO)m·(H2)n 的物质，W g 该物质在O2中完全燃烧，将其产物(CO2和水蒸气)通过足量的Na2O2后，固体增重必为W g 。

或是由C 、H 、O 三种元素组成的物质，只要C 、O 原子个数比为1∶1，即可满足该条件。

,中学阶段常见的符合这一关系的物质有：,(1)无机物：H2、CO 及H2和CO 的混合气体；,(2)有机物：CH3OH(甲醇)、HCHO(甲醛)、CH3COOH(乙酸)、HCOOCH3(甲酸甲酯)、C6H12O6(葡萄糖)等。

【例3】 取a g 某物质在O2中完全燃烧，将生成物与足量Na2O2固体完全反应，反应后，固体质量恰好也增加了a g ，下列物质不能满足上述结果的是 ( ) A ．H2 B ．CO C ．C6H12O6 D ．C12H22O11
过氧化钠与探究实验
【例4】 过氧化钠保存不当容易变质，生成Na2CO3。

(1)某过氧化钠样品已经部分变质，请你设计实验，限用一种溶液和水，证明过氧化钠已经变质：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

(2)检验样品中还有过氧化钠的方法是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。

【例5】某课题研究小组的同学在查阅资料时得知，Na2O2与干燥的CO2不能发生反应，当有少量水存在时，Na2O2可与CO2发生反应生成Na2CO3和O2。

为了探究“二氧化碳是否在有水存在时才能与过氧化钠反应”。

某课题研究小组的同学们设计了如图所示的实验装置，分别进行甲、乙两次实验：
实验甲：干燥的二氧化碳和过氧化钠的反应，在干燥的试管Ⅱ中装入Na2O2，在通入CO2之前，关闭K1和K2。

在试管Ⅰ内装入试剂X后，打开K1和K2，通入CO2，几分钟后，将带火星的木条插入试管Ⅲ的液面上，观察到木条不复燃，且Ⅱ中的淡黄色没有变化。

实验乙：潮湿的二氧化碳和过氧化钠的反应，在试管Ⅰ内装入试剂Y，其他操作同实验甲，观察到木条复燃，且Ⅱ中的淡黄色变为白色。

请回答下列问题：
(1)在装入Na2O2后，通入CO2前，关闭K1和K2的目的是________。

(2)在实验甲中，试剂X是________，其作用是__________________；在实验乙中，试剂Y是________。

(3)根据上述两个实验现象，得到的结论是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。

(4)试管Ⅲ中的NaOH溶液的作用是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。

(5)为了确保实验现象的准确性，制备CO2所用的反应物最好选用________(填字母)。

a．大理石b．小苏打c．烧碱
d．盐酸e．稀硫酸f．稀硝酸
高考题组一有关Na、Na2O、Na2O2参与的离子
反应，氧化还原反应及其结构
1．判断下列说法是否正确，正确的划“√”，错误的划“×”
(1)2Na2O2＋2H2O―→4NaOH＋O2↑
H2O既不是氧化剂也不是还原剂() (2013·上海，18A)
(2)Na2O2与H2O反应制备O2
Na2O2＋H2O===2Na＋＋2OH－＋O2↑() (2013·天津理综，5B)
(3)钠与水反应
Na ＋H2O===Na ＋＋OH －＋H2↑ ( )
(2013·广东理科基础，30A)
(4)用惰性电极电解熔融NaCl 的离子方程式为2Cl －＋2H2O=====通电
Cl2↑＋H2↑＋2OH － ( )
(2013·江苏，3A)
(5)1 mol Na 与足量O2反应，生成Na2O 和Na2O2的混合物，钠失去NA 个电子 ( ) (2013·大纲全国卷， 12D)
(6)Na2O 、Na2O2组成元素相同，与CO2反应产物也相同
( )
(2013·山东理综，13B)
(7)Na2O2的电子式为Na··O ···O ·Na ( ) (2013·课标全国卷，7A)
高考题组二 钠及其氧化物的综合应用
2．过氧化钠可作为氧气的来源。

常温常压下二氧化碳和过氧化钠反应后，若固体质量增加了28 g ( )
二氧化碳 碳酸钠 转移的电子
A 1 mol NA
B 22.4 L 1 mol
C 106 g 1 mol D
106 g
2NA
3．(2013·安徽理综，13)将0.01 mol 下列物质分别加入100 mL 蒸馏水中，恢复至室温，所得
溶液中阴离子浓度的大小顺序是(溶液体积变化忽略不计) ( ) ①Na2O2 ②Na2O ③Na2CO3 ④NaCl
A ．①>②>③>④
B ．①>②>④>③
C ．①＝②>③>④
D ．①＝②>③＝④ 4．(2013·上海，10)9.2 g 金属钠投入到足量的重水中，则产生的气体中含有 ( ) A ．0.2 mol 中子 B ．0.4 mol 电子 C ．0.2 mol 质子 D ．0.4 mol 分子 5．(2013·全国理综Ⅱ，13)在一定条件下，将钠与氧气反应的生成物1.5 g 溶于水，所得溶液恰好能被80 mL 浓度为0.50 mol·L －1的HCl 溶液中和，则该生成物的成分是 ( ) A ．Na2O B ．Na2O2 C ．Na2O 和Na2O2 D ．Na2O2和NaO2 高考题组三 有关钠及其氧化物参与的元素综合推断
6．(2013·四川理综，27)已知A ～O 分别代表一种物质，它们之间的转化关系如下图所示(反应条件略去)。

A 、B 、H 分别是由短周期元素组成的单质。

B 与冷水缓慢反应，与沸水迅速反应，放出氢气。

D 是一种离子化合物，其阴、阳离子的个数比为2∶3，且能与水反应得到两种碱。

C 为淡黄色固体化合物，O 能与G 的水溶液反应生成蓝色沉淀。

请回答下列问题：
(1)组成B单质的元素位于周期表第________周期，第________族。

化合物C的电子式为________________。

(2)J的沸点比硒化氢(H2Se)的沸点高，其原因是_________________________________。

(3)写出I与H在点燃条件下反应生成A和J的化学方程式：________________________________________________________________________。

(4)写出D与足量的N反应生成E和F的化学方程式：________________________________________________。

(5)上图中，在同一反应里一种物质既作氧化剂，又作还原剂，这样的反应共有________个。

高考题组四镁及其化合物
7．(2013·上海，22)物质的量为0.10 mol的镁条在只含有CO2和O2混合气体的容器中燃烧(产物不含碳酸镁)，反应后容器内固体物质的质量不可能为() A．3.2 g B．4.0 g C．4.2 g D．4.6 g 8．(2013·广东理综，10)某同学通过系列实验探讨Mg及其化合物的性质，操作正确且能达到目的的是()
A．将水加入浓硫酸中得稀硫酸，置镁片于其中探讨Mg的活泼性
B．将NaOH溶液缓慢倒入MgSO4溶液中，观察Mg(OH)2沉淀的生成
C．将Mg(OH)2浊液直接倒入已装好滤纸的漏斗中过滤，洗涤并收集沉淀
D．将Mg(OH)2沉淀转入表面皿中，加足量稀盐酸，加热蒸干得无水MgCl2固体
9．海洋是资源的宝库，海水中所含食盐高达4×1015 t。

用海水可生产食盐和金属镁或镁的化合物，其过程如下图所示。

写出图中
(1)贝壳主要成分的化学式________________________________________________________________________。

(2)第④步反应的化学方程式________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。

10．Mg(OH)2加热分解生成MgO和H2O，MgO是高熔点的化合物，某些材料因含有Mg(OH)2而具有阻燃性。

简析Mg(OH)2能够阻燃的原因。

①________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

11．现拟在实验室里利用空气和镁粉为原料制取少量氮化镁(Mg3N2)。

已知实验中可能会发生下列反应：
①2Mg ＋O2=====△
2MgO ； ②3Mg ＋N2=====△
Mg3N2； ③2Mg ＋CO2=====△
2MgO ＋C ； ④Mg ＋H2O=====△
MgO ＋H2↑；
⑤Mg3N2＋6H2O=====△
3Mg(OH)2＋2NH3↑
可供选择的装置和药品如下所示(镁粉、还原铁粉均已干燥，装置内所发生的反应都是完全的，整套装置的末端与干燥管相连)。

回答下列问题：
(1)在设计实验方案时，除装置A 、E 外，还应选择的装置(填字母代号)及其目的分别是________________________________________________________________________；
(2)连接并检查实验装置的气密性。

实验开始时，打开自来水的开关，将空气从5升的储气瓶压入反应装置，则气流流经导管的顺序是(填字母代号)_____________________________________________________ _________________；
(3)通气后，如果同时点燃A 、F 装置的酒精灯，对实验结果有何影响？________________________________________________________________________，
原因是________________________________________________________________________；
(4)请设计一个实验，验证产物是氮化镁：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。

答案
基础再现·深度思考
考点一
1．银白 小 大 低于
2．Na2O Na2O2 2Na ＋2H2O===2Na ＋＋2OH －＋H2↑ 2Na ＋2H ＋===2Na ＋＋H2↑ 2Na ＋2C2H5OH―→2C2H5ONa ＋H2↑ 2Na ＋2H2O ＋CuSO4===Cu(OH)2↓＋Na2SO4＋H2↑ 2Na ＋2H2O ＋Cu2＋===Cu(OH)2↓＋2Na ＋＋H2↑
3． 钠的密度比水小 钠的熔点低，钠与水反应为放热反应 钠与水剧烈反应，产生气体 钠与水反应生成碱性物质
考点二
(从左至右，从上至下)－2 －1 白色固体 淡黄色固体 Na2O Na2O2 1∶2 1∶2 是 不是 Na2O ＋H2O===2NaOH 2Na2O2＋2H2O===4NaOH ＋O2↑ Na2O ＋CO2===Na2CO3 2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2 Na2O ＋2HCl===2NaCl ＋H2O
考点三
1．(1)化合态 1.8×1015 t
2．2Mg ＋O2=====点燃2MgO
Mg ＋Cl2=====点燃MgCl2
3Mg ＋N2=====点燃Mg3N2
Mg ＋2H ＋===Mg2＋＋H2↑
Mg ＋CuSO4===MgSO4＋Cu
2Mg ＋CO2=====点燃2MgO ＋C
深度思考
1．钠是活泼的金属，能与H2O 、CO2反应 沙子
2．Na2O NaOH 潮解 Na2CO3
3．c>a>b 钠与上述三种物质反应的实质都是钠与H ＋间的置换反应，H ＋浓度的大小决定了反应速率的快慢，由三种物质电离H ＋的能力可知H ＋浓度的大小顺序为c>a>b ，因而反应速率为c>a>b
4．①④⑤
解析 2Na ＋2H2O===2NaOH ＋H2↑，①中Mg2＋＋2OH －===Mg(OH)2↓，④中反应消耗水，溶液温度升高，Ca(OH)2的溶解度降低，析出Ca(OH)2产生沉淀，⑤中Ca2＋＋HCO －3＋OH －===CaCO3↓＋H2O 。

5．(1)有气泡生成，钠熔化成小球且在煤油和FeSO4溶液界面处上下跳动，最终完全溶解
(2)下层溶液出现白色絮状沉淀
(3)下降 上升
(4)2Na ＋FeSO4＋2H2O===Fe(OH)2↓＋Na2SO4＋H2↑
6．AD
7．(1)①2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2
②2Na2O2＋2SO2===2Na2SO4
(2)③、④反应均会有红褐色沉淀生成并有气体放出，④中气体明显少于③中气体，因为FeCl3
与NaOH 反应生成Fe(OH)3，Fe(OH)3是不溶性的红褐色沉淀，④中Fe2＋具有强还原性，易被Na2O2氧化并生成Fe(OH)3，Na2O2与溶液中的水剧烈反应也会有O2产生。

(3)Na2O2与水反应发生自身氧化还原反应放出O2，在遇到有还原性物质时会表现出强氧化性。

8．A
9．①MgCl2＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋CaCl2
②Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O
④MgCl2·6H2O =====HCl △MgCl2＋6H2O
⑤MgCl2=====通电Mg ＋Cl2↑
10．CaCO3=====△CaO ＋CO2↑、CaO ＋H2O===Ca(OH)2。

11．防止Mg2＋在结晶水中水解生成Mg(OH)Cl 或Mg(OH)2。

12．镁在空气中能被空气中的O2氧化成致密的氧化物薄膜，故镁在常温下有抗腐蚀性。

13．2Mg ＋O2=====点燃2MgO 3Mg ＋N2=====点燃Mg3N2
2Mg ＋CO2=====点燃2MgO ＋C
14．因为MgO 的熔点高达2 800 ℃，远远高于MgCl2的熔点，使之熔化需要消耗更多的能量。

规律方法·解题指导
规律方法
1．根据反应：Na2O ＋H2O===2NaOH Δm
62 g 18 g 80 g 62 g
2Na2O2＋2H2O===4NaOH ＋O2↑ Δm
2×78 g 32 g 124 g
【例1】 B
【例2】 C
【例3】 D [C 项可变形为(CO)6(H2)2；D 项变为C·(CO)11(H2)11，因而反应后质量增加大于a g 。

]
【例4】 (1)取少量样品于一洁净试管中，加水溶解，向其中加入BaCl2溶液，充分振荡，有白色沉淀生成，证明Na2O2已经变质
(2)取少量样品于一洁净试管中，再加入适量的水，将带有火星的木条伸入试管中，木条复燃，证明样品中仍有Na2O2
【例5】 (1)防止Na2O2受潮
(2)浓硫酸 除去CO2中的水 饱和碳酸氢钠溶液
(3)二氧化碳只有在有水存在时才能与过氧化钠反应
(4)除去混在氧气中的过量二氧化碳
(5)b 、e
真题重组·规范集训
1．(1)√ (2)× (3)× (4)× (5)√
(6)× (7)×
2．AC 3.C 4.B 5.C
6．(1)3 ⅡA Na ＋[··O ·O ·]2－Na ＋
(或K＋[··O·O·]2－K＋)
(2)水分子之间存在氢键且比硒化氢的分子间作用力强
(3)4NH3＋3O2点燃,2N2＋6H2O
(4)Mg3N2＋8HNO3===3Mg(NO3)2＋2NH4NO3
(5)2
7．D
8．B[A项中稀释浓硫酸应将浓硫酸慢慢注入水中且用玻璃棒搅拌，以免液体飞溅伤人，操作错误；B项正确；C项中过滤时应用玻璃棒引流；D项中表面皿不能用于加热蒸干溶液，而且MgCl2溶液直接加热蒸干得到的应该是MgO，故操作错误。

]
9．(1)CaCO3(2)Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O
10．①Mg(OH)2受热分解，会吸收大量的热，使材料的温度降低不易着火②同时生成的MgO熔点很高，也不易燃
11．(1)B，目的是除气流中的水蒸气，避免反应④发生；D，目的是除空气中的CO2，避免反应③发生；F，目的是除空气中的氧气，避免反应①发生
(2) j→h→g→d→c→k→l(或l→k)→a→b(或b→a)
(3)使氮化镁不纯如果装置F中的还原铁粉没有达到反应温度时，氧气不能除尽，导致氧气同镁反应，而使氮化镁中混入氧化镁
(4)取适量产物放入试管中，滴加蒸馏水，将润湿的红色石蕊试纸靠近试管口，如果试管中的溶液出现浑浊，红色石蕊试纸变蓝，则可以证明有氮化镁生成。