第三章 第1讲 钠及其化合物

第1讲 钠及其化合物

[考纲要求] 1.知道Na 及其氧化物的性质。2.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。3.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。4.了解Na 2CO 3和NaHCO 3的性质。5.能正确鉴别Na 2CO 3和NaHCO 3，并能用实验的方法实现它们之间的相互转化。6.从原子的核外电子排布，理解ⅠA 族元素(单质、化合物)的相似性和递变性。7.了解碱金属的主要物理性质和化学性质及其应用。8.了解碱金属及其化合物的典型计算。

9.记住Na 、K 等重要金属元素的焰色反应。

考点一 钠的性质及应用

1． 钠的物理性质 颜色：银白色，有金属光泽；

密度：ρ(H 2O)>ρ(Na)>ρ(煤油)； 熔点：低于100 ℃； 硬度：质地柔软，可以用小刀切割。

2． 从钠原子的原子结构认识钠的化学性质——还原性

Na ――→O 2、Cl 2、H 2O 、H ＋等Na ＋1

(1)与非金属单质(如O 2、Cl 2)的反应

O 2???

常温：4Na ＋O 2===2Na 2O

点燃：2Na ＋O 2=====△Na 2O 2 Cl 2：2Na ＋Cl 2=====点燃

2NaCl

(2)与水反应

①离子方程式：2Na ＋2H 2O===2Na ＋＋2OH －＋H 2↑。

②与滴加酚酞的水反应的现象及解释

(3)与盐酸反应

离子方程式：2Na ＋2H ＋===2Na ＋＋H 2↑。

3． 钠的制取及保存

(1)制取：化学方程式为2NaCl(熔融)=====电解2Na ＋Cl 2↑。

(2)保存：密封保存，通常保存在石蜡油或煤油中。

4． 钠的用途

(1)制取Na 2O 2等化合物。

(2)钠、钾合金(液态)可用于原子反应堆的导热剂。

(3)用作电光源，制作高压钠灯。

(4)冶炼某些金属

金属钠具有强的还原性，熔融状态下可以用于制取金属，如4Na ＋TiCl 4=====熔融4NaCl ＋Ti 。 说明 工业上在850 ℃，钠与熔融状态的KCl 反应可以制取金属钾：Na(l)＋KCl(l)=====850 ℃NaCl(l)＋K(g)，反应发生是因为在反应温度下，体系中只有钾是气体，能从体系中逸出，利于反应正向进行，即在反应温度下，为熵增反应，该反应不能说明金属钠的还原性强于金属钾！ 深度思考

1． 钠能否保存在CCl 4中？

答案 否，因为CCl 4的密度比钠的大。

2． 金属钠露置在空气中会发生一系列变化：银白色金属钠――→O 2(生成 )表面变暗 ――→H 2O

(生成 )出现白色固体 ――→H 2O (NaOH )表面变稀 ――→CO 2(生成Na 2CO 3·10H 2O )白色块状物质 ――→风化

(生成 )白色粉末状物质

答案 Na 2O NaOH 溶液 Na 2CO 3

3． 金属钠着火，不能用H 2O 、干冰灭火的原因是________________________________，

通常用__________掩埋。

答案 金属钠能与H 2O 或CO 2反应 干燥沙土

4． 与盐溶液的反应

先与水反应生成碱，再考虑碱与盐的反应。

将Na 投入CuSO 4溶液中，反应的化学方程式为____________________________， ______________________________。

总的离子方程式为_____________________________________________________。

答案2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑

CuSO4＋2NaOH===Cu(OH)2↓＋Na2SO4

2Na＋2H2O＋Cu2＋===Cu(OH)2↓＋2Na＋＋H2↑

题组一金属钠与H2O、醇、酸反应的实质

1．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：______________________。

答案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

总结钠与水、酸反应的实质都是与H＋的反应。

题组二金属钠与盐溶液、碱溶液反应的实质

2．将金属钠放入盛有下列溶液的小烧杯中，既有气体，又有白色沉淀产生的是_________。

①MgSO4溶液②NaCl溶液③Na2SO4溶液④饱和澄清石灰水⑤Ca(HCO3)2溶液

⑥CuSO4溶液⑦饱和NaCl溶液

答案①④⑤⑦

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；⑥生成的Cu(OH)2是蓝色沉淀，不符合题意；⑦水减少，c(Na＋)增大，使NaCl(s) Na＋(aq)＋Cl－(aq)平衡向左移动。

3．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：

(1)如何从试剂瓶中取用金属钠？剩余的Na能否放回原试剂瓶？

(2)有关钠反应的现象是_________________________________。

(3)大试管的溶液中出现的现象：_____________________________________________。

(4)装置中液面的变化：大试管内______；长颈漏斗内________。

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

答案(1)用镊子从试剂瓶中取一块金属钠，用滤纸吸干表面上的煤油，用小刀在玻璃片上切米粒大小的钠做实验用，剩余的钠要放回原试剂瓶，不要随意丢弃。(2)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(3)下层溶液出现白色絮状沉淀(4)下降上升(5)2Na＋FeSO4＋2H2O===Fe(OH)2↓＋Na2SO4＋

H 2↑

思维建模

1.金属钠与可溶性盐溶液反应的思维模板

盐溶液――→加入Na Na ＋H 2O 反应—→H 2O 减少→对溶剂质量的影响→生成NaOH →与溶质是否反应→生成H 2→对装置的要求→放热→对实验环境的影响或对,溶质的溶解度的影响

2． 金属钠与溶液反应现象分析思维模板

(1)共性：因为钠在上述反应中均属于剧烈的置换反应，故有共同的现象产生：①浮：钠浮在液面上；②熔：钠熔化成光亮的小球；③游：在液面上不停地游动直至反应完；④响：反应中不停地发出“嘶嘶嘶”的响声。

(2)差异性：与酸及能形成弱碱的金属盐溶液反应时，由于溶液中H ＋浓度较大，反应比钠与水剧烈，最后钠可能在液面上发生燃烧；与盐溶液反应时，还可能会生成沉淀(如生成难溶碱)、气体(NH 3)等。

考点二 氧化钠和过氧化钠

深度思考

1． 判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”

(1)Na 2O 2在潮湿的空气中放置一段时间，变成白色粘稠物的原因是2Na 2O 2＋2CO 2===2Na 2CO 3＋O 2 (×)

(2012·北京理综，7C)

(2)2Na 2O 2＋2H 2O ―→4NaOH ＋O 2↑

H 2O 既不是氧化剂也不是还原剂 (√)

(2011·上海，18A)

(3)Na2O2与H2O反应制备O2的离子方程式：

Na2O2＋H2O===2Na＋＋2OH－＋O2↑(×)

(2010·天津理综，5B)

(4)Na2O、Na2O2组成元素相同，与CO2反应产物也相同(×)

(2010·山东理综，13B)

(5)Na2O2的电子式为Na··O ····O ··Na (×)

(2010·课标全国卷，7A) 2．设阿伏加德罗常数的值为N A，下列说法正确的是(双选) () A．1 mol钠与氧气反应生成Na2O或Na2O2时，失电子数目均为N A

B．1 mol Na2O2与足量CO2反应时，转移2N A个电子

C．1 mol·L－1的NaOH溶液中含Na＋数目为N A

D．1 mol Na2O2晶体中含有的阴离子数目为N A

答案AD

题组一过氧化钠的强氧化性

1．比较下列四组反应，回答下列问题。

一组：①Na2O2＋CO2②Na2O2＋SO2

二组：③Na2O2＋FeCl3(溶液) ④Na2O2＋FeCl2(溶液)

三组：⑤SO2通入品红溶液中，加热⑥Na2O2加入到品红溶液中，加热

四组：⑦NaOH溶液滴入紫色石蕊试液中⑧Na2O2固体加入到紫色石蕊试液中

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)判断⑤、⑥反应中可能发生的现象，为什么？

(4)判断⑦、⑧反应中可能发生的现象？

答案(1)①2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2

②Na2O2＋SO2===Na2SO4

(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，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会有O2产生。

(3)⑤溶液红色褪去，加热后又恢复红色；⑥溶液红色褪去，加热后不能恢复红色。原因

是SO2的漂白性不稳定，Na2O2的漂白性是因其具有强氧化性。

(4)⑦溶液变蓝，⑧溶液先变蓝后褪色。原因是Na2O2与H2O反应生成NaOH，呈碱性，

同时Na2O2又有漂白性。

2．某溶液中含有HCO－3、SO2－3、CO2－3、CH3COO－4种阴离子。向其中加入足量的Na2O2

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) ( )

A ．CH 3COO －

B ．SO 2－3

C ．CO 2－3

D ．HCO －

3 答案 A

解析 Na 2O 2与水反应生成NaOH ，HCO －3＋OH －===CO 2－3＋H 2O ，HCO －3浓度减小，CO 2－3浓度增大；SO 2－3具有还原性，被Na 2O 2氧化，浓度减小；CH 3COO －

几乎不变。 题组二 有关Na 2O 2的定量计算

3． 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

答案 B

解析 (1)甲、丁相比：

甲：Na →NaOH 消耗H 2O ，溶剂减少

丁：NaOH 无反应 溶剂不变

故NaOH 的质量分数：甲>丁。

(2)乙、丙相比：

???乙：2Na 2O ――→H 2O

4NaOH 丙：2Na 2O 2――→H 2O 4NaOH ＋O 2 NaOH 相等消耗H 2O 相等溶剂相等 故乙、丙溶液完全等同。

(3)乙、丙与甲相比

甲：Na 乙：Na 2O 丙：Na 2O 2

当它们物质的量相等时，Na(甲)所得NaOH 是乙、丙(Na 2O 、Na 2O 2)所得NaOH 物质的量的12

，它们所消耗的水相等，故溶剂相等，因此甲的质量分数比乙、丙小。 4． 物质的量相同的N 2、O 2、CO 2混合后，通过Na 2O 2颗粒一段时间，测得体积变为原混合

气体体积的89

(同温同压下)，此时N 2、O 2、CO 2的物质的量之比为 ( ) A ．1∶1∶0 B ．6∶9∶0

C ．3∶4∶1

D ．3∶3∶2

答案 C

解析 设反应前N 2、O 2、CO 2的体积都为3，则反应前总体积为9，反应后总体积为8。 2Na 2O 2＋2CO 2===2Na 2CO 3＋O 2 ΔV

2 1 1

2 1 (9－8)＝1

即反应消耗CO 2 2体积，生成O 2 1体积，

故反应后：V (N 2)＝3，V (O 2)＝3＋1＝4

V (CO 2)＝3－2＝1，

三者的体积比即为物质的量之比，为3∶4∶1。

5． 取a g 某物质在O 2中完全燃烧，将生成物与足量Na 2O 2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 ．H 2

B ．CO

C ．C 6H 12O 6

D ．C 12H 22O 11

答案 D

解析 2CO ＋O 2=====点燃

2CO 2①

2Na 2O 2＋2CO 2===2Na 2CO 3＋O 2②

①＋②得：Na 2O 2＋CO===Na 2CO 3(虚拟的反应)

即：CO 可被Na 2O 2完全吸收

2H 2＋O 2=====点燃2H 2O ③

2Na 2O 2＋2H 2O===4NaOH ＋O 2↑④

③＋④得：Na 2O 2＋H 2===2NaOH(虚拟的反应)

C 项可变形为(CO)6(H 2)6；

D 项变为C·(CO)11(H 2)11，因而反应后质量增加大于a g 。

6． 1 mol 过氧化钠与2 mol 碳酸氢钠固体混合后，在密闭容器中加热充分反应，排出气体物

质后冷却，残留的固体物质是 ( )

A ．Na 2CO 3

B ．Na 2O 2 Na 2CO 3

C ．NaOH Na 2CO 3

D ．Na 2O 2 NaOH Na 2CO 3

答案 A

解析 碳酸氢钠固体受热发生分解反应：2NaHCO 3=====△Na 2CO 3＋CO 2↑＋H 2O ↑，生成的CO 2和H 2O 均能与Na 2O 2反应：2CO 2＋2Na 2O 2===2Na 2CO 3＋O 2、2H 2O(g)＋2Na 2O 2===4NaOH ＋O 2，根据计量关系可知，2 mol 碳酸氢钠受热分解生成CO 2和H 2O(g)各1 mol ，Na 2O 2只有1 mol ，故其恰好和CO 2反应生成Na 2CO 3和O 2[要注意Na 2O 2与CO 2、H 2O(g)的反应先后顺序]，排出气体物质后，只剩余Na 2CO 3。 练后反思

1．Na 2O 2与CO 2、H 2O 反应的四个角度探究

(1)从氧化还原角度

①Na 2O 2与H 2O 、CO 2反应均有O 2生成，在反应中Na 2O 2既表现氧化性也表现还原性，H 2O 、CO 2在此反应中既不是氧化剂，也不是还原剂。

②2 mol 的Na 2O 2不论与水还是与CO 2反应均生成1 mol 的O 2，转移2 mol 的电子。

(2)从物质的量的角度

①2 mol 的Na 2O 2不论与水还是与CO 2反应均生成1 mol 的O 2，消耗2 mol 的H 2O 或2 mol

的CO 2。

②若CO 2和水蒸气的混合气体(或单一气体)通过足量的Na 2O 2，气体体积减少的量等于

原混合气体体积的12

，且等于生成氧气的体积。 (3)从先后顺序的角度

Na 2O 2与水蒸气、CO 2混合气体反应时，Na 2O 2应视为首先与CO 2反应生成Na 2CO 3，CO 2反应完后，剩余的Na 2O 2再与水蒸气反应生成NaOH 。

(4)从质量的角度

每摩尔Na 2O 2与足量CO 2、H 2O 分别完全反应时相当于吸收了28 g CO 、2 g H 2。

2．增重量等于可燃物质量的规律

凡分子组成符合(CO)m ·(H 2)n 的物质，W g 该物质在O 2中完全燃烧，将其产物(CO 2和水蒸气)通过足量的Na 2O 2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：H 2、CO 及H 2和CO 的混合气体；

(2)有机物：CH 3OH(甲醇)、HCHO(甲醛)、CH 3COOH(乙酸)、HCOOCH 3(甲酸甲酯)、C 6H 12O 6(葡萄糖)等。

题组三 过氧化钠——性质多重性的实验探究

7． 某研究性学习小组就Na 2O 2的有关性质探究如下：

向滴有酚酞的水中投入一定量的Na 2O 2，观察到先有大量气泡产生，溶液变红，过一会儿溶液又变为无色。

对上述实验中溶液变红，过一会儿又褪色的原因，甲、乙两同学提出了不同的解释： 甲同学认为是Na 2O 2与水反应放出氧气，氧气有氧化性，将酚酞氧化而使溶液褪色； 乙同学则认为是Na 2O 2与水反应时产生了H 2O 2，H 2O 2的强氧化性使酚酞褪色。

(1)乙同学设计了如下实验来证明自己的猜想是正确的：在滴有酚酞的氢氧化钠溶液中滴加3%的H 2O 2溶液并振荡。

①若乙同学的猜想正确，可观察到的现象是___________________________________。 ②甲同学针对乙同学的上述验证实验提出还应增做实验才能更直接证明Na 2O 2与水反应生成了H 2O 2，甲同学提出要增加的实验是什么？

(2)试设计简单实验证明甲同学的解释是否正确(画出简易装置图，说明简要步骤)。 答案 (1)①溶液的红色褪去

②在滴有酚酞的水中加入足量过氧化钠，待反应完成后向溶液中加入

少量二氧化锰粉末，有气体放出，证明过氧化钠与水反应时有H 2O 2

生成。

(2)向滴有酚酞的氢氧化钠溶液中通入氧气，若红色褪去，证明甲同

学的推测正确，反之，则不正确。实验装置图如图所示(可用广口瓶

等其他仪器代替烧杯，合理即可)

解析(1)①溶液的红色褪去，是因为H2O2有漂白性，能漂白酚酞。

②H2O2在MnO2催化下能放出氧气，可在加入过氧化钠后的水溶液中加入少量MnO2，

有气泡放出可直接证明过氧化钠与水反应有H2O2生成。

(2)如果要验证是氧气氧化酚酞，则可向滴有酚酞的氢氧化钠溶液中直接通入氧气来检

验。

8．(1)在呼吸面具和潜水艇中可用过氧化钠作为供氧剂。请选择适当的化学试剂和实验用品，用下图中的实验装置进行试验，证明过氧化钠可作供氧剂。

①A是制取CO2的装置。写出A中发生反应的化学方程式：____________________。

②B中盛饱和NaHCO3溶液，其作用是______________________________________。

③写出过氧化钠与二氧化碳反应的化学方程式________________________________。

④D中盛放的试剂是____________，其目的是________________________________。

⑤试管F中收集满气体后，下一步实验操作是________________________________。

(2)①某学生判断SO2和Na2O2反应能生成硫酸钠，你认为他的判断合理吗？__________，

简要说明理由：____________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

②该同学无法断定反应中是否有氧气生成，拟使用如图所示装置进行实验(图中铁架台等

装置已略去)。

装置中B的作用是__________________________________________________________ ________________________________________________________________________，D的作用是________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

③为确认反应产物，该同学设计了以下实验步骤，你认为应进行的操作按顺序排列是

________(选填序号)。

A．用带火星的细木条靠近干燥管口a，观察细木条是否着火燃烧

B．将C装置中反应后的固体物质溶于适量水配成溶液

C ．在配成的溶液中加入用硝酸酸化的硝酸钡溶液，观察是否有沉淀生成

D ．在配成的溶液中先加入盐酸，再加入氯化钡溶液，观察是否有气泡或沉淀生成 答案 (1)①CaCO 3＋2HCl===CaCl 2＋CO 2↑＋H 2O

②除去CO 2气体中的HCl

③2Na 2O 2＋2CO 2===2Na 2CO 3＋O 2

④NaOH 溶液 吸收未反应的CO 2

⑤把E 中的导管移出水面，关闭分液漏斗活塞，用拇指堵住试管口，取出试管，立即把带火星的木条伸入试管口内，木条复燃，证明试管中收集的气体是氧气

(2)①合理 由于过氧化钠具有强氧化性，能将＋4价的硫氧化为＋6价的硫而生成硫酸钠

②干燥SO 2气体，防止水蒸气进入C 装置与Na 2O 2反应

防止空气中的水蒸气和CO 2进入C 装置与Na 2O 2反应生成氧气，同时吸收过量SO 2气体，便于氧气的检验和防止污染空气

③ABD

练后反思

Na 2O 2结构和强氧化性的常考点 (1)Na 2O 2的电子式为Na ＋[··O ··O

··]2－Na ＋，O 2－2是个原子团。 (2)Na 2O 2与H 2O 、CO 2的反应都是Na 2O 2自身的氧化还原反应。

(3)在研究Na 2O 2与其他溶液反应时，要注意Na 2O 2的强氧化性和溶液的强碱性。

考点三 碳酸钠与碳酸氢钠

1． 性质

2． 转化

Na 2CO 3 ①CO 2＋H 2O ；②适量H ＋

①固体(加热)；②适量OH －NaHCO 3 深度思考

1． 判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”

(1)向NaHCO3溶液中加入过量的澄清石灰水，出现白色沉淀：2HCO－3＋Ca2＋＋2OH－

===CaCO3↓＋CO2－3＋2H2O (×)

(2012·北京理综，7D)

(2)NaOH＋NaHCO3===Na2CO3＋H2O可用H＋＋OH－===H2O表示(×)

(2010·大纲全国卷Ⅱ，6C)

(3)向Na2CO3溶液中滴入酚酞试液，溶液变红

CO2－3＋H2O HCO－3＋OH－(√)

(2010·北京理综，10D)

(4)小苏打与氢氧化钠溶液混合

HCO－3＋OH－===CO2↑＋H2O (×)

(2009·广东理基，32B)

(5)向Na2CO3溶液中加入过量CH3COOH溶液

CO2－3＋2H＋―→CO2↑＋H2O (×)

(2008·上海，20C) 2．将CO2气体通入到饱和Na2CO3溶液中有何现象？原因是什么？

答案开始无明显现象，后有沉淀析出。原因是NaHCO3的溶解度小于Na2CO3的溶解度，而且反应消耗溶剂水。

3．Na2CO3固体粉末中混有少量NaHCO3，用什么方法除杂？Na2CO3溶液中混有少量NaHCO3，用什么方法除杂？NaHCO3溶液中混有少量Na2CO3，用什么方法除杂？

答案用加热法可以将Na2CO3固体粉末中混有的NaHCO3转化为Na2CO3；向混合液中滴加适量的NaOH溶液，可以将其中的NaHCO3转化为Na2CO3；向混合液中通入过量的CO2气体，可以将Na2CO3转化为NaHCO3。

题组一Na2CO3、NaHCO3的鉴别

1．下列几种试剂能把等物质的量浓度的Na2CO3、NaHCO3鉴别开的是__________。

(1)CaCl2溶液(2)澄清石灰水(3)稀盐酸(4)pH试纸

答案(1)(3)(4)

2．某校化学课外小组为了鉴别碳酸钠和碳酸氢钠两种白色固体，用不同的方法做了以下实验，如图Ⅰ～Ⅳ所示。

(1)只根据图Ⅰ、Ⅱ所示实验，能够达到实验目的的是________________________ (填装置序号)。

(2)图Ⅲ、Ⅳ所示实验均能鉴别这两种物质，其反应的化学方程式为_______________； 与实验Ⅲ相比，实验Ⅳ的优点是________(填选项序号)。

A ．Ⅳ比Ⅲ复杂

B ．Ⅳ比Ⅲ安全

C ．Ⅳ比Ⅲ操作简便

D ．Ⅳ可以做到用一套装置同时进行两个对比实验，而Ⅲ不行

(3)若用实验Ⅳ验证碳酸钠和碳酸氢钠的稳定性，则试管B 中装入的固体最好是________________________________________________________________________(填化学式)。

答案 (1)Ⅱ (2)2NaHCO 3=====△

Na 2CO 3＋H 2O ＋CO 2↑，CO 2＋Ca(OH)2===CaCO 3↓＋H 2O D (3)NaHCO 3

解析 (1)图Ⅰ不能达到实验目的，因为无论碳酸钠还是碳酸氢钠均可以与盐酸反应产生二氧化碳，二氧化碳气体与澄清石灰水作用变浑浊，故不可以；图Ⅱ可以鉴别，因为等质量的碳酸钠和碳酸氢钠与足量的稀盐酸反应，生成的二氧化碳气体的量不同，可根据气球膨胀程度来判断。

(2)图Ⅲ、Ⅳ所涉及的化学方程式为2NaHCO 3=====△Na 2CO 3＋H 2O ＋CO 2↑，实验Ⅳ的优点是可同时做对比实验。

(3)试管B 装入碳酸氢钠，试管A 装入碳酸钠，这样直接加热的碳酸钠，温度高，不分解，不能使澄清石灰水变浑浊，而间接加热的碳酸氢钠分解，使澄清石灰水变浑浊，表明了碳酸氢钠很不稳定。 练后反思

判断类别，用准方法，突破Na 2CO 3、NaHCO 3的鉴别

特别提醒 (1)当Na 2CO 3、NaHCO 3溶液的浓度不同时，一般不用气体法。

(2)不能用Ca(OH)2或Ba(OH)2溶液鉴别Na 2CO 3和NaHCO 3，因为二者都能产生白色沉淀。

题组二 有关Na 2CO 3、NaHCO 3的定量计算

3． (1)①纯净的Na 2CO 3 a g ②Na 2CO 3与NaHCO 3的混合物a g ③纯净的NaHCO 3 a g ，按

要求回答下列问题：

A ．分别与盐酸完全反应时，耗酸量从大到小的顺序为__________。

B ．分别和盐酸完全反应时，放出CO 2气体的量从大到小的顺序为_______________。

C ．分别溶于水，再加入足量的澄清石灰水，生成沉淀的质量从大到小的顺序为_________ __________________________。

D ．分别配成等体积的溶液，c (Na ＋)的浓度从大到小的顺序为____________________。

(2)将a g Na 2CO 3和NaHCO 3的混合物充分加热，其质量变为b g ，则Na 2CO 3的质量分数为__________。

(3)若将问题(1)中的等质量改为等物质的量，回答上述A 、B 、C 、D 四问。

答案 (1)A.①>②>③ B ．③>②>① C ．③>②>①

D ．①>②>③ (2)84b －53a 31a

×100% (3)A.①>②>③ B ．①＝②＝③ C ．①＝②＝③ D ．①>②>③

4． (2010·上海，11)将0.4 g NaOH 和1.06 g Na 2CO 3混合并配成溶液，向溶液中滴加

0.1 mol·L －1稀盐酸。下列图像能正确表示加入盐酸的体积和生成CO 2的物质的量的关系的是 ( )

答案 C

解析 滴加盐酸先发生反应OH －＋H ＋―→H 2O ，再发生反应CO 2－3＋H ＋―→HCO －

3，最后发生反应：HCO －3＋H ＋―→CO 2↑＋H 2O ；因n (OH －)＝n (CO 2－

3)＝0.01 mol ，故加入0.02 mol HCl 后开始有气体生成，故C 正确。

思维建模

用数形结合思想理解Na 2CO 3、NaHCO 3与盐酸的反应

(1)盐酸逐滴加入Na 2CO 3溶液中

①现象：开始无明显现象，后有无色气体放出。

②反应：无明显现象时反应的离子方程式：CO2－3＋H＋===HCO－3，无色气体放出时反应

的离子方程式：HCO－3＋H＋===CO2↑＋H2O。

(2)Na2CO3溶液逐滴加入稀盐酸中

①现象：有无色气体放出。

②反应的离子方程式：CO2－3＋2H＋===CO2↑＋H2O。

(3)碳酸钠、碳酸氢钠与盐酸反应的基本图像的归纳总结

①向Na2CO3中逐滴加入盐酸，消耗HCl的体积与产生CO2的体积的关系如图1所示；

②向NaHCO3中逐滴加入盐酸，消耗HCl的体积与产生CO2的体积的关系如图2所示；

③向NaOH、Na2CO3的混合物中逐滴加入盐酸，消耗HCl的体积与产生CO2的体积的

关系如图3所示(设NaOH、Na2CO3的物质的量之比x∶y＝1∶1，其他比例时的图像略)；

④向Na2CO3、NaHCO3的混合物中逐滴加入盐酸，消耗HCl的体积与产生CO2的体积

的关系如图4所示(设Na2CO3、NaHCO3的物质的量之比m∶n＝1∶1，其他比例时的图像略)。

题组三有关碳酸钠的制取及性质实验探究

5．Na2CO3的制取方法及综合实验探究

(1)我国化学家侯德榜改革国外的纯碱生产工艺，其生产流程可简要表示如下：

①往饱和食盐水中依次通入足量的NH3、CO2(氨碱法)，而不先通CO2再通NH3的原因

是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

②从生产流程图可知，可循环利用的物质是__________。

③写出沉淀池中、煅烧炉中反应的化学方程式________________________________。

(2)如何用CO2和50 mL 2 mol·L－1 NaOH溶液制取50 mL 1 mol·L－1 Na2CO3溶液？

①写出简要的实验步骤：____________________________________________________

________________________________________________________________________。

②写出有关反应的化学方程式：____________________________________________。 答案 (1)①由于CO 2在NaCl 溶液中的溶解度很小，先通入NH 3使食盐水呈碱性，能够吸收大量CO 2气体，产生较高浓度的HCO －3，才能析出NaHCO 3晶体

②食盐水，CO 2

③NH 3＋CO 2＋H 2O ＋NaCl===NaHCO 3↓＋NH 4Cl 、

2NaHCO 3=====△

Na 2CO 3＋CO 2↑＋H 2O

(2)①将50 mL 2 mol·L －1 NaOH 溶液等分成两份，在一份NaOH 溶液中通入过量的CO 2气体，再将两溶液混合，即得50 mL 1 mol·L －

1 Na 2CO 3溶液 ②NaOH ＋CO 2===NaHCO 3、

NaHCO 3＋NaOH===Na 2CO 3＋H 2O

易错警示

直接在NaOH 溶液中通入CO 2很难控制CO 2的量，若CO 2的量较少，得到的是NaOH 和Na 2CO 3的混合液，若CO 2的量较多，得到的是Na 2CO 3和NaHCO 3的混合液。

6． 变量控制思想在实验探究中的应用

设计以下探究实验：

某一研究性学习小组做了以下实验：常温下，向某纯碱(Na 2CO 3)溶液中滴入酚酞，溶液呈红色。

[提出问题] 产生上述现象的原因是什么？

[提出猜想]

①甲同学认为是配制溶液所用的纯碱样品中混有NaOH 所至。

②乙同学认为是__________________________________________________________。

[设计方案] (包括操作、现象和结论)。

答案 ②Na 2CO 3水解产生的碱所致 步骤1：取适量纯碱的酚酞红色溶液于试管中 步骤2：滴加过量的BaCl 2溶液

预期现象与结论：若产生白色沉淀，溶液红色完全褪去，则乙同学说法正确；若产生白色沉淀，溶液仍呈红色，则甲同学说法正确。 方法点拨

注意变量控制思想在实验设计中的应用。当物质的性质受到几种因素的影响时，必须想法排除其他因素对物质性质的影响。例如本题我们可以考虑加入一种本身不具有酸碱性，

而又能沉淀CO 2－3的盐，排除CO 2－

3水解产生碱性可能的实验方案。 考点四 碱金属元素 焰色反应

1． 碱金属的一般性与特殊性

(1)

(2)特殊性

①碱金属的密度一般随核电荷数的增大而增大，但钾的密度比钠的小。

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碱金属跟氢气反应生成的碱金属氢化物都是离子化合物，其中氢以H －

形式存在，显 －1价，碱金属氢化物是强还原剂。

2． 焰色反应

(1)焰色反应的概念

某些金属或它们的化合物在灼烧时都会使火焰呈现出特殊的颜色，其属于物理变化， 属于元素的性质。

(2)焰色反应的操作

铂丝――→酒精灯灼烧无色――→蘸取待测物――→酒精灯灼烧观察火焰颜色――→用盐酸洗涤铂丝――→酒精灯灼烧

无色 (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)；铜元素绿色。

深度思考

1． 根据碱金属的性质规律思考下列问题

(1)钠与氧气反应有Na 2O 、Na 2O 2两种氧化物生成，其他碱金属单质也只生成两种类似的氧化物吗？

答案不是，如Li与氧气反应只生成Li2O，K与O2反应还能生成更复杂的氧化物。

(2)钠的还原性比钾的弱，但工业上制取钾却用钠置换钾的原因是________________。

答案由于Na＋KCl NaCl＋K是可逆反应，而K的熔、沸点比Na低，产生钾蒸气，使平衡向右移动

2．焰色反应是物理变化还是化学变化？

答案物理变化

题组一碱金属元素性质规律的应用

1．下列叙述正确的是() A．碱金属性质相似均为银白色金属

B．随原子序数的增大碱金属的密度依次增大

C．钠可保存在煤油中而锂不能

D．碳酸氢盐的溶解度大于其正盐的溶解度

答案 C

解析碱金属中铯为略带金色光泽的金属，故A项不正确；钾的密度为0.86 g·cm－3，比钠的密度(0.97 g·cm－3)小，B项不正确；锂的密度为0.534 g·cm－3，比煤油的密度小，可浮于煤油上，所以锂要用密度更小的石蜡密封保存；碳酸氢盐一般比其正盐易溶，但NaHCO3例外，D项不正确。

2．有关碱金属的叙述正确的是() A．随核电荷数的增加，碱金属单质的熔点逐渐降低，密度逐渐增大

B．碱金属单质的金属性很强，均易与氯气、氧气、氮气等发生反应

C．碳酸铯加热时不能分解为二氧化碳和氧化铯

D．无水硫酸铯的化学式为Cs2SO4，它不易溶于水

答案 C

解析钾的密度小于钠的密度，这是碱金属单质密度依次增大的一个例外。碱金属中除锂外，均不与氮气直接反应。Cs与Na同为碱金属元素，性质相似。由Na2SO4易溶于水，可得出Cs2SO4也易溶于水；由Na2CO3加热不分解，可得出Cs2CO3加热也不分解。3．金属活动性顺序表中K在Na的前面，K与Na在性质上具有很大的相似性。下面是根据Na的性质对K的性质的预测，其中不正确的是() A．K在空气中可以被空气中的氧气氧化

B．K可以与乙醇发生反应生成氢气

C．K与水的反应不如钠与水的反应剧烈

D．K也可放在煤油中保存

答案 C

解析金属活动性顺序表中K在Na的前面，K比Na活泼，故K在空气中可以被氧气氧化，A项正确；Na与乙醇能够反应放出氢气，K也能与乙醇反应放出氢气，B项正确；

K与水的反应比Na与水的反应剧烈，C项错误；Na、K均可放在煤油中保存，D项正确。

题组二焰色反应的应用

4．焰火“脚印”、“笑脸”、“五环”，让北京奥运会开幕式更加辉煌、浪漫，这与高中化学中“焰色反应”知识相关。下列说法中正确的是() A．非金属单质燃烧时火焰均为无色

B．所有金属及其化合物灼烧时火焰均有颜色

C．焰色反应均应透过蓝色钴玻璃观察

D．NaCl与Na2CO3灼烧时火焰颜色相同

答案 D

5．某未知溶液X中可能含有K＋、Fe2＋、NH＋4、Cl－。检验其中是否含有K＋，通常有如下两套实验方案。

方案1：焰色反应法

用洁净的玻璃棒蘸取未知液X置于酒精灯外焰上灼烧，观察到火焰呈黄色，则证明其中不含K＋。对上述实验过程中的错误和疏漏之处加以纠正、补充：_________________ ________________________________________________________________________。

方案2：亚硝酸钴钠法

在CH3COOH酸化的溶液中，K＋与亚硝酸钴钠[Na3Co(NO2)6]反应生成黄色沉淀[K2NaCo(NO2)6]，该原理可用于K＋的检验。注意：NH＋4也能与Na3Co(NO2)6反应生成黄色沉淀，会干扰K＋的检验。请你利用上述反应原理设计一个实验方案，检验未知溶液X 中是否含有K＋：____________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

答案方案1：应使用铂丝或无锈铁丝蘸取溶液，且应透过蓝色钴玻璃观察

方案2：向未知溶液X中加入稍过量的NaOH溶液并加热，静置、冷却后取上层清液少许，用醋酸酸化后再加入亚硝酸钴钠，观察是否有黄色沉淀生成(或者取未知液X蒸干并灼烧，将所得固体溶于水，过滤；取少量滤液，用醋酸酸化后再加入亚硝酸钴钠，观察是否有黄色沉淀生成)

解析利用焰色反应检验钾元素通常需要透过蓝色的钴玻璃观察火焰的颜色，且玻璃的主要成分中含有钠元素，对实验会产生干扰；根据实验目的可知应先排除铵根离子的干扰，然后再加入亚硝酸钴钠溶液，观察是否产生黄色沉淀。

反思归纳

碱金属常从以下几个方面设问题

①碱金属单质与水(或酸)反应的现象；②碱金属单质的保存(注意碱金属的密度)；③碱金属单质与氧气反应产物的判断；④碱金属对应的氢氧化物碱性强弱的比较；⑤碱金属的碳酸盐性质的比较；⑥与最新的科学技术相关的碱金属的应用。

广东五年高考

1．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”

(1)加入盐酸以除去硫酸钠中的少量碳酸钠杂质 (×)

(2008·广东理基，21D)

解析 引入了新杂质，应加入硫酸。

(2)镁条在空气中燃烧生成的氧化物是MgO ，则钠在空气中燃烧生成的氧化物是Na 2O(×)

(2008·广东理基，34A)

解析 Na 在空气中燃烧生成Na 2O 2。

(3)Na 2O 2用作呼吸面具的供氧剂涉及氧化还原反应 (√)

(2012·广东理综，10A)

2．(2008·广东理基，32)用石灰水、小苏打、淀粉和食醋等不能完成的实验是

( ) A ．碘盐中碘的检验

B ．暖瓶中水垢的除去

C ．食盐和纯碱的鉴别

D ．鸡蛋壳主要成分的检验

答案 A

解析 食盐中的碘并不是以I 2的形式存在于食盐中，而以IO －3的形式存在，因此无法完成A ；水垢主要成分为CaCO 3和Mg(OH)2，可用食醋除去；纯碱与食醋反应产生CO 2气体，而NaCl 不与食醋反应；鸡蛋壳主要成分是CaCO 3，可以用食醋检验。

各省市五年高考

1．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”

(1)饱和NaCl(aq)――→NH 3，CO 2NaHCO 3――→△

Na 2CO 3 (√)

(2012·江苏，7③)

(2)某钾盐溶于盐酸，产生能使澄清石灰水变浑浊的无色无味气体，则说明该钾盐是 K 2CO 3 (×)

(2010·江苏，10A)

解析 HCO －

3干扰。

(3)小苏打的主要成分是碳酸钠 (×) (2012·海南，2B)

解析小苏打的主要成分是NaHCO3。

(4)NaHCO3的热稳定性大于Na2CO3 (×)

(2012·重庆理综，7B) 解析NaHCO3不稳定，受热易分解。

(5)碳酸氢钠溶液中滴入氢氧化钙溶液：HCO－3＋OH－===CO2－3＋H2O (×)

(2012·海南，12A) 解析Ca2＋＋2OH－＋2HCO－3===CaCO3↓＋CO2－3＋2H2O。

(6)钠与水反应：Na＋2H2O===Na＋＋2OH－＋H2↑(×)

(2012·四川理综，9A) 解析2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑。

2．(2011·上海，20改编)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，反应中有关物质的物理量正确的是(N A表示阿伏加德罗常数)

()

A．①③B．②④C．①④D．②③

答案 A

解析2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2Δm＝2CO2－O2＝2CO

由此可知：Na2O2与CO2反应后，固体增加的质量即是生成CO2时燃烧掉的CO的质量。

故可采用以下反应方程式分析解决问题：

2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2转移2e－Δm＝2CO

1 mol 1 mol 1 mol 1 mol e－28

28＝1 mol

故可判断①、③物理量正确。

3．(2012·海南，8改编)两种盐的固体混合物：①加热时有气体产生，②加水溶解时有沉淀生成，且沉淀溶于稀盐酸。满足上述条件的混合物是()

①BaCl2和(NH4)2SO3

②AgNO3和NH4Cl

③FeCl3和NaHCO3

④KCl和Na2CO3

A．①④B．②③C．①③D．②④