【步步高】(广西专用)2014届高考化学一轮复习-第三章-钠的其它常见化合物-碱金属元素学案.doc

学案13 钠的其它常见化合物 碱金属元素

[考纲要求]　1.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。2.了解Na2CO3和NaHCO3的性质、转化和制法。

知识点一　钠的其它常见化合物

1．氢氧化钠(NaOH)
(1)物理性质：NaOH的俗名为烧碱、火碱或苛性钠；它是一种____色____体，____溶于水并放出大量的热，有________性；易吸收空气中的水分而________。
(2)化学性质
具有碱的通性
①能使酸碱指示剂变色。
②与强酸反应的离子方程式为：____________________________________________。
③与酸性氧化物、两性氧化物反应：
如与Al2O3反应的离子方程式为：
________________________________________________________________________。
④与盐反应
如与NH、Cu2＋反应的离子方程式分别为：
________________________________________________________________________；
________________________________________________________________________。
如与HCO反应的离子方程式为：
________________________________________________________________________。
⑤与单质反应
如与Al、Si反应的离子方程式分别为：
________________________________________________________________________；
________________________________________________________________________。
(3)NaOH的制取
①土法制碱：Na2CO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋2NaOH；
②现代工业制碱：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。
(4)NaOH在有机反应中的应用
提供碱性环境，如：卤代烃的水解和消去反应，酯类的水解和油脂的皂化。
问题思考
1．实验室称量NaOH固体时应注意什么问题？

2．盛放NaOH溶液等碱性溶液的试剂瓶为什么不用磨口玻璃塞？

2．碳酸钠和碳酸氢钠的比较

问题思考
3．向饱和Na2CO3溶液中通入过量的CO2，可观察到什么现象？为什么？

知识点二　碱金属元素
1．碱金属元素
Li、Na、K的原子结构示意图分别为________、________、________。
(1)相同点：最外层都是____个电子。
(2)不同点：从Li到Cs电子层数__________，原子半径__________。
2．碱金属元素性质的相似性
(1)单质均呈________色(Cs除外)，有金属光泽，硬度____，密度________，熔点________，有良好的导电性和导热性；
(2)最高正价均为____价；
(3)均为活泼金属，氧化物对应的水化物均为____；
(4)单质均能与非金属单质发生反应；
(5)单质均能和水发生反应：2M＋2H2O===2MOH＋H2↑(M代表碱金属)。
3．碱金属元素性质的递变性(按原子序数递增的顺序)
(1)单质的熔、沸点呈现________趋势；
(2)元素的金属性逐渐________，单质的还原性逐渐________；
(3)与O2反应的产物越来越复杂，反应程度越来越___________________________；
(4)与水反应的程度越来越________，产物的碱性逐渐________。
知识点三　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________变化， 属于元素的性质。
2．焰色反应的操作
铂丝无色待测物观察火焰颜色铂丝无色。
3．常见元素的焰色
钠元素____色；钾元素____色(透过____________观察)；铜元素________色。
问题思考
4．做焰色反应实验时，为什么用稀盐酸洗涤铂丝而不用稀硫酸？

一、Na2CO3和NaHCO3的鉴别方法

1．根据热稳定性不同

2．根据和酸反应生成气体的速率不同鉴别

3．根据阴离子不同用盐溶液鉴别

4．根据溶液的酸碱性鉴别

典例导悟1 (2011·山东青岛统考)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)________________________________________________________________________。
(4)将碳酸氢钠溶液与澄清石灰水混合并充分反应，
①当石灰水过量时，其离子方程式为：
________________________________________________________________________；
②当碳酸氢钠与氢氧化钙物质的量之比为2∶1时，所得溶液中溶质的化学式为__________，请设计实验检验所得溶液中溶质的阴离子______________________________
________________________________________________________________________。
二、CO2与NaOH溶液反应的计算
思维模型

典例导悟2　标准状况下，将3.36 L CO2气体通入200 mL 1.00 mol·L－1 NaOH溶液中，充分反应后溶液中c(CO)与c(HCO)的比值为(不考虑CO、HCO的水解)(　　)
A．1∶1 B．1∶2 C．2∶1 D．1∶3
听课记录：　

三、Na2CO3、NaHCO3与盐酸的反应
1．盐酸逐滴加入Na2CO3溶液
(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：CO＋H＋===HCO，无色气体放出时反应的离子方程式：HCO＋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：CO＋2H＋===CO2↑＋H2O。
3．碳酸钠、碳酸氢钠与盐酸反应的基本图象的归纳总结
(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，其他比例时的图象略)；
(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，其他比例时的图象略)。

典例导悟3 取等物质的量浓度的NaOH溶液两份A和B，每份10 mL，分别向A、B中通入不等量的CO2，再继续向两溶液中逐滴加入0.1 mol·L－1的盐酸，标准状况下产生的CO2的体积与所加盐酸体积之间的关系如下图所示，试回答下列问题：

(1)原NaOH溶液的物质的量浓度为______________。
(2)曲线A表明，原NaOH溶液中通入CO2后，所得溶液中的溶质成分是________，其物质的量之比为__________________________________________________________。
(3)曲线B表明，原NaOH溶液中通入CO2后，所得溶液加盐酸后产生CO2气体体积(标准状况)的最大值为________mL。

题组一　钠的重要化合物

1．(2010·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
2．(2009·全国理综Ⅱ，8)下列叙述中正确的是(　　)
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饱和溶液，又有CaCO3沉淀生成
B．向Na2CO3溶液中逐滴加入等物质的量的稀盐酸，生成的CO2与原Na2CO3的物质的量之比为1∶2
C．等质量的NaHCO3和Na2CO3分别与足量盐酸反应，在同温同压下，生成的CO2体积相同
D．向Na2CO3饱和溶液中通入足量CO2，有NaHCO3结晶析出
题组二　碱金属单质及其化合物

3．(2010·上海，11)将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稀盐酸。下列图象能正确表示加入盐酸的体积和生成CO2的物质的量的关系的是(　　)

4．判断正误
(1)Li在氧气中燃烧主要生成Li2O2(　　)
(2010·全国理综Ⅰ－7A)
(2)K与水反应比Li与水反应剧烈。(　　)
(2010·重庆理综－8C)

题组一　Na2CO3、NaHCO3

1．现有25 mL 2 mol·L－1 Na2CO3溶液和75 mL 1 mol·L－1的稀盐酸。①将Na2CO3溶液缓慢滴到稀盐酸中；②将稀盐酸缓慢滴到Na2CO3溶液中，两操作的现象及结果(标准状况下)是(　　)
A．现象相同，所得气体的体积相等
B．现象相同，所得气体的体积不等
C．现象不同，所得气体的体积相等
D．现象不同，所得气体的体积不等
2．(2011·安阳模拟)把7.4 g Na2CO3·10H2O和NaHCO3组成的混合物溶于水，配成100 mL溶液，其中c(Na＋)＝0.6 mol·L－1，若把等质量的混合物加热到恒重时，残留物的质量为(　　)

A．3.18 g B．2.12 g C．5.28 g D．4.22 g
3．(2010·海南，15)

A是自然界存在最广泛的ⅡA族元素，常以化合物F存在。从单质A起始发生的一系列化学反应可由右图表示：
请回答下列问题：
(1)A与水反应的化学方程式为_____________________________________________，E与水反应的化学方程式为_______________________________________________；
(2)F的化学式为____________，G和D的电子式分别为____________和____________；
(3)D与H反应可能生成的盐有________(填化学式)；
(4)实际生产中，可由F为原料制备单质A，简述一种制备方法
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
题组二　焰色反应
4．用光洁的铂丝蘸取某无色溶液在无色火焰上灼烧，直接观察到火焰呈黄色。下列判断正确的是(　　)
A．只含有Na＋
B．一定含有Na＋，可能含K＋
C．既含有Na＋，又含K＋
D．可能含有Na＋，可能含有K＋
题组三　碱金属元素的结构与性质递变规律
5．以下各项叙述中错误的是(　　)
A．原子半径由小到大的顺序是Li<Na<K<Rb<Cs
B．同一种碱金属元素的离子半径比原子半径小
C．碱金属单质的密度比较为Li<K<Na<Rb
D．碱金属离子的氧化性比较为Li＋<Na＋<K＋<Rb＋
6．以下对锂、钠、钾、铷、铯的叙述中不正确的是(　　)
①氢氧化物中碱性最强的是氢氧化铯　②单质熔点最高的是铯　③它们都是热和电的良导体　④它们的密度依次增大，且都比水密度小　⑤它们的还原性依次增强
⑥对应离子的氧化性依次增强
A．①③ B．②⑤ C．②④⑥ D．①③⑤
题组四　实验探究
7．(2010·昆明模拟)我国化工专家侯德榜的“侯氏制碱法”曾为世界制碱工业作出了突出贡献。以NaCl、NH3、CO2等为原料先制得NaHCO3，进而生产出纯碱。有关反应的化学方程式为：NH3＋CO2＋H2O===NH4HCO3；NH4HCO3＋NaCl===NaHCO3↓＋NH4Cl；2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O。
Ⅰ.原理分析
碳酸氢铵与饱和食盐水反应，能析出碳酸氢钠晶体的原因是________。
a．碳酸氢钠难溶于水
b．碳酸氢钠受热易分解
c．碳酸氢钠的溶解度相对较小，在溶液中首先结晶析出
Ⅱ.实验探究
(1)一位同学将二氧化碳气体通入含氨的饱和食盐水中制备碳酸氢钠，实验装置如下图所示(图中夹持、固定用的仪器未画出)。

回答下列有关问题：
①乙装置中的试剂是________；
②丁装置中稀硫酸的作用是________；
③实验结束后，分离出NaHCO3晶体的操作是________(填分离操作的名称)。
(2)另一位同学用图中戊装置(其他装置未画出)进行实验。
①实验时，须先从____________管通入____________气体，再从____________管中通入__________气体。
②有同学建议在戊装置的b导管下端连接己装置，理由是
________________________________________________________________________。
(3)请再写出一种实验室制取少量碳酸氢钠的方法：______________________________
________________________________________________________________________。

学案13　钠的其他常见化合物　碱金属元素
【课前准备区】
知识点一
1．(1)白　固　易　强腐蚀　潮解
(2)②OH－＋H＋===H2O
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
纯碱或苏打
小苏打

物理性质
色态
白色晶体
细小白色晶体
水溶性
易溶于水，溶液呈碱性
易溶于水(但比Na2CO3溶解度小)，溶液呈碱性
稳定性
稳定，但结晶碳酸钠(Na2CO3·10H2O)易风化
不稳定，受热易分解
化学性质
与H＋反应
CO＋2H＋===H2O＋CO2↑
HCO＋H＋===H2O＋CO2↑
与碱反应[Ca(OH)2]
与OH－不反应，但
Ca2＋＋CO===CaCO3↓
Ca2＋＋OH－＋HCO=== CaCO3↓＋H2O(碱过量) Ca2＋＋2OH－＋2HCO===CaCO3↓＋CO＋2H2O(碱不足)
与盐反应
CaCl2
Ca2＋＋CO===CaCO3↓
不反应
硫酸铝
2Al3＋＋3CO＋3H2O===2Al(OH)3↓＋3CO2↑
3HCO＋Al3＋=== Al(OH)3↓＋3CO2↑
主要用途
玻璃、造纸、制皂、洗涤
发酵、医药、灭火器
相互转化

知识点二
1.　　
(1)1
(2)依次增多　依次增大
2．(1)银白　小　较小　较低
(2)＋1
(3)碱
3．(1)减小　(2)增强　增强　(3)剧烈　(4)剧烈　增强
知识点三
1．物理
3．黄　紫　蓝色钴玻璃　黄绿
问题思考
1．应置于玻璃器皿中快速称量。
2．以NaOH溶液为代表的碱性溶液中的OH－可与磨口玻璃塞中裸露的SiO2反应，生成Na2SiO3，使瓶塞和瓶体粘连在一起不易打开。
3．溶液中将析出白色晶体(沉淀)。原因是：发生Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3↓，①NaHCO3的溶解度比Na2CO3小，②生成的NaHCO3的质量比消耗的Na2CO3的大(即106 g Na2CO3生成168 g NaHCO3)，即溶质增加，③反应消耗了水，即溶剂减少，因此出现沉淀，主要原因是①。
4．铂丝在使用前要用稀盐酸将其表面物质洗净，然后在火焰上灼烧至无色，这是因为金属氯化物在灼烧时易挥发，若用稀H2SO4洗涤铂丝，则由于硫酸盐的熔、沸点较高而难以挥发，会造成对后面实验的干扰。
【课堂活动区】
一、1.
2．(1)

(2)向Na2CO3溶液中逐滴加入盐酸，开始无气泡产生；而向盐酸中滴加Na2CO3溶液开始就有气泡产生。
3．
4．
典例导悟
1．(1)Ⅱ　(2)2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑，CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O　D (3)NaHCO3　(4)①Ca2＋＋OH－＋HCO===CaCO3↓＋H2O
②Na2CO3　取少量上层清液(或过滤后的滤液或所得溶液)于洁净(若无“洁净”也可)的试管中，加入适量氯化钙溶液，振荡，若有白色沉淀生成，则证明溶液中含有CO
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判断。
(2)图Ⅲ、Ⅳ所涉及的化学方程式为：2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑，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。
(4)①石灰水过量时，碳酸氢根全部反应，离子方程式为：Ca2＋＋OH－＋HCO===CaCO3↓＋H2O；②2NaHCO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋Na2CO3＋2H2O，则其中的溶质是碳酸钠，要检验CO，可以取少量上层清液于洁净的试管中，加入适量氯化钙溶液，振荡，若有白色沉淀生成，则证明溶液中含有CO。
2．B　[n(CO2)＝＝0.150 mol
n(NaOH)＝0.200 L×1.00 mol·L－1＝0.200 mol
2NaOH　　＋　　CO2　===　Na2CO3＋H2O
0．200 mol 0.100 mol 0.100 mol
此时过量CO2：0.150 mol－0.100 mol＝0.050 mol，进一步与Na2CO3反应：
Na2CO3　＋　CO2　＋　H2O===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)产生的气体体积保持不变时，溶液中的溶质是氯化钠，所以有下式成立：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)当所加盐酸的体积从60 mL到75 mL时，有气体生成，则发生反应：NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑，此反应消耗盐酸15 mL，则反应Na2CO3＋HCl===NaHCO3＋NaCl也消耗盐酸15 mL，则60 mL－15 mL＝45 mL盐酸只能与氢氧化钠反应了，故原NaOH溶液中通入CO2后的溶质为氢氧化钠和碳酸钠，根据盐酸的量可以计算出它们的物质的量之比为3∶1。
(3)当所加盐酸的体积从25 mL到75 mL时发生反应：
NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑
1 mol 22 400 mL
0．1×(0.075－0.025) mol　　 V
解得：V＝112 mL。
【课后练习区】
高考集训
1．C　[根据化学反应方程式或原子守恒知0.01 mol的Na2O2和Na2O分别与H2O反应都生成0.02 mol NaOH，因此①、②中阴离子浓度相等；③中碳酸根水解使得阴离子浓度稍大于④。因此C正确。]
2．D　[CaCO3＋CO2＋H2O===Ca(HCO3)2，前半句正确，加入NaHCO3饱和溶液后，没有沉淀产生，A错误；向Na2CO3溶液中滴加等物质的量的稀盐酸，发生反应为Na2CO3＋HCl===NaCl＋NaHCO3，没有CO2生成，B错误；等质量的NaHCO3和Na2CO3，与足量盐酸反应，产生的CO2体积不同，NaHCO3生成的CO2更多些，C错误；溶解度：Na2CO3>NaHCO3，向Na2CO3饱和溶液中通入足量CO2后溶液中有NaHCO3晶体析出，D正确。]
3．C　[滴加盐酸先发生反应OH－＋H＋===H2O，再发生反应CO＋H＋===HCO，最后发生反应：HCO＋H＋===CO2↑＋H2O；因n(OH－)＝n(CO)＝0.01 mol，故加入0.02 mol HCl后开始有气体生成，故C正确。]
4．(1)×　(2)√
考点集训
1．D
2．A　[将Na2CO3·10H2O和NaHCO3加热至恒重时物质为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高温加热分解生成CaO，CaO经电解生成单质Ca
4．B　5.D　6.C
7．Ⅰ.c　Ⅱ.(1)①饱和碳酸氢钠溶液　②吸收未反应的NH3　③过滤　(2)①a　NH3　b　CO2　②增大CO2气体与溶液接触的面积，提高CO2在溶液中的吸收率　(3)往烧碱溶液中通入过量CO2(或往饱和Na2CO3溶液中通入过量CO2等)
解析　Ⅱ(1)甲装置是CO2的发生装置，由于盐酸易挥发，故生成的CO2气体中会含有HCl气体，乙装置的作用是除去CO2中的HCl气体，所以乙装置中的试剂是饱和碳酸氢钠溶液，丙是制备碳酸氢钠的发生装置，丁的作用是吸收多余的NH3，防止其污染环境。从溶液中分离出NaHCO3晶体的方法是过滤。(2)实验时必须制取含氨的饱和NaCl溶液，然后使之与CO2反应。因为NH3极易溶于水，CO2在水中的溶解度不大，故先从a导管通入NH3，后从b导管通入CO2。己装置中有多孔球泡，增大CO2气体与溶液的接触面积，提高了CO2在溶液中的吸收率。
(3)此题是开放性试题，制备少量碳酸氢钠的方法：①用碳酸氢铵与适量的饱和食盐水反应；②往烧碱溶液中通入过量CO2；③往饱和Na2CO3溶液中通入过量CO2等。