第1讲碱金属.doc

第1讲 钠及其化合物 碱金属
【考点透视】 班级 姓名 学号
1．了解钠、钾的性质和用途，
2．了解氧化钠、氢氧化钠和过氧化钠的性质。
3．比较碳酸钠、碳酸氢钠在水中的溶解性、热稳定性、与酸的反应，掌握鉴别它们的方法。
4．了解碱金属元素的相似性和递变性，
5．了解钠、钾的焰色反应。
【知识网络】

【复习策略】
钠及其化合物(Na2O、Na2O2、NaOH、Na2CO3、NaHCO3）的性质是高考考查的核心内容。高考题除在选择题中对这些知识直接考查外，还利用这些知识结合其他元素及化合物知识为载体，编制推断题、简答题和计算题。以Na2O2与H2O（或CO2）反应，产生氧气设计综合实验，也是高考的热点。
以掌握钠及其化合物的转化为基础，善于比较、类比或由此及彼，并从“相似性”、“递变性”、“特殊性”等多角度认识和把握碱金属。
【基础知识】
一、钠的结构、性质、保存
（1）钠原子的结构特点
钠原子最外层只有 电子，在化学反应中易失去最外层的一个电子，因此 。
（2）性质
1.钠与非金属反应：O2、S等。

2.钠与水的反应： （现象： ）
3.钠与酸的反应： (先与 反应，过量的钠再与 反应)
4.钠与盐溶液的反应：
5.钠与有机物的反应：与 能发生反应置换出H2。

（3）钠的保存：钠应密封保存，少量的钠可保存在 中。

【例1】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

【例2】一定温度下，向饱和NaOH溶液中投入一小块金属钠，充分反应后恢复到原来温度。下列叙述中，不合理的是
A．NaOH溶液浓度增大，并放出H2 B．溶液中NaOH的质量分数不变，有H2放出
C．溶液的质量减小，有H2放出 D．钠浮于液面，到处游动，发出咝咝的响声

【例3】（1）把一小块金属钠暴露在空气中，观察到以下现象，试在右栏写上对应的化学方程式。
主要现象
有关化学方程式
金属钠表面变暗

过些时候有液滴出现

再过些时候出现白色晶体

最后变成白色粉末

（2）一小块钠在空气中久置后，质量变为原来的62/23倍，则久置后的成分是
A．Na2CO3 B.Na2O2 C.NaOH D.Na2CO3 。H2O
（3）钠的用途很广，其中钠钾合金可作原子反应堆的导热剂，简述其原理。

二、氧化钠、过氧化钠的结构和性质（注意两者的比较）
氧化物
Na2O
Na2O2
电子式

阴阳离子个数比

氧元素化合价

属类

主要性质

过氧化钠的特性：
（1）与Na2O2有关计算的一般规律：与CO2和H2O混合物反应时考虑先与CO2反应。
【例4】在四个密闭容器中分别装有下表所示的一定量的物质，将它们加热至300oC，经充分反应后排出气体，则残留固体及其物质的量正确的是

A
B
C
D
反应前
1molNaOH、1molNaHCO3
1molNa2O、1molNaHCO3
1mo1Na2O2、lmolNaHCO3
1molNa2O2、1molNH4HCO3
反应后
1molNa2CO3
2molNaOH、0.5molNa2CO3
2molNaOH、0.5molNa2CO3
1molNa2CO3

（2）具有强氧化性，从而能够漂白某些物质，原理与HClO的作用一样；
①Na2O2与SO2反应：
②Na2O2投入FeCl2溶液中，可将Fe2+氧化成 ，同时生成 沉淀。
③Na2O2投入氢硫酸中，可将H2S氧化成 ，溶液变 。
④Na2O2投入Na2SO3溶液中，可将SO32-氧化成 。
⑤Na2O2投入品红溶液中，因其有氧化性，所以有 ，可使品红溶液 。
【例5】化学兴趣小组同学运用类比学习的思想, 探究过氧化钠与二氧化硫的反应。小组同学改进了下图所示的装置进行实验。充分反应，B中固体由淡黄色变为白色(Na2O2完全反应)，将带火星的木条插入试管C中，木条复燃。

试回答下列问题：
(1)请你完成装置改进的措施和理由：
①措施：在A、B之间加一个干燥管，理由_______________________________________。
②措施： ________________________，理由_____________________________________。
（2)某同学推断该白色固体为Na2SO3，则其所类比的化学反应是_______________________
（3)任何的推论都要经过检验，请完成对白色固体成分的探究：
限选实验仪器与试剂：烧杯、试管、药匙、滴管、酒精灯、带单孔胶塞的导管、棉花、试管夹；3 mol·L-1HCl、6 mol·L-1HNO3、NaOH稀溶液、蒸馏水、1 mol·L-1 BaCl2 溶液、澄清石灰水、品红溶液。
1.提出合理假设：
假设1：白色固体为Na2SO3；假设2：白色固体为Na2SO3与Na2SO4 的混合物；
假设3：　　　　 　　　。
2.设计实验方案证明以上三种假设，并按下表格式写出实验操作步骤、预期现象与结论。
实验操作
预期现象与结论
步骤1：

步骤2：

…

三、碳酸钠和碳酸氢钠的性质、转化（注意两者的比较）
化学名称
碳酸钠
碳酸氢钠
化学式
无水物
结晶水合物
NaHCO3

Na2CO3

Na2CO3• 10H2O
俗名

石碱

溶解性
二者均能溶解于水， Na2CO3的溶解度 NaHCO3
与盐酸反应
少量盐酸

足量盐酸

水解程度
两者均为弱酸盐，水解使溶液呈 性，相同物质的量浓度时（同温度下），Na2CO3水溶液碱性 NaHCO3
与NaOH反应

NaHCO3+NaOH=

与
Ca（OH）2反应
少量

Na2CO3+Ca(OH)2=

NaHCO3+ Ca(OH)2=

足量
NaHCO3+ Ca(OH)2=

与盐（BaCl2）反应
Na2CO3+BaCl2=

热稳定性

主要用途
用于 、制皂、造纸、纺织等工业
制发酵粉、治疗胃酸过多的药剂
相互转化

鉴别碳酸钠与碳酸氢钠的方法有：

班级 姓名 学号
【例6】下图中A至F是化合物，G是单质

写出A、B、E、F的化学式A_____ 、B_____ 、E______ 、F____ 。

【例7】某研究性学习小组为探究碳酸钠和碳酸氢钠两种物质的性质和用途，进行了如下实验：
实验一、如图Ⅰ~Ⅳ所示。

(1)若用实验Ⅳ来验证碳酸钠和碳酸氢钠的热稳定性，则试管B中装入的固体最好是 ，实现现象是 。
(2)若用实验来鉴别碳酸钠和碳酸氢钠两种固体，能达到实验目的的是(填装置序号) 。其中能够说明泡沫灭火器中选择碳酸氢钠与酸反应制CO2而不选择碳酸钠的实验是 。
(3)若测定Na2CO3固体中混有的少量NaHCO3的质量分数，Ⅲ能否达到实验目的？若能，请说明其计算所需的数据 ；若不能，请简要说明理由 。

实验二、将碳酸钠与碳酸氢钠溶液分别与澄清石灰水混合并充分反应。
(4)当石灰水过量时，反应的离子方程式分别为 。

【例8】将0.4gNaOH和1.06g Na2CO3混合并配成溶液，向溶液中滴加0.1mol·L-1稀盐酸。下列图像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

四．侯氏制碱法：
工业上是先在冷却的条件下先将氨气通入到饱和的食盐水，再通入足量的CO2得到NaHCO3晶体，最后将滤出的NaHCO3经焙烧得到Na2CO3。
NH3+H2O+CO2+NaCl === NaHCO3↓+ NH4Cl
2 NaHCO3===Na2CO3 + CO2 ↑ + H2O (CO2可以循环利用)

【例9】我国化学侯德榜（右图）改革国外的纯碱生产工艺，生产流程可简要表示如下：

(1) 上述生产纯碱的方法称 ，副产品的一种用途为 。
(2) 沉淀池中发生的化学反应方程式是 。
(3) 写出上述流程中X物质的分子式 。
(4) 使原料氯化钠的利用率从70%提高到90%以上，主要是设计了 （填上述流程中的编号）的循环。从沉淀池中取出沉淀的操作是 。
(5)为检验产品碳酸钠中是否含有氯化钠，可取少量试样溶于水后，再滴加 。
(6) 向母液中通氨气，加入细小食盐颗粒，冷却析出副产品，通氨气的作用有 。
(a) 增大NH4+的浓度，使NH4Cl更多地析出
(b) 使NaHCO3更多地析出
(c) 使NaHCO3转化为Na2CO3，提高析出的NH4Cl纯度

【问题思考】
问题1、举例说明碱金属性质的相似性、差异性与递变性？

【例10】下列对碱金属性质的叙述中，正确的是
A．都是银白色的柔软金属，其密度都较小
B．单质在空气中燃烧生成的都是过氧化物
C．碱金属单质与水剧烈反应生成碱和氢气
D．单质的熔沸点随着原子序数的增加而升高

【例11】最近，德国科学家实现了铷原子气体超流体态与绝缘态的可逆转换，该成果将在量子计算机研究方面带来重大突破。已知铷是37号元素，质量数是85。根据材料回答下列问题：
（1）铷37Rb位于周期表的第________周期、第________族。
（2）关于铷的结构和性质判断正确的是________。
①与水反应比钠剧烈②它的原子半径比纳小③它的氧化物暴露在空气中易吸收CO2④它的阳离子最外层电子数和镁相同⑤它是还原剂
A.①③④ B.②③⑤ C.②④ D.①③⑤
（3）氢化铷与水反应可放出氢气，则下列叙述正确的是________。
A.氢化铷溶于水显酸性 B.氢化铷中氢离子被还原为氢气
C.氢化铷与水反应时，水是还原剂 D.氢化铷中氢离子最外层有两个电子
（4）下列有关碱金属铷（Rb）的叙述中，正确的是
A 灼烧氯化铷时，火焰有特殊颜色 B 硝酸铷是离子化合物，易溶于水
C 在钠、钾、铷三种单质中，铷的熔点最高 D 氢氧化铷是弱碱
（5）现有铷和另一种碱金属形成的合金50 g，当它与足量水反应时，放出标准状况下的氢气22.4 L，这种碱金属可能是________。
A.Li B.Na C.K D.Cs

问题2、焰色反应是常用的一种物理检验方法，在进行焰色反应时应注意哪些问题？
焰色反应的定义：
焰色反应的实验步骤：

【例12】有一包固体粉末，其中可能含有Na2CO3、NaCl、Na2SO4、CuCl2、BaCl2、K2CO3和K2SO4中的一种或几种，现进行以下实验：
(1)将该粉末溶于水得无色溶液和白色沉淀
(2)将滤出的沉淀中加入稀硝酸后有部分沉淀溶解，并有无色气体
(3)取滤液做焰色反应，火色呈黄色；隔着蓝色钴玻璃，不见紫色。由上述实验现象判断：混合物中一定含有 ；一定不含有 ，不能肯定是否含有 。

问题3、碱金属的性质规律与特例
（1）通常合金多呈 态，而钠钾合金却是 态。
（2）碱金属单质在空气或氧气中燃烧时，生成过氧化物甚至比过氧化物更复杂的氧化物，而Li只生成 。
（3）碱金属单质密度一般随核电荷数增大而递增，但K的密度比 小。
（4）碱金属单质一般跟水剧烈反应，但 跟水反应缓慢（LiOH溶解度小）。
（5）碱金属单质因其活动性强，多保存在 中，而 却因密度比煤油更小，只能保存在液体 中。
（6）碱金属的盐一般都易溶于水，但 却微溶。
（7）一般说，酸式盐较正盐溶解度大，但 却比 溶解度小。
（8）试剂瓶中的药品取出后，一般不能放回原瓶，但IA金属 等除外。
（9）一般活泼金属能从盐中置换出不活泼金属，但对IA非常活泼的金属Na、K等除外。如：

（10） 是放射性元素，所以在自然界中不存在。

【课后巩固】
1．下列有关钠的叙述正确的是
A．少量的钠可保存在CCl4液体中 B．钠元素只有还原性
C． 钠的熔点低于100℃ D．固态钠很软，它不能导电

2．某物质灼烧时，焰色反应呈黄色，下列判断正确的是
A．该物质一定含钠元素 B．该物质一定是钠的化合物
C．该物质一定是金属钠 D．不能确定该物质中是否含钾元素

3．NaH是一种离子化合物，它跟水反应的方程式为：NaH+H2O→NaOH+H2↑，它也能跟液氨、乙醇等发生类似的反应，并都产生氢气。下列有关NaH的叙述错误的是
A．跟水反应时，水作氧化剂 B．NaH中H-半径比Li+半径小
C．跟液氨反应时，有NaNH2生成 D．跟乙醇反应时，NaH被氧化

4．某溶液中含有HCO3－、SO32－、CO32－、CH3COO－等四种离子。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（假设溶液的体积无变化）
A． CH3COO－ B． SO32－ C． CO32－ D．HCO3－

5. 下列各组中的两物质作用时，反应条件或反应物用量的改变，对生成物没有影响的是
A． Na2O2和CO2 B．Na和O2 C．NaOH和CO2 D．碳和O2

6．取a g某物质在氧气中完全燃烧，将其产物跟足量的过氧化钠反应，反应后固体的质量恰好也增加了a g。下列物质中不能满足上述结果的是
A．H2 B．CO C．C6H12O6 D．C12H22O11
班级 姓名 学号
7．将含有O2和CH4的混合气体置于盛有23.4g Na2O2的密闭容器中，电火花点燃，反应结束后，容器内的压强为零（150℃），将残留物溶于水中，无气体产生。下列叙述正确的是
A 原混合气体中O2和CH4的体积比为2︰1
B 残留物只有Na2CO3
C 原混合气体中O2与CH4的物质的量之比为1︰2
D 残留物只有Na2CO3和NaOH

8．除去NaHCO3溶液中混有的少量Na2CO3可采取的方法是
A．通入二氧化碳气体 B．加入氢氧化钡溶液 C．加入澄清石灰水 D．加入稀盐酸

9.为了检验某含有NaHCO3杂质的Na2CO3样品的纯度，现将W1克样品加热，其质量变为W2g,，则该样品的纯度（质量分数）是
A. B. C. D.

10．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CO2，有结晶析出

11．工业上常用氨碱法制取碳酸钠（将氨和二氧化碳先后通入饱和食盐水而析出小苏打，再经过滤、焙烧，得到纯碱），但却不能用氨碱法制碳酸钾，这是因为在溶液中
A．KHCO3溶解度较大 B. KHCO3溶解度较小
C. K2CO3溶解度较大 D.K2CO3溶解度较小

12．某K2CO3样品中含有Na2CO3、KNO3和Ba(NO3)2三种杂质中的一种或两种，现将13.8g样品加入足量水，样品全部溶解。再加入过量的CaCl2溶液，得到9g沉淀。对样品所含杂质的正确判断是
A．肯定有没有KNO3 B．肯定有KNO3，可能还含有Na2CO3
C．肯定没有Ba(NO3)2，可能有KNO3 D．肯定没有Na2CO3和Ba(NO3)2
13．某溶液中含有HCO3－、SO32－、CO32－、CH3COO－等四种离子。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（假设溶液的体积无变化）
A． CH3COO－ B． SO32－ C． CO32－ D．HCO3－

14．把一定量的Na2O2和NaHCO3混合粉末分为两等份，将其中一份加入到100mL稀盐酸中恰好完全反应，生成干燥的气体2.24L(标准状况)，再将此气体通入到另一份混合物中，充分反应后，气体减少为2.016L(标准状况)，则原混合粉末中Na2O2和NaHCO3的物质的量之比及原稀盐酸的物质的量浓度可能是

A
B
C
D
Na2O2和NaHCO3的物质的量之比
8:1
9:2
1:8
2:9
原稀盐酸的物质的量浓度（mol/L）
3.4
1.1
1.8
1.3

15．取等物质的量浓度的NaOH溶液两份A和B，每份50mL，向其中各通入一定量的CO2，然后各取溶液10mL，分别将其稀释为100mL，分别向稀释后的溶液中逐滴加入0.1mol/L的盐酸，标准状况下产生CO2气体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）曲线A表明，原溶液中通入CO2后，所得溶液中的溶质为（写化学式） ，各种溶质的物质的量之比为 ；加盐酸后产生CO2体积的最大值为 mL。

（2）曲线B表明，原溶液中通入CO2后，所得溶液中的溶质为（写化学式） ，各种溶质物质的量之比为 ；加盐酸后产生CO2体积最大值 mL。

（3）通过计算求出原NaOH溶液的物质的量浓度。

16．工业纯碱中常含有少量NaCl，某校化学课外活动小组设计并完成了如下实验。
【实验目的】测定工业纯碱中Na2CO3的含量。
【实验原理】Na2CO3与酸反应生成的CO2被吸收剂吸收，通过分别称量反应前、后的U形干燥管E的总质量，求出Na2CO3的含量。
【实验装置】

【实验试剂】
①NaOH溶液 ②饱和石灰水 ③碱石灰 ④无水氯化钙 ⑤无水硫酸铜
⑥浓盐酸 ⑦稀盐酸 ⑧浓硫酸 ⑨稀硫酸 ⑩试样（工业纯碱）
【实验步骤】（完成下列实验步骤）
①称量试样及装有吸收剂的E的质量，记录数据；
②如上图所示连接好装置，先检查装置的气密性；
③在有关仪器中装入适当试剂；
④打开甲、乙弹簧夹，用气卿鼓入空气，然后接上已称量过的E；
⑤__________________________________________________________________；
⑥__________________________________________________________________；
⑦称量E的质量并记录数据。
⑴实验时，在仪器D中装入浓硫酸的作用是___________________，在仪器C中应装入的试剂是__________________________。（填试剂序号）
⑵实验过程中，先、后共两次鼓入空气，第二次鼓入空气的目的是：____________________________________________________________。
⑶某同学认为在E装置后应再连接F装置（装有适当试剂），你认为是否必要？___________________。（选填“必要”或“不必要”）

17．下图表示有关物质(均由短周期元素形成)之间的转化关系，其中A为常见的金属单质，B为非金属单质(一般是黑色粉末)，C是常见的无色无味液体，D是淡黄色的固体化合物。(反应条件图中已省略。)

(1)A、B、C、D代表的物质分别为 、 、 、 (填化学式)；
(2)反应①中的C、D均过量，该反应的化学方程式是
；
(3)反应②中，若B与F物质的量之比为4:3，G、H分别是 、 ；
(4)反应③产物中K的化学式为 ；
(5)反应④的离子方程式为 。
废旧锂电池
拆解
碱浸
NaOH溶液
过滤
滤液
滤渣
调pH
稀硫酸
Al(OH)3固体
酸浸
H2SO4、H2O2
过滤
滤液
萃取法分离
CoSO4溶液
Li2SO4溶液
浓缩
加热至95℃
饱和Na2CO3溶液
Li2CO3固体
过滤
过滤
18．2006年世界锂离子电池总产量超过25亿只，锂电池消耗量巨大，对不可再生的金属资源的消耗是相当大的。因此锂离子电池回收具有重要意义，其中需要重点回收的是正极材料，其主要成分为钴酸锂（LiCoO2）、导电乙炔黑（一种炭黑）、铝箔以及有机粘接剂。某回收工艺流程如下：

（1）上述工艺回收到的产物有 。
（2）废旧电池可能由于放电不完全而残留有原子态的锂，为了安全对拆解环境的要求是______________ _ 。
（3）碱浸时主要反应的离子方程式为_____________________。
（4）酸浸时反应的化学方程式为___________ 。如果用盐酸代替H2SO4和H2O2的混合液也能达到溶解的目的，但不利之处是_______________。
（5）生成Li2CO3的化学反应方程式为____________ 。已知Li2CO3在水中的溶解度随着温度升高而减小，最后一步过滤时应____________。
第13页(共12页) 高二理化班 第1讲 钠及其化合物 碱金属