钠和钠的化合物.doc

专题一：钠和钠的化合物

►解读考纲
1.以钠为例，了解典型金属的物理性质和化学性质。
2.以氢氧化钠为例，了解重要的碱的性质和用途。了解钠的重要化合物（如：Na2CO3和NaHCO3）
3.以Na2O2为例，了解过氧化物的性质。

►重点、考点精读与点拨
一、钠的性质、制法和用途
1.钠的物理性质
钠是一种柔软、银白色，有金属光泽的金属，具有良好的导电、导热性，密度比水小、比煤油大，熔点较低。
2 ．钠的化学性质
（ l ）与非金属反应（C12、O2 , S ）。
2Na+O2 Na2O2
( 2 ）与水反应：2Na + 2H20 =2Na0H + H2 ↑
现象及解释：
① 浮在水面上― 密度比水小；
② 熔化成小球― 钠的熔点低，反应放热；
③ 四处游动― 生成气体；
④ 酚酞变红― 生成碱。
( 3 ）与酸反应：2Na +2H 十=2Na 十＋H2↑
钠不足，直接与酸反应；钠过量，先与酸反应再与水反应。
( 4 ）与盐溶液反应：先与水反应生成碱，再考虑碱与盐的反应。如Na 投入CuSO4溶液中
2Na + 2H20 + CuS04 =Cu ( OH ) 2↓＋N aS04 + H2 ↑
( 5 ）与有机物反应：Na 可与醇、酚、羧酸反应。
3 ．钠的保存、制取及用途
( l ）保存：由于金属钠的化学性质非常活泼，易与空气中的02和H20 等反应，所以金属钠要保存于煤油中。
( 2 ）制取：2Nacl （熔融）2Na＋C12↑。
( 3 ）用途：① 工业上用Na 作强还原剂，用于冶炼金属，如：4Na＋Ticl4Ti + 4Nacl ;② Na 一K 合金（液态）用作原子反应堆的导热剂；
③ 高压钠灯。
二、重要的钠的化合物
1 .氢氧化钠
( l ）物理性质。
俗名烧碱、火碱、苛性钠，是一种白色固体，易吸收空气中的水分而潮解，易溶于水并放热，水溶液有涩味，有强腐蚀性。
( 2 ）化学性质。
Na0H 来源广泛，是一种最常用的一元强碱，具有碱的通性。
NaOH 溶于水后完全电离，与酸碱指示剂或试纸作用。
② 与酸和酚发生中和反应：如HCI 、cH3CooH 、c6H5oH 等。
③ 与酸酐发生反应：如S02 、Co2 、Si02 、S03、P2o5，和( CH3CO ) 20 等。
④ 与某些非金属单质的反应：如C12 、S 和si 等。
⑤ 与两性氧化物、氢氧化物反应：如A1203，、ZnO 、AI ( oH )3，、Zn ( OH )2等。
⑥ 与盐发生复分解反应：如NH4+、Cu2+、HC03 －、H2Po4-、HS03 －等。
⑦ 提供碱性环境发生无机和有机反应：如卤代烃的水解反应和消去反应、酯类的水解、油脂的皂化。
2 ．氧化钠和过氧化钠异同点比较
名称
氧化钠
过氧化钠
化学式
Na2O
Na2O2
氧元素化合价
-2
-1
电子式

氧化物类型
碱性氧化物
不属碱性氧化物
颜色状态
白色固体
淡黄色固体
某些化学性质
与水反应
Na20 + H20=2Na0H
2Na202 + 2H20 =4NaoH + o2↑
与CO2反应
Na20 + C02 =Na2C03
2Na202 + 2C02 =2NaCO3 + o2↑
与盐酸反应
Na20 + 2HCI=2NaCI + H20
2Na202 + 4HCI=4Nacl + 2H2O + 02↑
用途
---
氧化剂、供氧剂、漂白剂、杀菌剂
保存
隔绝空气，密封保存
隔绝空气，远离易燃物，密封保存
说明：( 1 ) Na202具有强氧化性，可将具有还原性的物质或离子（Fe2+、S03一、H2s 、S02等）氧化，例如：S02 +Na202=Na2S04 。
( 2 ) Na202因其强氧化性，所以有漂白性，可使品红溶液褪色
3 . Na2C03 与NaHC03 的比较

碳酸钠（Na2C03）
碳酸氢钠（NaHC03）
俗名
纯碱或苏打
小苏打

色态
白色固体
细小的白色晶体
水溶性
易溶于水，溶液呈碱性
易溶于水（但同温下比Na2C03 溶解度小）
稳定性
受热不分解
受热易分解
2NaHC03 Na2C03+CO2↑+H2O↑
与酸作用
CO32-+2H+=CO2↑+H2O
HCO32-+H+=CO2↑+H2O
主要用途
制玻璃、造纸、制皂、洗涤剂
发酵粉、医药、灭火器
相互转化
Na2C03NaHC03
4 ．侯德榜制碱法
( l ）将CO2气体通人氨的氯化钠的饱和溶液中，利用NaHCO3的溶解度小于NH4HCO3、NaCI 、NH 4CI 的溶解度的原理，析出NaHC03 晶体。
C02 + NH3 + NaCI + H20=NaHCO3 ↓＋NH4CI
( 2 ）煅烧NaHCO3晶体制得纯碱。
2NaHC03 Na2C03+CO2↑+H2O↑
三、有关Na202与CO2、H20 的反应
2Na202 + 2C02 =2NaCO3 + o2↑
2Na202 + 2H20 =4NaoH + o2↑
1 ．物质的量的关系
无论是CO2或H20 ( g ）的单一物质还是两者的混合物，通过足量的Na202时，CO2或H2O ( g ）与放出O2的物质的量之比为2 : 1 ，解决此类问题可借助物质的量守恒关系。
2 ，气体体积关系
若Co2和H20 ( g ）的混合气体（或单一气体）通过足量Na202，气体体积的减少量或原混合气体体积1/2即为生成氧气的量。
3 ．电子转移关系
当Na202与Co2、H20 ( g ）反应时，每产生1 molo2转移2 mole 一。
4 ．固体质量关系
相当于固体（Na202）只吸收了co2中的“CO ” , H20 中的“ H2” ；可以看做发生相应的反应：Na202+ CO=Na2C03 、Na202+ H2 =2NaOH （实际上两反应不能发生）。
5 ．先后顺序关系
一定量的Na202 与一定量的C02 和H2O ( g ）混合物的反应，可视作Na202先与CO2反应，待Co2反应完成后，Na202再与H2o ( g ）发生反应。
四、co2与Na0H 溶液反应产物的判断
Co2 +2NaoH=Na2Co3 +H2o ( C02 不足）
Co2+ NaoH =NaHCO3( C02 过量）
由上述反应可知：当n ( NaOH ) : n ( CO2）≤1 : 1 时，产物仅为NaHC03 ;
当n ( Na0H ) :n ( CO2 )≥ 2:l 时，产物仅为Na2C03 和H20 ;
当l : l < n ( Na0H ) : n ( CO2) < 2:l 时，产物中有Na2co3 、NaHC03 和H20 。
由上述反应原理可判断：
① 除去NaHC03 溶液中混有的Na2C03 ，可采用通入CO2的方法；
② 用Na0H 制备NaHC03 ，可采用向Na0H 溶液中通人过量CO2的方法；
③ S02 、H2S 与NaOH 的反应与此反应原理类似。
五、碳酸钠、碳酸氢钠的鉴别
1 ．利用热稳定性不同
分别加热少量固体，能产生使澄清石灰水变浑浊气体的固体为NaHC03 。
2 ．与盐的反应
分别取少量稀溶液，滴人BaCI2或CaCI2稀溶液，产生沉淀的为N a2C03 溶液。
3 ．加入稀盐酸
逐滴加人盐酸，开始无气体逸出的为Na2CO3 ，开始有气体逸出的为NaHC03 。
HCI + Na2C03 =NaCI + NaHC03
Hcl + NaHco3 =NaCI + Co2 ↑＋H2o
注意：根据此原理可不用其他试剂鉴别Na2C03 溶液和盐酸。操作如下：
( l ）向盐酸里逐滴加入Na2C03 浓液（开始时酸过量），开始有气体放出：
2HCI + Na2CO3=2NaCI + CO2↑＋H2o
( 2 ）向Na2C03溶液里逐滴加入盐酸（开始时酸不足），开始无气体产生：
Hcl + Na2C03 =NaCI + NaHC03 （无气泡）
HCI + NaHCo3 =NaCI + CO2↑＋H20
4 ．利用溶液的碱性不同
分别测其0 . 1 mol • L 一1溶液的pH , pH 大的原溶液为Na2C03溶液。
六、钠及其化合物间的转化关系

►名题归类例释
题型1：钠的性质的考查
[ 例l ] ( l ）取一支大试管，加人15mL 的水和苯（p = 0 . 87g• cm 一3) ，静置。取黄豆粒大小的钠（p = 0 . 97g • cm 一3 ) ，轻轻放人这支装有水和苯的试管中，试推测能观察到的实验现象____________________________________.
( 2 ）实验室中有浸在煤油中的钠块，取用金属钠做上述实验，取用的操作方法是_______________________________。
［答案］ （l ）因钠的密度介于水和苯的密度之间，故钠将浮在苯和水的界面上，与H20 接触，有气泡产生，使钠上浮，当附着钠块表面上的H2逸出后，钠块又下沉到水和苯的界面上，又发生反应。重复上述现象，直至钠块消失
( 2 ）用镊子取出钠块，用滤纸擦干钠表面的煤油，在玻璃片上用小刀切去表面的氧化层，然后切下一小粒备用，余下的钠放回原瓶
题型2：钠的化合物的性质、制法和用途
[ 例2]（2006 • 启东）某干燥粉末可能由Na2O 、Na202、Na2C03 、NaHC03 、NaCI 中的一种或几种组成。将该粉末与足量的盐酸反应有气体X 逸出，X 通过足量的Na0H 溶液后体积缩小（同温、同压下测定）。若将原来混合粉末在空气中用酒精灯加热，也有气体放出，且剩余固体的质量大于原混合粉末的质量。下列判断正确的是（）。
A ．粉末中一定有Na2O 、Na202 、NaHC03
B ．粉末中一定不含有Na2C03和NaCI
C ．粉末中一定不含有Na2O 和NaCI
D ．无法肯定粉末里是否含有Na2C03和NaCI
[ 答案]A D
题型3：Na202与CO2、H2O反应的计算技巧
[例3 ] （2006• 黄冈三模）取ag 某物质A ，在氧气中完全燃烧，使燃烧产物跟足量过氧化钠反应，反应后固体的质量增加了bg 。若b>a,则A为（）。
A . H2
B . co
C . C12H 22011
D . C6H1206
题型4：与Na2O2、Na2CO3(或NaHCO3)的综合实验
[ 例4 ] （2006 • 全国理综I ）在呼吸面具和潜水艇中可用过氧化钠作为供氧剂。请选用适当的化李试袖和实验角品，用下图中的实验装置进行实验，证明过氧化钠可作供氧剂。

( 1 ) A 是制取CO2的装置。写出A 中发生反应的化学方程式：_________________________________________________________.
( 2 ）填写下表中空格：
仪器
加入试剂
加入试剂的目的
B
饱和NaHCO3溶液

C

D

( 3 ）写出过氧化钠与二氧化碳反应的化学方程式：______________________________________________________.
( 4 ）试管F 中收集满气体后，下一步实验操作是：_______________________________________________________.
［答案］ ( l ) CaC03 + 2HCI =CaC12 + H2+ CO2 ↑
( 2 )
仪器
加入试剂
加入试剂的目的
B
（饱和NaHCO3溶液）
除去CO2气体中混入的HCl
C
过氧化钠
与CO2和水蒸气反应，产生O2
D
NaOH溶液
吸收未反应的CO2气体
（注：C 中实际加人过氧化钠和石棉绒的混合物，这里只要求学生填写化学试剂）
( 3 ) 2Na202 + 2C02=2Na2C03 + 02
( 4 ）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人试管口内，木条复燃，证明试管中收集的气体是氧气
题型5：多元弱酸与强碱溶液反应产物的确定
[ 例5 ] 向300 mL KoH 溶液中缓慢通人一定量的CO2气体，充分反应后，在减压低温下蒸发溶液，得到白色固体。请回答下列问题：
( l ）由于CO2通入量不同，所得到的白色固体的组成也不同，试推断有几种可能的组成，并分别列出。
( 2 ）若通人C02 气体为2 .24L （标准状况下），得11 . 9g 的白色固体。请通过计算确定此白色固体是由哪些物质组成的，其质量各为多少？所用KOH 溶液的物质的量浓度是多少？
[解析] （l ）在KOH 溶液中通入CO2，先后发生如下两个反应：2KOH + CO2 =K2C03 + H20 , CO 2+ K2C03 + H20 =2KHC03 。依据2KOH + CO2 =K2C03 + H20 和CO 2+KOH=KHC03 。可以讨论出n ( CO2) / n ( KOH ）（设为a）与固体的组成之间的关系为：
a < 1 / 2
K2 C03 、KOH

a =1/2
K2 C03
1 / 2 < a < 1
KZ C03 、KHCO3
a≥1
KHC03
因为KOH 与KHC03 不能大量共存，所以不存在“KOH + KHCO3 ”这种组合。可以用数轴表示和产物的关系：

( 2 ）讨论：若生成的固体全是K2 C03，其质量应是0 . 1×138g • mol 一1= 13 . 8g；若全是KHCo3 ，其质量应是0 . 1 mol x 100 g • mol 一1= 10g 。实际生成的固体为11 .9g ，所以它是K2c03 和KHco3 的混合物。设它们的物质的量分别为x 、y ，则有：
x + y =0 . 1 mol
138g • mol 一1 •x+ 100g • mol 一1• y＝11 . g
解得：x = y = 0 . 05 mol
所以，m ( K2C03 ) = 6 . 9 g m ( KHCO3) = 5 . 0g
c ( KOH ) =(0 . 05 mol x2 + 0 . 05 mol)/ 300 x 10 一3L = 0 . 5 mol . L 一l
[答案]（l ）① KOH 、K2Co3 ；② K2Co3 ；③ KHCo3 、K2Co3 ; ④ KHCO3
( 2 ）由KHC03 和K2C03 组成，其质量分别为5 . 0g和6 . 9g c ( KOH ) = 0 . 5 mol . L 一1
[ 点拨]讨论法（确定组成）与守恒法（列出方程）相结合，是求解多元弱酸与碱反应的产物及其质量问题（如S02通入Na0H 溶液中、H2S 气体通入Na0H 溶液中等）的“通解方法”.

►连线高考
1 . ( 2006 • 全国理综I ）浓度均为0 . 1 mol • L 一1的三种溶液等体积混合，充分反应后没有沉淀的一组溶液是（）。
A . BaC12 Na0H NaHC03
B . NaZC03 MgC12 H2SO4
C . AIC13 NH3 • H2O Na0H
D . Ba ( OH )2 CaCI2 N a2S04
2 . ( 2005 • 江苏理综）下列有关钠的叙述中，错误的是（）。
A ．钠的还原性很强，可以用来冶炼金属钛、锆、妮等
B ．钠的化学性质非常活泼，钠元素只能以化合态存在于自然界
C ．钠是一种灰黑色的固体。
D ．钠的质地软，可用小刀切割
3 . ( 2005 • 全国理综Ⅲ）向0 . 1 mol • L 一1NaOH 溶液中通人过量co2 后，溶液中存在的主要离子是（）。
A . Na ＋、co32一
B . Na ＋、Hco3 –
C . HCo3-、CO32一
D . Na ＋、oH –
4 . ( 2004 • 上海）等物质的量的N2、02 、C02 混合气体通过Na2O2后，体积变为原体积的8/9（同温同压），这时混合气体中N2、02 、co2物质的量之比为（）。
A . 3 : 4 : 1
B . 3 : 3 : 2
C . 6 : 7 : 3
D . 6 : 9 : 0
5 . ( 2003 ．上海）NaH 是一种离子化合物，它跟水反应的方程式为：NaH 十H2O =Na0H + 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 一半径比Li 十半径小
C ．跟液氨反应时，有NaNH2生成
D ．跟乙醇反应时，NaH 被氧化
6 . ( 2003 • 全国春）下图中A 至F 是化合物，G 是单质。
A （固体）B + C 十D
↓ ↓
B + G F + G
A （溶液）B （溶液）
写出A 、B 、E 、F 的化学式：
A .___________________ , B ._______________________ , E ._________________________ , F .___________________________
7 . ( 20 04 • 上海）某种含有少量氧化钠的过氧化钠试样（已知试样质量为1 . 560g、锥形瓶和水的质量为190 . 720g) ，利用下图装置测定混合物中Na2O2的质量分数，每隔相同时间读得电子天平的数据如表：

读数次数
质量／g
锥形瓶＋水＋试样
第l 次
192 . 214
第2 次
192 . 164
第3 次
192 . 028
第4 次
192 . 010
第5 次
192 . 010

( l ）写出Na2O2和H2o 反应的化学方程式__________________________________.
( 2 ）计算过氧化钠质量分数时，必需的数据是________________________________________ ，不需要第6 次称量的原因_______________________________
( 3 ）测定上述样品（1 . 560g）中Na2O2质量分数的另一种方案，其操作流程如下：

① 操作Ⅱ的名称是_____________________。
② 需直接测定的物理量是____________________________________.
③测定过程中需要的仪器有电子天平、蒸发皿、酒精灯，还需要________________________、___________________________（固定、夹持仪器除外）。
④ 在转移溶液时，如溶液转移不完全，则Na2O2质量分数的测定结果________________（填“偏大”、“偏小”或“不变”）。
8 . ( 2005 • 上海）我国化学家侯德榜（下图）改革国外的纯碱生产工艺，生产流程可简要表示如下：

( l ）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 ）为检验产品中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 ）向母液中通氨气加人细小食盐颗粒，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NaHC03 更多地析出
( C ）使NaHco3、转化为N a2co3 ，提高析出NH4cl 的纯度

答 案
l . B
本题实质上考查的是酸、碱、盐的相互反应。选项A 中，首先是NaoH 与NaHC03 发生如下反应：NaoH + NaHCo3 =N a2Co3 + H20 ，然后是Na2C03 与BaCI2反应生成白色沉淀BaCo3 : Na2Co3 + BaCI2=Baco3↓＋2Nacl 。选项B 中，首先是Na2C03与H2So4 反应：Na2Co3 + H2So4 = Na2S04 + Co2 ↑ + H2o , MgCI2不与Na2S04反应，没有沉淀生成；选项c 中，因Al3 十＋3oH －=AI ( oH ) 3 ↓，AIC13 、NH3 • H2o 、NaoH 等体积混合后NH3 • H2o 、NaoH 提供的oH 一的量不足以使A13 十完全沉淀，故有Al ( 0H ) 3 沉淀生成；选项D 中，Ba ( oH ) 2 与Na2So4 反应生成Baso4 沉淀：Ba ( OH )2 + Na2So4 =BaSO4 ↓＋2NaoH 。
2 . C
钠为银白色固体。
3 . B
在NaOH 中通人过量CO2发生如下反应：NaoH 十CO2=NaHCo3 ，即溶液中存在的主要离子有Na 十和HCO3-。
4 . A
设原混合气的总体积为v ，则
V N2=Vo2 =Vco2 =V/3 通过Na2 02 后，体积变为8V/9
2Na2O2 + 2CO2 == 2 NaZCO3 +O2 △V
2 1 1
2V/9 V/9 V-8V/9
这时V N2新= V N2=V/3 Vo2新 = Vo2 +V/9=4V/9
Vco2新= Vco2-2V/9=V/9
依据阿伏加德罗定律，同温同压时气体的物质的量之比等于其体积之比。
氮气、氧气和二氧化碳的物质的量之比：V/3:4V/9:V/9=3:4:1
5 . B
据信息NaH + H2o =Na0H + H2 ↑推出NaH 与液氨、乙醇反应为：NaH + NH3 =NaNH2 + H : ↑
NaH + c2H5oH→ C2H5oNa + H 2↑
据NaH + H 20 =NaoH + H 2 ↑化合价变化可知A 、C 、D 均正确。H 一与Li＋核外电子数相同，但H 一核电荷数小，故H 一半径大于Li 十半径。
6 . NaHC03 Na2C03 Na2O2 Na0H
点拨：本题为一推断题，题目文字表述简洁明了，主要考查元素化合物间的相互转化关系和对知识进行归纳分析、综合比较判断的能力。其解题方法思路是根据物质的分解规律，综合分析比较可知，化合物A 受热分解可生成三种化合物，在中学常见的化合物的范围内，A 可能为某些酸式盐或碱式碳酸铜。因A 分解产生的两种化合物都能与化合物E 反应产生单质G 。G 可能为02, E 为Na2O2，然后进行推测验证，A 为NaHco3 、B 为 Na2C03 、F 为NaoH 。
7 . ( l ) 2Na2o2 + 2H2o =4NaoH + o2 ↑
( 2 ）试样质量、锥形瓶加水的质量、第4 （或5 ）次读数（或用具体数值表示）锥形瓶内质量已达恒量
( 3 ）① 蒸发② NaCI 的质量③ 烧杯玻璃棒④ 偏大
点拨：本题主要考查Na2o 、N a2O2的性质，数据处理，实验设计能力。当电子天平的读数不再变化，说明N a2O2与水的反应己经完全。方案二利用试样与盐酸反应生成Nacl 不易分解，而过量的盐酸加热易挥发的特点，考查了蒸发、结晶的基本知识。第④ 题考查了误差分析问题，相同质量的Na2o 和Na2O2与过量的盐酸反应，Na2o生成的Nacl 多，因此，如果溶液转移不完全会导致质量分数偏大。
8 . ( l ）联合制碱法或侯德榜制碱法化肥或电解液或焊药等（其他合理答案均给分）
( 2 ) NH3 + co2 + H20 + Nacl=NH4CI + NaHco3↓或NH3 + C02 + H2O =NH4HCO3
NH4 HC03 + NaCI =NaHCo3 ↓+ NH4CI
( 3 ) C02
( 4 ) l 过滤
( 5 ）稀硝酸和硝酸银溶液
( 6 ) ( a ）、（c )
点拨：本题主要考查侯德榜制碱法的生产原理及生产工艺、Cl 一的检验等，根据联合制碱法的生产原理，可知向食盐水中通入氨气是为了得到碱性溶液，以吸收更多的co 2 ，当C02 过量时发生反应：NH3 + H20 + C02 =NH4HC03 , NH4HCO3 + NaCI =NaHCo3↓＋NH4CI ，当NaHco3 在锻烧炉中受热时分解：2NaHco3 N a2Co3 + CO2↑ + H20 , 故x 为Co2。要提高NaCI 的利用率必须将过滤出NaHCO3的母液循环利用。要检验Na2Co3 中是否混有NaCI ，只需向其溶液中加人硝酸酸化的AgNO3 溶液看是否有白色沉淀即可。在向母液中通人NH3 时发生反应HCO3-十NH3 =NH4++co32一，c ( NH4+）增大；NaHco3 转化为Na2co3 。

化 学