高中化学 第二章碱金属讲义 人教版必修1

1 第二章第二章 碱金属碱金属 第一节第一节 钠钠 预习导航预习导航 预习教材 提供教材关键信息 1 钠的主要物理性质 1 颜色 刚取出的钠表面是 色 用刀切开的钠表面是 色 2 密度 比水 比煤油 数值是 3 是电和热的良导体 2 钠原子的结构示意图 最外层有 个电子 从最 外层电子数分析 其易 电子 表现出 性 3 钠的性质 能与 反应 1 新切开的钠表面很快变 这是因为 2 钠在空气中燃烧 生成 并发出 色的火 焰 3 钠与水的反应 现象 说明钠所具有的性质 1 2 3 4 5 4 请比较氧化钠和过氧化钠的性质 氧化钠过氧化钠 化学式 化合价 属性 稳定性 相互转化 关键信息关键信息 1 暗黄色 光亮的金属光泽 小 大 0 97g cm3 2 1 失去 还原性 3 非常活泼 氧气等许多非金属以及水 等 暗 钠与氧气发生反应 在钠的表面生成 一薄层氧化物所造成的 1 浮在水面 密度比水小 2 熔成小球 反应放热 钠的熔点低 3 四处游动 有气体生成 4 嘶嘶响声 反应剧烈 5 溶液变红 有碱性物质生成 Na2O Na2O2 2 1 碱性氧化物 非碱性氧化物 不稳定 稳定 2Na2O O2 2 Na2O2 要点解析要点解析 名师点拨 重点 难点 热点轻松过关 1 钠与水的反应 认真观察钠与水的反 应反应的现象和溶液 颜色的变化 从钠的 原子结构和物理性质 来认识和理解为什么 会有这些现象发生 通过对钠与水的反应 进行氧化还原反应分 析 标出各元素的 例 1 将金属钠分别投入下列物质的溶液中 有气体放出 且溶液质量减轻的 是 A HCl B K2SO4 C CuCl2 D 饱和 NaOH 溶液 解析 钠遇水或水溶液均能发生反应置换出氢气 故以上四个选项均能满足题 干中有气体放出这一条件 解题的关键在题干中的最后 溶液质量减轻 若投入 金属钠的质量小于脱离溶液的物质的质量 则溶液的质量必定减轻 选项 A B 中每有 23 g 钠进入溶液均生成 1 g H2 溶液质量增加 22 g C 选项中由于钠与水 反应生成的氢氧化钠还能进一步与 CuCl2 反应 析出氢氧化铜沉淀 所以溶液质 量减轻 D 选项中氢氧化钠溶液是饱和溶液 投入钠后消耗水 析出氢氧化钠固 体 溶液质量也减轻 2 化合价 指出氧化 剂和还原剂 氧化产 物和还原产物 用 双线桥分析氧化与还 原的关系 改写为 离子方程式加深认识 2 金属钠露置在空 气中的变化过程 银白色金属钠 Na 2 O 表面变暗 生 成 Na2O OH2 出现白色 固体 生成 NaOH OH2 表面变成 溶液 NaOH 潮解 2 CO 白色块状 物质 生成 Na2CO3 10H2O 风化 白色粉末状物质 生成 Na2CO3 3 学习元素性质的 方法 应将钠的结构 性质 保存 存在 用途紧 密联系起来 形成主 线 充分体现结构决 定性质 存在 用途 及保存方法取决于性 质这一思想 答案 CD 点拨 对一化学反应的认识 既要从定性上知道谁跟谁反应生成什么 还要从 定量上知道反应前后质量 体积 能量等变化 例 2 将一小块钠投入 FeCl3溶液 观察到的现象是 A 钠溶解 有铁析出 并有气体产生 B 只有气体 C 只有沉淀 D 既有气体 又有红褐色沉淀 解析 我们已经知道在金属活动顺序表中钠的位置远在铁的位置之前 但钠却 不能从 FeCl3水溶液中置换出 Fe 来 这是因为钠的活动性很强 钠投入 FeCl3的 溶液中 首先与水反应生成 NaOH 及 H2 生成的 NaOH 再进一步与 FeCl3反应产 生红褐色的沉淀 反应如下 2Na 2H2O 2NaOH H2 3NaOH FeC13 Fe OH 3 3NaCl 答案 D 点拨 凡是活动性很强的金属 K Ca Na 跟盐溶液发生反应都有与此类似的 反应 只有在熔融状态下 才有可能发生金属间的置换反应 例 3 下列各种物质的热稳定性强弱顺序排列错误的是 A KMnO4 K2 MnO4 C KCl KClO3 C Na2O2 Na2O D Cu OH 2 CuO 解析 物质的热稳定性是指物质受热时转变成其他物质的性质 若反应物 生成物 则生成物的热稳定性比反应物强 根据上述结论 可以得出答 案 答案 AD 点拨 对于化学反应的认识 既要知道反应物的性质 还要知道产物的性质 一个化学反应蕴藏着许多结论 学习时不可仅停留在表面上 此题为教材的引申 题目 在思维上有所创新 故平时要打好双基 才能联想到位 例 4 金属钠放置在空气中 最后生成的产物是 A Na2O B Na2O2 C NaOH D Na2CO3 解析 钠长期放置于空气中经历的变化是 Na Na2O NaOH Na2CO3 答案 D 点拨 掌握钠 氧化钠 过氧化钠 氢氧化钠的性质是解答本题的关键 综合应用创新综合应用创新 学以致用 这可是新高考方向 1 应用题 用金属钠制取 Na2O 通常采用 2NaNO2 6Na 4Na2O N2 试说明不用 Na 在 O2中燃烧而用此法制取 Na2O 的原因 解析 由于钠在空气中燃烧时 生成的是过氧化钠而不是氧化钠 所以这种方法不能用 而此法中由于有 N2的生成 而 N2的化学性质 点拨 解答本题时 若从题中 化学方程式着手分析 很难直接 理出头绪 但若从条件的反面去 想 会引起什么后果这一思考方 向去分析 不难得出结论 这也 3 极为稳定 在 N2的环境中 Na2O 不会被继续氧化成 Na2O2 2 综合题 有关钠的叙述正确的是 A 2 3g 的钠与 97 7g 水反应后溶质的质量分数大于 4 B 钠跟 CuSO4溶液反应生成蓝色沉淀上有时出现暗斑 这是析出了 金属铜 C 空气要用碱石灰 CaO NaOH 混合物 处理后才能与钠反应 以制 取过氧化钠 D 钠 钾是低熔点金属 所以钠钾合金在常温时柔软似蜡 解析 A 中 2 3g Na 与 97 7g 水反应 2Na 2H2O 2NaOH H2 2 23 80 2 2 3 x y x 4 0 g NaOH y 0 1g H2 溶液质量 2 3 97 7 0 1 99 9 g 其中 NaOH 的质量分数大于 4 A 正确 B 项中 Na 与 CuSO4溶液反应为 2Na CuSO4 2H2O Na2SO4 Cu OH 2 H2 在钠与水反应时剧烈 放热以致使表面附近的氢氧化铜分解为黑色的氧化铜 不是金属铜 B 不正确 C 正确 用碱石灰处理空气是为了除去其中的少量 CO2和 H2O 分 以免制得的 Na2O2又与它们反应掺入了 Na2CO3和 NaOH 影响产品质量 通常合金的熔点常低于其组分金属的熔点 钠钾合金 含 K 50 80 在常温时呈液态 D 不正确 答案 A C 3 创新题 室温下 氢氧化钠的溶解度为 22 g 将多少克金属钠投 入 100 g 水中 可获得该温度下的饱和溶液 解析 设投入 100 g 水中的金属钠的质量为 x 2Na 2H2O 2NaOH H2 46 36 80 2 在一定温度下 饱和溶液中溶质的质量对应 100 g 溶剂的比值是 一常数 建立比例关系 质量为 x 的金属钠与质量为 x 23 18 的水反应 生成质量为 x 23 40 的 氢氧化钠 g g xg x 100 22 23 18 100 23 40 解得 x 11 5 g 是一种解题思维 点拨 熟练掌握钠的性质是解 答本题的关键 点拨 Na 跟水反应是中学化学 中的重要考点 对它的考查角度 很多 同学们应逐步学习积累 一题多解不仅可优化同学们的解 题思路 更重要的是可培养同学 们的发散求异创新思维能力 这 一点在学习中尤为重要 同步达标同步达标 只学不练 等于白干 A 级 基础巩固 1 下列关于钠的叙述中正确的是 A 钠属于碱金属因为它具有碱性 D 钠在自然界仅能以化合态存在 常见的有过氧化 钠 氢氧化钠 氯化钠等 2 下列合金可做原子反应堆导热剂的是 4 B 一个钠离子与一个水分子所含的电子数相等 C 钠保存在煤油中主要是因为钠易和空气中的二 氧化碳反应 是 A 等于 2 3 B 等于 4 C 大于 2 3 小于 4 D 大于 4 4 钠与下面的溶液反应时 既有气体逸出 又有 沉淀产生的是 A KCl 溶液 B CuSO4溶液 C Ca OH 2溶液 D 稀硫酸 5 取一小块钠去掉煤油 放在燃烧匙中加热 下 列实验现象正确的描述是 金属钠先熔化 在空气中燃烧 黄色火花四溅 燃 A 钠投入水中 Na H2O Na OH H2 B 钠投入盐酸中 2Na 2H 2Na H2 C 固体氢氧化钠投入到盐酸中 OH H H2O D 钠投入硫酸亚铁溶液中 2Na Fe2 2Na Fe 烧后得到白色固体 燃烧时有黄色火焰 燃烧 后生成黄色固体 A B C D 6 Na 与 H2O 反应的现象和 Na 的下列性质无关的 是 A Na 的熔点很低 B 钠的密度小于水 C Na 的硬度较小 D Na 的还原性强 7 将 5g 钠和 3 2g 硫粉迅速混合 并放在石棉网上 加热 反应得到的固体物质是 A Na2S 和 Na B Na2S 和 S C Na2S 和 Na2O2 D Na2S 和 Na2O B 级 能力提高 1 下列关于钠离子的叙述 正确的是 A 性质活泼 要保存在煤油中 B 钠离子还原为钠原子较难 C 比水轻 存在于溶液上部 D 钠离子的半径比钠原子的半径小 A 镁 铝合金 B 铁 碳合金 C 钠 钾合金 D 铅 锡合金 3 将 2 3g 钠放入 97 7g 水中 所得溶液的质量分 数 2 金属钠放入水中浮于水面上 放在煤油中 0 8g cm3 沉在底部 推测金属钠的密度是 A 介于 0 8g cm3 1 0g cm3 B 小于 0 8g cm3 C 大于 1 0g cm3 D 无法确定 3 下列离子方程式正确的是 4 有一块表面被氧化成氧化钠的金属钠 质量为 10 8 g 投入到 100g 水中完全反应后 收集到 0 2g 氢气 试计算 1 未被氧化的金属钠的质量是多少克 2 钠元素的质量分数是多少 3 反应后所得溶液的溶质的质量分数 5 金属钠与干燥的氢气共热 生成白色的固体氢化 钠 NaH 氢化钠是一种生氢剂 与水反应生成氢氧 化钠和氢气 试回答 1 写出金属钠与氢气反应的化学方程式 注明电 子转移的方向和数目 2 固体氢化钠中的氢元素应具有氧化性还是还原 性 简述理由 3 氢化钠与水反应中 被氧化的元素与被还原的 元素的质量比 6 一块表面已部分被氧化成氧化钠的钠块质量为 1 08g 投入到 100g 水中 完全反应后收集到 0 02g H2 求 1 未被氧化的金属钠的质量是多少 2 被氧化的金属钠的质量是多少 7 将多少克钠投入 10g 水中 反应后生成的溶液在 10 时刚好饱和 此饱和溶液中溶质的质量分数是多 少 已知 10 时该溶液中溶质的溶解度为 22g 同步达标答案 考题样板考题样板 看看高考是怎样考的 A 级 1 B 2 C 3 D 4 B 5 C 6 C 7 C B 级 1 BD 2 A 3 BC 4 4 6g 85 2 14 5 5 1 2Na H2 2NaH 2 具有还原性 因为 NaH 中的氢为 1 价 3 1 1 6 1 0 46g 2 0 46g 7 1 15g 18 03 5 1 1996年上海 7 下列灭火剂能用于扑灭金属钠着火的是 A 干冰灭火剂 B 黄砂 C 干粉 含NaHCO3 灭火剂 D 泡沫灭火剂 解析 干冰为固体 CO2 干粉灭火剂主要成分为 NaHCO3 在 Na 燃烧时先分解生成 CO2 水 而泡沫灭火剂主要成分为 NaHCO3 Al2 SO4 3 使用时先混合反应 生成 CO2 Al OH 3胶状沉 淀泡沫 燃烧的钠可在 CO2及水中继续燃烧 故 A C D 诜项不合 理 只能选 B 答案 B 2 2002 年上海春 取一支大试管 加入 15 mL 的水与苯 p 0 87 g cm 3 静置 取黄豆大的金属钠 p 0 97 g cm 3 轻轻放入这支装 有水和苯的试管 试推测能观察到的实验现象是 解析 钠块将落在苯和水的界面上 有气泡产生 使钠块上浮 当 附着在钠块表面的氢气逸出后 钠块又下沉到水和苯的界面上 又发 生反应 重复发生上述变化 直到钠块反应砂耗尽 点拨 利用钠的性质活泼 能 与氧气 二氧化碳 水反应的知 识进行解题 点拨 解答本题时 应联系物 理知识 这是高考的方向 趣味阅读趣味阅读 21 世纪的金属 钛 纯净的钛是银白色的金属 钛的矿物在自然界中分布很广 约占地壳重的 仅次于铝 铁 钙 钠 钾和镁 而比铜 锡 锰 锌等在地壳中的含量要多几倍甚至几十倍 钛的熔点为 它的主要特点是密度小而强度大 和钢相比 它的密度只相当于钢的 而强度和硬度与钢相近 和 铝相比 铝的密度虽较钛小 但机械强度却很差 因此 钛同时兼有钢 强度高 和铝 质地轻 的优点 纯净的钛有良好的可塑性 它的韧性超过纯铁的 倍 耐热和抗腐蚀性能也很好 由于钛有这些优点 所以 年代以来 一跃成为突出的稀有金属 钛及其合金 首先用在制造飞机 火箭 导弹 舰艇等方面 目前开始推广用于化工和石油部门 例如 在超音速飞机制造方面 由于这类 飞机在高速飞行时 表面温度较高 用铝合金或不锈钢 在这种温度下已失去原有性能而钛合金在的 以上仍保持良好的机械性能 因此可用于制造超过音速 倍的高速飞机 这种飞机的用钛量要占 其结构总重量的 故有 钛飞机 之称 目前 全世界约有一半以上的钛 用来制造飞机机体和喷 气发动机的重要零件 钛在原子能工业中 用于制造核反应堆的主要零件 在化学工业中 钛主要用于制 造各种容器 反应器 热交换器 管道 泵和阀等 若把钛加到不锈钢中 只加百分之一左右 就大大提 高抗锈本领 钛还能形成许多化合物 它们也有各种各样特殊的性能和用途 如二氧化钛 是雪白的粉末 它是最 好的白色颜料 俗称 钛白 克二氧化钛就可以把 多平方厘米的面积涂得雪白 世界上用做白 色颜料的二氧化钛 一年多到几十万吨 如把二氧化钛加在纸里 可使纸变白并且不透明 因此制造钞票 和美术品用的纸 有时就要添加二氧化钛 此外 为使塑料的颜色变浅 使人造丝光泽柔和 有时也要添 加二氧化钛 二氧化钛被誉为世界上最白的东西 自然界中的钛大部分处于分散状态 主要形成矿物钛铁矿 TeTiO3和金红石 TiO2 及钒钛铁矿等 我 国四川攀枝花地区有极丰富的钒钛铁矿 储量约 亿吨 另外钛在医学上有着独特的用途 可用它代替损坏的骨头 而被称为 亲生物金属 那么 钛是怎样被发现的呢 年 英国科学家格里戈尔在密那汉郊区找到一种矿石 黑色磁 性砂 通过对这种矿石的研究 他认为矿石中有一种新的化学元素 并用发现矿石的地点 密那汉 命名 这种新元素 过了四年 德国化学家克拉普洛特从匈牙利布伊尼克的一种红色矿石中 发现了这种新元素 他用希腊神话中 太旦 族的名字来命名 中文按它原文名称的译音 定名为钛 克拉普洛特还特地指 6 出 格里戈尔所发现的新元素 密那汉 就是钛 但在当时找到的 实际上都是粉未状的二氧化钛而不是 金属钛 直到 年 美国化学家罕德尔才第一次制得纯度达 的金属钛 但总共不到 克 从发现钛到制得金属钛 前后经历了 年 到 年 人们才开始在工厂里炼钛 当时的年产量 只有 吨 到了 年 产量激增到 万吨 到 年 年产量达到 万吨 钛的用途越来越广 日益受到人们的重视 人们称它为未来的钢铁 世纪的金属 第二章第二章 碱金属碱金属 第二节第二节 钠的化合物钠的化合物 预习导航预习导航 预习教材 提供教材关键信息 1 钠的氧化物 氧化钠过氧化钠 类别 颜色状态 稳定性 与水反应 与盐酸反应 与二氧化碳反应 用途 2 钠的碳酸盐 碳酸钠碳酸氢钠 俗名及类别 颜色状态 溶解性 与酸反应 与碱反应 热稳定性 与二氧化碳反应 相互转化 用途 关键信息关键信息 1 碱性氧化物 非碱性氧化物 白色固体 淡黄色固体 不稳定 稳定 生成氢氧化钠 生成氢氧化钠和氧气 生成氯化钠 生成氯化钠和氧气 生成碳酸钠 生成碳酸钠和氧气 氧气来源 2 纯碱或苏打 小苏打 白色粉末 白色晶体 碳酸钠 碳酸氢钠 生成水和二氧化碳 不反应 生成碳酸钠和水 稳定 不稳定 生成碳酸氢钠 不反应 玻璃 制皂等 糕点等 要点解析要点解析 名师点拨 重点 难点 热点轻松过关 1 如何学习过氧化钠 首先掌握过氧化钠中氧元素的 化合价 1 价 这与我们习 惯认识中的氧元素只有 2 价是 一个新的知识点 其次掌握两个重要的化学方程 式 过氧化钠与水的反应 过 氧化钠与二氧化碳的反应 能 独立对两个反应进行氧化还原 分析 标出各元素的化合价 例 1 向紫色石蕊试液中加过量的 Na2O2粉末 振荡 正确的叙述是 A 溶液仍为紫色 B 最后溶液变为蓝色 C 最后溶液褪色 D 反应中有气泡产生 解析 Na2O2与水反应生成 NaOH 和 O2 又因 Na2O2有强氧化性 可 以使有色物质褪色 故溶液的颜色变化是 紫色 蓝色 无色 答案 C D 点拨 有部分学生答题时忽视了 Na2O2的强氧化性 易错答为 B D 应引起注意 例 2 事实上许多氧化物在一定条件下能与 Na2O2反应 且反应极有 7 指出氧化剂和还原剂 氧化 产物和还原产物 用双线桥 分析氧化与还原的关系 最后便能理解过氧化钠的三性 氧化性 还原性 漂白性 2 如何理解过氧化钠比氧化 钠稳定 3 酸式盐 NaHCO3 的性质 1 与碱的反应时生成正盐 和水 例如 NaHCO3和石灰水反应 生成的产物决定于反应物的相 对量之比 a 当 NaHCO3足量时 2NaHCO3 Ca OH 2 CaCO 3 Na2CO3 2H2O b 当石灰水足量时 NaHCO3 Ca OH 2 CaCO3 NaOH H2O 2 与酸反应生成盐 水和 二氧化碳 3 不稳定 受热分解生成 碳酸钠 水和二氧化碳 4 氢氧化钠与二氧化碳的反 应 NaOH 与 CO2反应时生 成 Na2CO3和 H2O 但 CO2过量时 CO2可 与生成的 Na2CO3反应 CO2 H2O Na2CO3 2 NaHCO3 由此得出下列结论 1 当 CO2不足或适量时 CO2 2OH CO32 H2O 2 当 CO2过量时 CO2 OH HCO 3 5 碳酸钠与盐酸的反应 由于加入试剂的次序不同 引起反应中反应物过量情况不 同 因而产生不同的现象 1 在盐酸中逐滴加入 Na2CO3溶液 立即产生气泡 2H CO32 CO2 H2O 2 在 Na2CO3溶液中逐滴 规律 如 Na2O2 SO2 Na2SO4 Na2O2 SO3 2Na2SO4 O2 据此 你认为 下列方程式正确的是 A 2 Na2O2 2Mn2O7 4NaMnO4 O2 B Na2O2 2NO2 2NaNO2 O2 C 2 Na2O2 2N2O3 9NaNO2 O2 D 2 Na2O2 2N2O5 4NaNO3 O2 解析 由题给信息可知 Na2O2与低价态氧化物反应生成最高价态含 氧酸盐 与最高价态氧化物反应生成最高价态的含氧酸盐和氧气 答案为 A D 点拨 信息题是高考的热点 也是新时期的高中生应有的能力 例 3 区别固体 Na2CO3和 NaHCO3最好的方法是 A 加热 B 两者分别与同浓度的稀盐酸反应 C 溶于水 比较其溶解性 D 两者分别加入 NaOH 溶液或石灰水 解析 鉴别不同物所谓的好方法 一般的衡量标准 一是操作方法简 便 二是现象明显 三是所选用的试剂为常用廉价药品 A 选项加热固 体 Na2CO3无反应 在高温下才分解 NaHCO3受热便可分解 但现象不 很明显 若要利用分解产生的 CO2的性质 必然增加装置和药品 若要 将两种物质在加热前后分别称重来鉴别并非不可 但太麻烦 B 选项将 两种固体分别与浓度的稀盐酸反应 产生气体慢的为 Na2CO3 产生气体 快的为 NaHCO3 Na2CO3 HCl NaCl NaHCO3 NaHCO3 HCl NaCl H2O CO2 所以 Na2CO3 NaHCO3在分别与同浓度的同一种酸反应时 后者反应快 如果取两种白色固体少许 采用逐滴加入稀盐酸的方法 理论上讲现象更为明显 C 选项利用 NaHCO Na2CO3的溶解性的差异 来鉴别 只能动用天平称量 也很麻烦 D 选项在 Na2CO3 NaHCO3中 分别加入 NaOH 溶液 前者不反应 后者虽反应但无明显现象 无法区 分 若加石灰水 虽然化学反应方程式不同 但都有白色沉淀产生 Ca OH 2 Na2CO3 CaCO3 2NaOH Ca OH 2 NaHCO3 CaCO3 Na2CO3 2H2O 也难以区别 此选项若改 为稀的 CaCl2或 BaCl2溶液 则可以鉴别 因为 Ca CO 2 3 CaCO3 Ba CO 2 3 BaCO3 而 Ca Ba 与 HCO 3不反应 答案 B 点拨 从此题的分析中我们可以看出 鉴别 Na2CO3和 NaHCO3固体 的方法不只一种 切忌局限于课本上加热鉴别的方法 而应具体问题具 体分析 例 4 图中表示 A E 五种物质间的相互 转化关系 其中 A 为淡黄色固体 B 为单质 试推出各物质的化学式 并写出 B C C D D E 反应的离子方程式 AD C BE 8 加入稀盐酸 当滴加一定量才 开始产生气泡 H CO32 HCO 3 H HCO 3 CO2 H2O 4 碳酸盐热稳定性的比 较 1 一价金属碳酸盐比二价 金属碳酸盐稳定 如 Na2CO3 CaCO3 NaHCO3 Ca HCO3 2 2 正盐比酸式盐稳定 如 Na2CO3 NaHCO3 CaCO3 Ca HCO3 2 6 Na2CO3 NaHCO3的 鉴别方法 1 热稳定性不同 分别加 热少量的样品 若发生分解反 应 将产生的气体通入澄清的 石灰水中 石灰水变浑浊的原 试剂是 NaHCO3 另一种试剂 为 Na2CO3 2 与酸反应速率不同 分 别取一定量的固体 加入等浓 度等体积的盐酸 反应较快的 原试剂是 NaHCO3 另一种试 剂为 Na2CO3 3 阴离子不同 分别取 其稀溶液 分别滴加 BaCl2稀 溶液 产生沉淀的原试剂为 Na2CO3 另一种为 NaHCO3 7 Na2CO3 NaHCO3的 除杂 除杂时应考虑正盐和酸式 盐之间相互转化的条件 且不 得带入新的杂质 1 除去 Na2CO3粉末中混 有 NaHCO3 应采用加热法 2 除去 NaHCO3溶液中混 有 Na2CO3 应向溶液中通入 CO2 8 差量法计算 在化学反应中 根据定组 解析 本题是较为基础的推断题 解答好此类题目的关键是找准答题 的突破口 并对所学物质的性质转化关系熟练运用 A 是淡黄色固体 可知是 Na2O2 B 是单质可制取 A 知 B 是 Na A 与 CO2反应生成 D 知 D 为 Na2CO3 B 与 Cl2反应生成 E 知 E 为 NaCl Na2O2 Na 都能 生成 C 知 C 为 NaOH 答案 A Na2O2 B Na C NaOH D Na2CO3 E NaCl B C 2Na 2H2O 2Na 2OH H2 C D 2OH CO2 CO 2 3 H2O D E CO 2 3 2H CO2 H2O 点拨 推断题是中学化学练习题中的一种重要题型 在练习中要逐渐 积累推断技巧 提高推断能力 例 5 如何除去下列物质中含有的少量杂质 1 NaHCO3溶液中混有 Na2CO3 2 NaCl 溶液中混有 NaHCO3 3 CO2中的 HCl 解析 1 向溶液中通入 CO2 使 Na2CO3转化为 NaHCO3 Na2CO3 CO2 H2O 2NaHCO3 2 向溶液中加入适量盐酸 使 NaHCO3与盐酸反应生成 NaCl 和 CO2 然后将溶液加热 驱除 CO2 NaHCO3 HCl NaCl CO2 H2O 3 将气体通过足量的饱和 NaHCO3溶液 即可除去 HCl 反应方程 式同 2 不可用 Na2CO3 溶液 NaOH 溶液 因 CO2也与之反应 点拨 除去物质中的杂质是中学化学中的一个十分重要的问题 方法 也很多 本例采用的是转化法 即把杂质转化成提纯物质 解答此类题 目一定要避免再引入新的杂质 即除杂不能引杂 物质的除杂一般应遵 循以下几个原则 1 不增 在除去原有杂质的同时 不能增加新的杂 质 2 不减 除杂质的过程中不能减少被提纯的物质 3 过量 所 加的除杂试剂必须是稍过量的 以便杂质除得干净 彻底 4 易分 操作要简单易行 被除去的和新引进的杂质要易于分离除去 5 最佳 最好在除杂的同时 能增加被提纯物质的量 例 6 加热 10 0 碳酸钠和碳酸氢钠的混合物至质量不再变化 剩余 固体的质量为 8 45 求混合物中碳酸钠的质量分数 解析 设 碳酸氢钠的质量为 2NaHCO3 Na2CO3 CO2 H2O 2 84 44 10 0 8 45 解得 0 故碳酸钠的质量为 5 80 质量分数为 58 0 9 成定律和质量守恒定律 反应 物和生成物按一定的质量比发 生反应 在具体的一个反应中 还可以根据需要 进行某些特 定的组合 即反应方程式某些 项目进行加减组合 如碳酸氢 钠固体的分解反应 产物中的 二氧化碳和水是气体 若讨论 固体质量的变化 可以是前后 固体质量的差值 也可以是非 固体物质 按方程式中比例关 系合并为一个比例量 与原方 程式各种量成比例关系 点拨 在化学反应中 根据定组成定律和质量守恒定律 反应物和生 成物按一定的质量比发生反应 在具体的一个反应中 还可以根据需要 进行某些特定的组合 即反应方程式某些项目进行加减组合 如碳酸氢 钠固体的分解反应 产物中的二氧化碳和水是气体 若讨论固体质量的 变化 可以是前后固体质量的差值 也可以是非固体物质 按方程式中 比例关系合并为一个比例量 与原方程式各种量成比例关系 具体如下 2NaHCO3 Na2CO3 CO2 H2O m 2Na2HCO3 Na2CO3 或 CO2 H2O 2 84 106g 44g 18 2 84 106 或 44 18 上述方法称为差量法或差值法 是化学计算的一种重要技法 综合应用创新综合应用创新 学以致用 这可是新高考方向 1 应用题 将 CO2通入到 10g 8 的 NaOH 溶液中 充分反应后 生成盐的质量为 1 37g 则通入 CO2的质量是多少 解析 CO2通入 NaOH 溶液中可能发生的反应有 CO2 2NaOH Na2CO3 H2O 和 CO2 H2O NaHCO3若盐为 Na2CO3 质 量应为 g g 06 1 80 106 810 若盐为 NaHCO3 质量应为 g g 68 1 40 84 810 实际盐的质量为 1 37g 介于 1 06g 和 1 68g 之间 由此得出结论 盐是由 Na2CO3和 NaHCO3组成的混合物 设 Na2CO3 质量为 x NaHCO3质量为 y 则 x y 1 37g gyx8 0 84 40 106 80 解得 x 0 53g y 0 84g 则 CO2质量为 ggg66 0 84 44 84 0 106 44 53 0 2 综合题 过量的 NaHCO3与 Na2O2混合 在密闭容器中充分加热 后 最后排除气体 残留的是 A Na2O 和 Na2O2 B Na2O2和 Na2CO3 C Na2CO3 D Na2O 解析 在题所给出的两种物质中 NaHCO3是过量的 两种混合物在 密闭容器中加热所发生的化学反应如下 2NaHCO3 Na2CO3 H2O CO2下 2Na2O2 2CO2 一 2Na2CO3 O2 2Na2O2 2H2O 一 4NaOH O2 T2NaOH CO2 Na2CO3 H2O 因 NaHCO3是过量的 又充分加热 有足够的 CO2使 Na2O2最终 全转化为 Na2CO3 过量的 NaHCO3也完全分解成 Na2CO3 而 点拨 本题的解法选用了数学 中极限的讨论方法 选择了混合 物中两个极端 即全为单质或全为 氧化物 将复杂混合物的计算简 化为单一物质转化的计算 当两 端确定后 其混合物必然位于两 端之间 通过讨论即可确定碱金 属的相对原子质量 极端假设法 又称极限分析法 是化学计算的一种重要巧解方法 特别在判断混合物的组成上有速 效 点拨 掌握两个重要的化学方 程式 过氧化钠与水的反应 过 氧化钠与二氧化碳的反应 是解 答本题的关键 10 Na2CO3稳定 受热不易分解 故最后排除产生的气体后 残留的是 Na2CO3 答案 C 3 创新题 根据图示回答 经数小时后 U 形管 A B 两 处液面会出现下列哪种情况 实验装置足以维持实验期间 小白鼠的生命活动 瓶口密封 忽略水蒸气和温度变化对实验 足量 NaOH 溶液 小白鼠 结果的影响 A A 处上升 B 处下降 B A B 两处都下降 C A 处下降 B 处上升 D A B 两处都不变 解析 小白鼠吸收 O2 呼出 CO2 呼出 CO2被 NaOH 溶液吸收 导致内压减小 A 处下降 B 处上升 答案 C 点拨 本题是一道化学 物理 生物综合题 首先知道小白鼠呼 出二氧化碳 其次了解二氧化碳 与氢氧化钠反应 最后应用压强 知识解题 同步达标同步达标 只学不练 等于白干 A 级 基础巩固 1 化学式与其俗名相符的是 A 纯碱 NaOH B 苏打 NaHCO3 C 小苏打 Na2CO3 D 芒硝 Na2SO4 10H2O 2 氧化钠与过氧化钠的共同之处是 A 都是淡黄色固体 B 都是碱性氧化物 C 都能与水作用生成碱 D 氧元素的化合价都 是 2 价 3 关于 Na2CO3和 NaHCO3 下列说法中正确的是 A Na2CO3比 NaHCO3易溶于水 B NaHCO3比 Na2CO3稳定 C 石灰水能与 NaHCO3反应 但不与 Na2CO3反应 D 等质量的 Na2CO3和 NaHCO3与盐酸反应 消耗 HCl 的质量比为 42 53 4 下列物质必须隔绝空气和水蒸气保存的是 Na Na2O Na2O2 NaOH Na2CO3 A B C D 5 将 31 2g 过氧化钠和 100g 水充分反应后所得溶 液的质量分数是 A 19 4 B 32 0 C 31 2 D 25 6 6 在呼吸面具和潜水艇里 过滤空气的最佳物质 是 A NaOH B Na2O2 C NaOH D 活 Na2O2固体 固体质量增加 A 7 2g B 3 6g C 2 1g D 数据不足 无法确定 2 将过量的 CO2气体通入到下列物质的饱和水溶 液中 会有沉淀生成的是 A NaCl B CaCl2 C Na2CO3 D Ca OH 2 3 1 Na2CO3固体中混有少量 NaHCO3固体 除 杂方法是 化学方程式是 2 NaHCO3溶液中混有少量的 Na2CO3 除杂 方法是 化学方程式是 3 NaOH 溶液中混有少量的 Na2CO3 除杂方 法是 化学方程式是 离子方程式是 4 把 A g NaHCO3固体加热分解一段时间后 固体 质量变为 B g 求 1 未分解的 NaHCO3的质量和生成的 Na2CO3的 质量 2 当 B 为多少时 表明 NaHCO3完全分解 5 已知 NaOH 固体中混有少量 NaHCO3固体 取 一定质量的这种固体混合物在密闭容器中加热到 250 左右 待充分反应后冷却至室温 将残留固体 溶于水 取出高该溶液 加入 10 g 26 95 稀硫酸 恰好完全反应 并得到 0 22 g C02 气体 则该固 体混合物中 NaHCO3的质量是 残留固体与 11 性炭 7 在反应 2Na2O2 2CO2 2Na2CO3 O2中 下列说 法中正确的是 A Na2O2是氧化剂 CO2是还原剂 B Na2O2是还原剂 CO2是氧化剂 C Na2O2既是氧化剂 又是还原剂 D Na2O2可用做人呼吸的供氧剂 B 级 能力提高 1 相同条件下 总质量为 2 1g 的 CO 与 H2的混合 气体在足量的 O2中充分燃烧 然后立即通过足量 的 水中 充分反应后 测得溶液溶质的质量分数为量 各是多少克 H2SO4的反应方程式为 生成 Na2SO4的质量是 6 将氧气和甲烷的混合气体通人盛有 23 4 g Na2O2的密闭容器中 用电火花引燃 反应结束后 容器中的压强在 150 为 0 将残留物取出少量 加 水检验 没有气体放出 则残留物的成分是 原来混合气体中氧气和甲烷的体积之比为 7 将一定量的金属钠和氧化钠分别投入到 59 16 g 原来的 5 倍 试计算投入水中的金属钠和氧化钠 的质 同步达标答案 A 级 1 D 2 C 3 A 4 A 5 A 6 B 7 CD B 级 1 C 2 C 3 1 加热 2 通入 CO2 3 加入一定量的 Ca OH 2 4 1 31 5384AB 31 53BA 2 84 53A 5 4 2g 2NaOH H2SO4 Na2SO4 2H 2O Na2CO3 H2SO4 Na2SO4 H2O CO2 3 9g 6 Na2CO3 NaOH V O2 V CH4 1 2 7 0 23g 0 62g 考题样板考题样板 看看高考是怎样考的 1 2002 年全国 在一定条件下 使 H2和 O2的混合气体 26 g 充分 发生反应 所得产物在适当温度下跟足量的固体 Na2O2反应 使固体 增重 2 g 求原混合气体中 O2和 H2的质量 解析 H2和 O2反应生成水 水与 Na2O2反应 使固体增重 解题 时 先根据差量法 求出使固体增重 2 g 所需水的质量 再求 O2和 H2的质量 答案 16 g 10 g 或 2 g 24 g 2 2002 年全国 向 300 mL KOH 溶液中缓慢通入一定量的 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 1 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 若通入 CO2气体为 2 24L 标准状况下 得到 11 9 g 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 所用的 KOH 溶液的物质的量浓度为多少 解析 KOH 与 CO2反应随 CO2随的量不同 产物也不同 当 CO2 不足时生成碳酸钾 当 CO2过量时生成碳酸氢钾 答案 1 KOH 和 K2CO3 K2CO3 K2CO3和 KHCO3 KHCO3 点拨 本题考查的是差量法的 应用和讨论法的使用 点拨 二氧化碳溶于水生成的 碳酸是二元弱酸 多元弱酸与水 反应的情况是学习的重点 12 2 K2CO3和 KHCO3 K2CO36 9g KHCO35g 3 2002 年上海春 铁路提速为鲜活水产品 新鲜水果和蔬菜的运输 提供了有利条件 在鲜活鱼的长途运输中 必须考虑以下几点 水中需要保持适量 的 O2 及时除去鱼排出的 CO2 防止细菌的大量繁殖 现有两种在水 中能起供氧灭菌作用的物质 其性能如下 过氧化钠 Na2O2 易溶于水 与水反应生成 NaOH 和 O2 过氧化钙 CaO2 微溶于水 与水反应生成 Ca OH 2 微溶 和 O2 根据以上介绍 你认为运输鲜活水产品时应选择 加入水 中 原因是 在不通风场所 苹果会散发 的气味 时间久了会腐烂 马 铃薯块茎通过 呼吸产生乳酸 铁路提速可减少鲜果和蔬菜在运 输过程中的损耗 解析 从题给条件入手 答案 过氧化钙 或 CaO2 原因 Na2O2与水反应激烈 生成 NaOH 溶液的碱性太强 或 CaO2在水中逐步溶解 与水缓慢反应不 断提供 O2 酒精 无氧 点拨 鲜活水产品不能生活在 碱性条件下 利用题中的信息是 角题关键 趣味阅读趣味阅读 馒头 饼于里的小洞洞 你参观过饼干工厂吗 只有五分硬币那么大的生面片 送到烘烤炉里转一圈出来以后 体积增大了 好儿倍 变得又松又脆掰开一片饼千 可以看到里面布满了蜂窝似的小洞洞 面包和馒头里面同样也布满 了小洞洞 油条呢 在油炸之前象一支钢笔粗 在油锅里急剧膨胀 变得比晾衣竿还粗呢 这是谁变的魔术呢 魔术师 是酵母菌 或者化学药品 你一定记得 酿酒时酵母菌吃下淀粉变成的糖 吐出酒精和二氧化碳 做馒头的情形也是这样 和 面粉时揉进去的那块 老面 里 住着众多的酵母菌 它们在湿面粉里 只要温度适宜 就迅速繁殖 它 们吐出的酒精使馒头有股醇香味 放出的二氧化碳气在湿面团里占据了空间 撑出一个个小洞洞 蒸馒头 的时候 小气泡受热进一步膨胀 在面粉里鼓出一个个大气孔 面粉里的蛋白质 面筋受热凝固 成为 气孔的 墙壁 将二氧化碳团团围住 最后 墙壁破裂 二氧化碳跑出来了 却给馒头里留下了无数的 小洞洞 做饼干 蛋糕和面包等食品时 常用另外一种发酵粉 这种发酵粉和酵母菌毫不相干 实际上是化学 疏松剂 它包含的两种化学药粉 碳酸氢钠和磷酸二氢钠 放到湿面里 就发生化学变化 冒出二氧化 碳气来 使食品里产生许多小洞洞 炸油条的生面里预先揉进了食碱和明矾 早点铺师傅说的 一碱二矾三盐 指的是 每七斤面配上一 两食碱 二两明矾和三两盐 便成炸油条的生面了 这三种化学角色各有各的作用 盐使面有咸味并变得 柔韧 明矾是硫酸铝钾 具有酸性 在滚烫的油锅里 它和食碱起化学反应 生成大量二氧化碳气泡 气 泡受热急剧膨胀 使油条迅速胀大 一两食碱和二两明矾可以生成约 14 升二氧化碳气 沸油二百多度的 高温 又使它的体积膨胀一倍多 所以 新炸的油条疏松多孔 更有意思的是 啤酒 汽水里的气泡也可以用食碱和酸性化学药品的反应来产生 道理和前面说的一 样 你想自制汽水吗 很简单 只要在厚壁的汽水瓶或啤酒瓶里 预先灌进加了糖或桔子汁的凉开水 不 要满口 然后 迅速把二克食碱粉未和二克柠檬酸倒进瓶里 盖严瓶塞 用铁丝扎紧 再用毛巾裹住瓶子 13 猛摇几下 反应生成的二氧化碳气逃不出瓶外 只好憋在瓶子里 暂且在汽水里栖身 当然 工厂里生产 汽水 酒 不必这么麻烦 而是直接将二氧化碳气加压 使它较多地溶解进水里 当你打开汽水瓶盖时 这些在高压下溶解到汽水里的二氧化碳气便如释重负 纷纷冒出水面 你喝汽水不多会儿 肚子里就会泛 出气泡 这是汽水里的二氧化碳在胃里受热又要 逃离 它带走了人体的一部分热量 所以夏天喝汽水 可以解热 一部分二氧化碳溶解在水里生成碳酸 它是弱酸 微酸可几温和地刺激肠胃而帮助消化 第二章第二章 碱金属碱金属 第三节第三节 碱金属元素碱金属元素 预习导航预习导航 预习教材 提供教材关键信息 1 碱金属元素包括哪几种元素 名称 元素符号 2 分析碱金属元素的原子结构 可发现的规律是 相同点 递变规律 3 分析碱金属元素的物理性质 可发现的规律是 相似性 1 2 3 4 5 递变规律 从锂到铯 1 2 4 钾在空气中燃烧的现象 与钠在空气中燃烧的现象有何不同 从上述现象比较钠与钾失电子能力和金属性的强弱 5 钾与水反应的现象 钾 钠与水反应何者更剧烈 根据上述现象可得出什么结论 6 请总结碱金属化学性质的规律 相似性 1 2 3 递变规律 从锂到铯 1 与氧气反应越来越 2 与水反应越来越 3 金属性逐渐 关键信息关键信息 1 锂 钠 钾 铷 铯 Li Na K Rb Cs 最外电子层上都只有一个电子 电子层数逐渐增多 原子半径逐渐增大 银白色 柔软 密度都较小 溶点都较低 导电导热性也都很强 密度逐渐增大 熔点 沸点呈降低趋势 剧烈燃烧 火焰呈紫色 钾更剧烈 钾较强 熔成小球 浮在水面 四处游动 燃烧 钾 钾比钠的金属性更强 都能与氧气等非金属反应 都能与水反应 生成碱和氢气 均为强还原剂 剧烈 产物更复杂 剧烈 强 14 7 由于碱金属的化学性质都非常活泼 因此 它们在自然 界都以 态存在 碱金属的单质都由 制得 实 验室保存碱金属时 都要 存在 如钾 钠保存在 中 8 焰色反应 操作的关键 焰色 钠 钾 观察钾要透过 为什么 化合态 人工 密闭 煤油 金属或它们的化合物在灼烧时使火焰呈现出 特殊的颜色 铂丝要洁净 火焰颜色要浅 待测液浓度不能太小 黄色 紫色 蓝色钴玻璃 要点解析要点解析 名师点拨 重点 难点 热点轻松过关 一 碱金属原子结构与单质及其化 合物性质的相似性与递变规律 1 碱金属元素的原子结构 1 相似性 最外层电子数都是 1 个 次外层为 8 个 Li 为 2 个 稳定结构 2 差异性和递变性 随着 Li Na K Rb Cs 核电荷数递增 核外电子层数在增多 原子半径逐 渐增大 2 单质的物理性质 1 相似性 都有银白色的金属光泽 铯略带金色 质软 密度小 熔 点低 有强的导热 导电性能 2 差异性和递变性 随着 Li Na K Rb Cs 核电荷数递增 碱金属熔 沸点逐渐降低 密度逐 渐增大 特殊的 p K p Na 3 单质的化学性质 1 相似性 与钠相似 都是活泼的 金属 都能与非金属 如 O2 Cl2 与水 与稀酸溶液等反应 且生成 物都是含 R R 为碱金属 的离子化 合物 2 差异性和递变性 随着 Li Na K Rb Cs 核电荷数递增 原子核对电子吸引力逐渐减弱 失 电子能力逐渐增强 因此金属性逐 渐增强 表现在 钾 铷 铯与水 O2的反应比钠更剧烈 4 最高价氧化物对应的水化物 1 相似性 化学式 ROH 均为强 碱 2 递变性和差异性 随着核电荷数 例 1 下列关于铯 Cs 及其化合物的叙述不正确的是 A 无水硫酸铯的化学式为 Cs2SO4 它易溶于水 B 碳酸铯加热分解为二氧化碳和氧化铯 C 铯只存在一种氧化物 D 氢氧化铯是一种强碱 其碱性比氢氧化钠强 解析 Cs 与 Na 同为碱金属元素 性质相似 且因电子层数 原 子半径均大于 Na 故其金属性比 Na 还强 由于 Na2SO4易溶于水 迁移出 Cs2SO4易溶于水 由 Na2CO3加热不分解 迁移出 Cs2CO3 加热也不分解 钠存在 Na2O2 铯不但存在 Cs2O Cs2O2 还存在 更复杂的 CsO2等 NaOH 是强碱 CsOH 也是强碱 且由于 Cs 的金 属性比 Na 强 故 CsOH 的碱性也比 NaOH 强 答案 BC 点拨 由所学物质的结构 性质来推测判断结构相似 未学物质 的性质 是中学化学重要的一类习题 解答此类题目的关键就是要 考虑二者的相似性和递变性 例 2 有一包白色粉末 取出少量溶于水 用铂丝蘸取少许溶液 在无色火焰上灼烧 火焰呈黄色 若透过蓝色钴玻璃观看 则呈浅 紫色 另取少量粉末加热 没有气体产生 但加入稀盐酸后 则有 无色无味的气体生成 此气体能使澄清石灰水变浑浊 继续加稀盐 酸至过量后 再加入硝酸钡溶液 出现白色沉淀 试问 白色粉末 中肯定含有哪几种离子 写出上述变化的离子方程式 解析 从焰色反应可知粉末中含有 加热无气体放出 说明无 HCO 3 加入盐酸放出无色无味气体能使石灰水变浑 说明 有 CO 2 3 在酸性环境下加入 Ba NO3 2有白色沉淀 说明溶液中有 SO 2 4 所以粉末中含有 K Na CO 2 3 SO 2 4 答案 含有 K Na CO 2 3 SO 2 4 离子方程式为 CO 2 3 2H CO2 H2O Ca 2OH CO2 CaCO3 H2O 15 递增 碱性逐渐增强 二 碱金属中的规律与特例 1 通常的合金多呈固态 而钠钾 合金却是液态 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 Li2O