2012高考化学一轮复习 专题2第4单元 钠、镁及其化合物知识研习课件 苏教版VIP

钠的原子结构示意图为 很容易失去最外层的电子 表现出强性 因此在自然界中以存在 2 钠的物理性质色金属 质 密度比水 常保存在中 熔点 还原 化合 态 银白 软 小 煤油 较低 一 金属钠及其主要氧化物1 钠的原子结构及存在 常温下Na与O2反应生成Na2O 白色 化学方程式为 Na与O2燃烧时生成Na2O2 淡黄色 化学方程式为 4Na O2 2Na2O 2Na O2Na2O2 3 钠的化学性质 1 钠与氧气反应 2 钠与氯气反应Na在Cl2中燃烧 生成NaCl 化学方程式为 3 与H2O反应 钠与水 加入酚酞 反应的实验现象和解释 a 钠浮在水面上 浮 钠的密度比水 b 立刻熔成一个闪亮的小球 熔 钠的熔点 钠与水反应 2Na Cl2 2NaCl 小 低 剧烈 c 在水面上四处游动 发出 嘶嘶 的响声 最后完全消失 游 响 钠与水剧烈反应生成 d 反应后溶液由无色变为红色 钠与水反应生成物质 化学方程式为 4 与熔融金属卤化物的反应与熔融TiCl4的反应为 H2 碱性 2Na 2H2O 2NaOH H2 4Na TiCl4Ti 4NaCl 想一想1 1 金属钠露置在空气中会发生什么样的变化 最终生成什么物质 2 金属钠着火后 应如何灭火 2 水灭火 泡沫灭火等不适用于钠着火时的灭火 因为Na与H2O反应 不但生成易爆炸的H2 而且还生成腐蚀性很强的NaOH 一般用沙土覆盖 隔绝空气 达到灭火目的 4 金属钠的制法和用途 1 制法自然界中的钠均以化合态存在 只能用的方法制取单质钠 其化学方程式为 2 用途钠可用于制造电光源和 钠与钾形成的合金常温下呈液态 可用作原子反应堆的等 电解熔融NaCl 2NaCl2Na Cl2 冶炼金属 导热剂 5 钠的氧化物 氧化钠和过氧化钠 白 固 淡黄 固 2 1 常温下反应 加热反应 6 碳酸钠和碳酸氢钠 纯碱 苏打 小苏打 白 粉末 白 结晶 易溶 溶 小 2NaHCO3 Na2CO3 CO2 H2O Na2CO3 NaHCO3 二 镁的提取 性质及应用1 镁的结构与性质 1 镁的原子结构 原子结构示意图 离子结构示意图 结构和性质的关系 容易最外层的2个电子 形成的稳定结构 表现强性 2 镁的物理性质金属镁为色的金属 有光泽 熔点低 硬度小 密度 失去 8e 还原 银白 有色 金属 小 3 镁的化学性质 与非金属O2 Cl2 N2反应a 在空气中点燃的化学方程式为 b Mg在Cl2中燃烧生成白色固体 化学反应方程式为 c Mg和N2点燃可生成Mg3N2 化学反应方程式为 2Mg O22MgO Mg Cl2MgCl2 3Mg N2Mg3N2 与CO2反应的化学方程式为 与强酸反应的离子方程式为 与盐 如CuSO4溶液 发生反应的离子方程式为 2Mg CO22MgO C Mg 2H Mg2 H2 Mg Cu2 Mg2 Cu 1 制取石灰乳 2 沉淀Mg2 化学方程式为 离子方程式为 CaCO3CaO CO2 CaO H2O Ca OH 2 MgCl2 Ca OH 2 Mg OH 2 CaCl2 Mg2 2OH Mg OH 2 2 海水提取镁 3 提取MgCl2化学方程式为 离子方程式为 4 电解熔融氯化镁 Mg OH 2 2HCl MgCl2 2H2O Mg OH 2 2H Mg2 2H2O MgCl2Mg Cl2 3 镁的应用镁是重要的金属材料 镁合金密度小 硬度大 因此镁合金被大量用于制造火箭 导弹和飞机等 氧化镁熔点很高 是优质耐高温材料 想一想2 做镁条在空气中燃烧的实验时 用纯净的镁条和纯净的空气 燃烧产物是纯净物还是混合物 为什么 提示 镁条在空气中燃烧时 与空气中的O2 N2发生反应 2Mg O22MgO 主要产物 3Mg N2Mg3N2 少量 故燃烧后的产物是混合物 注意 基本上无2Mg CO22MgO C 因CO2在空气中的含量极少 0 03 金属钠的性质1 金属钠露置在空气中的反应 1 变化过程 2 涉及的主要反应4Na O2 2Na2O Na2O H2O 2NaOH 2NaOH CO2 Na2CO3 H2O Na2CO3 10H2O Na2CO3 10H2O等 1 钠可与酸 H H2O等发生置换反应生成H2 其实质是钠原子与其电离出的H 反应 其反应速率取决于溶液中的c H c H 越高 反应速率越大 2 钠可与熔化态盐反应 如TiCl4 4NaTi 4NaCl 2 金属钠的置换反应 1 原理因金属活动性顺序表中氢后面的金属阳离子的氧化性虽然强于H 但其反应速率远小于钠原子与H2O的反应速率 故金属钠投入盐溶液中首先是与水反应生成NaOH 然后再分析NaOH是否与盐溶液发生复分解反应 3 金属钠与可溶性盐溶液反应 2 与几种重要的盐溶液反应 与铝盐溶液要考虑钠与铝盐的量的问题 因过量的NaOH能溶解Al OH 3 与饱和NaCl溶液要考虑Na与水反应 造成饱和溶液中溶剂减少 溶质可能有部分析出的现象 与CuSO4 FeCl3等溶液发生 2Na 2H2O 2NaOH H2 NaOH再进一步与溶液中的CuSO4 FeCl3反应生成Cu OH 2 Fe OH 3沉淀 2NaOH CuSO4 Na2SO4 Cu OH 2 3NaOH FeCl3 3NaCl Fe OH 3 另外 由于反应放出大量热 生成的Cu OH 2 Fe OH 3沉淀可能会分解 生成对应的CuO Fe2O3 沉淀中会有黑色物质存在 同时 由于盐溶液水解显酸性 使反应剧烈程度增大 故往往能导致钠燃烧甚至爆炸 灵犀一点 钠与盐溶液或其他物质的饱和溶液反应 其实质是钠与其电离出的H 反应 然后再考虑生成的产物与该溶质的反应或是平衡移动问题 案例1 金属钠与水的反应是中学化学中的一个重要反应 相关实验有两种不同的演示方法 分别如图中甲 乙所示 1 将一块钠 密度为0 97g cm 3 投入水中 反应过程中 钠熔化成一个闪亮的小球 某同学观察到闪亮小球与水面的相对位置为 2 现按图甲所示的方法 在室温时 向盛有Ca HCO3 2溶液的水槽中加入一小块金属钠 下列现象描述正确的是 填字母 A 钠浮在液面上 并四处游动 最后消失B 钠熔化成一个光亮的小球C 反应开始后 溶液由无色变红色D 恢复到室温时 水槽底部有固体物质析出 3 请补充并完成甲实验从试剂瓶中取出钠到向水槽中投入钠的有关操作 用镊子从试剂瓶中取出一小块钠 用镊子夹取切好的金属钠投入到盛有Ca HCO3 2溶液的水槽中 4 某同学用镊子夹住一块钠 按图乙所示方法来收集产生的气体 但钠很快脱落 实验没有成功 正确的关键操作应为 解析 1 按常规思考 根据钠比水的密度略小的事实 A好像是正确的 但由于与水接触的钠的下部有无数小的氢气气泡 相当于在钠的下方加了无数小气垫 使钠上浮较多 而钠又不可能全部露出水面 因此 B应该是合理的 2 A B是钠与水反应的现象 由于生成的氢氧化钠与碳酸氢钙反应生成碳酸钙沉淀 故在水槽底部有固体物质析出 4 因为钠与水反应放热能使钠熔化为液体 所以钠很快脱落 答案 1 B 2 ABD 3 用滤纸吸干表面的煤油 在玻璃片上用小刀切成绿豆大小的钠粒 并将多余的钠放回试剂瓶中 4 用带有一些小孔的铝箔把钠包好 再用镊子夹住 规律技巧 钠的化学性质活泼 在和电解质溶液反应时 先和溶液中的氢离子反应 需要注意生成物是否引起电解质溶液发生变化 因为生成的产物有可能和电解质电离出的离子反应 例如钠与硫酸铜溶液反应时 钠首先与水反应生成氢气和氢氧化钠 生成的OH 再和Cu2 反应生成氢氧化铜蓝色沉淀 即时巩固1 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100mL大试管中先加40mL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 有关钠的现象 2 大试管中溶液颜色的变化 3 装置中液面的变化 大试管内 长颈漏斗内 4 写出钠与硫酸亚铁反应的离子方程式 解析 1 金属Na与FeSO4溶液反应实质是Na先与水反应 使Na粒熔化 并随气泡的生成而在两种液体界面处上下跳动 2 因反应生成的NaOH又与FeSO4反应生成白色絮状沉淀 溶液的颜色逐渐变浅 3 因产生了H2 使装置内压强增大 故大试管内液面下降 长颈漏斗内液面上升 4 2Na 2H2O Fe2 Fe OH 2 H2 2Na 答案 1 有气泡生成 钠粒熔化成小球 且在煤油和FeSO4溶液界面处上下跳动 最终完全溶解 2 下层溶液中出现白色絮状沉淀 溶液的颜色逐渐变浅 3 下降上升 4 2Na 2H2O Fe2 Fe OH 2 H2 2Na Na2O2的性质1 过氧化钠 Na2O2 是淡黄色固体 具有强氧化性 能使有色物质褪色 可与H2O CO2反应生成O2 因此可作为潜水艇和呼吸面具中O2的来源 反应方程式分别为 在两个反应中 Na2O2均既做氧化剂 又做还原剂 水与二氧化碳均不参与电子的得失 2 Na2O2与H2O2均为过氧化物 但前者是离子化合物 后者是共价化合物 Na2O2由Na 和O22 构成 在Na2O2中 阴 阳离子个数比为1 2 灵犀一点 对于Na2O2性质的考查 高考试题多以综合实验的形式出现 侧重三个角度 Na2O2具有强氧化性 Na2O2可做供氧剂 Na2O2 含少量Na2O 含量的测定 案例2 现有一定量含有Na2O杂质的Na2O2试样 请从下图中选用适当的实验装置 设计一个最简单的实验 测定Na2O2试样的纯度 可供选用的反应物只有CaCO3固体 6mol L盐酸和蒸馏水 请填写下列空白 1 写出实验中Na2O2和Na2O分别发生反应的化学方程式 2 应选用的装置是 只要求写出图中装置的标号 3 所选用装置的连接顺序应是 填各接口的字母 连接胶管省略 解析 本实验为定量实验 由Na2O2和Na2O的性质可知 欲测定Na2O2的纯度 可利用Na2O2与水反应生成O2 然后通过排水法收集气体 并测出气体的体积即可求算出Na2O2的质量 由于题目要求设计一个最简单的实验 因此直接采取Na2O2与水反应即可 答案 1 2Na2O2 2H2O 4NaOH O2 Na2O H2O 2NaOH 2 3 G A B F 即时巩固2 有两个实验小组的同学为探究过氧化钠与二氧化硫的反应 都用如图所示的装置进行实验 通入SO2气体 将带余烬的木条插入试管C中 木条复燃 请回答下列问题 1 第1小组同学认为Na2O2与SO2反应生成了Na2SO3和O2 该反应的化学方程式是 2 请设计一种实验方案证明Na2O2与SO2反应生成的白色固体中含有Na2SO3 3 第2小组同学认为Na2O2与SO2反应除了生成Na2SO3和O2外 还有Na2SO4生成 为检验是否有Na2SO4生成 他们设计了如下方案 上述方案是否合理 请简要说明两点理由 解析 本题考查Na2O2与SO2反应及SO32 离子的检验 根据题目条件可知反应中有O2生成 1 可根据CO2与Na2O2的反应写出Na2O2与SO2反应的方程式 2 若证明有Na2SO3生成 可加入H2SO4 若产生使品红溶液褪色的刺激性气味的气体 可证明有Na2SO3生成 3 检验Na2SO3中是否含Na2SO4需排除Na2SO3的干扰 可加入过量的HCl除去Na2SO3 然后再加入硝酸酸化的BaCl2溶液 看是否有白色沉淀生成 答案 1 2Na2O2 2SO2 2Na2SO3 O2 2 取少量白色固体 加稀H2SO4 若产生能使品红溶液褪色的气体 则证明白色固体中含有Na2SO3 3 不合理 稀HNO3能将BaSO3氧化成BaSO4 如果反应后的固体中还有Na2O2 溶于水后会将SO32 氧化成SO42 Na2O2与CO2 H2O反应时的几个重要关系1 Na2O2与CO2 H2O反应的重要关系2CO2 2Na2O2 2Na2CO3 O22H2O 2Na2O2 4NaOH O2 1 物质的量的关系当Na2O2足量时 n CO2 n Na2O2 n O2 n H2O n Na2O2 n O2 即无论是单一的CO2或H2O 还是二者的混合物 与足量Na2O2反应时 生成O2的物质的量总是CO2或H2O 或CO2和H2O的混合物 物质的量的一半 也是反应掉的Na2O2物质的量的一半 2 先后顺序关系一定量的Na2O2与一定量的CO2和H2O g 的混合物反应 可视为Na2O2首先与CO2反应 剩余的Na2O2再与H2O g 反应 3 电子转移关系当Na2O2与CO2或H2O反应时 每产生1molO2就转移2mol电子 2 Na2O2与CO2 H2O及 CO mHn反应的计算方法 1 固体质量的差量法计算2Na2O2 2H2O 4NaOH O2 2Na2O2 2CO2 2Na2CO3 O2 反应 中过氧化钠增重的质量实际相当于水中H的质量 其结果可看做 Na2O22NaOH O 在反应 中 过氧化钠增重的质量实际上相当于与CO2等物质的量的CO的质量 其结果可看做 Na2O2Na2CO3 O 可推知两个结论 a 足量过氧化钠与H2 CO和O2混合物点燃反应计算中 可认为Na2O2 H2 2NaOH Na2O2 CO Na2CO3 2Na2O2 CO H2 Na2CO3 2NaOH 实际上述反应均不能发生 b ag通式符合 CO m H2 n m 0 1 2 n 0 1 2 的物质在氧气中燃烧 将其产物通过足量的Na2O2固体 反应完毕 固体增重ag 2 气体体积差量的计算2Na2O2 2CO2 2Na2CO3 O2气体体积差21 V 12Na2O2 2H2O g 4NaOH O2气体体积差21 V 1由此可见 若CO2和水蒸气的混合气体 或单一气体 通过足量Na2O2 气体体积的减少量是原气体体积的 即为生成氧气的量 灵犀一点 根据CO2 H2O与Na2O2反应先后顺序的不同 可以解决给定物质的量的CO2和H2O g 的混合气体与一定量的Na2O2反应所得产物及其多少的问题 案例3 取ag某物质在氧气中完全燃烧 将其产物与足量的过氧化钠固体完全反应 反应后固体的质量恰好也增加了ag 下列物质不能满足上述结果的是 A H2B COC C6H12O6D C12H22O11 解析 采用巧解计算方法解题 分析题意知 要满足题给条件必须是物质燃烧消耗氧气的量等于CO2和H2O与过氧化钠反应产生氧气的量 若将H2按上述过程实验 发生反应 2H2 O2 2H2O 2H2O 2Na2O2 4NaOH O2 将 得2H2 2Na2O2 4NaOH 可知agH2经上述过程 恰好能使Na2O2固体质量增加ag A能满足上述结果 若将CO按上述过程实验 发生反应 2CO O2 2CO2 2CO2 2Na2O2 2Na2CO3 O2 将 得CO Na2O2 Na2CO3 可知 agCO经过上述过程 恰好能使Na2O2固体质量增加ag B能满足上述结果 综上还可得出 只要某物质的组成符合 CO m H2 n 就能满足上述实验结果 C项可以看成 CO 6 H2 6 能满足结果 D项不能满足结果 答案 D 规律技巧 通过上述计算可以看出 凡分子组成符合 CO m H2 n的物质 质量为Wg 在O2中完全燃烧 将其产物 CO2和水蒸气 通过足量的Na2O2后 Na2O2固体增重必为Wg 对于钠的氧化物的某些计算 也应注意采用差量法或极值法的思想 即时巩固3 1 1mol过氧化钠与2mol碳酸氢钠混合后 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 Na2CO3B Na2O2Na2CO3C NaOHNa2CO3D Na2O2NaOHNa2CO3 2 某种H2和CO的混合气体 其密度为相同条件下O2密度的一半 将3 2g这种混合气体充入一盛有足量Na2O2的密闭容器中 再通入过量O2 并用电火花点燃使其充分反应 最后容器中固体的质量增加了 A 3 2gB 4 4gC 5 6gD 6 4g 解析 1 2NaHCO3Na2CO3 CO2 H2O 生成的CO2和H2O均能与Na2O2反应 但CO2优先于H2O 2Na2O2 2CO2 2Na2CO3 O2 由上述两个反应知 2NaHCO3 Na2O2 故残留的固体物质只有Na2CO3 2 容器中固体增加的质量即为反应前CO和H2的总质量 答案 1 A 2 A Na2CO3 NaHCO3的相互转化及鉴别1 Na2CO3与NaHCO3的相互转化 1 Na2CO3转化为NaHCO3有关反应的化学方程式为 Na2CO3 CO2 H2O 2NaHCO3Na2CO3 HCl NaCl NaHCO3Na2CO3 Ca HCO3 2 CaCO3 2NaHCO3 2 NaHCO3转化为Na2CO3有关反应的化学方程式为 2NaHCO3Na2CO3 CO2 H2ONaHCO3 NaOH Na2CO3 H2O 2 Na2CO3 NaHCO3的鉴别 灵犀一点 利用Na2CO3与NaHCO3的性质的差异可以用于物质的分离提纯 如Na2CO3晶体中混有NaHCO3时 可用加热的方法除去 NaHCO3溶液中有少量Na2CO3时 可通入过量的CO2进行转化 利用Na2CO3与NaHCO3的性质的差异可以用于物质的鉴别 如不用任何外加试剂 Na2CO3溶液与酸互滴时 现象与滴加顺序有关 NaHCO3溶液与酸互滴时 现象与滴加顺序无关 案例4 不能用来鉴别Na2CO3和NaHCO3两种白色固体的实验操作是 A 分别在这两种物质的溶液中 加入少量澄清石灰水B 分别加热这两种固体 并将生成的气体通入澄清石灰水中C 分别在这两种物质的溶液中 加入少量氯化钙溶液D 分别在这两种物质的等浓度的溶液中 加入等量的稀盐酸 解析 Na2CO3和NaHCO3都能与Ca OH 2反应生成CaCO3沉淀 因此不能直接用澄清石灰水来鉴别Na2CO3和NaHCO3 答案 A 规律方法 1 区别Na2CO3和NaHCO3不能用Ba OH 2溶液或Ca OH 2溶液 原因是二者均能产生沉淀 Na2CO3 Ba OH 2 BaCO3 2NaOH 2NaHCO3 Ba OH 2 BaCO3 Na2CO3 2H2O 2 NaHCO3中混有少量Na2CO3时 可先溶于水 再通入过量的CO2气体 最后再低温蒸干 即时巩固4 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 解析 通入二氧化碳气体发生的反应为 Na2CO3 H2O CO2 2NaHCO3 可除去Na2CO3且不引入杂质 加入的氢氧化钡 澄清石灰水或稀盐酸均可与NaHCO3反应 违背除杂质的原则 答案 A Na2CO3溶液和稀盐酸反应可理解为分步反应 Na2CO3 HCl NaHCO3 NaCl NaHCO3 HCl NaCl H2O CO2 NaHCO3溶液和稀盐酸反应的化学方程式为 NaHCO3 HCl NaCl CO2 H2O 关于Na2CO3 NaHCO3的计算分析1 Na2CO3 NaHCO3和盐酸反应的比较 1 放出CO2的速率不同由于Na2CO3需要逐步结合两个H 才放出CO2 故NaHCO3与盐酸反应放出CO2速率较快 2 耗酸量不同等质量的Na2CO3与NaHCO3分别与盐酸反应 前者耗酸多 等物质的量的Na2CO3与NaHCO3分别与盐酸反应 前者耗酸多 3 CO2生成量比较 Na2CO3 NaHCO3与盐酸反应生成CO2的量的比较 一定量的NaHCO3受热分解产生的CO2量与受热分解后的残留物和酸反应产生的CO2量相等 当n HCl 2n Na2CO3 时 无论如何滴加 产生的CO2一样多 当n HCl 2n Na2CO3 时 把Na2CO3溶液滴加到盐酸中比把盐酸滴加到Na2CO3溶液中产生的CO2多 2 与Ca OH 2反应时用量与产物的关系 1 Na2CO3与Ca OH 2反应时 产物与用量无关Na2CO3 Ca OH 2 CaCO3 2NaOH 2 NaHCO3与Ca OH 2反应时 产物与用量有关 Ca OH 2过量时 NaHCO3 Ca OH 2 CaCO3 NaOH H2O NaHCO3过量时 2NaHCO3 Ca OH 2 CaCO3 Na2CO3 2H2O 案例5 2009 全国卷 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 2C 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NaHCO3结晶析出 解析 CaCO3与CO2反应生成Ca HCO3 2 再加入NaHCO3是没有现象的 A项错 向Na2CO3溶液中逐滴加入等物质的量的稀盐酸 仅生成NaHCO3 无CO2气体放出 B项错 等质量的NaHCO3和Na2CO3 其中NaHCO3的物质的量多 与足量HCl反应时 放出的CO2多 C项错 D项 发生的反应为 Na2CO3 CO2 H2O 2NaHCO3 由于NaHCO3的溶解性较小 故有结晶析出 D正确 答案 D 规律技巧 Na2CO3和NaHCO3与盐酸反应的实质分别为 CO32 H HCO3 HCO3 H H2O CO2 和HCO3 H H2O CO2 由此可见 Na2CO3和NaHCO3与盐酸反应的快慢及消耗盐酸的量有所不同 用图可表示为 即时巩固5 2010 上海化学 将0 4gNaOH和1 06gNa2CO3混合并配成溶液 向溶液中滴加0 1mol 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的物质的量关系的是 解析 本题考查NaOH Na2CO3的性质 意在考查考生对无机反应原理的分析和图象数据的处理能力 向NaOH和Na2CO3混合溶液中滴加盐酸 发生反应 OH H H2O CO32 H HCO3 HCO3 H H2O CO2 则开始产生CO2时消耗的n HCl n NaOH n Na2CO3 0 02 mol V HCl 0 2L 产生CO2的最大物质的量为n CO2 n Na2CO3 0 01 mol 当NaOH Na2CO3完全反应时 继续滴加盐酸不再产生CO2 总共消耗的n HCl n NaOH 2n Na2CO3 0 03 mol V HCl 0 3L C项正确 答案 C 镁的提取 1