附录Ⅰ相对原子质量表

碱金属及化合物,高三化学一轮复习第十三讲,2018-6-5唐学智,Na为中心的知识网络,H2,Ca(OH)2,KCl,碱石灰,CH3COOH,1,2,5,6,7,8,10,Na2SNa2ONa2O2NaCl,NaHNaNaOHNa2CO3NaHCO3,C2H5ONaKC6H5ONaCH3COONa,C2H5OH,4,3,9,书写上述转化的化学方程式、并注意反应现象及细节,-1,钠和钠的化合物,按单质-氧化物-氢氧化物-盐的顺序掌握,一、钠的物理性质,二、钠的化学性质,易失电子，化学性质活泼,1.与非金属反应:(如氧气、氯气、硫等),常温：,点燃：,类推：根据原子结构推测S、Cl2等非金属单质能否与金属钠反应？,2Na+S=Na2S（研磨易爆炸）2Na+Cl2=2NaCl(白烟),结论：,点燃,思考:金属钠露置在空气中的变化过程？,银白色金属钠表面变暗出现白色固体表面变成溶液（Na）（Na2O）（NaOH）（NaOH潮解）出现白色固体白色粉末（Na2CO310H2O）（Na2CO3）,2、与水反应,浮熔游响红,密度比水小熔点低且反应放热产生气体反应剧烈产生碱,实验现象：,结论：,推测：钠能否与盐酸反应生成氢气?若能，试分析反应的剧烈程度；若不能，请说明理由。,2Na+2H+=2Na+H2,先与酸反应，过量的钠再与水反应,离子方程式：,2Na+2H2O=2Na+2OH-+H2,思考：若把钠投入到硫酸铜溶液中，可观察到有蓝色沉淀生成。那么钠为什么不能大量置换硫酸铜溶液中的铜，却产生蓝色沉淀？由此推测，钠和硫酸铜溶液发生了哪些反应？,钠与盐溶液反应,把小块金属钠分别投入饱和NaCl溶液、NH4Cl溶液、CuSO4溶液的烧杯里的现象和反应,CuSO4溶液,饱和NH4Cl,饱和NaCl,化学方程式,现象,钠溶解，放出无色无味气体、析出晶体,2Na+2H2O=2NaOH+H2,钠溶解，有刺激性气味气体放出,2Na+2NH4Cl=2NaCl+H2+2NH3,钠溶解，放出无色无味气体，有蓝色沉淀,2Na+2H2O+CuSO4=Na2SO4+H2+Cu(OH)2,先与水反应生成碱，再考虑碱与盐的反应!,（4）与醇等有机物反应2Na+2C2H5OH2C2H5ONa+H22Na+2CH3COOH2CH3COONa+H22Na+2C6H5OH2C6H5ONa+H2酸性：CH3COOHC6H5OHH2OC2H5OH,三、钠的存在、保存与制取,元素存在形态：,游离态(以单质形态存在)化合态(以化合物形态存在),存在：钠在自然界里没有游离态，只能以化合态存在。食盐（NaCl）纯碱（Na2CO310H2O）硝酸钠(NaNO3),保存：隔绝空气和水，加煤油密封。,制取：电解熔融的氯化钠,四、钠的用途,1、制Na2O22、制Na-K合金，做原子反应堆导热剂3、高压钠灯4、还原贵重金属,（和氧气反应）,（钠的导热性）,（黄光射程远，透雾力强）,（钠具有还原性）。,例1取等量的两小块钠，将其中一份直接投入水中，另一份用铝箔包好，刺上多个小孔，用镊子夹住放入水面下，充分反应后，两种操作，反应放出的H2量是否相等？,解析：Na投入水中，熔成小球浮在水面上，部分Na就会与空气中的O2反应，生成Na2O，Na2O与H2O反应只生成NaOH，无H2放出从而减少了与H2O反应的Na，也即影响产生H2量。Na在水下反应，避免了氧化，同时生成的NaOH又与铝箔反应，能进一步产生H2。故产生的H2量,钠的两种氧化物比较,2:1,2:1,颜色,注意：过氧化钠不属于碱性氧化物。氧元素的化合价为-1价，既有氧化性又有还原性，但以氧化性为主，且氧化性强，其水溶液有消毒、杀菌、漂白作用还可用于供氧。过氧化钠与水、二氧化碳、酸以及某些盐溶液反应时，本身既是氧化剂，又是还原性，所发生的反应，常常是自身氧化还原反应；当过氧化钠遇到还原性物质如：I-、Fe2+、SO2、SO32-等物质时，表现出氧化性，其还原产物是水（或碱）；当过氧化钠遇到强氧化性的物质如酸性条件下的高锰酸钾，则过氧化钠体现出还原性，其氧化产物为氧气。,Na2O+SO2=_，Na2O2+SO2=_.,与水反应,2Na2O2+4H2O=4NaOH+O2+2H2O,失2e-,得2e-,还原剂氧化剂,与CO2反应,2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2,供氧剂,Na2O2与H2O、CO2反应放出的氧气中氧原子来自于O22,Na2O2与H2O、CO2反应的差量型计算差量法在此的的运用有质量差量和体积差量两种题型，解题思路是从化学反应的原理出发，巧妙地找出产生差量的原因，列比例求解，有时还可以结合元素守恒、合并化学方程式进行巧解。,氢氧化钠NaOH,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NaOH来源广泛，是一种最常用的一元强碱，具有碱的通性。NaOH=Na+OH-(遇酚酞变红)与酸酐(SO2、CO2、SiO2、SO3、P2O5等)反应SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O固体NaOH(或碱石灰)不能用来干燥酸性气体SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O盛装NaOH的试剂瓶不能用玻璃塞。,与酸和酚发生中和反应NaOH+HCl=NaCl+H2ONaOH+CH3COOH=CH3COONa+H2O与某些单质(Cl2、S、Si、Al)等反应2A1+2NaOH+6H2O=2NaAlO2+3H2+4H2O此反应中电子是由Al转移到水中的氢原子上，而不是转移到NaOH的氢原子上。Si和NaOH的反应类似。与两性氧化物、氢氧化物反应Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2OAl(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O与盐发生复分解反应NH4Cl+NaOH=NaCl+NH3H2OMgCl2+2NaOH=Mg(OH)2+2NaCl,Ca(HCO3)2+2NaOH=CaCO3+Na2CO3+2H2O3Ca(H2PO4)2+l2NaOH=Ca3(PO4)2+4Na3PO4+l2H2O与卤代烃、酯、油脂等发生水解反应CH3CH2-Cl+NaOHCH3CH2-OH+NaClCl7H35COOCH2C17H35COOCH+3NaOH3C17H35COONaCl7H35COOCH2CH2OH+CHOHCH2OH,3、制法氯碱工业电解饱和食盐水法电解2H2O+2NaCl=2NaOH+Cl2+H2石灰纯碱法Ca(OH)2+Na2CO3=CaCO3+2NaOH4、用途：用于肥皂、石油、造纸、纺织、印染等工业。,3比较碳酸钠和碳酸氢钠,NaHCO3,与OH反应,晶体成分,3比较碳酸钠和碳酸氢钠,纯碱、苏打小苏打,Na2CO310H2O(易风化),NaHCO3,易溶于水(20,S22.2g),溶于水(20,S9.6g),CO322HCO2H2O,HCO3HCO2H2O,HCO3OHCO32H2O,CO32Ca2+=CaCO3,思考：1、如何鉴别Na2CO3和NaHCO3？,晶体受热；向溶液中加入CaCl2滴加少量稀盐酸；测定溶液pH,CO32-和HCO3-的检验,(1)当某溶液滴加盐酸放出无色、无味的使澄清石灰水变浑浊的气体，则原溶液中含有CO32-(或HCO3-离子),(2)若进一步确证是CO32-还是HCO3-，再取原试液滴加BaCl2溶液，如有沉淀则含有CO32-，若没有沉淀，则含有HCO3-。CO32-+Ba2+=BaCO3,NaHCO3溶液中混有Na2CO3，通入过量的CO2气体Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3,Na2CO3和NaHCO3混合物的分离,Na2CO3固体粉末中混有NaHCO3，用加热法。2NaHCO3=Na2CO3+H2O+CO2,Na2CO3溶液中混有NaHCO3，滴加适量NaOH溶液NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O,思考：2、如何制备Na2CO3和NaHCO3？NaHCO3的制取：Na2CO3的制取：,减压低温蒸发溶液；饱和Na2CO3溶液中通入CO2气体后过滤得晶体；侯氏制碱法：饱和食盐水和浓氨水混合液中通入CO2可制得NaHCO3晶体CO2+NH3+NaCl+H2O=NaHCO3+NH4Cl反应原理：NaHCO3的溶解性小于NH4HCO3,NaHCO3受热分解；NaHCO3与NaOH反应,NaCl+NH3+H2O+CO2=NaHCO3+NH4Cl2NaHCO3=Na2CO3+CO2+H2O,“侯氏制碱法”是侯德榜先生于1943年研究成功并沿用至今的联合制碱方法.其反应原理为：,1862年比利时人索尔维以NaCl、CO2、NH3和H2O为主要原料，制得纯净的碳酸钠，叫索尔维制碱法。其主要操作是：在氨化饱和食盐水中通入二氧化碳，制得小苏打；把小苏打在250下焙烧以制得碳酸钠，二氧化碳循环使用；析出小苏打的母液里加入生石灰，使氨循环使用。阅读上述材料，回答以下问题：1）饱和食盐水要先氨化，再通入二氧化碳的原因是：_。在这个生成NaHCO3过程中，两步相关的化学方程式是：_。2）在析出NaHCO3的母液中加入生石灰时，发生反应的化学方程式是：_。3）我国著名的科学家侯德榜于1940年冲破了“索尔维法”技术封锁，并加以改进，在析出小苏打的母液中加入食盐，使氯化铵晶体析出，析出氯化铵的母液再通入氨气进行氨化，循环使用，这便是举世闻名的“侯氏制碱法”。你认为侯氏制碱法与索尔维制碱法相比，它的主要优点是：_。,NH3+CO2+H2O=NH4HCO3;NH4HCO3+NaCl=NaHCO3+NH4Cl,CaO+2NH4Cl=CaCl2+2NH3+H2O,少用一个原料CaO；减少无大用途的CaCl2；增加了可作化肥或化工原料的NH4Cl；NaCl得到充分利用。,NH3比CO2溶解度大，先使氨饱和有利用于CO2吸收,“侯氏制碱法”又称“联合制碱法”，意即将以焦炭为原料的合成氨与上述制碱联合起来进行生产，最大限度地提高原料的利用率，很有当今“绿色化学”的意味。你认为“联合制碱法”的整个过程中，哪些生产环节中的什么物质可重复利用？答：析出氯化铵后的氯化钠溶液可重复使用；由碳酸氢钠制碳酸钠产生的二氧化碳可重复利用；合成氨制氢气时产生的CO2可重复利用；从合成塔出来的混在氨气中的N2与H2可重复利用。,思考：3、Na2CO3与H+的分步反应CO32-+H+=HCO3-HCO3-+H+=H2O+CO2如将Na2CO3溶液滴入盐酸中，盐酸相对过量，立即有气泡(CO2)产生。如将盐酸滴入Na2CO3溶液中，Na2CO3溶液相对过量，开始无气泡产生，滴加至一定程度(完全生成NaHCO3)后才有气泡产生。,三、碱金属1碱金属元素的原子结构及性质比较,金属性逐渐增强,2、碱金属的物理性质,颜色和状态,颜色和状态,增大趁势（钾除外）,逐渐减小,逐渐减小,钾与水的反应比钠与水的反应更剧烈,发生燃烧和轻微的爆炸,钾和钠与水反应的对比,与O2反应,反应不如钠剧烈，生成Li2O,点燃剧烈燃烧，生成Na2O2,燃烧更剧烈生成比过氧化物复杂的氧化物,遇空气立即燃烧，生成更复杂的氧化物,Li,Na,K,Rb,Cs,与H2O反应,剧烈，生成H2,更剧烈，生成H2,轻微爆炸，生成H2,遇水立即燃烧，爆炸,结论,差异性：还原性逐渐增强,3.碱金属的化学性质,相似性：化学性质活泼，有强还原性,“碱金属”中的一般和特殊Na、K需保存于煤油中，但Li的密度比煤油小，所以Li必须密封于石蜡中。碱金属中，从LiCs，密度呈增大的趋势，但d(K)=0.8629/cm3d(Na)=0.971g/cm3。酸式盐的溶解度一般大于正盐，但溶解度NaHCO3Na2CO3氧在化合物中一般是-2价，氢显+1价，但Na2O2、H2O2中的氧显-1价，NaH、CaH2，中的氢显-l价。试剂瓶中的药品取出后，一般不能放回原瓶，但金属Na、K等除外。一般活泼金属能从盐中置换出不活泼金属，但对非常活泼的金属Na、K等除外。如：2Na+CuSO4+2H2O=Cu(OH)2+H2+Na2SO4,1、钠的用途(1)钠可以用来制取过氧化钠等化合物。(2)钠和钾的合金(钾的质量分数为5080)在室温下呈液态，是原子反应堆的导热剂。(3)钠也应用在电光源上。高压钠灯发出的黄光射程远，透雾能力强，对道路平面的照度比高压水银灯高几倍。(4)钠还是一种很强的还原剂，可以把钛、锆、铌、钽等金属从它们的卤化物里还原出来。,钠灯,4、碱金属的用途,2、锂电池是一种高能电池。锂有机化学中重要的催化剂。锂制造氢弹不可缺少的材料。锂是优质的高能燃料（已经用于宇宙飞船、人造卫星和超声速飞机）。3、钾的化合物最大量的用途是做钾肥。硝酸钾还用于做火药。4、铷、铯主要是用于制备光电管、真空管。铯原子钟是目前最准确的计时仪器。,锂电池,5、焰色反应,1、原理：某些金属或其化合物灼烧时使火焰呈现出特殊的颜色。,2、操作：把铂丝用盐酸洗涤后灼烧，反复多次，至火焰变为无色。用干净的铂丝蘸一些溶液，放到酒精灯火焰上灼烧。,3、应用：（1）离子检验，物质鉴别。（2）焰火材料。,焰色反应：主要用于检验或鉴别钠、钾等单质及其化合物的存在钠（黄色）钾（浅紫色、透过蓝色钴玻璃）,要注意：焰色反应不是化学变化，而是一种物