四单元金属及其化合物

四单元金属及其化合物第1页/共58页第四单元金属及其化合物第1节钠及其化合物第2页/共58页1．掌握金属钠及其重要化合物的主要性质。2．了解钠及其化合物的应用。3．了解碱金属的主要物理性质和化学性质及其应用。第3页/共58页

◎回归教材◎一、钠1．位置与存在三ⅠA化合态钠盐

钠元素位于周期表第________周期________族。自然界中钠只能以________的形态存在，主要为________。2．物理性质软银白金属光泽

钠是一种质________、________色，有________的金属，具有________的导电、导热性，密度比水________，但比煤油________，熔点较________。良好小大低第4页/共58页化学性质实验现象化学方程式钠在空气中 缓慢氧化在空气中露置一会儿会逐渐变暗，久置表面还会形成溶液，再风干变成白色粉末____________________________________钠在空气中加热或点燃钠先熔化后燃烧，燃烧时火焰呈黄色，最后留下的固体呈淡黄色____________________________________3．化学性质4Na＋O2===2Na2O(白色固体)钠的化学性质极活泼，具强还原性，在反应中易失去一个电子，变为钠离子。

(1)与氧气反应。2Na＋O2(淡黄色固体)Na2O2第5页/共58页(2)与水反应(滴加酚酞)。化学方程式：_____________________________________；离子方程式：_____________________________________。2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑第6页/共58页

①钠、钾失火可用沙土、抹布扑灭或盖灭，不能用水灭火，也不能用CO2灭火。②钠与酸溶液(非氧化性酸)反应时，首先发生钠与酸的置换反应，然后发生钠与水的置换反应。③钠与盐溶液反应时，首先发生钠与水的反应，生成NaOH和H2，然后NaOH溶液再与盐溶液发生反应。第7页/共58页4．保存煤油(或石蜡油)

钠很容易跟空气中的氧气和水起反应，因此在实验室中，通常将钠保存在__________________里，由于ρ(Na)>ρ(煤油)，钠沉在煤油下面，将钠与氧气和水隔绝。金属钠不能保存在汽油或四氯化碳中。原子反应堆高压钠灯4NaClTi

5．用途 钠、钾合金(液态)可用于____________的导热剂；用作电光源，制作________。金属钠具有强的还原性，熔融状态下可

熔融以用于制取金属，如4Na＋TiCl4======________＋________。第8页/共58页Na2O2不是碱性氧化物，Na2O2由Na＋和O2构成，在Na2O2二、氧化钠与过氧化钠2－中，阴、阳离子个数比为1∶2。名称氧化钠过氧化钠化学式Na2ONa2O2颜色状态白色固体淡黄色固体与H2O反应_______________________________________________与CO2反应_______________________________________________生成条件_______________________________________________用途－作呼吸面罩、供氧剂和漂白剂等Na2O＋H2O===2NaOH2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑Na2O＋CO2===Na2CO32Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2在常温时，钠与O2反应燃烧或加热时，钠与O2反应第9页/共58页三、碳酸钠与碳酸氢钠名称碳酸钠碳酸氢钠化学式Na2CO3NaHCO3俗名纯碱、苏打小苏打色态白色粉末白色粉末溶解性__________________________________溶液酸碱性_________________________________________与酸反应实验现象有气泡产生离子方程式_________________________________________都易溶，Na2CO3＞NaHCO3物质的量浓度相同时，碱性：Na2CO3＞NaHCO3第10页/共58页(续表)名称碳酸钠碳酸氢钠热稳定性____________________________________________________与NaOH反应－NaHCO3＋NaOH===Na2CO3＋H2O用途在玻璃、肥皂、食品等工业中有着广泛的应用；热的纯碱溶液可除油污作为发酵粉(疏松剂)、可用于治疗胃酸、可用作灭火剂等相互转化________________________________稳定2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑Na2CO3NaHCO3第11页/共58页四、碱金属与焰色反应1．碱金属元素项目原子结构元素性质单质性质化合物性质相似性最外层均________均为______金属元素，最高正价均为____价均具________，均具轻、软、易熔的特点氢氧化物都是____碱递变性核电荷数依次____，电子层数依次____，原子半径依次____失电子能力依次_____，金属性依次____还原性依次______，密度依次______，熔沸点依次______，硬度依次______氢氧化物的碱性依次______1个电子活泼＋1强还原性强增多增多增大增强增强增强增大降低减小增强第12页/共58页2.焰色反应金属单质化合物灼烧特殊颜色

焰色反应是指某些________及其________在________时使火焰呈现________的反应。焰色反应是物理变化，是金属元素的性质，既可以是单质，也可以是化合物，如不论灼烧Na2CO3、NaCl、Na2SO4

还是钠的单质，均发出黄色火焰。K＋的火焰颜色必须透过蓝色钴玻璃观察，以防止Na＋对其造成干扰。第13页/共58页◎自主测评◎1．下列实验操作正确的是()。编号实验操作A观察钠与水反应的现象用镊子从煤油中取出金属钠，切下绿豆大小的钠，小心放入装满水的烧杯中B检验NaHCO3与Na2CO3溶液用小试管分别取少量溶液，然后滴加澄清石灰水C证明Na2O2与CO2是放热反应Na2O2用棉花包裹，放入充满CO2的集气瓶中，棉花燃烧说明是放热反应D检验Na2CO3与K2CO3溶液用铂丝分别蘸取溶液，在酒精灯外焰上灼烧，直接观察火焰的颜色第14页/共58页

解析：应将钠表面的煤油用纸吸干且烧杯中不能装满水，A错误；B项两者都有白色沉淀产生，错误；观察钾的焰色反应应该透过蓝色钴玻璃，D错误。答案：C第15页/共58页2．(双选)下列有关钠及其化合物说法正确的是()。

A．(2013年安徽高考)工业上通过电解氯化钠溶液制备金属钠和氯气

B．(2013年江苏高考)用铂丝蘸取少量某溶液进行焰色反应，火焰呈黄色，该溶液一定是钠盐溶液

C．(2013年福建高考)用加热分解的方法区分碳酸钠和碳酸氢钠两种固体

D．(2013年安徽高考)用酚酞试液可鉴别饱和食盐水和饱和纯碱溶液第16页/共58页

解析：工业上通过电解熔融的NaCl制备金属钠和氯气，A错误；火焰呈黄色也可以是钠的单质或其他化合物，这里焰色反应火焰呈黄色仅证明含有钠元素，B错误；碳酸氢钠受热易分解(产生CO2)，而碳酸钠受热无变化，C正确；饱和纯碱溶液呈碱性，滴入酚酞试液显红色，饱和食盐水呈中性，滴入酚酞试液无明显现象，D正确。答案：CD第17页/共58页测，其中不正确的是()。

3．金属活动性顺序表中K在Na的前面，K与Na在性质上具有很大的相似性。下面是根据Na的性质对K的性质的预A．K在空气中可以被空气中的氧气氧化B．K可以与乙醇发生反应生成氢气C．K与水的反应不如钠与水的反应剧烈D．K也可放在煤油中保存答案：C...第18页/共58页4．下述对焰色反应实验操作注意事项的说明，正确的是()。

①钾的火焰颜色要透过蓝色钴玻璃观察；②先将铂丝灼烧到与原来火焰的颜色相同，再蘸取被检验的物质；③每次实验后，要将铂丝用盐酸洗净；④实验时最好选择本身颜色较浅的火焰；⑤没有铂丝时，也可以用光洁无锈的铁丝代替。B．仅有④不正确D．全对A．仅有③不正确C．仅有⑤不正确答案：D第19页/共58页5．下列推断正确的是()。

A．1molNa2O2

与水反应，转移电子1mol B．Na2O、Na2O2

组成元素相同，与CO2

反应的产物也相同

C．钠能与氧气和水反应，钠暴露在空气中最终的产物是NaOH D．将酚酞试液加入Na2O2溶液中，得到红色溶液第20页/共58页

解析：Na2O、Na2O2

与CO2

反应都能生成Na2CO3

，但是Na2O2

与CO2

反应还能产生O2，B错误；钠暴露在空气中最终的产物是Na2CO3，C错误；Na2O2

有漂白性，将酚酞试液加入Na2O2

溶液中，过量的Na2O2会将溶液漂白，得不到红色溶液，D错误。

答案：A第21页/共58页重点一Na2O2

的性质

由于Na2O2

中氧元素是－1价，既可以表现出氧化性又可以表现出还原性，但Na2O2

通常表现出强氧化性。

1．Na2O2

的强氧化性

(1)Na2O2

与SO2

反应：Na2O2＋SO2===Na2SO4。

生成Fe(OH)3沉淀。

(4)Na2O2具有漂白性，投入品红溶液中，可使品红溶液褪色。(2)Na2O2投入FeCl2溶液中，可将Fe2＋氧化成Fe3＋，同时第22页/共58页

2．Na2O2与H2O、CO2反应的相关问题对于反应：2CO2＋2Na2O2===2Na2CO3＋O2,2H2O＋2Na2O2

===4NaOH＋O2↑

(1)物质的量的关系：2CO2～O2,2H2O～O2。无论是CO2或H2O的单一物质还是二者的混合物，通过足量的Na2O2时，CO2或H2O与放出O2的物质的量之比均为2∶1。第23页/共58页

(2)电子转移关系：2CO2～2Na2O2～O2～2e－，2H2O～2Na2O2～O2～2e－。

2mol的Na2O2不论与H2O还是与CO2反应均生成1molO2，转移2mole－，消耗2molH2O或2molCO2。

(3)反应先后顺序关系：Na2O2与水蒸气、CO2混合气体反应时，Na2O2可视为首先与CO2反应生成Na2CO3，CO2反应完全后，剩余的Na2O2再与水蒸气反应生成NaOH。第24页/共58页【例1】某同学想通过下图装置实验，探究SO2

与Na2O2反应的产物。

Ⅰ、检验反应中是否有O2生成的方法是_______________________________________；若有O2

生成，请写出装置C中的化学方程式：________________________。第25页/共58页限选试剂和仪器：0.1mol·LKMnO4酸性溶液、0.01mol·LKMnO4酸性溶液、0.1mol·L－1

Ⅱ、A中盛装H2SO4

溶液的仪器名称是________；D装置除起了防止空气中的水蒸气和二氧化碳进入C装置与Na2O2

反应作用外，还可以________________________________。

Ⅲ、(1)C中固体产物可能有三种情况：①只有Na2SO3；②只有________；③Na2SO3

和Na2SO4

混合物。

(2)若Na2O2

反应完全，为确定C中固体产物的成分，该同学设计如下，请您利用限选试剂和仪器帮助他完成该探究过程。－1－1Ba(NO3)2

溶液、0.1mol·L－1BaCl2、1mol·L－1

HNO3

溶液、1mol·L－1

盐酸、试管、胶头滴管。第26页/共58页实验操作预期现象和结论步骤一：取少量C中固体产物于试管中，加入适量的蒸馏水、搅拌溶解，分别取少量于A、B试管中固体完全溶解，得到无色透明溶液步骤二：取试管A，向溶液中加入________________，振荡，观察溶液颜色变化若________________；则________________步骤三：取试管B，向其中先加入__________________，振荡；再加入_______________，振荡产生______________，再加入另一试剂看到产生白色沉淀，则固体C中还含有________第27页/共58页解析：Na2O2完全反应后的产物有三种情况：只有Na2SO3；只有Na2SO4；Na2SO3与Na2SO4的混合物。当产物溶解后，往溶液中加入几滴KMnO4酸性溶液，溶液紫色若褪去，说明有Na2SO3(它有还原性)，但检验不出Na2SO4；若溶液紫色不褪去，说明C中没有Na2SO3，只有Na2SO4。检验Na2SO4可先加入盐酸，再加入BaCl2溶液。第28页/共58页答案：Ⅰ.用带火星的木条靠近干燥管口a，观察木条是否复燃2SO2＋2Na2O2===2Na2SO3＋O2

Ⅱ.分液漏斗吸收过量(或多余)的SO2，以免污染空气(或保护环境)

Ⅲ.(1)Na2SO4

(2)几滴(少量)0.01mol·L－1KMnO4酸性溶液紫红色的KMnO4溶液振荡后褪色C中含有Na2SO3过量的1mol·L－1盐酸适量0.1mol·L－1BaCl2溶液无色刺激性气味气体Na2SO4第29页/共58页【拓展应用】

1．如下图所示，若锥形瓶内是水，分液漏斗内的液体也是水，向烧杯内滴加水时，发现U型管内液体右移，静止后液面左边低于右边，则烧杯内的物质是()。

A．过氧化钠

B．碳酸氢钠

C．铝

D．铁

解析：U形管内液体右移，静止后液面左边低于右边，说明锥形瓶内气体压强增大，结合选项，可知其原因是由于Na2O2与水反应有O2

放出，使瓶内压强增大。

答案：A第30页/共58页重点二碳酸钠与碳酸氢钠主要性质比较1．性质比较性质比较应用溶解度在同温下，碳酸钠溶解度大于碳酸氢钠工业上制备纯碱溶液的碱性相同浓度时，碳酸钠水溶液的pH比碳酸氢钠的大鉴别碳酸钠和碳酸氢钠热稳定性碳酸钠稳定，受热难分解；碳酸氢钠受热易分解除去碳酸钠中混有的碳酸氢钠杂质；鉴别碳酸钠和碳酸氢钠与酸反应相同条件下放出CO2的速度NaHCO3比Na2CO3快鉴别碳酸钠和碳酸氢钠第31页/共58页（续表）性质比较应用与碳酸反应碳酸钠与碳酸反应；碳酸氢钠与碳酸不反应除去碳酸氢钠中混有的碳酸钠杂质与NaOH反应碳酸钠与NaOH不能反应，碳酸氢钠与NaOH反应除去碳酸氢钠中混有的碳酸钠杂质与CaCl2反应碳酸钠与CaCl2反应；碳酸氢钠与CaCl2不反应鉴别碳酸钠和碳酸氢钠第32页/共58页2.鉴别方法项目Na2CO3NaHCO3加热不分解分解产生使澄清石灰水变浑浊的气体与酸反应的速率慢快与酸互滴现象与滴加顺序有关现象与滴加顺序无关滴加盐溶液加CaCl2产生白色沉淀加CaCl2无明显现象溶液的碱性物质的量浓度相同时，pH大的是Na2CO3溶液，pH小的是NaHCO3溶液；滴加酚酞，深红色的是Na2CO3溶液，浅红色的是NaHCO3溶液第33页/共58页

【例2】(2013年广东东莞质检)发酵粉是一种化学膨松剂，可由小苏打、臭粉(碳酸氢铵)、明矾[KAl(SO4)2·12H2O]中的两种物质组成。某小组为探究不同品牌的发酵粉的化学成分，进行如下实验。

【提出假设】(1)假设1：由小苏打和臭粉组成。假设2：由小苏打和明矾组成。假设3：由__________________________组成。第34页/共58页【方案与流程】为探究甲品牌的发酵粉的成分，某同学设计如下实验，得到如下现象：(2)结合步骤①～③分析，气体A为________，该发酵粉的成分为__________________。第35页/共58页

(3)若步骤①和②操作不变(现象也相同)，将步骤③中足量稀盐酸改为足量氯化钡溶液，观察到有白色沉淀生成，能否确定发酵粉的成分？说明理由：__________________________________________________________________________________。

(4)乙品牌的发酵粉的化学组成可能为假设2情况，请设计实验验证。实验仪器和用品任选，限选试剂：稀盐酸、0.1mol·L－1NaOH溶液，写出实验步骤、预期现象和结论。第36页/共58页实验步骤预期现象和结论步骤1：取少量样品溶于足量的盐酸后，将溶液分成两份，分别装入A、B试管中—步骤2：_______________________________________________________________________________________，证明有Na＋，发酵粉中有NaHCO3步骤3：___________________________________________________________________________________________________，结合步骤2中的结论，假设2成立第37页/共58页混合溶液，若要证明小苏打存在，则可以用焰色反应检验Na，若要证明明矾存在，则可以用焰色反应检验K＋(或加入氢氧化

解析：(1)由题意可知假设3为臭粉和明矾。(2)由发酵粉与熟石灰混合研磨得到气体可知，气体A应该是氨气，也就是说假设1或假设3成立，假设2不成立；假设1受热分解得到碳酸钠，假设3得到硫酸铝钾，加入盐酸，若为假设1则有CO2气体产生，若为假设3则无气体产生；如果加入足量氯化钡溶液，则假设1生成碳酸钡白色沉淀，假设3产生硫酸钡白色沉淀，由于现象相同，无法判别发酵粉的成分。(3)若发酵粉的成分是小苏打和明矾，溶于足量的盐酸后得到氯化钠和硫酸铝钾＋钠溶液检验Al3＋)。第38页/共58页答案：(1)臭粉和明矾(2)氨气(或NH3)NaHCO3

和NH4HCO3(3)不能。因为加热NaHCO3分解成Na2CO3，Na2CO3和明矾都能与BaCl2

溶液反应生成白色沉淀(4)步骤2：用洁净的铂丝蘸取A中的溶液，在酒精灯火焰上灼烧，观察焰色焰色呈黄色步骤3：向B试管中逐滴滴加0.1mol·L－1NaOH溶液看到有白色沉淀生成(或先产生白色沉淀后沉淀溶解)，证明发酵粉中有明矾第39页/共58页(1)当Na2CO3、NaHCO3溶液的浓度不同时，一般不用气体法。(2)不能用Ca(OH)2

或Ba(OH)2

溶液鉴别Na2CO3

和NaHCO3，因为二者都能产生白色沉淀。第40页/共58页【拓展应用】

2．有两试管分别装有Na2CO3

和NaHCO3

溶液，下列操作或判断正确的是()。

解析：加入澄清石灰水均可以产生碳酸钙沉淀，A错误；加入稀盐酸，反应剧烈者是碳酸氢钠，B错误；加入等浓度的盐酸，立即产生气泡者为碳酸氢钠，D错误。

答案：C方案操作判断A分别加入澄清石灰水产生沉淀者为Na2CO3B分别加入等浓度的稀盐酸反应较剧烈者为Na2CO3C分别加入CaCl2溶液产生沉淀者为Na2CO3D逐渐加入等浓度的盐酸立即产生气泡者为Na2CO3第41页/共58页工艺流程与物质的制备

物质制备是中学化学的重要组成部分，与物质制备有关工艺流程就是用“原料制备产品”的工业过程，试题常常涉及到实验步骤、操作名称、反应方程式书写、绿色化学的标准、可循环利用的物质等等。第42页/共58页

1．解题思路：一是对比分析生产流程示意图中的第一种物质原材料与最后一种物质产品，从对比分析中找出原料与产品之间的关系，明确目的是制备什么物质，从题干或问题中获取有用信息，了解产品的性质；二是弄清生产流程过程中原料转化为产品的基本原理和除杂分离提纯产品的化工工艺，写出主要的化学反应方程式或制备原理，从中了解流程图，然后再结合设问答题。第43页/共58页

2．答题指导：如果在制备过程中出现一些受热易分解的物质或产物，则要注意对温度的控制。如H2O2

、Ca(HCO3)2

、KMnO4、浓硝酸等物质；如果产物是一种会水解的盐，且水解产物中有挥发性的酸产生时，则要加相对应的酸来防止水解。如制备FeCl3、AlCl3、MgCl2

等物质时，要蒸干其溶液得到固体溶质时，都要加相应的酸或在酸性气流中干燥来防止它水解，否则得到的产物分别是Fe2O3、Al2O3、MgO；如果产物是一种强的氧化剂或强的还原剂，则要注意使它们发生氧化还原反应第44页/共58页的物质接触；如果产物是一种易吸收空气中的CO2

或水(潮解或发生反应)而变质的物质(如NaOH固体等物质)，则要注意防止在制备过程中对CO2

或水的除去，也要防止空气中的CO2

或水进入装置中；如果题目中出现了包括产物在内的各种物质的溶解度信息，则要注意对比它们的溶解度随温度升高而改变的情况，找出合适的分离方法。第45页/共58页【例3】我国化学家侯德榜改革国外的纯碱生产工艺，生产流程可简要表示如下：(1)向沉淀池中通入CO2和氨气，应先通入__________(填化学式)，原因是______________________________。(2)沉淀池中发生反应的化学方程式是：_______________。第46页/共58页

(3)母液中的溶质主要是____________。向母液中通氨气加入细小食盐颗粒，冷却析出副产品，通入氨气的作用是______________________。

(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，物质X是________，从沉淀池中提取沉淀的操作是__________。

(5)写出煅烧炉中发生反应的化学方程式：______________________________________________。第47页/共58页

(6)这样制得的产品碳酸钠中可能含有的杂质是________(填化学式)，为检验该杂质的存在，具体操作是________________________________________。

解析：向沉淀池中通入氨气，使溶液显碱性，有利于CO2吸收；母液中的溶质主要是副产品NH4Cl，通氨气及加入细小食盐颗粒都可使NH4Cl的溶解平衡向结晶方向移动；采取循环操作可提高原料的利用率；由于用了饱和食盐水使析出的碳酸氢钠含氯化钠，则纯碱中混有氯化钠。第48页/共58页

答案：(1)NH3

因为CO2溶解度较小，而NH3

易溶于水，先通NH3

有利于CO2

吸收

(2)NH3＋CO2＋NaCl＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl(3)NH4Cl(4)循环I

增大NH4

浓度，使NH4Cl更易析出CO2

过滤(5)2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O(6)NaCl取少量试样溶解，加用HNO3酸化的AgNO3

溶液，若有白色沉淀，说明含有NaCl杂质

＋第49页/共58页1．下列有关钠及其化合物不正确的是()。考点一钠及其氧化物

A．(2013年广东潮州质检)金属钠在空气中燃烧产生黄色火焰，生成淡黄色固体

B．(2013年广东汕头质检)NaClO可用作消毒剂

C．(2013年广东揭阳质检)为测定熔融氢氧化钠的导电性，可将氢氧化钠固体放在石英坩埚中加热熔化

D．(2013年广东深圳质检)Na2O2

可作为潜艇工作人员的供氧剂...第50页/共58页

解析：金属钠在空气中燃烧生成淡黄色Na2O2，产生黄色火焰，A正确；NaClO具有强氧化性，可以起杀菌消毒的作用，B正确；氢氧化钠与二氧化硅反应，会腐蚀石英坩埚，C错误；Na2O2

可与二氧化碳、水蒸气反应生成氧气，D正确。答案：C第51页/共58页2．下列关于Na2O2

的叙述正确的是()。

A．Na2O2

中阴、阳离子的个数比为1∶1 B．Na2O2

分别与水及CO2反应产生相同量的O2

时，需要水和CO2的质量相等

C．Na2O2

分别与水及CO2反应产生相同量的O2

时，转移电子的物质的量相等

D．Na2O2

的漂白原理与SO2

的漂白原理相同第52页/共58页

解析：