高考化学一轮复习讲义 大单元三　第六章　第15讲　碱金属　钠及其重要化合物的转化

第15讲碱金属钠及其重要化合物的转化[复习目标]1.根据钠的性质掌握碱金属的通性和差异，掌握焰色试验的操作及注意事项。2.熟练掌握钠及其重要化合物的转化关系，特别是碳酸钠与碳酸氢钠相互转化关系的应用。考点一碱金属焰色试验1.碱金属(Li、Na、K、Rb、Cs)性质相似性递变性(由Li→Cs)原子结构最外层均有1个电子电子层数逐渐增多，核电荷数逐渐增大，原子半径逐渐增大元素性质都具有较强的金属性，最高正价均为+1金属性逐渐增强单质性质物理性质(除Cs外)都呈银白色，密度较小，熔点低密度逐渐增大(钾反常)，熔点逐渐降低化学性质都具有较强的还原性，还原性逐渐增强与O2反应越来越剧烈，产物越来越复杂2.用批判性思维看碱金属及其化合物(1)碱金属的密度一般随核电荷数的增大而增大，但钾的密度比钠小。(2)碱金属一般都保存在煤油中，但锂的密度小于煤油，通常将锂密封在石蜡油中。(3)锂与O2反应与钠不同，无论是常温还是加热，Li与O2反应只生成Li2O。(4)NaOH、KOH及钠、钾形成的大多数盐都易溶于水；LiOH的溶解度很小，锂的氟化物、碳酸盐、磷酸盐都是难溶盐。3.检验碱金属元素的实验方法——焰色试验(1)概念：很多金属或它们的化合物在灼烧时都会使火焰呈现出特征颜色，属于物理变化，是元素的性质。(2)重要碱金属元素的焰色：钠：黄色；钾：紫色(透过蓝色钴玻璃观察)。(3)焰色试验的操作1.焰火中红色来源于钠盐灼烧(2022·全国乙卷，7D)()2.非金属单质燃烧时火焰均为无色()3.Na2SO4与NaOH灼烧时火焰颜色相同()4.焰色试验均应透过蓝色钴玻璃观察()答案1.×2.×3.√4.×一、碱金属的还原性1.碱金属单质及其化合物有广泛应用。回答下列问题：(1)锂是最轻的活泼金属，常用于制造高效锂电池。电解池中的电解液不能用水作溶剂，原因是。

(2)金属钾是一种活泼的金属，下列有关其性质的说法正确的是(填字母)。

A.钾在空气中燃烧时，只生成K2OB.钾与水反应，由于反应剧烈可能会发生爆炸C.钾与水反应比钠与水反应更剧烈，说明钾元素的金属性比钠元素强D.钾的焰色试验要透过蓝色钴玻璃观察E.在金属钾与水反应的实验中，钾浮在液面上并燃烧，与其密度及反应的热效应有关答案(1)锂可以与水反应(2)BCDE二、金属氢化物的还原性金属氢化物是金属与氢的二元化合物，活泼金属(如碱金属)氢化物，都是优良的还原剂，过渡金属合金(或金属互化物)的氢化物被用作储氢材料。2.根据金属氢化物的特点解答下列问题。(1)KH是一种野外供氢剂，其电子式为，与水反应放出氢气，化学方程式为。

生成1mol氢气时，反应中转移的电子数为。

(2)NaH在无水条件下可作为某些钢铁制品的脱锈剂(铁锈的成分表示为Fe2O3)，脱锈过程中生成两种产物，其反应的化学方程式：。

(3)以氢化锂(LiH)和氯化铝为原料合成氢化铝锂(LiAlH4)，反应的化学方程式：。

答案(1)K+[H··]-KH+H2O=KOH+H2↑NA(或6.02×10(2)3NaH+Fe2O3=2Fe+3NaOH(3)4LiH+AlCl3=LiAlH4+3LiCl考点二钠及其重要化合物的转化关系重要方程式书写再落实(1)Na2O2吸收水和二氧化碳的化学方程式分别为2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑，

2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2。(2)以海水中的氯化钠为原料分别制取金属钠、烧碱、纯碱的化学方程式：①制取金属钠：2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑；②现代工业制烧碱：2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑；③制取纯碱：NH3+NaCl+CO2+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl，2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑。

(3)烧碱溶液中通入CO2的离子方程式：①CO2少量：2OH-+CO2=CO32-+H2②CO2过量：OH-+CO2=HCO3(4)饱和碳酸钠溶液中通入CO2的离子方程式：2Na++CO32-+CO2+H2O=2NaHCO3一、钠及其化合物的转化条件判断1.在指定条件下，下列选项所示的物质间转化不能实现的是()A.Na(s)Na2O2(s)B.Na2O2(s)Na2CO3(s)C.NaCl(aq)Cl2(g)D.NaOH(aq)Al(OH)3(s)答案D解析Na在O2中加热生成Na2O2，A正确；Na2O2与CO2反应生成Na2CO3和O2，B正确；电解NaCl溶液得到NaOH、Cl2、H2，C正确；向NaOH溶液中加入金属铝生成Na[Al(OH)4]，D错误。2.(2024·盐城模拟)在指定条件下，下列选项所示的物质间转化能实现的是()A.CO2(g)NaHCO3(aq)B.NaCl(aq)NaHCO3(s)C.Na2CO3(aq)NaHCO3(aq)D.NaClO4(aq)HClO4(aq)答案C解析CO2与足量NaOH溶液反应生成Na2CO3，A错误；向NaCl溶液中通入CO2不能生成NaHCO3，B错误；Na2CO3、CO2和水反应生成NaHCO3，C正确；HClO4的酸性强于碳酸，D错误。二、侯氏制碱法(溯源教材人教必修第一册P40科学史话)3.[2021·河北，14(1)(2)(3)(4)②]化工专家侯德榜发明的侯氏制碱法为我国纯碱工业和国民经济发展做出了重要贡献，某化学兴趣小组在实验室中模拟并改进侯氏制碱法制备NaHCO3，进一步处理得到产品Na2CO3和NH4Cl，实验流程如图：(1)从A~E中选择合适的仪器制备NaHCO3，正确的连接顺序是(按气流方向，用小写字母表示)。

(2)B中使用雾化装置的优点是。

(3)生成NaHCO3的总反应的化学方程式为。

(4)反应完成后，将B中U形管内的混合物处理得到固体NaHCO3和滤液：向滤液中加入NaCl粉末，存在NaCl(s)+NH4Cl(aq)→NaCl(aq)+NH4Cl(s)过程。为使NH4Cl沉淀充分析出并分离，根据NaCl和NH4Cl溶解度曲线，需采用的操作为、、洗涤、干燥。

答案(1)aefbcd(2)使氨盐水雾化，可增大与二氧化碳的接触面积，从而提高产率(或其他合理答案)(3)NH3·H2O+NaCl+CO2=NH4Cl+NaHCO3↓(4)冷却结晶过滤解析(4)根据溶解度随温度的变化曲线可以看出，氯化铵的溶解度随着温度的升高而不断增大，而氯化钠的溶解度随着温度的升高变化并不明显，所以要想使NH4Cl沉淀充分析出并分离，需采用的操作为冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。侯氏制碱法(1)原理：以NaCl、NH3、CO2等为原料先制得NaHCO3，然后加热分解生产出纯碱(Na2CO3)。NH3+CO2+H2O=NH4HCO3NH4HCO3(aq)+NaCl(aq)=NaHCO3(s)+NH4Cl(aq)总反应：CO2+NH3+NaCl+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O(2)工艺流程(3)操作注意事项①一定是先通NH3后通CO2(先通NH3使溶液呈碱性，再通入CO2反应生成NH4HCO3。运用两种气体溶解性的差异，得到浓溶液)。②结晶析出NaHCO3，原理是由于NaHCO3的溶解度在体系中最小，优先析出(运用固体溶解度的差异)。课时精练[分值：100分](1~9题，每小题7分)1.在嫦娥五号带回的月壤中，发现了一种富含水分子和铵根离子的矿物晶体NH4、KA.该晶体的熔点很低B.溶于水后溶液呈酸性C.可以用焰色试验检验其中所含的K元素D.所含的金属元素中Cs的金属性最强答案A解析该晶体属于离子晶体，离子晶体的熔点通常较高，A错误；NH4+、K+、Cs+、Rb+、Mg2+、Cl-中，NH4+是弱碱阳离子，会水解产生H+，使溶液呈酸性，B正确；K的焰色为紫色(需透过蓝色钴玻璃)，因此可以利用焰色试验检验其中所含的K元素，C2.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的性质的预测，其中不正确的是()A.K可以被空气中的O2氧化B.K可以与乙醇发生反应生成H2C.K与水的反应不如Na与水的反应剧烈D.K也可放在煤油中保存答案C解析金属活动性顺序表中K在Na的前面，K比Na活泼，故K在空气中可以被O2氧化，A正确；Na与乙醇反应放出H2，K也能与乙醇反应放出H2，B正确；K与水的反应比Na与水的反应剧烈，C错误；Na、K均可放在煤油中保存，D正确。3.(2025·淮安一模)反应2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2可用于制备氧气。下列说法不正确的是()A.Na+的结构示意图为B.Na2O2中既含离子键又含共价键C.CO32-中C元素的化合价为D.CO2的空间结构为直线形答案A解析A项，Na是11号元素，故Na+的结构示意图为，错误；B项，Na+与O22-之间为离子键，O22-中含有O—O共价键，正确；C项，已知CO32-中O的化合价为-2价，故C元素的化合价为+4价，正确；D项，CO2中心原子C的价层电子对数为4.(2024·东台期末)工业上利用NaCl为原料可制取钠的单质和化合物，转化关系如图所示。下列说法错误的是()A.反应①的原理是电解饱和食盐水B.反应②应向饱和食盐水中依次通入过量的NH3和CO2C.反应③的转化条件可以是加热D.反应④的副产物H2、Cl2可用于工业上制盐酸答案A解析A项，反应①的原理为电解熔融NaCl，错误；B项，反应②是侯氏制碱法的主要反应，向饱和食盐水中依次通入过量的NH3和CO2，使溶解度较小的NaHCO3从溶液中析出，正确；C项，可通过加热NaHCO3固体获得Na2CO3，正确；D项，反应④是电解饱和食盐水，生成NaOH的同时获得副产物H2、Cl2，H2、Cl2反应生成HCl，HCl溶于水得盐酸，正确。5.(2024·南京二模)碱金属和碱土金属元素分别位于元素周期表的ⅠA族和ⅡA族，它们的化合物应用广泛。历史上曾以NaCl为原料生产NaOH作为化学工业开端的标志。Na2CO3可由侯氏制碱法获得。Na2O2是强氧化剂，熔融条件下可将Fe2O3氧化为Na2FeO4。格氏试剂(如CH3MgCl)在有机化学中有重要用途，但易与空气中的CO2等发生反应。下列有关说法不正确的是()A.侯氏制碱法中的物质转化：NaClNaHCO3Na2CO3B.由CH3MgCl制备乙酸的物质转化：CH3MgClCH3COOMgClCH3COOHC.电解饱和NaCl溶液的阴极反应：2H2O+2e-=H2↑+2OH-D.Na2O2与Fe2O3共熔的反应：Fe2O3+3Na2O22Na2FeO4+Na2O答案A解析A项，在侯氏制碱法中，饱和食盐水中先通入NH3达到饱和，再通入CO2后可析出NaHCO3晶体，灼烧后生成Na2CO3，错误。6.(2026·江苏靖江中学模拟)以不同类别物质间的转化为线索，认识钠及其化合物。下列分析不正确的是()A.反应③表明CO2具有酸性氧化物的性质B.反应④说明NaHCO3的热稳定性强于Na2CO3C.反应⑤⑥可用于潜水艇中氧气的供给D.上述转化中发生的反应有分解反应、化合反应、置换反应答案B解析二氧化碳与氢氧化钠反应生成碳酸钠和水，则反应③表明CO2具有酸性氧化物的性质，故A正确；碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠，则反应④说明Na2CO3的热稳定性强于NaHCO3，故B错误；过氧化钠分别与水、二氧化碳反应均生成氧气，可用于潜水艇中氧气的供给，故C正确；④是分解反应，①是化合反应，②是置换反应，故D正确。7.侯德榜是我国杰出的化学家，是“侯氏制碱法”的创始人。NaCl+CO2+NH3+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl是“侯氏制碱法”的重要反应。下面是4位同学对该反应涉及的有关知识发表的部分见解，其中不正确的是()A.甲同学说：该条件下NaHCO3的溶解度较小B.乙同学说：NaHCO3不是纯碱C.丙同学说：析出NaHCO3固体后的溶液中只含氯化铵D.丁同学说：该反应是在饱和食盐水中先通入氨气，再通入二氧化碳答案C8.(2025·苏锡常镇二模)实验室模拟侯氏制碱法制备Na2CO3。下列实验原理、装置及操作不能达到实验目的的是()A.制取CO2B.制取NH3C.制备NaHCO3固体D.灼烧NaHCO3固体答案D解析A项，实验室可以用CaCO3和稀盐酸来制备CO2，反应原理为CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑，A装置能够达到实验目的，不符合题意；B项，实验室可以加热Ca(OH)2和NH4Cl的混合物来制备NH3，反应原理为Ca(OH)2+2NH4ClCaCl2+2H2O+2NH3↑，B装置能够达到实验目的，不符合题意；C项，根据侯氏制碱法可知，向饱和食盐水中通入NH3和CO2可制得NaHCO3，NH3极易溶于水，需要防倒吸装置，C装置能够达到实验目的，不符合题意；D项，灼烧固体需在坩埚或硬质玻璃管中进行，不能在蒸发皿中灼烧，即D装置不能达到实验目的，符合题意。9.实验室用Na与H2反应制备氢化钠(NaH)，氢化钠与水反应会生成氢氧化钠和氢气。下列实验装置和原理不能达到实验目的的是()A.装置甲制取H2B.装置乙净化、干燥H2C.装置丙制备NaHD.装置丁吸收尾气答案D解析锌与稀盐酸反应可制备H2，A正确；制备的H2中含有挥发出的HCl气体和水蒸气，NaOH溶液可除去HCl，浓硫酸可除去水蒸气，B正确；干燥纯净的H2与Na在加热条件下反应可生成NaH，C正确；丁装置中装有碱石灰，是为了防止空气中的水蒸气与生成的NaH反应，而不是为了吸收尾气，D错误。10.(11分)(2024·徐州模拟)分别取等物质的量浓度的氢氧化钠溶液各100mL，再通入一定量的CO2，随后分别各取20mL溶液，向其中逐滴滴入0.2mol·L-1的盐酸，在标准状况下产生CO2的体积与所加入盐酸的体积的关系如图(分A、B两种情况)：(1)在A情况下，溶质是(填化学式)，其物质的量之比为。

(2)在B情况下，溶质是(填化学式)，其物质的量之比为。

(3)原氢氧化钠溶液的物质的量浓度为。

答案(1)NaOH、Na2CO31∶1(2)Na2CO3、NaHCO31∶1(3)1.5mol·L-1解析(1)对于A情况，V1=100mL，V2=(150-100)mL=50mL<V1，据此判断溶液中溶质的成分是NaOH和Na2CO3。根据NaOH+HCl=NaCl+H2O，Na2CO3+HCl=NaHCO3+NaCl，NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+-50mL=100mL>V1，据此判断溶液中溶质的成分是Na2CO3和NaHCO3。根据Na2CO3+HCl=NaHCO3+NaCl，NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑可知，n(NaHCO3)∶n(Na2CO3)=(150mL-50mL-50mL)∶50mL=1∶1。(3)当加入150mL盐酸时，恰好完全反应，此时溶液中溶质为NaCl。则n(NaOH)=n(Na+)=n(Cl-)=0.2mol·L-1×0.15L=0.03mol，所以原氢氧化钠溶液的物质的量浓度为0.03mol0.02L=1.5mol·L-111.(12分)如图是模拟“侯氏制碱法”制取NaHCO3的部分装置。(1)装置Ⅰ中反应的离子方程式为。装置Ⅱ洗气瓶中盛有溶液。

(2)实验时应先通入，后通入。接口a应与接口(填“b”或“c”)连接。

(3)反应结束后，过滤出固体，对固体进行洗涤、干燥后，将固体置于(填字母)中，在300℃下加热可制取纯碱。

答案(1)CaCO3+2H+=Ca2++