1、第二单元 钠、镁及其化合物,一 钠,二 氧化钠和过氧化钠,教材研读,三 碳酸钠、碳酸氢钠,四 镁,突破一 过氧化钠的特性及其与H2O、CO2反应的有关计算,突破二 碳酸钠、碳酸氢钠与酸反应的规律,重难突破,突破三 二元弱酸(或酸酐)与强碱溶液反应产物的确定,一、钠 1.物理性质:钠呈 银白 色,有 金属 光泽,硬度很 小 ,可 以用 小刀 切割(钠和金刚石的硬度分别是0.4和10),具有良好的导 电性和导热性,密度(0.97 gcm-3)比水 小 ,比煤油 大 ,熔点较 低 。,教材研读,2.化学性质:钠原子最外层只有 1 个电子,在反应中很容易 失 去 电子,所以钠是一种 很活泼 的金属单质
2、,表现出较强的 还原 性。 (1)与非金属单质反应:a.常温下与空气中的氧气反应,化学方程式为4Na +O2 2Na2O;b.加热条件下与空气中的氧气反应,化学方程式为2Na+ O2 Na2O2。,应放热 ;c.四处游动 生成气体 ;d.酚酞变红 生成碱。 (3)过量钠与盐酸反应:先与 HCl 反应,再与 H2O 反应。化学 方程式是 2Na+2HCl 2NaCl+H2 , 2Na+2H2O 2 NaOH+H2 。 (4)与饱和石灰水反应:化学方程式是 2Na+2H2O 2NaOH+H2,现象是 有晶体析出 。,(2)与水反应:2Na+2H2O 2NaOH+H2。现象及解释:a.浮在水面上 密
3、度比水小 ;b.熔化成小球 钠的熔点低 , 反,(5)与盐反应:a.与CuSO4溶液反应的化学方程式是 2Na+2H2O 2 NaOH+H2 , 2NaOH+CuSO4 Na2SO4+Cu(OH)2 ;b.与熔融 CuSO4反应的化学方程式是 2Na+CuSO4(熔融) Na2SO4+Cu 。,3.工业制法:电解 熔融氯化钠 ,化学方程式是 2NaCl(熔融)2Na+Cl2 。,4.存在:自然界中钠只能以 化合 态的形式存在,主要存在形式有NaCl 、Na2SO4、Na2CO3、NaNO3等。,6.用途:(1)用于冶炼金属单质和制备一些钠的化合物,如4Na+TiCl4 4NaCl+Ti。 (2
4、)钠和钾的合金在常温下是 液 体,可用作原子反应堆的导热 剂。 (3)高压钠灯用于道路和广场的照明,这是由于钠蒸气发出的黄光射程 远 ,透雾能力 强 。,5.保存:实验室中通常将钠保存在 煤油 里,使其与 空气 隔 绝。如果将金属钠长期暴露在空气中,则最终生成白色的 Na2CO3粉末。,2.化学性质:Na2O属于 碱性 氧化物。 (1)与水反应:Na2O+H2O 2NaOH 。 (2)与CO2反应:Na2O+CO2 Na2CO3 。 (3)与盐酸反应:Na2O+2HCl 2NaCl+H2O。 (4)在空气中加热:2Na2O+O2 2Na2O2。,二、氧化钠和过氧化钠 (一)氧化钠 1.物理性质
5、:Na2O是白色固体。,(二)过氧化钠 1.物理性质:Na2O2是 淡黄 色固体。,2.化学性质:Na2O2 不是 碱性氧化物。常用作 供氧 剂和 漂白 剂。 (1)与水反应:2Na2O2+2H2O 4NaOH+O2。 (2)与CO2反应:2Na2O2+2CO2 2Na2CO3+O2。 (3)与盐酸反应:2Na2O2+4HCl 4NaCl+2H2O+O2。,(4)与饱和的澄清石灰水反应:2Na2O2+2H2O 4NaOH+O2,现象是有晶体析出 。,(5)与硫酸铜溶液反应:2Na2O2+2H2O 4NaOH+O2,2NaOH+CuSO4,Cu(OH)2+Na2SO4。,三、碳酸钠、碳酸氢钠 (
6、一)碳酸钠 1.物理性质:碳酸钠俗称 纯碱 、 苏打 ,是 白 色固体, 比NaHCO3 更 易溶于水,水溶液呈 碱 性。热的纯碱溶液可 以除去物品表面的 油污 。Na2CO310H2O在空气中易 失去 结晶水而 风化 (化学变化)。,2.化学性质 (1)与盐酸反应:Na2CO3+2HCl 2NaCl+H2O+CO2。 (2)通入CO2气体:Na2CO3+CO2+H2O 2NaHCO3 。饱和Na2CO3 溶液中通入 过量 的CO2气体,会产生白色沉淀。 (3)与Ca(OH)2反应:Na2CO3+Ca(OH)2 CaCO3+2NaOH 。 (4)向碳酸钠溶液中滴加盐酸:Na2CO3+HCl N
7、aHCO3+NaCl 、 NaHCO3+HCl NaCl+H2O+CO2。现象是先 不产生气泡 ,一 段时间后才 有气泡 产生。,(5)向盐酸中滴加碳酸钠溶液:Na2CO3+2HCl 2NaCl+H2O+ CO2 。现象是 立即产生气泡 。 (6)侯氏制碱法:NaCl+NH3+CO2+H2O NaHCO3+NH4Cl ,2 NaHCO3 Na2CO3+CO2+H2O 。 向滤液中加食盐和通氨气,能增大 Cl- 和 N 的浓度,使溶 解平衡NH4Cl(s) N (aq)+Cl-(aq)向左移动,有利于NH4Cl析出,又能 利用氨水的 碱 性使NaHCO3转化为溶解度较大的 Na2CO3 , 提高
8、析出的NH4Cl的纯度。,(二)碳酸氢钠 1.物理性质:俗称 小苏打 ,是 白 色固体,易溶于水,水溶液呈碱 性(相同条件下比同浓度的Na2CO3溶液的碱性 弱 )。,2.化学性质 (1)与盐酸反应:NaHCO3+HCl NaCl+CO2+H2O 。 (2)与NaOH溶液反应: NaHCO3+NaOH Na2CO3+H2O 。,(3)与Ca(OH)2溶液反应 a.NaHCO3溶液中加入少量澄清石灰水:2NaHCO3+Ca(OH)2 Na2CO3 +CaCO3+2H2O。 b.NaHCO3溶液中加入过量澄清石灰水:NaHCO3+Ca(OH)2 CaCO3+H2O+NaOH 。,(4)不稳定性:
9、2NaHCO3 Na2CO3+CO2+H2O 。,3.用途:NaHCO3是 发酵粉 和 泡沫灭火器 中的主要成分,医 疗上用于 治疗胃酸过多 。,四、镁 1.物理性质: 银白 色的轻金属,有较强的延展性,有 良好 的 导电性、导热性。,2.化学性质 (1)与非金属单质反应 2Mg+O2 2MgO;3Mg+N2 Mg3N2。 (2)与沸水反应: Mg+2H2O Mg(OH)2+H2 。 (3)与酸反应 a.非氧化性酸:Mg+2HCl MgCl2+H2; b.氧化性酸:Mg+4HNO3(浓) Mg(NO3)2+2NO2+2H2O。,(4)与CO2反应: 2Mg+CO2 2MgO+C 。,3.从海水
10、中提取镁 (1)先将海边大量的贝壳煅烧成生石灰,并将生石灰制成石灰乳:CaCO3 CaO+CO2 ,CaO+H2O Ca(OH)2 。提炼镁的工厂 宜建在 海边 。 (2)将石灰乳加入到沉淀池中,过滤得到Mg(OH)2沉淀:MgCl2+Ca(OH)2 Mg(OH)2+CaCl2 。 (3)将Mg(OH)2与盐酸反应得到氯化镁:Mg(OH)2+2HCl MgCl2+2H 2O,得到的溶液蒸发、结晶获得MgCl26H2O。,(4)将六水合氯化镁在HCl的气流中加热,得到无水氯化镁:MgCl26H2O MgCl2+6H2O 。 (5)电解 熔融 的氯化镁,就可以得到金属镁和氯气,化学方程式是 MgC
11、l2(熔融) Mg+Cl2 。,1.向分别盛有100 mL水、100 mL 0.1 molL-1盐酸、100 mL 0.01 molL-1 硫酸铜溶液的X、Y、Z三个烧杯中各投入0.05 mol Na。下列有关说法 正确的是 ( D ) A.三个烧杯中发生的离子反应均为2Na+2H2O 2Na+2OH-+H2 B.三个烧杯中钠均在液面上剧烈反应,且X烧杯中反应最剧烈 C.三个烧杯中反应后,形成的溶液中溶质的物质的量浓度相同 D.三个烧杯中反应后,生成的气体的质量一定相同,2.为除去括号内的杂质,所选用的试剂或方法不正确的是 ( D ) A.Na2CO3溶液(NaHCO3),选用适量的NaOH溶
12、液 B.NaHCO3溶液(Na2CO3),通入过量的CO2气体 C.Na2O2粉末(Na2O),将混合物在氧气中加热 D.Na2CO3溶液(Na2SO4),加入适量的Ba(OH)2溶液,过滤,3.取一支大试管,加入20 mL饱和澄清石灰水(=1.6 gcm-3),再加入5 mL 苯(=0.87 gcm-3),静置后缓慢加入黄豆粒大小的钠块(=0.97 gcm-3)。 能观察到的实验现象有 ( B ) 钠在饱和澄清石灰水层反应并四处游动 有气体产生 澄清石灰水变浑浊 钠在石灰水与苯的界面处反应并上下跳动 钠停留在苯层不反应 钠块最后消失 A. B. C. D.,4.过氧化钠具有强氧化性,遇木炭、
13、铝粉等还原性物质时可燃烧。下列 有关说法不正确的是 ( A ) A.Na2O2与CO2反应时,Na2O2是氧化剂,CO2是还原剂 B.1 mol过氧化钠中阴离子的数目为NA C.过氧化钠与木炭、铝粉反应时,过氧化钠均表现出强氧化性 D.过氧化钠与二氧化硫反应时可生成硫酸钠,突破一 过氧化钠的特性及其与H2O、CO2反应的有关计算(1)1 mol CO2、H2O(g)分别与足量Na2O2反应时,固体分别增重28 g 和2 g,其混合气体与Na2O2完全反应,m=28n(CO2)+2n(H2O),气体体积V =V(剩)=V(O2)= V(原)。 (2)由Na2O2分别与CO2、H2O反应的化学方程
14、式推导出CO+Na2O2 Na2CO3、H2+Na2O2 2NaOH(实际上两反应均不能发生)后可知,重难突破,CO、H2或二者的混合气体燃烧后的产物立即与足量Na2O2反应,m=28 n(CO)+2n(H2),即增加的质量就等于原CO、H2或二者的混合气体的质 量。 (3)CO、H2、CO2、H2O(g)的混合气体置于足量的Na2O2中,用电火花连 续作用,m=28n(CO)+n(CO2)+2n(H2)+n(H2O),剩余气体的体积V(O2)= V(CO2)+V(H2O)。 (4)烃的含氧衍生物CxHyOz,若能写成(CO)m(H2)n的形式,其燃烧产物通过 Na2O2后,固体增加的质量就等
15、于原有机物的质量。,典例1 在密闭容器中充入CO2、CO、CH4的混合气体共m g,若加入足 量Na2O2,充分振荡并不断用电火花引燃至反应完全,测得固体质量增加 m g,则CO2与CH4的体积比为 ( C ) A.31 B.21 C.11 D.任意比,解析 2CO+O2 2CO2 2Na2O2+2CO2 2Na2CO3+O2得:Na2O2+CO Na2CO3(虚拟的反应) 即:CO可被Na2O2完全吸收 2H2+O2 2H2O 2Na2O2+2H2O 4NaOH+O2得:Na2O2+H2 2NaOH(虚拟的反应),即:H2可被Na2O2完全吸收 由于CO完全被吸收,当CO2、CH4的体积比符
16、合11时,可被Na2O2完全 吸收。 温馨提示 (1)Na2O2与SO2反应:Na2O2+SO2 Na2SO4。 (2)Na2O2投入FeCl2溶液中,可将Fe2+氧化成Fe3+,同时生成Fe(OH)3沉淀。 (3)Na2O2投入氢硫酸中,可将H2S氧化成单质硫,溶液变浑浊。 (4)Na2O2投入Na2SO3溶液中,可将S 氧化成S 。 (5)Na2O2投入品红溶液中,可使品红溶液褪色。,1-1 下列关于Na2O2的说法正确的是 ( C ) A.Na2O2与SO2反应生成Na2SO3和O2 B.Na2O2投入到酚酞溶液中,溶液变红 C.Na2O2与水反应,Na2O2既是氧化剂,又是还原剂 D.
17、Na2O2能与酸反应生成盐和水,所以Na2O2是碱性氧化物,解析 过氧化钠具有强氧化性,与二氧化硫反应生成Na2SO4,A错误;过 氧化钠与H2O反应生成了NaOH,溶液变红,过氧化钠具有强氧化性,能使 红色溶液褪色,B错误;2Na2O2+2H2O 4NaOH+O2,过氧化钠既作氧 化剂又作还原剂,C正确;碱性氧化物与酸反应只生成盐和水,Na2O2与酸 反应的生成物除了盐和水,还有氧气,D错误。,1-2 一定量的Na2O2与CO2反应,得到固体物质41.8 g,恰好与1 L 1 molL-1 的稀盐酸完全反应。下列说法正确的是 ( B ) A.41.8 g固体物质为Na2CO3 B.41.8
18、g固体物质为0.1 mol Na2CO3和0.4 mol Na2O2的混合物 C.一定量的Na2O2为78 g D.41.8 g固体物质为31.2 g NaHCO3和10.6 g Na2CO3的混合物,解析 如果41.8 g固体全为Na2CO3,其物质的量为0.39 mol,则其不可能 恰好与1 L 1 molL-1的稀盐酸完全反应,A项错误;设41.8 g固体物质中,含 Na2CO3的物质的量为x mol,Na2O2的物质的量为y mol,则有106 gmol-1x mol+78 gmol-1y mol=41.8 g,2(x+y) mol=1 molL-11 L=1 mol,解得x=0. 1
19、,y=0.4,B项正确;根据原子守恒,可知n(Na2O2)= n(NaCl)= n(HCl)=0.5 mol,即原Na2O2的质量为39 g,C项错误;Na2O2与CO2反应不可能生成 NaHCO3,D项错误。,突破二 碳酸钠、碳酸氢钠与酸反应的规律NaHCO3与盐酸反应一步即放出CO2气体,故放出气体速率较快。 NaHCO3+HCl NaCl+CO2+H2O Na2CO3与盐酸反应时,第一步生成NaHCO3,此时尚无气体放出: Na2CO3+HCl NaHCO3+NaCl 第二步是生成的NaHCO3与盐酸反应放出CO2。 故将相同物质的量浓度的盐酸分别滴入到相同物质的量浓度的NaHCO 3,
20、溶液和Na2CO3溶液中,前者放出气体的速率较快。,典例2 向NaOH和Na2CO3的混合溶液中滴加0.1 molL-1的稀盐酸,CO2 的生成量与加入稀盐酸的体积的关系如图所示。下列判断正确的是 ( C ),A.在0a范围内,只发生中和反应 B.ab段发生反应的离子方程式为C +2H+H2O+CO2 C.a=0.3 D.原混合溶液中NaOH与Na2CO3的物质的量之比为12,解析 向NaOH和Na2CO3的混合溶液中滴加0.1 molL-1的稀盐酸,发生的 反应依次为OH-+H+ H2O、C +H+ HC 、HC +H+ CO2 +H2O,据此可以解答。在0a范围内,发生的反应应该是OH-+
21、H+ H2O、C +H+ HC ,不只发生中和反应,A错误;ab段发生反应的 离子方程式为HC +H+ CO2+H2O,B错误;从图像知最终生成CO2 0.01 mol,根据方程式HC +H+ CO2+H2O可知,消耗HCl的物质的 量为0.01 mol,则消耗稀盐酸的体积为 =0.1 L,故a=0.3,C正确; 根据方程式和图像可知,Na2CO3的物质的量是0.01 mol,共消耗HCl,0.02 mol,所以与NaOH反应的HCl是0.04 mol-0.02 mol=0.02 mol,则NaOH的 物质的量为0.02 mol,因此原混合液中NaOH与Na2CO3的物质的量之比 为21,D错
22、误。 误区警示 在Na2CO3和NaHCO3的混合溶液中,逐滴加入盐酸,盐酸先与 何种物质反应,取决于C 和HC 结合H+的难易程度。由于C 比HC更易结合H+形成难电离的HC ,故盐酸应先与Na2CO3反应。只有当C 全部转化为HC 后,再滴入的盐酸才与HC 反应。,2-1 Na2CO3和NaHCO3是常见的两种钠盐,它们广泛应用于生产和生活 中。下列有关碳酸钠和碳酸氢钠的说法中,不正确的是 ( C ) A.小苏打能中和胃酸,对胃壁不产生强烈的刺激或腐蚀作用,可用于治 疗胃酸过多症,但不适合胃溃疡病人 B.NaHCO3能中和面粉发酵后产生的酸,并且产生二氧化碳气体,可用于 做馒头 C.可以用
23、澄清石灰水来鉴别Na2CO3溶液和NaHCO3溶液 D.往Na2CO3饱和溶液中通入CO2气体,可获得NaHCO3沉淀,解析 小苏打与胃酸中的盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳气体,反 应的化学方程式为NaHCO3+HCl NaCl+H2O+CO2,胃溃疡病人不 能服用小苏打类药物来治疗,因为反应产生的二氧化碳气体会造成胃部 胀气,易造成胃穿孔,A项正确;NaHCO3与酸反应生成二氧化碳气体,使得 馒头或面包暄软多孔,B项正确;Na2CO3和NaHCO3溶液都能与澄清石灰 水反应生成CaCO3白色沉淀,所以不能用澄清石灰水来鉴别,C项错误; Na2CO3比NaHCO3易溶于水,所以在饱和Na2C
24、O3溶液中通入CO2气体可 得到NaHCO3沉淀,D项正确。,2-2 将0.8 g NaOH和1.06 g Na2CO3混合并配成溶液,向溶液中滴加0.1 mol/L稀盐酸。下列图像能正确表示加入盐酸的体积和生成CO2的物质 的量的关系的是 ( D ),解析 0.8 g NaOH的物质的量为 =0.02 mol,1.06 g Na2CO3的物 质的量为 =0.01 mol,向NaOH和Na2CO3的混合溶液中滴加0.1 mol/L的盐酸,先发生反应:NaOH+HCl NaCl+H2O,没有气体生成, NaOH完全反应消耗HCl 0.02 mol,需要盐酸的体积为 =0.2 L,氢 氧化钠反应完
25、后,继续滴加盐酸,发生反应:HCl+Na2CO3 NaHCO3+ NaCl,不放出气体,0.01 mol碳酸钠完全反应,消耗HCl 0.01 mol,生成0.01 mol碳酸氢钠,消耗盐酸的体积为 =0.1 L,继续滴加盐酸时,发生,反应:NaHCO3+HCl NaCl+H2O+CO2,产生二氧化碳,0.01 mol 碳酸 氢钠完全反应生成0.01 mol 二氧化碳,消耗0.01 mol HCl,消耗盐酸的体 积为 =0.1 L,故选D。,突破三 二元弱酸(或酸酐)与强碱溶液反应产物的确定将CO2通入NaOH溶液中,充分反应后再向溶液中滴加盐酸,产生的 气体体积与加入盐酸的体积的关系如图所示,
26、则依据a与b的关系可以判 断溶液的组成并计算各组分的物质的量。,(1)若a=0,则溶质只有NaHCO3; (2)若a=b-a,即a= b,则溶质只有Na2CO3; (3)若ab-a,即2ab,则溶质为NaOH和Na2CO3(NaOH只消耗HCl,不产生气体);,(4)若ab-a,即2ab,则溶质为Na2CO3和NaHCO3。,典例3 分别取等浓度的氢氧化钠溶液各100 mL,再通入一定量的CO2, 随后分别各取20 mL溶液,向其中逐滴滴入0.2 molL-1的盐酸,在标准状 况下产生CO2的体积(y)与所加入盐酸的体积(x)的关系如下图所示 (分A、B两种情况):,(1)在A情况下,溶质是
27、(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)原氢氧化钠溶液中NaOH的物质的量浓度为 。 答案 (1)NaOH、Na2CO3 11 (2)Na2CO3、NaHCO3 11 (3)1.5 molL-1,解析 CO2与NaOH溶液反应时,根据CO2量与NaOH量的相对多少,有这 样两个阶段:CO2+2NaOH Na2CO3+H2O,此时溶质可能为NaOH和 Na2CO3或只有Na2CO3(刚好反应);Na2CO3+CO2+H2O 2NaHCO3,此 时溶质可能为Na2CO3和NaHCO3或只有NaHCO3。据图分析:B情况最终 生成的CO
28、2(其实就是最初通入的与NaOH溶液反应的CO2)是A情况的2 倍。当加入150 mL盐酸时,CO2完全放出,此时溶液中溶质为NaCl。据 物料守恒有n(NaOH)=n(Na+)=n(Cl-)=0.2 molL-10.15 L=0.03 mol,所以c (NaOH)= =1.5 molL-1。,3-1 向浓度相等、体积均为50 mL的A、B两份NaOH溶液中,分别通入 一定量的CO2后,再稀释到100 mL。 (1)在NaOH溶液中通入一定量的CO2后,溶液中溶质的组成可能是 , , , 。 (2)在稀释后的溶液中逐滴加入0.1 molL-1的盐酸,产生CO2的体积(标准 状况)与所加盐酸的体
29、积的关系如下图所示。,A曲线表明,A溶液中通入CO2后,所得溶质与盐酸反应产生CO2的最大 体积是 mL(标准状况)。 B曲线表明,B溶液中通入CO2后,所得溶液中溶质的化学式为 。,原NaOH溶液中溶质的物质的量浓度为 。,解析 (2)A曲线:先加入的25 mL盐酸中含有的氢离子的物质的量为 0.1 molL-10.025 L=0.002 5 mol,此时发生的反应为C +H+ HC , 可知溶液中含有的C 的物质的量为0.002 5 mol,后加的50 mL盐酸和 HC 反应生成CO2,因为后加的50 mL盐酸中的氢离子的物质的量为0.1molL-10.050 L=0.005 mol,所以
30、标准状况下,CO2的体积为0.005 mol,答案 (1)NaOH、Na2CO3 Na2CO3 Na2CO3、NaHCO3 NaHCO3 (2)112 NaOH、Na2CO3 0.150 molL-1,22.4 Lmol-11 000 mLL-1=112 mL。B曲线:先加入60 mL盐酸没有气 体生成,又加入15 mL盐酸,CO2完全放出,也就是说n(HC )=0.1 molL-1 0.015 L=0.001 5 mol,则原溶液中只有0.001 5 mol C ,含有0.006 mol- 0.001 5 mol=0.004 5 mol的OH-,即原溶液中的溶质是NaOH和Na2CO3。 根
31、据钠原子守恒,可计算原氢氧化钠溶液的物质的量浓度。,3-2 向某NaOH溶液中通入CO2气体后得到溶液M,因CO2通入量的不 同,溶液M的组成也相应不同。若向溶液M中逐滴加入盐酸,产生CO2的 体积V(CO2)与加入盐酸的体积V(盐酸)的关系分别有下列图示的四种情 况且图(2)(3)(4)中分别为OAAB,则下列分析与判断 正确的是(注:为方便计算与判断,忽略CO2在水中的溶解) ( ),A.图(2)表示溶液M中c(NaHCO3)c(Na2CO3) B.图(4)表示溶液M中c(NaHCO3)c(Na2CO3) C.溶液M中只有一种溶质的只有图(1),D.溶液M中有两种溶质的有图(2)和图(4),解析 CO2与NaOH反应为CO2+2NaOH Na2CO3+H2O,CO2+Na2 CO3+H2O 2NaHCO3,如果溶液M中只有NaHCO3,向溶液M中逐滴加 入盐酸,开始就会产生气体,产生CO2的体积V(CO2)与加入盐酸的体积V (盐酸)的关系为图(1);如果溶液M中只有Na2CO3,向溶液M中逐滴加入盐 酸,开始无气体产生,产生CO2的体积V(CO2)与加入盐酸的体积V(盐酸) 的关系为图(3);图(2)表示溶液M中的溶质是NaHCO3和Na2CO3;图(4)表 示溶液M中的溶质是NaOH和Na2CO3;故答案为D。,答案 D,
