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第1讲 钠、镁及其化合物 [考纲要求] 1.了解金属钠、镁及其重要化合物的主要性质及其应用。2.从原子的核外电子排布，理解ⅠA族元素(单质、化合物)的相似性和递变性。3.了解碱金属的主要物理性质和化学性质及其应用。4.了解碱金属及其化合物的典型计算。5.记住Na、K等重要金属元素的焰色反应。 考点一 钠的性质及应用 1．钠的物理性质 颜色：银白色，有金属光泽； 密度：ρ(H2O)>ρ(Na)>ρ(煤油)； 熔点：低于100 ℃； 硬度：质地柔软，可以用小刀切割。 2．从钠原子的原子结构认识钠的化学性质--还原性 NaO2、Cl2、H2O、H＋等(O2、Cl2、H2O、H＋等性)＋1(＋1、) (1)与非金属单质(如O2、Cl2)的反应 O2常温：4Na＋O2===2Na2O,点燃：2Na＋O2\o((常温：4Na＋O2===2Na2O,点燃：2Na＋O2\o(m) Cl2：2Na＋Cl2点燃(点燃：)2NaCl (2)与水反应 ①离子方程式：2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑。 ②与滴加酚酞的水反应的现象及解释 (3)与盐酸反应 离子方程式：2Na＋2H＋===2Na＋＋H2↑。 3．钠的制取及保存 (1)制取：化学方程式为2NaCl(熔融)通电(通电C)2Na＋Cl2↑。 (2)保存：密封保存，通常保存在石蜡油或煤油中。 4．钠的用途 (1)制取Na2O2等化合物。 (2)钠、钾合金(液态)可用于原子反应堆的导热剂。 (3)用作电光源，制作高压钠灯。 (4)冶炼某些金属 金属钠具有强的还原性，熔融状态下可以用于制取金属，如4Na＋TiCl4熔融(熔融l)4NaCl＋Ti。 深度思考 1．钠能否保存在CCl4中？ 答案 否，因为CCl4的密度比钠的大，不能起到隔绝空气的作用。 2．金属钠露置在空气中会发生一系列变化：银白色金属钠O2(O2露)表面变暗(表面变暗在) H2O(H2O暗)出现白色固体(出现白色固体气) H2O(H2O色)表面形成溶液(表面形成溶液气) CO2(CO2成)白色块状物质(白色块状物质气) 风化(风化块)白色粉末状物质(白色粉末状物质)) 答案 Na2O NaOH 溶液 Na2CO3 3．金属钠着火，不能用H2O、干冰灭火的原因是__________________________________， 通常用__________掩埋。 答案 金属钠能与H2O或CO2反应 干燥沙土 4．取一小块金属钠，放在燃烧匙里加热，下列实验现象描述正确的是________(填序号)。 ①金属先熔化 ②在空气中燃烧，放出黄色火花 ③燃烧后得白色固体 ④燃烧时火焰为黄色 ⑤燃烧后生成淡黄色固体物质 答案 ①④⑤ 解析 金属钠熔点低，放在燃烧匙里加热，先熔化成小球，在空气中燃烧，火焰呈黄色，燃烧后生成淡黄色的Na2O2。 1．金属钠与水的反应是中学化学中的一个重要反应。该反应的演示方法分别如图甲、乙 所示： (1)现按图甲所示的方法，在室温时，向盛有饱和NaOH溶液的水槽中，加入一小块金属钠。下列有关描述正确的是________(填字母，下同) 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．恢复到室温时，NaOH溶液的浓度增大 d．恢复到室温时，溶液中Na＋数目减少 (2)按图乙所示方法来收集产生的气体，需将钠包好，再放入水中。取相同质量的钠按下列两种情况收集产生的气体在相同条件下体积的关系是________。 ①用铝箔包住钠 ②用铜箔包住钠 a．二者收集气体一样多 b．①收集气体体积较大 c．②收集气体体积较大 答案 (1)abd (2)b 解析 (1)钠投入饱和NaOH溶液中，发生的反应为2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，其现象与钠在水中的反应现象相同；又因为原溶液是饱和的，反应消耗水，析出NaOH固体，则NaOH溶液浓度不变，但溶液体积减小，故Na＋数目减少。(2)Na和H2O反应产生H2的同时产生NaOH，NaOH可以和Al发生反应2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，故用铝箔包住Na时产生的H2的体积较大。 2．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100 mL大试管中先加40 mL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)如何从试剂瓶中取用金属钠？剩余的Na能否放回原试剂瓶？ (2)有关钠反应的现象是________________________________________________。 (3)大试管的溶液中出现的现象：________________________________________。 (4)装置中液面的变化：大试管内______；长颈漏斗内________。 (5)写出钠与硫酸亚铁溶液反应的化学方程式：____________________________。 答案 (1)用镊子从试剂瓶中取一块金属钠，用滤纸吸干表面上的煤油，用小刀在玻璃片上切米粒大小的钠做实验用，剩余的钠要放回原试剂瓶，不要随意丢弃。 (2)有气泡生成，钠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 (3)下层溶液出现白色絮状沉淀 (4)下降 上升 (5)2Na＋FeSO4＋2H2O===Fe(OH)2↓＋Na2SO4＋H2↑ 3．将金属钠放入盛有下列溶液的小烧杯中，既有气体，又有白色沉淀产生的是____________。 ①MgSO4溶液 ②NaCl溶液 ③Na2SO4溶液 ④饱和澄清石灰水 ⑤Ca(HCO3)2溶液 ⑥CuSO4溶液 ⑦饱和NaCl溶液 答案 ①④⑤⑦ 解析 2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，①中Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓；④中反应消耗水，溶液温度升高，Ca(OH)2的溶解度降低，析出Ca(OH)2产生沉淀；⑤中Ca2＋＋HCO＋OH－===CaCO3↓＋H2O；⑥生成的Cu(OH)2是蓝色沉淀，不符合题意；⑦水减少， c(Na＋)增大，使NaCl(s)Na＋(aq)＋Cl－(aq)平衡向左移动。 4．将一小块金属钠分别投入盛a水、b乙醇、c稀H2SO4的三个小烧杯中，反应速率由快到慢的顺序为______________。解释反应速率不同的原因： ____________。 答案 c>a>b 钠与上述三种物质反应的实质都是钠与H＋间的置换反应，H＋浓度的大小决定了反应速率的快慢，由三种物质电离H＋的能力可知H＋浓度的大小顺序为c>a>b，因而反应速率为c>a>b 总结 钠与水、酸反应的实质都是与H＋的反应。 思维建模 1. 金属钠与可溶性盐溶液反应的思维模板 2．金属钠与溶液反应现象分析思维模板 (1)共性：因为钠与不同的溶液反应均属于剧烈的置换反应，故有共同的现象产生：①浮：钠浮在液面上；②熔：钠熔化成光亮的小球；③游：在液面上不停地游动直至反应完；④响：反应中不停地发出"嘶嘶嘶"的响声。 (2)差异性：与酸及能形成弱碱的金属盐溶液反应时，由于溶液中H＋浓度较大，反应比与水剧烈，最后钠可能在液面上燃烧；与盐溶液反应时，还可能会生成沉淀(如生成难溶碱)、气体(NH3)等。 考点二 氧化钠和过氧化钠 完成下列表格 化学式 Na2O Na2O2 氧元素化合价 －2 －1 色、态 白色固体 淡黄色固体 阴、阳离子个数比 1∶2 1∶2 是否为碱性氧化物 是 不是 与水反应的 化学方程式 Na2O＋H2O===2NaOH 2Na2O2＋2H2O=== 4NaOH＋O2↑ 与CO2反应的 化学方程式 Na2O＋CO2===Na2CO3 2Na2O2＋2CO2=== 2Na2CO3＋O2 与盐酸反应的 化学方程式 Na2O＋2HCl===2NaCl＋H2O 2Na2O2＋4HCl===4NaCl ＋2H2O＋O2↑ 深度思考 判断正误，正确的划"√"，错误的划"×" (1)Na2O2与Na2O中均只存在离子键 ( ) (2)Na2O2与Na2O晶体中阳离子与阴离子的个数比均为2∶1 ( ) (3)Na2O2在潮湿的空气中放置一段时间，变成白色粘稠物的原因是2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2 ( ) (2012·北京理综，7C) (4)2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑ H2O既不是氧化剂也不是还原剂 ( ) (5)Na2O2与H2O反应制备O2的离子方程式： Na2O2＋H2O===2Na＋＋2OH－＋O2↑ ( ) (6)Na2O、Na2O2组成元素相同，与CO2反应产物也相同 ( ) (7)Na2O2的电子式为 ( ) 答案 (1)× (2)√ (3)× (4)√ (5)× (6)× (7)× 题组一 过氧化钠的性质及应用 1．某溶液中含有HCO、SO、CO、CH3COO－4种阴离子。向其中加入足量的Na2O2固体后，溶液中离子浓度基本保持不变的是(假设溶液体积无变化) ( ) A．CH3COO－ B．SO C．CO D．HCO 答案 A 解析 Na2O2与水反应生成NaOH，HCO＋OH－===CO＋H2O，HCO浓度减小，CO浓度增大；SO具有还原性，被Na2O2氧化，浓度减小；CH3COO－几乎不变。 2．比较下列四组反应，回答下列问题。 一组：①Na2O2＋CO2 ②Na2O2＋SO2 二组：③Na2O2＋FeCl3(溶液) ④Na2O2＋FeCl2(溶液) 三组：⑤SO2通入品红溶液中，加热 ⑥Na2O2加入到品红溶液中，加热 四组：⑦NaOH溶液滴入紫色石蕊试液中 ⑧Na2O2固体加入到紫色石蕊试液中 问题：(1)写出①、②两反应的化学方程式。 (2)判断③、④反应中可能发生的现象，为什么？ (3)判断⑤、⑥反应中可能发生的现象，为什么？ (4)判断⑦、⑧反应中可能发生的现象？ 答案 (1)①2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2 ②Na2O2＋SO2===Na2SO4 (2)③、④反应均会有红褐色沉淀生成并有气体放出。④中气体明显少于③中气体，FeCl3与NaOH反应生成Fe(OH)3，Fe(OH)3是不溶性的红褐色沉淀；④中Fe2＋具有强还原性，易被Na2O2氧化并生成Fe(OH)3，Na2O2与溶液中的水剧烈反应会有O2产生。 (3)⑤溶液红色褪去，加热后又恢复红色；⑥溶液红色褪去，加热后不能恢复红色。原因是SO2的漂白性是由于它能与某些有色物质生成易分解的无色物质，Na2O2的漂白性是因其具有强氧化性。 (4)⑦溶液变蓝，⑧溶液先变蓝后褪色。原因是Na2O2与H2O反应生成NaOH，呈碱性，同时Na2O2又有漂白性。 练后反思 Na2O2结构和强氧化性的常考点 (1)Na2O2的电子式为Na＋[]2－Na＋，O是个原子团。 (2)Na2O2与H2O、CO2的反应都是Na2O2自身的氧化还原反应。 (3)在研究Na2O2与其他溶液反应时，要注意Na2O2的强氧化性和其溶液的强碱性。 题组二 有关Na2O2的定量计算 3．往甲、乙、丙、丁四个烧杯内分别放入0.1 mol的钠、氧化钠、过氧化钠和氢氧化钠，然后各加入100 mL水，搅拌，使固体完全溶解，则甲、乙、丙、丁溶液中溶质的质量分数大小顺序是 ( ) A．甲＜乙＜丙＜丁 B．丁＜甲＜乙＝丙 C．甲＝丁＜乙＝丙 D．丁＜甲＜乙＜丙 答案 B 解析 (1)甲、丁相比： 甲：Na→NaOH 消耗H2O，溶剂减少 丁：NaOH无反应 溶剂不变 故NaOH的质量分数：甲>丁。 (2)乙、丙相比： 乙：2Na2O\o(――→,\s\up7(H2O(乙：2Na2O\o(――→,\s\up7(H2O质) NaOH相等消耗H2O相等溶剂相等 故乙、丙溶液完全等同。 (3)乙、丙与甲相比 甲：Na 乙：Na2O 丙：Na2O2 当它们物质的量相等时，Na(甲)所得NaOH是乙、丙(Na2O、Na2O2)所得NaOH物质的量的，它们所消耗的水相等，故溶剂相等，因此甲的质量分数比乙、丙小。 4．物质的量相同的N2、O2、CO2混合后，通过Na2O2颗粒一段时间，测得体积变为原混合气体体积的(同温同压下)，此时N2、O2、CO2的物质的量之比为 ( ) A．1∶1∶0 B．6∶9∶0 C．3∶4∶1 D．3∶3∶2 答案 C 解析 设反应前N2、O2、CO2的体积都为3，则反应前总体积为9，反应后总体积为8。 2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋ O2 ΔV 2 1 1 2 1 (9－8)＝1 即反应消耗CO2 2体积，生成O2 1体积， 故反应后：V(N2)＝3，V(O2)＝3＋1＝4， V(CO2)＝3－2＝1， 三者的体积比即为物质的量之比，为3∶4∶1。 5．取a g某物质在O2中完全燃烧，将生成物与足量Na2O2固体完全反应，反应后，固体质量恰好也增加了a g，下列物质不能满足上述结果的是 ( ) A．H2 B．CO C．C6H12O6 D．C12H22O11 答案 D 解析 2CO＋O2点燃(点燃 )2CO2 ① 2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2 ② ①＋②得：Na2O2＋CO===Na2CO3(虚拟的反应) 即：CO可被Na2O2完全吸收 2H2＋O2点燃(点燃收)2H2O ③2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑ ④ ③＋④得：Na2O2＋H2===2NaOH(虚拟的反应) C项可变形为(CO)6(H2)6；D项变为C·(CO)11(H2)11，因而反应后质量增加大于a g。 练后反思 1．Na2O2与CO2、H2O反应的四个角度探究 (1)从氧化还原角度 ①Na2O2与H2O、CO2反应均有O2生成，在反应中Na2O2既表现氧化性也表现还原性，H2O、CO2在此反应中既不是氧化剂，也不是还原剂。 ②2 mol的Na2O2不论与水还是与CO2反应均生成1 mol的O2，转移2 mol的电子。 (2)从物质的量的角度 ①2 mol的Na2O2不论与水还是与CO2反应均生成1 mol的O2，消耗2 mol的H2O或2 mol的CO2。 ②若CO2和水蒸气的混合气体(或单一气体)通过足量的Na2O2，气体体积减少的量等于原混合气体体积的，且等于生成氧气的体积。 (3)从先后顺序的角度 Na2O2与水蒸气、CO2混合气体反应时，Na2O2应视为首先与CO2反应生成Na2CO3，CO2反应完后，剩余的Na2O2再与水蒸气反应生成NaOH。 (4)从质量的角度 每摩尔Na2O2与足量CO2、H2O分别完全反应时相当于吸收了28 g CO、2 g H2。 2．增重量等于可燃物质量的规律 凡分子组成符合(CO)m·(H2)n的物质，W g该物质在O2中完全燃烧，将其产物(CO2和水蒸气)通过足量的Na2O2后，固体增重必为W g。或是由C、H、O三种元素组成的物质，只要C、O原子个数比为1∶1，即可满足该条件。 中学阶段常见的符合这一关系的物质有： (1)无机物：H2、CO及H2和CO的混合气体； (2)有机物：CH3OH(甲醇)、HCHO(甲醛)、CH3COOH(乙酸)、HCOOCH3(甲酸甲酯)、C6H12O6(葡萄糖)等。 题组三 Na2O2与CO2反应的探究实验 6．下图是Na2O2和CO2定性、定量实验的装置示意图。 注射器1中抽取了100 mL CO2，U形管中装有适量小玻璃珠和约1.5 g Na2O2粉末。实验开始时，打开K1、K2、K4止水夹，关闭K3止水夹，推动注射器1活塞，缓缓将CO2压至U形管中，注射器2活塞缓缓向外移动。回答下列问题：(本题不考虑注射器内壁的摩擦阻力) (1)U形管内的玻璃珠并不参与反应，其所起的作用除防止过氧化钠粉末被吹走外，另一个重要作用是________________________________________。 (2)U形管中可观察到的反应现象是_____________________。 (3)注射器1活塞推到底后，注射器2中收集到的气体大于50 mL，其原因除可能仍还含CO2外，还有一个重要原因是_________________________________________________ (4)为了使剩余气体中二氧化碳能反应完，接下来的操作是 ________________________________________________________________________。 (5)要证明反应产物之一为氧气，最为方便的实验方法是_____________。 (6)本实验结束后固体产物板结，难以从U形管中取出，为了要证明固体产物中含有碳酸盐，实验时还需要从如下图所示仪器和试剂中选择________(填字母)。当装置和药品都安装完毕后，接下来的操作步骤是_________。 答案 (1)增大过氧化钠和二氧化碳的接触面积，使反应完全 (2)淡黄色粉末渐渐变白 (3)该反应为放热反应，反应后气体温度升高，体积变大 (4)将注射器2中气体再推入U形管中，反复数次 (5)打开胶塞，立即将带火星的木条伸入U形管中，木条复燃 (6)DEA(或DEC) 关闭K1、K4止水夹，打开K2、K3止水夹；通过分液漏斗(或胶头滴管)将稀盐酸滴入U形管中，观察试管内Ca(OH)2溶液是否变浑浊 解析 (1)玻璃珠还可起到增大Na2O2与CO2接触面积，使之反应完全的作用。(2)U形管中Na2O2与CO2反应生成Na2CO3和O2，故U形管内淡黄色粉末渐渐变白。(3)由2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2可知100 mL CO2理论上应产生50 mL O2，收集到的气体大于50 mL，除部分CO2没反应外，还可能是反应放热，气体受热膨胀。(4)为了让CO2反应完，可把注射器2中的气体再推入U形管中，反复数次。(5)可利用O2支持燃烧，能使带火星的木条复燃的性质证明。(6)要证明有CO，可利用H＋与CO反应产生CO2，检验CO2即可。故选A、D、E或C、D、E。操作时，需要关闭K1、K4，打开K2、K3，通过分液漏斗(或胶头滴管)将盐酸滴入U形管中，观察试管内现象即可。 考点三 碳酸钠与碳酸氢钠 1．性质 2．转化 Na2CO3①CO2＋H2O；②适量H＋①固体?加热?；②适量OH－NaHCO3 深度思考 1．将CO2气体通入到饱和Na2CO3溶液中有何现象？原因是什么？ 答案 开始无明显现象，后有沉淀析出。原因是NaHCO3的溶解度小于Na2CO3的溶解度，而且反应消耗溶剂水。 2．Na2CO3固体粉末中混有少量NaHCO3，用什么方法除杂？Na2CO3溶液中混有少量NaHCO3，用什么方法除杂？NaHCO3溶液中混有少量Na2CO3，用什么方法除杂？ 答案 用加热法可以将Na2CO3固体粉末中混有的NaHCO3转化为Na2CO3；向混合液中滴加适量的NaOH溶液，可以将其中的NaHCO3转化为Na2CO3；向混合液中通入过量的CO2气体，可以将Na2CO3转化为NaHCO3。 题组一 Na2CO3、NaHCO3的鉴别 1．下列几种试剂能把等物质的量浓度的Na2CO3、NaHCO3鉴别开的是__________。 (1)CaCl2溶液 (2)澄清石灰水 (3)稀盐酸 (4)pH试纸 答案 (1)(3)(4) 2．某校化学课外小组为了鉴别碳酸钠和碳酸氢钠两种白色固体，用不同的方法做了以下实验，如图Ⅰ～Ⅳ所示。 (1)只根据图Ⅰ、Ⅱ所示实验，能够达到实验目的的是____________(填装置序号)。 (2)图Ⅲ、Ⅳ所示实验均能鉴别这两种物质，其反应的化学方程式为____________；与实验Ⅲ相比，实验Ⅳ的优点是________(填选项序号)。 A．Ⅳ比Ⅲ复杂 B．Ⅳ比Ⅲ安全 C．Ⅳ比Ⅲ操作简便 D．Ⅳ可以做到用一套装置同时进行两个对比实验，而Ⅲ不行 (3)若用实验Ⅳ验证碳酸钠和碳酸氢钠的稳定性，则试管B中装入的固体最好是__________________________________________(填化学式)。 答案 (1)Ⅱ (2)2NaHCO3△(△))Na2CO3＋H2O＋CO2↑，CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O D (3)NaHCO3 解析 (1)图Ⅰ不能达到实验目的，因为无论碳酸钠还是碳酸氢钠均可以与盐酸反应产生二氧化碳，二氧化碳气体与澄清石灰水作用变浑浊，故不可以；图Ⅱ可以鉴别，因为等质量的碳酸钠和碳酸氢钠与足量的稀盐酸反应，生成的二氧化碳气体的量不同，可根据气球膨胀程度来判断。 (2)图Ⅲ、Ⅳ所涉及的化学方程式为2NaHCO3△(△a)Na2CO3＋H2O＋CO2↑，实验Ⅳ的优点是可同时做对比实验。 (3)试管B装入碳酸氢钠，试管A装入碳酸钠，这样直接加热的碳酸钠，温度高，不分解，不能使澄清石灰水变浑浊，而间接加热的碳酸氢钠分解，使澄清石灰水变浑浊，表明了碳酸氢钠很不稳定。 练后反思 1．判断类别，用准方法，突破Na2CO3、NaHCO3的鉴别 2．不用任何试剂鉴别Na2CO3和盐酸的化学原理 (1)把Na2CO3溶液逐滴加入盐酸中，开始时盐酸相对过量，则发生反应：Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋CO2↑＋H2O，即开始就有CO2放出。 (2)把盐酸逐滴加入Na2CO3溶液中，开始时Na2CO3相对过量，则先发生反应：Na2CO3＋HCl===NaCl＋NaHCO3；继续滴加盐酸则发生反应：NaHCO3＋HCl===NaCl＋CO2↑＋H2O，即开始阶段无明显现象，后有气体产生。 题组二 有关Na2CO3、NaHCO3的定量计算 3．(1)①纯净的Na2CO3 a g ②Na2CO3与NaHCO3的混合物a g ③纯净的NaHCO3 a g，按要求回答下列问题： A．分别与盐酸完全反应时，耗酸量从大到小的顺序为_________________________。 B．分别和盐酸完全反应时，放出CO2气体的量从大到小的顺序为_________________。 C．分别溶于水，再加入足量的澄清石灰水，生成沉淀的质量从大到小的顺序为___________________________________________________________________。 D．分别配成等体积的溶液，c(Na＋)的浓度从大到小的顺序为___________________。 (2)将a g Na2CO3和NaHCO3的混合物充分加热，其质量变为b g，则Na2CO3的质量分数为__________。 (3)若将问题(1)中的等质量改为等物质的量，回答上述A、B、C、D四问。 答案 (1)A.①>②>③ B．③>②>① C．③>②>① D．①>②>③ (2)×100% (3)A.①>②>③ B．①＝②＝③ C．①＝②＝③ D．①>②>③ 4．将0.4 g NaOH和1.06 g Na2CO3混合并配成溶液，向溶液中滴加0.1 mol·L－1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 ( ) 答案 C 解析 滴加盐酸先发生反应OH－＋H＋===H2O，再发生反应CO＋H＋===HCO，最后发生反应：HCO＋H＋===CO2↑＋H2O；因n(OH－)＝n(CO)＝0.01 mol，故加入0.02 mol HCl后开始有气体生成，故C正确。 思维建模 用数形结合思想理解Na2CO3、NaHCO3与盐酸的反应 (1)向Na2CO3溶液中逐滴加入盐酸，第一步：CO转化为HCO，无气体产生；第二步：HCO与H＋反应产生CO2。消耗HCl的体积与产生CO2的体积的关系如图1所示。 (2)向NaHCO3溶液中逐滴加入盐酸，消耗HCl的体积与产生CO2的体积的关系如图2所示。 (3)向NaOH、Na2CO3的混合溶液中逐滴加入盐酸，消耗HCl的体积与产生CO2的体积的关系如图3所示(设NaOH、Na2CO3的物质的量之比x∶y＝1∶1，其他比例时的图 像略)。 (4)向Na2CO3、NaHCO3的混合溶液中逐滴加入盐酸，消耗HCl的体积与产生CO2的体积的关系如图4所示(设Na2CO3、NaHCO3的物质的量之比m∶n＝1∶1，其他比例时的图像略)。 题组三 在"化工生产"中考查Na2CO3和NaHCO3 5．Na2CO3的制取方法及综合实验探究 (1)我国化学家侯德榜改革国外的纯碱生产工艺，其生产流程可简要表示如下： ①往饱和食盐水中依次通入足量的NH3、CO2(氨碱法)，而不先通CO2再通NH3的原因是____________________________________________________________________。 ②从生产流程图可知，可循环利用的物质是__________。 ③写出沉淀池中、煅烧炉中反应的化学方程式________________________________。 (2)如何用CO2和50 mL 2 mol·L－1 NaOH溶液制取50 mL 1 mol·L－1 Na2CO3溶液？ ①写出简要的实验步骤：______________________________________________。 ②写出有关反应的化学方程式：________________________________________。 答案 (1)①由于CO2在NaCl溶液中的溶解度很小，先通入NH3使食盐水呈碱性，能够吸收大量CO2气体，产生较高浓度的HCO，才能析出NaHCO3晶体 ②食盐水，CO2 ③NH3＋CO2＋H2O＋NaCl===NaHCO3↓＋NH4Cl、 2NaHCO3△(△a)Na2CO3＋CO2↑＋H2O (2)①将50 mL 2 mol·L－1 NaOH溶液等分成两份，在一份NaOH溶液中通入过量的CO2气体，再将两溶液混合，即得50 mL 1 mol·L－1 Na2CO3溶液 ②NaOH＋CO2===NaHCO3、 NaHCO3＋NaOH===Na2CO3＋H2O 易错警示 直接在NaOH溶液中通入CO2很难控制CO2的量，若CO2的量较少，得到的是NaOH和Na2CO3的混合液，若CO2的量较多，得到的是Na2CO3和NaHCO3的混合液。 6．某科研小组以难溶性钾长石(K2O·Al2O3·6SiO2)为原料，提取Al2O3、K2CO3等物质，工艺流程如下： (1)"煅烧"过程中有如下反应发生： ①钾长石中的硅元素在CaCO3作用下转化为CaSiO3，写出SiO2转化为CaSiO3的化学方程式：__________________________________________________________________。 ②钾长石中的钾元素和铝元素在Na2CO3作用下转化为可溶性的NaAlO2和KAlO2，写出Al2O3转化为NaAlO2的化学方程式：_______________________________________。 (2)"转化"时加入NaOH的主要作用是___________________(用离子方程式表示)。 (3)上述工艺中可以循环利用的主要物质是__________________________________、 ________________和水。 答案 (1)①CaCO3＋SiO2△(△O)CaSiO3＋CO2↑ ②Na2CO3＋Al2O3△(△S)2NaAlO2＋CO2↑ (2)HCO＋OH－===H2O＋CO (3)Na2CO3 CO2 解析 (1)利用原子守恒，结合题中信息可知反应的另一产物为CO2，因此可写出有关反应方程式。(2)因向"浸出液(含有偏铝酸根离子)"通入过量CO2，因此过滤出Al(OH)3沉淀后的滤液中含有大量的HCO，故加入NaOH的主要作用是使HCO转化为CO。(3)结合流程知，在煅烧时产生的CO2与在结晶时析出的碳酸钠都是反应所需原料，可循环利用。 考点四 碱金属元素 焰色反应 1．碱金属的一般性与特殊性 (1)一般性 相似性 递变性(由Li→Cs) 原子结构 最外层均为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价 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、沸点较低 密度逐渐增大(钾反常)，熔、沸点逐渐降低 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)特殊性 ①碱金属的密度一般随核电荷数的增大而增大，但钾的密度比钠的小。 ②碱金属一般都保存在煤油中，但由于锂的密度小于煤油的密度而将锂保存在石蜡中。 ③碱金属跟氢气反应生成的碱金属氢化物都是离子化合物，其中氢以H－形式存在，显－1价，碱金属氢化物是强还原剂。 2．焰色反应 (1)焰色反应的概念 某些金属或它们的化合物在灼烧时都会使火焰呈现出特殊的颜色，其属于物理变化， 属于元素的性质。 (2)焰色反应的操作 铂丝酒精灯灼烧无色蘸取(蘸取应)待测物酒精灯灼烧观察火焰颜色用盐酸洗涤铂丝酒精灯灼烧无色 (3)常见元素的焰色 钠元素黄色；钾元素紫色(透过蓝色钴玻璃观察)；铜元素绿色。 深度思考 1．根据碱金属的性质规律思考下列问题 (1)钠与氧气反应有Na2O、Na2O2两种氧化物生成，其他碱金属单质也只生成两种类似的氧化物吗？ 答案 不是，如Li与氧气反应只生成Li2O，K与O2反应还能生成更复杂的氧化物。 (2)钠的还原性比钾的弱，但工业上制取钾却用钠置换钾的原因是_____________。 答案 由于Na＋KClNaCl＋K是可逆反应，而K的熔、沸点比Na低，产生钾蒸气，使平衡向右移动 2．焰色反应是物理变化还是化学变化？ 答案 物理变化 题组一 碱金属元素性质规律的应用 1．有关碱金属的叙述正确的是 ( ) A．随核电荷数的增加，碱金属单质的熔点逐渐降低，密度逐渐增大 B．碱金属单质的金属性很强，均易与氯气、氧气、氮气等发生反应 C．碳酸铯加热时不能分解为二氧化碳和氧化铯 D．无水硫酸铯的化学式为Cs2SO4，它不易溶于水 答案 C 解析 钾的密度小于钠的密度，这是碱金属单质密度依次增大的一个例外；碱金属中除锂外，均不与氮气直接反应。Cs与Na同为碱金属元素，性质相似，由Na2SO4易溶于水，可得出Cs2SO4也易溶于水；由Na2CO3加热不分解，可得出Cs2CO3加热也不分解。 2．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 解析 金属活动性顺序表中K在Na的前面，K比Na活泼，故K在空气中可以被氧气氧化，A项正确；Na与乙醇能够反应放出氢气，K也能与乙醇反应放出氢气，B项正确；K与水的反应比Na与水的反应剧烈，C项错误；Na、K均可放在煤油中保存，D项 正确。 题组二 焰色反应 3．下列对焰色反应实验操作注意事项的说法，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 A．仅有③不正确 B．仅有④不正确 C．仅有⑤不正确 D．全对 答案 D 解析 由于焰色反应是通过观察火焰颜色来检验离子是否存在的方法，所以实验时所用火焰和所用金属丝在灼烧时都不应该有很明显的颜色，否则将无法观察到被检验离子的真实焰色反应情况；观察钾的火焰颜色时要透过蓝色钴玻璃，目的是滤去黄光，避免钠的干扰。 反思归纳 碱金属常从以下几个方面设问题 (1)碱金属单质与水(或酸)反应的现象； (2)碱金属单质的保存(注意碱金属的密度)； (3)碱金属单质与氧气反应产物的判断； (4)碱金属对应的氢氧化物碱性强弱的比较； (5)碱金属的碳酸盐性质的比较； (6)与最新的科学技术相关的碱金属的应用。 考点五 镁及其化合物 1．镁的提取 (1)镁的存在：自然界中的镁主要以化合态的形式存在于地壳和海水中，海水中镁的总储量约为1.8×1015_t。 (2)镁的提取过程 2．镁的性质 深度思考 1．写出上述①②④⑤的化学方程式。 答案 ①MgCl2＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋CaCl2 ②Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O ④MgCl2·6H2OHCl△MgCl2＋6H2O ⑤MgCl2通电(通电l)Mg＋Cl2↑ 2．怎样从MgCl2溶液中最终制得MgCl2固体？ 答案 采取蒸发浓缩、冷却结晶的方法得到MgCl2·6H2O晶体，然后使MgCl2·6H2O在HCl气流中加热失去结晶水得到MgCl2固体。 3．冶炼金属镁时为什么电解熔融的MgCl2而不是熔融的MgO? 答案 因为MgO的熔点高达2 800 ℃，远远高于MgCl2的熔点，使之熔化需要消耗更多的能量。 4．镁在空气中燃烧可能发生哪几个化学反应？ 答案 2Mg＋O2点燃(点燃气)2MgO 3Mg＋N2点燃(点燃O)Mg3N2 2Mg＋CO2点燃(点燃O)2MgO＋C 1．(2011·广东理综，10)某同学通过系列实验探讨Mg及其化合物的性质，操作正确且能达到目的的是 ( ) A．将水加入浓硫酸中得稀硫酸，置镁片于其中探讨Mg的活泼性 B．将NaOH溶液缓慢倒入MgSO4溶液中，观察Mg(OH)2沉淀的生成 C．将Mg(OH)2浊液直接倒入已装好滤纸的漏斗中过滤，洗涤并收集沉淀 D．将Mg(OH)2沉淀转入表面皿中，加足量稀盐酸，加热蒸干得无水MgCl2固体 答案 B 解析 A项中稀释浓硫酸应将浓硫酸慢慢注入水中且用玻璃棒搅拌，以免液体飞溅伤人，操作错误；B项正确；C项中过滤时应用玻璃棒引流；D项中表面皿不能用于加热蒸干溶液，而且MgCl2溶液直接加热蒸干得到的应该是MgO，故操作错误。 2．海水的综合利用可以制备金属镁，其流程如下： (1)海水提镁要用到海滩上的贝壳，它的作用是________________________________，贝壳经历的有关变化是_____________________________________________。 (2)写出由MgCl2得到金属镁的反应方程式________________________________。 (3)Mg(OH)2沉淀中混有Ca(OH)2应怎样除去？(写出实验步骤)____________________。 (4)从经济效益角度看，该化工厂的厂址应选择在_____________________________。 (5)实验室中将粗盐制成精盐的过程中，在溶解、过滤、蒸发三个步骤的操作中都要用到玻璃棒，分别说明在这三种情况下用到玻璃棒的目的。 溶解时：_________________________________________________________________； 过滤时：_________________________________________________________________； 蒸发时：_________________________________________________________________。 答案 (1)作为原料，用来制碱 CaCO3高温(高温O)CaO＋CO2↑，CaO＋H2O===Ca(OH)2 (2)MgCl2通入熔融Mg＋Cl2↑ (3)加入MgCl2溶液至过量，过滤，即可除去Ca(OH)2 (4)海边 (5)搅拌，加速溶解 引流，使待滤液体沿玻璃棒流入漏斗，防止外溅 搅拌，防止因局部过热而使液体或晶体飞溅 解析 在海水提镁的生产中，利用海边的贝壳制造熟石灰，以降低运输成本，将电解生成的氯气与氢气化合制备盐酸，再将盐酸与氢氧化镁反应制取氯化镁，以实现原料的循环利用，以及将厂址选在海边等都是为了提高经济效益。 探究高考 明确考向 1．(高考题组合)下列离子方程式书写正确的是 ( ) A．钠与水反应：Na＋2H2O===Na＋＋2OH－＋H2↑(2012·四川理综，9A) B. 碳酸钠溶液显碱性：CO＋H2OHCO＋OH－(2013·北京理综，8B) C．Na2O2溶于水产生O2：Na2O2＋H2O===2Na＋＋2OH－＋O2↑(2013·江苏，8C) D．碳酸氢钠溶液中滴入氢氧化钙溶液：HCO＋OH－===CO＋H2O(2012·海南，12A) 答案 B 解析 A项电子不守恒，错；C项氧原子不守恒，错；D项忽视了CO与Ca2＋生成CaCO3沉淀。 2．下列说法正确的是 ( ) A．NA表示阿伏加德罗常数，1 mol Na被完全氧化生成Na2O2，失去2NA个电子 (2013·广东理综，9D) B．Na2O2用作呼吸面具的供氧剂涉及氧化还原反应 (2012·广东理综，10A) C．小苏打的主要成分是碳酸钠 (2012·海南，2B) D．NaHCO3的热稳定性大于Na2CO3 (2012·重庆理综，7B) 答案 B 解析 A项Na2O2中钠的化合价为＋1,1 mol Na只能失去1 mol e－，错；C项小苏打的主要成分是NaHCO3，错；D项NaHCO3不稳定，受热易分解。 3．(2013·安徽理综，12)我省盛产矿盐(主要成分是NaCl，还含有SO等其他可溶性杂质的离子)。下列有关说法正确的是 ( ) A．由矿盐生产食盐，除去SO最合适的试剂是Ba(NO3)2 B．工业上通过电解氯化钠溶液制备金属钠和氯气 C．室温下，AgCl在水中的溶解度小于在食盐水中的溶解度 D．用酚酞试液可鉴别饱和食盐水和饱和纯碱溶液 答案 D 解析 加入Ba(NO3)2除去SO的同时，又引入了NO杂质，应用BaCl2，A错误；电解氯化钠溶液得不到金属钠，应电解熔融的NaCl才行，B错误；在食盐水中，相当于增加了氯离子浓度，会使AgCl的溶解平衡逆向移动，溶解度减小，C错误；由于饱和纯碱溶液呈碱性，NaCl溶液呈中性，故可用酚酞试液鉴别，D正确。 4．(2011·上海，17)120 mL含有0.20 mol碳酸钠的溶液和200 mL盐酸，不管将前者滴加入后者，还是将后者滴加入前者，都有气体产生，但最终生成的气体体积不同，则盐酸的浓度合理的是 ( ) A．2.0 mol·L－1 B．1.5 mol·L－1 C．0.18 mol·L－1 D．0.24 mol·L－1 答案 B 解析 盐酸与碳酸钠分两步反应，第一步生成碳酸氢钠：Na2CO3＋HCl===NaHCO3＋NaCl；第二步碳酸氢钠继续与盐酸反应生成CO2：NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑，若将Na2CO3溶液逐滴加入到盐酸中，则开始时盐酸足量，有气体生成；若将盐酸逐滴加入到Na2CO3溶液中，则开始时只发生第一步反应，直至CO完全转化为HCO时(理论上)才会发生第二步反应，产生CO2，所需盐酸浓度c(HCl)＞＝1.0 mol·L－1，若c(HCl)≥＝2.0 mol·L－1，则盐酸足量，两种滴加方式产生CO2的体积相同，因此选项B合理。 5．(2012·上海，十一节选)钠是活泼的碱金属元素，钠及其化合物在生产和生活中有广泛的应用。 完成下列计算： (1)叠氮化钠(NaN3)受撞击完全分解产生钠和氮气，故可应用于汽车安全气囊。若产生40.32 L(标准状况下)氮气，至少需要叠氮化钠________g。 (2)钠-钾合金可在核反应堆中用作热交换液。5.05 g钠-钾合金溶于200 mL水生成 0.075 mol氢气。 ①计算溶液中氢氧根离子的物质的量浓度(忽略溶液体积变化)。 ②计算并确定该钠-钾合金的化学式。 答案 (1)78 (2)①c(OH－)＝ mol·L－1＝0.75 mol·L－1 ②设上述合金中含a mol钠、b mol钾，则 解得a＝0.050 b＝0.10 该钠-钾合金化学式为NaK2。 解析 (1)解法一：叠氮化钠受撞击分解的化学方程式为2NaN3―→2Na＋3N2↑ 由此可知生成标准状况下40.32 L氮气时需要NaN3的质量为×× 65 g·mol－1＝78 g。 解法二：根据氮元素守恒有n(NaN3)＝n(N2)＝×＝1.2 mol，m(NaN3)＝ 1.2 mol×65 g·mol－1＝78 g。 练出高分 1．下列各项中的"黄色"，不属于因化学反应而产生的是 ( ) A．将钠在石棉网上加热熔化，冷却后得到淡黄色固体 B．在氯化亚铁溶液中通入氯气，反应后得到黄色溶液 C．久置的碘化钾溶液呈黄色 D．食盐在无色的火焰上灼烧时，火焰呈黄色 答案 D 解析 焰色反应是物理变化。 2．下列各反应中，生成物不随反应条件或反应物的用量变化而变化的是 ( ) A．Na和O2 B．NaOH和CO2 C．NaHCO3和NaOH D．Na2CO3和HCl 答案 C 解析 A项反应条件不同，生成物不同；B项CO2的用量不同，生成物不同；D项，Na2CO3溶液与盐酸的加入顺序不同，生成物不同。 3．1.0 g镁在氧气中燃烧后增重0.64 g，但在空气中燃烧时增重不足0.64 g，其原因可能是 ( ) A．空气中镁燃烧肯定不完全 B．空气中部分镁与CO2反应 C．空气中镁部分与N2反应 D．空气中镁部分与水蒸气反应 答案 C 解析 相同质量的Mg在O2、N2、CO2中燃烧所得固体的质量由少到多的顺序为N2＜O2＜CO2，Mg在空气中燃烧主要是与O2反应，少量可与N2反应，使增重少于在O2中燃烧。 4．过氧化钠具有强氧化性，遇木炭、铝粉等还原性物质时可燃烧。下列有关说法不正确的是 ( ) A．Na2O2与CO2反应时，Na2O2是氧化剂，CO2是还原剂 B．熔融过氧化钠时不可使用石英坩埚 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 答案 A 解析 Na2O2与H2O、CO2反应时，都是Na2O2自身发生的歧化反应，故A项错误；石英的主要成分是SiO2，而Na2O2能与SiO2反应生成Na2SiO3，故熔融过氧化钠时不可使用石英坩埚，B项正确；Na2O2具有强氧化性，而C、Al、SO2均具有还原性，故Na2O2可与C、Al、SO2发生氧化还原反应，可将C氧化成CO2，将Al氧化成Al2O3，将SO2氧化成Na2SO4，所以C项和D项均正确。 5．下列关于Na2CO3和NaHCO3性质的说法错误的是 ( ) A．热稳定性：NaHCO3＜Na2CO3 B．与同浓度盐酸反应的剧烈程度：NaHCO3＜Na2CO3 C．相同温度时，在水中的溶解性：NaHCO3＜Na2CO3 D．等物质的量浓度溶液的pH：NaHCO3＜Na2CO3 答案 B 解析 与同浓度盐酸反应的剧烈程度：Na2CO3＜NaHCO3。 6．下列化学实验事实及其解释不正确的是 ( ) A．滴有酚酞的NaHCO3溶液呈浅红色，微热后红色加深，是因为NaHCO3分解生成了Na2CO3 B．钠保存在煤油中，是因为煤油不与钠发生反应，钠比煤油密度大，煤油可以使钠隔绝空气和水蒸气 C．用洁净的玻璃管向包有Na2O2的脱脂棉吹气，脱脂棉燃烧，说明CO2、H2O与Na2O2的反应是放热反应 D．钠长期暴露在空气中的产物是Na2CO3，原因是钠与氧气生成的Na2O与水和二氧化碳反应 答案 A 解析 A项，对NaHCO3溶液微热，HCO水解程度增大，溶液碱性增强。 7．为了使宇航员在飞船中得到一个稳定的、良好的生存环境，一般在飞船内安装盛有Na2O2或K2O2颗粒的装置，它的用途是产生氧气。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 答案 C 解析 Na2O2的电子式为Na＋[]2－Na＋，故阴、阳离子的个数比为1∶2，A错误；生成相同量的O2时消耗的水和二氧化碳的物质的量相同，但质量不同，B项错；由得失电子守恒知二者转移电子的物质的量相同，C项正确；Na2O2因具有强氧化性而有漂白性，SO2易与有色物质化合生成无色不稳定的物质，故二者原理不同，D项错误。 8．碱金属钫(Fr)具有放射性，它是碱金属元素中最重的元素，根据碱金属元素性质的递变规律预测其性质，其中不正确的是 ( ) A．在碱金属元素中它具有最大的原子半径 B．钫在空气中燃烧时，只生成化学式为Fr2O的氧化物 C．它的氢氧化物的化学式为FrOH，这是一种极强的碱 D．它能跟水反应生成相应的碱和氢气，由于反应剧烈而发生爆炸 答案 B 解析 根据同主族元素性质的递变规律，从金属锂到金属钫随原子序数的递增，原子半径逐渐增大，元素的金属性逐渐增强，最高价氧化物对应的水化物的碱性逐渐增强，与水反应的剧烈程度逐渐增强，与氧气反应的产物越来越复杂，可以产生过氧化物、超氧化物甚至臭氧化物等。 9．有3份等质量的小苏打，第1份直接与盐酸恰好完全反应；第2份首先加热，使其部分分解后，再与盐酸恰好完全反应；第3份首先加热，使其完全分解后，再与盐酸恰好完全反应。假若盐酸的物质的量浓度相同，消耗盐酸的体积分别为V1、V2和V3，则V1、V2和V3的大小关系正确的是 ( ) A．V1>V2>V3 B．V1>V3>V2 C．V2>V3>V1 D．V1＝V2＝V3 答案 D 解析 3份小苏打质量相等，无论是直接与盐酸反应，还是部分分解或完全分解后与盐酸反应，最终得到的都是NaCl溶液，其中Cl－来自于盐酸，Na＋来自于NaHCO3,3份消耗盐酸的体积相同。 10．(2011·北京理综，11)下列实验方案中，不能测定Na2CO3和NaHCO3混合物中Na2CO3质量分数的是 ( ) A．取a克混合物充分加热，减重b克 B．取a克混合物与足量稀盐酸充分反应，加热、蒸干、灼烧，得b克固体 C．取a克混合物与足量稀硫酸充分反应，逸出气体用碱石灰吸收，增重b克 D．取a克混合物与足量Ba(OH)2溶液充分反应，过滤、洗涤、烘干，得b克固体 答案 C 解析 取a克混合物充分加热，减重b克，根据差量法可求出NaHCO3的质量，从而求出Na2CO3的质量分数，故A正确；取a克混合物与足量稀盐酸充分反应，加热、蒸干、灼烧，得b克固体氯化钠，列方程组即可求出，B正确；C中，取a克混合物与足量稀硫酸充分反应，逸出气体用碱石灰吸收，增重b克，由于逸出气体中含有H2O，故无法求解；D中由于二者都能与Ba(OH)2溶液反应生成BaCO3沉淀，由Na2CO3→BaCO3、NaHCO3→BaCO3的转化关系，列方程组即可求出混合物中Na2CO3的质量分数，D正确。 11．A、B、C是由周期表中短周期元素组成的三种常见化合物，甲、乙、丙是三种单质，这些单质和化合物之间存在如图所示的关系，完成下列空白： (1)A、B、C的化学式分别为________、______、______。 (2)单质甲与化合物B反应的离子方程式为__________。 (3)在A、B、C三种化合物中，必定含有的元素是________(用元素符号表示)。 答案 (1)Na2O2 H2O NaOH (2)2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑ (3)O 解析 甲与B反应是化学反应四种基本类型中的置换反应，甲与乙是化合反应，丙与乙也是化合反应，据此三个反应推测甲是金属，根据其转化关系图，推出甲是Na，B是H2O，C是NaOH，A是Na2O2。 12．钠在空气中燃烧(如下左图所示)生成产物的固体物质中除有淡黄色粉末外，还有黑色固体物质--碳。 (1)请假设黑色固体物质产生的可能原因是 假设①_________________________________________________________________； 假设②_________________________________________________________________； 假设③_________________________________________________________________。 (2)为确认假设的正误，某同学进行如下推断：由于金属钠与氧的结合能力比碳强，因此黑色碳可能是二氧化碳与金属钠发生置换反应而生成。该同学设计实验如下： 用打孔器钻取一段金属钠，取中间一小块钠放在充满二氧化碳气体的试管(如上右图所示)中加热，观察到钠燃烧发出黄色火焰，并有淡黄色固体和黑色固体生成，生成的淡黄色固体立即变成白色。请回答下列问题： ①用打孔器取金属钠的原因是______________________________________________； ②产生以上现象的化学反应方程式可能为___________________________________。 答案 (1)①金属钠上有没擦干净的煤油，不完全燃烧后生成的碳 ②酒精不完全燃烧生成的碳 ③酒精燃烧产生的二氧化碳(或空气中的二氧化碳)与金属钠反应生成的碳 (2)①取得较纯的钠 ②2Na＋CO2点燃(点燃纯)C＋Na2O2,2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2(或Na2O2＋2Na===2Na2O) 解析 (1)根据反应的条件及反应环境可知生成的黑色物质只能是碳单质。产生碳单质的原因可能是含碳物质的不完全燃烧，也可能是空气中的CO2与Na发生置换反应。 (2)要想证明黑色的碳单质是CO2与钠发生置换反应而生成的，首先要排除含碳物质的不完全燃烧，所以用打孔器取金属钠，其表面不会有残留的煤油。 13．已知某纯碱试样中含有NaCl杂质，为测定试样中纯碱的质量分数，可用下图中的装置进行实验。主要实验步骤如下： ①按图组装仪器，并检查装置的气密性 ②将a g试样放入锥形瓶中，加适量蒸馏水溶解，得到试样溶液 ③称量盛有碱石灰的U形管的质量，为b g ④从分液漏斗滴入6 mol·L－1的稀硫酸，直到不再产生气体时为止 ⑤从导管A处缓缓鼓入一定量的空气 ⑥再次称量盛有碱石灰的U形管的质量，为c g ⑦重复步骤⑤和⑥的操作，直到U形管的质量基本不变，为d g 请填空和回答问题： (1)在用托盘天平称量样品时，如果天平的指针向左偏转，说明______________。 (2)装置中干燥管B的作用是____________。 (3)如果将分液漏斗中的硫酸换成浓度相同的盐酸，测试的结果________(填"偏高"、"偏低"或"不变")。 (4)步骤⑤的目的是__________________。 (5)步骤⑦的目的是__________________。 (6)该试样中纯碱的质量分数的计算式为_________________________________________ (用含a、b、d的代数式表示)。 (7)还可以用其他实验方法测定试样中纯碱的质量分数。请简述一种不同的实验方法。 答案 (1)样品重，砝码轻 (2)防止空气中的CO2和水蒸气进入U形管 (3)偏高 (4)把反应产生的CO2全部导入U形管中 (5)判断反应产生的CO2是否全部被排出并被U形管中的碱石灰吸收 (6)×100% (7)将a g样品溶解后加入硝酸酸化的AgNO3溶液，充分反应后过滤，将沉淀干燥后称量得b g沉淀。由NaCl～AgCl得NaCl的质量为b g，则Na2CO3的质量为 (a－b) g，所以Na2CO3的质量分数为×100%。 解析 本题为定量综合实验题，主要考查常用仪器托盘天平的使用操作、干燥管的作用及实验设计能力与评价能力。 (1)托盘天平称量时，左盘放物品、右盘放砝码，若指针左偏，说明左盘较重，也就是物品质量大于砝码质量。 (2)通过称量实验开始和结束时U形管的质量，可以确定产生CO2的质量，在U形管后接一个干燥管，可以防止空气中的CO2、水蒸气等进入U形管，使实验结果更为准确。 (3)因盐酸是挥发性酸，生成的CO2中会混有HCl，它不能被浓H2SO4除去，但可以被碱石灰吸收，也就是实验结束后碱石灰的质量会偏大，测量的结果会偏高。 (4)CO2的密度较大，生成的CO2可能会残留在锥形瓶中，鼓入空气可使生成的CO2全部导入U形管中。 (5)如果两次称量U形管的结果基本不变，说明锥形瓶中所有的CO2都被碱石灰吸收了。 (6)Na2CO3＋H2SO4===Na2SO4＋H2O＋CO2↑ 106 44 m(Na2CO3) (d－b) g 所以，Na2CO3的质量分数为 ×100%＝×100% (7)该实验的方法较多，比如可以称量一定质量的样品，加入足量的稀HNO3使CO2全部放出后滴加足量AgNO3，过滤、洗净沉淀，称量后通过计算也能确定样品的纯度。其他方法只要原理正确，操作可行都是可以的。 14．烧碱、纯碱等都是重要的化工原料。 (1)利用如图装置可以证明二氧化碳与烧碱溶液发生了反应。 ①若将A与B连接，打开止水夹，将胶头滴管中的液体挤入烧瓶，此时的实验现象是 _______________________________________________________________________。 ②若其他操作不变，将A与C连接，可观察到的现象是________________________。 (2)向100 mL 1 mol·L－1烧碱溶液中通入一定量CO2充分反应后，将溶液在低温下蒸干得到白色固体X，X的组成可能有四种情况，按出现的先后顺序分别是Ⅰ.NaOH、Na2CO3，Ⅱ.__________________，Ⅲ.Na2CO3、NaHCO3，Ⅳ.__________________。 ①常温下，将得到的固体X重新溶于水，在所得溶液中加入盐酸，使溶液的pH＝7，再将溶液蒸干，得到固体的质量为________ g。 ②若要验证白色固体X是第Ⅰ种组成，依次加入的试剂为________(填字母序号)。 a．盐酸 b．MgCl2溶液 c．BaCl2溶液 d．Ba(OH)2溶液 在验证的过程中，一定需要进行的操作是________(填字母序号)。 a．萃取 b．洗涤 c．过滤 d．分馏 ③若白色固体X为第Ⅲ种组成，下列实验方案中不能测定其中NaHCO3质量分数的是________(填字母序号)。 a．取m g X与足量Ba(OH)2溶液充分反应，过滤，洗涤，烘干得n g固体 b．取m g X与足量盐酸充分反应，加热，蒸干，灼烧得n g固体 c．取m g X充分加热，减重n g d．取m g X与足量稀硫酸充分反应，逸出的气体被足量碱石灰吸收，增重n g ④若白色固体X的质量为7.0 g，则X的组成为________(填Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ或Ⅳ)。 答案 (1)①水沿导管由广口瓶进入烧瓶 ②广口瓶中的长导管口有气泡产生 (2)Na2CO3 NaHCO3 ①5.85 ②cb c ③d ④Ⅲ 解析 (1)将A与B连接，打开止水夹，将胶头滴管中的液体挤入烧瓶，由于二氧化碳易溶于氢氧化钠溶液，使烧瓶内部压强迅速减小，故广口瓶中的水要沿导管进入烧瓶；将A与C连接，其他操作不变，导致外界压强高于瓶内压强，故广口瓶中的长导管口会产生气泡。(2)③a选项中沉淀的质量即为碳酸钡的质量，根据碳酸钡的质量和原混合物的总质量可以列式求出碳酸钠和碳酸氢钠的质量分数，正确；b选项中n g固体为生成的氯化钠的质量，根据钠原子守恒和原混合物总质量可列式计算出碳酸氢钠的质量分数，正确；c选项采用差量法，减少的质量为碳酸氢钠分解生成的二氧化碳和水的质量，由此可求出碳酸氢钠的质量，进而求出碳酸氢钠的质量分数，正确；d选项中碱石灰增加的质量为盐与酸反应生成的二氧化碳及溶液中挥发出来的水蒸气的质量，因此不能通过数据准确计算出碳酸氢钠的质量分数，不正确。④可采用极值法来判断，若全部为Na2CO3质量为5.3 g，若全部为NaHCO3质量为8.4 g，固体X的质量为7.0 g，故其为碳酸钠和碳酸氢钠的混合物。 1 |
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