課題9　鈉及其重要化合物

學習任務1　鈉的性質(zhì)及應用

一、物理性質(zhì)：銀白色，有金屬光澤的固體，質(zhì)地柔軟，熔點低(小于100 ℃)，密度比水的小但比煤油的大。
二、從鈉的原子結(jié)構(gòu)認識鈉的化學性質(zhì)——還原性

1．與非金屬單質(zhì)反應
(1)2Na＋Cl22NaCl(現(xiàn)象：劇烈燃燒，產(chǎn)生白煙)。
(2)4Na＋O2===2Na2O(現(xiàn)象：銀白色固體變暗)。
(3)2Na＋O2Na2O2(現(xiàn)象：先熔化成小球，后燃燒產(chǎn)生黃色火焰，生成淡黃色固體)。
2．與水(滴有酚酞)、酸、醇、鹽溶液反應
(1)鈉與水反應的離子方程式：2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑(現(xiàn)象：浮、熔、游、響、紅)。
(2)鈉與鹽酸反應的離子方程式：2Na＋2H＋===2Na＋＋H2↑。
(3)鈉與乙醇反應的化學方程式：2Na＋2CH3CH2OH―→2C2H5ONa＋H2↑(現(xiàn)象：沉、慢)。
(4)鈉與CuSO4溶液反應的化學方程式：2Na＋CuSO4＋2H2O===Cu(OH)2↓＋Na2SO4＋H2↑。
三、制取及保存
1．制取：化學方程式為2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑。
2．保存：密封保存，通常保存在石蠟油或煤油中。
四、用途
1．鈉鉀合金(液態(tài))可用于原子反應堆的導熱劑。
2．用作電光源，制作高壓鈉燈。
3．冶煉某些金屬：金屬鈉具有強還原性，熔融狀態(tài)下可以用于制取某些金屬，如4Na＋TiCl44NaCl＋Ti。

1．判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)。
(1)(2017·高考全國卷Ⅱ，13B)將金屬鈉在燃燒匙中點燃，迅速伸入集滿CO2的集氣瓶，集氣瓶中產(chǎn)生大量白煙，瓶內(nèi)有黑色顆粒產(chǎn)生，說明CO2具有氧化性。(　　)
(2)鉀、鈉、鎂等活潑金屬著火時，不能用泡沫滅火器滅火。(　　)
(3)鈉是銀白色金屬，熔點低，硬度大。(　　)
(4)金屬鈉在石棉網(wǎng)上加熱時，先熔化成銀白色小球，然后劇烈燃燒，產(chǎn)生黃色火焰，生成淡黃色的固體。(　　)
(5)金屬鈉具有強還原性，可與TiCl4溶液反應制取金屬Ti。(　　)
答案：(1)√　(2)√　(3)×　(4)√　(5)×
2．金屬鈉露置在空氣中會發(fā)生一系列變化，其過程如下：
銀白色金屬鈉表面變暗出現(xiàn)白色固體，接著表面變潮濕白色塊狀固體白色粉末狀物質(zhì)
請寫出上述各步反應的化學方程式：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案：①4Na＋O2===2Na2O；②Na2O＋H2O===2NaOH；③2NaOH＋CO2＋9H2O=== Na2CO3·10H2O；④Na2CO3·10H2O===Na2CO3＋10H2O
3．鈉與鹽溶液的反應：

則將金屬鈉放入盛有下列溶液的小燒杯中，既有氣體又有白色沉淀產(chǎn)生的是____________。
①MgSO4溶液　②BaCl2溶液?、埏柡统吻迨宜?br /> ④Ca(HCO3)2溶液?、軨uSO4溶液
解析：鈉先與水反應：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑。①中Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓；②中不能生成沉淀，不符合題意；③中反應消耗水，溶液溫度升高，Ca(OH)2的溶解度降低，析出Ca(OH)2白色沉淀；④中Ca2＋＋HCO＋OH－===CaCO3↓＋H2O；⑤中生成的Cu(OH)2是藍色沉淀，不符合題意。
答案：①③④


鈉與氧氣的反應
宏觀辨識與微觀探析、變化觀念
1．下列有關鈉的說法正確的是(　　)
A．Na與足量O2反應生成Na2O，隨著溫度的升高，生成Na2O的速率逐漸加快
B．1 mol Na被完全氧化生成Na2O2，失去2NA個電子
C．Na表面自然形成的氧化層能夠保護內(nèi)層金屬不被空氣氧化
D．Na在O2中完全燃燒所得產(chǎn)物的電子式為
解析：選D。Na在點燃或加熱時生成Na2O2，A錯誤；1 mol Na氧化為Na2O2失去NA個電子，B錯誤；Na表面形成的氧化層不能保護內(nèi)層金屬不被空氣氧化，C錯誤。
2．(雙選)等質(zhì)量的兩塊鈉，第一塊在足量氧氣中加熱，第二塊在足量氧氣中于常溫下充分反應，則下列說法正確的是(　　)
A．第一塊鈉失去電子多
B．兩塊鈉失去電子一樣多
C．第一塊鈉的反應產(chǎn)物質(zhì)量大
D．兩塊鈉的反應產(chǎn)物質(zhì)量一樣大
解析：選BC。金屬鈉失電子均變?yōu)椋?價的陽離子，等質(zhì)量的兩塊鈉，失去電子數(shù)目是一樣的。根據(jù)反應4Na＋O2===2Na2O可知，1 mol金屬鈉完全反應生成氧化鈉的質(zhì)量是31 g，根據(jù)反應2Na＋O2Na2O2可知，1 mol 金屬鈉完全反應生成過氧化鈉的質(zhì)量是39 g，等質(zhì)量的兩塊鈉的物質(zhì)的量相等，所以生成過氧化鈉的質(zhì)量大，即第一塊鈉的反應產(chǎn)物質(zhì)量大。

鈉與水反應的延伸——鈉與酸、堿、鹽溶液的反應
科學探究與創(chuàng)新意識、變化觀念
3．把一小塊金屬鈉放入下列溶液中，說法正確的是(　　)
A．放入飽和NaOH溶液中：有氫氣放出，恢復至原溫度后溶液的pH增大
B．放入稀CuSO4溶液中：有氫氣放出，有紫紅色銅析出
C．放入MgCl2溶液中：有氫氣放出，有白色沉淀生成
D．放入NH4NO3溶液中：有無色無味氣體放出
解析：選C。A項錯誤，飽和NaOH溶液中放入鈉，鈉與水反應消耗水且生成NaOH，從而會有部分NaOH晶體析出，同時生成氫氣，由于溶液仍是飽和NaOH溶液，故溶液的pH不變；B項錯誤，鈉先與水反應生成H2和NaOH，然后生成的NaOH與CuSO4 反應會出現(xiàn)藍色沉淀；C項正確，鈉先與水反應生成H2和NaOH，然后生成的NaOH與MgCl2反應生成 Mg(OH)2白色沉淀；D項錯誤，鈉先與水反應生成H2和NaOH放熱，然后生成的NaOH與NH反應生成NH3·H2O，NH3·H2O部分分解產(chǎn)生的少量氨會與氫氣同時放出，故放出的氣體有刺激性氣味。
4．如圖甲是演示金屬鈉與水反應的重要實驗，為收集并檢驗氣體產(chǎn)物，某興趣小組將甲裝置改進成如下乙或丙裝置，請根據(jù)要求回答下列問題。

(1)寫出鈉與水反應的離子方程式：_________________________________________。
(2)按乙裝置實驗，液體添加完畢后，關閉活塞，打開右邊膠塞，向煤油中加入一小塊鈉，立即塞好膠塞，可觀察到的現(xiàn)象是________(填字母)。
A．鈉塊始終保持在a處，直至完全消失
B．鈉沉入U形管b處而后又慢慢浮到a處
C．鈉處于煤油和水的交界處上下浮動
D．隨著反應的進行，煤油與膠塞處液面下降，漏斗中液面上升
E．最終鈉塊在煤油中燃燒起來
(3)乙裝置中漏斗在反應過程中的主要作用是________________________。
(4)用乙裝置實驗，點燃氣體產(chǎn)物時，是否需要檢驗純度？________(填“是”或“否”)。
(5)按圖丙所示方法來收集產(chǎn)生的氣體，需將鈉包好，再放入水中。取相同質(zhì)量的鈉，按下列兩種情況收集產(chǎn)生的氣體在相同條件下的體積的關系是______________(填字母)。
①用鋁箔包住鈉?、谟勉~箔包住鈉
A．二者收集氣體一樣多
B．①收集氣體體積較大
C．②收集氣體體積較大
解析：(2)因鈉的密度比水小，比煤油大，鈉與水接觸時反應產(chǎn)生氫氣，生成的氣體將鈉塊帶離水層，進入煤油層后停止反應又下沉，如此往復，直至鈉反應完，反應過程中沒有氧氣，鈉不可能燃燒，所以鈉處于煤油和水的交界處上下浮動。(4)液體充滿U形管，反應過程中只產(chǎn)生氫氣，不可能含有氧氣，點燃時不會爆炸，因而不需要檢驗氫氣的純度。(5)Na和H2O反應產(chǎn)生H2的同時還產(chǎn)生NaOH，NaOH可以和Al發(fā)生反應2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，故用鋁箔包住鈉時產(chǎn)生的H2的體積較大。
答案：(1)2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑
(2)CD　(3)儲存反應過程中排出的水　(4)否　(5)B

鈉與溶液反應的規(guī)律和思維模型
(1)鈉與水、酸反應的實質(zhì)都是與H＋的反應。
(2)鈉與溶液反應的思維模型
①金屬鈉與酸溶液的反應
鈉首先與酸反應，且反應比在純水中劇烈，當酸反應完全后，再與水反應。
②金屬鈉與鹽溶液的反應
鈉與鹽溶液反應，不能置換出鹽中的金屬，因鈉先與水反應，然后再考慮生成的NaOH是否能與鹽進一步發(fā)生復分解反應。
[注意]　鈉與乙醇反應，鈉塊先沉在液面下，后上下浮動，能看到表面冒出氣泡，但鈉不能熔化成小球。
學習任務2　鈉的氧化物與氫氧化物

一、氧化鈉與過氧化鈉
物質(zhì)
氧化鈉
過氧化鈉
化學式
Na2O
Na2O2
氧元素的化合價
－2
－1
顏色狀態(tài)
白色固體
淡黃色固體
電子式


陰、陽離子個數(shù)比
1∶2
1∶2
是否為堿性氧化物
是
否
化合物類型
離子化合物
離子化合物
與H2O反應的
化學方程式
Na2O＋H2O===2NaOH
2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑
與CO2反應的
化學方程式
Na2O＋CO2=== Na2CO3
2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2
與鹽酸反
應的化學方程式
Na2O＋2HCl===2NaCl＋H2O
2Na2O2＋4HCl===4NaCl＋2H2O＋O2↑
用途
—
氧化劑、供氧劑、漂白劑、殺菌劑
二、Na2O2的強氧化性與還原性
從元素化合價角度分析Na2O2的性質(zhì)：
2Na22
1．Na2O2的強氧化性
試劑
反應原理
現(xiàn)象
SO2氣體
Na2O2＋SO2===Na2SO4
－
FeCl2
溶液
4Na2O2＋4FeCl2＋6H2O===4Fe(OH)3↓＋O2↑＋8NaCl
產(chǎn)生氣泡和紅褐色沉淀
Na2SO3溶液
Na2O2＋Na2SO3＋H2O===Na2SO4＋2NaOH
－
氫硫酸
Na2O2＋H2S===S↓＋2NaOH
溶液變渾濁
酚酞溶液
Na2O2與水反應生成了NaOH，溶液變紅，Na2O2的強氧化性又使溶液褪色
溶液先變紅
后褪色
品紅溶液
Na2O2的強氧化性使之褪色
紅色褪去
2.遇KMnO4等強氧化劑時，Na2O2表現(xiàn)出還原性，氧化產(chǎn)物為O2。
3．遇CO2、H2O、H＋時，Na2O2發(fā)生自身的氧化還原反應。
三、氫氧化鈉
1．物理性質(zhì)：NaOH的俗名為燒堿、火堿或苛性鈉；它是一種白色固體，易溶于水并放出大量的熱；有吸水性，吸收空氣中的水分而潮解；有很強的腐蝕性。
2．化學性質(zhì)
(1)具有堿的通性
(2)其他反應
與金屬鋁反應：2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑；
與非金屬單質(zhì)反應：Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O；
酯類水解：CH3COOC2H5＋NaOHCH3COONa＋CH3CH2OH。
3．制取
(1)土法制堿：Na2CO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋2NaOH；
(2)現(xiàn)代工業(yè)制堿：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。

1．判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)。
(1)(2019·高考全國卷Ⅱ，11C)Na2O2在空氣中放置后由淡黃色變?yōu)榘咨?，反應的化學方程式為2Na2O2===2Na2O＋O2↑。(　　)
(2)燒堿、純堿均屬于堿，不能盛放在玻璃試劑瓶中。(　　)
(3)NaOH在空氣中久置，最終變?yōu)镹a2CO3。(　　)
(4)氧化鈉、過氧化鈉均為離子化合物。(　　)
(5)1 mol Na2O2固體中含離子總數(shù)為4NA。(　　)
(6)H2O2和Na2O2都屬于過氧化物，含有的化學鍵完全相同。(　　)
(7)7.8 g過氧化鈉含有的共用電子對數(shù)為0.2NA。(　　)
(8)將足量過氧化鈉投入紫色石蕊溶液中，溶液先變藍色后褪色，同時有氣泡產(chǎn)生。(　　)
解析：(6)H2O2中只含共價鍵，Na2O2中既有離子鍵又有共價鍵。(7)過氧化鈉的電子式為，1 mol過氧化鈉中含有1 mol共用電子對，所以7.8 g過氧化鈉含有的共用電子對數(shù)為0.1NA。(8)過氧化鈉與水反應生成了O2和NaOH，使紫色石蕊溶液變藍色；過氧化鈉具有強氧化性，能漂白石蕊溶液。
答案：(1)×　(2)×　(3)√　(4)√　(5)×　(6)×　(7)×　(8)√
2．用雙線橋分析Na2O2與水反應中電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目：__________________。
(1)氧化劑和還原劑是________，氧化產(chǎn)物是________，還原產(chǎn)物是________。
(2)1 mol Na2O2與水完全反應時轉(zhuǎn)移的電子數(shù)是________________。
答案：
(1)Na2O2　O2　NaOH　(2)NA(或6.02×1023)
3．(Na2O2的強氧化性與還原性)完成下列方程式。
(1)向Na2SO3溶液中加入少量Na2O2，反應的化學方程式：_____________________。
(2)Na2O2和MnO2反應生成Na2MnO4的化學方程式：
________________________________________________________________________。
(3)向酸性KMnO4溶液中加入Na2O2生成氣體的離子方程式(MnO轉(zhuǎn)化為Mn2＋)：________________________________________________________________________。
(4)Na2O2吸收SO2氣體，生成Na2SO4的化學方程式：
________________________________________________________________________。
答案：(1)Na2O2＋Na2SO3＋H2O===Na2SO4＋2NaOH
(2)Na2O2＋MnO2===Na2MnO4
(3)5Na2O2＋2MnO＋16H＋===10Na＋＋2Mn2＋＋5O2↑＋8H2O
(4)Na2O2＋SO2===Na2SO4


過氧化鈉的性質(zhì)及應用
宏觀辨識與微觀探析、變化觀念
1．(雙選)下列有關Na2O2的說法不正確的是(　　)
A．向包有Na2O2粉末的脫脂棉上滴加幾滴水，脫脂棉劇烈燃燒起來，說明Na2O2與H2O反應放熱且有氧氣生成
B．Na2O2與CO2反應時有單質(zhì)O2生成，該反應屬于置換反應
C．Na2O2在空氣中久置變白，涉及的氧化還原反應中，Na2O2只做還原劑
D．Na2O2粉末加入Ca(HCO3)2溶液中，會產(chǎn)生氣體和渾濁
解析：選BC。A項，可燃物燃燒的條件是溫度達到著火點和具有助燃物質(zhì)；B項，反應物中沒有單質(zhì)參加反應，不符合置換反應的定義；C項，Na2O2與CO2、H2O的反應都是Na2O2自身的氧化還原反應，Na2O2既是氧化劑，又是還原劑；D項，Na2O2先和水反應生成O2和NaOH，NaOH再與Ca(HCO3)2反應產(chǎn)生CaCO3沉淀。
2．(教材拓展題)某溶液中含有HCO、SO、CO、CH3COO－4種陰離子。向其中加入足量的Na2O2固體后，溶液中離子濃度基本保持不變的是(假設溶液體積無變化)(　　)
A．CH3COO－　　　　　　 B．SO
C．CO D．HCO
解析：選A。Na2O2與水反應生成NaOH，HCO＋OH－===CO＋H2O，HCO濃度減小，CO濃度增大；SO具有還原性，被Na2O2氧化成SO，SO濃度減小；Na2O2與水反應產(chǎn)生的OH－抑制CH3COO－的水解，但CH3COO－水解程度很小，所以CH3COO－的濃度基本保持不變。

過氧化鈉的性質(zhì)探究及純度測定
科學探究與創(chuàng)新意識
3．(過氧化鈉的性質(zhì)探究實驗設計)某課外活動小組設計如圖實驗裝置，驗證“二氧化碳與水接觸時才能和過氧化鈉反應”。

(1)過氧化鈉與二氧化碳反應的化學方程式是________________________________，
該反應中，反應物的總能量________(填“大于”或“小于”)生成物的總能量。
(2)裝置Ⅰ中的試劑是________(填字母)。
a．稀鹽酸　　　　　　　　 b．稀硫酸
c．小蘇打 d．石灰石
(3)實驗時，應先打開彈簧夾________(填“K1”或“K2”)，觀察到預期現(xiàn)象后，關閉它，再打開另一個彈簧夾。
(4)實驗過程中將帶火星的木條置于a口，觀察到帶火星的木條始終不復燃。
①為觀察到最終木條復燃，甲建議在Ⅲ后安裝一個盛有堿石灰的干燥管，目的是________________________________________________________________________；
②乙認為即使采納甲的建議且最終觀察到木條復燃，也不能證明CO2參與了反應，原因是_________________________________________________________________________。
(5)為進一步達到實驗目的，應補充的實驗是取最終反應后Ⅲ中所得固體，_________。
解析：(1)此反應是放熱反應。(2)依據(jù)實驗目的，需要干燥純凈的CO2，所以裝置Ⅰ是制取CO2的裝置，因為鹽酸易揮發(fā)，所以應選擇稀硫酸、小蘇打。(3)先通干燥CO2，然后再通濕潤CO2進行對比。(5)證明反應后固體中含有CO。
答案：(1)2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2　大于
(2)bc　(3)K2　(4)①除去未充分反應的CO2?、谒cNa2O2反應生成O2　(5)加入稀鹽酸，將產(chǎn)生的氣體通入澄清石灰水中(答案合理即可)
4．(過氧化鈉的純度測定實驗)現(xiàn)有一定量含有Na2O雜質(zhì)的Na2O2試樣，用如圖所示實驗裝置測定Na2O2試樣的純度。(可供選用的反應物只有CaCO3固體、6 mol·L－1鹽酸、6 mol·L－1硫酸和蒸餾水)

回答下列問題：
(1)裝置A中液體試劑選用_____________________________________________。
(2)裝置B的作用是___________________________________________________，
裝置E中堿石灰的作用是_____________________________________________。
(3)裝置D中發(fā)生反應的化學方程式為___________________________________。
(4)若開始時測得樣品的質(zhì)量為2.0 g，反應結(jié)束后測得氣體體積為224 mL(標準狀況)，則Na2O2試樣的純度為________。
解析：(1)A是用來制取二氧化碳的裝置，碳酸鈣和硫酸反應時，生成的硫酸鈣微溶于水，會覆蓋在碳酸鈣的表面，使反應不能繼續(xù)進行，所以用鹽酸而不用硫酸，故裝置A中液體試劑選用6 mol·L－1鹽酸。(2)碳酸鈣和鹽酸反應生成的二氧化碳中含有氯化氫氣體，可用飽和碳酸氫鈉溶液除去；裝置E中堿石灰的作用是吸收二氧化碳，防止二氧化碳對氧氣的體積測量造成干擾。(3)裝置D中含有氧化鈉和過氧化鈉，CO2分別與它們發(fā)生反應。(4)根據(jù)反應2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2，反應結(jié)束后測得氣體體積為224 mL(標準狀況)，即生成的氧氣的物質(zhì)的量為＝0.01 mol，則過氧化鈉的物質(zhì)的量為0.02 mol，故試樣中過氧化鈉的純度為×100%＝78%。
答案：(1)6 mol·L－1鹽酸
(2)除去CO2氣體中的HCl　吸收裝置D中反應剩余的CO2
(3)2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2、Na2O＋CO2===Na2CO3
(4)78%

過氧化鈉與水、二氧化碳反應的定量分析
證據(jù)推理與模型認知
5．分別向甲、乙、丙、丁四個燒杯內(nèi)加入0.1 mol的鈉、氧化鈉、過氧化鈉和氫氧化鈉，然后各加入100 mL水，攪拌，使固體完全溶解，則甲、乙、丙、丁溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)大小順序是(　　)
A．甲＜乙＜丙＜丁　　　　 B．?。技祝家遥奖?br /> C．甲＝丁＜乙＝丙 D．?。技祝家遥急?br /> 解析：選B。(1)甲、丁相比
甲：Na→NaOH，消耗H2O，溶劑減少；
丁：NaOH不反應，溶劑不變；
故NaOH的質(zhì)量分數(shù)：甲＞丁。
(2)乙、丙相比

故乙、丙溶液完全等同。
(3)乙、丙與甲相比
由于它們的物質(zhì)的量相等，所以甲(Na)所得NaOH的物質(zhì)的量是乙、丙(Na2O、Na2O2)所得NaOH的物質(zhì)的量的，且它們消耗的水的量相等，即溶劑的量相等，因此甲溶液中NaOH的質(zhì)量分數(shù)比乙、丙小。
6．在一密閉容器中有CO、H2、O2共16.5 g和足量的Na2O2，用電火花引燃，使其完全反應，Na2O2增重7.5 g，則原混合氣體中O2的質(zhì)量分數(shù)是(　　)
A．54.5% B．40%
C．36% D．33.3%
解析：選A。CO、H2、O2完全反應后生成的二氧化碳、水與過氧化鈉反應生成碳酸鈉、氫氧化鈉，所以過氧化鈉固體增重的質(zhì)量等于CO、H2的質(zhì)量，所以原混合氣體中CO、H2的質(zhì)量一共是7.5 g，則O2的質(zhì)量是16.5 g－7.5 g＝9.0 g，所以原混合氣體中O2的質(zhì)量分數(shù)是×100%≈54.5%。

Na2O2與H2O、CO2的反應規(guī)律
電子轉(zhuǎn)
移關系
當Na2O2與CO2、H2O反應時，物質(zhì)的量的關系為2Na2O2～O2～2e－，n(e－)＝n(Na2O2)＝2n(O2)
氣體體積
變化關系
CO2、水蒸氣(或二者的混合氣體)通過足量Na2O2時，氣體體積的減少量是原來氣體體積的，等于生成氧氣的量，即ΔV＝V(O2)＝V(原來)
固體質(zhì)量
變化關系
CO2、水蒸氣分別與足量Na2O2反應時，固體相當于吸收了CO2中的“CO”、水蒸氣中的“H2”，所以固體增加的質(zhì)量分別為Δm(CO2)＝28 g·mol－1×n(CO2)，Δm(H2O)＝2 g·mol－1×n(H2O)
延伸拓展
凡分子組成符合(CO)m·(H2)n的物質(zhì)，W g 該物質(zhì)在O2中完全燃燒，將其產(chǎn)物(CO2和水蒸氣)通過足量的Na2O2后，固體增重必為W g?；蚴怯蒀、H、O三種元素組成的物質(zhì)，只要C、O原子個數(shù)比為1∶1，即可滿足該條件。
中學階段常見的符合這一關系的物質(zhì)有
(1)無機物：H2、CO及H2和CO的混合氣體；
(2)有機物：CH3OH(甲醇)、HCHO(甲醛)、CH3COOH(乙酸)、HCOOCH3(甲酸甲酯)、C6H12O6(葡萄糖)等
學習任務3　碳酸鈉和碳酸氫鈉

一、性質(zhì)(不注明的一律填化學方程式)


二、相互轉(zhuǎn)化
Na2CO3NaHCO3
三、鑒別與除雜
1．Na2CO3、NaHCO3的鑒別
(1)固體的鑒別用加熱法：產(chǎn)生使澄清石灰水變渾濁的氣體的是NaHCO3固體。
(2)溶液的鑒別可用沉淀法、氣體法和測pH法。
①沉淀法：加入BaCl2溶液或CaCl2溶液，產(chǎn)生沉淀的是Na2CO3溶液。
②氣體法：滴入稀鹽酸，立即產(chǎn)生氣泡的是NaHCO3溶液。
③測pH法：用pH試紙測相同濃度的稀溶液，pH大的是Na2CO3溶液。
2．Na2CO3、NaHCO3的除雜
混合物(括號內(nèi)為雜質(zhì))
除雜方法
Na2CO3(s)(NaHCO3)
加熱法
NaHCO3(aq)(Na2CO3)
通入足量CO2
Na2CO3(aq)(NaHCO3)
滴加適量NaOH溶液

1．判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)。
(1)(2019·高考天津卷)鹽堿地(含較多Na2CO3等)不利于作物生長，可施加熟石灰進行改良。(　　)
(2)在酒精燈加熱條件下，Na2CO3、NaHCO3固體都會分解。(　　)
(3)向Na2CO3飽和溶液中通入足量CO2，會有NaHCO3晶體析出。(　　)
(4)蘇打是面包發(fā)酵粉的主要成分之一。(　　)
(5)用酚酞溶液可鑒別飽和食鹽水和飽和碳酸鈉溶液。(　　)
(6)將稀鹽酸滴入碳酸鈉與氫氧化鈉的混合溶液中，立即產(chǎn)生氣泡。(　　)
(7)相同溫度下溶解度：NaHCO3NaHCO3。(　　)
解析：(1)Na2CO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋2NaOH，施加熟石灰生成了燒堿NaOH，堿性增強，不利于作物生長，故錯誤。
答案：(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)√　(6)×　(7)√
2．請設計實驗方案，用50 mL 2 mol·L－1 NaOH溶液與足量的CO2氣體，制取50 mL 1 mol·L－1的Na2CO3溶液，并寫出相應的化學方程式：_____________________________。
答案：將50 mL NaOH溶液等分成兩份，一份通入過量的CO2，然后加熱煮沸，冷卻后與另一份混合即可。化學方程式可表示為第一步：NaOH＋CO2===NaHCO3；第二步：NaHCO3＋NaOH===Na2CO3＋H2O


Na2CO3、NaHCO3的性質(zhì)及應用
宏觀辨識與微觀探析、變化觀念、科學態(tài)度
1．Na2CO3和NaHCO3是常見的兩種鈉鹽，它們廣泛應用于生產(chǎn)和生活中。下列有關碳酸鈉和碳酸氫鈉的說法中，不正確的是(　　)
A．小蘇打能中和胃酸，對胃壁不產(chǎn)生強烈的刺激或腐蝕作用，可用于治療胃酸過多癥，但不適合胃潰瘍病人
B．NaHCO3能中和面粉發(fā)酵后產(chǎn)生的酸，并且產(chǎn)生二氧化碳氣體，可用于做饅頭
C．可以用澄清石灰水來鑒別Na2CO3溶液和NaHCO3溶液
D．往Na2CO3飽和溶液中通入CO2氣體，可獲得NaHCO3 沉淀
解析：選C。Na2CO3和NaHCO3遇澄清石灰水都會產(chǎn)生白色沉淀，所以C不正確。
2．(雙選)化學與生活密切相關，下列有關說法中正確的是(　　)
A．碳酸鈉溶液呈堿性，可用熱的純堿溶液除去金屬表面的煤油
B．日常生活中，小蘇打、蘇打均可用作食用堿
C．在牙膏中添入Na2PO3F、NaF，能起到預防齲齒的作用
D．向含有純堿的廢水中加入適量生石灰，能消除水的污染
解析：選BC。A項，煤油的成分為烴的混合物，與堿不反應，不能用熱的純堿溶液除去，錯誤；B項，小蘇打和蘇打的溶液均顯堿性，均可用作食用堿，正確；C項，防治齲齒的有效成分是氟離子，所以在牙膏中添入Na2PO3F、NaF即都加入了氟離子，能起到預防齲齒的作用，正確；D項，生石灰和水反應生成氫氧化鈣，氫氧化鈣和碳酸鈉溶液反應生成碳酸鈣沉淀和氫氧化鈉，生成的氫氧化鈉是強堿，具有強腐蝕性，不能消除水的污染，錯誤。

Na2CO3、NaHCO3的鑒別與除雜
科學探究與創(chuàng)新意識
3．為除去括號內(nèi)的雜質(zhì)，下列所選用的試劑或方法不正確的是(　　)
A．Na2CO3溶液(NaHCO3)，加入適量的NaOH溶液
B．NaHCO3溶液(Na2CO3)，通入過量的CO2氣體
C．Na2O2粉末(Na2O)，將混合物在氧氣中加熱
D．Na2CO3溶液(Na2SO4)，加入適量的Ba(OH)2溶液，過濾
解析：選D。 Na2CO3和Na2SO4均能與Ba(OH)2反應，且加Ba(OH)2會引入新的雜質(zhì)，不能達到除雜的目的。
4．某?；瘜W課外小組為了鑒別碳酸鈉和碳酸氫鈉兩種白色固體，用不同的方法做了以下實驗，如下圖Ⅰ～Ⅳ所示。

(1)只根據(jù)圖Ⅰ、圖Ⅱ所示實驗，能夠達到實驗目的的是________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。
(2)圖Ⅲ、圖Ⅳ所示實驗均能鑒別這兩種物質(zhì)，有關反應的化學方程式為_______________________________，與實驗Ⅲ相比，實驗Ⅳ的優(yōu)點是________(填字母)。
A．Ⅳ比Ⅲ復雜
B．Ⅳ比Ⅲ安全
C．Ⅳ比Ⅲ操作簡便
D．Ⅳ可以做到用一套裝置同時進行兩個對比實驗，而Ⅲ不行
(3)若用實驗 Ⅳ 驗證碳酸鈉和碳酸氫鈉的穩(wěn)定性，則試管B中裝入的固體最好是__________(填化學式)。
解析：(1)裝置Ⅰ不能達到實驗目的，二者現(xiàn)象相同，都能與鹽酸反應產(chǎn)生使澄清石灰水變渾濁的二氧化碳氣體。裝置Ⅱ可以對比二者和鹽酸反應放出CO2的速率及等質(zhì)量時放出CO2的多少來進行鑒別。(2)～(3)NaHCO3加熱可以分解產(chǎn)生CO2，Na2CO3加熱不分解，可以利用裝置Ⅲ鑒別。裝置Ⅳ是改進裝置，試管A中裝入碳酸鈉直接加熱，試管B中裝入碳酸氫鈉間接加熱，若間接加熱的NaHCO3分解而直接加熱的Na2CO3不分解，則可驗證碳酸氫鈉不穩(wěn)定。
答案：(1)Ⅱ　(2)2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O、CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O　D　(3)NaHCO3

Na2CO3、NaHCO3與酸反應的相關計算
證據(jù)推理與模型認知
5．(雙選)下列有關NaHCO3和Na2CO3的性質(zhì)的敘述錯誤的是(　　)
A．等質(zhì)量的NaHCO3和Na2CO3與足量鹽酸反應，在相同條件下NaHCO3產(chǎn)生的CO2體積小
B．等物質(zhì)的量的兩種鹽與同濃度鹽酸完全反應，所消耗鹽酸的體積Na2CO3是NaHCO3的兩倍
C．等質(zhì)量的NaHCO3和Na2CO3與同濃度鹽酸完全反應，前者消耗鹽酸的體積較大
D．等物質(zhì)的量的NaHCO3和Na2CO3與足量鹽酸反應，二者產(chǎn)生的CO2一樣多
解析：選AC。Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋CO2↑＋H2O，NaHCO3＋HCl===NaCl＋CO2↑＋H2O。解答此類題目用“歸一”法。A項，假設二者均為1 g，則NaHCO3反應產(chǎn)生 mol CO2，Na2CO3反應產(chǎn)生 mol CO2，錯誤；B項，假設二者均為1 mol，則Na2CO3反應消耗2 mol HCl，NaHCO3反應消耗1 mol HCl，正確；C項，假設二者均為1 g，Na2CO3反應消耗2× mol＝ mol HCl，NaHCO3反應消耗 mol HCl，錯誤；D項，假設二者均為1 mol，則二者均產(chǎn)生1 mol CO2，正確。
6．(OH－、CO、HCO與H＋反應順序的應用)分別取等物質(zhì)的量濃度的氫氧化鈉溶液各100 mL，再通入一定量的CO2，隨后分別各取20 mL溶液，向其中逐滴滴入0.2 mol·L－1的鹽酸，在標準狀況下產(chǎn)生CO2的體積(y軸)與所加入鹽酸的體積(x軸)的關系如下圖(分A、B兩種情況)：

(1)在A情況下，溶質(zhì)是____________________(填化學式)，其物質(zhì)的量之比為________。
(2)在B情況下，溶質(zhì)是____________________(填化學式)，其物質(zhì)的量之比為________。
(3)原氫氧化鈉溶液的物質(zhì)的量濃度為__________________________。
解析：CO2與NaOH溶液反應時，據(jù)CO2與NaOH量的相對多少，有如下兩個階段：①CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O，此時溶質(zhì)可能為NaOH和Na2CO3或只有Na2CO3(剛好反應)；②Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3，此時溶質(zhì)可能為Na2CO3和NaHCO3或只有NaHCO3(剛好反應)。據(jù)圖分析：B情況最終生成的CO2(其實就是最初通入的與NaOH溶液反應的CO2)是A情況的2倍。當加入150 mL鹽酸時，恰好完全反應，此時溶液中溶質(zhì)為NaCl。據(jù)物料守恒有n(NaOH)＝n(Na＋)＝n(Cl－)＝0.2 mol·L－1×0.15 L＝0.03 mol，所以原氫氧化鈉溶液的物質(zhì)的量濃度為＝1.5 mol·L－1。
答案：(1)NaOH、Na2CO3　1∶1　(2)Na2CO3、NaHCO3　1∶1　(3)1.5 mol·L－1

依據(jù)圖像特點判斷溶液溶質(zhì)成分的方法

若a＝0，即圖像從原點開始
溶液中的溶質(zhì)為NaHCO3
若V(Oa)＝V(ab)，即Oa段與ab段消耗鹽酸的體積相同
溶液中的溶質(zhì)為Na2CO3
若V(Oa)>V(ab)，即Oa段消耗鹽酸的體積大于ab段消耗鹽酸的體積
溶液中的溶質(zhì)為Na2CO3和NaOH
若V(Oa)

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