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创新设计--认识化学科学第1讲
第1讲 钠及其化合物
【2020·备考】
最新考纲:1.了解钠及其重要化合物的制备方法。2.掌握钠及其重要化合物的主要性质。3.掌握钠及其重要化合物的应用。
核心素养:1.宏观辨识与微观探析:认识物质的多样性,能从钠元素的原子结构认识钠的性质,理解“结构决定性质”的内涵。2.科学探究与创新意识:能发现和提出有探究价值的有关钠及其化合物性质的探究方案,进行实验探究。3.科学精神与社会责任:具有可持续发展意识和绿色化学观念,能对与钠性质有关的社会热点问题做出正确的价值判断。
考点一 钠的主要性质及其应用
(频数:★☆☆ 难度:★★☆)
名师课堂导语 本考点主要考查钠的重要性质,特别是钠与盐溶液的反应要重点掌握,另外钠的用途及保存也常在考题中出现,要引起关注。
1.钠的物理性质
颜色 |
密度 |
熔点 |
硬度 |
银白色,有金属光泽 |
ρ(水)大于ρ(钠)大于ρ(煤油) |
小于100 ℃ |
质地柔软 |
钠的质地柔软,取用钠进行有关反应时,可以用小刀切割除去氧化膜。
2.从钠原子的原子结构认识钠的化学性质——还原性
(1)与非金属单质(如O2、Cl2)的反应
O2Na2O2
Cl2:2Na+Cl2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↑。
(4)钠与盐反应
①钠与盐溶液反应
水盐溶液
如Na投入CuSO4溶液中,反应的离子方程式为2Na+2H2O+Cu2+===2Na++Cu(OH)2↓+H2↑。
②钠与熔融盐反应:
4Na+TiCl4熔融Ti+4NaCl
1.钠与酸及能显酸性的金属盐溶液反应时,由于溶液中H+浓度较大,最后钠可能在液面上燃烧。
2.钠与盐的饱和溶液反应时,由于溶剂H2O减少,盐溶液中会有晶体析出。
3.钠的制取、保存及用途
(1)制取:化学方程式为2NaCl(熔融)电解2Na+Cl2↑。
(2)保存:密封保存,通常保存在石蜡油或煤油中。
因为CCl4的密度比钠的大,钠不能保存在CCl4中,另外常考的试剂保存还有:NaOH溶液(用橡胶塞)、氯水、浓硝酸(棕色试剂瓶、玻璃塞)、氢氟酸(塑料瓶)等。
(3)用途:
①钠、钾合金(液态)可用于原子反应堆的导热剂;
②金属钠还可用于钛、锆、铌、钽等金属的冶炼;
③用作电光源,制作高压钠灯。
用金属钠冶炼金属时,是钠与熔融盐反应,不能与水溶液反应,如:
4Na+TiCl4高温4NaCl+Ti;
Na+KCl高温NaCl+K↑(制取金属钾,因为钾的沸点比钠的低,使钾成为钾蒸气而逸出)。
4.焰色反应
(1)焰色反应:很多金属或它们的化合物在灼烧时都会使火焰呈现特殊颜色的现象。
(2)操作步骤
铂丝酒精灯无色蘸取待测物酒精灯观察火焰颜色用盐酸铂丝酒精灯无色。
(3)常见元素焰色反应的颜色
钠元素:黄色;钾元素:紫色(透过蓝色钴玻璃观察)。
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。
[速查速测]
1.(易混点排查)正确的打“√”,错误的打“×”
(1)烧碱、纯碱均属于碱,不能盛放在玻璃试剂瓶中(×)
(2)在氧气中加热时,金属钠剧烈燃烧,生成淡黄色的固体Na2O2(√)
(3)金属钠在石棉网上加热时,先熔化成银白色小球,然后剧烈燃烧,产生黄色火焰(√)
(4)金属钠着火时,可用泡沫灭火器或干燥的沙土灭火(×)
(5)钠与水反应的离子方程式为2Na+2H2O===2Na++2OH-+H2↑(√)
(6)实验完毕后剩余的金属钠不能随意丢弃,应放回原试剂瓶(√)
2.(LK必修1·P11“活动·探究”改编)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
(1)填写空白;
(2)属于物理变化的有 (填序号),属于化学变化的有 (填序号)。
答案 (1)Na2O NaOH 溶液 Na2CO3
(2)③ ①②④⑤
[A组 基础知识巩固]
1.(2018·郑州模拟)下列叙述中不正确的是( )
A.钠在反应TiCl4+4NaTi+4NaCl中作还原剂
B.用镊子从煤油中取出金属钠,切下绿豆粒大小的钠,小心放入装满水的烧杯中, 观察钠与水反应的现象
C.用光洁的铂丝蘸取某无色溶液在无色火焰上灼烧,观察到火焰呈黄色, 一定含有Na+,可能含有K+
D.金属Na表面自然形成的氧化层不能保护内层金属不被空气氧化
解析 钠与TiCl4反应作还原剂,A正确;应将钠表面的煤油用滤纸吸干且烧杯中不能装满水(否则会迸溅出液体),B错误;钠元素的焰色为黄色,而钾元素的焰色为紫色,而且黄色会掩盖紫色,所以不能判断是否含有钾元素,C正确;金属Na表面自然形成的氧化层不能保护内层金属不被空气氧化,D正确。
答案 B
2.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 ②Na2SO4稀溶液 ③饱和澄清石灰水
④Ca(HCO3)2溶液 ⑤CuSO4溶液 ⑥饱和NaCl溶液
A.①④⑤⑥ B.③④⑤⑥
C.②④⑤⑥ D.①③④⑥
解析 2Na+2H2O===2NaOH+H2↑,①中Mg2++2OH-===Mg(OH)2↓;③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沉淀;④中Ca2++HCO3+OH-===CaCO3↓+H2O;⑤生成的Cu(OH)2是蓝色沉淀,不符合题意;⑥水减少,c(Na+)增大,使NaCl(s)Na+(aq)+Cl-(aq)平衡向左移动。
答案 D
3.(2019·泰安联考)如图,在蒸发皿中放一小块钠,加热至熔化时,用玻璃棒蘸取少量无水CuSO4与熔化的钠接触,瞬间产生耀眼的火花,同时有红色物质生成,据此判断下列说法中不正确的是( )
A.上述反应是置换反应
B.上述反应说明钠比铜活泼
C.上述反应证明钠可以从CuSO4溶液中置换出铜
D.加热且无水条件下,Na可以与CuSO4反应并生成Cu
解析 实验在无水条件下进行,有红色物质生成,说明熔融的钠将硫酸铜中的铜置换出来并且放出热量,属于置换反应,钠作还原剂,硫酸铜作氧化剂,说明钠比铜活泼,故A、B项正确;若钠与CuSO4溶液混合,则钠先与水反应生成氢氧化钠,氢氧化钠再与硫酸铜反应生成氢氧化铜,不会置换出铜单质,故C错误;根据以上分析,在无水条件下,Na可以与CuSO4反应并生成Cu,故D正确。
答案 C
【思维建模】
钠与盐溶液反应的思维模板
[微练] 写出下列反应的离子方程式
①将Na投入到Ca(HCO3)2溶液中,反应后生成正盐溶液
2Na+Ca2++2HCO3===CaCO3↓+2Na++CO3+H2↑。
②将Na投入到NH4HCO3溶液中,有刺激性气味气体放出
2Na+NH4+HCO3===2Na++CO3+NH3↑+H2↑。
[B组 考试能力过关]
4.下列说法正确的是( )
A.(2017·江苏化学,6A)钠与水反应:Na+2H2O===Na++2OH-+H2↑
B.(2016·浙江理综,8A)钾、钠、镁等活泼金属着火时,不能用泡沫灭火器灭火
C.(2015·天津理综,2A)灼烧白色粉末,火焰呈黄色,证明原粉末中有Na+,无K+
D.(2013·新课标全国Ⅱ,10B)钠与CuSO4溶液反应:2Na+Cu2+===Cu↓+2Na+
答案 B
5.(2018·海南化学,17)某小组在实验室中探究金属钠与二氧化碳的反应。回答下列问题:
(1)选用如图所示装置及药品制取CO2。打开弹簧夹,制取CO2。为了得到干燥、纯净的CO2,产生的气流应依次通过盛有 、 的洗气瓶(填试剂名称)。反应结束后,关闭弹簧夹,可观察到的现象是 。
不能用稀硫酸代替稀盐酸,其原因是 。
(2)金属钠与二氧化碳反应的实验步骤及现象如下表:
步骤 |
现象 |
将一小块金属钠在燃烧匙中点燃,迅速伸入盛有CO2的集气瓶中。充分反应,放置冷却 |
产生大量白烟,集气瓶底部有黑色固体产生,瓶壁上有白色物质产生 |
在集气瓶中加入适量蒸馏水,振荡、过滤 |
滤纸上留下黑色固体,滤液为无色溶液 |
①为检验集气瓶瓶壁上白色物质的成分,取适量滤液于2支试管中,向一支试管中滴加1滴酚酞溶液,溶液变红,加过量CaCl2红色退去:向第二支试管中滴加澄清石灰水,溶液变浑浊。据此推断,白色物质的主要成分是 (填标号)。
A.Na2O B.Na2O2
C.NaOH D.Na2CO3
②为检验黑色固体的成分,将其与浓硫酸反应,生成的气体具有刺激性气味。据此推断黑色固体是 。
③本实验中金属钠与二氧化碳反应的化学方程式为 。
答案 (1)饱和碳酸氢钠溶液 浓硫酸 产生的气体使干燥管内盐酸液面下降,与碳酸钙脱离接触,反应停止 生成的硫酸钙覆盖在碳酸钙表面,阻止反应进一步进行
(2)①D
②碳(C)
③4Na+3CO2点燃2Na2CO3+C
考点二 氧化钠、过氧化钠
(频数:★★☆ 难度:★★☆)
名师课堂导语 本考点主要考查过氧化钠的性质,特别是过氧化钠与CO2和H2O的定性和定量分析,另外过氧化钠与其他水溶液的反应,以及过氧化钠的用途也常在考题中出现,要引起注意。
1.氧化钠和过氧化钠的比较
物质 |
氧化钠(Na2O) |
过氧化钠(Na2O2) |
|
色态 |
白色固体 |
淡黄色固体 |
|
类别 |
碱性氧化物 |
过氧化物(非碱性氧化物) |
|
氧的价态 |
-2 |
-1 |
|
电子式 |
|
|
|
生成条件 |
常温 |
加热或点燃 |
|
化 学 性 质
|
热稳 定性 |
不稳定(2Na2O+O22Na2O2) |
稳定 |
与水反应 |
Na2O+H2O===2NaOH |
2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑ |
|
与CO2反应 |
Na2O+CO2===Na2CO3 |
2Na2O2+2CO2=== 2Na2CO3+O2 |
|
与酸反应 (盐酸) |
Na2O+2HCl===2NaCl+H2O |
2Na2O2+4HCl=== 4NaCl+2H2O+O2↑ |
|
主要性质 |
具有碱性氧化物通性 |
具有强氧化性 |
|
主要用途 |
用于制取少量Na2O2、烧碱 |
强氧化剂、漂白剂、供氧剂、消毒剂 |
2.Na2O2的强氧化性与还原性
从元素化合价角度分析Na2O2的性质
(1)强氧化性的五个表现
(2)遇KMnO4等强氧化剂时,表现出还原性,氧化产物为O2。
(3)遇CO2、H2O、H+则发生自身的氧化还原反应。
1.Na2O2的电子式为,晶体中阴、阳离子个数比为1∶2而不是1∶1。
2.Na2O2具有强氧化性,但Na2O2与水、CO2反应时,水中的氢与CO2中的碳都处于最高价态,不能被氧化,反应为Na2O2自身的氧化还原反应。
[速查速测]
1.(易混点排查)正确的打“√”,错误的打“×”
(1)1 mol Na2O2固体中含离子总数为4NA(×)
(2)7.8 g过氧化钠含有的共用电子对数为0.2NA(×)
(3)Na2O2在与CO2的反应中既是氧化剂,又是还原剂(√)
(4)将足量过氧化钠投入紫色石蕊溶液中,溶液先变蓝色后退色,同时有气泡产生(√)
(5)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(×)
2.(教材改编题)[RJ必修1·P55“实验3-5”改编]下列对过氧化钠的叙述中,正确的是( )
A.过氧化钠能与酸反应生成盐和水,所以过氧化钠是碱性氧化物
B.过氧化钠能与水反应,所以过氧化钠可以作气体的干燥剂
C.过氧化钠与二氧化碳反应产生氧气,故可用于呼吸面具中
D.过氧化钠与二氧化碳反应时,过氧化钠只作氧化剂
答案 C
3.(思维探究题)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:⑤NaOH溶液滴入紫色石蕊试液中 ⑥Na2O2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?
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溶液变蓝,⑥溶液先变蓝后退色。原因是Na2O2与H2O反应生成NaOH,呈碱性,同时Na2O2又有漂白性。
[A组 基础知识巩固]
1.(2019·湖南联考)下列说法正确的是( )
A.Na2O2遇到湿润的紫色石蕊试纸后,石蕊试纸最终变成蓝色
B.Na2O2与CO2反应生成0.1 mol O2时转移电子0.2 mol
C.Na2O2用于呼吸面具,活性炭用于防毒面具,两者原理相同
D.向饱和烧碱溶液中加入2 g Na2O2,充分反应完后,溶液中c(Na+)不变
解析 Na2O2遇到湿润的紫色石蕊试纸,它最终能氧化石蕊使其退色,A项错误;由2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2及Na2O2中氧元素的化合价为-1价知,每生成1 mol O2时会转移2 mol 电子,B项正确;Na2O2用于呼吸面具是能与水或CO2反应产生O2,活性炭用于防毒面具是吸附有毒气体,C错误;Na2O2与水反应时能放出大量的热,使溶液温度升高,NaOH的溶解度增大,导致溶液中c(Na+)增大,D项错误。
答案 B
2.已知硫酸亚铁溶液中加入Na2O2时发生反应:4Fe2++4Na2O2+6H2O===4Fe(OH)3↓+O2↑+8Na+。下列说法正确的是( )
A.该反应中氧化剂是Na2O2,还原剂是FeSO4
B.若Fe2+失去4 mol电子,生成氧气的体积约为22.4 L
C.4 mol Na2O2参加反应,共得到6 mol电子
D.反应过程中可以看到白色沉淀先转化为灰绿色后转化为红褐色
解析 该反应中Fe2+失电子作还原剂,Na2O2中的氧元素既得电子又失电子,Na2O2既作氧化剂又作还原剂,A错误;未指明温度和压强,无法计算生成的氧气的体积,B错误;该反应中转移6e-,且只有Na2O2中的氧元素得电子,4 mol Na2O2参加反应,共得到6 mol电子,C正确;反应过程中Fe2+直接被氧化生成Fe3+,形成Fe(OH)3沉淀,反应过程中无Fe(OH)2生成,D错误。
答案 C
3.现有一定量含有Na2O杂质的Na2O2试样,用如图所示实验装置测定Na2O2试样的纯度。(可供选用的反应物只有CaCO3固体、6 mol·L-1盐酸、6 mol·L-1硫酸和蒸馏水)
回答下列问题:
(1)装置A中液体试剂选用 。
(2)装置B的作用是 ,
装置E中碱石灰的作用是 。
(3)装置D中发生反应的化学方程式为 。
(4)若开始时测得样品的质量为2.0 g,反应结束后测得气体体积为224 mL(标准状况),则Na2O2试样的纯度为 。
解析 (1)A是用来制取二氧化碳的装置,碳酸钙和硫酸反应时,生成的硫酸钙微溶于水,会覆盖在碳酸钙的表面,使反应不能继续进行,所以用盐酸而不用硫酸来反应,故装置A中液体试剂选用6 mol·L-1盐酸。
(2)碳酸钙和盐酸反应生成的二氧化碳中含有氯化氢气体,可用饱和碳酸氢钠溶液来除去;装置E中碱石灰的作用是吸收二氧化碳,防止二氧化碳对氧气的体积测量造成干扰。
(3)装置D中含有氧化钠和过氧化钠,CO2分别与它们发生反应。
(4)根据反应2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2,反应结束后测得气体体积为224 mL(标准状况),即生成的氧气的物质的量为22.4 L·mol-1=0.01 mol,则过氧化钠的物质的量为0.02 mol,故试样中过氧化钠的纯度为2.0 g×100%=78%。
答案 (1)6 mol·L-1盐酸
(2)除去气体中的HCl 吸收装置D中反应剩余的CO2
(3)2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2、Na2O+CO2===Na2CO3
(4)78%
【练后归纳】
Na2O2与H2O、CO2反应的定量关系
电子转 移关系 |
当Na2O2与CO2、H2O反应时,物质的量关系为2Na2O2~O2~2e-,n(e-)=n(Na2O2)=2n(O2) |
气体体积 变化关系 |
若CO2、水蒸气(或两混合气体)通过足量Na2O2,气体体积的减少量是原来气体体积的2,等于生成氧气的量,ΔV=V(O2)=2V |
固体质量 变化关系 |
CO2、水蒸气分别与足量Na2O2反应时,固体相当于吸收了CO2中的“CO”、水蒸气中的“H2”,所以固体增加的质量Δm(CO2)=28 g·mol-1×n(CO2),Δm(H2O)=2 g·mol-1×n(H2O) |
[B组 考试能力过关]
4.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)(2018·海南化学,5A)Na2O2可与CO2反应放出氧气,可用于制作呼吸面具(√)
(2)(2017·北京理综,8A)二氧化碳使Na2O2固体变白,二氧化碳气体被还原(×)
(3)(2015·全国卷Ⅰ)过氧化钠与水反应时,生成0.1 mol O2转移的电子数为0.2NA(√)
(4)(2015·全国卷Ⅱ)CO2通过Na2O2粉末后固体质量增重(√)
(5)(2015·山东高考)向CuSO4溶液中加入Na2O2的离子方程式为2Na2O2+2Cu2++2H2O===4Na++2Cu(OH)2↓+O2↑(√)
(6)(2015·四川高考)标准状况下,5.6 L CO2与足量Na2O2反应转移的电子数为0.5NA(×)
5.(2016·江苏化学,18)过氧化钙(CaO2·8H2O)是一种在水产养殖中广泛使用的供氧剂。
(1)Ca(OH)2悬浊液与H2O2溶液反应可制备CaO2·8H2O。
Ca(OH)2+H2O2+6H2O===CaO2·8H2O
反应时通常加入过量的Ca(OH)2,其目的是
。
(2)向池塘水中加入一定量的CaO2·8H2O后,池塘水中浓度增加的离子有 (填序号)。
A.Ca2+ B.H+
C.CO3 D.OH-
解析 (1)Ca(OH)2过量,促进H2O2吸收,提高H2O2的利用率。(2)CaO2·8H2O溶于水与水反应生成Ca(OH)2和O2,增加了Ca2+和OH-。
答案 (1)提高H2O2的利用率
(2)AD
[A级 全员必做题]
1.钠及其化合物与人们的生活密切相关,某同学对其认识不正确的是( )
A.碳酸氢钠常用于治疗胃酸过多症
B.热的纯碱可去除油污
C.发酵粉中主要含有碳酸氢钠,能使焙制出的糕点疏松多孔
D.金属钠着火时,使用泡沫灭火器来灭火
解析 D项,Na燃烧生成的Na2O2能与CO2反应生成O2,因此金属钠着火时不能用泡沫灭火器灭火,应用沙土掩埋法灭火。
答案 D
2.(2018·青岛期中)利用焰色反应,人们在烟花中有意识地加入特定金属元素,使焰火更加绚丽多彩。下列说法中正确的是( )
A.非金属单质燃烧时火焰均为无色
B.NaCl与Na2CO3灼烧时火焰颜色相同
C.焰色反应均应透过蓝色钴玻璃观察
D.只有金属单质灼烧时火焰才有颜色
解析 某些非金属单质燃烧时的火焰也有颜色,例如H2在氧气中燃烧产生淡蓝色火焰,在氯气中燃烧产生苍白色火焰,A项错误;焰色反应为金属元素的性质,与元素的存在形式(化合态或游离态)无关,同种金属元素的火焰颜色相同,B项正确;只有观察钾元素的焰色反应时才需要透过蓝色钴玻璃,防止钠元素的黄光造成干扰,C项错误;焰色反应是某些金属或它们的化合物在无色火焰中灼烧时,火焰呈现特征颜色的反应,是元素的性质,而不是单质的性质,D项错误。
答案 B
3.如图所示,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形管内液体慢慢右移,恢复到原温度后液面左边与右边基本相平,则烧杯内的物质是( )
A.过氧化钠 B.氧化钠
C.钠 D.钾
解析 Na2O2、Na、K与水反应均有气体生成,均会使U形管内液面左边低于右边,A、C、D不符合题意;Na2O与水反应放热但没有气体生成,则U形管内液体慢慢右移,待恢复到原温度后又使U形管内两液面相平。
答案 B
4.下列叙述中不正确的是( )
A.钠在反应TiCl4+4Na===Ti+4NaCl中作还原剂
B.NaOH应密封保存,以防分解变质
C.盛放KOH溶液的试剂瓶不能用磨口玻璃塞
D.当足量的CO2通入饱和NaOH溶液中,会有固体析出
解析 NaOH密封保存,目的是防止空气中的CO2与之反应而变质。
答案 B
5.用如图所示实验装置进行相关实验探究,其中装置不合理的是( )
A.鉴别纯碱与小苏打
B.证明Na2O2与水反应放热
C.证明Cl2能与烧碱溶液反应
D.探究钠与Cl2反应
解析 加热固体时,试管口不能向上倾斜,A项设计错误;B项中脱脂棉燃烧,能表明Na2O2与水反应放热;C项中气球变大,Cl2能被NaOH溶液吸收;D项能进行Na与Cl2反应。
答案 A
6.(2019·河北冀州中学月考)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
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。
答案 A
7.下列有关Na2O2的说法中,正确的是( )
选项 |
反应 |
反应方程式或 反应现象描述 |
相关解释 |
A |
Na2O2与C18O2气体反应 |
2Na2O2+2C18O2===2Na2CO3+18O2↑ |
O2中氧元素的化合价既有升高,又有降低 |
B |
Na2O2与Na隔绝空气加热 |
Na2O2+2Na△2Na2O |
Na2O2的热稳定性弱于Na2O |
C |
酚酞溶液中加入Na2O2 |
溶液变红色后又逐渐退色 2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑ |
Na2O2具有漂白性 |
D |
Na2O2与SO2气体反应 |
2SO2+2Na2O2===2Na2SO3+O2↑ |
SO2与CO2的性质有相似性 |
解析 A项错误,生成的氧气应为O2;B项错误,Na2O2的热稳定性强于Na2O;C项正确,Na2O2具有漂白性,可使酚酞溶液因氧化而退色;D项错误,Na2O2具有强氧化性,其生成物应为Na2SO4。
答案 C
8.(2018·长沙长郡中学月考)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( )
①Na2O2中阴、阳离子的个数比是1∶1
②Na2O2分别与水及CO2反应产生等量氧气时,需水和CO2的质量相等
③Na2O2分别与水及CO2反应产生等量氧气时,转移电子的物质的量相等
④Na2O2的漂白原理与SO2的漂白原理相同
⑤Na2O2与SO2反应生成Na2SO3与H2O
⑥Na2O2能与酸反应生成盐和水,所以Na2O2是碱性氧化物
⑦Na2O2与水反应,Na2O2既是氧化剂,又是还原剂
⑧Na2O2投入到紫色石蕊试液中,试液先变蓝,后退色
A.①③⑥⑧ B.③⑦⑧
C.②⑤⑥⑦ D.①④⑧
解析 Na2O2中阴、阳离子的个数比是1∶2,①错误;Na2O2分别与水及CO2反应产生等量氧气时,需水和CO2的物质的量相等,但质量不相等,②错误;Na2O2分别与水及CO2反应产生等量氧气时,转移电子的物质的量相等,③正确;Na2O2的漂白原理与SO2的漂白原理不相同,④错误;Na2O2与SO2反应生成Na2SO4,⑤错误;Na2O2与酸反应生成盐和水,但同时还有氧气产生,所以Na2O2不是碱性氧化物,⑥错误;Na2O2与水反应过程中,Na2O2自身发生氧化还原反应,既是氧化剂,又是还原剂,⑦正确;Na2O2投入到紫色石蕊试液中生成氢氧化钠,试液先变蓝,但过氧化钠还具有强氧化性,所以试液后退色,⑧正确。
答案 B
9.(2018·济南模拟)将一定质量的钠、钾分别投入盛有相同浓度和体积的盐酸的两个烧杯中,产生气体的质量随时间变化曲线如图所示,则下列说法正确的是( )
A.投入的Na、K的质量一定相等
B.投入的Na的质量小于K的质量
C.曲线A表示Na与盐酸反应,曲线B表示K与盐酸反应
D.参加反应的HCl的量不一定相等
解析 HCl和水都能与Na、K反应生成H2,则参加反应的HCl的量不一定相等;两金属的物质的量相同,因钾的相对原子质量大于钠的相对原子质量,故需K的质量大于Na的质量;因K与氢离子反应剧烈、速率大,故生成等质量氢气所需时间短,即曲线A为K与盐酸反应。
答案 B
10.(2018·北京朝阳区期末)甲同学将Na2O2分别与H2O和浓盐酸反应,有如下现象:
实验序号 |
使用药品 |
现象 |
Ⅰ |
Na2O2、H2O |
①试管壁发热;②有无色无味气体产生 |
Ⅱ |
Na2O2、浓盐酸 |
①试管壁发热;②有刺激性气味的气体产生;③反应后所得溶液呈浅黄绿色 |
请回答下列问题:
实验Ⅰ中:
(1)该反应是 (填“放热”或“吸热”)反应。
(2)反应的化学方程式是 。
(3)证明无色无味气体是氧气的方法是
。
实验Ⅱ中:
(4)根据现象②、③,推测生成的气体中可能含有Cl2,产生Cl2的化学方程式是 。
(5)若往“浅黄绿色溶液”中加入FeCl3溶液,立即产生与实验Ⅰ相同的气体,原因是 。
解析 (1)试管壁发热,说明反应是放热反应。
(2)过氧化钠与水反应生成氢氧化钠和氧气,化学方程式为2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑。
(3)检验氧气的方法是将带火星的木条放在试管口,木条复燃,则证明是氧气。
(4)有刺激性气味的气体产生,反应后所得溶液呈浅黄绿色,说明生成的气体是氯气,过氧化钠氧化浓盐酸生成氯气,化学方程式为Na2O2+4HCl(浓)===2NaCl+Cl2↑+2H2O。
(5)随反应的进行,浓盐酸变稀盐酸,而稀盐酸与Na2O2可发生复分解反应生成过氧化氢,所以溶液中存在的过氧化氢在氯化铁催化作用下产生氧气。
答案 (1)放热
(2)2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑
(3)将带火星的木条放在试管口,木条复燃,则证明是氧气
(4)Na2O2+4HCl(浓)===2NaCl+Cl2↑+2H2O
(5)浅黄绿色溶液中存在H2O2,加入的FeCl3使H2O2分解速率加快,立即产生氧气
11.(上海卷)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。
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22.4 L·mol-1×3×65 g·mol-1=78 g。
解法二:根据氮元素守恒有n(NaN3)=3n(N2)=22.4 L·mol-1×3=1.2 mol,m(NaN3)=1.2 mol×65 g·mol-1=78 g。
答案 (1)78 (2)①c(OH-)=200×10-3 mol·L-1=0.75 mol·L-1
②设上述合金中含a mol钠、b mol钾,则
23a+39b=5.05
解得a=0.050 b=0.10
该钠—钾合金化学式为NaK2。
[B级 拔高选做题]
12.(2018·济南外国语月考)①氧化钠、②氢氧化钠、③过氧化钠、④亚硫酸钠,1 mol上述固体物质长期放置于空气中,下列说法正确的是( )
A.质量增加的情况是②>①>③>④
B.质量增加的情况是①>③>④>②
C.上述物质都发生了氧化还原反应
D.过氧化钠在反应中转移了2 mol电子
解析 Na2O~Na2CO3,1 mol Na2O长期放置于空气中质量增加44 g;NaOH~2Na2CO3,1 mol NaOH长期放置于空气中质量增加13 g;Na2O2~Na2CO3,1 mol Na2O2长期放置于空气中质量增加28 g;Na2SO3~Na2SO4,1 mol Na2SO3长期放置于空气中质量增加16 g,故A项错误,B项正确;Na2O和NaOH未发生氧化还原反应,C项错误;1 mol过氧化钠在反应中转移了1 mol电子,D项错误。
答案 B
13.由Na2O2、Na2CO3、NaHCO3、NaCl中的某几种组成的混合物,向其中加入足量的盐酸有气体放出。将气体通过足量的NaOH溶液,气体体积减少一部分。将上述混合物在空气中加热,有气体放出,下列判断正确的是( )
A.混合物中一定不含Na2CO3、NaCl
B.混合物中一定有Na2O2、NaHCO3
C.无法确定混合物中是否含有NaHCO3
D.混合物中一定不含Na2O2、NaCl
解析 混合粉末加盐酸有气体产生说明其中可能有Na2O2、Na2CO3、NaHCO3,又由于气体通过足量的NaOH溶液后体积减小,说明气体中同时含有O2和CO2,则原混合粉末中肯定存在Na2O2,还可能有Na2CO3或NaHCO3中的一种或两种,将原混合粉末在空气中加热有气体放出,说明NaHCO3肯定存在,但Na2CO3和NaCl不能确定是否存在。
答案 B
14.(2018·安徽皖北协作区联考)某化学课外活动小组通过实验探究NO能否与Na2O2反应以及反应后的产物,该小组同学设计了如图所示装置(夹持仪器、连接用的乳胶管均已省略)。
经查阅资料知:①NO是不成盐氧化物;②2NO2+2NaOH===NaNO3+NaNO2+H2O。
回答下列问题:
(1)写出木炭与浓硝酸反应的化学方程式:
。
(2)为了完成实验,选择上图中的装置,其连接顺序为a→ (按气流方向,用小写字母表示);有同学认为该装置存在缺陷,则该缺陷是 。
(3)连接好仪器, ,装入药品后,要通入一段时间的氮气,再滴入浓硝酸,点燃酒精灯,通入氮气的主要目的是 。
(4)装置E的作用是 ;能说明NO与Na2O2发生反应的实验现象是 。
(5)探究NO与Na2O2反应的产物。
假设1:产物只有NaNO3;假设2: ;
假设3:产物为NaNO3和NaNO2的混合物。
为验证反应产物,该小组同学准确称取反应后的固体3.50 g,用煮沸并冷却后的蒸馏水配成100.00 mL溶液,取10.00 mL溶液于锥形瓶中,用0.100 0 mol·L-1 KMnO4溶液(硫酸酸化)滴定,共消耗KMnO4溶液20 mL。滴定过程中发生反应的离子方程式为 ,反应产物中NaNO2的质量分数为 (保留四位有效数字)。
解析 (5)根据关系式,设NO2的物质的量为n,
2MnO4 ~ 5NO2
2 mol 5 mol
0.002 mol n
求得n=0.005 mol
则NaNO2的质量分数为3.5 g×100%≈98.57%。
答案 (1)C+4HNO3(浓)△CO2↑+4NO2↑+2H2O
(2)h→i→d→e→b→c→f或g 缺少尾气处理装置
(3)检验装置的气密性 排出装置中的空气,防止NO被空气中的O2氧化为NO2
(4)制备NO D中固体由淡黄色变为白色
(5)产物只有NaNO2 2MnO4+5NO2+6H+===5NO3+2Mn2++3H2O 98.57%