2019高考化學(xué) 第3章（金屬及其化合物）第1節(jié) 鈉及其化合物 考點(diǎn)（1）鈉的性質(zhì)及應(yīng)用講與練（含解析）.doc

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第三章 金屬及其化合物 李仕才 考點(diǎn)一　鈉的性質(zhì)及應(yīng)用 1．鈉的物理性質(zhì) 2.鈉的化學(xué)性質(zhì) (1)鈉與非金屬的反應(yīng) 在一定條件下，可與O2、Cl2、S等非金屬反應(yīng)生成相應(yīng)的化合物。常溫下，鈉與O2反應(yīng)生成白色固體Na2O，化學(xué)方程式為4Na＋O2===2Na2O。點(diǎn)燃條件下，鈉與O2反應(yīng)生成淡黃色固體Na2O2，化學(xué)方程式為2Na＋O2Na2O2。 (2)鈉與水的反應(yīng) ①化學(xué)方程式為2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑。 ②離子方程式為2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑。 ③鈉與含有酚酞的水反應(yīng)的現(xiàn)象及解釋。 (3)與酸溶液反應(yīng)(如HCl) 2Na＋2HCl===2NaCl＋H2↑ (4)與鹽反應(yīng) a．與熔融鹽反應(yīng) 如：4Na＋TiCl44NaCl＋Ti Na＋KClNaCl＋K↑(制取金屬鉀，因?yàn)殁浀姆悬c(diǎn)比鈉的沸點(diǎn)低，使鉀成為蒸汽而逸出) b．與鹽溶液反應(yīng) Na與CuSO4溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式2Na＋CuSO4＋2H2O===Na2SO4＋H2↑＋Cu(OH)2↓。 (5)與某些有機(jī)物反應(yīng) 如：2Na＋2CH3CH2OH―→2CH3CH2ONa＋H2↑ 2Na＋2CH3COOH―→2CH3COONa＋H2↑ 3．鈉的制備與保存 (1)鈉在自然界以化合態(tài)形式存在。工業(yè)上通常用電解熔融氯化鈉的方法制備鈉：2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑。 (2)金屬鈉保存在煤油中，使之隔絕空氣與水。 4．鈉的用途 (1)制取Na2O2等化合物。 (2)鈉、鉀合金(液態(tài))可用于原子反應(yīng)堆的導(dǎo)熱劑。 (3)用作電光源，制作高壓鈉燈。 (4)冶煉某些金屬。金屬鈉具有強(qiáng)的還原性，熔融狀態(tài)下可以用于制取金屬，如4Na＋TiCl44NaCl＋Ti。 判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“”) 1．金屬鈉可保存在煤油中，也可保存在CCl4中。(　　) 2．金屬鈉著火不能用水或干粉滅火器滅火。(　√　) 3．鈉在空氣中露置最終生成的物質(zhì)是碳酸氫鈉。(　　) 4．電解熔融的氯化鈉和電解飽和食鹽水都可得到金屬鈉。(　　) 5．Na與足量O2反應(yīng)生成Na2O，隨著溫度的升高，生成Na2O的速率逐漸加快。(　　) 6．鈉在空氣中與O2反應(yīng)無論生成哪種產(chǎn)物，23 g鈉反應(yīng)時轉(zhuǎn)移電子數(shù)肯定為NA。(　√　) 1．鈉燃燒時不能用水滅火，應(yīng)用沙土蓋滅。 2．取用金屬鈉時，用鑷子夾取金屬鈉，用濾紙擦干表面的煤油，放在潔凈干燥的玻璃片上用小刀切割，不能用手直接接觸金屬鈉，并且將剩余的鈉放回原試劑瓶中保存。 3．鈉與溶液反應(yīng)的共同現(xiàn)象 ①?。衡c浮在液面上；②熔：鈉熔化成光亮的小球；③游：在液面上不停地游動直至反應(yīng)完全；④響：反應(yīng)中不停地發(fā)出“嘶嘶嘶”的響聲。若溶液中H＋濃度較大，與水相比反應(yīng)更加劇烈，最后鈉可能在液面上燃燒。 一、鈉的性質(zhì)及應(yīng)用 1．關(guān)于鈉的敘述中，不正確的是(　　) A．金屬鈉與水反應(yīng)生成氫氣，但是實(shí)驗(yàn)室中不能用金屬鈉與水反應(yīng)制備氫氣 B．金屬鈉放在石棉網(wǎng)上加熱時，先熔化成銀白色小球，然后劇烈燃燒，發(fā)出黃色火焰 C．金屬鈉在空氣中放置生成氧化鈉，在空氣中燃燒生成過氧化鈉 D．金屬鈉與氧氣反應(yīng)的產(chǎn)物取決于氧氣的用量 解析：金屬鈉與氧氣反應(yīng)的產(chǎn)物取決于反應(yīng)條件：在空氣中放置被氧氣氧化，生成氧化鈉；在空氣中燃燒生成過氧化鈉。 答案：D 2．在研究金屬鈉與水反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中，下列根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出的結(jié)論不正確的是(　　) A．將一小塊Na投入水中，鈉浮于水面，說明鈉的密度比水小 B．將一小塊Na投入滴有酚酞的水中，溶液變紅，說明反應(yīng)生成了堿 C．將一小塊Na投入CuSO4溶液中，生成藍(lán)色沉淀，說明Na沒有Cu活潑 D．點(diǎn)燃Na與肥皂水反應(yīng)產(chǎn)生的氣泡，有尖銳爆鳴聲，說明有H2生成 解析：鈉比銅的活潑性強(qiáng)，將一小塊鈉投入CuSO4溶液中，Na首先與水反應(yīng)生成NaOH和H2，然后NaOH再與CuSO4發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，生成藍(lán)色Cu(OH)2沉淀，故在水溶液中Na不能置換出Cu。 答案：C 3．觀察是研究物質(zhì)性質(zhì)的一種基本方法。某同學(xué)將一小塊金屬鈉露置于空氣中，觀察到下列現(xiàn)象：銀白色變灰暗變白色出現(xiàn)液滴白色固體，則下列說法正確的是(　　) A．①發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成了過氧化鈉 B．④只發(fā)生物理變化 C．③是碳酸鈉吸收空氣中的水蒸氣形成了溶液 D．②變白色主要是因?yàn)樯闪藲溲趸c 解析：金屬鈉露置于空氣中發(fā)生的一系列變化為：NaNa2ONaOHNaOH溶液 Na2CO3，分析對照選項(xiàng)判斷，D項(xiàng)正確。 答案：D 4．有關(guān)鈉的敘述正確的是(　　) A．2.3 g鈉與97.7 g水反應(yīng)后，溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)等于4% B．鈉跟CuSO4溶液反應(yīng)生成的藍(lán)色沉淀上有時出現(xiàn)暗斑，這是析出了金屬銅 C．將金屬鈉與水反應(yīng)后的溶液中通入適量氯氣后，溶液中含有兩種溶質(zhì) D．鈉在空氣中的緩慢氧化與其在空氣中點(diǎn)燃的產(chǎn)物都一樣 解析：根據(jù)反應(yīng)方程式，2.3 g鈉與水反應(yīng)生成4.0 g NaOH，放出0.1 g氫氣，溶液的質(zhì)量為99.9 g，所以NaOH的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于4%，A錯誤；選項(xiàng)B，Na與H2O反應(yīng)生成NaOH，NaOH再與Cu2＋反應(yīng)生成Cu(OH)2，因Na與H2O發(fā)生的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，可導(dǎo)致生成的Cu(OH)2表面部分分解為CuO(黑色)而非Cu；選項(xiàng)C，金屬鈉與H2O反應(yīng)得到NaOH溶液，通入適量的Cl2與NaOH反應(yīng)生成NaCl、NaClO，所以溶液中含有兩種溶質(zhì)；選項(xiàng)D，Na在空氣中緩慢氧化生成Na2O，鈉在空氣中點(diǎn)燃或加熱時生成淡黃色固體Na2O2。 答案：C 5．在蒸發(fā)皿中放一小塊鈉，加熱至熔化時，用玻璃棒蘸取少量無水CuSO4與熔化的鈉接觸，瞬間產(chǎn)生耀眼的火花，同時有紅色物質(zhì)生成。下列說法中不正確的是(　　) A．上述反應(yīng)是置換反應(yīng) B．上述反應(yīng)是放熱反應(yīng) C．上述反應(yīng)中無水CuSO4表現(xiàn)了還原性 D．加熱且無水條件下，Na可以與CuSO4反應(yīng)并生成Cu 解析：鈉的化學(xué)性質(zhì)很活潑，在加熱熔融的條件下與無水CuSO4反應(yīng)可置換出銅，所以生成的紅色物質(zhì)為單質(zhì)Cu，其中Cu2＋被還原，表現(xiàn)了氧化性，所以A、D對，C錯，同時由反應(yīng)條件接觸瞬間產(chǎn)生耀眼的火花，可推測該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，所以B對。 答案：C 二、鈉與水反應(yīng)的理解與實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新 6．如圖甲是演示金屬鈉與水的反應(yīng)的重要實(shí)驗(yàn)，為收集檢驗(yàn)氣體產(chǎn)物，某興趣小組將甲裝置改進(jìn)成如下乙或丙，請根據(jù)要求回答下列問題。 (1)寫出鈉與水反應(yīng)的離子方程式____________________。 (2)按乙裝置實(shí)驗(yàn)，液體添加完畢后，關(guān)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(xiǎn)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．隨反應(yīng)的進(jìn)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(yīng)過程中的主要作用是______________。 (4)用乙裝置實(shí)驗(yàn)，點(diǎn)燃?xì)怏w產(chǎn)物時，是否需要檢驗(yàn)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體積的關(guān)系是________(填字母)。 ①用鋁箔包住鈉 ②用銅箔包住鈉 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(yīng)產(chǎn)生氫氣，生成的氣體將鈉塊帶離水層，進(jìn)入煤油層后停止反應(yīng)又下沉，如此往復(fù)，直至鈉反應(yīng)完，反應(yīng)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(yīng)過程中只產(chǎn)生氫氣，不可能含有氧氣，點(diǎn)燃時不會產(chǎn)生爆炸，因而不需要檢驗(yàn)氫氣的純度。(5)Na和H2O反應(yīng)產(chǎn)生H2的同時產(chǎn)生NaOH，NaOH可以和Al發(fā)生反應(yīng)2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，故用鋁箔包住Na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(yīng)過程中排出的水 (4)否　(5)b 鈉與水及酸、堿、鹽溶液的反應(yīng) 1 鈉與水的反應(yīng) (1)反應(yīng)原理：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑。 (2)定量關(guān)系：2Na～H2↑～2e－。 2 鈉與酸溶液的反應(yīng) 根據(jù)鈉與水反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是Na與水電離出來的H＋的置換反應(yīng)，而酸溶液中的H＋只要來自于酸可知，將鈉投入酸溶液中后，鈉首先與酸反應(yīng)，若鈉有剩余，再與水反應(yīng)。反應(yīng)的離子方程式為(鈉跟強(qiáng)酸溶液反應(yīng)的實(shí)質(zhì))2Na＋2H＋===2Na＋＋H2↑。 定量關(guān)系：Na與酸溶液反應(yīng)，鈉不會有剩余，生成H2量取決于金屬鈉，關(guān)系式為2Na～H2↑。 3 與堿溶液反應(yīng) 鈉只與堿溶液中的水發(fā)生反應(yīng)，生成NaOH，但會使堿溶液中的水減少，若為飽和溶液，則會有溶質(zhì)析出。 4 鈉與鹽溶液的反應(yīng) (1)鈉與正鹽溶液的反應(yīng) 先考慮鈉與水的反應(yīng)，再考慮生成的NaOH與正鹽能否發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)。例如，鈉投入CuSO4溶液中：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑、2NaOH＋CuSO4===Cu(OH)2↓＋Na2SO4，反應(yīng)總方程式為2Na＋CuSO4＋2H2O===Cu(OH)2↓＋H2↑＋Na2SO4。 (2)鈉與弱酸的酸式鹽溶液反應(yīng) 先考慮鈉與水的反應(yīng)，再考慮生成NaOH與弱酸的酸式鹽的反應(yīng)。例如，鈉投入NaHCO3溶液中：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑、NaOH＋NaHCO3===Na2CO3＋H2O。 (3)鈉與強(qiáng)酸的酸式鹽溶液反應(yīng) 相當(dāng)于鈉與強(qiáng)酸的反應(yīng)，先考慮Na與H＋的反應(yīng)，再考慮Na與H2O的反應(yīng)。例如，鈉投入NaHSO4溶液中：2Na＋2NaHSO4===2Na2SO4＋H2↑，離子方程式為2Na＋2H＋===2Na＋＋H2↑。 1．將0.02 mol Na分別投入到盛有100 mL水、100 mL 1.0 molL－1鹽酸、100 mL 1.0 molL－1硫酸銅溶液的X、Y、Z三個燒杯中，下列有關(guān)說法錯誤的是(　　) A．三個燒杯中一定均會發(fā)生的離子反應(yīng)有：2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑ B．三個燒杯中鈉均在液面上劇烈反應(yīng)，相比而言，X燒杯中的反應(yīng)平緩些 C．Z燒杯中一定會有沉淀生成，但沉淀不是單質(zhì)銅 D．三個燒杯中生成氫氣的物質(zhì)的量相同 解析：A項(xiàng)，由題意可知，n(HCl)＝0.1 L1.0 molL－1＝0.1 mol，n(Na)＝0.02 mol；鹽酸與Na發(fā)生的反應(yīng)為2HCl＋2Na===2NaCl＋H2↑，顯然Na不足，鹽酸剩余，不會發(fā)生Na與H2O的反應(yīng)；B項(xiàng)，Na與水及酸、鹽溶液反應(yīng)的實(shí)質(zhì)均為Na與H＋的反應(yīng)，因此溶液中c(H＋)將影響反應(yīng)速率，鹽酸和CuSO4溶液(Cu2＋水解)均顯酸性，溶液中c(H＋)大于水，因此盛有水的燒杯中反應(yīng)平緩；C項(xiàng)，Na投入CuSO4溶液中，Na先與水反應(yīng)生成NaOH，NaOH再與CuSO4發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)生成Cu(OH)2沉淀，Na不能與CuSO4發(fā)生置換反應(yīng)，得不到單質(zhì)Cu；D項(xiàng)，Na與水及酸、鹽溶液反應(yīng)，消耗的Na與生成的H2存在關(guān)系：2Na～H2↑，因此0.02 mol Na參加反應(yīng)，三個燒杯中均得到0.01 mol H2。 答案：A 2．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(fù)至室溫后溶液的pH增大 B．放入NaCl溶液中：無現(xiàn)象 C．放入FeCl3溶液中：有氫氣放出，有紅褐色沉淀生成 D．放入NH4NO3溶液中：有無色無味氣體放出 解析：A項(xiàng)錯誤，飽和NaOH溶液中放入鈉，鈉與水反應(yīng)消耗水且生成NaOH，從而會有部分NaOH晶體析出，同時生成H2，由于溶液仍為同一溫度下的飽和溶液，故溶液的pH不變；B項(xiàng)錯誤，鈉與水反應(yīng)生成H2和NaOH；C項(xiàng)正確，鈉與水反應(yīng)生成的NaOH與FeCl3反應(yīng)生成Fe(OH)3紅褐色沉淀；鈉與水反應(yīng)生成NaOH并放出大量的熱，放出的熱量使得NaOH與NH4NO3反應(yīng)放出NH3，D項(xiàng)錯誤。 答案：C 3．將等物質(zhì)的量的金屬Na、Mg、Al分別與100 mL 2 molL－1的鹽酸反應(yīng)，實(shí)驗(yàn)測得生成氣體的體積V(已折合為標(biāo)準(zhǔn)狀況)與時間t的關(guān)系如圖所示，則下列說法錯誤的是(　　) A．x＝2.24 B．鈉的物質(zhì)的量為0.2 mol C．反應(yīng)時，Na、Mg、Al均過量 D．曲線b為Mg與鹽酸反應(yīng)的圖象 解析：A項(xiàng)，由圖可知，三種金屬最后生成氣體的體積相等，據(jù)此可知鹽酸可能不足，也可能剛好與Na完全反應(yīng)，而Mg、Al有剩余，故生成H2的體積取決于n(HCl)，V(H2)＝0.1 L2 mol/L1/222.4 L/mol＝2.24 L，正確；B項(xiàng)，鈉與鹽酸反應(yīng)時，存在關(guān)系式：2Na～H2↑，故生成2.24 L H2需要0.2 mol Na，正確；C項(xiàng)，鈉投入鹽酸中，鈉不可能過量，若鈉過量則與溶劑水反應(yīng)，錯誤；D項(xiàng)，三種金屬的活動性順序?yàn)镹a>Mg>Al，金屬的活動性越強(qiáng)，與鹽酸反應(yīng)的速率越快，反應(yīng)所需時間越短，故曲線a、b、c分別代表Na、Mg、Al與鹽酸反應(yīng)的圖象，正確。 答案：C 4．(1)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________。 ①M(fèi)gSO4溶液　②NaCl溶液?、跱a2SO4溶液?、茱柡统吻迨宜、軨a(HCO3)2溶液?、轈uSO4溶液?、唢柡蚇aCl溶液 (2)一定溫度下，向飽和NaOH溶液中加入一定量的鈉塊，充分反應(yīng)后恢復(fù)到原來溫度，下列說法中正確的是________。 A．溶液中溶質(zhì)質(zhì)量增加，溶劑量減少，溶液中溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)變大 B．溶液的pH不變，有氫氣放出 C．溶液中Na＋數(shù)目減小，有氫氣放出 D．溶液中c(Na＋)增大，有氫氣放出 (3)取一支大試管，加入20 mL飽和澄清石灰水(ρ＝1.6 gcm－3)，再加入5 mL苯(ρ＝0.87 gcm－3)，靜置后緩慢加入黃豆粒大小的鈉塊(ρ＝0.97 gcm－3)。下列實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中，能觀察到的有________。 ①鈉在飽和澄清石灰水層反應(yīng)并四處游動 ②有氣體產(chǎn)生 ③澄清石灰水變渾濁 ④鈉在石灰水與苯的界面處反應(yīng)并上下跳動 ⑤鈉停留在苯層不反應(yīng) ⑥鈉塊最后消失 (4)有相同質(zhì)量的兩塊金屬鈉，其中一塊用有小孔的鋁箔包裹，都放入足量的水中，哪一個生成的H2多？為什么？ __________________________________________________ 解析：(1)2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，①中Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓；④中反應(yīng)消耗水，溶液溫度升高，Ca(OH)2的溶解度降低，析出Ca(OH)2產(chǎn)生沉淀；⑤中Ca2＋＋HCO＋OH－===CaCO3↓＋H2O；⑥生成的Cu(OH)2是藍(lán)色沉淀，不符合題意；⑦水減少，c(Na＋)增大，使NaCl(s)Na＋(aq)＋Cl－(aq)平衡向左移動。 (2)鈉放于飽和NaOH溶液中，與水反應(yīng)生成NaOH和H2，由于原來是飽和溶液，且溫度不變，消耗了水，生成了NaOH，故有NaOH晶體析出，而溶液的濃度不變。答案為B、C。 答案：(1)①④⑤⑦　(2)BC　(3)②③④⑥ (4)用鋁箔包裹的鈉生成的H2多。原因是Na與水反應(yīng)生成的NaOH也能與鋁反應(yīng)產(chǎn)生H2。