钠及其化合物 差量法
【复习指导】
本部分内容包含教材的第一和第二自然节,是本章的核心内容.其主要考点是:①钠的性质、制法、保存、用途;②钠的两种氧化物的结构和性质;③氢氧化钠的性质和用途;④碳酸钠和碳酸氢钠的主要性质和应用;⑤钠及其化合物的有关计算.在复习本部分内容时,应注意如下几点:
1.复习钠的性质,必须密切结合实验,通过联想有关实验的现象,加深对钠的性质的理解.如在复习钠的颜色、密度、熔点、易氧化的性质时,要联系切割钠块并观察切面变化和钠与水反应时的有关现象;复习钠与卤素、硫等非金属反应的性质时,要联系钠在氯气中燃烧产生黄色火焰和钠与硫粉混合研磨发生爆炸的现象;复习钠和水及盐酸反应的性质,应联系有关实验中“浮、熔、游、响”甚至燃烧等现象并由生成氢气的收集和定性检验拓展到定量测定生成氢气的体积.通过复习,将物质的性质与有关实验操作、现象等有机结合起来,进一步增强复习效果.
2.复习本节内容时,紧抓住性质对比这条主线,归纳出Na与其他金属,Na2O与Na2O2,Na2CO3和NaHCO3性质的共同点和不同点,从而找到鉴别Na2O和Na2O2,Na2CO3和NaHCO3的方法及在一定条件下Na2CO3和NaHCO3的相互转化原理.
3.本部分内容的复习可安排一课时.其复习方法建议如下:
(1)比较钠与氧气(或空气)在不同条件下反应的产物的不同,写出有关的化学方程式.并分析钠露置在空气中最终生成白色粉末的变化过程.
(2)分别写出钠与水、硫酸铜溶液反应的离子方程式,并描述有关的反应现象.
(3)写出过氧化钠分别与二氧化碳、水反应的化学方程式,指出其具有强氧化性.分析与过氧化钠有关计算的一般规律:
在这两个反应中,对Na2O2固体而言,反应(a)中Na2O2增重的质量实际是H2O中H的质量,其结果可看作:
Na2O2+H2
2NaOH.
在反应(b)中,Na2O2增重的质量实际是2CO2~O2即2CO的质量,其结果可看作:Na2O2+CO
Na2CO3.
②Na2O2与H2O、CO2混合反应时,应当看作Na2O2先与CO2反应,后与H2O反应.
③可进行差量(固体质量差或气体体积差)法计算.
(4)分别写出氢氧化钠溶液与过量二氧化碳,少量二氧化碳反应的化学方程式,并分析:①如何除碳酸氢钠溶液中混有的碳酸钠?②如何用氢氧化钠溶液制备碳酸氢钠溶液?
③在含有0.1 mol氢氧化钠溶液中通入1.68 L标况下的二氧化碳,确定所得溶液中含有溶质是什么?物质的量是多少?(Na2CO3 0.025 mol、NaHCO3 0.05 mol)④简介侯德榜制碱法.
(5)如何鉴别碳酸钠溶液与碳酸氢钠溶液?如何不用试剂鉴别盐酸和碳酸钠溶液?写出有关的离子方程式.
(6)钠的实验室保存方法.
【本节知识框架】
【要点指导】
1.钠的化学性质
钠原子最外层只有一个电子,在反应中极易失去这个电子,所以单质钠具有强还原性.
(1)化合反应 钠与非金属单质(X2、S、O2等)发生化合反应(写出有关的化学方程式).要注意钠与氧气(或空气)在不同条件下反应,其反应现象、反应物用量、产物的结构和稳定性不同.
(2)置换反应 钠可与酸(H+)、水、乙醇、苯酚等发生置换反应,实质是钠原子与其电离出的H+的反应(写出有关的离子方程式),所以H+浓度不同,反应剧烈程度不同.
(3)与盐溶液反应金属活动顺序表中氢后面的金属阳离子的氧化性虽然强于H+,但其反应速率远小于钠原子与H+的反应速率,故金属钠投入盐溶液中首先是与水的反应;然后再分析NaOH是否与盐发生复分解反应.如果是铝盐溶液,还要考虑钠和铝盐的量的问题,因过量的NaOH能溶解Al(OH)3;(写出钠与硫酸铜溶液或氯化铝溶液反应的离子方程式).
2.过氧化物与一般普通氧化物有何不同
普通氧化物过氧化物
结构存在O2-存在O
过氧离子
属类碱性氧化物盐(不属于碱性氧化物)过氧化物
性质与H2ONa2O+H2O===2NaOH2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑
与H+Na2O+H2SO4===Na2SO4+H2O2Na2O2+2H2SO4===2H2O+O2↑+2Na2SO4
与CO2Na2O+CO2===Na2CO22Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2
3.钠及化合物知识的综合应用
(1)金属钠露置在空气中的变化过程
(2)二氧化碳与氢氧化钠溶液反应产物的判断
二氧化碳与氢氧化钠溶液反应的有关化学方程式:
CO2+2NaOH===Na2CO3+H2O(CO2不足)
CO2+Na2CO3+H2O===2NaHCO3
CO2+NaOH===NaHCO3(CO2过量)
由上述反应原理可知:
①除去NaHCO3溶液中混有的Na2CO3,可采用通入足量二氧化碳的方法.
②用NaOH制备NaHCO3,可采用向NaOH溶液中通入过量二氧化碳的方法.
③若n(CO2):n(NaOH)=1:1时,其产物为NaHCO3;若n(CO2):n(NaOH)=1:2时,其产物为Na2CO3;若1>
时,其产物为NaHCO3和Na2CO3的混合物,可根据反应前后碳原子、钠离子守恒关系,求出n(NaHCO3)和n(Na2CO3).
(3)碳酸钠、碳酸氢钠主要性质应用
①Na2CO3的溶解性大于NaHCO3的溶解性,在一定温度下饱和的Na2CO3溶液中通入CO2,会析出NaHCO3晶体,Na2CO3+CO2+H2O===2NaHCO3↓
②Na2CO3与NaHCO3的检验:若为固体,可分别将其加热,若产生气体,将其通入澄清石灰水变浑浊者,则原固体为NaHCO3.若为溶液,可分别加入BaCl2或CaCl2溶液,若产生白色沉淀者,则原溶液为Na2CO3溶液.
③向盐酸中逐滴加入Na2CO3溶液(开始时酸过量):2HCl+Na2CO3===2NaCl+CO2↑+H2O;若向Na2CO3溶液中逐滴加入盐酸(开始时酸不足):HCl+Na2CO3===NaCl+NaHCO3(无气泡),HCl+NaHCO3===NaCl+CO2↑+H2O.由以上分析可知,不同的滴加顺序产生不同的现象,这就是不用其他试剂就能鉴别Na2CO3溶液和盐酸的原理.
【典型例题精讲】
本部分共设计三个典型例题.[例1]为2002年春季上海高考试题的第19小题,主要考查钠的性质理解应用.在分析解答过程中,要启发引导学生准确地解释钠与水反应现象,并将其迁移到新的情景中.[例2]是一道考查钠及其化合物性质、化学方程式书写及方程式配平的学科内综合题.题目考查点多、涉及面广,难度适中.在分析解答过程中,一要注意引导学生加深对基础知识的理解,二要强化学生综合迁移应用能力的培养.[例3]将钠的重要化合物的性质与定量计算相结合,考查学生分析应用的能力.题目设计简洁,要求明确.在分析解答过程中,既要注意引导学生“一题多解”,并能筛选优化解法;又要结合典型习题,归纳总结有关计算题的特点(如差量法、守恒法、极值法),掌握其正确的解题方法思路.
[例1](2002年春上海,19)在烧杯中加入水和苯(密度:0.88 g/cm3)各50 mL.将一小粒金属钠(密度:0.97 g/cm3)投入烧杯中.观察到的现象可能是
A.钠在水层中反应并四处游动
B.钠停留在苯层中不发生反应
C.钠在苯的液面上反应并四处游动
D.钠在苯与水的界面处反应并可能作上、下跳动
【解析】 此题考查的面很广,首先是苯与水互不溶解,还有钠的密度处于苯和水之间,钠能与水中的氢反应而不与苯中的氢反应.另外钠与水反应放出的氢气使钠在苯与水的界面处反应并可能作上、下跳动.
【答案】 D
【思维启迪】 当向饱和澄清石灰水中投入金属钠时,看到的现象是______________.
【答案】 考虑到金属钠的活泼性,钠必与水剧烈反应,生成的NaOH电离出OH-,导致c(OH-)增大,从而使 Ca(OH)2(s)
Ca2++2OH-的溶解平衡向左移动.同时,水的消耗(与钠反应而消耗)导致溶剂减少,故可看到如下现象:开始时钠与水剧烈反应,有气体生成,继而看到澄清石灰水变浑浊.
[例2](1)分别写出由氧在一定条件下生成下列物质的化学方程式(必须注明反应条件)
①O3:______________________________________________________.
②Na2O2:__________________________________________________.
③Na2O:__________________________________________________ .
(2)指出氧在下列各物质中的化合价:
O3______________ ;Na2O2__________________ ;Na2O____________________.
(3)KO2能吸收CO2生成K2CO3和O2,故可用作特殊情况下的氧气源,试写出该反应的化学方程式______________________________________ .
(4)人体内O
对健康有害,使人过早衰老,但在催化剂SOD存在下可发生如下反应,请完成该反应的离子方程式:
【解析】 本题(1)(2)两小题属基础题较易解答,(3)小题可从过氧化钠与CO2反应生成Na2CO3和O2进行知识类比,推导出KO2和CO2反应的化学方程式.(4)小题可从质量守恒和电荷守恒确定未知生成物为OH-.
【答案】 (1)①3O2
2O3
②2Na+O2
Na2O2
③4Na+O2
2Na2O
(2)O3:0价;Na2O2:-1价;Na2O:-2价;
(3)4KO2+2CO2===2K2CO3+3O2
(4)2O
+2H2O
H2O2+O2↑+2OH-
【思维启迪】 宇宙飞船中,为使宇航员有良好的生存环境,常用Na2O2或KO2作氧气来源.从携物轻便考虑,两种物质中应选用哪种更好?请用计算辅以说明.
【答案】产生同质量的氧气,需m(Na2O2):m(KO2)=1:0.6,应选用KO2.
[例3]将一定量的NaOH与NaHCO3的混合物A,放在密闭容器中加热,充分反应后生成气体V1 L(V1≠0).将反应后的固体残渣B与过量盐酸反应,又生成CO2 V2 L.(气体体积在标准状况下测定)
(1)B的成分是______________________________.
A.Na2CO3与NaOH B.Na2CO3与NaHCO3
C.Na2CO3 D.NaOH
(2)A中NaOH与NaHCO3共________________mol;NaOH与NaHCO3物质的量之比为________________________.
【解析】 在密闭容器中加热NaHCO3与NaOH的混合物,可能的反应有:NaOH+NaHCO3
Na2CO3+H2O和2NaHCO3
Na2CO3+CO2↑+H2O,反应后的固体残渣有两种可能的组成,①NaOH和Na2CO3;②Na2CO3,混合物在密闭容器中受热充分反应后,在标准状况下能收集到气体V1 L,说明NaHCO3过量,该气体为CO2气体.
【答案】 (1)C
(2)解法一:(常规法)
设原混合物A中NaOH、NaHCO3物质的量分别为x,y.
NaOH+NaHCO3
Na2CO3+H2O
x x x
2NaHCO3
Na2CO3+H2O+CO2↑
y-x (y-x)/2 (y-x)/2
两反应共生成Na2CO3:x+(y-x)/2 mol
将固体残渣B溶于盐酸,则发生如下反应:
Na2CO3+2HCl===2NaCl+H2O+CO2↑
x+(y-x)/2 x+(y-x)/2
依题意
解得
则原混合物A中NaOH与NaHCO3共有x+y=
mol,两者之比为
.
解法二:(守恒法)
因为V1≠0,A受热发生反应后必无NaOH、NaHCO3剩余,A中的Na+完全转移到Na2CO3(其物质的量为
mol).则A中的Na+共
mol,即NaOH与NaHCO3共
mol.
A中碳元素全部转化为CO2,共
mol.所以A中NaHCO3为
mol
A中NaOH为
-
=
mol NaOH与NaHCO3物质的量之比为
.
【思维启迪】 将由a mol NaHCO3和b mol NaOH组成的固体混合物放在密闭容器中加热至250 ℃,经充分反应后,排出气体,冷却后,称量残留固体的质量为W g.试写出a、b表示的W的表达式(不写计算过程).
(1)当a≤b时,W=______________________________;
(2)当a>b时,W=______________________________.
【解答】 (1)当a≤b时,NaHCO3的量不足,只发生下列反应:
NaHCO3+NaOH
Na2CO3+H2O↑
a mol a mol a mol a mol
最后残留固体的质量=原混合物质量-生成H2O的质量:
W=84g/mol×a mol+40 g/mol×b mol-18g/mol×a mol=(66a+40b)g
(2)当a>b时,NaOH的量不足,此时发生两种反应
NaHCO3+NaOH
Na2CO3+H2O↑
2NaHCO3
Na2CO3+CO2↑+H2O↑
残留的固体只有Na2CO3,根据Na+的物质的量守恒,可确定n(Na2CO3)=
mol,故W=53(a+b) g.
【典例扩充】
[例1]将NaOH、Na2CO3、NaHCO3、CaO组成的混合物18.6 g溶于足量水中,充分搅拌一段时间后,测得Ca2+、CO
、HCO
均已转化为沉淀.若将反应器中的水分蒸干,最后得到白色固体物质共19.5 g.则原混合物中Na2CO3的质量是
A.10.6 g B.5.3 g
C.7.8 g D.2.65 g
【解析】 混合物溶于水发生下列反应:
①CaO+H2O===Ca(OH)2
②Ca(OH)2+Na2CO3===CaCO3↓+2NaOH
③Ca(OH)2+NaHCO3===CaCO3↓+NaOH+H2O
将①和②、①和③重组叠加可得④、⑤两式:
④CaO+Na2CO3+H2O===CaCO3↓+2NaOH
⑤CaO+NaHCO3===CaCO3↓+NaOH
由④、⑤两式可知混合物增加的质量(19.5 g-18.6 g=0.9 g)即为④中参加反应的水的质量.
即可求Na2CO3质量为5.3 g.
【答案】 B
[例2]200℃时,11.6 g CO2和水蒸气的混合气体与足量的Na2O2充分反应,反应后固体的质量增加了3.6 g.则原混合气体的平均式量为
A.5.8 B.11.6 C.23.2 D.46.4
【答案】 解法一:差量法.设原混合气体中含CO2和H2O物质的量分别为x、y.
2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2 质量增加
2×44 32 56
x×44 g·mol-1 28x
2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2 质量增加
2×18 32 4
y×18 g·mol-1 2y
依题意可得下列方程组
所得x=0.1 mol,y=0.4 mol
则混合气体的平均摩尔质量为
=23.2 g·mol-1
解法二:平均值法.由方程式
2CO2+2Na2O2===2Na2CO3+O2
2H2O+2Na2O2===4NaOH+O2
可知,固体增加的质量(
)应是m(CO2)与m(H2O)的总和减去m(O2)之值,即
m(CO2)+m(H2O)-m(O2)=m增
所以m(O2)=11.6 g-3.6 g=8 g
则n(O2)=
=0.25 mol
又由于n(O2)=
,所以混合气体的平均摩尔质量为
=23.2 g·mol-1
故选C.
解法三:估算法
因为原混合气体是CO2和水蒸气组成,所以混合气体的平均式量必介于两种的气体的摩尔质量之间,而CO2的摩尔质量为44,水蒸气的摩尔质量为18.故选C.
[例3]将18.6 g钠、氧化钠、过氧化钠的混合物投入水中,放出的气体在标准状况下的体积为3.36 L,该气体经放电恰好完全反应,求原混合物中钠、氧化钠、过氧化钠的物质的量之比.
【解析】 设Na、Na2O、Na2O2的物质的量依次为x、y、z,以图示分析如下:
由题意得:
解之得
即x:y:z=2:1:1
【答案】 n(Na):n(NaO):n(Na2O2)=2:1:1
[例4]在密闭容器中,将碳酸氢钠和过氧化钠的混合粉末加热到250℃,使其充分反应,最后测得残余固体中两种化合物组成,分别为a mol和b mol,且a>b.回答下列问题:
(1)容器中有关反应的化学方程式是______________________________________ .
(2)反应后容器中固体的成分及其物质的量是______________________________ .
(3)原混合物中碳酸氢钠和过氧化钠的物质的量分别是________________________.
(4)反应后容器内气态物质的成分及其物质的量是____________________________.
【解析】NaHCO3分解的气态产物为CO2、H2O(g),Na2O2不足时可认为CO2优先反应,由于a>b,故可认为生成Na2CO3 a mol,NaOH b mol,据两产物物质的量之比可一步写出反应的方程式:
a NaHCO3+
Na2O2
aNa2CO3+bNaOH+
O2↑+
H2O(g)
观察总方程式,其他问题一步得解.
【答案】 (1)2NaHCO3
Na2CO3+H2O↑+CO2↑
2CO2+2Na2O2===2Na2CO3+O2
2H2O+2Na2O2===4NaOH+O2
(2)Na2CO3——a mol;NaOH——b mol
(3)a mol
mol
(4)O2——
mol H2O(g)——
mol
[例5]侯氏制碱法的步骤如下:
试回答下列问题:
(1)若上述的悬浊液是NaHCO3和NH4Cl的混合液,则Ⅰ和Ⅱ的总反应式为__________________________________ .
(2)由这一反应可知NaCl比NaHCO3溶解度__________________________ .
(3)操作Ⅰ、Ⅱ不能颠倒的原因是____________________________________ .
(4)Ⅲ的操作叫____________________________________________________ .
(5)Ⅳ的操作叫____________________________________________________ .
【解析】 (1)从生成物是NaHCO3和NH4Cl两种不难写出Ⅰ、Ⅱ总反应式:NaCl+NH3+CO2+H2O===NaHCO3↓+NH4Cl
(2)显然溶解度NaCl>NaHCO3,所以在NaCl的饱和溶液中才会析出NaHCO3.
(3)如果颠倒,由于CO2在水中的溶解度很小,再通NH3也不可能产生大量HCO
,故不可能析出NaHCO3晶体.
(4)把不溶晶体与液体分离的方法称为过滤.
(5)Ⅳ操作是对NaHCO3进行加热,使其分解,同时使挥发性物质气化而除去.
【答案】 (1)NaCl+NH3+CO2+H2O===NaHCO3↓+NH4Cl(2)大
(3)由于CO2在水中的溶解度很小,再通NH3也不可能产生大量HCO
,故不可能析出NaHCO3晶体.
(4)过滤 (5)加热
[例6]“套管实验”是将一支较小的玻璃仪器装入另一玻璃仪器中,经组装来完成原来需要两只或更多普通玻璃仪器进行的实验.因其具有许多优点,近年被广泛开发并应用于化学实验中.下述实验为“套管实验”,请观察实验装置、分析实验原理,回答下列问题:
图2—1
如图2—1,小试管内塞有沾有无水硫酸铜粉末的棉花球.
(1)从点燃酒精灯开始,试管及烧杯A、B中能观察到的现象有__________________.
(2)整个实验结束时,在操作上需要特别注意的问题是__________________________.
(3)通过该实验可以得出的结论是____________________________________________.
【答案】(1)小试管中棉球变成蓝色;B烧杯中澄清石灰水变浑浊,A中有气泡冒出.
(2)防止倒吸
(3)NaHCO3热稳定性比Na2CO3小,NaHCO3加热分解生成Na2CO3、H2O、CO2;Na2CO3加热不分解.
【重点强化】
由以上图表可以看出钠及其化合物在日常生活和工业生产中有着广泛的应用,与科学技术联系密切.特别是在生命科学、电光源、核技术等方面的应用,常常涉及到生物、物理等学科知识,是理科综合命题的内容载体.
[例题](2002年上海春,58)铁路提速为鲜活水产品、新鲜水果和蔬菜的运输提供了有利条件.
在鲜活鱼的长途运输中,必须考虑以下几点:水中需要保持适量的O2,及时除去鱼排出的CO2;防止细菌的大量繁殖.现有两种在水中能起供氧灭菌作用的物质,其性能如下:
过氧化钠(Na2O2):易溶于水,与水反应生成NaOH和O2;
过氧化钙(CaO2):微溶于水,与水反应生成Ca(OH)2(微溶)和O2.
根据以上介绍,你认为运输鲜活水产品时应选择______________________ 加入水中.原因是__________________________________________________________ .
在不通风场所,苹果会散发________________ 的气味,时间久了会腐烂;马铃薯块茎通过________________ 呼吸产生乳酸.铁路提速可减少鲜果和蔬菜在运输中的损耗.
【解析】 此题综合性较强,综合考查了无机化学、有机化学和生物学知识.审题时要明确题目从生物学角度的三个要求:缓慢持续供O2、除CO2和消毒.按三个要求选化学物质;在无氧的条件下,苹果中的葡萄糖会分解为酒精和CO2,马铃薯中的葡萄糖会分解为乳酸.
【答案】 过氧化钙(或CaO2) Na2O2与水反应激烈,生成NaOH溶液的碱性太强(或CaO2在水中逐步溶解,与水缓慢反应不断提供O2) 酒精 无氧
【知识拓展】
英国化学家戴维用电解氢氧化钠的方法得到了金属钠.实验中他就发现钠具有容易被空气中的氧气氧化,并容易与水发生反应等性质.目前,世界上钠的工业生产多数是用电解熔融氯化钠的方法.钠的应用与发展主要是:钠有相当大的一部分用于制造抗爆剂——四乙基铅,降低汽油的爆震性,需要指出的是四乙基铅会造成环境污染(铅有毒),在许多国家已被禁用.在工业上,钠做催化剂用来制造丁钠橡胶;用作还原剂,可把钛、锆、铌、钽等金属从其卤化物中还原出来.但由于铌和钽通常共存于某一矿内,一般是先分离它们的氟化物,然后再用钠置换出铌和钽.将钠溶于汞制成钠汞齐,可使硝基化合物还原成偶氮化合物,制造偶氮染料.钾钠组成的合金在常温是液体,用于原子反应堆里热交换器里的导热剂.钠蒸气在放电管内可产生黄光,射程远,透雾能力强,亮度特别大.高压钠灯现已大量应用于道路和广场的照明,由于它不降低照明水平而又能减少能源消耗,所以有取代高压汞灯的趋势.1950年就在实验室解决了钠蒸气的气体放电发光的问题,但由于需要解决在高温高压下钠蒸气有很强的腐蚀性的问题,直到1965年才制出了第一支高压钠灯.高压钠灯虽问世较晚,但发展很快.钠灯也可用于洗相的暗室,因为这种黄光不会使相纸曝光.
钠的化合物在工农业生产和日常生活中有着广泛的应用.过氧化钠与水或酸作用时,先生成过氧化氢,过氧化氢立即分解放出氧,可使有机色质被氧化而褪色,所以过氧化钠可作漂白剂,用以漂白织物、麦秆、羽毛等.而在呼吸面具、高空飞行器及潜水艇中用来吸收二氧化碳作供氧剂.小苏打常用于中和胃酸过多,治疗胃病.现市售洗衣粉的主要成分是烷基苯磺酸钠,其含量通常为10%~30%,其他为各种辅料,大多为钠盐.碳酸钠常代替烧碱用于苛性钠法制纸浆,硫酸钠用于硫酸盐法制纸浆.把硫酸钠和碳一起煅烧,生成硫化钠.硫化钠水解生成的硫氢化钠和氢氧化钠,能跟造纸原料中的木质素等起作用,使纤维素分离出来,制成纸浆.
Na2SO4+2C===Na2S+2CO2↑
Na2S+H2O===NaHS+NaOH
碳酸钠在纺织工业上的应用,也是为了除去棉麻原料中的非纤维素,所以在棉麻纤维漂白之前,要用纯碱溶液来煮.在冶金工业中,往往要把矿石中的有效成分转变为可溶性的钠盐,以便除去其中不溶性杂质,因此,常需要加入纯碱(它又是助溶剂),有时也用烧碱.例如,冶炼钨时首先将精矿和纯碱熔烧成可溶性的钨酸钠,再经酸析、脱水、还原等过程而制得粉末状钨.
钠在自然界中以化合态存在,盐碱地分布着大量的碳酸钠.氯化钠早就被人类发现并利用.海水中氯化钠的含量大约3%.如果把海洋中的氯化钠堆积起来,其体积约等于海平面以上大陆的大小.
动脑筋:钠着火时能否用水扑灭?能否用干粉灭火器?应该如何扑灭?
【达标训练】
1.一小块钠置于空气中,有下列现象:①变成白色粉末,②变暗,③变成白色固体,
④变成液体,上述现象出现的先后顺序是
A.①②③④ B.②③④①
C.②③①④ D.③②④①
【解析】 现象的本质是发生了什么变化,有什么样的变化就应该有什么样的现象相对应,钠置于空气中发生的变化如下:Na→Na2O→NaOH→Na2CO3·10H2O→Na2CO3,故本题选B.
【答案】 B
2.下列对于Na2O2的叙述中,正确的是
A.Na2O2能与酸反应生成盐和水,所以Na2O2是碱性氧化物
B.Na2O2能与水反应,所以Na2O2可以作气体的干燥剂
C.Na2O2与水反应时,Na2O2是氧化剂,水是还原剂
D.Na2O2与二氧化碳反应时,Na2O2既是氧化剂又是还原剂
【解析】 (1)能和酸反应,只生成盐和水的氧化物叫碱性氧化物.而Na2O2和酸反应,除生成盐和水外,还有氧气生成,例如:2Na2O2+4HCl===4NaCl+2H2O+O2↑.所以Na2O2不是碱性氧化物.(2)虽然Na2O2可吸收水蒸气,但在吸收水的同时还有氧气生成,即2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑,从而使被干燥的气体中混有氧气.Na2O2只可以干燥氧气,但一般不用Na2O2进行干燥.(3)Na2O2与水、二氧化碳等物质发生化学反应时,电子转移都发生
在Na2O2中氧元素的两个原子之间:
,其中的一个氧原子失1个电子,化合价从-1价升高到0价,另一个氧原子得1个电子,化合价从-1价降到-2价.所以在这些反应中,Na2O2既是氧化剂,又是还原剂.
【答案】 D
3.称量烧碱时,不将它放在纸上,而是放置在烧杯等玻璃器皿中,主要是因为
A.放在纸上称量不如置于烧杯中称量精确
B.配制溶液总是在烧杯中进行的,直接在烧杯中进行称量的目的是为了减少操作步骤
C.烧碱易潮解,且腐蚀性强
D.纸上称量易沾上杂质,降低所配溶液纯度
【解析】 主要是因为烧碱(NaOH)易潮解,在称量的过程中吸收空气中的水,有可能沾到纸上,而且烧碱有较强的腐蚀性,故不能用纸而是必须放置在玻璃器皿中称量.
【答案】 C
4.如图2—2所示,一只烧杯内有适量的水,倒扣在水槽内恰好悬浮在水中,杯内液面上漂浮着被石蜡包住的一小粒金属钠,当石蜡外壳破裂以后,杯子运动状态判断正确的是(设杯不会倾斜)
图2—2
A.杯子上浮 B.杯子下沉
C.仍停留原位 D.无法判断
【解析】 根据阿基米德定律:F浮=ρ液 g V排,石蜡外壳破裂以后将发生反应2Na+2H2O===2NaOH+H2↑,从而使ρ液变大,V排变大(烧杯内气体压强增大),F浮也增大(G杯不变),使杯子上浮,应选择A.
【答案】 A
5.在蔬菜生长过程中,常喷洒农药防治虫害.据有关专家介绍,用碱性溶液或清水浸泡,可使残留在蔬菜上的农药的毒性降低.因此,买来的蔬菜在食用前最好用稀碱水或清水浸泡一段时间.浸泡蔬菜时可加入适量
A.纯碱 B.白酒
C.白糖 D.食醋
【解析】 该题以近期媒体报道——食用残留农药的蔬菜,引起中毒的事件为背景,以关注生命、健康,介绍简便易行的降低或除去毒性的方法为情景,设置问题.选项是厨房中常备的烹调用料及饮用品,贴近学生生活.日常生活中隐含着丰富多彩的化学知识,学生只有熟悉选项中4种物质的性质,才能选出正确答案A.
【答案】 A
6.在10 mL 0.01 mol/L的纯碱溶液中,不断搅拌并逐滴加入1.2 mL 0.05 mol/L盐酸,完全反应后,在标准状况下生成二氧化碳的体积为
A.1.344 mL B.2.240 mL
C.0.672 mL D.0 mL
【解析】 Na2CO3的物质的量n1=10×10-3L×0.01 mol/L=1×10-4 mol,HCl的物质的量n2=1.2×10-3L×0.05 mol/L=6×10-5mol.当盐酸逐滴加入到Na2CO3溶液时,开始发生的反应为:HCl+Na2CO3===NaHCO3+NaCl,由于n2<n1,此反应中盐酸的量不足,故无法进行后续反应:HCl+NaHCO3===NaCl+CO2↑+H2O,所以,不会有CO2放出.本题答案为D.
【答案】 D
7.用金属钠制取Na2O通常采用下法:2NaNO2+6Na===4Na2O+N2↑.试说明为什么不采用钠在氧气中燃烧而采用此法制取Na2O的原因.
【解析】 解答本题时,若从题中化学方程式着手分析,很难直接理出头绪;但若从条件的反面去思考,即不采用此法制取Na2O,而用金属钠直接在空气或氧气中燃烧,会生成何种物质这一思考方向去分析,不难得出:因为金属钠在空气或氧气中燃烧会生成Na2O2,而此法在N2环境中不会被继续氧化为Na2O2.
【答案】 略
8.苏打和小苏打有着广泛的应用.试从消耗反应物的量等角度,回答下列问题.
(1)做面条时防止面粉较长时间储存变酸味,常加入适量的面碱,选用__________ ,因为__________________________________________________.
(2)作为泡沫灭火器的药品,选用__________________________________________,因为____________________________________________________________.
(3)用于洗涤餐具及实验室的玻璃仪器等,选用____________________________ ,因为____________________________________________________________.
(4)胃溃疡(胃壁溃烂或穿孔)病人的胃酸过多,医生给服用Al(OH)3胶乳,既不用苏打也不用小苏打,是因为________________________________________ .
【解析】 解答第(2)题可从下面的反应比较有关量的关系.
Al3++3HCO
===Al(OH)3↓+3CO2↑
2Al3++3CO
+3H2O===2Al(OH)3↓+3CO2↑
【答案】 (1)苏打 中和等量的H+,Na2CO3比NaHCO3的用量少(质量比为53:84)
(2)小苏打 产生等量的CO2,NaHCO3比Na2CO3的用量少(质量比为84:106)
(3)苏打 Na2CO3的水解程度比NaHCO3大,产生等量的OH-需Na2CO3的量较少
(4)Na2CO3、NaHCO3与胃液中的盐酸反应生成CO2气体,会加速胃壁穿孔
9.如图2—3所示,在分液漏斗中盛装的NaOH溶液,广口瓶中充满CO2气体,在烧杯中盛装的是水.
图2—3
(1)打开A活塞,NaOH溶液流入瓶内,然后关闭A活塞,瓶内发生的化学反应是________________________________ .
(2)此时瓶内的气压p内与瓶外的气压p外的关系是:p内____________p外,再打开活塞B可以观察到的现象是________________________________ .
【答案】 (1)2NaOH+CO2===Na2CO3+H2O
(2)由于CO2与NaOH溶液反应,瓶内气体体积减小,压强减小,使p内<p外,当打开活塞B时,水通过导管进入瓶内.
10.有质量分数不同的NaOH溶液各100 g,分别通入2.2 g CO2并完全被吸收,完全反应后分别得到不含结晶水的固体6 g和5 g,试推断两种不含结晶水的固体的成分______________________________.
【解析】 NaOH溶液吸收CO2后得到的固体可能的成分组合分别为:Na2CO3;NaOH和Na2CO3;Na2CO3和NaHCO3;NaHCO3.但到底是什么要用极限思维方法进行分析.根据反应:CO2+2NaOH===Na2CO3+H2O;CO2+NaOH===NaHCO3.假设2.2 g CO2全部生成Na2CO3,其质量为(106/44)×2.2 g=5.3 g;假设2.2 g CO2全部生成NaHCO3,其质量为(84/44)×2.2 g=4.2 g.所以6 g固体一定是Na2CO3和NaOH的混合物,5 g固体一定是NaHCO3和Na2CO3的混合物.
【答案】 6 g固体是Na2CO3和NaOH的混合物;5 g固体是NaHCO3和Na2CO3的混合物.
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