專題四-鈉及其化合物-第2講-鈉的幾種化合物-焰色反應(講義)(解析版)

專題四鈉及其化合物(講義）第2講鈉的幾種化合物焰色反應知識點一氧化鈉和過氧化鈉在初中我們學習過CaO與水的反應，你能寫出它的化學方程式嗎？CaO+H2O=Ca(OH)2現(xiàn)已知Na2O與CaO的化學性質具有相似性，如都能與水反應，請嘗試寫出氧化鈉與水反應的化學方程式。Na2O+H2O=2NaOH1．氧化鈉(1)物理性質：Na2O是一種白色粉末狀固體。(2)化學性質：有關的化學方程式：①Na2O+H2O=2NaOH；②Na2O+2HCl=2NaCl+H2O；③Na2O+CO2=Na2CO3。2．過氧化鈉(1)物理性質顏色：淡黃色；狀態(tài)：固體。(2)化學性質①與水的反應實驗操作實驗現(xiàn)象實驗結論a.滴入水后產生大量氣泡b．帶火星的木條復燃c．試管外壁發(fā)熱d．向溶液中滴入酚酞試劑溶液變紅過氧化鈉與水反應生成NaOH和O2，反應的化學方程式為2Na2O2＋2H2O=4NaOH＋O2↑②與二氧化碳的反應化學方程式：2Na2O2＋2CO2=2Na2CO3＋O2↑。(3)用途①供氧劑：可用于呼吸面具或潛水艇中作為氧氣的來源。②強氧化劑。③漂白劑：用于漂白某些物質。[特別提醒](1)Na2O2中氧元素的化合價是－1價，Na2O中氧元素的化合價是－2價，Na2O2與水、CO2反應中，Na2O2既是氧化劑又是還原劑。(2)Na2O2中陰、陽離子個數(shù)比是1∶2而不是1∶1。[思考1]Na2O2屬于堿性氧化物嗎？為什么？提示：不屬于。過氧化鈉與鹽酸反應的化學方程式為：2Na2O2+4HCl=4NaCl+2H2O+O2↑，除了生成鹽和水外，還有氧氣生成，不滿足堿性氧化物的定義。[思考2]過氧化鈉與水或二氧化碳反應時，每生成1個氧氣分子轉移的電子數(shù)是多少？提示：在過氧化鈉與水或二氧化碳反應中，過氧化鈉既作氧化劑又作還原劑，每生成1個氧氣分子轉移2個電子。3.Na2O2與CO2、H2O反應的三大關系反應的化學方程式為2Na2O2＋2CO2=2Na2CO3＋O2 ①2Na2O2＋2H2O=4NaOH＋O2↑ ②（1）分子個數(shù)的關系不論是CO2還是H2O，通過足量的Na2O2時，放出O2的分子數(shù)與CO2或H2O的分子數(shù)之比均為1∶2。（2）電子轉移關系在Na2O2與CO2或H2O的反應中，Na2O2既是氧化劑又是還原劑，每生成1個O2都轉移2個電子。（3）固體質量關系(1)2Na2O2＋2CO2=2Na2CO3＋O2Δm(固體)2×78g2×44g2×106g56g(即2×28g相當于2個CO的質量)即發(fā)生反應①時，固體增加的質量等于與CO2等物質的量的CO的質量。(2)2Na2O2＋2H2O=4NaOH＋O2↑Δm(固體)2×78g2×18g4×40g4g(即2×2gH2的質量)即發(fā)生反應②時，固體增加的質量等于與H2O等物質的量的H2的質量。[練習1]向紫色石蕊溶液中加入過量的過氧化鈉粉末，振蕩，下列正確的是（）A．最后溶液變藍色 B．溶液先變藍色，最后褪色 C．溶液仍為紫色 D．溶液變?yōu)榧t色【答案】B【解答】解：向紫色石蕊溶液中加入過量的過氧化鈉粉末，由于過氧化鈉與水反應生成NaOH，即化學方程式為2Na2O2+2H2O＝4NaOH+O2↑，溶液中有強堿生成，石蕊先變藍色，又過氧化鈉還具有強氧化性，能把石蕊氧化成無色物質，故溶液最終變?yōu)闊o色，故選：B。[練習2]某小組通過如圖所示實驗，探究Na2O2與水的反應。下列說法中不正確的是（）A．②和③中產生的氣泡，均可使帶余燼的木條復燃 B．充分振蕩后，④中MnO2粉末溶解 C．⑤中溶液變紅，說明有堿性物質生成 D．③～⑤的現(xiàn)象證明Na2O2與水的反應過程中存在：Na2O2+2H2O═2NaOH+H2O2和2H2O22H2O+O2↑兩個反應【答案】B【解答】解：A．②和③中產生的氣泡為氧氣，氧氣具有助燃性，均可使帶余燼的木條復燃，故A正確；B．二氧化錳為雙氧水分解反應的催化劑，其不溶于水，也不與堿反應，故④中充分振蕩后，所加MnO2固體粉末不溶解，故B錯誤；C．酚酞遇堿變紅，所以⑤中溶液變紅，說明有堿性物質生成，故C正確；D．③～⑤的現(xiàn)象證明Na2O2與水的反應過程中存在Na2O2+2H2O＝2NaOH+H2O2和2H2O2＝2H2O+O2↑兩個反應，故D正確；故選：B。[練習3]關于Na2O2的說法錯誤的是（）A．常溫下是淡黃色固體 B．只含有離子鍵 C．熔融狀態(tài)下能導電 D．具有強氧化性的原因和氧元素有關【答案】B【解答】解：A．過氧化鈉是一種淡黃色固體，故A正確；B．過氧化鈉是由鈉離子與過氧根離子構成，過氧根離子內存在共價鍵，故B錯誤；C．過氧化鈉是由鈉離子與過氧根離子構成，屬于離子化合物，熔融狀態(tài)下能導電，故C正確；D．過氧化鈉中氧為﹣1價，具有強的得電子能力，具有強氧化性，故D正確；故選：B。知識點二碳酸鈉和碳酸氫鈉1.碳酸鈉和碳酸氫鈉是我們比較熟悉的物質，其中碳酸鈉的用途主要有造紙、制玻璃、紡織等等，碳酸氫鈉的用途主要有作發(fā)酵粉和治療胃酸過多。2.碳酸鈉和碳酸氫鈉都能與酸反應，其中二者分別與稀鹽酸反應的化學方程式為：2HCl+Na2CO3==2NaCl+CO2↑+H2O；HCl+NaHCO3==H2O+NaCl+CO2↑。1.物理性質[分組實驗]在兩只試管中分別加入少量Na2CO3和NaHCO3固體（各約1g），完成下列實驗，并將實驗現(xiàn)象和相應的結論填入下表中。Na2CO3NaHCO3（1）觀察Na2CO3和NaHCO3的外觀并描述白色粉末細小的白色晶體（2）分別向以上兩支試管中加入幾滴水，震蕩，觀察現(xiàn)象；分別插入溫度計，觀察其示數(shù)的變化結塊變成晶體，溫度上升少量溶解，溫度下降（3）繼續(xù)向（2）的試管中分別加5ml水，用力振蕩，觀察現(xiàn)象溶解完全固體減少，仍有少量固體未溶解（4）分別向（3）所得溶液中分別滴加1-2滴酚酞，觀察現(xiàn)象溶液變紅，顏色較深溶液變紅，顏色較淺初步結論①能量變化：Na2CO3溶解放熱，NaHCO3溶解吸熱②溶解性：Na2CO3的溶解度大于NaHCO3的溶解度③Na2CO3和NaHCO3的水溶液都呈堿性。[總結]碳酸鈉和碳酸氫鈉的物理性質比較：名稱碳酸鈉碳酸氫鈉化學式Na2CO3NaHCO3俗名純堿、蘇打小蘇打色態(tài)白色粉末細小白色晶體溶解性水中易溶水中易溶，但比Na2CO3的溶解度小水溶液所顯性質堿性，較強堿性，較弱2.化學性質（1）碳酸鈉與水反應碳酸鈉粉末遇水生成含有結晶水的碳酸鈉晶體——水合碳酸鈉（Na2CO3·xH2O）。碳酸鈉晶體在干燥的空氣中逐漸失去結晶水變成碳酸鈉粉末?；瘜W方程式：Na2CO3+xH2O==Na2CO3·xH2O；Na2CO3·xH2O==Na2CO3+xH2O（2）熱穩(wěn)定性①碳酸鈉對熱穩(wěn)定，受熱難分解。②碳酸氫鈉不穩(wěn)定，受熱易分解，化學方程式為2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑。（3）與酸(足量鹽酸)反應①Na2CO3：Na2CO3+2HCl=2NaCl+CO2↑+H2O。②NaHCO3：NaHCO3+HCl=NaCl+CO2↑+H2O。(4)與堿(氫氧化鈉)反應①Na2CO3：與NaOH不反應；②NaHCO3：NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O。[總結]Na2CO3和NaHCO3相互轉化Na2CO3eq\o(,\s\up7(③CO2＋H2O),\s\do5(①固加熱②液NaOH))NaHCO3③的化學方程式：Na2CO3+H2O+CO2=2NaHCO3。[探究1]碳酸鈉和碳酸氫鈉的熱穩(wěn)定性比較利用下圖裝置探究碳酸鈉和碳酸氫鈉的熱穩(wěn)定性，其中小試管內有沾有白色無水硫酸銅粉末的棉花球。[問題思考](1)實驗時，小試管內棉花球上的無水硫酸銅由白色變成藍色，由此得出的實驗結論是什么？提示：說明小試管內有水生成。(2)實驗時，燒杯A中澄清石灰水不變渾濁，而燒杯B中澄清石灰水變渾濁，依據該實驗現(xiàn)象得出的實驗結論是什么？提示：碳酸鈉受熱不分解，碳酸氫鈉受熱分解產生二氧化碳氣體。(3)若將大小試管中的Na2CO3和NaHCO3位置互換，能否得出相同的實驗結論？提示：不能。[探究2]碳酸鈉和碳酸氫鈉的鑒別[問題思考](1)分別向等濃度的Na2CO3、NaHCO3的稀溶液中滴加同濃度的CaCl2溶液(如圖1、圖2所示)，產生的實驗現(xiàn)象相同嗎？原因是什么？提示：不同。Na2CO3+CaCl2=CaCO3↓+2NaCl；NaHCO3與CaCl2不反應。(2)實驗中若用鹽酸替代CaCl2溶液，能否鑒別Na2CO3和NaHCO3兩種溶液？提示:可以。向碳酸鈉溶液中逐滴滴入稀鹽酸，不會立即產生氣泡，發(fā)生的離子反應為：COeq\o\al(2－,3)＋H＋=HCOeq\o\al(－,3)；HCOeq\o\al(－,3)＋H＋=CO2↑＋H2O；向碳酸氫鈉溶液中逐滴滴入稀鹽酸，會立即產生氣泡，發(fā)生的離子反應為：HCOeq\o\al(－,3)＋H＋=CO2↑＋H2O。(3)鑒別Na2CO3溶液和NaHCO3溶液能不能用澄清石灰水？提示：二者均會與Ca(OH)2反應產生白色沉淀。(4)還有沒有其他方法鑒別Na2CO3和NaHCO3？①利用熱穩(wěn)定性鑒別：加熱有氣體產生的是NaHCO3，無變化的是Na2CO3②利用水溶液的堿性鑒別：向等濃度的Na2CO3和NaHCO3溶液中滴入2滴酚酞溶液，溶液紅色較深的是Na2CO3，較淺的是NaHCO3。[總結]Na2CO3與NaHCO3的鑒別方法依據原理結論熱穩(wěn)定性2NaHCO3eq\o(=,\s\up7(△),\s\do5())Na2CO3＋CO2↑＋H2O；Na2CO3受熱不易分解加熱有氣體產生的是NaHCO3，無變化的是Na2CO3與CaCl2、BaCl2的反應COeq\o\al(2－,3)＋Ca2＋=CaCO3↓，COeq\o\al(2－,3)＋Ba2＋=BaCO3↓；HCOeq\o\al(－,3)與Ca2＋、Ba2＋不反應有沉淀生成的是Na2CO3，無變化的是NaHCO3鹽酸逐滴加入時的現(xiàn)象COeq\o\al(2－,3)＋H＋=HCOeq\o\al(－,3)；HCOeq\o\al(－,3)＋H＋=CO2↑＋H2O逐滴加入鹽酸立即產生氣體的是NaHCO3，開始不產生氣體，滴加一會才產生氣體的是Na2CO3與酚酞溶液作用溶液的堿性：Na2CO3＞NaHCO3向等濃度的Na2CO3和NaHCO3溶液中滴入2滴酚酞溶液，溶液紅色較深的是Na2CO3，較淺的是NaHCO3[注意]鑒別Na2CO3溶液和NaHCO3溶液不能用澄清石灰水，原因是二者均會與Ca(OH)2反應產生白色沉淀。[總結]Na2CO3與NaHCO3的分離與提純混合物(括號內的為雜質)除雜方法及試劑Na2CO3固體(NaHCO3)加熱NaHCO3溶液(Na2CO3)通入足量CO2氣體Na2CO3溶液(NaHCO3)加入適量NaOH溶液[練習4]Na2CO3俗稱“純堿”又名蘇打，它是一種重要的化工原料，下列關于Na2CO3說法正確的是（）A．向Na2CO3固體中滴加幾滴水，測得溫度下降 B．Na2CO3中既存在離子鍵又存在共價鍵，屬于離子化合物 C．Na2CO3水溶液與稀鹽酸反應的過程中有H﹣Cl共價鍵的斷裂 D．以食鹽、氨、二氧化碳為原料可以一步生成Na2CO3【答案】B【解答】解：A．Na2CO3溶于水放熱，溫度升高，故A錯誤；B．Na2CO3中鈉離子和碳酸根離子之間存在離子鍵、碳酸根離子中C和O原子之間存在共價鍵，所以該化學式中含有離子鍵和共價鍵，屬于離子化合物，故B正確；C．HCl是強電解質，在稀鹽酸溶液中無HCl分子，故Na2CO3水溶液與稀鹽酸反應的過程中沒有H﹣Cl共價鍵的斷裂，故C錯誤；D．食鹽、氨、二氧化碳為原料依據溶解度差異，先生成碳酸氫鈉沉淀，然后過濾、加熱轉化為純堿，故D錯誤；故選：B。[練習5]某課外小組為了鑒別Na2CO3和NaHCO3兩種白色固體，設計了如下幾種實驗方法。下列說法不正確的是（）A．裝置Ⅰ中的Na2CO3和NaHCO3均能與鹽酸反應，產生氣體速率快的是NaHCO3 B．當稀鹽酸足量時，裝置Ⅰ中氣球鼓起體積較小的是NaHCO3 C．加熱裝置Ⅱ，澄清石灰水變渾濁一側的白色固體是NaHCO3 D．裝置Ⅲ也可以鑒別Na2CO3和NaHCO3【答案】B【解答】解：A．分別滴加HCl溶液，反應離子方程式為CO32﹣+2H+═CO2↑+H2O，HCO3﹣+H+═H2O+CO2↑，相同條件下NaHCO3比Na2CO3反應放出氣體劇烈，故A正確；B．相同質量的Na2CO3和NaHCO3，NaHCO3的物質的量比Na2CO3的大，故與足量的鹽酸反應時，放出的氣體多，故B錯誤；C．Na2CO3的熱穩(wěn)定性大于NaHCO3，受熱不分解，NaHCO3受熱分解生成碳酸鈉、水和二氧化碳，二氧化碳能夠使澄清石灰水變渾濁，加熱裝置Ⅱ，澄清石灰水變渾濁一側的白色固體是NaHCO3，故C正確；D．Na2CO3的熱穩(wěn)定性大于NaHCO3，受熱不分解，NaHCO3受熱分解生成碳酸鈉、水和二氧化碳，二氧化碳能夠使澄清石灰水變渾濁，裝置Ⅲ能鑒別Na2CO3和NaHCO3，故D正確；故選：B。[練習6]關于Na2CO3和NaHCO3性質的說法不正確的是（）A．熱穩(wěn)定性：NaHCO3＜Na2CO3 B．等物質的量的Na2CO3、NaHCO3分別與鹽酸反應產生的CO2質量相同 C．與鹽酸反應的速率：NaHCO3＜Na2CO3 D．在水中的溶解性：NaHCO3＜Na2CO3【答案】C【解答】解：A．碳酸氫鈉受熱易分解，碳酸鈉受熱不分解，熱穩(wěn)定性：NaHCO3＜Na2CO3，故A正確；B．碳酸鈉和碳酸氫鈉與足量的鹽酸反應時，根據碳元素守恒，等物質的量的Na2CO3、NaHCO3中C的量相等，均生成二氧化碳，所以生成二氧化碳的量相等，故B正確；C．碳酸氫鈉和鹽酸一步反應，而碳酸鈉和鹽酸反應分步完成，所以與鹽酸反應的速率為NaHCO3＞Na2CO3，故C錯誤；D．向飽和碳酸鈉溶液中通入二氧化碳析出碳酸氫鈉晶體，則相同條件下，在水中的溶解性為NaHCO3＜Na2CO3，故D正確；故選：C。知識點三焰色反應1．概念很多金屬或它們的化合物在灼燒時都會使火焰呈現(xiàn)特殊的顏色。2．操作步驟3．幾種金屬的焰色Na：黃色，K：紫色(觀察時透過藍色鈷玻璃)。4．應用(1)焰色反應在化學上常用于金屬單質或其離子的鑒別。(2)利用焰色反應制造節(jié)日煙花。[注意]焰色反應是物理變化而不屬于化學變化。[練習7]下列關于焰色試驗的說法中正確的是（）A．做焰色試驗時用鉑絲蘸取某溶液，此處鉑絲可以用玻璃棒代替 B．所有的金屬元素都存在焰色 C．焰色反應是金屬元素在灼燒時火焰所呈現(xiàn)的顏色 D．用光潔的鉑絲蘸取某溶液，灼燒時觀察到黃色火焰，說明一定含Na+，不含K+【答案】C【解答】解：A．做焰色試驗時用鉑絲蘸取某溶液，玻璃棒中含鈉元素，灼燒時干擾其它元素的檢驗，此處鉑絲不可以用玻璃棒代替，無銹鐵絲灼燒時沒有顏色，所以沒有鉑絲可用無銹鐵絲代替進行實驗，故A錯誤；B．部分金屬元素存在焰色試驗，如Fe元素、Pt元素不存在焰色試驗，故B錯誤；C．由焰色反應的概念可知，焰色反應是金屬元素在灼燒時火焰所呈現(xiàn)的顏色，故C正確；D．鉀元素的紫色需要透過藍色鈷玻璃來觀察，用光潔的鉑絲蘸取某溶液，灼燒時觀察到黃色火焰，說明一定含Na+，但不能說明不含K+，故D錯誤；故選：C。[練習8]2022年北京冬奧會開幕式璀璨奪目的焰火與焰色試驗有關，下列說法正確的是（）A．做焰色試驗時可用銅絲代替鉑絲 B．Na2O和NaOH的焰色均為黃色 C．需用稀硫酸清洗鉑絲并在火焰上灼燒至與原來火焰顏色相同之后再蘸取試樣 D．檢驗Na2CO3中混有的少量K2CO3，可在火焰上灼燒直接觀察火焰顏色【答案】B【解答】解：A．焰色試驗用鉑絲或鐵絲，因為銅元素的焰色試驗為綠色，故不能用于銅絲，故A錯誤；B．鈉元素焰色試驗呈黃色，兩者中都含鈉元素，所以焰色試驗均為黃色，故B正確；C．稀硫酸加熱時不能揮發(fā)，干擾實驗，應選稀鹽酸洗滌，故C錯誤；D．鈉的焰色為黃色，可直接觀察，觀察K的焰色需要透過藍色的鈷玻璃，鈉的黃光會遮蓋鉀的紫色，不能直接觀察K的焰色，故D錯誤；故選：B。1．下列關于鈉及其化合物的說法正確的是（）A．少量鈉保存在酒精里 B．鈉及其化合物灼燒時會使火焰呈黃色 C．熱穩(wěn)定性：NaHCO3＞Na2CO3 D．氫氧化鈉可以用于治療胃酸過多【答案】B【解答】解：A．酒精能與鈉反應，因此少量鈉不能保存在酒精里，可保存在煤油中，故A錯誤；B．鈉元素的焰色反應為黃色，因此鈉及其化合物灼燒時會使火焰呈黃色，故B正確；C．NaHCO3受熱易分解，因此熱穩(wěn)定性：NaHCO3＜Na2CO3，故C錯誤；D．氫氧化鈉為強堿，具有腐蝕性，不可以用于治療胃酸過多，故D錯誤；故選：B。2．將過氧化鈉粉末投入到氯化亞鐵溶液中，可觀察到的現(xiàn)象是（）A．最終生成紅褐色沉淀 B．沒有氣體產生 C．最終生成白色沉淀 D．最終生成血紅色溶液【答案】A【解答】解：將Na2O2投入FeCl2溶液中，發(fā)生的反應為：2Na2O2+2H2O＝4NaOH+O2↑，氧氣和Na2O2具有強氧化性，可以把Fe2+氧化為Fe3+，F(xiàn)e3+與氫氧化鈉反應：3OH﹣+Fe3+＝Fe（OH）3↓，立即生成紅褐色的Fe（OH）3沉淀，所以看到的現(xiàn)象是：有紅褐色沉淀生成，故選：A。3．下列關于焰色試驗的說法不正確的是（）A．焰色試驗中可用潔凈的鐵絲替代鉑絲 B．利用某些金屬的焰色試驗可以制成五彩繽紛的煙花 C．焰色試驗中可用濃硫酸替代稀鹽酸 D．用焰色試驗可以區(qū)分氯化鈉和氯化鉀【答案】C【解答】解：A．鐵在灼燒時沒有特殊顏色，對檢測其它元素沒有影響，故A正確；B．不同金屬灼燒產生不同的焰色，利用焰色實驗可制作煙花，故B正確；C．焰色試驗中應該將鉑絲用稀鹽酸洗凈并灼燒到無特殊焰色，因為氯化氫易揮發(fā)，而硫酸不易揮發(fā)，故C錯誤；D．氯化鈉的焰色試驗為黃色，氯化鉀的焰色試驗為紫色，可以通過焰色試驗區(qū)分，故D正確；故選：C。4．下列有關Na2CO3和NaHCO3的性質，敘述錯誤的是（）A．鑒別Na2CO3和NaHCO3既可以用BaCl2溶液，也可用Ba（OH）2溶液 B．除去Na2CO3固體中混有的少量NaHCO3，用加熱法 C．向Na2CO3粉末和NaHCO3晶體中滴入少量水，前者溫度升高，后者溫度下降 D．Na2CO3、NaHCO3的水溶液均顯堿性，它們都可以用作食用堿【答案