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专题一 碱金属元素
知能图谱
Na2
O2
熔融电解
O
H2O
电解
水溶 NaCl
液
HCl
NH3+CO2+H2O
侯氏制碱法
Na H2O
NaOH
HCl
CO2
Na CO
CO2
+H2O
NaHCO
2
O2 H O
Ca(OH)2
Cl2
2 3
H2O
+
3
△或NaOH
Na2O
2 CO2
NaClO
CO2
学问解读(一)钠
物理性质
色、态 光泽 银白色固体 金属关泽
硬度
较小,质软
学问力量解读
熔点较低
密度比水小
导电、导热性良好
℃ g ×cm-3
说明
在试验室里一般用煤油保存少量的钠,使其与空气隔绝。一般不用汽油,因其挥发性较强;也不用酒精, 固其能与金属钠反响。
钠的构造与性质的关系
钠“原子构造示意图为 ,核外有三个电子层,原子半径较大,最外层上只有1 个电子,故钠很简洁失去最外层的一个电子,化学性质很活泼,表现出强复原性。
化学性质
钠与氧气的反响
常温时: 4Na + O
2
2Na
O(白色固体)
2
加热时: 2Na + O △
2
Na O 〔淡黄色固体〕
2
钠在空气中受热后,与氧气猛烈反响,快速熔化为一个闪亮的小球,发出黄色火焰。
留意
钠置于空气中发生的一系列变化及原理
过程 现象 反响原理
4Na + O
2Na O
2
2
Na O + H O
2NaOH
2 2
2NaOH + CO + 9H O
Na CO ×10H O
2 2
2 3 2
Na CO ×10H O
Na CO +10H O
2 3 2
2 3 2
① 变暗
② 成液
③ 结块
④ 变成粉末
钠与其他非金属单质的反响
在点燃或加热条件下, Na 可与S 、X 〔卤素〕等非金属单质反响。
2
2Na + Cl 点燃 2NaCl 2Na + S △ Na S (钠与硫混合研磨时会发生爆炸)
2 2
钠与水的反响
①反响原理: 2Na + 2H
O 2NaOH + H
2 2
­, 2Na + 2H
O 2Na+ +2OH- + H ­ 。
2 2
试验现象
浮〔浮在水面上〕 熔〔熔成闪亮的小球〕
游〔四处游动〕 鸣〔稍微的爆鸣声〕
红〔反响后的水溶液变红〕
现象分析
钠比水轻
反响放热,钠的熔点低产生气体,气体推动假设钠游动
反响猛烈
产物中有碱—— NaOH
②试验现象及分析〔钠投入滴加酚酞的水中〕
留意
①纳与水反响之前,需用滤纸擦净上面的煤油,这样可以防止钠与水反响放热而造成煤油燃烧。
②钠与水反响猛烈,放出大量的热,甚至能引起氢气燃烧,钠着火后产生的过氧化钠能与水反响,生成有 助燃性的氧气,所以钠失火不能用水扑救,可用枯燥的沙土来灭火。
钠与酸溶液的反响
钠与水反响的实质是Na 与水电离出来的H+ 反响,而酸溶液中的H+ 主要来自于酸,由此可知,将钠投入酸溶液中后,钠首先与酸反响,假设钠有剩余,再与水反响。
反响的离子方程式〔钠跟强酸溶液反响的实质〕为2Na + 2H+
5)钠与盐的反响
①钠与正盐溶液的反响
2Na+ + H ­ 。
2
先考虑钠与水的反响,再考虑生成的NaOH 与正盐能否发生复分解反响。例如,将钠投入CuSO
4
溶液中:
2Na + 2H
O 2NaOH + H
2 2
­ 、 2NaOH + CuSO
Cu (OH)
4 2
¯ +Na SO
2 4
, 反 应总 方程 式 为
2Na + CuSO
4
2H
O Cu (OH) + H
2 2 2
­ +Na SO 。
2 4
②钠与弱酸的酸式盐溶液的反响
先考虑钠与水的反响,再考虑生成的NaOH 与弱
酸的酸式盐的反响。例如,将钠投入NaHCO 溶液
3
中: 2Na + 2H
O 2NaOH + H
2 2
­、 NaOH + NaHCO Na CO
3 2 3
H O 。
2
③钠与强酸的酸式盐溶液的反响
相当于钠与强酸的反响,先考虑Na 与H+ 的反响,再考虑Na 与H O 的反响。例如,将钠投入
2
NaHSO
4
溶液中: 2Na + 2NaHSO
4
2Na SO + H
2 4 2
­ ,离子方程式为2Na + 2H+ 2Na+ + H ­ 。
2
④钠与熔融盐的反响
钠具有强复原性,常用作高温复原剂,用于冶炼钛(Ti )、锆、铌、钽等稀有金属,这类反响为高温下的置
换反响,例如, 4Na + TiCl
4
高温 4NaCl + Ti 。
(6)钠与含羟基或羧基的有机物的反响
钠能与含羟基(— OH )或羧基(— COOH )的有机物〔如醇类、酚类、羧酸等〕发生置换反响生成H
2
。例如:
2Na + 2C
2
点评
H OH ® 2C
5 2
H ONa + H
5 2
­ 、2Na + 2CH
COOH ® 2CH
3
COONa + H ­ 。
3 2
分析钠与酸、盐溶液的反响时,要留意反响的先后挨次:
①钠与酸溶液反响时, Na 先与酸反响,后与水反响,可以概括为“先酸后水”。
H ­ 。
2
②钠与盐溶液反响时,Na 先与水反响,再考虑生成的NaOH 与盐是否发生反响,可以概括为 “先水后盐”。
③钠与水及酸、盐溶液反响时,Na 不会剩余,生成H 的量取决于金属Na 的量,存在关系式:2Na
2
知能解读〔二〕氧化钠和过氧化钠
二者的性质及转化关系
Na O
Na O
颜色状态
2
白色固体
2 2
淡黄色固体
氧化素化合
-2
-1
价
化学键
离子键
离子键、非极性共价键
电子式
与水反响
与CO 反响
2
Na O + H O
2 2
Na O + CO
2 2
2NaOH
Na CO
2 3
2Na O
2 2
2Na O
2 2
2H O
2
2CO
2
4MaOH + O ­
2
2Na CO + O
2 3 2
与酸反响
Na O + 2H+
2
2Na+ + H O 2Na O + 4H+
2 2 2
4Na+ + 2H O + O ­
2 2
所属类别 碱性氧化物 不是碱性氧化物,属于过氧化物
转化 2Na
O + O
2 2
△ 2Na O
2 2
Na O
2 2
与水反响的实质分析
2Na O + 2H O 4NaOH + O ­ ,从外表看,O 为氧化产物,NaOH 为复原产物,实际上,Na O
2 2 2 2 2 2 2
与水的反响分两步进展:Na O
2 2
2H O
2
2NaOH + H O
2 2
(复分解反响);2H O
2 2
2H O + O
2 2
­〔氧
化复原反响〕。用双线桥表示电子得失应为:
由此可见,复原产物是H O ,氧化产物是O 。
2 2
点评
Na O 与CO 、H O 的反响常消灭在高考题涉及阿伏加德罗常数的问题中,解答此类问题时,要抓住两
2 2 2 2
个关系:“ 2Na O 2CO O 2e- ”和“ 2Na O 2H O O 2e- ”,结合题给数据进展
2 2 2 2 2 2 2 2
点评
分析。另外,假设题目给出CO 或O 的体积,要看气体是否处于标准状况下,假设处于非标准状况下,则无
2 2
法计算其物质的量。
知能解读〔三〕碳酸钠和碳酸氢钠
二者的比较
俗名
碳酸钠
纯碱、苏打
碳酸氢钠
小苏打
化学式
Na CO
2 3
NaHCO
3
色态
白色粉末
白色细小晶体
溶解性
易溶
可溶
〔水〕
热稳定性
加热一般不分解
加热易分解
与 NaOH
不反响
HCO- + OH-
CO2- + H O
3
3
2
的反响 ( )
Ca2+ + OH + HCO- 少量
3
CaCO
3
¯ +H O
2
与澄清石灰水反响
Ca2+ + CO2-
3
CaCO ¯
3
Ca2+ + 2OH- + 2HCO- (过量)
3
CaCO
3
¯ +CO2- + 2H O
3 2
用途
用于制玻璃、
发酵粉、灭火剂、医用
肥皂、造纸、
纺织等工业;
洗涤剂
①加热比较
不分解
分解产生使澄清石灰水变浑浊的气体
②与酸反响
慢
快
放出CO
2
的快慢
③与酸互滴
挨次不同,现
挨次不同,现象一样
象不同
④与
产生白色沉
无明显现象
MgCl 溶
2
淀
液反响
与CO 、
2
水反响
Na CO + CO + H O 2NaHC不O反响
2 3
2
慢;
2
3
CO2- + 2H+
3
CO ­ +H O
2 2
与同浓度
的盐酸反响
溶液反响
〔或
CO2- + H+
3
HCO- + H+
3
〕
Ca2+ + CO2-
3
或
Ba2+ + CO2-
3
快; HCO- + H+
3
CO ­ +H O
2 2
3
H O + CO ­
HCO- 、
2
2
与CaCl
或 BaCl
CaCO ¯
3
不反响〔当再加氨水或NaOH
溶液时,则有沉淀生成〕
2
2
CaCO ¯
3
鉴别
相互转化
Na CO
CO +H O
2 2
2
3
NaHCO
加热、 加NaOH
3
工业制法
用NaCl
、CO 、 NH 、H O 作原料先制备出
2 3 2
NaHCO : NaCl+ NH + H O + CO
3
3
NaHCO
2
2
NaHCO ¯ +NH Cl ,再将
3
3
加热分解即得Na CO
2
4
3
稀盐酸逐滴参加 Na
CO 、 NaHCO
2 3 3
溶液中的现象分析
Na
CO 溶液: Na CO
2 3 2 3
HCl NaHCO
3
NaCl , NaHCO
3
HCl CO
2
­ +H
O + NaCl 。
2
现象:开头无气体产生,盐酸滴加到肯定量后〔将Na CO
2 3
全部转化为NaHCO
3
〕,才开头产生气体。
NaHCO
3
溶液: NaHCO
3
HCl
CO ­ +H
2
O + NaCl 。
2
现象:马上产生气体
Na
CO 溶液与盐酸互滴的反响及分析
2 3
向盐酸中逐滴参加Na CO
2 3
溶液——酸过量:
2HCl + Na CO
2 3
2NaCl + CO
2
­ +H
O (开头就有气体)
2
向Na
CO 溶液中逐滴参加盐酸——开头时Na CO
2 3 2 3
过量:
开头,酸缺乏: Na CO
2 3
HCl NaCl+ NaHCO
3
〔无气泡〕
再加酸: Na 留意
HCO
2 3
HCl
NaCl + CO
2
­ +H
O 〔有气泡〕
2
Na CO 溶液和盐酸互滴时,不同的滴加挨次产生不同的试验现象,因此,不用任何试剂,只用胶头滴管
2 3
和试管就可鉴别这两种溶液。
点评
Na CO 、 NaHCO
2 3( ) 3
溶液与盐酸反响中的定量关系
①消耗n
HCl
的关系
二者等质量时, Na CO
2 3
消耗HCl 多;二者等物质的量时, Na CO
2 3
消耗HCl 多。
②生成CO
2
的关系
Na CO
2 3
、 NaHCO 的量
3
盐酸的量
CO 的量
2
物质的量相等
质量相等足量
知能解读〔四〕焰色反响
定义
足量
足量 NaHCO
3
等量 NaHCO
3
相等
产生的CO 多
2
产生的CO 多
2
很多金属及其化合物在灼烧时都会使火焰呈现特别的颜色,叫做焰色反响。说明
①焰色反响是物理变化,是金属原子或离子在灼烧时获得肯定的能量,原子核外电子发生跃迁的结果。
②并非全部金属元素都有焰色反响;焰色反响是元素的性质,不会因元素的存在形式不同而发生转变。
试验操作
留意事项
铂丝要干净,没有铂丝时,可以用光滑、无锈的铁丝代替;火焰本身尽可能无色。
灼烧铂丝至与原来火焰颜色一样为止,排解其他金属离子的干扰。
要用稀盐酸洗涤铂丝,不能用稀硫酸洗涤。
观看钾元素的焰色时,必需通过蓝色钴玻璃(滤去黄光),排解 Na 元素焰色的干扰。
方法技巧归纳
方法技巧〔一〕 Na O 与CO 、H O 反响中的定量关系及应用
2 2 2 2
方法指导发生的反响:
2Na O
2 2
2CO
2
2Na CO
2 3
O 、 2Na O
2 2 2
2H
O 4NaOH + O ­。
2 2
物质的量关系
无论是CO
2
或H O(g)的纯洁物还是二者的混合物,通过足量的Na O
2 2 2
时,CO
2
或H O(g)与放出O 的
2 2
物质的量之比均为2 :1,解决此类问题惋惜助物质的量守恒关系。
气体体积关系
假设CO
2
和H O(g)的混合气体〔或单一气体〕通过足量的 Na O
2 2 2
,气体体积的削减量或原混合气体体积
1
的 ,即为生成氧气的体积。
2
电子转移关系
当Na O
2 2
与CO
2
、 H O 反响时,每产生1 mol O
2 2
转移2 mol e-。
反响先后关系
肯定量的Na O
与肯定量CO
和H O(g)的混合物的反响,可看作 Na O
先与CO
反响,待CO 反响
2 2 ( )2 2
2 2 2 2
完全后, Na O
2 2
再与H O g
2
发生反响。
固体质量关系
从反响前后固体质量变化的角度看,相当于固体(Na O
2 2
可以看作“发生”相应的反响:
)只吸取了CO
2
中的“ CO ”、 H
O 中的“ H ”,
2 2
Na O
2 2
CO Na CO
2 3
、 Na O
2 2
H 2NaOH (实际上两反响不能发生)。
2
点评
解答此题还可以承受“差量法”分析:
2Na O
2 2
2CO
2
2Na CO + O
2 3 3
Dm 〔固〕转移电子
2 ´ 78 g 2 mol 2 ´106 g 56 g 2 mol
1 mol 106 g 28 g 1 mol
明显, C 选项正确,这里要留意常温常压下1 mol CO
2
L 。
方法技巧〔二〕 Na
CO 、 NaHCO
2 3 3
的鉴別及除杂方法
方法指导 1 鉴别方法
固体
ìNa
ï
CO 不分解,无明显变化
2 3
æ D ö
固体加热íNaHCO 分解产生无色、无味气体ç 2NaHCO
Na CO
CO
­ +H O÷
ï
î 3
溶液
ç 3 2 3 2 2 ÷
è ø
ì ì
ï ï Na CO
Na
CO
ï ï 2 3
ï ï 产生气体的速率慢:
HCl NaHCO
3
NaCl
ï ï 2 3
ï滴加盐酸í
NaHCO + HCl CO ­ +H O + NaCl
3 2 2
í
溶液¾¾® ï
ï
ï
ï
ïNaHCO 产生气体的速率快:NaHCO + HCl CO
­ +H
O + NaCl
ï ïî
3 3 2 2
ï ì
ï
ï滴加CaCl
ï
溶液ïNa
í
î
2 ï
CO 产生白色沉淀:Na CO
2 3 2 3
CaCl
2
2NaCl + CaCO ¯
3
ïî
2 除杂方法
固体
NaHCO 无明显变化
3
除去Na
CO 中的NaHCO
2 3 3
:加热,将NaHCO
3
转化为Na CO
2 3
: 2NaHCO
Na CO
3 2 3
CO
2
­ +H O 。
2
除去NaHCO
3
溶液
中的Na CO
2 3
:加水溶解制得饱和溶液,再通入足量CO
2
气体,结晶、过滤、低温烘干。
除去Na CO 溶液中的NaHCO :加适量NaOH 溶液: NaHCO + NaOH Na CO + H O 。
2 3 3 3 2 3 2
除 去 NaHCO 溶 液 中 的 Na CO : 通 入 足 量 CO 气 体 , 将 Na CO 转 化 为
3 2 3 2 2 3
NaHCO : Na CO + CO + H O
3 2 3 2 2
2NaHCO 。
3
留意
不能用Ca(OH)
2
溶液[或Ba(OH)
2
溶液]区分Na CO
2 3
和NaHCO
3
,其缘由是二者均能与Ca(OH) [或
2
Ba(OH)
2
]反响产生白色沉淀; Ca (OH)
2
Na CO
2 3
CaCO
3
¯ +2NaOH 、
Ca (OH)
2
2NaHCO
3
CaCO
3
¯ +Na CO
2 3
2H O
2
[或Ba (OH)
2
Na CO
2 3
BaCO
3
¯ +2NaOH 、
Ba (OH)
2
2NaHCO
3
BaCO
3
¯ +2Na CO
2 3
2H
O ]。
2
易错易混辨析
易错易混〔一〕过氧化钠的三条重要性质
Na O 中O 元素显-1价,处于O 元素的中间价态,因此Na O 既具有氧化性又具有复原性,但以氧化性
2 2 2 2
为主。
强氧化性
Na O 与SO 、FeCl 、 H S 、 Na SO 等复原性物质反响时,表达其氧化性。
2 2 2 2 2 2 3
Na O 与SO 的反响: Na O + SO
2 2 2 2 2 2
Na SO
2 4
〔不同于反响2Na O + 2CO
2 2 2
2Na CO + O )。
2 3 2
Na O
2 2
投入FeCl
2
溶液中:可将Fe2+ 氧化成Fe3+ ,同时生成Fe(OH)
3
沉淀。
Na O
2 2
投入H
S 溶液中:可将H
2
S 氧化成单质硫,溶液中消灭淡黄色浑浊。
2
Na O
投入Na SO
溶液中:可将SO2- 氧化成SO2- 。
2 2 2 3 3 4
弱复原性
Na O
2 2
可被酸性KMnO
4
溶液、K
Cr O
2 2 7
溶液等强氧化性物质氧化,表达其复原性。
漂白性
Na O 投入品红溶液中,由于Na O 具有强氧化性而表现出漂白性,使品红溶液褪色。
2 2 2 2
点评
此题有两个限制条件:①各组离子或分子能大量共存;②参加足量Na O
2 2
后溶液中各组离子或分子仍能大
量共存。分析溶液中参加足量 Na O
2 2
后的变化,要考虑两点:一是 Na O
2 2
具有强氧化性,复原性离子不
能大量存在;二是Na O
2 2
与水反响生成NaOH ,与OH- 反响生成沉淀的离子不能大量存在。
易错易混〔二〕碳酸氢盐与碱溶液的反响规律及应用
碳酸氢盐与碱溶液的反响比较简单,参加碱溶液的量不同,其反响产物可能不同,对应的离子方程式也不
同,因此,分析碳酸氢盐与碱溶液的反响时,要留意反响物之间量的关系。
Ca (HCO
3
) 与 NaOH 溶液的反响
2
〔 1 〕 NaOH 足 量 : Ca (HCO )
3 2
2NaOH
CaCO
3
¯ +Na CO
2 3
2H
O , 离 子 方 程 式 为
2
Ca2+ + 2HCO-
3
2OH-
CaCO
3
¯ +CO2- + 2H O 。
3 2
〔 2 〕 NaOH 不 足 : Ca (HCO )
3 2
NaOH
CaCO
3
¯ +NaHCO
3
H O , 离 子 方 程 式 为
2
Ca2+ + HCO-
3
OH-
CaCO
3
¯ +H O 。
2
NaHCO
3
与Ca(OH)
2
溶液的反响
〔 1 〕 Ca(OH)
2
足 量 : NaHCO
3
Ca(OH)
2
CaCO
3
¯ +NaOH + H
O , 离 子 方 程 式 为
2
Ca2+ + HCO- + OH
3
CaCO
3
¯ +H O 。
2
〔 2 〕 Ca(OH)
2
不 足 : NaHCO
3
Ca(OH)
2
CaCO
3
¯ +Na CO
2 3
2H
O , 离 子方 程 式为
2
Ca2+ + 2HCO-
3
2OH-
CaCO
3
¯ +CO2- + 2H O 。
3 2
NaHCO 与 NaOH 溶液的反响
3
NaHCO 与NaOH 溶液的反响为NaHCO + NaOH
3 3
Na CO + H O ,反响产物与反响物的量无关,
2 3 2
离子方程式为HCO-
3
OH-
CO2-
3
H O 。
2
Ca(HCO
3
) 与Ca(OH)
2 2
溶液的反响
Ca(HCO
3
) 与Ca(OH)
2 2
溶液的反响为Ca (HCO )
3 2
Ca (OH)
2
2CaCO
3
¯ +2H
O ,反响产物与
2
反响物的量无关,离子方程式为Ca2+
HCO-
3
OH-
CaCO
3
¯ +H O 。
2
点评
书写碳酸氢盐与碱溶液反响的离子方程式,可承受“少定多变”法。
①“少定”:马上量少的反响物的化学计量数定为1,其阴、阳离子的化学计量数按化学式的比例确定。
②“多变”:即过量的反响物,其阴、阳离子的化学计量数依据反响的需要确定,不受化学式中阴、阳离子 的比例制约,是可变的。
镁及其重要化合物之间的转化关系
铝及其重要化合物之间的转化关系
学问力量解读〔一〕镁和铝的单质
物理性质
专题二镁和铝
学问图谱
颜色和状 密度
熔点 沸点
导电、传
态 〔 g ×cm-3 〕 ℃
℃ 热性
延展性
银白色固
镁 体
铝 银白色固
645
1090
2467
较好 较好
很好 很好
体
原子构造与性质的关系
Mg 、 Al 的原子构造示意图分别为
、 ,原子最外层电子数分别为
2、3,易失去电子,表现出较强的复原性。
化学性质
与非金属单质的反响
① 常温下, Mg 、 Al 在空气中, 其外表易生成一层氧化膜而发暗: 2Mg + O 2MgO 、
2
4Al + 3O 2Al O 。
2 2 3
②在点燃时,Mg 与O
2
猛烈反响,发出刺眼的白光,放出大量的热,生成白色固体:2Mg + O
2
点燃
2MgO 。
在空气中加热铝箔,铝箔熔化但不滴落,外表变暗:4Al + 3O
2
点燃
2Al O 。
2 3
③在点燃时, Mg 还能与N
2
反响生成Mg N
3 2
; 3Mg + N
2
Mg N 。
3 2
与非氧化性酸〔如盐酸、稀硫酸〕的反响
Mg + 2HCl
Mg + H SO
2 4
2Al + 6HCl
2Al + 3H SO
2 4
与水的反响
MgCl + H ­
2 2
MgSO + H ­
4 2
2AlCl + 3H ­
3 2
Al (SO )+ 3H ­
2 4 2
Mg + 2H
留意
O Mg (OH) + H ­
2 2 2
①镁与冷水不发生反响,与沸水缓慢反响,向反响后所得溶液中滴加酚酞,溶液显浅红色。
②铝与沸水几乎不发生反响。
与某些氧化物的反响
① Mg 在CO2 中点燃时生成MgO 和C ;
点燃
2Mg + CO
2
2MgO + C
②在高温下, Al 能与Fe O
2 3
、Cr O
2 3
等金属氧化物发生铝热反响: