第2讲　钠、镁及其化合物(二)　 [考纲要求]　1.了解Na2CO3和NaHCO3的性质。2.能正确鉴别Na2CO3和NaHCO3，并能用实验的方法实现它们之间的相互转化。3.从原子的核外电子排布，理解ⅠA族元素(单质、化合物)的相似性和递变性。4.了解碱金属的主要物理性质和化学性质及其应用。5.了解碱金属及其化合物的典型计算。6.记住Na、K等重要金属元素的焰色反应。
考点一　碳酸钠和碳酸氢钠的性质比较 名称 碳酸钠(Na2CO3) 碳酸氢钠(NaHCO3)  俗名    物理性质 色态　　 白色晶体 细小白色晶体　   水溶性 易溶于水，溶液呈____ 易溶于水(但比Na2CO3溶解度____)，溶液呈碱性　   稳定性 ____，但结晶碳酸钠(Na2CO3·10H2O)易____ 不稳定，受热易分解，方程式：______________________  化 学 性 质 与H＋反应     与碱反应[Ca(OH)2] 与OH－不反应，但Ca2＋＋CO===CaCO3↓ ________________________(碱过量) ________________________(碱不足)   与盐 反应 CaCl2  不反应    硫酸铝  3HCO＋Al3＋===Al(OH)3↓＋3CO2↑  主要用途 玻璃、造纸、制皂、洗涤 发酵、医药、灭火器  相互转化 Na2CO3NaHCO3  
1．将CO2气体通入到饱和Na2CO3溶液中有何现象？原因是什么？ 2．Na2CO3固体粉末中混有少量NaHCO3，用什么方法除杂？Na2CO3溶液中混有少量NaHCO3，用什么方法除杂？NaHCO3溶液中混有少量Na2CO3，用什么方法除杂？ 3．如何鉴别Na2CO3和NaHCO3? 某校化学课外小组为了鉴别碳酸钠和碳酸氢钠两种白色固体，用不同的方法做了以下实验，如图Ⅰ～Ⅳ所示。

只根据图Ⅰ、Ⅱ所示实验，能够达到实验目的的是 ________________________________________________________________________ (填装置序号)。 (2)图Ⅲ、Ⅳ所示实验均能鉴别这两种物质，其反应的化学方程式为 ________________________________________________________________________； 与实验Ⅲ相比，实验Ⅳ的优点是________(填选项序号)。 A．Ⅳ比Ⅲ复杂 B．Ⅳ比Ⅲ安全 C．Ⅳ比Ⅲ操作简便 D．Ⅳ可以做到用一套装置同时进行两个对比实验，而Ⅲ不行 (3)若用实验Ⅳ验证碳酸钠和碳酸氢钠的稳定性，则试管B中装入的固体最好是________________________________________________________________________(填化学式)。 4．下列几种试剂能把等物质的量浓度的Na2CO3、NaHCO3鉴别开的是__________。 (1)CaCl2溶液　(2)澄清石灰水　(3)稀盐酸　(4)pH试纸 5．书写下列反应的离子方程式 (1)NaHCO3溶液与NaOH溶液反应 ________________________________________________________________________ (2)少量NaHCO3溶液与Ba(OH)2溶液反应 ________________________________________________________________________ (3)过量NaHCO3溶液与Ba(OH)2溶液反应 ________________________________________________________________________ 考点二　碱金属元素 1．碱金属的一般性与特殊性 (1)一般性  相似性 递变性(由Li→Cs)  原子结构 最外层均为1个电子 电子层数逐渐增多 核电荷数逐渐____ 原子半径逐渐____  元素性质 都具有较强的金属性，最高正价均为＋1价 金属性逐渐____  单质性质 物理 性质 (除Cs外)都呈银白色，密度较小，熔点____ 密度逐渐增大(钾反常)，熔点逐渐____   化学性质 都具有较强的还原性 还原性逐渐____； 与O2反应越来越剧烈，产物越来越复杂  (2)特殊性 ①碱金属的密度一般随核电荷数的增大而增大，但钾的密度比钠的小。 ②碱金属一般都保存在煤油中，但由于锂的密度小于煤油的密度而将锂保存在石蜡中。 ③碱金属跟氢气反应生成的碱金属氢化物都是离子化合物，其中氢以H－形式存在，显－1价，碱金属氢化物是强还原剂。 ④碱金属所形成的盐均溶于水，并且酸式盐比正盐的溶解度大(但NaHCO3的溶解度比Na2CO3的小)。 6．下列叙述正确的是 (　　) A．碱金属性质相似均为银白色金属 B．随原子序数的增大碱金属的密度依次增大（但K除外） C．钠可保存在煤油中而锂不能 D．碳酸氢盐的溶解度大于其正盐的溶解度 7．有关碱金属的叙述正确的是 (　　) A．随核电荷数的增加，碱金属单质的熔点逐渐降低，密度逐渐增大 B．碱金属单质的金属性很强，均易与氯气、氧气、氮气等发生反应 C．碳酸铯加热时不能分解为二氧化碳和氧化铯 D．无水硫酸铯的化学式为Cs2SO4，它不易溶于水 2．焰色反应 (1)焰色反应的概念 某些金属或它们的化合物在灼烧时都会使火焰呈现出特殊的颜色，其属于________变化， 属于元素的性质。 (2)焰色反应的操作 铂丝无色待测物观察火焰颜色铂丝无色 (3)常见元素的焰色 钠元素____色；钾元素____色(透过____________观察)；铜元素________色。 特别提醒　(1)焰色反应为物理变化。(2)用焰色反应检验钾元素时，需透过蓝色钴玻璃观察。原因：含有钾元素的物质常混有钠元素，故用焰色反应检验钾元素时，一定要透过蓝色钴玻璃观察焰色。否则，钠元素的黄色焰色会干扰钾元素紫色焰色的观察。
用数形结合思想理解Na2CO3、 NaHCO3与盐酸的反应 1．盐酸逐滴加入Na2CO3溶液 (1)现象：开始无明显现象，后有无色气体放出。 (2)反应：无明显现象时反应的离子方程式：CO＋H＋===HCO，无色气体放出时反应的离子方程式：HCO＋H＋===CO2↑＋H2O。 2．Na2CO3溶液逐滴加入稀盐酸中 (1)现象：有无色气体放出。 (2)反应的离子方程式：CO＋2H＋===CO2↑＋H2O。 3．碳酸钠、碳酸氢钠与盐酸反应的基本图像的归纳总结 (1)向Na2CO3中逐滴加入盐酸，消耗HCl的体积与产生CO2的体积的关系如图1所示； (2)向NaHCO3中逐滴加入盐酸，消耗HCl的体积与产生CO2的体积的关系如图2所示； (3)向NaOH、Na2CO3的混合物中逐滴加入盐酸，消耗HCl的体积与产生CO2的体积的关系如图3所示(设NaOH、Na2CO3的物质的量之比x∶y＝1∶1，其他比例时的图像略)； (4)向Na2CO3、NaHCO3的混合物中逐滴加入盐酸，消耗HCl的体积与产生CO2的体积的关系如图4所示(设Na2CO3、NaHCO3的物质的量之比m∶n＝1∶1，其他比例时的图像略)。
【例1】　下列溶液反应后，溶液内含有0.5 mol NaHCO3和0.5 mol Na2CO3(不考虑HCO和CO的水解)的是 (　　) A．0.5 L 1 mol·L－1 NaHCO3＋0.5 L 0.5 mol·L－1 NaOH B．0.5 L 0.75 mol·L－1 Na2CO3＋0.5 L 0.5 mol·L－1 HCl C．0.5 L 1 mol·L－1 NaHCO3＋0.5 L 0.25 mol·L－1 NaOH D．1 L 1 mol·L－1 Na2CO3＋1 L 0.5 mol·L－1 HCl 【例2】　向某NaOH溶液中通入CO2气体后得溶液M，因CO2通入量的不同，溶液M的组成也不同。若向M中逐滴加入盐酸，产生的气体体积V(CO2)与加入盐酸的体积V(HCl)的关系有下列图示四种情况，且(2)、(3)、(4)图中分别为OAAB，则下列分析与判断正确的是(不计CO2的溶解)(　　)

A．M中只有一种溶质的只有(1) B．M中有两种溶质的有(2)和(4) C．(2)图显示M中c(NaHCO3)>c(Na2CO3) D．(4)图显示M中c(NaHCO3)>c(Na2CO3) 有关碳酸钠的综合实验 1．变量控制思想在实验探究中的应用 设计以下探究实验： 某一研究性学习小组做了以下实验：常温下，某纯碱(Na2CO3)溶液中滴入酚酞，溶液呈红色。 [提出问题]　产生上述现象的原因是什么？ [提出猜想] ①甲同学认为是配制溶液所用的纯碱样品中混有NaOH所至。 ②乙同学认为是 ________________________________________________________________________。 [设计方案] 请你设计一个简单的实验方案给甲和乙两位同学的说法以评判(包括操作、现象和结论)。 实验操作 预期现象与结论  步骤1：   步骤2：   ……   2．Na2CO3的制取方法及综合实验探究 制取Na2CO3的方法 (1)我国化学家侯德榜改革国外的纯碱生产工艺，其生产流程可简要表示如下：
思考1　往饱和食盐水中依次通入足量的NH3、CO2(氨碱法)，而不先通CO2再通NH3的原因是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 思考2　从生产流程图可知，可循环的物质是__________。 思考3　写出反应的化学方程式。 (2)如何用CO2和50 mL 2 mol·L－1 NaOH溶液制取50 mL 1 mol·L－1 Na2CO3溶液？ ①写出简要的实验步骤： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ②写出有关反应的化学方程式： ________________________________________________________________________。 特别提醒　直接在NaOH溶液中通入CO2很难控制CO2的量，若CO2的量较少，得到的是NaOH和Na2CO3的混合液，若CO2的量较多，得到的是Na2CO3和NaHCO3的混合液。
高考题组一　有关碳酸钠、碳酸氢钠所参与的 离子反应 1．判断下列说法是否正确，正确的划“√”，错误的划“×” (1)NaOH＋NaHCO3===Na2CO3＋H2O可用H＋＋OH－===H2O表示 (　　) (2013·大纲全国卷Ⅱ，6C) (2)向Na2CO3溶液中滴入酚酞试液，溶液变红 CO＋H2OHCO＋OH－ (　　) (2013·北京理综，10D) (3)小苏打与氢氧化钠溶液混合 HCO＋OH－===CO2↑＋H2O (　　) (2013·广东理基，32B) (4)向Na2CO3溶液中加入过量CH3COOH溶液 CO＋2H＋===CO2↑＋H2O (　　) (2013·上海，20C) 高考题组二　Na2CO3、NaHCO3的性质比较及其 质量分数的测定 2．(2013·北京理综，11)下列实验方案中，不能测定Na2CO3和NaHCO3混合物中Na2CO3质量分数的是 (　　) A．取a克混合物充分加热，减重b克 B．取a克混合物与足量稀盐酸充分反应，加热、蒸干、灼烧，得b克固体 C．取a克混合物与足量稀硫酸充分反应，逸出气体用碱石灰吸收，增重b克 D．取a克混合物与足量Ba(OH)2溶液充分反应，过滤、洗涤、烘干，得b克固体 3．(2013·全国理综Ⅱ，8)下列叙述中正确的是 (　　) A．向含有CaCO3沉淀的水中通入CO2至沉淀恰好溶解，再向溶液中加入NaHCO3饱和溶液，又有CaCO3沉淀生成 B．向Na2CO3溶液中逐滴加入等物质的量的稀盐酸，生成的CO2与原Na2CO3的物质的量之比为1∶2 C．等质量的NaHCO3和Na2CO3分别与足量盐酸反应，在同温同压下，生成的CO2体积相同 　 D．向Na2CO3饱和溶液中通入足量CO2，有NaHCO3结晶析出 4．(2013·海南，3)除去NaHCO3溶液中混有的少量Na2CO3可采取的方法是 (　　) A．通入二氧化碳气体 B．加入氢氧化钡溶液 C．加入澄清石灰水 D．加入稀盐酸 5．(2013·全国理综Ⅰ，11)为了检验某含有NaHCO3杂质的Na2CO3样品的纯度，现将w1 g样品加热，其质量变为w2 g，则该样品的纯度(质量分数)是 (　　) 　 A. B. C. D. 6．(2013·北京理综，7)1 mol过氧化钠与2 mol碳酸氢钠固体混合后，在密闭容器中加热充分反应，排出气体物质后冷却，残留的固体物质是 (　　) A．Na2CO3 B．Na2O2　Na2CO3 C．NaOH　Na2CO3 D．Na2O2　NaOH　Na2CO3 高考题组三　数形结合理解Na2CO3、NaOH、 NaHCO3与盐酸的反应 7．(2013·上海，11)将0.4 g NaOH和1.06 g Na2CO3混合并配成溶液，向溶液中滴加0.1 mol·L－1稀盐酸。下列图像能正确表示加入盐酸的体积和生成CO2的物质的量的关系的是 (　　)

高考题组四　碱金属元素 8．判断下列说法是否正确，正确的划“√”，错误的划“×” (1)Li在氧气中燃烧主要生成Li2O2 (　　) (2013·大纲全国卷Ⅰ，7A) (2)Li、Na、K的原子半径和密度随原子序数的增加而增大 (　　) (2013·重庆理综，7C) 高考题组五　综合运用 9．(2013·北京理综，26)X、Y、Z、W四种化合物均由短周期元素组成。其中X含有四种元素，X、Y、Z的焰色反应均为黄色，W为无色无味气体。这四种化合物具有下列转化关系(部分反应物、产物及反应条件已略去)。 +Y XZ＋Y―→W 请回答： (1)W的电子式是 ________________________________________________________________________。 (2)X与Y在溶液中反应的离子方程式是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)X含有的四种元素之间(二种、三种或四种)可组成多种化合物，选用其中某些化合物，利用下图装置(夹持固定装置已略去)进行实验，装置Ⅲ中产生白色沉淀，装置Ⅴ中可收集到一种无色气体。
装置Ⅰ中反应的化学方程式是 ________________________________________________________________________， 装置Ⅱ中物质的化学式是 ________________________________________________________________________。 ②用X含有的四种元素中的两种组成的某化合物，在催化剂存在下制备并收集纯净干燥的装置Ⅴ中气体，该化合物的化学式是______________，所需仪器装置是__________(从上图选择必要装置，填写编号)。 (4)向Z溶液中通入氯气，可制得某种生产和生活中常用的漂白、消毒的物质，同时有X生成，该反应的化学方程式是 ________________________________________________________________________。 10．(2013·浙江理综，25)汽车安全气囊是行车安全的重要保障。当车辆发生碰撞的瞬间，安全装置通电点火使其中的固体粉末分解释放出大量的氮气形成气囊，从而保护司机及乘客免受伤害。为研究安全气囊工作的化学原理，取安全装置中的固体粉末进行实验。经组成分析，确定该粉末仅含Na、Fe、N、O四种元素。水溶性试验表明，固体粉末部分溶解，经检测，可溶物为化合物甲；不溶物为红棕色固体，可溶于盐酸。 取13.0 g化合物甲，加热使其完全分解，生成氮气和单质乙，生成的氮气折合成标准状况下的体积为6.72 L。单质乙在高温隔绝空气的条件下与不溶物红棕色粉末反应生成化合物丙和另一种单质。化合物丙与空气接触可转化为可溶性盐。 请回答下列问题： (1)甲的化学式为__________，丙的电子式为 ________________________________________________________________________。 (2)若丙在空气中转化为碳酸氢盐，则反应的化学方程式为 ________________________________________________________________________。 (3)单质乙与红棕色粉末发生反应的化学方程式为 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________， 安全气囊中红棕色粉末的作用是 ________________________________________________________________________。 (4)以下物质中，有可能作为安全气囊中红棕色粉末替代品的是________。 A．KCl B．KNO3 C．Na2S D．CuO (5)设计一个实验方案，探究化合物丙与空气接触后生成可溶性盐的成分(不考虑结晶水合物) ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。  解答钠及其化合物题目时的常见错误 考生答卷案例——找错纠错  
 失分原因分析  第一：(2)在水溶液中两物质以1∶1比例反应生成Na2CO3和H2O；(3)忽略了原子团O的存在。 第二：(1)未能通过计算得出甲的化学式，不能正确书写丙的电子式；(3)答非所问。  答题规范点拨  1.理解Na及其重要化合物的反应本质是正确书写化学方程式(包括离子方程式的前提)，复习时要注意将反应现象与反应本质联系起来。 2．Na2O、Na2O2中阴、阳离子个数比都是1∶2，O是原子团。 3．书写化学方程式时还应注意“配平”、“
”、“反应条件”、“↑”、“↓”等。   答案 基础再现·深度思考 考点一 　 (从左至右，从上至下)纯碱或苏打　小苏打 碱性　小　稳定　风化　2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O　CO2－3＋2H＋===H2O＋CO2↑　HCO＋H＋===H2O＋CO2↑　Ca2＋＋OH－＋HCO===CaCO3↓＋H2O　Ca2＋＋2OH－＋2HCO===CaCO3↓＋CO2－3＋2H2O　Ca2＋＋CO2－3===CaCO3↓　2Al3＋＋3CO2－3＋3H2O===2Al(OH)3↓＋3CO2↑ 考点二 1．(1)(从左至右，从上至下)增大　增大　增强　较低　降低　增强 2．(1)物理　(3)黄　紫　蓝色钴玻璃　黄绿 深度思考 1．有沉淀析出，原因是NaHCO3的溶解度小于Na2CO3的溶解度，而且反应消耗溶剂水。 2．用加热法可以将Na2CO3固体粉末中混有的NaHCO3转化为Na2CO3；向混合液中滴加适量的NaOH溶液，可以将其中的NaHCO3转化为Na2CO3；向混合液中通入过量的CO2气体，可以将Na2CO3转化为NaHCO3。 3．(1)Ⅱ (2)2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑，CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O　D (3)NaHCO3 4．(1)(3)(4) 5．(1)HCO＋OH－===CO2－3＋H2O (2)HCO＋OH－＋Ba2＋===BaCO3↓＋H2O (3)2HCO＋Ba2＋＋2OH－===BaCO3↓＋CO2－3＋2H2O 6．BC　7.C 规律方法·解题指导 【例1】　D　[A选项中发生反应NaHCO3＋NaOH===Na2CO3＋H2O，NaHCO3过量，最后溶液中有0.25 mol Na2CO3和0.25 mol NaHCO3；B选项中是0.375 mol Na2CO3和0.25 mol HCl发生反应Na2CO3＋HCl===NaHCO3＋NaCl，反应后溶液中有0.25 mol NaHCO3和0.125 mol Na2CO3；C选项发生反应NaHCO3＋NaOH===Na2CO3＋H2O，最后溶液中有0.375 mol NaHCO3和0.125 mol Na2CO3；D选项发生反应Na2CO3＋HCl===NaHCO3＋NaCl，Na2CO3过量，最后溶液中有0.5 mol Na2CO3和0.5 mol NaHCO3，D选项符合题意。] 【例2】　B 实验探究 1．②Na2CO3水解产生的碱所致 步骤1：取适量纯碱的酚酞红色溶液于试管中 步骤2：滴加过量的BaCl2溶液 预期的现象及结论：若产生白色沉淀，溶液红色完全褪去，则乙同学说法正确；若产生 白色沉淀，溶液仍呈红色，则甲同学说法正确。 2．(1)思考1　由于CO2在NaCl溶液中的溶解度很小，先通入NH3使食盐水呈碱性，能够 吸收大量CO2气体，产生大浓度的HCO，才能析出NaHCO3晶体 思考2　食盐水，CO2 分析　(1)沉淀池发生的反应为NH3＋CO2＋H2O＋NaCl===NaHCO3(s)＋NH4Cl，分离沉淀后的母液中还含有NaCl，为了提高原料的利用率，NaCl再送入沉淀池循环利用。 (2)煅烧炉中发生的反应为2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O，分解产生的CO2，再送入沉淀池中循环利用。 思考3　NH3＋CO2＋H2O＋NaCl===NaHCO3↓＋NH4Cl 2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O (2)①将50 mL 2 mol·L－1 NaOH溶液等分成两份，在一份NaOH溶液中通入过量的CO2气体，再将两溶液混合，即得50 mL 1 mol·L－1 Na2CO3溶液 ②NaOH＋CO2===NaHCO3、 NaHCO3＋NaOH===Na2CO3＋H2O 真题重组·规范集训 1．(1)×　(2)√　(3)×　(4)× 2．C　3.D 4．A　[除杂方法要操作简便、效果好、不带来新的杂质，保留非杂质成分。溶液中可用这样的方法： Na2CO3 ＋ H2O ＋ CO2===2NaHCO3。] 5．A 6．A　[涉及的反应有： 2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O 2CO2＋2Na2O2===2Na2CO3＋O2 2H2O＋2Na2O2===4NaOH＋O2↑ CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O 基于CO2与NaOH的反应，本题在计算时可处理成先让CO2与Na2O2全都反应，若剩余 Na2O2，则再与H2O反应。2 mol NaHCO3受热分解产生1 mol CO2，已足以把Na2O2反应掉，故残留固体只有Na2CO3。] 7．C　[滴加盐酸先发生反应OH－＋H＋===H2O，再发生反应CO2－3＋H＋===HCO，最后发生反应：HCO＋H＋===CO2↑＋H2O；因n(OH－)＝n(CO2－3)＝0.01 mol，故加入0.02 mol HCl后开始有气体生成，故C正确。] 8．(1)×　(2)× 9．(1)··C·· (2)HCO＋OH－===CO2－3＋H2O (3)①Na2CO3＋H2SO4===Na2SO4＋CO2↑＋H2O 或2NaHCO3＋H2SO4===Na2SO4＋2CO2↑＋2H2O　Na2O2 ②H2O2　Ⅰ、Ⅳ、Ⅴ (4)2Na2CO3＋Cl2＋H2O===NaClO＋NaCl＋2NaHCO3 解析　X、Y、Z、W均由短周期元素组成，X、Y、Z的焰色反应均为黄色，说明均含钠元素，又知X含四种元素，且加热时能分解生成Z，而W为无色无味的气体，说明X为NaHCO3，Z为Na2CO3，W为CO2，则根据转化关系图，Y为NaOH。从而推出(1)、(2)的答案。(3)由装置Ⅲ中产生白色沉淀，装置Ⅴ中收集的气体密度大于空气，结合装置Ⅰ、Ⅱ的特点推知，装置Ⅰ的圆底烧瓶中所放物质应为Na2CO3(或NaHCO3)，Ⅱ中为Na2O2，从而推知①的答案；因要制取纯净干燥的Ⅴ中气体，即O2，而所用反应物含Na、H、C、O中的某两元素组成的化合物且条件有催化剂，故很容易联想到该化合物为H2O2，所用仪器为Ⅰ、Ⅳ、Ⅴ；(4)由前面的分析推知Z为Na2CO3，根据题设条件，其与Cl2反应能制得漂白消毒物质，即可联想到NaClO，从而可写出反应的化学方程式。 10．(1)NaN3　Na＋[]2－Na＋ (2)Na2O＋H2O＋2CO2===2NaHCO3 (3)6Na＋Fe2O3高温,3Na2O＋2Fe　避免分解产生的金属钠可能产生的危害 (4)BD　(5)可溶性盐的成分可能是Na2CO3或NaHCO3或Na2CO3与NaHCO3的混合物。准确称取一定量的生成物，加热至恒重后，如试样无失重，则为Na2CO3；如加热后失重，根据失重的量在试样总质量中的比例，即可推断出试样为NaHCO3或Na2CO3与NaHCO3的混合物

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