专题 1 金属及其化合物必背知识手册 考点 1 钠及其化合物 一、单质钠的结构和性质 1．钠的结构 （1）构成微粒：Na+和自由电子，作用力金属键 （2）电子排布式：1s22s22p63s1 ① 能量不同的电子种类：11 ② 运动状态不同的电子种类：6 2．钠的物理性质 （1）颜色状态：银白色固体 （2）硬度：很小，可以用小刀切，剩余的钠要放回原瓶 （3）密度：比水的小，而比煤油的大，比酒精的大 （4）熔点：比较低 3．钠和氧气的反应 （1）条件不同，产物不同，现象不同 ①Na-------→Na2O，表面变暗 ②Na-------------→Na2O2，产生黄色火焰；生成淡黄色固体 （2）钠元素的存在形态：只以化合态形式存在 （3）变质：钠在空气中长期放置最终变成碳酸钠 （4）保存：一般保存在煤油或石蜡油中 （5）灭火：钠着火时一般用砂土扑灭 4．钠与活性氢的反应 （1）反应本质及关系式：2Na+2H+ 2Na++H2↑ ① 水：2Na+2H2O 2NaOH+H2↑ ② 盐酸：2Na+2HCl 2NaCl+H2↑ ③ 乙醇：2Na+2CH3CH2OH 2CH3CH2ONa+H2↑ ④ 乙酸：2Na+2CH3COOH 2CH3COONa+H2↑ ⑤ 苯酚：2Na+2 OH 2 （2）反应速率快慢：HCl＞CH3COOH＞ （3）反应现象 ①水 ONa+H2↑ OH＞CH3CH2OH＞H2O ② 乙醇：钠沉在液体底部，缓慢反应冒出气泡 5．钠与盐反应 （1）钠和熔融盐反应 ① 反应原理：发生置换反应 ② 熔融 TiCl4：4Na+TiCl4 4NaCl+Ti （2）钠和盐溶液（CuSO4）反应 ① 反应原理：Na NaOH Cu（ OH） 2↓ ② 主要现象：有气泡产生，产生蓝色沉淀 6．钠的用途 （1）制钠的化合物：制 Na2O2 等 （2）冶金还原剂：从熔融的卤化物中置换出钛、锆、铌、钽等难熔金属 （3）制高压钠灯：黄光，射程远、透雾能力强 （4）原子反应堆导热剂：钠、钾合金，室温下是液体，吸热能力强 二、钠的氧化物的结构和性质 1．钠的氧化物的结构 物质 氧化钠 过氧化钠 氧的价态 －2 价 －1 价 电子式 所含离子 2 个 Na+和 1 个 O2－ 2 个 Na+和 1 个 O22－ 化学键 离子键 离子键和共价键 氧化物类 过氧化物（不属碱性氧化 碱性氧化物 别 物） 2．转化关系 （1）反应：2Na2O+O2 2Na2O2 （2）稳定性：Na2O2 更稳定 3．Na2O2 的自身氧化还原反应 （1）关系式：2Na2O2~O2~2e－ （2）方程式 ①CO2：2Na2O2+2CO2 2Na2CO3+O2 ②H2O：2Na2O2+2H2O 4NaOH+O2↑ （3）氧化剂是 Na2O2，还原剂是 Na2O2 （4）Na2Ox 变质：在空气中长期放置最终变成 Na2CO3 4．Na2O2 的还原性和强氧化性 （1）遇 KMnO4 等强氧化剂时，表现出还原性，氧化产物为 O2。 （2）强氧化性 ① 转化关系：Na2O2--------------------------→O2－或 OH－或 H2O ②SO2：Na2O2+SO2 2Na2SO4 ③Na2SO3：Na2SO3+Na2O2+H2O Na2SO4+2NaOH 5．钠的氧化物和盐溶液反应 （1）反应原理 ① 钠的氧化物先和水反应，生成的 NaOH 再和盐发生复分解反应 ② 过氧化钠与还原性溶液反应：直接发生氧化还原反应 （2）反应举例 ①CuCl2 溶液------→产生蓝色沉淀 ②MgCl2 溶液------→产生白色沉淀和无色气体 ③FeCl2 溶液------→产生白色沉淀，迅速变成灰绿色，最后变成红褐色 ④FeCl2 溶液------→立即产生红褐色沉淀 6．Na2O2 的漂白性 （1）原理及特点：氧化性漂白，永久性漂白 （2）适用范围：能漂白有机色素，不能漂白无机色素（如墨汁） （3）实验现象 ① 石蕊试液 现象是溶液先变蓝后褪色，并有气泡产生 ② 酚酞试液 现象是溶液先变红后褪色，并有气泡产生 ③ 品红溶液 现象是溶液红色褪去，并有气泡产生 7．Na2O2 的用途 （1）漂白剂：纸浆、毛、丝、草帽辫 （2）消毒剂：强氧化性，杀菌消毒 （3）供氧剂：吸入二氧化碳和水蒸气，呼出氧气 三、碳酸钠的性质和应用 1．俗名：纯碱或苏打，水溶液呈碱性 2．Na2CO3 与酸的反应 （1）盐酸 ①Na2CO3 NaHCO3 CO2 ②HCl CO2 NaHCO3 （2）碳酸：Na2CO3+CO2+H2O 2NaHCO3 3．Na2CO3 与碱反应 （1）KOH：不反应 （2）Ca(OH)2：Na2CO3+Ca（ OH） 2 CaCO3↓+2NaOH 4．Na2CO3 的水解反应 （1）第一步：CO32－+H2O HCO3－+OH－ （2）第二步：HCO3－+H2O H2CO3+OH－ 5．Na2CO3 与可溶性盐反应 （1）钙、钡盐：发生复分解反应 ①CO32－+Ca2+ CaCO3↓ ②CO32－+Ba2+ BaCO3↓ （2）铝、铁盐：发生水解相互促进反应 ①2Al3++3CO32－+3H2O 2Al（ OH） 3↓+3CO2↑ ②2Fe3++3CO32－+3H2O 2Fe（ OH） 3↓+3CO2↑ 6．Na2CO3 的用途 （1）制玻璃 ①Na2CO3+SiO2 Na2SiO3+CO2↑ ②CaCO3+SiO2 CaSiO3+CO2↑ （2）制肥皂：油脂的碱性水解，其主要成分是高级脂肪酸钠 （3）去污剂：热的碱液去除餐具上的油污 （4）造纸、纺织 四、碳酸氢钠的性质和应用 1．俗名：小苏打，水溶液呈弱碱性 2．色、态：白色细小的晶体 3．溶解性 （1）所有的碳酸氢盐都能溶于水 （2）溶解度比 Na2CO3 的小，原因是 NaHCO3 中含有氢键 （3）饱和 Na2CO3 溶液------→现象是有白色晶体析出 4．热不稳定性：2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+H2O 5．与盐酸的反应：NaHCO3+HCl NaCl+H2O+CO2↑ 6．NaHCO3 与强碱溶液反应 （1）本质：HCO3－+OH－＝ CO32－+H2O （2）可溶性钙、钡碱：量不同，产物不同 ① 少量 Ca(OH)2：2NaHCO3+Ca（ OH） 2 CaCO3↓+Na2CO3+2H2O ② 过量 Ca(OH)2：NaHCO3+Ca（ OH） 2 CaCO3↓+NaOH+H2O ③ 共同现象都是：产生白色沉淀 7．NaHCO3 与可溶性盐的反应 （1）钙、钡盐：不反应 （2）铝、铁盐：双水解反应 ①Al3++3HCO3－ Al（ OH） 3↓+3CO2↑ ②Fe3++3HCO3－ Fe（ OH） 3↓+3CO2↑ （3）Na[Al(OH)4]或 NaAlO2：酸碱中和反应 HCO3－+[Al(OH)4]－ Al(OH)3↓+CO32－+H2O AlO2－+HCO3－+H2O Al(OH)3↓+CO32－ 8．NaHCO3 的用途 （1）发酵粉：①中和食品发酵产生的有机酸；②加热分解产生大量 CO2 （2）治胃酸：中和胃中过多的盐酸 （3）灭火剂 ① 干粉灭火器：2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+H2O － 3+ ② 泡沫灭火器：Al +3HCO3 Al（ OH） 3↓+3CO2↑ 11．侯氏制碱法 （1）流程：饱和 NaCl NaHCO3 Na2CO3 （2）原理：利用 NaHCO3 的溶解度小，析出晶体 （3）反应 ① 制 NaHCO3：NaCl+NH3+H2O+CO2 NaHCO3↓+NH4Cl ② 制 Na2CO3：2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+H2O （4）循环利用的物质：CO2 五、有关 Na2CO3、NaHCO3 的检验、鉴别和除杂 1．Na2CO3、NaHCO3 的除杂 序 号 混合物（括号内为杂质） 除杂方法 ① Na2CO3（s）（NaHCO3） 加热法 ② NaHCO3（aq） （Na2CO3） 通入足量 CO2 ③ Na2CO3（aq） （NaHCO3） 滴加适量 NaOH 溶 液 2．Na2CO3、NaHCO3 的鉴别 （1）固体的鉴别 ① 加热法：产生使澄清石灰水变浑浊的气体的是 NaHCO3 固体。 ② 气体法：滴入稀盐酸，产生气泡速率快的是 NaHCO3 固体。 （2）溶液的鉴别 ① 沉淀法：加入 BaCl2 溶液或 CaCl2 溶液，产生沉淀的是 Na2CO3 溶液。 ② 测 pH 法：用 pH 试纸测相同浓度的稀溶液，pH 大的是 Na2CO3 溶液。 3．Na2CO3 和 NaHCO3 的检验 （1）步骤 ① 向溶液中加入足量的 BaCl2 溶液或 CaCl2 溶液，过滤 ② 分别向沉淀和滤液中加入足量的稀盐酸 ③ 将产生的气体依次通过品红溶液和澄清石灰水 （2）现象及结论：品红溶液不褪色，澄清石灰水变浑浊 ① 沉淀上产生该现象：原溶液中含有 Na2CO3 ② 滤液中产生该现象：原溶液中含有 NaHCO3 ③ 同时产生该现象：原溶液中含有 Na2CO3 和 NaHCO3 六、碱金属元素 1．碱金属的一般性与特殊性 （1）原子结构与性质 ① 相同点：最外层上都只有 1 个电子 ② 不同点：从 Li→Cs 电子层数逐渐增多，原子半径逐渐增大 （2）化学性质 ① 性质的相似性（用 R 表示碱金属元素） ② 性质的递变性 ③ 性质的具体体现 元素 与氧气反 应 与水反应 Li Na K Rb Cs 反应越来越剧烈，产物越来越复杂 更复杂氧化 Na2O、Na2O2 K2O、K2O2、KO2 物 反应越来越剧烈 Li2O 反应缓 反应剧烈 轻微爆炸 剧烈爆炸 慢 碱性强弱：LiOH＜NaOH＜KOH＜RbOH＜CsOH 氢氧化物 2．碱金属单质、化合物的特殊性 （1）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）颜色：除了 Cs 略带金色光泽外，其余的都是银白色有金属光泽的固体 （3）保存 ① 一般都保存在煤油或石蜡油中，锂只能保存在石蜡油中 ② 试剂瓶中的试剂取出后，一般不能放回原瓶，但金属 Na、 K 等需立即放回原瓶 （4）盐的溶解性 ① 一般情况下，碱金属所形成的盐均溶于水，并且在一定温度下，酸式盐比正盐的溶解度大 ②NaHCO3 的溶解度比 Na2CO3 的小 （5）碱金属氢化物（如 NaH）：都是离子化合物，其中氢以 H－形式存在，是强还原剂 （6）锂与 O2 反应与钠不同，只生成 Li2O，而不生成 Li2O2 七、焰色试验 1．实验图示 2．操作顺序 3．常见元素的焰色试验的颜色 元 钠 素 钾 锂 钙 锶 钡 铜 焰 色