第8講鈉及其重要化合物堿金屬一、選擇題：本題共10小題，每小題只有一個選項符合題目要求。1．(2024·山東濰坊高三檢測)對如表試驗操作、現象的說明不正確的是(C)選項試驗操作、現象說明A新切開的金屬鈉表面有銀白色金屬光澤，露置在空氣中很快變暗金屬鈉被氧氣氧化B久置的氯水不能使有色布條褪色久置的氯水中無HClOC將金屬鈉投入硫酸銅溶液中，有氣體放出，但無紅色沉淀生成說明金屬鈉的還原性弱于金屬銅的D金屬鈉可以在氯氣中燃燒說明燃燒不愿定須要氧氣[解析]金屬鈉投入硫酸銅溶液中，首先和溶液中的水反應，然后是生成的氫氧化鈉和硫酸銅的反應，不會置換出金屬銅，C不正確。2．(2024·遼寧營口期末)下列有關鈉及其化合物的敘述中，正確的是(D)①金屬鈉著火時用泡沫滅火器滅火②二氧化碳通過Na2O2粉末后固體物質的質量增加③切開的金屬鈉暴露在空氣中發生反應2Na＋O2=Na2O2④取完后剩余的鈉要放回原試劑瓶A．①③ B.②③④C．②③ D.②④[解析]①金屬鈉著火時不能用水或泡沫滅火器滅火，而應用細沙蓋滅，故A錯誤；②二氧化碳通過過氧化鈉，二者反應生成碳酸鈉和氧氣，故固體物質的質量增大，故B正確；③切開的金屬鈉暴露在空氣中，光亮的表面慢慢變暗：4Na＋O2=2Na2O，故C錯誤；④假如鈉有剩余，應將剩余的鈉放回原試劑瓶，因為鈉相對比較活潑，隨意丟棄簡潔引發火災等平安事故，故D正確。3．(2024·河北衡水高三檢測)侯氏制堿法原理為NaCl＋NH3＋CO2＋H2O=NaHCO3↓＋NH4Cl。下列有關模擬侯氏制堿法的試驗原理和裝置能達到試驗目的的是(C)[解析]干脆加熱氯化銨固體無法制得氨氣，應加熱氯化銨與消石灰固體混合物制備氨氣，故A錯誤；制備碳酸氫銨時，應將二氧化碳通入溶有氨氣的飽和食鹽水中，否則無法制得碳酸氫鈉，故B錯誤；分別碳酸氫鈉固體時，應用過濾的方法分別，故C正確；碳酸氫鈉受熱分解制備碳酸鈉時，應在試管中加熱碳酸氫鈉，故D錯誤。4．下列關于鈉及其化合物的敘述正確的是(C)①Na2O與Na2O2都能和水反應生成堿，它們都是堿性氧化物②Na2O2只有氧化性沒有還原性③Na2O2與CO2反應，生成1molO2時轉移電子數目為4NA④向酚酞溶液中加入Na2O2粉末，溶液先變紅后褪色，并有氣泡生成⑤鈉與濃NH4Cl溶液反應，放出的氣體中含有H2和NH3A．①③⑤ B.②③④C．④⑤ D.③④⑤[解析]Na2O2不是堿性氧化物，故①錯誤；Na2O2既有氧化性又有還原性，故②錯誤；依據反應2Na2O2＋2CO2=2Na2CO3＋O2，生成1molO2時轉移2mole－，即轉移電子數目為2NA，故③錯誤；向酚酞溶液中加入Na2O2粉末，生成氫氧化鈉和氧氣，溶液先變紅，由于反應中可能有H2O2生成，且H2O2具有強氧化性，所以溶液會褪色，故④正確；鈉與濃NH4Cl溶液反應，生成NaCl、H2和NH3，故⑤正確。5．(2024·山東青島高三檢測)某試驗小組利用傳感器探究Na2CO3和NaHCO3的性質。已知：pH越大，溶液堿性越強。下列分析錯誤的是(B)試驗操作試驗數據A．①與②的試驗數據基本相同，說明②中的OH－未參與該反應B．加入試劑體積相同時，②溶液比③溶液堿性更弱C．a點反應的離子方程式為Ca2＋＋OH－＋HCOeq\o\al(－,3)=CaCO3↓＋H2OD．Na2CO3和NaHCO3的稀溶液可利用CaCl2溶液鑒別[解析]向澄清石灰水中滴加Na2CO3溶液，發生反應：Ca2＋＋COeq\o\al(2－,3)=CaCO3↓；滴加NaHCO3溶液，若NaHCO3溶液少量，發生反應：Ca2＋＋OH－＋HCOeq\o\al(－,3)=CaCO3↓＋H2O，若NaHCO3溶液足量，Ca(OH)2完全反應時，發生反應：Ca2＋＋2OH－＋2HCOeq\o\al(－,3)=CaCO3↓＋COeq\o\al(2－,3)＋2H2O。澄清石灰水中滴加碳酸鈉溶液，發生反應：Ca2＋＋COeq\o\al(2－,3)=CaCO3↓，①是比照試驗，①與②的試驗數據基本相同，可說明②中的OH－未參與該反應，A正確；碳酸鈉溶液和碳酸氫鈉溶液濃度相同，加入試劑體積相同時，二者物質的量相同，與氫氧化鈣完全反應，Na2CO3溶液反應不消耗OH－，而NaHCO3反應會消耗OH－，因此反應后溶液中OH－的物質的量：②>③，而溶液體積相同，故反應后溶液中c(OH－)：②>③，c(OH－)越大，溶液的堿性就越強，因此溶液的堿性：②>③，B錯誤；從起始到a點，氫氧化鈣過量，碳酸氫鈉完全反應，故要以不足量的NaHCO3為標準，反應的離子方程式為Ca2＋＋OH－＋HCOeq\o\al(－,3)=CaCO3↓＋H2O，C正確；Na2CO3和CaCl2溶液反應產生CaCO3白色沉淀，而NaHCO3的稀溶液與CaCl2溶液不反應，無明顯現象，因此可利用CaCl2溶液鑒別二者，D正確。6．(2024·湖南長沙期末)下列試驗裝置不能達到試驗目的的是(D)A．①驗證Na和水反應是放熱反應B．②檢驗Na2O2與H2O反應有O2生成C．③視察Na2CO3的焰色D．④比較Na2CO3、NaHCO3的穩定性[解析]玻璃的導熱性比較差，外管溫度高，內管溫度低，應當將Na2CO3放在外管，將不穩定的NaHCO3放在溫度較低的內管進行試驗，因此不能達到預期的試驗目的，D符合題意。7．(2024·河北邯鄲階段練)下列試驗操作正確的是(C)選項試驗目的試驗操作A視察鈉與水反應的現象用鑷子從煤油中取出金屬鈉，切下一塊黃豆大小的鈉，當心放入裝水的燒杯中B區分NaHCO3溶液與Na2CO3溶液用小試管分別取少量溶液，然后滴加澄清石灰水C證明Na2O2與CO2的反應是放熱反應Na2O2用棉花包袱置于坩堝中，向棉花上通CO2氣體，棉花燃燒說明是放熱反應D區分Na2CO3溶液與K2CO3溶液用玻璃棒分別蘸取溶液，在酒精燈外焰上灼燒，透過藍色鈷玻璃視察火焰的顏色[解析]鈉保存在煤油中，其表面覆蓋著煤油，所以用鑷子從煤油中取出金屬鈉后應用濾紙吸去其表面的煤油，否則會阻礙鈉與水的反應，故A錯誤；NaHCO3和Na2CO3都能與澄清石灰水反應生成碳酸鈣沉淀，一般用CaCl2溶液鑒別NaHCO3與Na2CO3，故B錯誤；玻璃中含有鈉元素，做焰色試驗時會干擾焰色的視察，可將玻璃棒換為鉑絲來鑒別碳酸鈉和碳酸鉀，故D錯誤。8．(2024·廣東廣州模擬)某試驗小組通過如圖所示試驗，探究Na2O2與水的反應：下列說法錯誤的是(A)A．②中的大量氣泡的主要成分是氫氣B．③中溶液變紅，說明有堿性物質生成C．④中現象可能是由于溶液中含有漂白性物質造成的D．⑤中MnO2的主要作用是作催化劑[解析]若過氧化鈉與水反應生成的是氫氣，因另一產物為氫氧化鈉，那么反應中只有元素化合價降低沒有元素化合價上升，違反氧化還原反應規律，因此不行能是氫氣，A錯誤；酚酞遇堿變紅，溶液變成紅色，說明過氧化鈉與水反應生成了堿，即氫氧化鈉，B正確；紅色褪去，指示劑被漂白，說明過氧化鈉與水反應生成了有漂白性的物質，可能生成了過氧化氫，過氧化氫具有強氧化性，能夠使溶液褪色，C正確；溶液中物質在二氧化錳作催化劑時發生了分解，因此產生大量氣泡，最大的可能是過氧化鈉與水反應生成了過氧化氫，過氧化氫在催化劑作用下分解產生了氧氣，D正確。9．A是一種常見的金屬單質，B是淡黃色固體，請結合轉化關系圖推斷下列說法正確的是(B)A．A與氧氣還可以生成另一種常見化合物F，B和F中陰離子與陽離子的數目比分別是1∶1和1∶2B．完全燃燒WgCO和H2的混合氣體，然后將產物與過量的B反應，則固體增重WgC．相同溫度下，分別向盛有適量0.1mol·L－1D和E溶液的兩支試管中滴入2滴酚酞溶液，則盛有D溶液的試管中紅色較淺D．用干凈的鉑絲蘸取某待測液，置于火焰上灼燒，透過藍色鈷玻璃能視察到火焰呈紫色，則該溶液中確定含有K＋和Na＋[解析]A是一種常見的金屬單質，A與O2點燃生成B，B是淡黃色固體，則A是Na，B是Na2O2。結合題圖中物質之間的轉化反應及條件推知，C為NaOH，D為Na2CO3，E為NaHCO3。鈉還能與氧氣反應得到Na2O，Na2O和Na2O2中陰離子與陽離子的數目比均為1∶2，A錯誤；完全燃燒WgCO和H2的混合氣體，然后將產物與過量的B反應，則固體增重Wg，B正確；濃度相同的Na2CO3和NaHCO3溶液，Na2CO3溶液堿性強，紅色較深，C錯誤；透過藍色鈷玻璃視察焰色時，看到火焰呈紫色，證明含有K＋，但不能確定是否含Na＋，D錯誤。10．(2024·山東聊城模擬)某固體混合物由Na2CO3和NaHCO3兩種物質組成，將其分成X、Y兩等份。標準狀況下，X溶于足量鹽酸，生成CO2的體積為V1L；Y充分加熱、冷卻后再溶于足量鹽酸，生成CO2的體積為V2L。下列說法正確的是(C)A．加熱，蒸干X與足量鹽酸反應后的溶液，可得固體eq\f(58.5V2,22.4)gB．Y充分加熱，固體質量削減eq\f(44V1－V2,22.4)gC．X、Y消耗鹽酸的物質的量之比為1∶1D．混合物中Na2CO3和NaHCO3的物質的量之比為eq\f(2V2－V1,V1－V2)[解析]反應涉及的方程式為2NaHCO3eq\o(=,\s\up7(△))Na2CO3＋H2O＋CO2↑，NaHCO3＋HCl=NaCl＋H2O＋CO2↑，Na2CO3＋2HCl=2NaCl＋H2O＋CO2↑。假設每份中碳酸氫鈉的物質的量為xmol，碳酸鈉的物質的量為ymol，則有x＋y＝eq\f(V1,22.4)，eq\f(x,2)＋y＝eq\f(V2,22.4)，聯立兩式解得：x＝2×eq\f(V1－V2,22.4)，y＝eq\f(2V2－V1,22.4)，則碳酸鈉和碳酸氫鈉的物質的量之比為eq\f(2V2－V1,2V1－2V2)，D錯誤；X與鹽酸反應后的溶液蒸干后得到氯化鈉，依據以上方程式分析，氯化鈉和二氧化碳的物質的量關系不確定，A錯誤；碳酸氫鈉受熱分解，削減的質量為水和二氧化碳的質量，B錯誤；兩個過程最終都得到氯化鈉，依據原子守恒分析，X、Y消耗鹽酸的物質的量之比為1∶1，C正確。二、非選擇題：本題共4小題。11．(2024·山東青島高三檢測)為進一步了解金屬鈉與非金屬單質反應的化學性質，某同學設計了如下兩個探究小試驗，其記錄如下，請你幫助該同學完成每個試驗結論。(1)[金屬鈉與氯氣反應]預料：鈉是很活潑的金屬，氯氣是很活潑的非金屬單質，兩者相遇很簡潔發生化學反應，這個反應既可以在常溫下進行，又可以在加熱的條件下進行。試驗用品：氯氣、金屬鈉、集氣瓶、鐵銼、陶土網、鐵架臺。試驗步驟：①在盛有黃綠色氯氣的敞口集氣瓶上方用鐵銼銼動金屬的表面，使鈉屑掉入集氣瓶中。現象：鈉屑在從瓶口到瓶底的著陸過程中閃爍著黃光，瓶壁和底部有少量白色固體。結論：小塊鈉與氯氣猛烈反應。②將一個盛有氯氣的集氣瓶倒扣在陶土網上的鈉塊上方。現象：片刻后鈉塊起先燃燒，火焰為黃色，產生大量白煙，最終火焰熄滅。結論：大塊鈉與氯氣接觸面積小，反應緩慢，直到溫度上升至鈉的著火點時，鈉才起先與氯氣猛烈反應，故待“片刻后”才看到鈉塊燃燒。(2)[金屬鈉與硫的反應]預料：金屬鈉與硫的反應和金屬鈉與氯氣的反應相像。試驗用品：硫粉、金屬鈉、研缽。試驗步驟：①將硫粉與金屬鈉在研缽中當心混合接觸。現象：沒有什么明顯的反應現象。結論：鈉與硫粉常溫下接觸面積小，反應緩慢。②將硫粉與金屬鈉共置于研缽中研磨(或加熱)。現象：產生黃色的閃光，并伴有“噼噼啪啪”的響聲。結論：鈉與硫粉研磨時接觸面積大，反應猛烈。通過對試驗(1)和試驗(2)的反應條件進行分析、對比，你對非金屬單質氯氣和硫的化學性質又有了哪些新的了解？它們都是活潑的非金屬單質；從反應條件看，常溫下，氯氣能與金屬鈉反應，硫只有在加熱(研磨)時才能與金屬鈉反應；氯氣比硫活潑。通過對試驗(1)和試驗(2)的結論進行分析、對比，你對金屬鈉的化學性質又有了哪些新的了解？金屬鈉易與氯氣等非金屬單質干脆化合，并且與非金屬單質的接觸面積越大，溫度越高，反應越快速。[解析](1)從對比試驗可以看出，鈉屑和氯氣馬上猛烈反應，而鈉塊片刻后才起先燃燒，說明接觸面積越大，反應速率越快。(2)對比試驗發覺，研磨可以增大接觸面積，加快硫粉與金屬鈉的反應速率。對比金屬鈉和氯氣、金屬鈉與硫粉反應的現象，可以知道，金屬鈉和氯氣更簡潔反應，說明氯氣比硫活潑。硫粉與金屬鈉在常溫下不簡潔反應，而在加熱條件下簡潔反應，說明溫度越高，反應速率越快。12．Ⅰ.某化學愛好小組接受如圖所示裝置探討NaHCO3分解生成的CO2與Na2O2的反應。回答下列問題。(1)畫出乙中試驗裝置圖，并標出相應試劑。見解析圖(2)裝置丙中的儀器名稱是(球形)干燥管，其中反應的化學方程式是2Na2O2＋2CO2=2Na2CO3＋O2，該反應中氧化劑與還原劑的質量比為1∶1。(3)裝置丁中NaOH溶液的作用是除去O2中的CO2，裝置戊中澄清石灰水的作用是檢驗O2中是否有CO2。Ⅱ.NaHCO3俗稱小蘇打，工業上可通過侯氏制堿法制取(又稱聯合制堿法，由我國近代著名的化學家侯德榜獨創)。(4)寫出侯氏制堿法中生成NaHCO3的離子方程式：Na＋＋CO2＋NH3＋H2O=NaHCO3↓＋NHeq\o\al(＋,4)。操作時，往飽和食鹽水中先通入NH3(填氣體化學式)，緣由是氨氣溶解度大而且溶液呈堿性后能吸取更多二氧化碳，增大HCOeq\o\al(－,3)濃度，有利于碳酸氫鈉析出。(5)在密閉容器中投入確定量的Na2O2和NaHCO3，在300℃下充分反應。若殘留固體為純凈物，則起始時eq\f(nNaHCO3,nNa2O2)應滿足的條件是≥2。[解析](1)試驗目的是探討NaHCO3分解生成的CO2與Na2O2的反應，碳酸氫鈉分解放出的二氧化碳氣體中含有水蒸氣，乙裝置的作用是干燥二氧化碳，所以乙裝置是盛有濃硫酸的洗氣瓶，裝置圖為。(2)依據圖示，裝置丙中儀器名稱是球形干燥管，其中過氧化鈉和二氧化碳反應生成碳酸鈉和氧氣，反應的化學方程式是2Na2O2＋2CO2=2Na2CO3＋O2，Na2O2中氧元素的化合價由－1上升為0、由－1降低為－2，依據得失電子守恒，氧化劑與還原劑的質量比為1∶1。(3)由裝置丙出來的氣體中含有氧氣和二氧化碳，二氧化碳和氫氧化鈉反應生成碳酸鈉和水，所以丁中NaOH溶液的作用是除去O2中的CO2，裝置戊中澄清石灰水的作用是檢驗O2中是否有CO2。(4)侯氏制堿法中氯化鈉、二氧化碳、氨氣和水反應生成NaHCO3、氯化銨，反應的離子方程式為Na＋＋CO2＋NH3＋H2O=NaHCO3↓＋NHeq\o\al(＋,4)。氨氣溶解度大而且溶液呈堿性后能吸取更多二氧化碳，增大HCOeq\o\al(－,3)濃度，有利于碳酸氫鈉析出，所以往飽和食鹽水中先通入氨氣。(5)設投入xmolNa2O2和ymolNaHCO3，在300℃下充分反應，若殘留固體為純凈物，則固體產物為碳酸鈉，依據元素守恒得2n(C)≥n(Na)，則2y≥(2x＋y)，則起始時eq\f(nNaHCO3,nNa2O2)≥2。13．(2024·河北保定高三檢測)某愛好小組模擬侯氏制堿法的試驗流程如下：(1)二氧化碳通入飽和氨鹽水的裝置如圖所示。①用圖A裝置制備二氧化碳氣體，該裝置主要玻璃儀器的名稱是分液漏斗、錐形瓶。②用圖B裝置對二氧化碳氣體進行凈化，在圖中方框內補齊凈扮裝置和凈化試劑。(2)母液中加入NaCl固體并通入NH3，在0～10℃(填溫度范圍)下析出NH4Cl。溫度/℃010203040NaCl溶解度/g35.735.836.036.336.6NH4Cl溶解度/g29.433.337.241.445.8(3)驗證產品純堿中是否含有雜質NaCl的方法：取少量試樣溶于水后，先滴加過量稀硝酸，至無氣泡產生，再滴加硝酸銀溶液，假如有白色沉淀生成，證明含有NaCl。(4)由試驗流程分析可知，可以循環利用的物質是CO2、NaCl(用化學式表示)。(5)稱取5.20g制得的NaHCO3(雜質NaCl)，配制成100mL溶液，取出20mL，用0.6000mol·L－1標準鹽酸滴定(甲基橙作指示劑)，消耗鹽酸體積為20.20mL。①滴定終點顏色變更：黃色剛好變為橙色。②制得的NaHCO3純度為97.89%。③若滴定管用蒸餾水洗滌后，干脆注入標準鹽酸進行滴定，則測定的NaHCO3含量偏高(填“偏高”“偏低”或“無影響”)。[解析](1)①依據題圖A裝置，該裝置主要的玻璃儀器是分液漏斗和錐形瓶。②稀鹽酸會揮發，制得的CO2氣體中含有HCl，可通過飽和的NaHCO3溶液除去。(2)依據題表中數據，NH4Cl的溶解度在0～10℃時小于NaCl的溶解度，因此母液中加入NaCl固體并通入NH3，在0～10℃下可析出NH4Cl。(3)驗證產品純堿中是否含有NaCl，可檢驗是否有Cl－存在。(4)由試驗流程可知，CO2、NaCl可循環運用。(5)①NaHCO3溶液呈堿性，可使甲基橙溶液呈黃色，用標準鹽酸滴定時，發生反應：NaHCO3＋HCl=NaCl＋H2O＋CO2↑，則達到滴定終點時溶液呈中性，因此滴定終點的顏色變更為黃色剛好變為橙色。②消耗0.6000mol·L－1標準鹽酸的體積為20.20mL，物質的量為0.6000mol·L－1×0.0202L＝0.01212mol，依據NaHCO3＋HCl=NaCl＋H2O＋CO2↑可知，20mL溶液中NaHCO3的物質的量為0.01212mol，則產品中NaHCO3的物質的量為0.01212mol×(100mL÷20mL)＝0.0606mol，質量為0.0606mol×84g·mol－1＝5.0904g，因此制得的NaHCO3純度為eq\f(5.0904g,5.20g)×100%≈97.89%。③滴定管用蒸餾水洗滌后，干脆注入標準鹽酸進行滴定，會導致稀鹽酸被稀釋，消耗的鹽酸的體積偏大，則測定的NaHCO3含量偏高。14．現有含NaCl、Na2CO3·10H2O和NaHCO3的混合物，某同學設計如圖所示的試驗裝置，通過測量反應產生的CO2和H2O的質量，來確定該混合物中各組分的質量分數。(1)試驗步驟：①按圖(夾持儀器未畫出)組裝好試驗裝置后，首先進行的操作是檢查裝置的氣密性。②稱取樣品，并將其放入硬質玻璃管中；稱量裝濃硫酸的洗氣瓶C的質量和裝堿石灰的U形管D的質量。③打開K1、K2，關閉K3，緩緩鼓入空氣數分鐘，其目的是除去裝置中的水蒸氣和二氧化碳。④關閉K1、K2，打開K3，點燃酒精燈加熱至不再產生氣體。裝置B中發生反應的化學方程式為2NaHCO3eq\o(=,\s\up7(△))Na2CO3＋H2O↑＋CO2↑、Na2CO3·10H2Oeq\o(=,\s\up7(△))Na2CO3＋10H2O↑。⑤打開K1，緩緩鼓入空氣數分鐘，然后拆下裝置，再次稱量洗氣瓶C和U形管D的質量。(2)關于該試驗方案，請回答下列問題