2019-2020年高中化学第三章金属及其化合物3.2几种重要的金属化合物第1课时学案新人教版必修.doc

2019-2020年高中化学第三章金属及其化合物3.2几种重要的金属化合物第1课时学案新人教版必修学习目标定位1.会比较氧化钠与过氧化钠、碳酸钠与碳酸氢钠性质的相同点和不同点，熟悉它们的应用。2.根据焰色反应鉴别K、Na等。一、氧化钠和过氧化钠1.氧化钠是一种白色固体。是一种典型的可溶性碱性氧化物，能与水、酸、酸性氧化物等发生反应。请写出下列反应的化学方程式：(1)氧化钠与水反应：Na2OH2O=2NaOH；(2)氧化钠溶于盐酸：Na2O2HCl=2NaClH2O；(3)氧化钠与CO2反应：Na2OCO2=Na2CO3。2.过氧化钠是一种淡黄色固体。(1)向盛有粉末状过氧化钠的试管中滴入少量的水立即把带火星的木条放在试管口，观察到的现象是试管中有大量气泡产生，带火星的木条复燃。用手轻摸试管外壁，其感觉是试管壁温度升高，说明该反应是放热反应。向试管中滴入酚酞溶液，其现象是溶液先变红，后褪色。由上述实验可知，过氧化钠与水反应有氧气和碱性物质生成，过氧化钠有漂白性。过氧化钠与水反应的化学方程式是2Na2O22H2O=4NaOHO2，氧化剂是过氧化钠，还原剂是过氧化钠。(2)过氧化钠与二氧化碳反应的化学方程式是2Na2O22CO2=2Na2CO3O2，可用于呼吸面具或潜水艇中作为O2的来源。归纳总结氧化钠与过氧化钠的比较名称氧化钠过氧化钠化学式Na2ONa2O2氧的化合价21颜色状态白色固体淡黄色固体主要用途漂白剂、供氧剂化学性质相同点都能与水反应生成氢氧化钠，都能与CO2反应生成Na2CO3不同点过氧化钠与水、二氧化碳反应有氧气产生，具有强氧化性，而Na2O不具有强氧化性1.下列对于过氧化钠的叙述中正确的是()A.过氧化钠能与酸反应生成盐和水，所以过氧化钠是碱性氧化物B.过氧化钠能与水反应，所以过氧化钠可以作很多气体的干燥剂C.过氧化钠与水反应时，过氧化钠是氧化剂，水是还原剂D.Na2O2与CO2反应时，1molNa2O2转移1mol电子答案D解析A项，碱性氧化物是指与酸反应生成盐和水的氧化物，而Na2O2与酸反应除生成盐和水外，还生成O2；如2Na2O24HCl=4NaCl2H2OO2，故Na2O2不是碱性氧化物；B项，Na2O2与H2O反应放出O2，引入新的杂质，故Na2O2不可以作气体干燥剂；C项，Na2O2与H2O反应中，电子转移关系如下：Na2O2既是氧化剂，又是还原剂，水既不是氧化剂，也不是还原剂；D项，Na2O2与CO2反应时电子转移关系如下：故1molNa2O2转移1mol电子。思维启迪(1)Na2O2是过氧化物，不是碱性氧化物，阴、阳离子个数之比为12。(2)Na2O2与H2O或CO2反应时，Na2O2既是氧化剂又是还原剂。每1 mol Na2O2参加反应转移1 mol电子。每生成1 mol O2，反应中转移2 mol电子。(3)Na2O2与水反应的中间产物(H2O2)具有强氧化性、能够漂白某些有色物质。如向紫色石蕊溶液中加入过量Na2O2粉末，振荡，溶液先变蓝色后褪色，若为酚酞溶液，则先变红色后褪色。二、碳酸钠和碳酸氢钠1.碳酸钠、碳酸氢钠的水溶性及酸碱性比较(1)实验探究在两支试管中分别加入少量的碳酸钠和碳酸氢钠(各约1g)进行比较，它们外观的细小差别是Na2CO3为白色粉末；NaHCO3为细小的白色晶体。分别向两支试管中加入约10mL水，用力振荡，分别滴加23滴酚酞溶液，其现象是Na2CO3完全溶解，溶液变红色；NaHCO3部分溶解，溶液变浅红色。(2)实验结论水溶性：Na2CO3和NaHCO3都能溶于水，溶解度大小比较：Na2CO3溶解度大于NaHCO3。水溶液酸碱性：Na2CO3、NaHCO3水溶液都呈碱性。2.碳酸钠、碳酸氢钠与盐酸反应快慢的比较(1)按上图要求完成实验：在两支试管中分别加入3mL稀盐酸，将两个各装有少量等质量的Na2CO3、NaHCO3粉末的小气球分别套在两支试管的管口。将气球内的Na2CO3和NaHCO3同时倒入试管中。观察到的实验现象是_。(2)实验结论：_。(3)碳酸钠与盐酸反应的化学方程式是_，离子方程式是_；碳酸氢钠与盐酸反应的化学方程式是_，离子方程式是_。答案(1)两个气球均膨胀；碳酸氢钠与盐酸混合比碳酸钠与盐酸混合气球膨胀得快且大(2)碳酸氢钠与盐酸反应产生气体比等质量的碳酸钠与盐酸反应产生气体多且剧烈(3)Na2CO32HCl=2NaClCO2H2OCO2H=CO2H2ONaHCO3HCl=NaClCO2H2OHCOH=CO2H2O3.碳酸钠、碳酸氢钠热稳定性的比较(1)如图所示实验为“套管实验”，小试管内塞有沾有白色无水硫酸铜粉末的棉花球。点燃酒精灯加热，能观察到的实验现象是小试管中棉花球变蓝色，B烧杯中澄清石灰水变浑浊，A烧杯中有少量气泡冒出。(2)实验结论：Na2CO3受热不分解；NaHCO3受热易分解，生成物中含有CO2和H2O。由此可知，Na2CO3的热稳定性比NaHCO3强。归纳总结1.硫酸钠和碳酸氢钠的性质比较名称碳酸钠(纯碱或苏打)碳酸氢钠(小苏打)物理性质白色粉末，易溶于水细小白色晶体，能溶于水，溶解度比Na2CO3小与酸反应能反应，有气体产生剧烈反应，有气体产生与碱反应能与Ca(OH)2、Ba(OH)2溶液反应与碱溶液都能反应热稳定性稳定、受热不易分解受热易分解可相互转化Na2CO3NaHCO32.碳酸钠与碳酸氢钠的鉴别依据原理结论热稳定性2NaHCO3Na2CO3CO2H2O；Na2CO3受热不分解加热有气体产生的是NaHCO3，无变化的是Na2CO3与CaCl2、BaCl2的反应COCa2=CaCO3，COBa2=BaCO3；HCO与Ca2、Ba2不反应有沉淀生成的是Na2CO3，无变化的是NaHCO3与盐酸反应的剧烈程度Na2CO32HCl=2NaClH2OCO2；NaHCO3HCl=NaClH2OCO2生成气体剧烈的是NaHCO3，相对不剧烈的是Na2CO3盐酸逐滴加入时的现象COH=HCO；HCOH=CO2H2O逐滴加入盐酸立即产生气体的是NaHCO3，开始不产生气体，滴加一会才产生气体的是Na2CO33.除杂混合物除杂方法及试剂Na2CO3固体(NaHCO3)加热NaHCO3溶液(Na2CO3)通入足量CO2气体Na2CO3溶液(NaHCO3)加入适量NaOH溶液2.有两个无标签的试剂瓶，分别装有Na2CO3和NaHCO3固体，有4位同学为鉴别它们采用了以下不同的方法，其中不可行的是 ()A.分别配成溶液，再加入澄清石灰水B.分别配成溶液，再加入CaCl2溶液C.分别加热，再检验是否有使澄清石灰水变浑浊的气体产生D.分别取固体样品，滴加同浓度盐酸，观察产生气泡的快慢答案A解析A中的石灰水与Na2CO3和NaHCO3皆能发生反应产生CaCO3沉淀；B中CaCl2与NaHCO3不反应，与Na2CO3反应产生CaCO3沉淀；C加热时，只有NaHCO3受热分解，2NaHCO3Na2CO3H2OCO2，产生的CO2能使澄清石灰水变浑浊，故可用来鉴别；D中NaHCO3与盐酸反应速率比Na2CO3快。知识拓展(1)碳酸及碳酸盐的热稳定性有如下关系：可溶性碳酸盐(不包括铵盐)不溶性碳酸盐酸式碳酸盐碳酸。例如：Na2CO3NaHCO3H2CO3，CaCO3Ca(HCO3)2H2CO3。(2)利用此性质可以鉴别Na2CO3和NaHCO3，还可除去Na2CO3固体中混有的NaHCO3。三、焰色反应1.定义很多金属或它们的化合物在灼烧时都会使火焰呈现特殊的颜色。这在化学上称为焰色反应。2.操作3.几种金属的焰色(1)钠元素的焰色反应呈黄色。(2)钾元素的焰色反应呈浅紫色(透过蓝色的钴玻璃观察)。4.应用(1)检验金属元素的存在，如鉴别NaCl和KCl溶液。(2)利用焰色反应制节日烟火。3.下列说法正确的是()A.焰色反应为黄色，说明该物质中肯定含有钠元素B.某物质的焰色反应不显紫色(未透过蓝色钴玻璃)，说明该物质中肯定没有钾元素C.焰色反应不能用于物质的鉴别D.焰色反应是化学变化答案A解析焰色反应是物理变化；焰色反应时，钠元素的黄光会干扰钾的紫光，可用蓝色钴玻璃滤去钠的黄光；焰色反应常被用于物质的鉴别。易错警示(1)焰色反应是元素的性质，而不是单质或化合物的性质，与存在状态无关。(2)焰色反应可以鉴别物质，这种鉴别物质的方法属于物理方法，而不是化学方法。1.碳酸钠与碳酸氢钠性质的“三点差异”(1)溶解度：Na2CO3大于NaHCO3。(2)热稳定性：Na2CO3大于NaHCO3。(3)与盐酸反应：NaHCO3与酸反应比Na2CO3更剧烈。2.“六个反应”(1)2Na2O22CO2=2Na2CO3O2(2)2Na2O22H2O=4NaOHO2(3)2NaHCO3Na2CO3H2OCO2(4)NaHCO3HCl=NaClH2OCO2(5)Na2CO32HCl=2NaClH2OCO2(6)NaHCO3NaOH=Na2CO3H2O1.判断正误，正确的打“”，错误的打“”(1)每次焰色反应实验后都要用稀盐酸清洗铂丝()(2)Na2O和Na2O2都是碱性氧化物()(3)焰色反应是金属元素的化学性质，灼烧时，所有金属或金属阳离子均有焰色()(4)将Na2O2加入石蕊溶液中，有气泡产生，且溶液变蓝色()(5)判断碳酸氢钠粉末中混有碳酸钠的实验方法是将其溶于水后滴加稀BaCl2溶液，有白色沉淀生成()(6)HCO在强酸性溶液、强碱性溶液中均不能大量共存()(7)鉴别碳酸氢钠溶液、碳酸钠溶液可用滴加稀盐酸的方法()(8)等浓度的碳酸氢钠溶液、碳酸钠溶液，前者pH小()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)2.在潜水艇和消毒面具中可用来除去CO2，同时可作供氧剂的是()A.Na2CO3B.NaOHC.Na2OD.Na2O2答案D解析结合选项中物质可知只有Na2O2可与CO2反应同时放出氧气。3.1mol过氧化钠与2mol碳酸氢钠固体混合后，在密闭的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.Na2CO3B.Na2O2、Na2CO3C.NaOH、Na2CO3D.Na2O2、NaOH、Na2CO3答案A解析根据反应式2NaHCO3Na2CO3CO2H2O,2Na2O22H2O=4NaOHO2，2Na2O22CO2=2Na2CO3O2的计算关系，可知2molNaHCO3生成CO2和H2O各1mol，Na2O2只有1mol，故其恰好和CO2反应生成Na2CO3和O2，气体排出后，只剩余Na2CO3。4.某物质灼烧时，焰色反应为黄色。下列各判断中正确的是()该物质一定是钠的化合物该物质一定含有钠元素该物质一定是金属钠不能确定该物质是否含有钾元素A.B.C.D.答案D解析焰色反应是金属元素的性质，焰色反应为黄色的物质中一定含有钠元素；但钾的焰色必须透过蓝色的钴玻璃滤去黄光才能观察到，所以不能确定该物质中是否含有钾元素。5.有4种钠的化合物W、X、Y、Z，它们之间存在如下关系：WXH2OCO2ZCO2XO2ZH2OYO2XCa(OH)2YCaCO3试完成下列问题：(1)W、X、Y、Z的化学式分别是：W_、X_、Y_、Z_。(2)以上4个化学反应，属于氧化还原反应的是_(填序号)，反应中氧化剂是_(写化学式，下同)，还原剂是_。(3)若反应在溶液中进行，写出其离子方程式以及能用该离子方程式表示的另一个化学反应的化学方程式：离子方程式：_。化学方程式：_。答案(1)NaHCO3Na2CO3NaOHNa2O2(2)Na2O2Na2O2(3)Ca2CO=CaCO3Ca(OH)2K2CO3=2KOHCaCO3(答案不唯一，合理即可)基础过关题组一Na2O和Na2O2的性质1.下列叙述正确的是()Na2O与Na2O2都能和水反应生成碱，它们都是碱性氧化物Na2O与CO2发生化合反应生成Na2CO3，Na2O2与CO2发生置换反应生成O2Na2O是淡黄色物质，Na2O2是白色物质Na2O2可作供氧剂，而Na2O不可Na2O2和Na2O焰色反应均为黄色A.都正确B.C.D.答案D解析Na2O2不是碱性氧化物，故错；Na2O2与CO2反应不属于置换反应，故错；Na2O是白色固体，Na2O2为淡黄色固体，故错；正确。2.对于反应：2Na2O22H2O=4NaOHO2，下列说法中正确的是()A.Na2O2是氧化剂，H2O是还原剂B.Na2O2既是氧化剂，又是还原剂C.该反应中电子转移的数目为4eD.每有18gH2O与足量Na2O2反应，则固体增重4g答案B解析在Na2O2与H2O的反应中，Na2O2中1价氧元素原子之间发生电子转移，Na2O2既是氧化剂又是还原剂；电子转移的数目为2e；根据原子守恒，固体增重质量等于参加反应水中氢原子的质量，即18gH2O参加反应，固体增重2g。题组二Na2CO3、NaHCO3的性质比较3.下列关于碳酸钠和碳酸氢钠的比较中不正确的是()A.二者在水中的溶解度不同，碳酸氢钠的溶解度小于碳酸钠B.二者热稳定性不同，碳酸钠的热稳定性大于碳酸氢钠C.二者都能与盐酸反应放出二氧化碳气体，等质量时生成CO2量一样多D.二者在一定条件下可以相互转化答案C解析Na2CO3的热稳定性更强；等质量的Na2CO3与NaHCO3，其物质的量不同，与足量盐酸反应产生CO2的量不同，相同质量时，NaHCO3产生的CO2量多。4.为确定碳酸氢钠固体中是否含有碳酸钠，下列实验操作及判断正确的是()A.观察加热时能否放出气体B.观察滴加盐酸时能否放出气体C.溶于水中，滴加澄清石灰水，观察是否有沉淀生成D.溶于水中，滴加少量氯化钡溶液，观察是否有白色沉淀生成答案D解析无论是否含有碳酸钠，加热时，碳酸氢钠分解都产生气体，不能确定是否含有碳酸钠，A错误；碳酸钠和碳酸氢钠加入盐酸都生成二氧化碳气体，不能确定是否含有碳酸钠，B错误；碳酸钠和碳酸氢钠溶于水中，滴加澄清石灰水，都产生碳酸钙沉淀，不能确定是否含有碳酸钠，C错误；溶于水中，滴加少量氯化钡溶液，只有碳酸钠产生沉淀，如能观察到白色沉淀生成，说明含有碳酸钠，D正确。5.下表中，对陈述、的正确性及两者间是否具有因果关系的判断都正确的是()选项陈述陈述判断A小苏打可用于治疗胃病NaHCO3可与盐酸反应对；对；有关系B滴有酚酞溶液的水溶液中加Na2O2，溶液变红Na2O2与水反应生成氢氧化钠对；错；无关系C金属钠具有强还原性高压钠灯发出透雾性强的黄光对；对；有关系D过氧化钠可用作航天员的供氧剂Na2O2能和CO2、H2O反应生成O2对；对；无关系答案A解析B项向滴有酚酞溶液的溶液中加Na2O2，先变红，后马上褪色，陈述错，陈述正确；C项高压钠灯发黄光是物理变化，与金属钠具有还原性没有因果关系；D项陈述和有因果关系。6.等物质的量的Na2CO3和NaHCO3分别与足量的同浓度盐酸充分反应，其中()A.Na2CO3放出的CO2多B.NaHCO3放出的CO2多C.Na2CO3放出CO2的速率快D.NaHCO3放出CO2的速率快答案D解析NaHCO3与HCl反应时，HCO直接与H发生反应生成CO2气体；Na2CO3与HCl反应时，首先发生反应COH=HCO，然后发生反应HCOH=CO2H2O，故两者放出的CO2一样多，且NaHCO3与盐酸反应放出CO2的速率快。7.为了检验某含有NaHCO3杂质的Na2CO3样品的纯度，现将w1g样品加热，其质量变为w2g，则该样品的纯度(质量分数)是()A.B.C.D.答案A解析根据NaHCO3受热分解的化学方程式，结合反应前后固体的质量差可列式求解：2NaHCO3Na2CO3H2OCO2m284g106g18g44g62gm(NaHCO3) (w1w2) g求出m(NaHCO3)，即可得出样品的纯度。8.将0.4gNaOH和1.06gNa2CO3混合并配成溶液，向溶液中滴加0.1molL1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()答案C解析0.01molNaOH先与0.01molH中和，0.01molCO再与0.01molH生成0.01molHCO，又消耗0.01molH，最后0.01molHCO与H反应生成0.01molCO2。题组三焰色反应9.北京奥运会开幕式上的焰火“脚印”“笑脸”“五环”让奥运会更加辉煌、浪漫，这与高中化学中的“焰色反应”知识相关。下列说法中正确的是()A.焰色反应均应透过蓝色的钴玻璃观察B.NaCl与Na2CO3灼烧时火焰的颜色相同C.焰色反应是化学变化D.所有金属及其化合物灼烧时火焰均有颜色答案B解析A项，只有做钾的焰色反应实验时，才透过蓝色的钴玻璃观察；C项，焰色反应没有新物质产生，是物理变化；D项，并非所有的金属元素都能发生焰色反应(如Fe、Al、At等)。10.小明同学用洁净的铂丝蘸取某无色溶液，在无色火焰上灼烧，火焰呈黄色，通过该实验现象，下列四位同学对该溶液中存在的金属离子的判断正确的是()答案D解析钠的焰色是黄色，钾的焰色是紫色，观察钾的焰色时需要透过蓝色钴玻璃，以滤去黄色光的干扰。该实验中火焰呈黄色，说明一定含Na，没有透过蓝色钴玻璃观察，不能确定是否含K。能力提升11.下列图示中，A为一种常见的单质，B、C、D、E是含A元素的常见化合物，它们的焰色反应均为黄色。请填写下列空白：(1)写出下列化学式：A_，B_，D_。(2)以上反应中，属于氧化还原反应的有_(填序号)。(3)写出AC反应的离子方程式：_，ED反应的化学方程式：_。答案(1)NaNa2O2Na2CO3(2)(3)2Na2H2O=2Na2OHH22NaHCO3Na2CO3H2OCO2解析焰色反应呈黄色说明含有钠元素，A是单质，A为Na，C为NaOH，D为Na2CO3，B为Na2O2，E为NaHCO3。12.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，如图所示。(1)只根据图、所示实验，能够达到实验目的的是_(填序号)。(2)图、所示实验均能鉴别这两种物质，其反应的化学方程式为_；与实验相比，实验的优点是_(填字母)。A.比复杂B.比安全C.比操作简便D.可以做到用一套装置同时进行两个对比实验，而不行(3)若用实验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)。答案(1)(2)2NaHCO3Na2CO3H2OCO2、CO2Ca(OH)2=CaCO3H2OD(3)NaHCO3解析(1)图不能达到实验目的，因为无论碳酸钠还是碳酸氢钠均可以与盐酸反应产生二氧化碳，二氧化碳气体与澄清石灰水作用变浑浊；图可以鉴别，因为等质量的碳酸钠和碳酸氢钠与足量的盐酸反应，生成的二氧化碳气体的量不同，可根据气球膨胀程度判断。(2)图、所涉及的化学方程式为2NaHCO3Na2CO3H2OCO2、CO2Ca(OH)2=CaCO3H2O，实验的优点是可同时做对比实验。(3)试管B装入碳酸氢钠，试管A装入碳酸钠，这样直接加热的碳酸钠，温度高，不分解，不能使澄清石灰水变浑浊，而间接加热的碳酸氢钠分解，使澄清石灰水变浑浊，表明了碳酸氢钠很不稳定。13.某课外活动小组设计以下装置进行实验：(1)按如图所示装置进行实验，填写有关现象及化学方程式。B中浓硫酸的作用是_。C中发生反应的化学方程式为_。D中的现象是_。E中收集的气体是_。(2)用如下图所示装置制取纯净的O2。若C是一种淡黄色固体，则烧瓶中发生反应的化学方程式是_。若C是一种黑色粉末，则B物质是_，C物质的作用是_。洗气瓶(广口瓶)中装的试剂D是_，其作用是_。所制得的气体用_法收集。答案(1)干燥二氧化碳2CO22Na2O2=2Na2CO3O2澄清石灰水变浑浊氧气(2)2Na2O22H2O=4NaOHO2H2O2催化剂浓硫酸除去O2中的水蒸气向上排空气解析(1)NaHCO3受热分解生成CO2和水蒸气，而CO2通过浓H2SO4干燥后与C中的Na2O2反应产生O2，未完全反应的CO2会使石灰水变浑浊。(2)可用淡黄色固体(Na2O2)与水反应制得O2，也可由黑色固体(MnO2)和液体(H2O2)作用制得。由于上述方法制得的氧气都是在水溶液中制得的，所以要得到干燥、纯净的O2则应干燥后再收集。14.在鲜活水产品的长途运输中，必须考虑以下几点：水中需要保持适量的O2；及时去除鱼类等排出的CO2；防止细菌的大量繁殖。(1)过氧化物具有杀菌消毒的性质，金属的过氧化物能与H2O反应产生O2。现有两种在水中能起供氧灭菌作用的物质：Na2O2和CaO2，已知CaO2能缓慢与水反应。根据以上介绍，运输鲜活水产品时应选择_放入水中，理由是_。(2)写出过氧化钙与水反应的化学方程式：_。(3)一养鱼爱好者欲测定过氧化钙样品中过氧化钙的质量分数，做如下实验：称取样品2.0g，加入到足量的水中，生成224mL氧气(氧气的密度为1.43gL1)。试计算所用样品中过氧化钙的质量分数。答案(1)CaO2Na2O2与水反应剧烈，生成的NaOH溶液碱性太强，不利于鲜活水产品的存活(或CaO2在水中溶解缓慢，供氧时间长，水溶液碱性弱，有利于鲜活水产品存活)(2)2CaO22H2O=2Ca(OH)2O2(3)72%解析(1)根据题给信息可知，选择的物质应该能持续吸收CO2并能不断提供O2，还要抑制细菌的大量繁殖，结合Na2O2的性质可知Na2O2不适合，因为Na2O2与水反应剧烈，且生成物NaOH为强碱，不利于鲜活水产品的存活。(3)生成氧气的质量为0.224L1.43gL10.32g2CaO22H2O=2Ca(OH)2O227232m(CaO2) 0.32gm(CaO2)1.44g样品中CaO2的质量分数为100%72%。