2023高考化学知识清单——元素及其化合物 (必背知识、课前诵读)

钠及其重要化合物
【知识网络】
1．理清知识主线：NaNa2ONa2O2NaOHNa2CO3NaHCO3

2．熟悉钠及其重要化合物之间的转化关系

【核心知识梳理】
一、钠的性质及应用
1．钠的物理性质：银白色，有金属光泽的固体，质地柔软，熔点(97.8℃)低(小于100 ℃)，密度(0.97g·cm－3)比水的小，但比煤油的大
2．从钠的原子结构认识钠的化学性质——强还原性

(1)与非金属反应
①常温下与空气接触缓慢氧化：4Na＋O2===2Na2O (现象：白色固体——新切开的钠断层变暗)
②在空气(或氧气)中燃烧：2Na＋O2Na2O2 (现象：发出黄色的火焰，产生淡黄色固体)
③钠与硫混合研磨生成Na2S：2Na＋S===Na2S (研磨时容易爆炸)
④在氯气中燃烧：2Na＋Cl22NaCl (白烟，火焰为黄色)
⑤与氢气反应生成NaH：2Na＋H22NaH
(2)与水反应：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑ 2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑
【实验探究】Na与H2O(含酚酞)反应的现象及解释

(3)与酸的反应：2Na＋2HCl===2NaCl＋H2↑ 2Na＋2H+===2Na+＋H2↑ (直接与H+反应)
【微点拨】①钠与酸反应比与水反剧烈，极易爆炸，要特别小心
②钠与酸溶液反应时先与酸反应生成H2，如果钠过量，钠把酸消耗尽之后，再与水反应
(4)钠与碱溶液的反应：钠与碱溶液反应的实质是Na与水的反应
Na与NaOH溶液的反应：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑(仅此一步反应)
(5)钠与盐溶液的反应：钠与盐溶液反应时，首先与水反应生成NaOH，然后NaOH与盐发生复分解反应(若氢氧化钠不与盐反应，则只有钠与水的反应)
①与CuSO4溶液反应
2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑ (1)
CuSO4＋2NaOH===Na2SO4＋Cu(OH)2↓ (2)
合并(1)和(2)得 (方法：去掉NaOH)
2Na＋2H2O＋CuSO4===Na2SO4＋Cu(OH)2↓＋H2↑
②Na与Fe2(SO4)3溶液的反应
2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑
6NaOH＋Fe2(SO4)3===2Fe(OH)3↓＋3Na2SO4
合并(1)和(2)得 (方法：去掉NaOH)
6Na＋6H2O＋Fe2(SO4)3===3Na2SO4＋2Fe(OH)3↓＋3H2↑
③与NH4Cl溶液反应：2Na＋2NH4Cl===2NaCl＋2NH3↑＋H2↑
(6)钠与熔融状态的盐反应：通常金属钠不能从盐溶液中置换出金属；若盐为熔融状态，钠可以置换出较不活泼的金属，如：
4Na＋TiCl44NaCl＋Ti
Na＋KClNaCl＋K↑ (制取金属钾，因为钾的沸点比钠的低，使钾成为钾蒸气而逸出)
(7)与有机物反应
①与乙醇反应：2CH3CH2OH＋2Na2CH3CH2ONa＋H2↑
②与苯酚反应：
③与乙酸反应：2Na＋2CH3COOH2CH3COONa＋H2↑ (钠与乙醇、苯酚、乙酸反应越来越剧烈)
3．钠的制取及保存
(1)制取(电解熔融的NaCl)：2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑
(2)保存：密封保存，通常保存在石蜡油或煤油中
4．钠的取用：取用时一般先用镊子把钠从煤油中夹出来，并用滤纸吸干表面的煤油，然后在玻璃片用小刀切下一块绿豆粒大小的钠，并将多余的钠放回原试剂瓶中
5．钠的存在与用途
(1)存在：自然界中钠只能以化合态的形态存在，主要以氯化钠的形式存在
(2)用途：
①钠、钾合金(液态)可用于原子反应堆的导热剂
②金属钠还可用于钛、锆、铌、钽等金属的冶炼：4Na＋TiCl44NaCl＋Ti
③用作电光源，制作高压钠灯
④制备过氧化钠
6．金属钠露置在空气中的变化过程：金属钠长期露置于空气中最终完全转变为Na2CO3粉末，此过程中的主要变化与现象如下所示
Na(NaOH______)

二、钠的氧化物——氧化钠与过氧化钠
1．氧化钠和过氧化钠的比较
物质
氧化钠 (Na2O)
过氧化钠 (Na2O2)
电子式


组成
Na+与O2－以2：1形成离子化合物
Na+与O(过氧根离子)以2：1形成离子化合物
阴、阳离子数之比
1:2
1:2
颜色状态
白色固体
淡黄色固体
是否为碱性氧化物
是
不是 (过氧化物)
氧元素化合价
－2 (最低价态)
－1 (中间价态)
生成条件
常温下与钠反应
加热或点燃金属钠
化
性
热稳定性
不稳定(2Na2O＋O22Na2O2)
稳定
与H2O反
Na2O＋H2O===2NaOH
2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑
与CO2反应
Na2O＋CO2===Na2CO3
2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2
与酸反应
Na2O＋2HCl===2NaCl＋H2O
2Na2O2＋4HCl===4NaCl＋O2↑＋2H2O
氧化性
弱氧化剂
强氧化剂
主要用途
用于制取少量Na2O2、烧碱
强氧化剂、漂白剂、供氧剂
保存
干燥、封闭
干燥、封闭
【微点拨】
①Na2O2具有强氧化性，但Na2O2与水、CO2反应时，水中的氢与CO2中的碳都处于最高价态，不能被氧化，故反应为Na2O2自身的氧化还原反应，Na2O2既是氧化剂又是还原剂，1 mol Na2O2参加反应，转移1 mol的电子
②Na2O2的漂白性是指Na2O2生成的氧气可以将一些有色有机物氧化成无色，此性质称其为漂白性。漂白有色物质的反应也是氧化还原反应，是化学性质；与活性炭的漂白原理——吸附有色物质发生物理变化不同
③Na2O2与其他物质反应时不一定都产生O2，如：Na2O2＋SO2===Na2SO4
④Na2O2与CO2、H2O(g)反应的先后顺序：一定量的Na2O2与一定量的CO2和H2O(g)的混合物的反应，可看作Na2O2先与CO2反应，待CO2反应完全后，Na2O2再与H2O(g)发生反应
2．Na2O2的强氧化性与还原性：Na2O2中氧元素为－1价，处于中间价态，既有氧化性又有还原性，主要表现较强的氧化性
(1)强氧化性
①Na2O2与SO2的反应：Na2O2＋SO2===Na2SO4
②Na2O2与Na2SO3溶液的反应：Na2O2＋Na2SO3＋H2O===Na2SO4＋NaOH
③Na2O2与FeCl2溶液的反应：能将Fe2＋氧化成Fe3＋，得到Fe(OH)3沉淀并产生无色气体
④Na2O2与氢硫酸的反应：Na2O2＋H2S===2NaOH＋S (溶液变浑浊)
⑤Na2O2与品红溶液的反应：能使品红溶液褪色
⑥Na2O2能使酚酞试液先变红(产生了碱)后褪色(漂白性)，同时产生无色的气泡
(2)遇KMnO4等强氧化剂时，表现出还原性，氧化产物为O2
(3)遇CO2、H2O、H＋则发生自身的氧化还原反应

3．CO和H2完全燃烧后的产物与Na2O2反应的计算
【讨论1】a g H2在O2中完全燃烧，将其燃烧产物(H2O)通过足量的Na2O2固体，Na2O2固体质量增加多少克？
2H2＋O22H2O ①
2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑ ②
①＋②得：H2＋Na2O2===2NaOH
【结论1】a g H2在O2中完全燃烧，将其燃烧产物通过足量的Na2O2固体，恰好能使Na2O2固体质量增加a g
【讨论2】a g CO在O2中完全燃烧，将其燃烧产物(CO2)通过足量的Na2O2固体，Na2O2固体质量增加多少克？2CO＋O22CO2
2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2
①＋②得：CO＋Na2O2===Na2CO3
【结论2】a g CO在O2中完全燃烧，将其燃烧产物通过足量的Na2O2固体，恰好能使Na2O2固体质量增加a g
【结论3】a g H2和CO的混合气在O2中完全燃烧，将其燃烧产物通过足量的Na2O2固体，恰好能使Na2O2固体质量增加a g
【结论4】凡分子组成符合通式(CO)m(H2)n的物质，a g该物质在O2中完全燃烧，将其燃烧产物(CO2、H2O)通
过足量的Na2O2固体，恰好能使Na2O2固体质量增加a g。或是由C、H、O三种元素组成的物质，只要C、O原子个数比为1∶1，即可满足该条件。中学阶段常见的符合这一关系的物质有
①无机物：CO 、H2及CO与H2的混合气
②有机物：甲醛(CH2O)、甲醇(CH4O)、乙酸(C2H4O2)、甲酸甲酯(C2H4O2)、乳酸C3H6O3)、葡萄糖(C6H12O6)
及果糖(C6H12O6)等
③对于a g有机物(CxHyOz)在O2中完全燃烧，将其燃烧产物通过足量的Na2O2固体
若x＝z，则增重为a g；若x＞z，则增重为大于a g；若x＜z，则增重为小于a g
三、碳酸钠与碳酸氢钠
1．Na2CO3、NaHCO3的性质比较
物质
比较项目
Na2CO3
NaHCO3
俗名
纯碱、苏打
小苏打
色与态
白色粉末
细小白色晶体
水溶性
都易溶于水，Na2CO3的溶解度大于NaHCO3的溶解度
溶液的碱性
显碱性(较强)
显碱性(较弱)
热稳定性
稳定、受热不易分解
不稳定受热分解
2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑
与酸反应
Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋H2O＋CO2↑
NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑
相同条件下NaHCO3比Na2CO3反应放出气体剧烈
与NaOH反应
不反应
NaHCO3＋NaOH===Na2CO3＋H2O
与Ca(OH)2反应
Na2CO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋2NaOH
与Ca(OH)2反应存在少量过量问题
与BaCl2反应
Na2CO3＋BaCl2===BaCO3↓＋2NaCl
不反应
与CO2及H2O
Na2CO3＋H2O＋CO2===2NaHCO3
不反应
相互转化

用途
玻璃、肥皂、合成洗涤剂、造纸、纺织、石油、冶金等工业
发酵粉的主要成分之一、灭火器、治疗胃酸过多

2．碳酸钠和碳酸氢钠的鉴别与除杂
(1)Na2CO3、NaHCO3的鉴别方法
①利用热稳定性不同：将固体加热，无明显变化的是Na2CO3；放出无色的能使澄清石灰水变浑浊的是NaHCO3
②利用和酸反应生成气体的速率不同(相同条件下)：向固体(或溶液)中滴加相同浓度盐酸，产生气泡速率快(或立即产生气泡)的是NaHCO3；产生气泡速率慢(或开始不产生气泡)的是Na2CO3
③利用阴离子的不同：向固体中滴加BaCl2溶液，产生白色沉淀的是Na2CO3；不产生白色沉淀的是NaHCO3
④利用溶液的酸碱性不同：分别测定相同浓度溶液的pH，pH大的为Na2CO3；pH小的为NaHCO3
(2)Na2CO3与NaHCO3的除杂
混合物(括号内的为杂质)
除杂方法或所用试剂
反应原理
Na2CO3固体(NaHCO3)
加热法
2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑
NaHCO3溶液(Na2CO3)
通入足量CO2
Na2CO3＋H2O＋CO2===2NaHCO3
Na2CO3溶液(NaHCO3)
加入适量的NaOH溶液
NaHCO3＋NaOH===Na2CO3＋H2O
【微点拨】
①鉴别Na2CO3和NaHCO3时，不能用NaOH溶液(虽然前者不反应后者反应，均无明显现象)，也不能用澄清的石灰水或Ba(OH)2溶色液，均产生白色沉淀
②将CO2气体通入饱和Na2CO3溶液中开始无明显现象，后有沉淀析出。原因是①生成NaHCO3的质量比原Na2CO3的质量大；②NaHCO3的溶解度小于Na2CO3的溶解度；③反应消耗溶剂水
3．Na2CO3溶液与盐酸互滴时反应现象的不同点——互滴实验 (不用其它试剂鉴别Na2CO3与盐酸的方法)
(1)向Na2CO3溶液中逐滴加入盐酸 (开始时酸不足)
先：Na2CO3＋HCl===NaHCO3＋NaCl　无气体产生
后：NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑　有气体产生
现象：刚开始无气泡产生，盐酸滴加到一定量后，有气泡产生
(2)向盐酸中逐滴加入Na2CO3溶液 (开始时酸过量)
2HCl＋Na2CO3===2NaCl＋CO2↑＋H2O
现象：立即产生大量的气泡
4．侯氏制碱法
制备原料
食盐、氨气、二氧化碳——合成氨厂用水煤气制取氢气时的废气；其反应为
C＋H2O(g)CO＋H2，CO＋H2O(g)CO2＋H2
工艺流程

反应原理
往饱和食盐水中依次通入足量的NH3、CO2(氨碱法)，利用NaHCO3的溶解性小于NH4HCO3的溶解性原理，使NaHCO3从溶液中析出
(1)产生NaHCO3的反应：NH3＋NaCl＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl
(2)产生Na2CO3的反应：2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O
绿色思想
循环使用的物质为CO2、饱和食盐水
5．CO2与碱溶液反应产物的判断
(1)CO2与单一组分反应产物的分析——CO2通入NaOH溶液
①反应原理：CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O
CO2＋NaOH===NaHCO3
②反应后溶质成分的判断

溶质成分
x≤1∶1
NaHCO3
1∶1V(ab)(即Oa段消耗盐酸的体积大于ab段消耗盐酸的体积)
溶液中的溶质为Na2CO3和NaOH
若V(Oa)