(通用版)2020高考化学一轮复习第三章金属及其化合物3.1点点突破活泼金属的3种典型代表(钠、镁、铝)学案(含解析).doc
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1、1第三章 金属及其化合物考纲要求 教学建议1.了解常见金属(如Na、Mg、Al、Fe、Cu 等)的活动顺序。2.了解常见金属(如Na、Mg、Al、Fe、Cu 等)及其重要化合物的制备方法,掌握其主要性质及其应用。3.了解合金的概念及其重要应用。本章按照由基础到重难、由个性到共性的编写顺序安排课时,前 4课时重点解决高考常考的几种金属单质及其化合物;后 2课时则在前 4课时基础上进行归纳和拓展,总结出金属单质、金属化合物的一些通性规律。前 4课时是突破“点” ,后 2课时是形成“面” 。 一轮复习既要遵循教材,又要高于教材。第 1课时 点点突破活泼金属的 3种典型代表(钠、镁、铝)知识点一 钠与
2、碱金属 (一 )钠 的 性 质 与 应 用1物理性质颜色状态 密度 硬度 熔点银白色固体 比水 ,比煤油小 大 较 小 较低,低于 100 2.化学性质钠在化学反应中易失去最外层的一个电子,表现还原性。(1)与非金属单质的反应O2常温:4NaO 2=2Na2O(白色固体)加热:2NaO 2 Na2O2(淡黄色固体)= = = = = Cl2 2NaCl2 2NaCl= = = = = S 2NaS Na2S= = = = = (2)与水的反应2Na2H 2O=2NaOHH 2钠与水(含酚酞)反应的实验现象分析:2(3)与酸的反应2Na2H =2Na H 2提醒 Na 先与酸反应,再与水反应先酸
3、后水。(4)与盐的反应Na 与盐反应的原理与熔融盐与熔融盐发生置换反应:4NaTiCl 4 4NaClTi,NaKCl Na= = = = =熔 融 = = = = =高 温 ClK(Na能够制取 K并不能说明 Na的还原性比 K强,因为 K的沸点比 Na低,使 K成为蒸气逸出)与盐溶液与盐溶液反应时先与水反应,生成的碱与盐可能发生复分解反应:如与 CuSO4溶液反应:先发生 2Na2H 2O=2NaOHH 2再发生 2NaOHCuSO 4=Cu(OH)2Na 2SO4总反应为 2Na2H 2OCuSO 4=Cu(OH)2Na 2SO4H 2钠与盐溶液反应的分析方法第一步:钠与水反应生成 Na
4、OH和 H2;第二步:生成的 NaOH如果能与溶质反应,则发生的是 NaOH与溶质的复分解反应。生成气体型 钠与 NH4Cl溶液反应生成 H2和 NH3生成沉淀型 钠与铜盐、铁盐等溶液反应生成 Cu(OH)2或 Fe(OH)3复杂型钠与 AlCl3稀溶液反应,如果钠量较多,则先生成 Al(OH)3沉淀,后沉淀溶解(5)与羟基化合物的反应2Na2C 2H5OH 2C 2H5ONaH 2(6)钠在空气中的变化过程3过程 现象 反应原理 变暗 4NaO 2=2Na2O 成液 Na2OH 2O=2NaOH 结块 2NaOHCO 29H 2O=Na2CO310H2O 变成粉末 Na2CO310H2O=N
5、a2CO310H 2O因此,钠久置在空气中,最终变成 Na2CO3粉末。3.工业制备2NaCl(熔融) 2NaCl 2= = = = =电 解 4钠的保存钠易与空气中的 O2、H 2O反应,且钠的密度比煤油的密度大,不与煤油反应,故通常将钠保存在煤油中。5钠的用途(1)钠钾合金(液态)可用于原子反应堆的导热剂。(2)用作电光源,制作高压钠灯。(3)冶炼某些金属。金属钠具有强的还原性,熔融状态下可以用于制取金属,如钠与 TiCl4的反应。(二 )碱 金 属 元 素 焰 色 反 应1碱金属单质、化合物的相似性与递变性相同点碱金属除 Cs略带金色光泽外,其他都是银白色有金属光泽的固体,密度较小,硬度
6、较小,熔、沸点较低,导电、导热性较强物理性质递变性 从 LiCs 密度逐渐增大(Na、K 反常),熔、沸点逐渐降低与 O2等非金属的反应碱金属都能与 O2等非金属反应,Li、Na 与 O2反应的化学方程式为4LiO 2 2Li2O、2NaO 2 Na2O2= = = = = = = = = = 。K、Rb、Cs 与 O2反应生成比过氧化物结构更复杂的物质化学性质与 H2O的反应碱金属单质与水均能发生反应,生成氢氧化物和 H2。反应的化学方程式可表示为(用 M代表碱金属)2M2H 2O=2MOHH 2,4但反应的剧烈程度不同:从 LiCs 反应越来越剧烈,证明它们的金属性逐渐增强2碱金属单质、化
7、合物的特殊性(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(如 NaH)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)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(但 NaHCO3的溶解度比 Na2CO3的小)。(5)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。(6)锂与 O2反应与钠不同,只生成 Li2O,而不生成 Li2O2。3焰色反应(1)概念很多金
8、属或他们的化合物在灼烧时都会使火焰呈现特殊颜色的现象,属于元素的物理性质。(2)操作步骤(3)常见元素焰色反应的颜色钠元素: 色;钾元素: 色(透过蓝色钴玻璃);铜元素: 色。黄 紫 绿对点训练1判断正误(正确的打“” ,错误的打“”)。(1)(2018全国卷)用铂丝蘸取某碱金属的盐溶液灼烧,火焰呈黄色,证明其中含有Na ()(2)(2017全国卷)乙醇和水都可与金属钠反应产生可燃性气体,说明乙醇分子中的氢与水分子中的氢具有相同的活性()(3)(2016全国卷)比较水与乙醇中氢的活泼性的方法是分别将少量钠投入到盛有水和乙醇的烧杯中()(4)(2016浙江高考)钾、钠、镁等活泼金属着火时,不能用
9、泡沫灭火器灭火()2(2018鸡泽模拟)利用焰色反应,人们在烟花中有意识地加入特定金属元素,使焰火更加绚丽多彩。下列说法中正确的是( )5A非金属单质燃烧时火焰均为无色BNaCl 与 Na2CO3灼烧时火焰颜色相同C焰色反应均应透过蓝色钴玻璃观察D只有金属单质灼烧时火焰才有颜色解析:选 B 氢气在氧气中燃烧发出淡蓝色火焰,在氯气中燃烧发出苍白色火焰,A 错误;NaCl 与 Na2CO3灼烧时均表现为钠元素的焰色,均为黄色,B 正确;只有钾元素的焰色反应需要透过蓝色钴玻璃观察,以避免钠元素的干扰,C 错误;焰色反应是某些金属或它们的化合物在无色火焰中灼烧时使火焰呈现特征颜色的反应,很多非金属单质
10、燃烧时火焰也会有颜色,D 错误。3(2019吉林百校联盟联考)分别向 CuSO4溶液和 FeSO4溶液中加入等量的金属钠,下列说法一定正确的是( )A两溶液中均有金属单质析出BCuSO 4溶液中最终有蓝色沉淀生成CFeSO 4溶液中最终有白色沉淀生成D钠在 CuSO4溶液中的反应更剧烈解析:选 B 钠是活泼的金属,投入盐溶液中首先与水反应生成氢氧化钠和氢气,因此两溶液中均没有金属单质析出,A 错误;CuSO 4溶液中最终有蓝色沉淀氢氧化铜生成,B正确;FeSO 4溶液中首先产生氢氧化亚铁白色沉淀,最终转化为红褐色沉淀氢氧化铁,C 错误;钠在溶液中反应的剧烈程度与溶液中的氢离子浓度有关,不能确定
11、两溶液中的氢离子浓度,因此不能比较二者反应的剧烈程度,D 错误。知识点二 含钠的化合物(一 )氧 化 钠 与 过 氧 化 钠1氧化钠与过氧化钠的比较氧化钠(Na 2O) 过氧化钠(Na 2O2)颜色状态 白色固体 淡黄色固体电子式 Na 2 NaO Na 2 NaO O 阴、阳离子个数比 12 12是否为碱性氧化物是 不是与 H2O反应Na2OH 2O=2NaOH 2Na2O22H 2O=4NaOHO 26与 CO2反应Na2OCO 2=Na2CO3 2Na2O22CO 2=2Na2CO3O 2与盐酸反应Na2O2HCl= =2NaClH 2O2Na2O24HCl= =4NaClO 22H2O
12、用途 用于制备烧碱 漂白剂、消毒剂、供氧剂转化关系 Na2O Na2O2 O2 提醒 Na 2O2中既含离子键,又含共价键,其中 O (过氧根离子)属于原子团。222从化合价角度分析 Na2O2的性质Na2 2既有氧化性,又有还原性,但主要表现出较强的氧化性,性质如下:O 1 与 SO2 Na2O2SO 2=Na2SO4现象 生成红褐色沉淀3Na2O26FeCl 26H 2O=4Fe(OH)36NaCl2FeCl 3(FeCl2过量)与 FeCl2溶液 原理4Na2O24FeCl 26H 2O=8NaCl4Fe(OH)3O 2(FeCl 2少量)现象 溶液变浑浊与氢硫酸原理 Na2O2H 2S
13、=2NaOHS与 Na2SO3溶液 Na2O2Na 2SO3H 2O=Na2SO42NaOH与品红溶液 品红溶液褪色与酚酞溶液 溶液先变红后褪色,同时产生无色气泡提醒 若遇到具有还原性的物质,Na 2O2通常只体现出氧化性,如Na2O2CO= =Na2CO3,Na 2O2 2NO=2NaNO2,3Na2O2Fe 2O3=2Na2FeO4Na 2O(可制备 Na2FeO4)。若遇到非还原剂,如 CO2、H 2O、H ,Na 2O2往往发生自身的氧化还原反应,既作氧化剂又作还原剂。若遇到 KMnO4等强氧化剂时,Na 2O2表现出还原性,氧化产物为 O2。3Na 2O2与 CO2、H 2O反应的三
14、个角度(1)从氧化还原角度7Na 2O2与 H2O、CO 2反应均有 O2生成,在反应中 Na2O2既表现氧化性又表现还原性,H2O、CO 2在此反应中既不是氧化剂,也不是还原剂。2 mol Na 2O2不论是与 H2O还是与 CO2反应,均生成 mol O2,转移 mol电子。1 2(2)从物质的量角度2 mol Na2O2不论是与 H2O 还是与 CO2反应,均生成 mol O2,消耗 2 mol H2O或 2 1mol CO2。若 CO2和水蒸气的混合气体(或单一气体)通过足量的 Na2O2,气体体积减小的量等于原混合气体体积的 ,且等于生成氧气的体积。12(3)从质量角度Na2O2 N
15、a2CO3(Na2O2CO),Na 2O2 2NaOH(Na2O2H2),1 mol Na2O2分别与足 CO2 H2O 量 CO2、H 2O完全反应时相当于吸收了 g CO、 g H2。28 2提醒 w g化学式符合通式为(CO) m(H2)n的物质(其中 m、 n为自然数),在 O2中充分燃烧后,将其产物通过足量的 Na2O2固体,反应完毕,固体增重 w g。中学阶段常见符合这一关系的物质有:无机物:H 2、CO 及 H2和 CO的混合气体;有机物:CH 3OH(甲醇)、HCHO(甲醛)、CH 3COOH(乙酸)、HCOOCH 3(甲酸甲酯)、C6H12O6(葡萄糖)等。(二 )Na2CO
16、3与 NaHCO31Na 2CO3与 NaHCO3的比较Na2CO3 NaHCO3俗名 纯碱、苏打 小苏打颜色状态 白色粉末 白色晶体溶解性 易溶于水 易溶于水(溶解度比 Na2CO3小)水解 CO H 2O HCO OH 23 3 HCO H 2O H2CO3OH 3与盐酸反应CO 2H =CO2H 2O23 HCO H =H2OCO 23与 NaOH反应不反应HCO OH =CO H 2O3 23与足量Ca(OH)2反应Ca2 CO =CaCO323 Ca2 OH HCO =CaCO3H 2O3与 BaCl2 CO Ba 2 =BaCO323 不反应8反应与 CO2反应CO CO 2H 2
17、O=2HCO23 3不反应热稳定性 较稳定 2NaHCO3 Na2CO3CO 2= = = = = H 2O相互转化 Na2CO3 NaHCO3 CO2 H2O; 适 量 H 固 体 (加 热 ); 适 量 OH2Na 2CO3、NaHCO 3的鉴别与除杂(1)Na2CO3、NaHCO 3的鉴别方法(2)Na2CO3和 NaHCO3混合物的除杂方法混合物(括号内为杂质) 除杂方法或试剂Na2CO3固体(NaHCO 3) 加热至恒重NaHCO3溶液(Na 2CO3) 通入足量 CO2气体Na2CO3溶液(NaHCO 3) 加入适量 NaOH溶液3Na 2CO3、NaHCO 3的用途(1)Na2C
18、O3是一种非常重要的化工原料,在玻璃、肥皂、合成洗涤剂、造纸、纺织、石油、冶金、食品等工业中有着广泛的应用。(2)NaHCO3是焙制糕点所用的发酵粉的主要成分之一;在医疗上,它是治疗胃酸过多的一种药剂。4联合制碱法侯氏制碱法(1)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 CH 2O(g) COH 2,COH 2O(g) CO2H 2。= = = = =高 温 = = = = =高 温 (2)工艺流程9(3)反应原理产生 NaHCO3的反应:NH3NaClCO 2H 2O=NaHCO3NH 4Cl。产生 Na2CO3的反应:2NaHCO3 Na2CO3CO 2H 2
19、O。= = = = = (4)绿色思想:循环使用的物质为 CO2、饱和食盐水。对点训练1判断正误(正确的打“” ,错误的打“”)。(1)(2018江苏高考)因 NaHCO3受热易分解,故可用于制胃酸中和剂()(2)(2017江苏高考)Na 2O2吸收 CO2产生 O2,可用作呼吸面具供氧剂()(3)(2017天津高考)除去 NaHCO3固体中的 Na2CO3:将固体加热至恒重()(4)(2015全国卷)过氧化钠与水反应时,生成 0.1 mol O2转移的电子数为0.2NA()(5)(2015全国卷)将稀盐酸滴入碳酸钠与氢氧化钠的混合溶液,立即产生气泡()(6)(2015山东高考)向 CuSO4
20、溶液中加入 Na2O2的离子方程式为2Na2O22Cu 2 2H 2O=4Na 2Cu(OH) 2O 2()(7)(2014全国卷)CO 2通过 Na2O2粉末后固体质量增重()(8)(2014全国卷)碳酸氢钠受热分解实验如图所示()2.(2018新余一中二模)如图所示,若锥形瓶内是水,分液漏斗内的液体也是水,向烧杯内滴加水时,发现 U形管内液体慢慢右移,恢复到原温度后液面左边与右边基本相平,则烧杯内的物质是( )A过氧化钠 B钠C氧化钠 D钾解析:选 C U 形管内液体慢慢右移,说明容器内压强比外界压强大,恢复到原温度后液面左边与右边基本相平,说明容器内压强与原来相等,故该反应放热,且没有气
21、体生成。10氧化钠与水反应放热,使容器内温度升高,压强增大,U 形管内液体慢慢右移,恢复到原温度后液面左边与右边基本相平,故 C正确;过氧化钠溶于水放热并生成氧气,使容器内温度升高,压强增大,U 形管内液体慢慢右移,但恢复到原温度后液面左边仍然比右边低,故 A错误;钠、钾加入水中反应均放热并生成氢气,使容器内温度升高,压强增大,U 形管内液体慢慢右移,但恢复到原温度后液面左边仍然比右边低,故 B、D 错误。3下列关于钠及其化合物的叙述正确的是( )Na 2O与 Na2O2都能和水反应生成碱,它们都是碱性氧化物Na 2CO3溶液和 NaHCO3溶液都能跟 CaCl2稀溶液反应得到白色沉淀钠在常温
22、下不容易被氧化Na 2O2可作供氧剂,而 Na2O不能向酚酞溶液中加入 Na2O2粉末,溶液先变红后褪色,并有气泡生成钠与浓 NH4Cl溶液反应,放出的气体中含有 H2和 NH3A BC D解析:选 D Na 2O2不是碱性氧化物,故错误;NaHCO 3溶液不与 CaCl2稀溶液反应,故错误;钠在常温下易被氧化成氧化钠,故错误;Na 2O2能和水蒸气或二氧化碳反应放出氧气,可用作供氧剂,而 Na2O不能,故正确;向酚酞溶液中加入 Na2O2粉末,生成氢氧化钠和氧气,溶液先变红,由于反应中可能有 H2O2生成,且 H2O2具有强氧化性,所以溶液会褪色,故正确;钠与浓 NH4Cl溶液反应,生成 N
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