第二章 碱金属
第二节 钠的化合物
[网上课堂]
一．本讲主要内容
钠的氧化物（Na2O、Na2O2）
化学式
Na2O
Na2O2
颜色、状态
白色固体
淡黄色固体
形成
Na露置于空气中
Na燃烧或加热
氧元素化合价
-2
-1
类别
碱性氧化物
非碱性氧化物
稳定性
不稳定，可氧化
稳定
性质
Na2O+H2O==2NaOH
Na2O+CO2==Na2CO3
Na2O+2HCl==2NaCl+H2O
2Na2O2+2H2O==4NaOH+O2↑
2Na2O2+2CO2==2Na2CO3+O2
2Na2O2+4HCl==4NaCl+2H2O+O2↑
用途
制NaOH
做供氧剂，氧化剂，漂白剂
（二）钠的化合物Na2CO3、NaHCO3
化学式
Na2CO3
Na2CO3·10H2O
NaHCO3
俗名
苏打，纯碱
水碱
小苏打
颜色状态
白色粉末
无色晶体
细小白色晶体
溶解性
易溶于水，溶液呈碱性
易溶于水（比Na2CO3溶解度小），溶液呈碱性
热稳定性
稳定，但Na2CO3·10H2O易风化
受热易分解：
2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O
与酸反应
Na2CO3+2HCl==2NaCl+CO2↑+H2O
Na2CO3+CO2+H2O==2NaHCO3（在溶液中）
NaHCO3+HCl==NaCl+H2O+CO2↑
NaHCO3+CO2+H2O——
与碱反应
Na2CO3+NaOH——
Na2CO3+Ca(OH)2==CaCO3↓+2NaOH
NaHCO3+NaOH==Na2CO3+H2O
2NaHCO3+Ca(OH)2（少量）==CaCO3↓+Na2CO3+2H2O
NaHCO3+Ca(OH)2（过量）==CaCO3↓+H2O+NaOH
与盐反应
Na2CO3+BaCl2==BaCO3↓+2NaCl
NaHCO3+BaCl2——
用途
玻璃、造纸、制皂、洗涤
发酵、医药、灭火器
相互转化
Na2CO3 NaHCO3
2．NaOH：
①物理性质：一种白色固体，易潮解，有腐蚀性，俗名：烧碱，火碱，苛性钠
②化学性质：一元强碱，具有碱的通性。
二．学习指导
钠及钠的化合物间的转化关系
2．如何解释氢氧化钠溶液放置在空气中发生的变化。
分析：在烧杯中放半杯浓苛性钠溶液，经三、四天后，会看到一种奇怪的现象，在烧杯上半部的内壁上，会形成一圈固体物质。随着烧杯内液面的下降，固体物质会不断上升，最后竟“翻”过烧杯口，沿烧杯外壁向下延伸。
这是NaOH在空气中发生变化的典型现象，空气中含有CO2，它和氢氧化钠溶液作用生成碳酸钠，随着水分的蒸发，碳酸钠晶体很不稳定，在空气中失去结晶水发生风化，得到无水碳酸钠，于是，固体表面变成白色，伴随着结晶的风化，失水后的晶体内部出现空隙，借助毛细作用，氢氧化钠溶液被源源不断地吸上来，因此就越长越高。反应方程式为
2NaOH+CO2==Na2CO3+H2O Na2CO3·10H2O==Na2CO3+10H2O
3．有关Na2O2与CO2或H2O(g)反应的计算
分析：在上述反应时，固体的质量增加为吸收的CO2，H2O(g)与放出的O2之间的质量差；放出的O2为吸收的CO2、H2O(g)与生成固体物质的质量增加量之差。
例1．100℃时，3.88克无色无臭的气体A与足量的Na2O2完 全反应，放出O2，且固体质量增加了2.88克，推断A是什么气体？质量是多少？
分析：能与Na2O2反应放出氧气的无色无臭气体可能是CO2和H2O(g)，由题意可知A可能存在三种情况。
（1）可能全是CO2 （2）可能全是H2O(g) （3）可能是CO2和H2O(g)的混合物。
所以本题需要讨论求解。
放出O2的质量为m(O2)=3.88g-2.28g=1.6g
方法（一）：
（1）若该气体全为CO2，设它的质量为x。
2CO2+2Na2O2==2Na 2CO3+O2 Δm
88 32 56
x 1.6g
x=4.4g>3.88g不合题意，所以气体不可能全是CO2。
（2）若该气体全为H2O(g)，设它的质量为y。
2H2O+2Na2O2==4NaOH+O2 Δm
36 32 4
y 1.6g
y=1.8g
因为1.8g<3.88g不合题意，所以该气体不可能全是H2O(g)
（3）若该气体为CO2和H2O(g)的混合气体，则设m(CO2)=xg，m[H2O(g)]=yg，则
方法（二）:上述三种情况讨论，方法虽然合理，但比较繁琐，若能运用正号和零的化学涵义，就能简捷地把物质存在性的论证和计算解题结合起来。
假设A中含CO2的质量为xg，含H2O(g)的质量为y，通过计算解出未知量，从求得结果所含符号的化学意义来确定物质的存在性。如果解出x=0，说明A是H2O(g)如果解出x=0，说明A全是CO2，如果解出x>0,y>0，说明A是二者的混合物。
由题意知：2Na2O2+2CO2==2Na2CO3+O2 Δm
88 32 56
x
2Na2O2+2H2O==4NaOH+O2 Δm
36 32 4
y
依据放出的氧气为吸收的CO2或H2O(g)的质量与生成固体物质质量增加的差，可得
由于x和y均大于零，故A是3.52g CO2和0.36g H2O(g)组成的混合气。
4．有关Na2CO3和NaHCO3混和物的计算
①若为Na2CO3、NaHCO3混合物加热，发生变化的是NaHCO3，利用减少的质量（即NaHCO3转变成Na2CO3时放出的水及二氧化碳）可直接求出NaHCO3的量。
②若为Na2CO3、NaHCO3混合物加酸，可列二元一次方程组求解。
③若为NaOH和NaHCO3的混和物加热，既要想到NaHCO3分解，又要想到分解出的CO2还会和NaOH作用。
例2．由NaOH和NaHCO3组成的固体混合物18.4克，放在密闭容器中加热到250℃，经充分反应排出气体冷却，称得固体质量为16.6g，试计算原混合物NaHCO3的质量分数。
分析：在解本题时，应全面考虑，因为在高温下NaHCO3的分解只是一方面，另一方面分解产物CO2还会和NaOH反应。水在250℃时是以气态存在的，反应后被充分排出，剩余物质里没有水，此外还要考虑到NaOH和NaHCO3哪个过量的问题。混合物加热时发生如下反应：
2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O 2NaOH+CO2==Na2CO3+H2O
合并写成 NaOH+NaHCO3==Na2CO3+H2O
①若混合物中NaOH与NaHCO3恰好完全反应，则加热时失重的质量为x
NaOH+NaHCO3==Na2CO3+H2O
40 + 84 18
18.4g x
x=2.67g
②若混合物中NaHCO3过量，则加热时失重>2.67g
③若混合物中，NaOH过量，则加热时失重<2.67g
现混合物失重18.4g-16.6g=1.8g<2.67g说明NaOH过量计算时应根据NaHCO3来计量。
NaOH+NaHCO3==Na2CO3+H2O
84 18
x 1.8g
x=8.4g
∴w(NaHCO3)=
答：NaHCO3的质量分数为45.7%。
[网上能力训练题]
一．能力训练部分
A．基础性训练题
（一）选择题（每小题均有1～2个正确选项）
1．把水滴入盛有Na2O2固体的试管中检验生成的气体可以选用（ ）
A．点燃的酒精灯 B．红热的铁丝
C．带火星的木条 D．干燥的棉花
2．下列固体中，在空气中易潮解，并吸收CO2后易风化的是（ ）
A．NaHCO3 B．CaCl2 C．Ca(OH)2 D．NaOH
3．下列物质必须隔绝空气和水蒸气保存的是①Na ②Na2O ③Na2O2 ④NaOH ⑤Na2CO3 ⑥NaCl（ ）
A．①② B．②③④⑤
C．①②③④ D．①②③④⑤
4．下列各组物质中Na+的质量分数>23%的是（ ）
①23克钠与73克水 ②62克氧化钠与138克水 ③39克过氧化钠与61克水 ④40克氢氧化钠与60克水 ⑤142克硫酸钠与58克水 （设④⑤溶质全部溶于水）
A．①②⑤ B．①③⑤ C．②④ D．①③
5．可用于判断碳酸氢钠粉末中混有碳酸钠的实验方法是（ ）
加热时有无气体放出
B．滴加盐酸时有无气体放出
C．溶于水后，滴加BaCl2稀溶液，有无白色沉淀生成
D．溶于水后，滴加澄清石灰水，有无白色沉淀生成。
6．下列叙述不正确的是（ ）
A．热稳定性：Na2CO3比NaHCO3稳定
B．溶解性：Na2CO3比NaHCO3易溶于水
C．与足量的稀盐酸反应：相同质量的Na2CO3比NaHCO3放出的二氧化碳多
D．与足量的稀盐酸反应：Na2CO3比NaHCO3更剧烈
7．若a克无水Na2CO3溶于t℃的饱和Na2CO3溶液中，析出b克晶体，则(b-a)克表示的是（ ）
A．饱和溶液失去水的质量 B．饱和溶液失去溶质Na2CO3的质量
C．析出Na2CO3·10H2O质量 D．被减少的饱和溶液的质量
8．将2.1g由CO和H2组成的混合气体，在足量的氧气中充分燃烧后立即通入足量的Na2O2固体中，固体的质量增重（ ）
A．2.1g B．3.6g C．4.2g D．7.2g
9．Na2O2和过量的NaHCO3混合，在密封容器中加热后，最后排出气体物质，则所残留物是（ ）
A．Na2O和Na2O2 B．Na2O2和Na2CO3
C．Na2CO3 D．NaOH
10．下列离子方程式不正确的是（ ）
A．钠与水反应 2Na+2H2O==2Na++2OH-+H2↑
B．Na2O与水反应 O2-+H2O==2OH-
C．NaHCO3溶液与稀硫酸反应 CO32-+2H+==CO2↑+H2O
D．NaOH溶液与小苏打溶液混合 HCO3-+OH-==CO32-+H2O
（二）填空题
1．碳酸钠的俗名叫 或 ，其晶体的化学式为 ，在空气里很容易失去 而碎裂成粉末，这个过程叫做 ；小苏打的化学式是 ，其溶解度比碳酸钠要 ，受热易 反应的化学方程式为 ；碳酸钠在日常生活中用作 ，是因为其水溶液显 性；碳酸氢钠是发酵粉的主要成分，其作用是：一中和面粉发酵时产生的少量 ，二受热放出 ，而使食品松软，医疗上，它是 的药剂。
2．过氧化钠与水反应，化学方程式为 其中 是氧化剂， 是还原剂。
3．一块表面被氧化成氧化钠的钠，质量为10.8克，投入水中，完全反应得到0.2克氢气，则表面氧化钠的质量是 克。
4．实验室中有一瓶经常使用的NaOH溶液，因瓶塞不严，久置后，取用此溶液与盐酸中和时，常有气泡冒出。试解释产生这种现象的原因 。
5．有两瓶失去标签的白色固体，分别是Na2CO3和NaHCO3，可以用三种不同的化学方法来鉴别它们：① ② ③
(三)计算题
1．空气里通常含有0.05%CO2（质量百分比），计算10g的Na2O2能够吸收多少升空气里的CO2。[P(空气)=1.29g/L]
2．加热纯碱和小苏打的混合物20g，至质量不再变化时，冷却后称量，其固体质量是13.8g，计算原混合物中纯碱的质量分数？
提高性训练题
1．下列反应中，Na2O2只表现出氧化性的是（ ）
A．2Na2O2+2CO2==2Na2CO3+O2↑
B．2Na2O2+2H2SO4==2Na2SO4+2H2O+O2↑
C．Na2O2+SO2==Na2SO4
D．2Na2O2+2H2O==4NaOH+O2↑
2．在饱和Na2CO3溶液中通入二氧化碳，会有晶体析出，在饱和NaCl溶液中通入CO2，则不发生化学反应，若在饱和NaCl溶液中通入氨气后，再通入CO2，则会有晶体析出，简述其原因并写出相应的化学方程式。
3．现有一定量含有Na2O杂质的Na2O2试样，请从下图中选用适当的实验装置，设计一个最简单的实验，测定Na2O2试样的纯度（可供选用的反应物只有CaCO3固体，6mol·L-1盐酸和蒸馏水）。
请填写下列空白：
（1）写出在实验中Na2O2和Na2O分别发生反应的化学方程式
。
（2）应选用的装置是（只要求写出图中装置的标号）
。
（3）所选用装置的连接顺序应是（填各接口的字母，连接胶管省略）。
。
C．研究性习题
1．取18gNaOH和16.8gNaHCO3，37.1gNa2CO3溶于水，在此混合物中逐渐加入盐酸，反应明显分三个阶段进行。若加入HCl的溶质为ng，溶液中NaCl，Na2CO3，NaHCO3分别xg，yg，zg试计算在n值增大的不同阶段n值范围和对应的x，y，z值将其结果填入表。
加入HCl ng
NaCl xg
Na2CO3 yg
NaHCO3 zg
二．能力训练题点拨与解答
A．基础性训练题
（一）选择题
1．C
解：Na2O2与H2O反应将产生O 2，O2可使带火星的木条复燃，所以用该法检验产生的气体。
2．D
解析：本题包含三点判断依据（1）潮解 （2）易吸收CO2 （3）吸收CO2后的生成物易风化。据此三点逐一对照各选项，则繁琐费时。若采用排除法，可很快得出答案。先用潮解去判断，可排除难潮解的A，再用易吸收CO2去衡量，又可排除B，剩下Ca(OH)2和NaOH，它们吸收CO2后的产物是否能风化，只有Na2CO3·10H2O晶体易风化。故答案为D。
3．C
解析：物质若易与空气中的O2或CO2 H2O反应，则它的保存方法必须隔绝空气和水。Na在常温下被氧气氧化成Na2O，且可直接与水作用；Na2O，Na2O2可与CO2，H2O反应；NaOH易潮解且与CO2反应，而Na2CO3与NaCl不可与O2，CO2或H2O反应，所以选项C符合题意。
4．D
解析：Na+的质量分数是Na+的质量与溶液质量之比。
2Na+2H2O==2Na++H2↑，m(Na+)=23g，m(溶液)=23g+73g-m(H2)<100g
∴ω(Na+)>23%
②Na2O+H2O==2Na++2OH-，m(Na+)=46g，m(溶液)=62g+138g=200g
∴ω(Na+)=23%
③2Na2O2+2H2O==4Na++4OH-+O2↑m(Na+)=23g，m(溶液)=39g+61g-m(O2)<100g
∴ω(Na+)>23%
④NaOH溶于水 m(Na+)=23g m(溶液)=40g+60g=100g
∴ω(Na+)=23%
⑤Na2SO4溶于水 m(Na+)=46g m(溶液)=142g+58g=200g
∴ω(Na+)=23%
选项D①③符合题意
5．C
解析：判断NaHCO3是否有Na2CO3的原则需利用它们性质的差异性，而不能用共性。由于NaHCO3和Na2CO3都能与HCl放出气体，与Ca(OH)2反应产生白色沉淀，所以B、D不可选；同时需在存在NaHCO3的情况下检验出Na2CO3，则应利用BaCl2因为Na2CO3+BaCl2==2NaCl+BaCO3↓，NaHCO3与BaCl2不反应；而选项A虽也是NaHCO3与Na2CO3性质的差异性即NaHCO3可加热分解，而Na2CO3不可，但不符合题目“检验出Na2CO3”的要求，应选C。
6．C、D
解析：相同质量的Na2CO3与NaHCO3与足量稀HCl反应，NaHCO3放出二氧化碳多，因为NaHCO3的式量比Na2CO3的式量小，而NaHCO3与HCl比Na2CO3与HCl反应更剧烈。
7．D
解析：当向饱和的Na2CO3溶液中加入无水NaHCO3时，无水Na2CO3会结合水形成Na2CO3·10H2O，使溶剂水减小，同时又要析出Na2CO3·10H2O所以，(b-a)的含义是减小的饱和溶液的质量。
8．A
解析：本题所涉及的反应为
2CO+O2==2CO2，2CO2+2Na2O2==2Na2CO3+O2
2H2+O2==2H2O，2H2O+2Na2O2==4NaOH+O2
通过方程式可得出结论，固体增加的质量实质上就是CO和H2的质量。
9．C
解析：2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑
2Na2O2+2CO2==2Na2CO3+O2
在加热条件下，NaHCO3分解，且产物CO2，H2O可与Na2O2反应最终生成Na2CO3（NaHCO3过量，即生成的CO2过量）
10．BC
解析：B应为 Na2O+H2O=2Na++2OH-
C应为 HCO3-+H+==CO2↑+H2O
（二）填空题
1．苏打，纯碱，Na2CO3·10H2O，结晶水，风化，NaHCO3小，分解，2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑，洗涤剂，碱，酸，CO2，治疗胃酸过多。
2．2Na2O2+2H 2O==4NaOH+O2↑，Na2O2，Na2O2
得2×e-
解析：
失2×e-
3．6.2克
解析：设没有氧化的钠质量为x
2Na+2H 2O==2NaOH+H 2↑
2×23 2
x 0.2g
∴x=4.6g
∴m(Na2O)=10.8g-4.6g=6.2g
4．久置过程中，因瓶塞不严，空气中的二氧化碳与NaOH反应生成了Na2CO3，再用盐酸中和时就有气泡（CO 2）冒出。
2NaOH+CO2==Na2CO3+H2O
Na2CO3+2HCl==2NaCl+CO2↑+H2O
5．
①加热，质量减轻的是NaHCO3
2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O
加蒸馏水溶解，然后再加CaCl2溶液，有白色沉淀生成的为 Na2CO3 CaCl2+Na2CO3==CaCO3↓+2NaCl
③取少量相同质量的两粉末，加浓度相同的盐酸，反应剧烈的为NaHCO3，Na2CO3+2HCl==2NaCl+H2O+CO2↑ NaHCO3+HCl==NaCl+H2O+CO2↑
三．计算题
1．8744升
解析：设与10克Na2O2反应的CO2的质量为x
2Na2O2+2CO2==2Na2CO3+O2
156 88
10g x
x=5.64克
则与10g Na2O2反应的空气的质量
因为 P（空气）=1.29g/L
则 V（空气）
2．16%
解析：加热后固体物质质量减小是由于碳酸氢钠受热分解造成的，可以根据失去的二氧化碳和水的总质量进行计算。
设混合物中NaHCO3的质量为x
2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O Δm
2×84 44 18 62
x 20g-13.8g=6.2g
x=16.8g
∴ω(Na2CO3)
B．提高性训练题
1．
解析：若Na2O2只表现出氧化性，则它Na元素或O元素的化合价只能降低A、B、D Na2O2既表现氧化性又表现还原性
得2×e-
失2×e-
得2×e-
失2×e-
得2×e-
失2×e-
失2×e-
C Na2O2只表现氧化性
得2×e-
2．饱和Na2CO3溶液通入CO2时，所发生的化学反应是：Na2CO3+CO2+H2O==2NaHCO3在饱和NaCl溶液中通入足量氨气以后再通入CO2时，则发生以下反应：
NH3+CO2+H2O==NH4HCO3，NH4HCO3+NaCl==NH4Cl+NaHCO3↓由于NaHCO3溶解度小，故而会有NaHCO3晶体析出。
分析：在Na2CO3饱和溶液中通入CO2时，由于Na2CO3易溶于水而NaHCO3溶解度小，所以随着CO2气体的通入，会有NaHCO3晶体析出。氯化钠是强酸盐，CO2是弱酸的酸酐，根据复分解反应规律，CO2不能与NaCl溶液反应。通入足量氨气的饱和NaCl溶液中再通入CO2时，CO2跟氨水反应生成NH4HCO3，当溶液中Na+，Cl-，NH4+，HCO3-等离子浓度都较大时，首先是溶解度相对小的NaHCO3先析出晶体。
3．答案：
（1）2Na2O2+2H2O==4NaOH+O2↑
Na2O+H2O==2NaOH
（2）应选用的装置是⑤①④
（3）GABF
解析：由于Na2O2与水反应放出O2而Na2O与水反应不放出气体，所以最简单的方法是通过O2的量计算Na2O2的量，由于试样是一定量，即可求出Na2O2的纯度。
C．研究性习题
此题是碱金属中难度较大的综合计算题
解析：认真审题，可知此题隐蔽着两个解题必需的隐含条件：其一，将NaOH、Na2CO3、NaHCO3溶于水要发生反应：NaOH+NaHCO3==Na2CO3+H2O其二，反应顺序，第一阶段加入的HCl先与NaOH反应，第二阶段与Na2CO3反应，第三阶段与NaHCO3反应。只有找出了上述两个隐含条件，才能顺利解答此题。
从题知：混合物中有18g NaOH，16.8g NaHCO3，37.1g Na2CO3，与HCl反应共需49.275g，所以n的取值范围为0
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