第五单元 金属元素
5．2 碱金属元素
【知识结构】
焰色反应：概念、原理、实验操作、元素物理性质
钠及其化合物质之间相互转化关系
【考点诠释】
1． 钠单质
（1）钠与O2在常温下生成Na2O，在加热条件下生成Na2O2。用金属钠制取Na2O通常采用下法：2NaNO2+6Na→4Na2O+N2↑，N2作为保护气，防止Na2O进一步被氧化为Na2O2。
+（2）钠与水反应的实质是钠原子与水电离出的H发生氧化还原反应，其离子方程式为：
2Na+2H2O→2Na++2OH-+H2↑，是促进水的电离。
（3）钠也能跟液氨、乙醇等发生类似的反应，产生H2。2Na+2NH3→2NaNH2-+H2↑， 2Na+2C2H5OH→2C2H5ONa+H2↑。
（4）钠与酸溶液反应的实质是：钠与酸电离出来的H+直接反应，2Na+2HCl→2NaCl+H2↑,而不是钠先与水反应，生成的氢氧化钠再和酸溶液反应。因为钠与水反应时，得电子的是水电离的H+，而酸中H+浓度大于水中H+的浓度。过量的钠才能与水反应。
（5）钠与盐溶液反应，首先是钠与水反应，若生成的氢氧化钠与盐能发生复分解反应，生成难溶物或弱电解质等，则氢氧化钠和盐再反应；否则钠只与水反应。将一小粒钠投入硫酸铜溶液中，除观察到与水反应相同的现象外，还看到蓝色沉淀生成。这是因为钠先与水反应，生成的NaOH再与盐CuSO4发生复分解反应生成氢氧化物——Cu(OH)2沉淀。其反应式为：2Na+2H2O→2NaOH+H2↑，2NaOH+CuSO4→Cu(OH)2↓(蓝色)+Na2SO4
总反应式：2Na+2H2O+CuSO4→Cu(OH)2↓+Na2SO4+H2↑
故钠与盐溶液反应，不能置换出盐中的金属。
注：钠与CuSO4溶液反应时会产生黑色物质，这是因为钠与水反应放出大量的热，使难溶碱Cu(OH)2部分分解，生成CuO黑色的所致。
凡是活动性很强的金属（如K、Ca、Na）与盐溶液反应都与此类似，只有在熔融状态下，才有可能发生金属之间的置换反应。如：4Na+TiCl4(熔盐)→4NaCl+Ti。
（6）Na与H2 在加热条件下生成NaH。NaH中的H是-1价，是还原性很强的离子化合物。NaH+H2O→NaOH+H2 ↑。
2． 钠的氧化物
（1）氧化钠和过氧化钠的比较
（2）过氧化钠中阴阳离子数比
Na2O2是由活泼的金属元素钠与活泼的非金属元素氧组成的化合物，属于离子化合物。其中钠元素以Na+形式存在，两个氧原子通过共用一对电子结合成一个整体过氧根离子，（即－O22），因此该化合物中，阴、阳离子个数比为1:2，其中氧元素呈-1价。
（3）过氧化钠的氧化还原性
由于Na2O2中氧元素是-1价为中间价态，因而既可表现氧化性又可表现还原性。又因为氧的稳定价态是-2价，因此Na2O2中的氧易得到电子从-1价降到-2价，从而表现强氧化性。
Na2O2的漂白性是其强氧化性的表现。过氧化钠具有强氧化性，能氧化破坏有机色素的分子结构，可以用来漂白织物、麦秆、羽毛等。这一点与次氯酸、次氯酸盐相同，它能漂白的物质种类多，很彻底，不会逆转。
（4）过氧化钠与H2O、CO2反应的电子得失
Na2O2与H2O反应时，其反应过程如下：
2Na2O2+4H2O→4NaOH+2H2O2（非氧化还原反应）
2H2O2→2H2O+O2↑（氧化还原反应）
总反应式为：2Na2O2+2H2O→4NaOH+O2↑
显然，反应物H2O中的氢、氧两元素的化合价始终没有发生任何变化。反应的实质是-1价氧元素发生了自身氧化还原反应；Na2O2既是氧化剂，又是还原剂；O2是氧化产物。该反应电子转移的方向数目可表示如下：
Na2O2与CO2的反应，相当于在上边反应的基础上增加CO2与NaOH的反应，所以必须是潮湿的CO2才与Na2O2反应。
（5）过氧化钠与还原性物质反应
过氧化钠在与水、二氧化碳反应时，既作氧化剂又作还原剂，而与具有还原性的NO、NO2、 SO2反应时只作氧化剂。
Na2O2+2NO→2NaNO2 Na2O2+2NO2→2NaNO3 Na2O2+SO2→Na2SO3 Na2O2投入FeCl2溶液中，可将Fe2+氧化成Fe3+，同时生成红褐色的Fe(OH)3沉淀，反应过程中看不到白色沉淀。
Na2O2投入氢硫酸中，可将H2S氧化成单质硫，溶液变浑浊。
Na2O2投入Na2SO3溶液中，可将SO32-氧化成SO42-。
Na2O2投入品红溶液中，因其有强氧化性，所以有漂白性，可使品红溶液褪色。
Na2O2投入酚酞溶液中，先变红后褪色。
Na2O2投入石蕊溶液中，先变蓝后褪色。
（6）Na2O2是不是碱性氧化物
碱性氧化物是指和酸反应生成盐和水的氧化物。它有以下特征：①与酸反应只生成盐和水；②与水直接或间接化合生成相应的碱；③与酸性氧化物反应生成相应的含氧酸盐；④反应中元素的化合价未发生变化。过氧化钠与酸、水或CO2反应时，除生成相应的盐和碱外，还生成了氧气，氧元素的化合价也发生了变化：
2Na2O2+2H2SO4→2Na2SO4 +2H2O+O2↑ 2Na2O2+2H2O→4NaOH+O2↑
2Na2O2+2CO2→2Na2CO3+O2
所以，Na2O2是金属氧化物，但不是碱性氧化物。
3． 钠的氢氧化物
氢氧化钠易吸收空气中的水而潮解，易溶解于水，并且放出大量的热，水溶液有涩
味，有强腐蚀性。
盛NaOH的试剂瓶需用橡胶塞，不能用玻璃塞。2NaOH+ SiO2 →Na2SiO3(粘性) + H2O 称量NaOH要放在小烧杯或表面皿里，动作要迅速。不能放在量筒、量杯、纸上称量。 不慎将浓NaOH溶液沾在皮肤上，应先用大量水冲洗，然后再涂上硼酸稀溶液。
在实验室里常用NaOH溶液吸收氯气，在工业上常用NaOH溶液吸收含一氧化氮和二氧化氮的尾气，以消除污染。NO2+NO+2NaOH→2NaNO2+H2O
实验室制取少量的NaOH溶液可在饱和的Na2CO3溶液中撒入石灰末，加热、过滤。
Ca(OH)2+Na2CO3→CaCO3↓+2NaOH
4． 钠盐
（2）碳酸钠溶液与盐酸反应
Na2CO3溶液与盐酸作用时，滴加顺序不同，反应不同，产生的现象也不同，可以相互鉴别。
（3）碳酸钠和碳酸氢钠的鉴别
碳酸钠和碳酸氢钠固体的鉴别采用加热法，加热能产生CO2气体的是碳酸氢钠； 碳酸钠和碳酸氢钠溶液的鉴别采用沉淀法，加氯化钡溶液，能产生沉淀的是碳酸钠溶液。
5． 碱金属元素
（1）碱金属单质性质和用途
（2）碱金属中的一些特殊性
① 通常的合金多呈固态，而钠钾合金是液态；
② 试剂瓶中药品取出后，不允许放回原试剂瓶。但取用后剩余的钠、钾应立即放回原试剂瓶中。
③ 碱金属单质在空气或氧气中燃烧时，生成过氧化物甚至比过氧化物更复杂的氧化物，但Li只生成Li2O；
④ 碱金属单质的密度一般随核电荷数的增大而增大，但钾的密度小于钠；
⑤ 碱金属单质一般与水剧烈反应（但锂跟水反应缓慢，因为LiOH的溶解度小）；且反应后生成可燃气性质H2，因而碱金属着火后不能用泡沫灭火器和水扑灭，一般用沙土盖灭。
⑥ 碱金属单质因性质活泼，多保存在煤油中，而锂却因密度比煤油小，只能保存在液态石蜡中；
⑦ 碱金属的盐一般易溶于水，但Li2CO3却是微溶性物质；
⑧ 一般来说，酸式盐的溶解度大于正盐的溶解度，但NaHCO3较Na2CO3的溶解度小。 ⑨ 活泼金属的制取通常用电解融盐法，但碱金属的制取除了金属Li和Na主要是用电解熔融氯化物的方法制取外，其它的碱金属则用金属还原法。
如K易溶于熔盐不易分离，且电解时有副反应发生，一般采用还原法。在850℃的高温下，用Na从熔融KCl中把K置换出来：Na+KCl→K+NaCl，置换出来的K由于密度比Na小，故浮在熔融液上面，同时，由于K的沸点比Na低，在850℃时，K变为蒸气挥发出来，而Na还未气化。根据化学平衡移动原理，K的挥发导致产物浓度降低，使平衡右移，直至反应完全。
Rb和Cs的金属性更强，电解熔融盐类时，收集金属更困难；另一方面，Rb和Cs的沸点更低（分别为688℃和678.4℃），有利于气态时收集，故工业上常用活泼金属还原法制取Rb和Cs。如用金属Mg作还原剂制铷：2RbCl + MgMgCl2 + 2Rb(g)。此金属的制取原理并不是活泼金属去置换不活泼金属，而是用平衡移动原理去解释。
6． 焰色反应
（1）概念：某些金属或它们的化合物在灼烧时，火焰呈现特殊的颜色叫做焰色反应。
（2）原理：灼烧某些金属或它们的化合物时，核外电子获得能量被激发，被激发后的电子不稳定，又恢复到原来状态，以光的形式释放能量，此乃元素的性质，与价态无关。
原子结构不同，发出的光波长就不同，所以各种金属的焰色各不相同，该过程中无新物质生成，故不是化学变化，而是物理变化。
（3）操作步骤（洗、烧、蘸、烧、观）
A、点燃酒精灯。
B、铂丝在酒精灯上灼烧至火焰呈原色，如有色蘸盐酸再烧，直至呈原色。
C、铂丝蘸取固体或溶液灼烧、观察。（若是钾元素，应通过蓝色钴玻璃，滤去遮盖紫色的黄光。）
D、铂丝用稀盐酸洗净，在火焰上灼烧至原色，放好。
注：焰色反应的操作应注意下列几个问题：
①所用火焰本身的颜色要浅，以免干扰观察。
②蘸取待测物的金属丝本身在火焰上灼烧时，应无颜色，同时熔点要高，不易被氧化。用铂丝效果最好，也可用铁丝、镍丝、钨丝等来代替铂丝。但不能用铜丝，因为它在灼烧时有绿色火焰产生。
③金属丝在使用前要用稀盐酸将其表面的氧化物洗净，然后在火焰上灼烧至无焰色，以除去能起焰色反应的少量杂质。
④观察钾的焰色时，要透过蓝色的钴玻璃片。因为钾中常混有钠的化合物杂质，蓝色钴玻璃可以滤去黄色火焰，以看清钾的紫色火焰。
⑤焰色反应作为鉴别物质的一种方法，一般是在其他化学方法无效时才使用。由于碱金属盐易溶于水，且其水溶液均为无色，不能通过沉淀反应来检验碱金属离子的存在，因此常采用焰色反应来检验。
（4）钠、钾等金属的焰色
K(K+)紫色（透过蓝色钴玻璃），Na(Na+)黄色，Cu(Cu2+)绿色，Ca(Ca2+)砖红色。
6．钠盐和钾盐性质的异同
钠盐和钾盐性质很相似，但也有差别，重要的有：
（1）溶解度 钠、钾盐的溶解度都比较大，相对说来，钠盐更大些。仅NaHCO3的溶解度不大，NaCl的溶解度随温度的变化不大，这是常见的钠盐中溶解性较特殊的。
（2）吸湿性 钠盐的吸湿性比相应的钾盐强。因此，化学分析工作中常用的标准试剂许多是钾盐，如用邻苯二甲酸氢钾标定碱液的浓度，用重铬酸钾、高锰酸钾标定还原剂溶液的浓度。在配制炸药时用KNO3或KClO3，而不用相应的钠盐。
（3）结晶水 含结晶水的钠盐比钾盐多。如Na2SO4·10H2O、K2SO4、Na2HPO4·10H2O等。
碱金属离子的水合能力从Li→Cs是降低的．这也反映在盐类形成结晶水合物的倾向上。几乎所有的锂盐是水合的，钠盐约有75%是水合的，钾盐有25%是水合物，铷盐和铯盐仅有少数是水合盐。
（4）复盐 钾、钠都能形成一系列复盐。复盐有以下几种类型：
光卤石类，通式为M(Ⅰ)C1•MgCl2•H2O，其中M(Ⅰ)＝K+、Rb+、Cs+，如光卤石
KCl•MgCl2·6H2O；
通式为M(Ⅰ)2SO4•MgSO4•6H2O的矾类，其中M(Ⅰ)＝K+、Rb+、Cs+，如软钾镁巩K2SO4·MgSO4·6H2O；
通式为M(Ⅰ)M(Ⅲ)(SO4)2 ·12H2O的矾类，其中M(Ⅰ)=Na+、K+、Rb+、Cs+，M(Ⅲ)＝A13+、Cr3+、Fe3+、Co3+、Ga3+、V3+等离子，如明矾KAl(SO4)2·12H2O。
（5）稳定性：钾盐、钠盐都很稳定，唯有硝酸盐热稳定性较低，加热到一定温度就可分解，例如：
2KNO2 +O2↑ 2NaNO3 2NaNO2+O2↑ 2KNO3 1003K943K
【例题精析】
【例1】用右图的实验装置可以进行钠跟水的反应实验，并可收
集、检验生成的气体。Na的密度为0.97g·cm-3 ，煤油的密度为
0.87g·cm-3。请回答下列问题：
（1）液体物质添加完毕后，关闭活栓，打开右边胶塞，向煤油中加入一小块钠，立即塞好胶塞。反应开始前钠的位置在 处（填A、B或C）。
（2）反应后，钠在煤油层和水层界面之间上下跳动，反应平缓连续进行，试说明产生上述现象的原因： 。
（3
（4（5）本实验除能使反应平缓连续进行、收集并检验气体外，还有一个优点是 ，这是因为。
【考点分析】本题以钠和水反应的实验设计为背景，要求学生分析实验现象、评价实验装置、说明实验仪器的作用，考查学生对钠知识的掌握、迁移和应用的能力。
【思维点悟】（1）由于钠的密度度比水小却比苯大，钠将落在苯和蒸馏水的界面上即A处。
（2）钠与水反应形成气泡附着在钠块表面，使浮力增大，同时产生的气体推动钠块，使钠块上浮，脱离水面。钠脱离水面后，反应逐渐停止，气体不再产生，原附着在钠块表面的氢气泡也逐渐消失，浮力减小，钠块又下沉到水和苯的界面上，又发生反应，重复发生上述现象直至钠块反应耗尽逐渐消失。所以产生钠在煤油层和水层界面之间上下跳动的现象。（3）钠与水反应的离子方程式为：2NaOH+2H2O→2Na++2OH-+H2↑。（4）钠与水反应产生气体，U型管内压强增大，将水压入U型管的左侧，U型管的左侧的液面上升，装置中的漏斗可以防止水溢出。（5）安全，此反应是在隔绝空气的条件下进行。
【正确答案】（1）A （2）当钠跟水反应剧烈时，H2气流将Na托入煤油层中，反应停止，随着H2气流减少，Na沉到煤油层和水层的界面，反应又进行。（3）2NaOH+2H2O→2Na++2OH-+H2↑。（4）防止水溢出。（5）安全，此反应是在隔绝空气下进行的。
【例2】某干燥粉末可能由Na2O、Na2O2、Na2CO3、NaHCO3、NaCl中的一种或几种组成。将该粉末与足量的盐酸反应有气体X逸出，X通过足量的NaOH溶液后体积缩小（同温同压下测定）。若将原来混合粉末在空气中用酒精灯加热，也有气体放出，且剩余固体的质量大于原混合粉末的质量。下列判断正确的是
A．粉末中一定有Na2O、Na2O2、NaHCO3 B．粉末中一定不含有Na2CO3和NaCl
C．粉末中一定不含有Na2O和NaCl D．无法肯定粉末中是否含有Na2CO3和NaCl
【考点分析】本题是一个物质推断题，考查学生对钠的化合物的性质掌握和运用，考查学生的分析推理能力。
【思维点悟】混合粉末加盐酸有气体产生说明其中可能有Na2O2、Na2CO3、NaHCO3。又由于气体X通过NaOH溶液后体积缩小，说明气体X中同时含有O2和CO2。则原混合粉末中肯定存在Na2O2，还可能是Na2CO3或NaHCO3中的一种或两种。
将原混合粉末加热有气体放出，说明NaHCO3肯定存在。而混合物经加热后质量增大，只能是发生了如下反应：
2Na2O+O2 2Na2O2
综合以上分析得出，肯定存在的物质是：Na2O、Na2O2、NaHCO3，Na2CO3和NaCl不能肯定是否存在。
【误区警示】此题中“混合物经加热后质量增大”是分析的难点。另外这些实验无法证实NaCl的存在与否，思考中易将NaCl忽略。
【正确答案】AD
【例3】某混合物含有KCl、NaCl、Na2CO3，经分析含氯为27.08%，含钠为31.5%，则该混合物中Na2CO3的质量分数为
A．0.25% B．50% C．80% D．90%
【考点分析】这是一题混合物中某元素质量分数的求解，考查学生分析问题、解决问题和计算的能力。
【误区警示】命题者为了考查考生分析问题和解决问题的能力，常常将一些重要的信息隐含在题目当中，导致考生不能领会题意，从而造成解题错误或冗繁，甚至认为题目的条件不足而束手无策。 【思维点悟】本题采用极值法可将三种物质组成的混合物转化为两种物质组成的混合物，从而简化运算。
设原混合物质量为100g，
则100g中含Cl-的质量为：100g×27.08%=27.08g，
若混合物中氯化物全部为氯化钠，则氯化钠质量为：27.08g÷35.5×58.5=44.62g， 即含Na2CO3为：100g-44.62g=55.38g，即55.38%。
若混合物中氯化物全部为氯化钾，则氯化钾含量为：27.08g÷35.5×74.5=56.83g， 即含Na2CO3为100-56.83g=43.17g，即43.17%。
∴该混合物中Na2CO3的含量应介于二者之间，从备选答案看只有B符合题意。
【正确答案】B
【例4】下列物质性质的比较，正确的是
A．热稳定性：Na2CO3>NaHCO3>H2CO3 B．熔点：K>Na>Li
C．溶解度：NaHCO3>Na2CO3 D．氧化性：Li+>Na+>K+
【考点分析】此题考查碱金属元素的性质及递变规律。
【思维点悟】A中碳酸盐的热稳定性一般的顺序为正盐>酸式盐>碳酸，故A正确；B中碱金属单质是金属晶体，金属晶体是金属离子与自由电子的相互作用，由于碱金属元素从上到下，离子半径增大，金属键减弱，单质的熔点从上到下逐渐下降，B错；C中钠的碳酸盐的溶解性比其酸式盐要大，C错；D随着金属性的增强，碱金属离子的氧化性从上到下也逐渐减弱，D正确。
【正确答案】AD
【例5】（1）在150℃、1.01×105Pa条件下，将CO2和H2O（气）的混合气体2.38g缓慢通入装有18.58g足量Na2O2的玻璃管中充分反应后，固体质量变为20.0g。求混合气体中CO2与H2O（气）的物质的量之比。
（2）已知酚酞的变色范围：pH10至c(OH-)为6mol/L之间呈红色。将0.39gNa2O2溶解在10.0mL水中，再向所得溶液滴入2滴酚酞，先变红，片刻后红色褪去。某学生认为褪色原因是由于溶液中c(OH-)或pH超出酚酞呈红色
－的范围，你认为是否合理，通过估算出的c(OH)或pH数据说明理由。
【考点分析】此题是过氧化钠反应的计算题，考查学生混和物的计算，溶液的物质的量浓度计算。
【思维点悟】二氧化碳和水蒸气通入足量过氧化钠均产生氧气，因为将二氧化碳和水蒸气的混合气体2.38g缓慢地通入装有18.58g足量过氧化钠的玻璃管中充分反应后,固体质量变为20g，所以可用差量法解此题。
（1）1molCO2和1molH2O与足量的Na2O2反应，固体的摩尔增重量分别是28g和2g，由此我们可以设立如下的方程：
设CO2和H2O的物质的量分别是xmol和ymol
则：44x+18y=2.38
28x+ 2y=1.42 . 解出x=0.05 y=0.01
CO2和H2O的物质的量之比是5:1.
（2）0.39gNa2O2溶解在10.0mL水中，所得NaOH溶液的物质的量浓度：
c=0.39/782mol/L=1mol/L＜6mol/L，所以这样浓的溶液不会使酚酞的0.01
颜色改变，酚酞颜色褪去一定是Na2O2和水作用的生成物中有强氧化剂如H2O2，它的氧化作用，破坏了酚酞分子的发色基团，从而使酚酞的颜色褪去，而不是OH-的作用的结果。OH-的作用是可逆的，加入适当的酸，降低OH-的浓度，酚酞的红色就可以恢复，再降低到pH到小于8时，红色会再次消失。
【正确答案】（1）5：1 （2）不合理。估算所得溶液中c(OH-)约为1.0mol/L，故在酚酞呈红色的范围内[10-6mol/L
【例6】某天然碱（纯净物）可看做由CO2和NaOH反应后的产物所组成。称取天然碱样品四份，溶于水后，分别逐滴加入相同浓度的盐酸溶液30mL，产生的CO2的体积（标准状况）如下表：
2验时，产生CO2（标准状况）。 （2）另取3.32g天然碱样品于300℃加热分解至完全（300℃时Na2CO3不分解），产生CO2112mL（标准状况）和水0.45g，计算并确定该天然碱的化学式。
（3）已知Na2CO3和HCl（aq）反应分下列两步进行：
Na2CO3+HCl→NaHCO3+NaCl NaHCO3+HCl→NaCl+ H2O+ CO2↑
由上表中第Ⅳ组数据可以确定所用的HCl（aq）的溶液为 mol/L。
（4）依据上表所列数据以及天然碱的化学式，讨论并确定上述实验中CO2（标准状况）的体积V（mL）与样品质量W（g）之间的关系式。
【考点分析】本题考查了气体体积计算、化学式推导、物质的量浓度计算、划分区间讨论计算，是衡量学生综合计算的能力。
【思维点悟】（1）由表中数据可以看出，第Ⅰ组中盐酸过量，则有：672mL×
（2）由题意分析可知，天然碱主要成分为Na2CO3和NaHCO3；
再由分解反应方程式：2NaHCO3→Na2CO3+CO2↑+H2O，得：
112mLn(NaHCO3) =2n(CO2)=2×=0.01mol； 22400mL/mol2.49g=504mL 3.32g
672mL-0.01mol=0.02mol； 22400mL/mol
0.45g112mLn(H2O)==0.02mol； 18g/mol22400mL/moln(Na2CO3) =
所以：天然碱的化学式为2Na2CO3·NaHCO3·2H2O。
（3）由表中数据可以看出，第Ⅳ组中天然碱过量；
7.47g由=2.25倍，则有： 3.32g
7.74g中含Na2CO3物质的量为0.02×2.25=0.045mol；发生的反应式为：
Na2CO3 + HCl→ NaHCO3 + NaCl NaHCO3 + HCl→NaCl + CO2↑ +H2O
6726720.045mol 0.045mol mol mol 2240022400
n(HCl)= 0.045+672=0.075mol/L c(HCl)=0.075mol=2.5mol/L， 0.03L22400
所以：盐酸的物质的量浓度为2.5mol/L。
（4）依据上表所列数据以及天然碱的化学式，得：
①当盐酸与天然碱恰好完全反应生成CO2时，天然碱2Na2CO3·NaHCO3·2H2O的摩尔质量为332g/mol，每摩尔天然碱消耗5molHCl，则样品质量为：
0.03L2.5mol/L×332g/mol=4.98g； 5mol/mol
②当样品过量，Na2CO3恰好转变为NaHCO3而没有生成CO2时，则样品质量为：
0.03L2.5mol/L×332g/mol=12.45g， 2mol/mol
然后在0＜W≤4.98，4.98≤W≤12.45，W≥12.45三个区间讨论计算即可。
讨论：当0＜W≤4.98，盐酸过量：2Na2CO3·NaHCO3·2H2O～3CO2
Wmol Wmol 332332
V(CO2)=W×3×22400(mL)= 202.4W(mL)； 332
当4.98≤W≤12.45： 盐酸不足：
2Na2CO3·NaHCO3·2H2O～2HCl NaHCO3 + HCl ～ CO2
Wmol Wmol (0.075-W)mol (0.075-W)mol [1**********]2
V(CO2)=(0.075-W×2)×22400(mL)= 1680-134.9W(mL)； 332
当W＞12.45：V(CO2)=0
【正确答案】（1）504mL；（2）天然碱的化学式为2Na2CO3·NaHCO3·2H2O；
（3）盐酸的物质的量浓度为2.5mol/L；
（4）当0＜W≤4.98： V(CO2)=W×3×22400(mL) = 202.4W(mL)； 332
当4.98≤W≤12.45： V(CO2)=(0.075-W×2)×22400(mL)= 1680-134.9W(mL)； 332
当W＞12.45：V(CO2)=0
【拓展训练】
1．电子工业中制造一种光电管时，需要一种一经强光照就失去电子而接通电路的材料，制造材料的物质是
A．氢气和氯气的混和物 B．溴化银 C．铝 D．铯
2．军事上，常利用焰色反应的原理制作
A．燃烧弹 B．信号弹 C．照明弹 D．烟幕弹
3．在烧杯中加水和苯(密度：0.88 g·cm-3)各50 mL。将一小粒金属钠 (密度：0．97g·cm-3)投入烧杯中。观察到的现象可能是
A. 钠在水层中反应并四处游动 B. 钠停留在苯层中不发生反应
C. 钠在苯的液面上反应并四处游动 D. 钠在苯与水的界面处反应并可能作上下跳动
4．将4.6g钠与1.6g硫粉迅速混合起来，并放在石棉网上加热，反应后生成的固体是
A. 黄色固体混合物 B. 硫与硫化物
C. 过氧化钠与硫化钠 D. 氧化钠与硫化钠
5．镁、锂在元素周期表中具有特殊“对角线”位置关系，它们的性质相似，例如：它们的单质在过量氧气中燃烧时均只生成正常的氧化物。以下对锂的性质的叙述中不正确的是
A．Li2SO4能溶于水 B．Li遇浓硫酸能产生“钝化”现象
C．LiOH受热能分解 D．Li2CO3受热分解，生成Li2O和CO2
6．室温下，将下列物质各25克，分别投入100克水中，充分搅拌，所得溶液的溶质质量分
数最小的是
A． CaO B． Na2O C． Na D． NaOH
7．下列有关碱金属铷（Rb）的叙述中，正确的是
A．灼烧氯化铷时，火焰有特殊颜色 B．硝酸铷是离子化合物，易溶于水
C．在钠、钾、铷三种单质中，铷的熔点最高 D．氢氧化铷是弱碱
8．已知工业上真空炼铷的原理如下：RbCl＋MgMgCl2＋2Rb（g），对于此反应的进行能给予正确解释的是
A．铷的金属活动性不如镁强，故镁可置换铷
B．铷的沸点比镁低，把铷蒸气抽出时，平衡右移
C．MgCl2的热稳定性不如RbCl强D．铷的单质状态较化合态更稳定
9．钠盐和钾盐性质相似，但在很多生产实际中多用钾盐而不用钠盐，如实验室制氧气是用KClO3而不是用NaClO3，制黑火药用KNO3而不用NaNO3，并且在KNO3中不能含有NaNO3，以下各种理由合理的是
A 钾盐比钠盐更容易得到 B 钾盐的氧化性比钠盐强
C 钾盐的熔点比钠盐高 D 钠盐的吸湿性比钾盐强
10．将Na、Na2O、Na2O2的混合物与足量的水反应，在标准状况下得到672 mL混合气体，将混合气体通电后恰好完全反应，则Na、Na2O、Na2O2的物质的量之比为
A．4∶3∶2 B．1∶2∶1 C．2∶1∶1 D．1∶1∶1
11．将O2、CH4、Na2O2放入密闭容器中，在300℃条件下电火花引发反应后，容器内压强为零，由此得出原O2、CH4、Na2O2的质量比为
A．1︰1︰1 B．32︰16︰78 C．8︰8︰117 D．1︰2︰6
12．如图所示装置，试管b中盛有水，气球a中盛有干燥的Na2O2颗粒，
U形管中注有浅红色的水，将气球用橡皮筋紧缚在试管口。实验时将气
球a中的Na2O2抖落到试管b的水中，下列叙述的现象正确的是
A．U形管内红水褪色 B．试管内溶液变红
C．气球a被吹大膨胀 D．U形管水位不变
13．某研究性学习小组在整理实验室化学试剂时，发现一盛有无色溶液
的试剂瓶，标签破损，如下图。请你根据所学化学知识，对该试剂可能是什么物质的溶液做出猜想。其中猜测全部正确的是：
①Na2SO4 ②Na2CO3 ③Na2SO3
④Na2SiO3 ⑤NaHCO3
A．只有①⑤
B．只有①②③④
C．只有①②③ D．只有①②
14．（1）焰色反应属于________(
（2）做从草木灰中提取钾盐晶体的实验时，有一步操作是将过滤后的溶液在蒸发皿里加热，以得到钾盐晶体。加热过程中要 ，当蒸发到 时停止加热。
（3）用焰色反应检验K+，某同学用无锈铁丝去沾碳酸钾粉末，却沾不上，这是因为 熔融
；某同学沾上了钾盐粉末，但在酒精灯上灼烧时看到火焰是黄色而看不到紫色，这是因为 。
15．为了探究“二氧化碳是否在水存在时才能和过氧化钠反应”，某课题研究小组的同学们设计了如右图的实验装置，分别进行了甲、乙两次实验：
实验甲：干燥的二氧化碳和过氧化钠的反应。在干燥的试管Ⅱ中装入Na2O2，在通入CO2
之前，关闭K1和K2。在试管Ⅰ内装入试剂X后，打开K1和K2，通入CO2，几分
钟后，将带火星的木条插入试管Ⅲ的液面上，观察到木条不复燃，且Ⅱ中的淡黄色
没有变化。
实验乙：潮湿的二氧化碳和过氧化钠的反应。在试管Ⅰ内装入试剂Y，其他操作同实验甲。
观察到木条复燃，且Ⅱ中的淡黄色变为白色。
试回答下列问题：
（1）在装入Na2O2后，通入CO2前，关闭K1和K2的目的是
__________________________________________________________________。
（2）在实验甲中，试剂X是________；在实验乙中，试剂Y是
___________________________________________________________________。
（3）根据上述两个实验现象，得到的结论是
___________________________________________________________________。
（4）为了确保实验现象的准确性，制备CO2所用的反应物最好选用________(填编号)。
A.大理石 B．小苏打 C．烧碱 D．盐酸 E．稀硫酸 F．稀硝酸
16．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Ⅰ~Ⅳ所示。
（1）只根据图Ⅰ、Ⅱ所示实验，能够达到实验目的的是 （填装置序号）。
（2）图Ⅲ、Ⅳ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Ⅲ相比，实验Ⅳ的优点是 （填选项序号）。
A.Ⅳ比Ⅲ复杂 B.Ⅳ比Ⅲ安全 C.Ⅳ比Ⅲ操作简便
D.Ⅳ可以做到用一套装置同时进行两个对比实验，而Ⅲ不行
（3）若用实验Ⅳ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）。
（4）将碳酸氢钠溶液与澄清石灰水混合并充分反应。
①当石灰水过量时，其离子方程式为 。 ②当碳酸氢钠与氢氧化钙物质的量之比为2∶1时，所得溶液中溶质的化学式为 ，请设计实验检验所得溶液中溶质的阴离子。
。
17．将a mol的Na2O2和bmolNaHCO3固体混合后，在密闭
容器中加热到250℃，让其充分反应，假设NaHCO3分解产
生的CO2与Na2O2反应完后，H2O再与Na2O2反应．
（1）当剩余固体只有Na2CO3，排出气体中O2的物质
的量为 （用含a或b的代数式表示）
（2）当a/b>1时，剩余固体是________，排出气体是
________。
（3）当剩余固体为Na2CO3，NaOH，排出气体为O2，H2O时，a/b的值为________．
（4）当排出的O2和H2O为等物质的量时，则a/b的值为________．
－18．向100 mL 3 mol·L1的NaOH溶液中缓慢通入一定量的CO2，充分反应，测得最后溶液
的pH>7。
（1）此时溶液的溶质如果是单一成分，可能是____________________；如果是多种成分，可能是_____________。
－（2）在上述所得溶液中，逐滴缓慢滴加1 mol·L1的盐酸，所得气体(不考虑溶解于水)
的体积与所加盐酸的体积关系如图所示：
①加入盐酸200 mL之前，无气体产生，写出OA段发生反应的离子方程式__________。
②产生的CO2在标准状况下的体积为__________mL。
－③B点时，反应所得溶液中溶质的物质的量浓度是__________mol·L1(溶液体积的变化
忽略不计)。
【近五年上海高考试题】
1．（10-11）将0．4gNaOH和1．06gNa2CO3 混合并配成溶液，向溶液中滴加0．1mol·L-1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 C
2．（11-20）过氧化钠可作为氧气的来源。常温常压下二氧化碳和过氧化钠反应后，若固体质量增加了28 g，反应中有关物质韵物理量正确的是(N
表示阿伏加德罗常数)
3．[12-十一（57-60）]
钠是活泼的碱金属元素，钠及其化合物在生产和生活中有广泛的应用。
完成下列计算：
57．叠氮化钠（NaN3）受撞击完全分解产生钠和氮气，故可应用于汽车安全气囊。若产生40.32 L（标准状况下）氮气，至少需要叠氮化钠___g。
58．钠-钾合金可在核反应堆中用作热交换液。5.05 g钠-钾合金溶于200 mL水生成0.075 mol氢气。
(1)计算溶液中氢氧根离子的物质的量浓度（忽略溶液体积变化）。
(2)计算并确定该钠-钾合金的化学式。
59．氢氧化钠溶液处理铝土矿并过滤，得到含铝酸钠的溶液。向该溶液中通入二氧化碳，有下列反应：
2NaAl(OH)4+CO2→2Al(OH)3↓+Na2CO3+H2O
己知通入二氧化碳336 L（标准状况下），生成24 mol Al(OH)3和15 mol Na2CO3，若通入溶液的二氧化碳为112L（标准状况下），计算生成的Al(OH)3和Na2CO3的物质的量之比。
60．常温下，称取不同氢氧化钠样品溶于水，加盐酸中和至pH=7，然后将溶液蒸干得
上述实验①②③所用氢氧化钠均不含杂质，且实验数据可靠。通过计算，分析和比较上表3组数据，给出结论。