第一节钠及其化合物

本节学习目标

能从钠原子结构解释金属钠的强还原性、保存方法和主要反应。
能依据实验现象说明钠与氧气、水反应的产物、条件与能量变化。
掌握 $N a_{2} O$ 、 $N a_{2} O_{2}$ 、 $N a_{2} C O_{3}$ 、 $N a H C O_{3}$ 的类别、性质、转化和用途。
能用比较实验鉴别 $N a_{2} C O_{3}$ 与 $N a H C O_{3}$ ，并完成除杂、推断和定量计算。
掌握焰色试验的操作、典型焰色及干扰排除方法。

核心知识点讲解

一、知识对象与物质情境

海水中含有丰富的钠元素，但钠在自然界中以 $N a C l$ 、 $N a_{2} C O_{3}$ 、 $N a_{2} S O_{4}$ 等化合态存在。原因是钠原子最外层只有 1 个电子，反应时很容易失去：

N a - e^{-} = N a^{+}

因此，金属钠是强还原剂；研究钠及其化合物时，可以沿“原子结构—单质性质—化合物类别—物质转化—实验应用”的主线展开。

二、核心概念与物质分类

物质	类别与状态	关键特征	典型用途或处理
$N a$	金属单质，银白色固体	质软，密度小于水，熔点较低，强还原性	保存在煤油或石蜡油中
$N a_{2} O$	碱性氧化物，白色固体	与水、酸性氧化物、酸反应	常温下钠表面氧化产物
$N a_{2} O_{2}$	过氧化物，淡黄色固体	与水、 $C O_{2}$ 反应放出 $O_{2}$	供氧剂、强氧化性物质
$N a O H$	强碱	易溶于水，溶液呈强碱性	化工原料
$N a_{2} C O_{3}$	盐，白色粉末，俗称纯碱	水溶液碱性较强，热稳定性较强	玻璃、造纸、纺织、洗涤
$N a H C O_{3}$	酸式盐，细小白色晶体，俗称小苏打	溶解度较小，碱性较弱，受热分解	发酵粉、灭火剂、抗酸剂

“纯碱”只是俗名， $N a_{2} C O_{3}$ 按组成仍属于盐； $N a_{2} O_{2}$ 中氧元素为 $- 1$ 价，不属于普通碱性氧化物。

三、关键规律、反应原理与方程式

1. 钠与氧气

新切开的钠呈银白色，很快变暗，是常温下生成白色 $N a_{2} O$ ：

4 N a + O_{2} = 2 N a_{2} O

钠加热燃烧时先熔化，发出黄色火焰，生成淡黄色 $N a_{2} O_{2}$ ：

2 N a + O_{2} Δ N a_{2} O_{2}

同样的反应物因条件不同产生不同产物，书写方程式时必须检查反应条件。

2. 钠与水

2 N a + 2 H_{2} O = 2 N a O H + H_{2} ↑

离子方程式为：

2 N a + 2 H_{2} O = 2 N a^{+} + 2 O H^{-} + H_{2} ↑

反应中 $N a$ 从 $0$ 价升到 $+ 1$ 价，是还原剂；水中的氢从 $+ 1$ 价降到 $0$ 价，水是氧化剂。钠着火不能用水灭火，应使用干砂或专用灭火剂。

3. 氧化钠与过氧化钠

N a_{2} O + H_{2} O = 2 N a O H

2 N a_{2} O_{2} + 2 H_{2} O = 4 N a O H + O_{2} ↑

2 N a_{2} O_{2} + 2 C O_{2} = 2 N a_{2} C O_{3} + O_{2}

$N a_{2} O_{2}$ 与水反应时，试管发热、带火星木条复燃、所得溶液显碱性，分别证明反应放热、产生氧气和生成碱。它能同时消耗 $C O_{2}$ 并释放 $O_{2}$ ，因而可用于呼吸面具或潜水器供氧。

4. 碳酸钠与碳酸氢钠

二者都能与强酸反应放出 $C O_{2}$ ：

C O_{3}^{2 -} + 2 H^{+} = C O_{2} ↑ + H_{2} O

反应分两步进行：

C O_{3}^{2 -} + H^{+} = H C O_{3}^{-}

H C O_{3}^{-} + H^{+} = C O_{2} ↑ + H_{2} O

$N a H C O_{3}$ 受热分解，而 $N a_{2} C O_{3}$ 热稳定性较强：

2 N a H C O_{3} Δ N a_{2} C O_{3} + H_{2} O + C O_{2} ↑

$N a_{2} C O_{3}$ 溶液可与含 $C a^{2 +}$ 的溶液生成白色沉淀：

C O_{3}^{2 -} + C a^{2 +} = C a C O_{3} ↓

四、典型转化模型与分析方法

钠元素常见转化链为：

N a \to N a_{2} O 或 N a_{2} O_{2} \to N a O H \to N a_{2} C O_{3} ⇌ N a H C O_{3}

$N a_{2} C O_{3}$ 与 $N a H C O_{3}$ 的相互转化：

N a_{2} C O_{3} + C O_{2} + H_{2} O = 2 N a H C O_{3}

N a H C O_{3} + N a O H = N a_{2} C O_{3} + H_{2} O

解决转化题时依次做四件事：确定物质类别；根据类别预测性质；检查反应条件；用现象或方程式验证。鉴别要选择产生不同现象的试剂，除杂则要求“除去杂质、不引入新杂质、尽量不损失主体”。

五、实验现象、装置与证据

1. $N a_{2} C O_{3}$ 与 $N a H C O_{3}$ 比较

比较项目	$N a_{2} C O_{3}$	$N a H C O_{3}$
外观	白色粉末	细小白色晶体
加少量水	结块并放热，可形成水合晶体	溶解并吸热
溶解性	较大	较小
溶液碱性	较强，酚酞颜色较深	较弱，酚酞颜色较浅
热稳定性	较稳定	受热生成 $N a_{2} C O_{3}$ 、 $C O_{2}$ 、 $H_{2} O$
与等浓度盐酸反应	逐步反应，开始放气较慢	直接放气，通常更快

2. 焰色试验

操作顺序是“洗—烧—蘸—烧—看”：用盐酸洗净铂丝或无锈铁丝；灼烧至火焰恢复原色；蘸取试样；放在外焰灼烧；观察颜色。钠为黄色，钾为紫色，观察钾时要透过蓝色钴玻璃滤去钠的黄色干扰。焰色来自元素，是物理变化；阴离子不同通常不影响同一金属元素的焰色。

六、题型应用与迁移

现象解释：从密度、熔点、反应放热、气体生成和溶液碱性逐项解释钠与水反应。
鉴别与除杂：用加热法鉴别或除去 $N a_{2} C O_{3}$ 中少量 $N a H C O_{3}$ ；不能用加酸法除杂，因为主体也反应。
物质推断：根据淡黄色、供氧、遇水放热等信息锁定 $N a_{2} O_{2}$ 。
定量分析：把质量变化、气体体积或吸收装置增重转换为 $N a H C O_{3}$ 或 $N a_{2} O_{2}$ 的物质的量。

重点梳理

1. 条件决定钠的氧化产物

这是方程式书写和物质推断的高频触发点。常温表面变暗对应 $N a_{2} O$ ；加热燃烧、黄色火焰和淡黄色固体对应 $N a_{2} O_{2}$ 。看到“燃烧”就不能写成生成 $N a_{2} O$ 。

2. $N a_{2} O_{2}$ 的供氧能力

判断用途时同时抓住“消耗水或 $C O_{2}$ ”和“释放 $O_{2}$ ”。若分析氧化还原关系， $N a_{2} O_{2}$ 中 $- 1$ 价氧一部分升为 $0$ 价、一部分降为 $- 2$ 价，它在反应中既作氧化剂又作还原剂。

3. 两种碳酸盐的性质差异

鉴别、除杂和转化都建立在溶解性、碱性、反应速率和热稳定性差异上。固体鉴别优先加热；溶液鉴别可控制试剂量，利用与 $C a C l_{2}$ 、 $B a C l_{2}$ 等反应的现象差异，但必须说明条件，避免过量试剂改变结论。

4. 焰色试验的对象是元素

当题目给出不同钠盐或钾盐时，应判断同一金属元素具有相同焰色。试验前清洗和空烧用于排除残留离子的干扰，不是为了促使试样发生特定化学反应。

难点突破

1. 钠与盐溶液的反应顺序

钠投入盐溶液时通常先与水反应生成 $N a O H$ 和 $H_{2}$ ，再看 $O H^{-}$ 是否与盐中的阳离子反应。例如钠投入 $C u S O_{4}$ 溶液，不会置换出铜，而会产生气泡和蓝色沉淀：

2 N a + 2 H_{2} O = 2 N a O H + H_{2} ↑

C u^{2 +} + 2 O H^{-} = C u (O H)_{2} ↓

2. 加酸放气为何可能有先后

向 $N a_{2} C O_{3}$ 溶液逐滴加少量酸时， $C O_{3}^{2 -}$ 先变为 $H C O_{3}^{-}$ ，未必立刻出现气泡；继续加酸才生成 $C O_{2}$ 。向 $N a H C O_{3}$ 溶液加酸则可直接放气。题目若强调“逐滴、少量、现象出现先后”，必须按两步反应分析。

3. 误把现象当结论

“带火星木条复燃”是现象，“生成氧气”是结论；“酚酞变红”是现象，“生成碱性物质”是结论。实验答题应按“操作—现象—结论—方程式”完整表达。

例题讲解

例题一：鉴别与除杂

有两包白色固体，分别为 $N a_{2} C O_{3}$ 和 $N a H C O_{3}$ 。请设计一种鉴别方法，并说明怎样除去 $N a_{2} C O_{3}$ 固体中的少量 $N a H C O_{3}$ 。

题眼： 两者热稳定性不同。

分析： 分别加热，只有 $N a H C O_{3}$ 分解产生能使澄清石灰水变浑浊的 $C O_{2}$ 。除杂时直接充分加热，可把杂质转化为主体物质。

答案： 分别取少量固体置于试管中加热，将气体通入澄清石灰水。产生使石灰水变浑浊气体的是 $N a H C O_{3}$ ，无明显现象的是 $N a_{2} C O_{3}$ 。除杂时将混合物充分加热至质量不再变化：

2 N a H C O_{3} Δ N a_{2} C O_{3} + H_{2} O + C O_{2} ↑

反思： 同时能使两种物质发生相同现象的试剂不能直接用于鉴别；除杂方法还要保证主体保留。

例题二：过氧化钠供氧计算

若需制得标准状况下 $11.2 L$ 的 $O_{2}$ ，理论上至少需要多少克 $N a_{2} O_{2}$ ？

题眼： 标准状况气体体积先换算为物质的量；反应中 $2 mol$ $N a_{2} O_{2}$ 生成 $1 mol$ $O_{2}$ 。

步骤：

n (O_{2}) = \frac{11.2 L}{22.4 L \cdot mo l ^{- 1}} = 0.500 mol

n (N a_{2} O_{2}) = 2 n (O_{2}) = 1.00 mol

m (N a_{2} O_{2}) = 1.00 mol \times 78 g \cdot mo l^{- 1} = 78.0 g

答案： 理论上需要 $78.0 g$ $N a_{2} O_{2}$ 。

易错点整理

常见错误表现	错因分析	正确处理步骤
写“钠燃烧生成 $N a_{2} O$ ”	忽略反应条件	先判断常温还是加热燃烧，再确定产物
把“纯碱”归为碱	用俗名代替组成判断	按阳离子和酸根组成判断， $N a_{2} C O_{3}$ 是盐
认为钠可从盐溶液中置换出较不活泼金属	忽略钠先与水反应	先写钠与水反应，再判断 $O H^{-}$ 的后续反应
用盐酸鉴别两种碳酸盐却不控制条件	二者都能放出 $C O_{2}$	优先用加热法，或明确逐滴、等浓度等条件
用水扑灭钠火灾	忽略钠与水剧烈反应并放出可燃气体	使用干砂或专用灭火剂
观察钾的焰色时不使用蓝色钴玻璃	微量钠的黄色掩盖紫色	透过蓝色钴玻璃观察并说明作用

考点考证点整理

考点一：钠的性质与现象解释

出题思路：给出切割、燃烧、与水反应或投入盐溶液的实验情境。
关键条件：常温或加热；水还是盐溶液；是否滴加指示剂。
解答要点：按现象逐项对应物理性质或反应事实，写出配平方程式并判断氧化剂、还原剂。
易扣分点：把“游动”解释成钠本身有动力；漏写反应放热；产物条件写错。

考点二： $N a_{2} O_{2}$ 的性质与应用

出题思路：以呼吸面具、潜水器、棉花燃烧或气体净化装置为载体。
关键条件：接触 $H_{2} O$ 或 $C O_{2}$ ；产生的气体能使带火星木条复燃。
解答要点：写出供氧方程式；从质量、物质的量或气体体积建立比例；说明反应放热时需联系实验现象。
易扣分点：把氧气写成来自 $C O_{2}$ ；方程式漏配平；忽略 $N a_{2} O_{2}$ 中氧为 $- 1$ 价。

考点三： $N a_{2} C O_{3}$ 与 $N a H C O_{3}$ 的比较

出题思路：鉴别、除杂、转化、加酸现象、混合物含量测定。
关键条件：固体还是溶液；酸的滴加顺序和用量；是否充分加热。
解答要点：先列性质差异，再选择产生不同现象且不引入干扰的方法；定量题利用质量差或 $C O_{2}$ 的量。
易扣分点：只写试剂不写操作与现象；除杂时损失主体；离子方程式一步写错。

考点四：焰色试验

出题思路：根据火焰颜色判断元素，或评价操作规范。
关键条件：是否先清洗并空烧；钾元素是否受钠干扰。
解答要点：写出完整操作链；钠黄色、钾紫色；蓝色钴玻璃滤去黄色光。
易扣分点：把焰色试验说成化学变化；把颜色归因于阴离子。

练习题

基础训练

写出钠在常温和加热条件下分别与氧气反应的方程式，并指出两种固体的颜色。
解释钠与水反应中“浮、熔、游、红”四种现象。
写出 $N a_{2} O_{2}$ 分别与水、 $C O_{2}$ 反应的方程式。
判断正误： $N a_{2} C O_{3}$ 俗称纯碱，因此属于碱；焰色试验发生了化学变化。

巩固训练

将一小块钠投入 $C u S O_{4}$ 溶液，描述主要现象并写出相关方程式。
有 $N a_{2} C O_{3}$ 、 $N a H C O_{3}$ 两种无标签溶液。请提出一种有明确不同现象的鉴别方案。
某淡黄色固体遇水后使带火星木条复燃，并使酚酞溶液变红。判断该固体并写出反应方程式。
为什么观察钾元素焰色时要透过蓝色钴玻璃？

提升训练

将 $16.8 g$ 的 $N a H C O_{3}$ 充分加热，理论上固体质量减少多少克？
一份 $N a_{2} C O_{3}$ 和 $N a H C O_{3}$ 的混合物质量为 $27.4 g$ ，充分加热后质量变为 $21.2 g$ 。求原混合物中 $N a H C O_{3}$ 的质量分数。

练习题答案

常温： $4 N a + O_{2} = 2 N a_{2} O$ ， $N a_{2} O$ 为白色；加热： $2 N a + O_{2} Δ N a_{2} O_{2}$ ， $N a_{2} O_{2}$ 为淡黄色。
“浮”说明钠的密度小于水；“熔”说明反应放热且钠熔点较低；“游”说明生成的 $H_{2}$ 推动钠运动；“红”说明生成 $N a O H$ ，溶液呈碱性。
$2 N a_{2} O_{2} + 2 H_{2} O = 4 N a O H + O_{2} ↑$ ； $2 N a_{2} O_{2} + 2 C O_{2} = 2 N a_{2} C O_{3} + O_{2}$ 。
两项都错误。 $N a_{2} C O_{3}$ 是盐；焰色试验是物理变化。
钠浮在液面、熔化并游动，产生气泡，同时有蓝色沉淀生成。反应为 $2 N a + 2 H_{2} O = 2 N a O H + H_{2} ↑$ ， $C u S O_{4} + 2 N a O H = C u (O H)_{2} ↓ + N a_{2} S O_{4}$ 。
分别取少量溶液，滴加 $C a C l_{2}$ 溶液；产生白色沉淀的是 $N a_{2} C O_{3}$ 溶液，通常无明显现象的是 $N a H C O_{3}$ 溶液。关键离子方程式为 $C a^{2 +} + C O_{3}^{2 -} = C a C O_{3} ↓$ 。
固体为 $N a_{2} O_{2}$ 。方程式为 $2 N a_{2} O_{2} + 2 H_{2} O = 4 N a O H + O_{2} ↑$ 。
钾盐中常混有微量钠盐，钠的黄色火焰很强，会掩盖钾的紫色；蓝色钴玻璃可滤去黄色光。
$2 N a H C O_{3} Δ N a_{2} C O_{3} + H_{2} O + C O_{2} ↑$ 。 $168 g$ $N a H C O_{3}$ 受热减少 $62 g$ ，所以 $16.8 g$ 减少 $6.20 g$ 。
加热后减少 $27.4 - 21.2 = 6.2 g$ 。由 $168 g$ $N a H C O_{3}$ 对应减少 $62 g$ ，得 $m (N a H C O_{3}) = 16.8 g$ 。质量分数为 $16.8/27.4 \times 100% \approx 61.3%$ 。

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第一节 钠及其化合物

第一节 钠及其化合物

本节学习目标

核心知识点讲解

一、知识对象与物质情境

二、核心概念与物质分类

三、关键规律、反应原理与方程式

1. 钠与氧气

2. 钠与水

3. 氧化钠与过氧化钠

4. 碳酸钠与碳酸氢钠

四、典型转化模型与分析方法

五、实验现象、装置与证据

1. Na2​CO3​ 与 NaHCO3​ 比较

2. 焰色试验

六、题型应用与迁移

重点梳理

1. 条件决定钠的氧化产物

2. Na2​O2​ 的供氧能力

3. 两种碳酸盐的性质差异

4. 焰色试验的对象是元素

难点突破

1. 钠与盐溶液的反应顺序

2. 加酸放气为何可能有先后

3. 误把现象当结论

例题讲解

例题一：鉴别与除杂

例题二：过氧化钠供氧计算

易错点整理

考点考证点整理

考点一：钠的性质与现象解释

考点二：Na2​O2​ 的性质与应用

考点三：Na2​CO3​ 与 NaHCO3​ 的比较

考点四：焰色试验

练习题

基础训练

巩固训练

提升训练

练习题答案

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Table of Contents

第一节钠及其化合物

第一节钠及其化合物

1. $N a_{2} C O_{3}$ 与 $N a H C O_{3}$ 比较

2. $N a_{2} O_{2}$ 的供氧能力

考点二： $N a_{2} O_{2}$ 的性质与应用

考点三： $N a_{2} C O_{3}$ 与 $N a H C O_{3}$ 的比较