【暑假初高衔接】人教版化学初三（升高一）暑假预习-（必修1）第05课 钠及其化合物（1） 讲学案

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第05课时钠及其化合物（一）


学习目标：
1．掌握钠单质的性质
2．钠的氧化物及其性质，了解反应条件不同生成物可能不同
3．钠和水的反应
重点：
1．钠及其氧化物的性质
2．了解应条件不同生成物可能不同
3．钠和水的反应
难点：
1. 钠及其氧化物
2. 钠和水的反应
温故知新
1．金属材料是包含____________和___________，合金是指________________________________。
2．金属大多呈_______色（金是______色，铜是______），具有延展性，是电和热的______________。
3．金属活动顺序：__________________________________________________________________。排在氢之前的金属能将酸中的______置换出来，排在前面的金属也能将后面的金属从它的盐溶液中置换出来。
4．金属的氧化物能与酸反应生成盐和水，如氧化铁和稀盐酸____________________________________。
5．某校化学实验室废油桶中收集了溶有大量FeSO4、CuSO4的废液，此外还有一些不溶性杂质。若废液直接排放到下水道不仅造成重金属污染，而且造成浪费。该校化学兴趣小组同学设计了如下图废液处理方案，请回答有关问题。

（1）废液在加入金属X前需进行过滤，目的是将其中的　　除去。进行过滤操作所需的玻璃仪器有：　　；
（2）金属X是　　，其加入废液后发生反应的化学方程式为　　。溶液Y是　　，利用其除去铜中杂质，有关反应的化学方程式为　　。
【答案】1．纯金属，合金，在熔融的纯金属中加入其他金属或非金属材料得到具有金属特征的混合物；（2）银白，黄，紫红，良导体；（3）钾钙钠镁铝锌铁锌铅（氢）铜汞银铂金[K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb（H）Cu、Hg、Ag、Pt、Au]；氢；（4）Fe2O3＋6HCl=2FeCl3＋3H2O；（5）不溶性杂质，烧杯、玻璃杯、漏斗；Fe，Fe＋CuSO4=FeSO4＋Cu，稀硫酸，Fe＋H2SO4=FeSO4＋H2↑。






开启新世界
地球上资源丰富，好汉的大海美丽而富饶。海洋是一个巨大的化学资源宝库。其中钠元素和氯元素就是含量最高的，也是非常典型的金属元素和废金属元素。
【思考】根据钠原子的原子结构示意图可以推测出钠有哪些性质？

钠原子的最外层电子只有_____个电子，在化学反应中这个电子很容易_______。因此钠的化学性质非常活泼，表现出很强的___________。
【答案】1，失去，还原性
【实验】（播放视频）用镊子取一小块钠，用滤纸吸干表面的煤油后，用刀切去一端的外皮，观察钠的光泽和颜色，注意新切开的表面所发生的变化。

【结论】实验可知：
1．钠的物理性质：保存在________，说明密度比煤油_______；能用刀切开，说明硬度_________；钠具有_________色的______光泽。
2．钠的化学性质：新切开的钠的光亮的表面很快_________。
钠的表面生成了一薄层氧化物，这种氧化物是___________。化学方程式为____________________。
【答案】1．煤油，大，较小，银白，金属；2．变暗，氧化钠，4Na＋O2=2Na2O
【思考】为什么钠要保存在煤油里？
【练习1】下列实验室中对于少量Na的保存方法正确的是
A．保存在水中
B．密封，保存在广口瓶中
C．用铝箔包裹，密封，保存在广口瓶中
D．密封，保存在煤油中
【答案】D
【解析】少量的钠应密封保存在煤油中。
【思考】在初中阶段，我们知道铁丝在氧气中可以被点燃，那么钠在空气中是否能燃烧？
【实验】（播放视频）将一个干燥的坩埚加热，同时切取一块绿豆大小的钠。迅速投到热坩埚中。继续加热坩埚片刻，待钠熔化后立即撤掉酒精灯，观察现象。（思考：我们应该如何观察坩埚里的情况？）


△
【结论】钠受热_______，然后与氧气剧烈反应，发出____色火焰，生成一种_______________，这种淡黄色固体是过氧化钠。化学方程式___________________________。
【答案】熔化，黄，淡黄色固体，2Na＋O2=====Na2O2

【思考】上面两个实验均为氧气和钠反应，为什么现象和生成物不一样？

这是由于___________不同造成，此外改变反应物的用量也会出现产物不同，例如Na2CO3和稀盐酸，碳与氧气等。
【答案】反应条件
【练习2】下列现象或性质体现钠的物理性质的是
①钠燃烧时发出黄色火焰；②钠燃烧时生成过氧化钠；③熔点低；④密度比水小；⑤钠是热和电的良导体；⑥钠有很强的还原性
A．①③④⑤⑥ B．①②③④⑤ C．②③④⑤ D．①③④⑤
【答案】D
【解析】①火焰颜色是元素的物理性质；②钠燃烧时化学变化，所以该说法体现钠的化学性质；③钠的熔沸点是物理性质；④密度是物理性质；⑤导电、导热是物理性质；⑥还原性是物质的化学性质。所以①③④⑤符合题意，故选D。
【练习3】2．3g纯净金属钠在干燥空气中被氧化后得到3．5g固体，由此可判断其氧化产物为
A．只有Na2O B．只有Na2O2 C．Na2O和Na2O2 D．无法确定
【答案】C
【解析】此类生成物或反应物是混合物时，可采取极端法，即假设只有一种产物或反应物，计算出结果，则混合物质量在两个数值之间。假设2．3g钠全部生成Na2O时，质量为3．1g，当全部生成Na2O2时，质量为5．5g，3．5g在3．1g~5．5g之间，所以是Na2O和Na2O2混合物。故选C。

【思考】在初中，我们学习金属与酸反应时，提到过K、Ca、Na三种金属太过于活泼，能先和水发生反应。是如何反应的呢？
【实验】钠和水反应。先在装有水的烧杯中滴加几滴酚酞，将一块绿豆大小的钠投进烧杯中，观察现象。
【现象】
实验现象
简单描述
分析
钠浮在水面上
浮
钠的密度比水小
钠很快熔成一个小球
熔
反应放热，钠的熔点低
钠球在水面上四处游走
游
反应放出气体，推动钠球四处游走
发出“嘶嘶”响声
响
反应剧烈
滴有酚酞的水变红
红
反应后得到的溶液显碱性
【思考】根据实验现象及氧化还原反应的特征，推测钠与水反应的产物。

【结论】钠的性质非常活泼，能与水发生剧烈反应；反应时________热量；反应后得到的溶液显______。化学方程式____________________________，离子方程式__________________________。
【答案】放出，碱性，2Na＋2H2O = 2NaOH＋H2O；2Na＋2H2O = 2Na＋＋2OH—＋H2O
【练习4】下列做法中观察到的现象可以说明钠的密度比水小的是
A．用小刀切开金属钠 B．将钠放在坩埚中加热
C．把钠保存在煤油中 D．将钠放入盛水的烧杯中
【答案】D
【解析】在“钠与水反应”实验中可以观察到钠浮在水面上。故选D。
【练习5】将一小块金属钠投入足量的下列溶液中，既能生成气体，又能生成蓝色沉淀的是
A．MgCl2溶液 B．Ba(OH)2溶液 C．CuSO4溶液 D．CaCl2溶液
【答案】C
【解析】钠和其他金属盐溶液反应，首先钠和水反应生成NaOH，均能放出气体，接下来NaOH和盐溶液溶质发生反应。A选项是白色沉淀；B选项没有沉淀生成；C选项生成蓝色沉淀；D选项会生成微溶Ca(OH)2，过多的Ca(OH)2会以固体存在于水中，出现浑浊。故选C。
【反思】钠为什么要保存在煤油里？钠着火应该怎么扑灭？
【答案】钠着火应用干沙土灭火，不能使用水基灭火器和二氧化碳灭火器。

【思考】氧化钠和过氧化钠都是钠的氧化物，他们有什么不同？

【探究学习】推测氧化钠与水、二氧化碳反的化学方程式（与氧化钙类似）。过氧化钠的反应由是怎样呢？
Na2O＋2H2O=2NaOH；Na2O＋CO2=Na2CO3
【实验】将1~2mL水滴入盛有1~2g过氧化钠固体的试管中，立刻将带火星的木条伸入试管中，检验生成的气体，用手摸试管外壁，用pH试纸检验溶液的酸碱性。
【分析】过氧化钠与水反应有______生成，放出热量，生成__________。方程式_________________________，离子方程式______________________。
过氧化钠与二氧化碳反应也会生成氧气，化学方程式___________________________。所以过氧化钠可以用于潜水器的供氧剂。
【答案】氧气，NaOH，2Na2O2＋2H2O=4NaOH＋O2↑，2Na2O2＋2H2O=4Na＋＋4OH—＋O2↑；
2Na2O2＋2CO2=2Na2CO3＋O2


【结论】完成下表，注意氧化钠和过氧化钠的区别
名称
氧化钠
过氧化钠
化学式
Na2O
Na2O2
颜色
白色粉末
淡黄色固体
组成粒子
Na＋、O2— 2
Na＋、O2—
阳离子与阴离子之比
2：1
2：1
与水反应
Na2O＋2H2O=2NaOH
2Na2O2＋2H2O=4NaOH＋O2↑
与二氧化碳反应
Na2O＋CO2=Na2CO3
2Na2O2＋2CO2=2Na2CO3＋O2
【练习6】下列关于Na2O和Na2O2的叙述正确的是
A．Na2O与Na2O2颜色相同 B．均可与CO2、H2O反应产生氧气
C．所含氧元素的化合价均为－2 D．阴阳离子的个数比均为1：2
【答案】D
【解析】本题考查氧化钠和过氧化钠的区别；A选项氧化钠是白色粉末，过氧化钠是淡黄色固体；B选项过氧化钠能与水、二氧化碳反应生成氧气，而氧化钠不能产生氧气；C选项氧化钠中氧元素为—2价，过氧化钠中氧元素为—1价；D选项，过氧化钠是由Na+和O2— 2构成，离子个数比为1：2，氧化钠是由Na＋、O2—构成，离子个数比为2：1。故选D。
【练习7】下列说法正确的是
A．切开的金属Na暴露在空气中，光亮表面逐渐变暗：2Na＋O2=Na2O2
B．钠与盐酸反应的离子方程式：2Na＋2H＋=2Na＋＋H2↑
C．常温下Na与足量O2反应生成Na2O，随温度升高生成Na2O的速率逐渐加快
D．Na的金属活动性比Mg强，故可用Na与MgCl2溶液反应制Mg
【答案】B
【解析】A选项，切开的钠暴露在空气中，生成物是氧化钠，A选项错误；B选项，当钠和酸溶液反应时，先与酸反应，再和水反应，B选项正确；C选项常温下钠和氧气生成Na2O，但随着温度升高，会生成Na2O2，C选项错误；D选项钠和其他金属盐溶液反应，首先钠和水反应生成NaOH，接下来NaOH和盐溶液溶质发生反应，D选项错误。故选B。

【思考】一块钠暴露在空气中，最终会变成什么？

【答案】一块钠暴露在空气中，首先和氧气反应生成氧化钠，氧化钠分别和水、二氧化碳反应生成NaOH、Na2CO3，NaOH和空气中CO2反应，变成Na2CO3，两种生成的碳酸钠再与水结合成Na2CO3·10H2O，含结晶水的碳酸钠失去结晶水，再次变回Na2CO3。故一块钠暴露在空气中最终会变成Na2CO3。

本堂总结
1． 钠是一种非常活泼的金属。
2．钠能与氧气反应生成氧化钠或过氧化钠，过氧化钠、氧化钠都能与水、二氧化碳反应。
3．钠能与水发生剧烈反应。
课堂练习
1．下列关于钠的说法中，正确的是
A．钠在空气中燃烧生成白色固体
B．钠着火后可用水来灭火
C．钠的化学性质比较活泼，少量的钠可以保存在与钠不反应的煤油中
D．当钠与硫酸铜溶液反应时，有大量红色固体铜出现
【答案】C
【解析】A选项，钠在空气中燃烧生成淡黄色固体过氧化钠；B选项，因为钠能和水反应，不能用水灭火；C选项，钠不和煤油反应，且密度比煤油大，所以可以将少量钠保存在煤油里；D选项D选项钠和其他金属盐溶液反应，首先钠和水反应生成NaOH，接下来NaOH和盐溶液溶质发生反应，所以不会出现红色固体。故选C。
2．将一粒绿豆大小的金属钠，投入硫酸铜溶液的烧杯中，下列实验现象不正确的是
A．溶液中有蓝色沉淀生成
B．反应放出热量，发出嘶嘶声
C．钠熔成一个闪亮的小球，并在液面上向各方向迅速游动最后消失
D．有红色物质生成
【答案】D
【解析】D选项钠和其他金属盐溶液反应，首先钠和水反应生成NaOH，接下来NaOH和盐溶液溶质发生反应，所以现象和“钠与水”反应现象相同，最后生成蓝色沉淀。故选D。
3．下列关于Na2O与Na2O2的说法中，错误的是
A．两者颜色不同 B．均可与H2O、CO2反应
C．Na2O比Na2O2的稳定性强 D．在呼吸面具中，用Na2O2做供氧剂，不能用Na2O
【答案】C
【解析】A选项，氧化钠是白色，过氧化钠是淡黄色，A选项正确；B选项两者均能和水、二氧化碳反应，B选项正确；C选项，将氧化钠加热仍然会生成过氧化钠，所以过氧化钠比氧化钠温度；D选项过氧化钠和二氧化碳反应能生成氧气，氧化钠只能生成碳酸钠，D选项正确。故选C。
4．下列选项中的物质能与Na、Na2O、Na2O2、NaOH、Na2CO3、NaHCO3六种物质分别发生反应的是
A．H2O B．O2 C．Ca(OH)2 D．H2SO4
【答案】D
【解析】水能和Na、Na2O、Na2O2反应；O2能与Na、Na2O反应；Ca(OH)2能和Na、Na2O、Na2O2、NaHCO3反应；H2SO4能与Na、Na2O、Na2O2、NaOH、Na2CO3、NaHCO3反应。故选D。
5．下列反应中，反应条件或反应物用量改变，对生成物没有影响的是
A．Na与O2 B．Na与H2O C．Na2CO3与稀盐酸 D．C与O2
【答案】B
【解析】A选项，钠与氧气常温下生成氧化钠，加热时生成过氧化钠；B选项只生成氢氧化钠；C选项，当酸不足时CO2— 3+H+=HCO— 3，当酸足量时CO2— 3+2H+ = H2O+CO2↑；D选项，氧气不足时生成CO，氧气充足时生成CO2。故选B。
6．可用作呼吸面具中供氧剂的物质是
A．Na2O B．Na2O2 C．Na2CO3 D．NaHCO3
【答案】B
【解析】选项中仅B选项Na2O2和二氧化碳反应能生成氧气。故选B。
7．下列各组反应物中，改变反应条件或改变反应物的量，生成物种类不变的的是
A．Na和O2 B．K2CO3和HCl
C．Fe和HCl D．NaOH和CO2
【答案】C
【解析】A选项，钠与氧气常温下生成氧化钠，加热时生成过氧化钠；B选项，酸不足时CO2— 3+H+=HCO— 3，当酸足量时CO2— 3+2H+ = H2O+CO2↑；C选项Fe参与置换反应只能生成Fe2+，与用量无关；D选项，少量CO2生成Na2CO3，CO2过量时会继续反应生成NaHCO3。故选C。
8．将钠和碳分别置于如图所示的两个盛满足量氧气的集气瓶中燃烧完毕后，同时打开装置中的两个止水夹，这时观察到
A．水进入左瓶 B．水进入右瓶
C．水同时进入两瓶 D．水不进入任何一瓶
【答案】A
【解析】Na和氧气反应后生成的Na2O2是固体，不会占据集气瓶体积，C燃烧后生成的气体会占据集气瓶体积所以左瓶中气压减少，而右瓶中气压不变。故选A。
9．将一小块钠投入盛硫酸铜溶液的试管里，不可能观察到的现象是
A．熔成小球并在液面上游动 B．有气体生成
C．溶液底部有银白色物质生成 D．生成蓝色沉淀
【答案】C
【解析】本题考查钠与盐溶液反应现象，C选项溶液底部不会生成银白色固体。故选C。
10．某溶液中含有HCO—3、CO2—3、SO2—3、Na＋、NO—3五种离子。若向其中加入Na2O2粉末充分反应后(溶液体积变化忽略不计)，溶液中离子浓度保持不变的是
A．NO—3 B．CO2—3、NO—3 C．SO2—3、NO—3 D．CO2—3、NO—3、Na＋
【答案】C
【解析】当溶液中接入Na2O2粉末后，溶液中Na+、OH—离子浓度增大，题干中给出的离子中，HCO— 3能与OH—反应生成H2O和CO2— 3，故HCO— 3和OH—浓度减少，CO2— 3、Na+浓度增大，不变的是SO2—3、NO—3。故选C。
11．某课外活动小组为了检验钠与水反应的产物，设计如图装置（夹持装置省略）。首先在U形管内加入少量煤油和儿粒钠块，再从U形管高端加入水（含有酚酞），赶出空气，一段时间后点燃酒精灯加热铜丝。根据反应中观察到的现象，回答下列问题：

（1）反应过程中金属钠除了逐渐变小外，还有_______________现象，化学方程式为_______________。
（2）铜丝的变化现象_________________，反应的化学方程式是________________。
△
【答案】（1）钠在水、煤油接触面不断“跳动”，滴有酚酞的水变红，2Na＋2H2O = 2NaOH＋H2O。（2）由黑变红，CuO+H2 ==== Cu+H2O
能力提升
1．向盛有适量冷水的烧杯中滴入1~2滴酚酞溶液，取一块绿豆大小的金属钠放入烧杯中。下列实验现象、分析及结论均正确是
选项
实验现象
分析及结论
A
钠先沉入水后浮出水面
钠的密度比水小
B
钠熔成光亮的小球
反应放热，钠的沸点低
C
小球在上个与水面上四处游走，发出“嘶嘶”的响声
产生的气体不均匀，推动小球四处游走，反应剧烈
D
溶液变红
产生了碱性物质：Na＋2H2O=NaOH＋H2↑
【答案】C
【解析】A选项钠直接沉底；B选项分析及结论中应该是钠的熔点低；D选项化学方程式未配平。故选C。
2．将2．3g金属钠放入100g水中，完全反应后溶液中溶质的质量分数是
A．4100＋2.3×100% B．4100＋2.3-1.8×100% C．4100＋4×100% D．4100＋2.3-0.1×100%
【答案】D
【解析】根据化学方程式可以计算得出，2.3g Na投入100g水中会生成0.1g氢气，4g氢氧化钠，剩下溶液质量为2.3+100-0.1g，故溶质质量分数为4100＋2.3-0.1×100%，故选D。
3．将一小块钠投入足量的下列溶液中，既能产生气体，又能产生蓝色沉淀的是
A．MgCl2 B．Ba(OH)2溶液 C．CuSO4溶液 D．CaCl2溶液
【答案】C
【解析】钠和其他金属盐溶液反应，首先钠和水反应生成NaOH，均能放出气体，接下来NaOH和盐溶液溶质发生反应。A选项是白色沉淀；B选项没有沉淀生成；C选项生成蓝色沉淀；D选项会生成微溶Ca(OH)2，过多的Ca(OH)2会以固体存在于水中，出现浑浊。故选C。
4．坩埚中放一小块钠加热，钠很快那很快熔成一个小球，停止加热，立即用玻璃棒蘸取少量无水CuSO4粉末与熔化的钠接触，产生耀眼的火花，并有轻微爆鸣声，同时有红色固体生成，经检验该红色固体与稀硫酸不反应，下列说法不正确的是
A．Na受热熔成小球，说明熔点低
B．那与CuSO4粉末反应放出大量热
C．将无水CuSO4粉末改为CuSO4溶液，反应现象相同
D．在一定条件下那可以与CuSO4反应生成Cu
【答案】C
【解析】根据实验现象可知，钠的熔点低，熔融的钠与无水硫酸铜反应产生火花、有爆鸣声，说明反应放热且剧烈，有红色物质生成说明在一定条件下能与CuSO4反应生成铜。若将CuSO4粉末换成CuSO4溶液，则钠先和水反应，生成的NaOH再和CuSO4反应，现象不同。故选C。
5．有关Na2O和Na2O2，下列说法正确的是
A．Na2O与Na2O2都能与水反应生成碱，它们都是碱性氧化物
B．Na2O能被氧化成Na2O2
C．Na2O与CO2反应化合生Na2CO3，Na2O2与CO2发生置换反应，生成O2
D．Na2O2只有还原性。
【答案】B
【解析】碱性氧化物的概念是与酸反应生成盐和水的氧化物，Na2O2还有氧气生成，Na2O2不是碱性氧化物，A选项错误；B选项Na2O加热会生成Na2O2，B选项正确；C选项Na2O2与CO2发生不属于置换反应，C选项错误；Na2O2中氧元素—1，处于中间价态，即有氧化性，也有还原性。故选B。
6．在一密闭容器里有CO、H2、O2共16．5g和足量的Na2O2，用电火花引燃，使其恰好完全反应。Na2O2增重7．5g，则原混合气体中O2的质量分数是
A．54．5% B．40% C．36% D．33．3%
【答案】A
【解析】对于CO，根据关系式2CO~O2~2CO2→Na2CO3~O2；反应前后O2质量不变；对于H2同理，故反应前后氧气质量不变，固体增重的部分为CO、H2的质量，剩余是O2质量，氧气质量为16.5g—7.5g=9g，所以氧气质量分数为54.5%。故选A。
7．研究物质时会涉及物质的组成，分类，性质和用途等方面。
（1）过氧化钠属于____________（填物质的类别）。
（2）将包有少量_____色与Na2O2固体的棉花放在石棉网上，用胶头滴管向棉花上滴几滴水，棉花立刻燃烧起来。由该实验你能得出的结论是___________________
（3）在潜水艇和消防员的呼吸面具中，与Na2O2所发生的方程式为____________________。从氧化剂和还原剂角度分析，这个反应中与Na2O2的作用是________________。某潜水艇上有50人，如果每人每分钟消耗的O2在标准状况下的体积为0．80L。在标准状况下，氧气的密度为1．429g/L。假设所需要的氧气全部由与Na2O2来提供，则该潜水艇一天所需要与Na2O2的质量是_______________千克。
【答案】（1）氧化物；黄，过氧化钠和水反应是放热反应，且有氧气生成；（3）2Na2O2＋2CO2=2Na2CO3＋O2，即是氧化剂也是还原剂，402．26
8．某课外活动小组设计了如图所示的装置，验证CO2和Na2O2反应时需要与水接触。
I．【装置分析】
（1）装置①中发生的离子方程式___________________。
（2）装置②中的试剂是__________。
A．饱和NaHCO3溶液 B．饱和Na2CO3溶液 C．浓硫酸
（3）装置③中的试剂是________________（填物质名称）。
II．【实验步骤】
步骤1：打开K2，关闭K1，打开分液漏斗活塞，将带火星的木条放在a处。
步骤2：打开K1，关闭K2，打开分液漏斗活塞，将带火星的木条放在a处。
（4）步骤1和步骤2中，a处的实验现象分别是_____________，_________________。
（5）Na2O2与CO2反应的化学方程式_____________________。
III．【实验反思】
（6）有同学提出疑问，上述实验不足以证明有水存在时Na2O2与CO2反应发生了化学反应。其理由是__________________________。
（7）需要补充的实验操作：取装置⑤中反应后的少量固体置于烧杯中，____________________。
【答案】（1）CaCO3+2H+=Ca2++H2O+CO2↑；（2）A；（3）浓硫酸；（4）步骤1带火星木条不复燃，步骤2带火星木条复燃；（5）2Na2O2＋2CO2=2Na2CO3＋O2；（6）CO2气体中混有水，水也能和过氧化钠反应产生氧气，使带火星木条复燃；（7）加入稀盐酸，将产生的气体通入澄清石灰水中。