【同步讲义】高中化学（苏教版2019）必修第一册--3.2.1 钠的性质与制备 讲义

第二单元 金属钠及钠的化合物

第1课时 钠的性质与制备

知识点01  钠的结构与性质

1．钠的原子结构及存在

(1)钠的原子结构

钠原子易_______最外层的一个电子，形成具有稳定电子层结构的_______。

(2)钠的存在

钠元素在自然界中以_______态存在，如_______、_______、_______等。

2．实验探究钠的性质

(1)钠与氧气的反应

(2)钠与水的反应

①操作：向盛有水(滴有酚酞)的小烧杯中投入一小块金属钠。

②实验记录

③实验结论

钠与水_______反应，生成____________________________。

3．钠的性质

(1)钠的物理性质

_______色，有金属光泽的固体，质地柔软，熔点低(_______100 ℃)，密度比水的_______，但比煤油的_______。

(2)钠的化学性质

钠是活泼的_______，能与非金属、水、酸反应，在反应中均失去一个电子表现强_______性。

4．钠的制备和用途

(1)制备

工业上______________可以得到金属钠，化学方程式为：____________________________。

(2)用途

①钠和钾的合金常温下呈_______态，可用作快中子反应堆的______________。

②高压钠灯发出的_______光射程远，透雾能力强，常用作路灯。

③金属钠还可以用于钛、锆、铌、钽等金属的冶炼。如Na与TiCl4反应：____________________________。

【即学即练1】关于钠的叙述中，正确的是(　　)

A．钠是银白色金属，硬度很大

B．将金属钠放在坩埚里用酒精灯加热，金属钠剧烈燃烧，产生黄色火焰，生成淡黄色固体氧化钠

C．金属钠在空气中燃烧，生成过氧化钠

D．金属钠的熔点很高

知识点02  氧化钠和过氧化钠

1．氧化钠的性质

(1)氧化钠是一种_______色的_______氧化物，能与水、酸、酸性氧化物等发生反应。

(2)写出下列反应的化学方程式：

①氧化钠与水反应：___________________________________；

②氧化钠溶于盐酸：___________________________________；

③氧化钠与CO2反应：___________________________________。

2．过氧化钠的性质

(1)过氧化钠与水反应的化学方程式是___________________________________。

氧化剂是______________，还原剂是______________。

(2)过氧化钠与二氧化碳反应的化学方程式是____________________________，可用于呼吸面具或潜水艇中作为_______的来源。

3．氧化钠与过氧化钠的比较

【即学即练2】如果金属钠着火，可以采取的灭火方法是（    ）

A．水           B．干粉灭火器          C．泡沫灭火器        D．沙子

【即学即练3】写出Na2O2分别与水和CO2反应的方程式，并分析电子转移方向和数目。指出该反应的氧化剂和还原剂。

考法01  金属钠的性质

1．钠与O2的反应

(1)常温下，钠容易与氧气发生反应，这说明钠比铁、铝、镁等金属活泼得多，4Na＋O2===2Na2O。

(2)钠受热后，可以与氧气剧烈反应，产生黄色火焰，生成一种淡黄色固体——过氧化钠，2Na＋O2Na2O2。

2．钠与水(滴有酚酞)反应

实验证明，钠与水反应生成了NaOH和H2，钠与水反应的实质是钠与水电离出的氢离子反应。

(1)反应实质：水是一种非常弱的电解质，水可以微弱地电离出H＋，钠与水反应的实质是Na与H+的反应。

(2)反应类型：置换反应。

(3)化学方程式：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑。

3．钠和盐溶液的反应

(1)钠与盐溶液反应仍是Na与H2O的反应。因盐中金属离子被水分子包围，使Na不能与之接触。Na与H2O反应生成NaOH，若与盐能生成难溶碱，则盐也会参与反应。

如将Na加入CuSO4溶液中，反应的第一步为：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑

第二步为：2NaOH＋CuSO4===Cu(OH)2↓＋Na2SO4

合并为：2Na＋CuSO4＋2H2O===Cu(OH)2↓＋Na2SO4＋H2↑

因此钠不能从盐溶液中置换出金属。

(2)若盐为熔融状态，钠可以置换出较不活泼的金属，如4Na＋TiCl44NaCl＋Ti。

【典例1】金属钠分别与下列溶液反应时，既有气体放出又有白色沉淀生成的是(　　)

A．盐酸            B．氯化钠            C．氯化铜         D．氯化镁

考法02  Na2O与Na2O2的比较

1．Na2O和Na2O2性质的比较

2．Na2O2与CO2和H2O反应探究

(1)物质的量的关系：

无论是CO2或H2O(g)的单一物质还是二者的混合物，通过足量的Na2O2时，CO2或H2O(g)与放出O2的物质的量之比均为2∶1，即气体减小的体积等于生成O2的体积。

(2)固体质量关系：

相当于固体(Na2O2)只吸收了CO2中的“CO”，H2O中的“H2”；可以看作发生相应的反应：Na2O2＋CO===Na2CO3、Na2O2＋H2===2NaOH(实际上两反应不能发生)。

(3)先后顺序关系：

一定量的Na2O2与一定量CO2和H2O(g)的混合物的反应，解决问题时可视作Na2O2先与CO2反应，待CO2反应完成后，Na2O2再与H2O发生反应。

(4)电子转移关系：

两反应都是Na2O2自身发生氧化还原反应，每有1 mol O2生成时，转移的电子均为2 mol。关系式为：2Na2O2～O2～2e－。

【典例2】下列对于Na2O、Na2O2的比较正确的一项是(　　)

A．Na2O、Na2O2都是钠的氧化物，都是碱性氧化物

B．Na2O、Na2O2都是易溶于水(与水反应)的白色固体

C．Na2O2是强氧化剂，具有漂白性，能够用来漂白食品

D．Na2O2与水反应时，1 mol Na2O2在反应中转移1 mol电子

题组A  基础过关练

1．钠在自然界中最主要的存在形式是（    ）

A．游离态 　　B．氯化钠 　　C．硫酸钠 　　D．硝酸钠

2．下列关于金属钠的说法中，错误的是（    ）

A．钠只有在加热条件下才能与氯气反应

B．钠与氧气反应的产物与条件有关

C．钠在反应中易失去电子，表现出还原性

D．钠应保存在煤油中

3．为维持人体内电解质平衡，人在大量出汗后应及时补充的离子是（　  　）

A．Na+       B．Ca2+       C．Mg2+       D．Fe3+

4．下列有关钠的存在、保存及取用方法的描述正确的是(　　)

A．钠在自然界中主要以化合态形式存在，少量以游离态形式存在

B．钠需要密封保存在四氯化碳中

C．实验室中可直接用药匙取用钠

D．实验室中取用后剩余的钠要放回原试剂瓶中

5．将一小块钠投入到盛有氯化镁溶液的试管里，不可能观察到的现象是(　　)

A．钠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．溶液变浑浊

6．实验室中，用镊子从煤油中取出一小块金属钠，然后用滤纸吸干表面的煤油，再用小刀切开观察。在这一实验过程中不能得出的钠的物理性质是(　　)

A．钠在常温下是固体  B．钠的熔点很低

C．钠具有银白色的金属光泽  D．金属钠很软

7．下面是比较氧化钠和过氧化钠性质异同点的有关叙述，其中错误的是(　　)

A．氧化钠和过氧化钠长期置于空气中最终所得固体产物相同

B．氧化钠和过氧化钠都能与二氧化碳或水发生化合反应

C．氧化钠和过氧化钠与水反应都有氢氧化钠生成

D．过氧化钠是强氧化剂，而氧化钠只是一种碱性氧化物

8．用流程图示的方法可以清楚反映物质之间的转化关系。如Na→乙→NaOH→NaCl，则在常温下，上述转化关系内的物质乙是(　　)

A．Na2O2          B．Na2O          C．NaCl          D．Na2CO3

9．向分别盛有100 mL水、100 mL盐酸、100 mL硫酸铜溶液的X、Y、Z三个烧杯中分别投入1.15 g Na，Na完全反应，下列说法正确的是(　　)

A．三个烧杯中一定均会发生的反应：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑

B．三个烧杯中的反应，相比而言，X中的反应最剧烈

C．Z烧杯中一定会有Cu(OH)2沉淀生成

D．三个烧杯中生成的气体的质量不相同

10．填空：

在空气中切开一块金属钠，可看到断面呈      色，具有              ，但断面很快变      ，主要是由于生成一薄层            ，若把钠放在石棉网上加热可观察到                                ，反应的化学方程式为                          ，其中还原剂为            。若把1.15g钠放在足量的氯气中燃烧，生成氯化钠的质量是     g，反应方程式是                                 。

11．某研究性学习小组拟用如图所示装置进行实验，以证明Na2O2与H2O反应：

a．生成氧气　  b．反应放热

(1)用以验证结论a的实验方法是______________________________。

(2)用以验证结论b的实验方法是_______________________________________________。

题组B  能力提升练

1．关于氧化钠和过氧化钠的叙述正确的是(　　)

A．氧化钠比过氧化钠稳定

B．都能与二氧化碳、水反应产生氧气

C．所含氧元素的化合价都为－2价

D．阴、阳离子的个数比都为1∶2

2．下列对于Na2O、Na2O2的比较正确的一项是(　　)

A．Na2O、Na2O2都是钠的氧化物，都是碱性氧化物

B．Na2O、Na2O2都是易溶于水(与水反应)的白色固体

C．Na2O2是强氧化剂，具有漂白性，能够用来漂白食品

D．Na2O2与水反应时，1 mol Na2O2在反应中转移1 mol电子

3．钾(K)与Na在化学性质上具有很大的相似性，但K比Na的活泼性强，下面是根据Na的性质对K的性质的预测，其中正确的是（    ）

A．因为K的活泼性强，所以钾不能保存在煤油中

B．K可以被空气中的氧气所氧化，且产物是K2O

C．K与水能够反应，但不如Na与水的反应剧烈，但产物都有氢气

D．K可以与水剧烈反应，生成氢气

4．某化学研究性学习小组设计了如图所示的实验装置，目的是做钠与水反应的实验并验证：①钠的物理性质；②钠和水反应的产物。请回答下列问题：

(1)实验开始时，欲使钠与水接触反应，应如何操作？

____________________________________________________。

(2)反应开始后，试管中能观察到的实验现象是________(填字母)。

A．钠在水层中反应，熔成小球并四处游动

B．钠在两液体界面处反应，熔成小球并可能作上下跳动

C．钠在煤油层中反应，熔成小球并四处游动

D．钠不断地变小至消失

E．钠停留在煤油层中不反应

F．煤油中有气泡产生

(3)通过上述现象，能够验证钠的哪些物理性质：______________________________________。

题组C  培优拔尖练

1．将少量金属钠分别投入下列溶液中，有气体放出，且溶液质量减轻的是(　　)

A．稀盐酸       B．氢氧化钠溶液     C．硫酸钾溶液   D．硫酸铜溶液

2．某同学探究金属Na与CO2的反应，实验如下：

下列说法不正确的是(　　)

A．生成的黑色固体中含有C

B．白色固体是Na2O

C．实验说明CO2具有氧化性

D．金属Na着火不能用CO2灭火

3．把2.3g钠放入水中，要使每100个水分子中含有1个Na+离子，所需水的质量是（    ）

A．184g        B．181.8g         C．180g          D．183.6g

4．已知用金属钠制备氧化钠，可有多种方法：

①4Na＋O2=2Na2O

②4Na＋CO2=2Na2O＋C

③2NaNO2(亚硝酸钠)＋6Na=Na2O＋N2↑

（1）上述三种方法最好的是________，原因是________________________________________。

（2）上述反应③中NaNO2作________剂，当有1 mol NaNO2反应时，电子转移的数目是________。

5．为了探究过氧化钠的强氧化性，某小组设计了如图所示的实验装置。

实验步骤及现象如下：

①检查装置气密性后，装入药品并连接仪器。

②缓慢通入一定量的N2后，将装置D连接好(导管末端未伸入集气瓶中)，再向圆底烧瓶中缓慢加浓盐酸，A中剧烈反应，有黄绿色气体产生。

③待产生连续气泡后，将装置D中的导管末端伸入集气瓶中，收集到无色气体。

④反应一段时间后，关闭分液漏斗的活塞，再通一段时间N2，直至装置中气体变为无色。

回答下列问题：

(1)装置D中收集的无色气体能使带火星的木条复燃，据此推断该气体是________，解释产生该气体的原因是(用化学方程式表示)_______________________________________________。

(2)装置B中湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝。甲同学根据A中气体的颜色推测试纸变蓝时发生的反应可能是(写化学方程式)________ _____________________________________。乙同学认为使试纸变蓝的原因也可能是____________________________________________。

(3)资料显示，Na2O2与干燥的HCl能发生化学反应生成Cl2，该反应的化学方程式为

________________________________。