高中化学人教版 (2019)必修 第一册第一节 钠及其化合物导学案

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第一节  钠及其化合物

基础课时7  钠及其氧化物

一、钠的性质及应用

1．钠的存在与物理性质

(1)钠元素在自然界中都以化合物的形式存在，如NaCl、Na2CO3、Na2SO4等。

(2)钠的物理性质

钠为银白色固体，密度为0.971_g/cm3，比水的密度小；

熔、沸点较低，分别为97.8℃和883 ℃，硬度小，用小刀可以切割。

2．钠的原子结构与化学性质

钠原子的结构示意图为，最外层只有1个电子，在化学反应中容易失电子，表现很强的还原性。

(1)钠与非金属单质反应

①钠与氧气的反应

a．常温下，新切开的钠的光亮的表面很快变暗，化学方程式为4Na＋O2===2Na2O。

b．加热时，钠先熔化为小球，然后剧烈燃烧，火焰呈黄色，生成淡黄色固体，化学方程式为2Na＋O2Na2O2。

②钠与Cl2反应的化学方程式为2Na＋Cl22NaCl。

(2)钠与H2O反应的化学方程式为2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑。

  (正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)钠在自然界中以化合态存在，熔、沸点高。 (    )

(2)钠是一种活泼金属，具有较强氧化性。 (    )

(3)钠着火可以用水或沙土灭火。  (    )

(4)钠与H2O的反应中，H2O作氧化剂。 (    )

[答案]  (1)×  (2)×  (3)×  (4)√

  实验室如何保存钠？

[提示]  钠保存在石蜡油或煤油中，以隔绝空气。

二、钠的氧化物

1．氧化钠(Na2O)

Na2O为白色固体，是一种碱性氧化物，具有碱性氧化物的通性。Na2O与H2O、CO2、HCl反应的化学方程式分别为Na2O＋H2O===2NaOH、Na2O＋CO2===Na2CO3、Na2O＋2HCl===2NaCl＋H2O。

2．过氧化钠(Na2O2)

Na2O2是淡黄色粉末状固体，是一种过氧化物，其中氧的化合价为－1价。

(1)Na2O2与H2O反应

①实验操作

②实验现象与结论：a.产生大量气泡，带火星的木条放置管口能复燃，说明生成O2。

b．试管外壁发热，说明反应放热。

c．用pH试纸检验溶液，试纸变为蓝色，说明生成碱。

③化学方程式：2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑，氧化剂是Na2O2，还原剂是Na2O2。

(2)Na2O2与CO2反应的化学方程式为2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2，故Na2O2可在呼吸面具或潜水艇中作O2的来源，作供氧剂。

  (正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)Na2O、Na2O2与H2O反应均生成碱，故二者均为碱性氧化物。 (    )

(2)Na2O2为淡黄色固体，氧的化合价为－2价。 (    )

(3)Na2O2与H2O、CO2的反应中，Na2O2作氧化剂，H2O或CO2作还原剂。               (    )

(4)Na2O2与Na2O均可作供氧剂。  (    )

[答案]  (1)×  (2)×  (3)×  (4)×

1．钠与水反应

结论：钠与水反应剧烈，生成NaOH和H2，并且放热。

2．将一块钠投入CuSO4溶液中，实验现象为钠立即熔为小球，并浮在水面四处游动，伴有嘶嘶的声响，同时溶液中有蓝色沉淀生成。请解释上述现象并写出有关化学方程式。

[答案]  钠投入CuSO4溶液中，Na先与H2O反应生成NaOH和H2,2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑；生成的NaOH与CuSO4反应生成蓝色沉淀Cu(OH)2,2NaOH＋CuSO4===Cu(OH)2↓＋Na2SO4。

1．钠的主要性质

(2)NaNaOH＋H2

(3)与酸溶液反应

(4)与碱溶液反应：其实质是钠与水的反应，

如钠与氢氧化钠溶液的反应，即钠与水的反应。

(5)与盐溶液反应

注意：在没有H2O存在时，在一定条件下，Na与盐反应也可以置换出某些盐；在无水时，4Na＋TiCl4Ti＋4NaCl。

2．钠露置在空气中的变化

注意：潮解为物理变化，风化为化学变化。

1．取一块金属钠放在燃烧匙里加热，下列实验现象描述正确的是(    )

①金属先熔化  ②在空气中燃烧，放出黄色火花  ③燃烧后得白色固体  ④燃烧时火焰为黄色  ⑤燃烧后生成淡黄色固体

A．①②           B．①②③

C．①③  D．①④⑤

D  [钠的熔点只有97.8 ℃，加热立即熔化；钠是一种很活泼的金属，加热时与氧气化合生成过氧化钠，呈淡黄色；钠在空气中燃烧的火焰为黄色。]

2．将适量金属钠投入下列溶液中，有气体放出，但无沉淀生成的是(    )

A．盐酸  B．饱和氢氧化钠溶液

C．FeCl3溶液 D．CuSO4溶液

A  [钠与水、溶液反应均放出氢气；A项，发生反应为2Na＋2HCl===2NaCl＋H2↑，只有气体无沉淀；B项，NaOH溶液是饱和溶液，投入钠后，消耗水，析出氢氧化钠晶体；C项，钠与水反应生成的氢氧化钠还能进一步与FeCl3反应产生氢氧化铁沉淀；D项，钠与水反应生成的氢氧化钠还能进一步与CuSO4反应产生氢氧化铜沉淀。]

3．钠露置在空气中易变质，其变质过程中不可能产生的物质是(    )

A．Na2O    B．NaOH    C．NaHCO3    D．Na2CO3

[答案]  C

某同学设计了一个“滴水点火，水火相容”的魔术实验，他用脱脂棉包住一些过氧化钠粉末放在石棉网上，向脱脂棉上滴几滴蒸馏水，结果脱脂棉竟然剧烈燃烧起来。

(1)该实验的反应原理是什么？写出化学方程式。

(2)脱脂棉剧烈燃烧的原因是什么？

(3)若向用脱脂棉包住一些Na2O2粉末中用导管吹气，脱脂棉也燃烧，涉及的反应原理是什么？写出化学方程式。

[答案]  (1)2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑

(2)反应放热并生成O2，使脱脂棉在O2中达到着火点而燃烧

(3)2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2

1．氧化钠和过氧化钠的比较

2.Na2O2强氧化性的表现

4．在深海中作业的潜水员的呼吸面具上，往往装入一定量的Na2O2，目的是给潜水员提供氧气。

下列对于Na2O、Na2O2的比较正确的一项是(    )

A．Na2O2、Na2O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在和CO2的反应中既是氧化剂又是还原剂

D．Na2O2、Na2O均可作供氧剂

C  [Na2O2不是碱性氧化物，颜色为淡黄色，A、B错误；Na2O不可作供氧剂，D错误。]

5．Na2O2具有强氧化性，可用作漂白剂。下列有关Na2O2说法正确的是    (    )

A．Na2O2遇到湿润的紫色石蕊试纸后，石蕊试纸最终变成蓝色

B．过氧化钠沾到红色鲜花上，鲜花无变化

C．将Na2O2投入CuCl2溶液中有蓝色沉淀及气泡产生

D．向饱和烧碱溶液中加入2 g Na2O2，充分反应后，溶液中Na＋的数目不变

C  [Na2O2遇湿润的紫色石蕊试纸，它最终能氧化石蕊使其褪色，A项错误；过氧化钠沾到红色鲜花上，鲜花将褪色，B项错误；将Na2O2投入CuCl2溶液中，Na2O2先与水反应生成NaOH与O2，NaOH再与CuCl2反应生成Cu(OH)2沉淀，C项正确；Na2O2与水反应时能放出大量的热，使溶液温度升高，NaOH溶解度增大，导致溶液中Na＋的数目增大，D项错误。]

探究Na2O2与H2O反应原理

Na2O2与水的反应是比较特殊的氧化还原反应，实质上可以分成两个过程：

①Na2O2＋2H2O===2NaOH＋H2O2

②2H2O2===2H2O＋O2↑

①×2＋②得

故Na2O2与水反应的溶液中加入酚酞溶液时，溶液先变红后褪色。

1．中科院研究成果表明，利用金属钠、钾实现肿瘤高温消融的治疗新方法可用于杀死癌细胞。关于钠的叙述中，正确的是(    )

A．钠是银白色金属，硬度很大

B．钠燃烧时发出黄色火焰

C．金属钠在空气中燃烧，生成氧化钠

D．金属钠的熔点很高

[答案]  B

2．将一小块钠投入下列溶液中，既能产生气体又会出现沉淀的是 (    )

①稀硫酸  ②稀氢氧化钠溶液  ③硫酸铁溶液  ④氯化镁溶液  ⑤饱和澄清石灰水

A．①②③     B．①③⑤

C．②③④ D．③④⑤

D  [①、②只产生H2，发生的反应为2Na＋H2SO4===Na2SO4＋H2↑，2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑；③、④中钠除了与水反应产生H2外，生成的NaOH还与Fe2(SO4)3、MgCl2发生复分解反应，产生Fe(OH)3和Mg(OH)2沉淀。钠投入饱和澄清石灰水其实就是跟水反应，由于是饱和石灰水，钠与水反应消耗水且反应放热，原溶液中的氢氧化钙会析出而变浑浊。]

3．下列叙述中正确的是(    )

A．过氧化钠是淡黄色固体，久置于空气中变成白色氢氧化钠固体

B．过氧化钠中阴、阳离子比例为1∶2

C．用过氧化钠漂白织物、麦秆等日久又逐渐变成黄色

D．Na2O与Na2O2都能和水反应生成碱，它们都是碱性氧化物

B  [过氧化钠久置于空气中变成白色碳酸钠固体，A错误；过氧化钠漂白是由于它的氧化性将有色物质永久漂白，C错误；碱性氧化物与酸反应生成盐和水，Na2O2与酸反应生成盐、水和氧气，不是碱性氧化物，属于过氧化物，D错误。]

4．(素养题)如图所示，试管b中盛有水，气球a中盛有干燥的Na2O2粉末，U形管中注有浅红色的水。将气球用橡皮绳紧紧地系在试管口。实验时将气球中的Na2O2抖落到试管b的水中，将发生的现象是(    )

A．U形管内浅红色的水褪色

B．试管内溶液变红

C．气球a被吹大

D．U形管内的水位：c高于d

C  [U形管内浅红色的水不会褪色，A项错误；因为试管中没有滴入酚酞溶液，故试管内溶液不会变红，B项错误；Na2O2与H2O反应生成NaOH和O2，O2使气球鼓起，C项正确；因为Na2O2与H2O反应放热，故U形管内的液面c低于d，D项错误。]

5．如图所示，在烧杯中盛有100 mL蒸馏水，水中悬浮着一个表面光滑、耐碱、耐热的小球(此球稳定在水的中央)，将10 g金属钠分多次投入水中，最后使烧杯内的液体恢复到原来蒸馏水的温度。在投入钠的过程中小球上升。

(1)10 g Na分多次投入的主要原因是______________________。

(2)小球上升的主要原因是_______________________________。

(3)实验涉及的离子方程式为_____________________________。

(4)若将100 mL蒸馏水换成100 mL Fe2(SO4)3溶液，则小球是上升还是下降？________，写出反应的有关离子方程式_____________________________

___________________________________________________________________。

[答案]  (1)Na与水反应剧烈，放出大量的热，易发生爆炸

(2)NaOH溶液的密度大于水的，浮力变大

(3)2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑

(4)下降  2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑、Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓