高中化学苏教版 (2019)必修 第一册第二单元 金属钠及钠的化合物第一课时学案

第一课时　钠及其氧化物

1．从原子结构角度初步认识金属钠的活泼性——强还原性，培养宏观辨识与微观探析意识。

2．通过观察实验现象，从宏观角度以变化观念认识金属钠的强还原性——钠与氧气、钠与水的反应，从而逐步形成探究物质结构和性质的思维习惯，增强学习过程中的实验探究能力和科学探究与创新意识。

3．掌握钠的氧化物的性质和用途，培养科学探究与创新意识。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

1．钠的物理性质

2．钠的原子结构与化学性质

钠原子的结构示意图为，其最外层只有1个电子，在与其他物质反应时，钠原子很容易失去最外层的一个电子，形成具有稳定电子层结构的钠离子()。因此，钠的化学性质很活泼，表现出很强的还原性。

(1)钠与氧气的反应

(2)钠与水的反应

①实验探究

②实验结论：钠与水反应剧烈，生成NaOH和H2，化学方程式是2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑。

3．钠的制备

电解熔融氯化钠：2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑。

4．钠的保存

钠易与空气中的O2、H2O反应，且钠的密度比煤油的密度大，不与煤油反应，故实验室常常将钠保存在煤油中。

5．钠的用途

(1)作高压钠灯。

(2)钠钾合金用作快中子反应堆的热交换剂。

(3)作还原剂，将钛、锆、铌等稀有金属从其氯化物中置换出来。

如4Na＋TiCl44NaCl＋Ti。

[问题探讨]

1．已知CCl4常温下是一种液体，也不与钠反应，密度大于水。钠可以保存在CCl4中吗？为什么？

提示：钠的密度比四氯化碳的密度小，将钠投入四氯化碳中，金属钠浮在液面上，不能隔绝空气，所以金属钠不能保存在四氯化碳中。

2．钠单质暴露在空气中会有Na2O2生成吗？长期露置在空气中最终会生成什么？

提示：不会生成Na2O2，钠只有在加热或点燃条件下才会与O2反应生成Na2O2。钠长期露置在空气中最终生成Na2CO3。

3．钠能与水反应，那么钠能与酸溶液反应吗？钠能不能从盐溶液中置换出金属？为什么？

提示：钠能与酸反应，但不能从盐溶液中置换出金属，因为钠会先和水反应生成NaOH和H2，NaOH再和盐反应。

1．钠露置在空气中的主要变化

(1)相应变化

金属钠长期露置于空气中最终完全转变为Na2CO3粉末。

(2)变化过程

(3)发生主要变化的化学方程式

①4Na＋O2===2Na2O

②Na2O＋H2O===2NaOH

③2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O

④Na2CO3＋10H2O===Na2CO3·10H2O

⑤Na2CO3·10H2O===Na2CO3＋10H2O

2．钠与酸、碱、盐反应的实质

(1)与酸溶液反应

(2)与碱溶液反应

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。

(3)与盐溶液反应

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。下列关于钠的叙述正确的是(　　)

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

解析：选B　A项，钠硬度小，错误；C项，钠在空气中燃烧生成过氧化钠，错误；D项，金属钠的熔点低，低于100 ℃，错误。

2．下列关于钠的说法中，不正确的是(　　)

A．金属钠与氧气反应，条件不同，产物不同

B．钠长期置于空气中，表面不能形成致密的氧化膜

C．钠与水反应时，钠熔成小球在水面四处游动

D．由于钠比较活泼，所以它能从溶液中置换出金属活动性顺序中钠后面的金属

解析：选D　 钠和氧气在空气中不加热时生成氧化钠，在氧气中点燃，生成过氧化钠，故A项正确；钠放置于空气中最终变成Na2CO3，所以不能形成致密的氧化膜，故B项正确；与水反应时，由于钠的熔点低，密度比水小，且产生氢气，所以钠熔成小球在水面四处游动，故C项正确；因钠与盐溶液反应时，先与水反应，然后生成的碱再与盐反应，所以它不能从溶液中置换出金属活动性顺序中钠后面的金属，故D项错误。

3．将金属钠分别投入下列物质的水溶液中，生成白色沉淀的是(　　)

A．HCl　　　B．BaCl2　　　C．CuCl2　　　D．MgCl2

解析：选D　钠投入溶液中，先与水反应生成NaOH和H2，然后NaOH再与其他物质反应。A、B项中均无沉淀生成，C项中生成蓝色沉淀，D项中有氢氧化镁白色沉淀生成。

4．将一小块金属钠投入滴有紫色石蕊试液的冷水中，甲同学认为可以观察到下列实验现象。其中正确的有(　　)

①钠投入水中，先沉入水底，后浮出水面　②钠立即与水反应，并有气体产生　③反应后溶液变红色　④钠熔化成光亮的小球　⑤小球在水面上迅速游动　⑥有“嘶嘶”的响声发出

A．①②③④       B．②③④⑤      C．②④⑤⑥      D．③④⑥

解析：选C　钠密度比水小，浮在水面上，故①错误；反应后生成NaOH，紫色石蕊试液变蓝，故③错误，故选C。

1．  氧化钠与过氧化钠的比较

2．Na2O2的强氧化性与还原性

从元素化合价角度分析Na2O2的性质

用双线桥表示Na2O2与H2O、CO2反应电子转移的方向和数目：

[问题探讨]

1．氧化钠属于碱性氧化物，过氧化钠是否也是碱性氧化物？

提示：过氧化钠不属于碱性氧化物，因其与酸反应时除生成盐和水之外，还生成氧气，不符合碱性氧化物的定义。

2．从Na2O2中氧元素的化合价分析，过氧化钠具有哪些性质？

提示：Na2O2既有氧化性又有还原性。

Na2O2与CO2、H2O反应的量的关系

(1)物质的量的关系

无论是CO2或H2O的单一物质还是二者的混合物，通过足量的Na2O2时，CO2或H2O与放出O2的物质的量之比均为2∶1。

(2)电子转移关系

当Na2O2与CO2或H2O反应时，每 1 mol Na2O2，转移1 mol电子；每产生1 mol O2，转移2 mol电子。且在反应中Na2O2既是氧化剂又是还原剂。

(3)固体质量关系

分析反应的化学方程式，可得下列关系式：

Na2O2Na2CO3(组成相当于Na2O2·CO)

Na2O22NaOH(组成相当于Na2O2·H2)

①与CO2反应时，固体增加的质量等于与消耗的CO2等物质的量的CO的质量。

②与H2O反应时，固体增加的质量等于与消耗的H2O等物质的量的H2的质量。

1．下列关于Na2O2的叙述正确的是(　　)

A．Na2O2是淡黄色固体，久置于空气中变成Na2O

B．Na2O2与水的反应中，Na2O2只作氧化剂

C．Na2O2属于碱性氧化物

D．Na2O2与CO2或H2O反应后，固体质量都将增大

解析：选D　Na2O2久置于空气中最终变成Na2CO3，A项错误；Na2O2与水反应时，Na2O2既是氧化剂又是还原剂，B项错误；Na2O2不属于碱性氧化物，C项错误；根据两反应中固体成分的变化：Na2O2Na2CO3、Na2O22NaOH可知，D项正确。

2．将16 g甲烷(CH4)在64 g氧气中完全燃烧后的产物通入足量的过氧化钠中，充分反应后，固体增加的质量为(　　)

A．48 g   B．16 g

C．80 g   D．32 g

解析：选D　甲烷燃烧的反应为CH4＋2O2CO2＋2H2O，反应中甲烷与氧气的质量比为16∶64，由此可知，16 g甲烷和64 g氧气完全反应，生成44 g CO2和36 g H2O，将CO2和H2O通入足量过氧化钠中发生反应2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2、2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑，44 g CO2消耗78 g Na2O2，生成106 g Na2CO3，固体质量增加28 g；36 g水消耗156 g Na2O2，生成160 g NaOH，固体质量增加4 g，故固体增加的质量为32 g。

3．200 ℃时，11.6 g CO2和水蒸气的混合气体与足量的Na2O2充分反应后固体质量增加了3.6 g，则原混合气体的总物质的量是(　　)

A．0.125 mol   B．0.25 mol

C．0.5 mol   D．1 mol

解析：选C　根据质量守恒定律可知，生成O2的质量为11.6 g－3.6 g＝8 g，n(O2)＝＝0.25 mol，根据Na2O2与H2O(g)、CO2反应的物质的量的关系可知CO2和H2O(g)的物质的量之和为0.25 mol×2＝0.5 mol。

4．干燥管A中为块状白色固体，B中为淡黄色粉末，C中为白色固体，并将A、B、C按如下图所示连接。当打开止水夹(Ⅰ)(Ⅱ)时，D中蜡烛火焰明亮；打开止水夹(Ⅰ)(Ⅲ)时，D中蜡烛火焰熄灭；关闭止水夹(Ⅰ)时，A中反应自行停止。

试根据上述实验事实，回答以下各问题：

(1)A中发生的化学反应是____________________________________________(写化学方程式)。

(2)在装置B中的淡黄色粉末是__________(填化学式，下同)。

(3)在干燥管C中的白色固体应为____________。

解析：此题以蜡烛火焰的明亮和熄灭为突破口。明亮一定是通入了O2，而熄灭一般是CO2。由此可确定B中是Na2O2(淡黄色粉末)和CO2的反应；从而可知A是产生CO2的简易发生器，C中是一个不与CO2反应的白色固体，即是中性或酸性的固体干燥剂。

答案：(1)CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O

(2)Na2O2　(3)CaCl2(或P2O5)

[分级训练·课课过关]____________________________________________________

1．用如图装置进行实验，加热钠至熔化后，停止加热并通入氯气，钠剧烈燃烧并生成大量白烟。以下叙述错误的是(　　)

A．棉花球处发生的化学反应是Cl2＋H2O===HCl＋HClO

B．大量白烟是氯化钠固体小颗粒

C．钠着火燃烧产生黄色火焰

D．可在棉花球右侧用湿润的淀粉­KI试纸判断氯气是否被碱液完全吸收

解析：选A　氯气性质活泼，易与活泼金属钠发生化合反应生成NaCl，火焰呈黄色，氯气易与NaOH溶液反应而被吸收，氯气具有强氧化性，与碘化钾发生置换反应。氯气与氢氧化钠反应生成氯化钠、次氯酸钠和水，方程式为Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O，故A错误；氯气性质活泼，易与活泼金属钠发生化合反应生成NaCl，反应时有大量白烟，所以白烟是氯化钠微晶分散在空气中形成，故B正确；钠燃烧时火焰为黄色，故C正确；氯气具有氧化性，则若在棉花球右侧外沿滴一滴淀粉碘化钾溶液，存在剩余氯气时与KI反应生成碘单质，遇淀粉变蓝，所以可据其颜色变化判断氯气是否被碱液完全吸收，故D正确。

2．下列关于钠与水反应的说法不正确的是(　　)

A．将小块钠投入滴有石蕊试液的水中，反应后溶液变蓝

B．将钠投入稀盐酸中，钠先与水反应，后与盐酸反应

C．钠投入水中会有大量氢气产生

D．钠投入滴有酚酞的水溶液中，烧杯中的溶液变红

解析：选B　将钠投入HCl中，钠先与盐酸反应，再与水反应，故选B。

3．钛和钛的合金大量用于航空工业，有“空间金属”之称；钛还可以用来制造潜艇——钛潜艇，由于钛非常结实，能承受很高的压力，这种潜艇可以在深达4 500米的深海中航行。金属钛可由反应TiCl4＋4Na4NaCl＋Ti制得。

对于上述反应，下列说法正确的是(　　)

A.该反应说明钠是强还原剂，可用于冶炼金属

B．该反应条件是TiCl4在熔融状态或水溶液中

C．Ti是氧化剂

D．TiCl4是还原剂

解析：选A　由TiCl4＋4Na4NaCl＋Ti知，钠是强还原剂，可用于冶炼金属，A项正确；钠性质非常活泼，能用于还原熔融状态的TiCl4，但该反应不能在水溶液中进行，B项错误；该反应中，钛元素化合价降低，TiCl4是氧化剂，C、D项错误。

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

解析：选C　Na2O2与水反应时除了生成碱外，还生成O2，故Na2O2不属于碱性氧化物，故A项错误；Na2O2是淡黄色固体，故B项错误；Na2O2与CO2反应时，Na2O2中的氧元素之间发生了氧化还原反应，CO2既不是氧化剂又不是还原剂，Na2O2既作氧化剂又作还原剂，故C项正确；Na2O与水或CO2的反应中无氧气产生，不能作供氧剂，D项错误。