学年新素养导学化学课件 讲义 精练 28.docx

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学年新素养导学化学课件讲义精练28

第二单元　钠、镁及其化合物

第1课时　金属钠的性质与应用

[核心素养发展目标]　1.掌握钠的物理性质和化学性质。

2.了解钠元素在自然界中的存在形式，了解钠的生产原理和主要用途。

3.理解Na2O和Na2O2的组成、性质和应用。

一、钠的性质

1．钠的原子结构及存在

2．钠与氧气的反应

反应条件

室温

加热或点燃

实验步骤

实验现象

新切开的钠具有银白色的金属光泽，在空气中很快变暗

钠先熔化成小球，然后剧烈燃烧，火焰呈黄色，生成淡黄色固体

化学方程式

4Na＋O2===2Na2O

2Na＋O2

Na2O2

（1）钠是一种硬度小，熔点低的银白色金属，在空气中极易被氧化，实验室保存钠时应与空气隔绝，通常保存在煤油中。

（2）钠在常温下与氧气反应生成氧化钠，在加热或点燃时生成过氧化钠，由此可知，钠与氧气反应，反应条件不同，其产物不同。

例1

　等质量的两块钠，第一块在足量氧气中加热，第二块在氧气中（常温下）充分反应，则下列说法正确的是（　　）

A．第一块钠失去电子多

B．两块钠失去电子一样多

C．第二块钠的生成物质量最大

D．两块钠的生成物质量一样大

答案　B

解析　

钠与氧气反应，常温下生成氧化钠，加热条件下生成过氧化钠，生成物与氧气的用量无关。

3．钠与水的反应

（1）实验探究

实验操作

实验现象

结论或解释

钠浮在水面上

钠的密度比水小

钠熔化成小球

钠熔点低，反应放热

小球在水面上迅速游动

反应产生的氢气推动小球运动

与水反应发出“嘶嘶”声，逐渐变小，最后消失

钠与水剧烈反应，产生气体

反应后溶液的颜色逐渐变红

有碱性物质（氢氧化钠）生成

（2）实验结论

钠与水剧烈反应，其化学方程式是2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑。

还原剂是钠，氧化剂是水，反应的实质是钠与水电离出的H＋反应。

（1）钠与水反应之前，要用滤纸吸干钠块表面的煤油，可防止钠与水反应放热而造成煤油燃烧。

（2）钠与水反应现象记忆口诀：

钠浮于水熔成球；球儿闪亮四处游；有“嘶”声儿溶液红。

例2

　将0.2mol金属钠投放到10mL1mol·L－1盐酸中：

（1）反应的化学方程式是__________________________________________________。

（2）反应完全后在标准状况下产生氢气的体积是__________________________________。

答案　

（1）2Na＋2HCl===2NaCl＋H2↑、2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑　

（2）2.24L

解析　盐酸的物质的量是0.01L×1mol·L－1＝0.01mol<0.2mol，钠过量。

钠与盐酸反应，不仅要考虑钠与盐酸反应产生氢气，而且要特别注意在钠过量时，与水反应也会产生氢气，所以0.2mol钠完全反应，产生氢气0.1mol，在标准状况下体积为0.1mol×22.4L·mol－1＝2.24L。

思维启迪

（1）钠与酸反应时先与酸中的H＋反应。

（2）如果钠过量，钠把酸消耗尽之后，再与水反应。

（3）钠与酸反应比与水反应剧烈。

例3

　将小块钠投入到硫酸铜的稀溶液中：

（1）观察到的现象是________（填序号）。

①钠浮于液面上　②熔化成小球　③发出“嘶嘶”的响声，放出气体　④有蓝色沉淀产生　⑤析出大量红色的铜

（2）用化学方程式解释实验现象：

____________________________________________。

答案　

（1）①②③④　

（2）2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑；2NaOH＋CuSO4===Cu（OH）2↓＋Na2SO4

解析　钠投入到硫酸铜溶液中，浮于液面，熔化成小球并不断游动，发出“嘶嘶”的响声，有气体放出，钠与水反应生成的氢氧化钠与硫酸铜反应，有氢氧化铜蓝色沉淀生成。

思维启迪

（1）如果盐溶液中的溶质与氢氧化钠不反应，只发生钠与水的反应（注意：

若为饱和盐溶液时，因水的消耗会有固体析出）。

（2）如果盐溶液中的溶质与氢氧化钠反应，则会发生两个反应，即钠先与水发生置换反应，生成的氢氧化钠再与盐发生复分解反应。

4．钠的制备和用途

（1）制备

工业上电解熔融NaCl可以得到金属钠：

2NaCl

2Na＋Cl2↑（填电解方程式）。

（2）用途

①钠和钾的合金常温下呈液态，可用于快中子反应堆作热交换剂。

②高压钠灯发出的黄光射程远，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：

TiCl4＋4Na

Ti＋4NaCl。

二、氧化钠和过氧化钠

1．氧化钠的性质

（1）氧化钠是一种白色的碱性氧化物，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：

Na2O＋H2O===2NaOH；

②氧化钠溶于盐酸：

Na2O＋2HCl===2NaCl＋H2O；

③氧化钠与CO2反应：

Na2O＋CO2===Na2CO3。

2．过氧化钠的性质

（1）向盛有淡黄色粉末状过氧化钠的试管中滴入少量的水。

①立即把带火星的木条放在试管口，观察到的现象是试管中有大量气泡产生，带火星的木条复燃。

②用手轻摸试管外壁，其感觉是试管壁温度升高，说明该反应是放热反应。

③向试管中滴入酚酞溶液，其现象是溶液先变红，后褪色。

④由上述实验可知，过氧化钠与水反应有氧气和碱性物质生成，过氧化钠有漂白性。

⑤过氧化钠与水反应的化学方程式是2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑，氧化剂是过氧化钠，还原剂是过氧化钠。

（2）过氧化钠与二氧化碳反应的化学方程式是2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2，可用于呼吸面具或潜水艇中作为O2的来源。

氧化钠与过氧化钠的比较

名称

氧化钠

过氧化钠

化学式

Na2O

Na2O2

氧的价态

－2

－1

颜色状态

白色固体

淡黄色固体

化学性质

相同点

都能与水反应生成氢氧化钠，都能与CO2反应生成碳酸钠

不同点

过氧化钠与水、二氧化碳反应有氧气产生，具有强氧化性，而氧化钠不具有强氧化性

例4

　下列对于过氧化钠的叙述中正确的是（　　）

A．是一种易溶于水的白色固体粉末

B．与酸反应生成盐和水，所以它是碱性氧化物

C．与水反应时，过氧化钠是氧化剂，水是还原剂

D．与CO2反应时，1molNa2O2转移1mol电子

答案　D

解析　过氧化钠是一种淡黄色的粉末，与酸反应时生成盐和水，同时还有氧气生成，所以它不是碱性氧化物。

过氧化钠与水反应时，电子转移关系如下：

Na2O2既是氧化剂，又是还原剂，水既不是氧化剂，也不是还原剂。

Na2O2与CO2反应时，电子转移关系如下：

故1molNa2O2转移1mol电子。

特别提示

（1）Na2O2不是碱性氧化物，因为Na2O2与水反应除生成碱外，还有氧气生成。

（2）过氧化钠中阴离子为O

，阴、阳离子个数比为1∶2。

（3）Na2O2与CO2或H2O反应时，Na2O2既是氧化剂又是还原剂。

（4）Na2O2与CO2或H2O反应时，每产生1molO2，转移2mol电子。

（1）钠的性质简单记忆法

银白轻低软，传导热和电；遇氧产物变，遇氯生白烟；

浮熔游响红，遇水记五点；遇酸酸优先，遇盐水在前。

（2）“两反应”“一作用”

2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2

2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑

Na2O2常作供氧剂。

1．关于钠的说法正确的是（　　）

A．熔点很高

B．在空气中燃烧生成氧化钠

C．银白色金属，硬度大

D．在空气中燃烧时产生黄色火焰

答案　D

解析　钠极易熔化，熔点很低；钠在空气中燃烧生成过氧化钠；可以用小刀切割金属钠，说明其硬度小。

2．（2018·合肥一中高一月考）钠的下列性质中与钠和水反应时的现象无关的是（　　）

A．钠的熔点较低B．钠的密度小于水

C．钠的硬度较小D．钠的还原性强

答案　C

解析　钠浮在水面上是其密度比水小；钠熔化是其熔点很低，与水反应放出的热量让其熔化；钠与水反应比较剧烈是其还原性很强；硬度大小与反应现象无关。

3．在潜水艇和消毒面具中可用来除去CO2，同时可作供氧剂的是（　　）

A．Na2CO3B．NaOH

C．Na2OD．Na2O2

答案　D

解析　结合选项中物质可知只有Na2O2可与CO2反应同时放出氧气。

4．（2018·南京质检）向紫色石蕊溶液中加入过量Na2O2粉末，充分振荡，可观察到的现象是（　　）

A．溶液仍为紫色

B．除最终溶液褪色外，无其他现象

C．溶液最终变为蓝色

D．溶液中有气泡产生，溶液最终变为无色

答案　D

解析　根据2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑可知，溶液中有气泡放出，又因为有强氧化性物质存在，故溶液最终变为无色。

5．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．Na2O2B．Na2O

C．NaClD．Na2CO3

答案　B

解析　常温下，钠与氧气反应生成氧化钠，氧化钠与水反应生成氢氧化钠。

6.下a图中，A是固体金属单质，燃烧时火焰呈黄色。

（1）判断A、B、C、D是什么物质，写出其化学式：

A________，B________，C________，D________。

（2）写出下列转化的化学方程式：

①A→B________________________________________________________________________。

②B→D________________________________________________________________________。

③A→C________________________________________________________________________。

答案　

（1）Na　Na2O2　NaOH　Na2CO3

（2）①2Na＋O2

Na2O2

②2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2

③2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑

解析　对于元素及其化合物的框图推断题，关键之处是找到突破口，该题的突破口为“A是固体金属单质，燃烧时火焰呈黄色”，只要推断出A，问题就可以迎刃而解。

另外，熟练掌握元素及其化合物的性质也是快速解决此类问题的关键。

题组一　钠与氧气的反应

1．下列说法中错误的是（　　）

A．钠在常温下很容易被氧化

B．钠受热后能够着火燃烧

C．钠在空气中缓慢氧化能自燃

D．钠在氧气中燃烧比在空气中更为剧烈

答案　C

解析　钠在空气中容易被氧化为Na2O，但不能自燃；加热条件下燃烧生成Na2O2，在纯氧气中燃烧更剧烈。

2．（2018·四川高一测试）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．①②B．①②③

C．①③D．①④⑤

答案　D

解析　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。

3．一小块金属钠长时间置于空气中，可能有下列现象：

①变成白色粉末；②变暗；③变成白色固体；④变成液体。

这些现象出现的先后顺序是（　　）

A．①②③④B．②③④①

C．②③①④D．③②④①

答案　B

解析　Na在空气中放置的变化过程为Na

Na2O（变暗）

NaOH（白色固体）

表面形成溶液

Na2CO3·10H2O（白色固体）

Na2CO3（白色粉末）。

4．2.3g纯净的金属钠在干燥的空气中被氧化后得到3.5g固体，由此判断其产物是（　　）

A．只有氧化钠B．只有过氧化钠

C．氧化钠和过氧化钠D．无法确定

答案　C

解析　若2.3g钠全部生成氧化钠，质量为3.1g；若2.3g钠全部生成过氧化钠，质量为3.9g，因为3.1g<3.5g<3.9g，故氧化产物应为氧化钠和过氧化钠的混合物。

题组二　钠与水的反应

5．将一块金属钠投入滴有紫色石蕊溶液的盛冷水的烧杯中，甲同学认为可观察到下列现象，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　④钠熔成闪亮的小球　⑤小球在水面上四处游动　⑥有“嘶嘶”的响声发出

A．①②③④B．②③④⑤

C．②④⑤⑥D．③④⑥

答案　C

解析　钠的密度比水小，熔点低，与水剧烈反应生成氢氧化钠和氢气，使紫色石蕊溶液变蓝，现象总结为浮水面、熔小球、乱游动、嘶嘶响、溶液变蓝。

6．将2.3g钠投放到97.7g水中，所得溶液中溶质的质量分数为（　　）

A．2.3%B．小于2.3%

C．4%D．大于4%

答案　D

解析　与水反应，溶质为氢氧化钠，质量为4g，但是由于反应时有气体放出，溶液质量小于100g，质量分数大于4%。

7．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．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

答案　C

解析　钠投入到氯化镁溶液中，先与水反应生成氢氧化钠，出现与水反应的类似现象；然后氢氧化钠与氯化镁发生复分解反应生成难溶氢氧化镁，使溶液变浑浊，溶液底部不会有银白色物质生成。

8．将少量金属钠分别投入下列物质的水溶液中，有气体放出且溶液质量减轻的是（　　）

A．HClB．NaOHC．K2SO4D．CuSO4

答案　D

解析　钠与4种溶液中的水反应均有H2放出。

A、B、C三项只有H2放出，逸出H2的质量小于加入的Na的质量，溶液质量增加；D项，氢气与氢氧化铜沉淀的质量大于所加入的钠的质量，故溶液质量减轻。

题组三　氧化钠和过氧化钠

9．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

答案　D

解析　氧化钠能被氧气氧化为过氧化钠，过氧化钠比氧化钠稳定；氧化钠与二氧化碳、水都能反应，但无氧气产生；氧化钠中氧元素的化合价为－2价，过氧化钠中氧元素的化合价为－1价；氧化钠中阴、阳离子分别为O2－、Na＋，过氧化钠中阴、阳离子分别为O

、Na＋，其个数比都为1∶2。

10．（2018·成都高一月考）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，1molNa2O2在反应中转移1mol电子

答案　D

解析　Na2O2与水反应除了生成NaOH外，还有O2生成，所以Na2O2不是碱性氧化物，A项错误；Na2O2是淡黄色固体，B项错误；Na2O2有强氧化性，具有漂白性，但不能用来漂白食品，C项错误；Na2O2与水的反应中，Na2O2既作氧化剂又作还原剂，当1molNa2O2参与反应时转移1mol电子，D项正确。

11．“神舟”号载人航天器中，宇航员所在的返回舱都是密封的，宇航员吸入氧气，呼出二氧化碳，如果二氧化碳浓度过大，会使宇航员困乏，呼吸频率加快，严重的会窒息，为使二氧化碳浓度降低而保持舱内氧气的适当比例，可以在返回舱内放入（　　）

A．过氧化钠B．碳酸钠

C．氢氧化钠D．氧气瓶

答案　A

解析　过氧化钠能与二氧化碳反应，生成碳酸钠和氧气，使航天器返回舱中的二氧化碳浓度降低，保持舱内氧气具有适宜的比例。

12．在过氧化钠与水的反应中，发生氧化反应和还原反应的物质的物质的量之比是（　　）

A．1∶1B．1∶2C．2∶1D．8∶53

答案　A

解析　在过氧化钠与水的反应中，过氧化钠中－1价氧元素原子之间发生电子转移，氧元素的化合价发生变化，从－1价升高为0价和降低为－2价，化合价变化差相等，发生氧化反应和还原反应的物质的量之比是1∶1。

13．（2018·西安高一检测）某银白色金属单质A在空气中加热燃烧时发出黄色火焰，得到淡黄色固体B，B和酸性气体D反应能生成C，A露置在空气中足够长时间也会变为C，E与D反应也能生成C，A、B都能与水反应生成E。

回答下列问题：

（1）写出下列物质的化学式：

A_________，B_______，C________，D________，E__________。

（2）写出下列反应的化学方程式：

①A生成B：

___________________________________________________________________；

②B与水反应生成E：

___________________________________________________________。

答案　

（1）Na　Na2O2　Na2CO3　CO2　NaOH

（2）①2Na＋O2

Na2O2

②2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑

解析　根据金属单质A在空气中加热燃烧时发出黄色火焰，可以推断出A为Na，则B为Na2O2。

结合Na2O2的性质，可以推断出D为CO2，C为Na2CO3，根据A、B都能与水反应生成E，可推断出E为NaOH。

14.如图是有关钠与水反应及产物检验的实验装置。

实验开始时先向管内加入滴有酚酞的水，使水位达到B端管口，然后迅速塞紧橡胶塞并拔掉大头针，此时Na掉入水中。

回答下列问题：

（1）钠与水反应的化学方程式为_________________________________________。

（2）钠与水反应的现象很多，不同的现象证明不同的性质。

①能证明钠的密度比水小的现象是_____________________________________________。

②能证明钠的熔点低的现象是_____________________________________________。

③能证明有氢氧化钠生成的现象是__________________________。

④能证明有气体产生的现象是A端液面________（填“上升”“下降”或“不变”，下同），B端液面___________________________________________________。

答案　

（1）2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑

（2）①钠浮在水面上　②钠熔化为光亮的小球　③溶液呈红色　④上升　下降

解析　

（1）钠与水反应生成NaOH和H2。

（2）①钠浮在水面上，证明钠的密度比水小。

②钠熔化为光亮的小球，证明钠的熔点低。

③反应后溶液呈红色，证明有氢氧化钠生成。

④B端压强增大，液面下降，A端液面上升，证明有气体生成。

15．在实验室里为了研究钠的性质，做了如下实验：

（1）取用浸没在煤油中的金属钠的操作方法是__________________________________。

（2）如图1所示，在平底烧瓶的底部有一块钠，平底烧瓶内是干燥的空气。

过一段时间后可观察到________________，发生反应的化学方程式为____________________________。

（3）某班同学用如图2所示装置测定空气中氧气的含量。

先用弹簧夹夹住橡胶管，点燃钠，伸入瓶中并塞上瓶塞。

待钠熄灭并冷却后，打开弹簧夹，观察广口瓶内水面变化情况。

上述实验过程中发生反应的化学方程式：

______________________________________。

实验完毕，甲同学的广口瓶内水面上升明显小于瓶内空气体积的

，乙同学的广口瓶内水面上升明显大于瓶内空气体积的

。

下列对这两种现象解释合理的是______（填序号）。

①甲同学可能使用钠的量不足，瓶内氧气没有消耗完

②甲同学可能未塞紧瓶塞，钠熄灭冷却时外界空气进入瓶内

③乙同学可能没夹紧弹簧夹，钠燃烧时瓶内部分空气受热从导管逸出

④乙同学可能插入燃烧匙太慢，塞紧瓶塞之前，瓶内部分空气受热逸出

答案　

（1）用镊子取出钠块，用滤纸吸干钠块表面的煤油，在玻璃片或表面皿上用小刀切去表面的氧化膜，再切下一小粒备用，剩余的金属钠包括碎屑都必须放入原试剂瓶中

（2）钠表面变暗，气球膨胀　4Na＋O2===2Na2O

（3）2Na＋O2

Na2O2　①②③④

解析　

（2）钠与空气中的氧气反应生成氧化钠，使钠表面变暗，同时烧瓶内压强降低，气球会膨胀。

（3）若钠的量不足，则氧气消耗不完，造成进水量少于容器内空气体积的

，结果偏低；若瓶塞未塞紧，钠熄灭冷却，瓶内气体收缩，外面的空气会进入瓶内，使气体得到补充，造成结果偏低；若弹簧夹未夹紧，钠燃烧时，瓶内气体膨胀，使部分气体从导管口逸出，造成结果偏高；若插入燃烧匙太慢，钠燃烧时，瓶内气体膨胀，在塞紧瓶塞前，瓶内部分气体从瓶口逸出，造成结果偏高。