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第16讲 钠的性质与制备
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知识精讲
一、钠的物理性质与用途
1．物理性质：______色固体；密度0.97g·cm-3 ，比水____，比煤油____；质软，熔点97.8℃，______。
2．保存方法：_______液封、_______固封。
3．用途
（1）作还原剂来制取活泼金属：
金属钠在高温下能将TiCl4中的Ti置换出来，在反应中钠充当还原剂。化学方程式为：
TiCl4 + 4Na 4NaCl + Ti
（2）制作高压钠灯；
（3）制钠钾合金，用于原子反应堆导热剂。
资料卡片——钠钾合金用作原子反应堆的导热剂的原因
①对流导热：由于钠钾合金呈液态，内部粒子可以对流，所以钠钾合金可以对流导热。
②传导导热：由于钠钾合金内部有大量的自由电子，所以钠钾合金又可以传导导热。
由于钠钾合金具备了两种高效率的导热方式，所以钠钾合金的导热能力特别强，这是将钠钾合金用作原子反应堆的导热剂的主要原因。
二、钠的化学性质
1. 钠的“构——性”
钠的原子结构示意图为________，最外层只有1个电子，在化学反应中很容易_____1个电子，因此金属钠的化学性质非常________，表现出很强的________，在自然界中均以________态存在
2. 钠与氧气的反应
反应条件
常温
加热/点燃
实验操作
实验现象
银白色金属光泽很快______
熔成小球，剧烈燃烧，发出____火焰，生成______固体
反应原理
注意
钠是非常活泼的金属，与O2反应时，条件不同（是否加热/点燃），现象不同，产物也不同，跟氧气的量、纯度等无关。
3．钠与水的反应
（1）实验操作
（2）实验现象及解释
（3）实验原理：_____________________________________________。
说明
金属钠与水的反应，其实质是钠与水电离出的H＋反应。
思考与交流
（1）切割完钠块后，剩余的钠应该如何处理？
（2）做实验时，金属钠不慎失火，能否用水灭火？
4．钠与酸的反应
（1）与强酸反应的离子方程式：_____________________________________________。
（2）钠与酸反应时，先与酸反应，如果钠过量，钠把酸反应完之后，再与水反应。
5. 钠与碱的反应
钠与碱溶液的反应，实质就是钠与水的反应。
思考与交流：将金属钠扔到硫酸铜溶液中，能否置换出单质铜？
6．钠与盐溶液的反应
盐溶液
反应现象
反应原理（离子方程式）
浮、熔、游、响
2Na + 2H2O === 2Na+ + 2OH- + H2↑
NaCl
无明显现象
无
CuSO4
FeCl3
思考与交流：请写出金属钠与硫酸铜溶液反应的总反应方程式
三、钠的制备
工业上通常采用电解熔融氯化钠的方法制取单质钠
2NaCl 2Na + Cl2↑
对点训练
题型一：金属钠的物理性质
【例1】下列有关钠的物理性质叙述正确的是
①银白色金属②质软，可以用小刀切割③熔点较低④密度比水小⑤热和电的良导体
A．①②④ B．②③⑤ C．①③④ D．①②③④⑤
【变1】在实验室中，用镊子从煤油中取出一小块金属钠，然后用滤纸将煤油吸干，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
题型二：金属钠与氧气的反应
【例2】取一块金属钠，放在燃烧匙里加热，下列对实验现象的描述正确的是（ ）
①金属先熔化 ②在空气中燃烧，产生黄色火花 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．②⑤ B．①②③ C．①④⑤ D．④⑤
【变2】（2021·河北高一期中）等质量的两块钠，第一块在足量氧气中加热，第二块在足量空气(常温)中充分反应，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．第二块钠的反应产物质量大 D．两块钠的反应产物质量一样大
题型三：金属钠与水的反应
【例3】（2019·福建高一月考）钠与水反应时产生的各种现象如下：
①钠浮在水面上；②有气泡产生；③钠熔化成小球；④小球迅速游动逐渐减小，最后消失； ⑤发出嘶嘶的声音； ⑥滴入酚酞后溶液显红色。其中正确的一组是
A．全部 B．①③④⑤⑥ C．②③④⑤⑥ D．①③④⑥
【变3-3】（2020·浙江高一月考）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钠的物理性质。请回答下列问题：
(1)实验开始时，欲使钠与水接触发生反应，应如何操作?___________。
(2)反应开始后，试管中能观察到的实验现象是_________(填标号)。
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，熔成小球并上下跳动
C．钠块不断减小直至消失
D．钠停留在煤油层中不反应
E．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?_________。
题型四：金属钠与盐溶液的反应
【例4】（2021·河北高一期中）向硫酸铜溶液中加入一小块金属钠后，观察到的现象有
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小球在液面上游动、逐渐变小，直至消失⑤析出大量红色的铜⑥有蓝色沉淀产生⑦小球在溶液中沉浮
A．①②③④⑤ B．①②③④⑥ C．①②③⑥ D．②⑥⑦
【变4】（2021·全国高一课时练习）将金属钠投入盛有下列溶液的小烧杯中，既有气体生成，又有白色沉淀产生的是(不考虑反应中溶液温度的变化)
①MgSO4溶液 ②NaCl溶液 ③Na2SO4溶液 ④饱和Ca(OH)2溶液 ⑤CuSO4溶液 ⑥饱和NaCl溶液 ⑦Fe2(SO4)3溶液
A．①②④ B．②③⑥ C．①④⑥ D．④⑤⑥
题型五：离子反应方程式正误判断（与Na相关）
【例 5】（2021·内蒙古乌兰察布市·集宁一中高一月考）下列反应的离子方程式书写正确的是
A．氧化钠与盐酸反应 O2-+2H+=H2O
B．钠与CuSO4溶液反应 2Na+Cu2+=2Na++Cu
C．钠与水反应 2Na+2H2O = 2Na++ 2OH-+H2↑
D．碳酸氢钠与稀硫酸反应：+2H+=CO2↑+H2O
题型六：金属钠的相关计算
【例6】（2020·东宁市第一中学高一月考）2.3 g纯净的金属钠在干燥的空气中被氧化后得到3.9g固体，由此判断其产物是( )
A．只有Na2O B．只有Na2O2 C．Na2O和Na2O2 D．无法确定
【例7】（2020·全国高一课时练习）将4.6 g钠投入到95.4g水中，所得溶液中溶质的质量分数( )
A．等于4.6% B．等于8%
C．大于8% D．小于8%
【变7】（2020·盘锦市第二高级中学高一月考）将4．6 g金属钠投入到足量水中，得ag溶液；将4．8 g金属镁投入到足量盐酸中，得bg溶液，假设水的质量与盐酸的质量相等，则反应后两溶液的质量关系式为 ( )
A．a=b B．a>b
C．a<b D．无法判断
题型七：钠的性质综合
【例8】（2020·安徽高一月考）钠(Na，sodium)是一种非常活泼的金属，观察法和实验法是研究物质性质的基本方法。
(1)某课外小组同学用镊子从煤油中取出一小块金属钠，用滤纸吸干表面的煤油，用小刀切下一小块金属钠观察。在这一实验过程中不能得出钠的物理性质是___________。(填序号)
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
(2)该小组同学将金属钠投入到CuSO4溶液中，得到蓝色絮状沉淀，写出反应的化学方程式：___________。某同学在实验中观察到有少量黑色固体生成，请解释其原因___________。
(3)实验小组研究Na与CO2的反应，装置、步骤和现象如下：
实验步骤和现象：
ⅰ.通入CO2至澄清石灰水浑浊后，点燃酒精灯。
ⅱ.一段时间后，硬质玻璃管中有白色物质产生，管壁上有黑色物质出现。检验CO的试剂未见明显变化。
ⅲ.将硬质玻璃管中的固体溶于水，未见气泡产生；过滤，向滤液中加入过量BaCl2溶液，产生白色沉淀；再次过滤，滤液呈碱性；取白色沉淀加入盐酸，产生气体。
①步骤ⅰ的目的是___________；
②从氧化还原反应的角度，分析步骤ii管壁上生成的黑色物质的成分___________；
③写出硬质玻璃管内可能发生的反应方程式：___________。
【变8】（2021·全国高一课时练习）某同学为了探究钠与CO2的反应，利用如图装置进行实验。
已知：①PdCl2能和CO反应生成黑色的Pd；②NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑
（1）装置①中仪器a的名称是___，装置①中用稀盐酸与CaCO3反应制备CO2，在加稀盐酸时，发现CaCO3与稀盐酸不能接触，而稀盐酸又不够了，为使反应能顺利进行，可向长颈漏斗中加入的试剂是___。
A．H2SO4溶液B．NaNO3溶液C．煤油D．稀硝酸
（2）装置②的作用是___。
（3）检查完装置气密性并装好药品后，点燃酒精灯之前应进行的操作是打开弹簧夹，让CO2充满整个装置，当观察到___时再点燃酒精灯。
（4）若反应过程中CO2足量，钠与CO2充分反应后，生成的固体物质可能有多种情况，该同学提出以下猜想；
①生成的固体物质为Na2CO3
②生成的固体物质为Na2CO3和C的混合物
③生成的固体物质为Na2CO3和Na2O的混合物
④生成的固体物质为Na2O和C的混合物
若反应过程中有下列情况：观察到装置⑤PdCl2溶液中有黑色沉淀，装置④中固体成分只有一种，且向该固体中加入稀盐酸可产生能使澄清石灰水变浑浊的气体，写出该情况下钠与CO2反应的化学方程式___。
提分特训
【题1】（2019·全国高一课时练习） 下列现象或性质能体现钠的物理性质的是
①钠燃烧时发出黄色的火焰 ②钠燃烧时生成过氧化钠 ③熔点低 ④密度比水小⑤热和电的良导体 ⑥钠有很强的还原性
A．①③④⑤⑥ B．①②③④⑤ C．②③④⑤ D．①③④⑤
【题2】（2021·河北高一期中）向下列溶液中分别加入钠的小颗粒，溶液里无固体析出的是
A．MgCl2溶液 B．FeCl3溶液 C．CuSO4溶液 D．盐酸
【题3】（2021·四川眉山市·仁寿一中高一开学考试）将一小块钠投入到以下物质中，其中一种产生的现象与其余三种不同，这种物质是
A．水 B．稀H2SO4 C．MgCl2溶液 D．BaCl2溶液
【题4】（2021·兰州市第二十七中学高一期末）将少量金属钠分别投入下列物质中，有气体放出，且溶液质量一定增加的是
A．饱和NaOH溶液 B．AlCl3溶液
C．K2SO4溶液 D．CuSO4溶液
【题5】（2020·桂林市临桂区五通中学高一期中）下列离子方程式书写正确的是
A．铁与盐酸反应：2Fe + 6H+ = 2Fe3+ + 3H2↑
B．氢氧化钡与硫酸铜溶液混合：2OH- + Cu2+ =Cu(OH)2↓
C．钠与水反应：2Na+2H2O=2Na++2OH-+H2↑
D．石灰乳和盐酸反应：CaCO3+2H+=Ca2++CO2↑+H2O
【题6】（2021·河北保定·高一期末）将金属钠放入盛有下列溶液的小烧杯中，既有气体，又有沉淀产生的是
①MgSO4溶液②NaCl稀溶液③Na2SO4稀溶液④饱和澄清石灰水
A．①② B．②③ C．①④ D．③④
【题7】（2020·河北石家庄市·石家庄二中高一期中）下列有关钠单质的事实对应解释不合理的是
选项
事实
解释
A
钠保存在煤油中
煤油不与钠发生反应，钠的密度比煤油大，煤油可以隔绝空气和水蒸气
B
新切开的钠的光亮的表面很快变暗
钠和空气中的氧气反应生成了
C
钠蒸汽充入灯泡中制成高压钠灯
钠的焰色为黄色，穿透能力强
D
钠可以用小刀切割
钠质地柔软
A．A B．B C．C D．D
【题8】（2021·赤峰学院附属中学高一期末）现用金属钠和空气制备纯度较高的Na2O2(已知Na2O2能与H2O、CO2发生化学反应)，可利用的装置如图。回答下列问题：
(1)各仪器接口的标号字母(a、b……)顺序是：空气进入_______，_______接_______，_______接_______，_______接c。
(2)装置Ⅳ中盛放的药品是_______，其作用是_______。
(3)装置Ⅱ的作用是_______。
(4)操作中通空气和加热的顺序为_______。
【题9】（2017·江苏常州·高一开学考试）小明同学在“金属拓展阅读”活动中了解到：金属钠在常温下与水剧烈反应能生成一种可燃性气体。教师结合小明已有知识设计了下图所示装置进行实验。
（小资料）金属钠一般存放在煤油中或用石蜡封存，煤油的密度为0.8g/mL。
（1）问题：采取上述保存金属钠的方法中，煤油或石蜡的作用是__________。
（2）实验过程
操作
现象及解释
①
打开止水夹a及分液漏斗活塞，待液体充满大试管后，关闭止水夹a及分液漏斗活塞。
液体分层，钠熔成银白色小球，在液体分层的界面上方跳动，产生大量气泡，下层溶液变成红色，并逐渐被压入B中。由此可知金属钠的物理性质_______（写出一点即可）。
②
打开止水夹b，待B中部分溶液进入C中，迅速关闭止水夹b。
反应的化学方程式为_____________.
③
打开止水夹c。
_____________，溶液红色消失。
反应的化学方程式为_______________。
④
将燃着的木条伸到导管尖嘴处，打开止水夹a；在火焰上方罩一个干冷的烧杯。
气体燃烧，产生淡蓝色火焰。烧杯内壁有无色液滴生成，A中气体为氢气。
（3）反思分析
金属钠与水反应的化学方程式为_____________；
反应结束，C中溶液的溶质是_________（指示剂除外，写出所有可能）。
提分作业
【练1】（2021·全国高一课时练习）金属钠在氧气中燃烧所产生的现象是
A．黄烟，生成白色固体 B．黄雾，生成淡黄色固体
C．黄色火焰，生成淡黄色固体 D．黄色火焰，生成白色固体
【练2】（2021·海南儋州二中高一月考）表是某同学探究钠与水(含酚酞)反应的实验记录，其中获得的结论错误的是
选项
A
B
C
D
实验现象
小刀可切割钠
钠浮在水面上
钠熔成小球
溶液变红
实验结论
钠硬度大
钠的密度比水小
钠熔点低
有碱性物质生成
A．A B．B C．C D．D
【练3】（2021·全国高一课时练习）金属钠分别投入下列溶液中，既有白色沉淀产生又有气体放出的是
A．MgCl2溶液 B．K2SO4溶液 C．FeCl3溶液 D．CuSO4溶液
【练4】（2021·全国高一课时练习）已知Fe(OH)3为红褐色，下列关于钠的反应现象的叙述中，不正确的是
选项
反应内容
反应现象
A
切开钠，其颜色的变化
钠切面颜色变暗，最后呈淡黄色
B
把小块钠投入酚酞溶液中
钠浮在水面上、四处游动、溶液变红
C
把小块钠投入硫酸铁溶液中
钠浮在水面上、四处游动、产生红褐色沉淀
D
把燃着的钠伸入盛有氯气的集气瓶中
钠与氯气剧烈反应，产生大量白烟
A．A B．B C．C D．D
【练5】（2021·浙江）能正确表示下列化学反应的离子方程式的是
A．氢氧化钡溶液与稀硫酸的反应：Ba2++OH-+H++=H2O+BaSO4 ↓
B．澄清石灰水与稀盐酸的反应：Ca(OH)2+2H+=Ca2++2H2O
C．金属钠在水中反应：2Na+2H2O=2Na++2OH-+H2↑
D．用醋酸洗热水瓶中水垢： CaCO3+2H+=Ca2++H2O+CO2↑
【练6】（2020·伊美区第二中学高一期末）下列各组离子中使大量共存，溶液呈现无色，且加入一小块钠后仍然能大量共存的是
A．Na+、、K+、Cl- B．Ba2+、Na+、、
C．K+、、、 H+ D．Ca2+、、Cl-、
【练7】（2020·安徽华星学校高一月考）钠与水反应时产生的各种现象如下：
①钠___________在水面；原因是___________。
②钠块___________成小球；原因是___________。
③钠球四处___________，发出嘶嘶的声音，最后消失；原因是___________。
④滴入酚酞后溶液___________，原因是___________。
【练8】（2021·玉溪市江川区第二中学）某实验小组对中学课本中可生成氢气的反应进行了研究，总结出两个可以生成H2的反应：①Zn＋盐酸，②Na＋水。为点燃上述两个反应生成的H2，他们设计了图示装置。请回答下列问题：
(1)写出Na与H2O反应的化学方程式：___________。
(2)实验小组在点燃用上述装置制得的H2时，①实验获得成功，②却失败了。他们分析认为失败的原因是Na的用量太少，Na与H2O的反应速率太快。于是他们准备增加钠的用量，可老师说太危险，你认为产生危险的原因是___________。
(3)实验小组查阅钠、煤油、水的密度分别为0.97g·cm-3、0.80g·cm-3、1.00g·cm-3，并据此对实验进行改进。在改进后的实验中H2的生成速率减慢，原因是___________。
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