钠的性质与制备(原卷版)(苏教版2019必修第一册).docx

3.2.1钠的性质与制备
【学习目标】
1.通过钠与氧气和钠与水的实验，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。

【知识梳理】
一、钠的存在与性质
1．钠元素的存在
钠元素在自然界中分布很广，储量极为丰富，都以 态存在，如氯化钠、碳酸钠、硫酸钠等。
2．钠的物理性质
颜色
光泽
状态
熔点
沸点
硬度
密度
导电、导热性
色
有金属
光泽
体
97.8 ℃
(低)
882.9 ℃
很软
(小)
0.97 g·
cm－3(小)

3.钠的结构及性质预测
(1)从宏观理论的角度分析
①从物质分类的角度分析：钠属于 单质；
②从氧化还原的角度分析：钠具有 性；
③根据金属活动性分析：钠是很活泼的金属。
结论：钠是一种具有强还原性的金属单质。
(2)从微观结构的角度分析

4．钠与O2的反应
反应条件
常温
加热或点燃
实验装置及仪器

实验
操作
用镊子从煤油中取出一小块金属钠，用 吸干表面的煤油
在玻璃片上用小刀切去一端的外皮，观察金属钠表面的变化
把钠块放在坩埚中加热
实验
现象
钠块表面呈灰色
新切开的钠具有银白色的金属光泽，在空气中很快
钠先 成小球，然后剧烈燃烧，火焰呈 ，生成 固体
实验分析
①钠质软，能用小刀切割；
②钠暴露在空气中很不稳定，极易和空气中的氧气发生化学反应，反应的化学方程式为 ；
③钠的熔点低，受热易熔化，且与氧气剧烈反应，反应的化学方程式为
特别提醒　钠与氧气反应的条件不同，则反应产物就不同，常温下生成Na2O、燃烧或加热生成Na2O2。
5.与水的反应
实验操作
实验现象
结论或解释

钠 在水面上
钠的密度比水
钠 成小球
钠熔点 ，反应放热
小球在水面上
反应产生的 推动小球运动
与水反应发出“嘶嘶”的响声，逐渐变小，最后消失
钠与水 反应，产生气体
反应后溶液的颜色逐渐变红色
有碱性物质( )生成
钠与水剧烈反应，生成 ，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。化学方程式：

6．与熔融的金属卤化物反应
Na与熔融的TiCl4反应的方程式为 。
7．钠的制备与应用
(1)制备：电解熔融的氯化钠，反应方程式为 。
(2)用途：
(1)作还原剂：用以将钛、锆、铌、钽等在国防工业上有重要用途的金属从其熔融的卤化物中 出来。
(2)作电光源：高压钠灯。特点是 射程远， 能力强。
(3)制造合金：钠钾合金常温下是液体，用作快中子反应堆的热交换剂。

[辨析]　1、钠与水反应
(1)钠与水溶液反应的规律
遇水记四点，浮熔游响全，遇酸酸优先，遇盐水在前。
(2)解答钠与水溶液反应问题的思维模型

2、钠与酸、碱、盐溶液的反应
(1)反应实质：钠与任何水溶液(如酸、碱、盐的水溶液)反应时，实质是 。是否发生其他反应，应具体情况具体分析。
(2)具体反应

反应
类型
反应分析
与酸溶
液反应
把钠投入酸溶液中时，钠先与酸电离产生的H＋反应，当酸反应完后，再与水反应，即“ ”。如钠与盐酸的反应依次为2Na＋2HCl===2NaCl＋H2↑、2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑。钠与酸溶液的反应比钠与水的反应更剧烈，因为酸溶液中H＋的浓度大
与碱溶液反应
钠与碱溶液反应的实质是钠与水的反应
与盐溶
液反应
当钠加到盐的水溶液中时，首先是钠与水反应，如果生成的NaOH能够和盐反应，则反应继续进行，即“ ”。如把钠投入CuSO4溶液中，则依次发生的反应为 、 ；总反应为 。如果把钠投入NaCl溶液或K2SO4溶液中，则只发生钠和水的反应

2.金属钠与水溶液反应现象的总结
(1)共性。因为钠与不同的水溶液均能发生剧烈的反应，故有共同的现象产生。
①浮：钠浮在液面上；
②熔：钠熔化成光亮的小球；
③游：钠在液面上不停地游动直至反应完全；
④响：反应中发出“嘶嘶”的响声。
(2) 差异性。
钠与酸溶液反应时，由于溶液中H＋浓度较大，比与水的反应剧烈，导致钠可能在液面上燃烧；
与盐溶液反应时，还可能会生成沉淀(如难溶性碱)、刺激性气味的气体(如NH3)等。
钠与盐溶液反应的解题思路

【能力达成】
1．下列有关钠的物理性质的叙述正确的是(　　)
①银白色金属　②质软，可以用小刀切　③熔点低于100 ℃　④密度比水小　⑤热和电的良导体
A．①②④⑤ B．①②③④
C．①③④⑤ D．①②③④⑤
2．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
3．从生活常识角度考虑，试推断钠元素在自然界中存在的主要形式是(　　)
A．Na B．NaCl
C．NaOH D．Na2O
4．取一小块金属钠，放在燃烧匙里加热，下列实验现象中，正确的描述是(　　)
①钠先熔化　②在空气中燃烧，放出黄色火花　③燃烧后得到白色固体　④燃烧时火焰为黄色　⑤燃烧后生成淡黄色固体物质
A．①② B．①②③ C．①④⑤ D．④⑤
5．金属钠着火时，下列可以用来灭火的是(　　)
A．湿布 B．泡沫灭火器
C．煤油 D．沙子
6．某学生将一小块钠投入滴有酚酞的水中，此实验能证明钠下面4点性质中的(　　)
①钠的密度比水的小
②钠的熔点较低
③钠与水反应时放出热量
④钠与水反应后溶液呈碱性
A．①④ B．①②④
C．①③④ D．①②③④
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．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
8．将一小块钠投入盛有5 mL饱和澄清石灰水的试管里，不可能观察到的现象是(　　)
A．钠熔成小球并在液面上游动
B．发出“嘶嘶”的响声
C．溶液底部有银白色物质生成
D．溶液变浑浊
9．将金属钠分别投入下列物质的溶液中，有气体放出，且溶液质量减小的是(　　)
A．HCl B．K2SO4
C．CuCl2 D．NaCl
10．已知m g Na在足量氯气中燃烧，生成固体的质量为(m＋3.55) g。在一定量的氧气中，m g Na完全反应，则生成固体的质量可能为(　　)
①(m＋0.8) g　②(m＋1.0) g ③(m＋1.2) g　④(m＋1.6) g ⑤(m＋1.4) g
A．仅①④ B．仅①⑤
C．仅③④ D．①②③④⑤
11．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溶液的水，使水位达到B端管口，然后迅速塞紧橡胶塞并拔掉大头针，此时钠掉入水中。回答下列问题：

(1)钠与水反应的化学方程式为_________________________________________________。
(2)钠与水反应的现象有很多，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________。

【知识梳理】 二、纳的氧化物
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)物理性质
颜色： ；状态：固体。
(2)化学性质
①与水的反应
实验操作
实验现象
实验结论

A.滴入水后
B.带火星的木条
C.试管外壁发热
D.向溶液中滴入酚酞先变 色后褪色
过氧化钠与水反应生成 。
反应的化学方程式为 ，氧化剂是 ，还原剂是 。

②与CO2反应的化学方程式： 。用于呼吸面具或潜水艇中作为 的来源。
(3)应用：Na2O2可作漂白剂和 剂。
[辨析]　1、氧化钠与过氧化钠的比较
名称
氧化钠
过氧化钠
化学式

氧的价态

颜色状态
固体
固体
化学性质
相同点
都能与水反应生成 ，都能与CO2反应生成
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Na2O不具有强氧化性

2、Na2O2与CO2、H2O的反应的相关计算
反应的化学方程式为
2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2 ①
2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑②
（1）．物质的量关系
不论是CO2还是H2O，通过足量的Na2O2时，放出O2的物质的量与CO2或H2O的物质的量之比均为1∶2。
（2）．电子转移关系
在Na2O2与CO2或H2O的反应中，Na2O2既是氧化剂又是还原剂，每生成1 mol O2都转移2 mol电子。
（3）．固体质量关系
(1)2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2　Δm(固体)
2×78 g 2 mol 2×106 g 56 g (2 mol CO的质量)
即发生反应(1)时，固体增加的质量等于与CO2等物质的量的CO的质量。
(2)2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑　Δm(固体)
2×78 g 2 mol 4×40 g 4 g (2 mol H2的质量)
即发生反应(2)时，固体增加的质量等于与H2O等物质的量的H2的质量。
（4）．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。
化学式变形法巧解Na2O2的增重问题
（1）.一定量的可燃物CxHyOz在O2中充分燃烧后，把产生的气体(>100 ℃)通入足量的Na2O2固体中，完全反应后，求Na2O2的质量增加的问题。解答时，可以把所给物质的化学式变形，观察是否能变形为(CO)m(H2)n，若能变形为(CO)m(H2)n，充分燃烧后的产物与足量Na2O2完全反应，Na2O2固体增加的质量等于该可燃物的质量。例如：C6H12O6(葡萄糖)可变形为(CO)6(H2)6。
（2）.若可燃物的化学式可变形为(CO)m(H2)n(O)p，则增加的质量为(CO)m(H2)n的质量(小于原可燃物的质量)，只需计算该可燃物中(CO)m(H2)n部分所占的质量即可。如H2C2O4(草酸)可变形为(CO)2(H2)O2。
（3）.若可燃物的化学式可变形为(CO)m(H2)n(C)p，则增加的质量大于原可燃物的质量。如C2H5OH可变形为(CO)(H2)3C。
3．金属钠露置于空气中的主要变化
金属钠长期露置于空气中最终完全转变为Na2CO3粉末，此过程中的主要变化与现象有：

发生主要变化的化学方程式为
①4Na＋O2===2Na2O；
②Na2O＋H2O===2NaOH；
④2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O，
Na2CO3＋10H2O===Na2CO3·10H2O；
⑤Na2CO3·10H2O===Na2CO3＋10H2O。

【能力达成】
1．下列关于Na2O、Na2O2的比较中，正确的是(　　)
A．Na2O2、Na2O都是钠的氧化物，都是碱性氧化物
B．Na2O、Na2O2都是能与水反应的白色固体
C．Na2O2在与H2O的反应中既作氧化剂又作还原剂
D．Na2O、Na2O2固体中阳离子与阴离子的数目比分别为2∶1和1∶1
2．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
3．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
4．下列反应中，Na2O2只表现出氧化性的是(　　)
A．2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑
B．2Na2O2＋2H2SO4===2Na2SO4＋2H2O＋O2↑
C．Na2O2＋SO2===Na2SO4
D．5Na2O2＋2KMnO4＋8H2SO4===5Na2SO4＋K2SO4＋2MnSO4＋5O2↑＋8H2O
5．下列判断正确的是(　　)
A．可用水来检验Na2O粉末中是否含有Na2O2
B．可用CO2来检验Na2O粉末中是否含有Na2O2
C．可利用在纯氧中加热的方法除去Na2O中的Na2O2
D．将足量的Na2O2、Na2O分别加到酚酞溶液中，最终溶液均为红色
6．在甲、乙、丙、丁四个烧杯内分别放入0.1 mol的Na、Na2O、Na2O2、NaOH，然后各加入100 mL水，使固体完全溶解，则甲、乙、丙、丁溶液中溶质的质量分数大小顺序是(　　)
A．甲<乙<丙<丁
B．丁<甲<乙＝丙
C．甲＝丁<乙＝丙
D．丁<甲<乙<丙
7．在一密闭容器中有CO、H2、O2共16.5 g和足量的Na2O2，用电火花引燃，使其恰好完全反应，Na2O2增重7.5 g，则原混合气体中O2的质量分数是(　　)
A．54.5% B．40% C．36% D．33.3%
8．某实验小组通过如图所示实验探究Na2O2与水的反应。下列说法不正确的是(　　)

A．②中的大量气泡主要成分是氧气
B．③中溶液变红，说明有碱性物质生成
C. ④中现象可能是由于溶液中含有强氧化性物质造成的
D．⑤中MnO2的主要作用是降低了水中氧气的溶解度
9．(1)如图甲所示，在平底烧瓶底部有一块钠，塞紧胶塞。一段时间后可观察到 ，发生反应的化学方程式为 。

(2)如图乙，先用弹簧夹夹住橡胶管，点燃钠(足量)，迅速伸入瓶中并塞上瓶塞，发生反应的化学方程式为 ，产物的颜色是 ，待反应完全并冷却至原温度后，打开弹簧夹，则广口瓶内流入的水的体积约占瓶内原有空气体积的 。
10．某研究小组欲探究Na2O2与水的反应，将Na2O2样品与过量水反应，待完全反应不再产生氧气后，得溶液X。经查阅资料知，Na2O2与水反应还可生成H2O2。
(1)写出Na2O2与水反应生成O2的化学方程式： 。
(2)Na2O2与水反应生成H2O2的反应是否属于氧化还原反应 (填“是”或“否”)。
(3)若已知溶液X可使酸性KMnO4溶液褪色，同时放出氧气，完成并配平该反应的化学方程
式： KMnO4＋ H2O2＋ H2SO4== MnSO4＋ O2↑＋ H2O。
(4)用试管取少量X溶液，滴加酚酞，溶液先变红后褪色，请解释原因，并请自选仪器、试剂，设计实验，验证你的解释。

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______________________________。
12．现用金属钠和空气制备纯度较高的Na2O2，可利用的装置如图所示。回答下列问题：

(1)装置Ⅳ中盛放的试剂是__________，其作用是__________________________。
(2)若规定气体的流动方向从左到右，则组合实验装置时各件仪器的正确连接顺序为(按从左到右顺序写明仪器的编号Ⅰ、Ⅱ……)_________，各仪器接口的标号字母(a、b……)顺序是空气进入_____________，_______接_______，_______接_______，_______接_________。
(3)装置Ⅱ的作用是_____________________________________________________________。
(4)操作中通空气和加热的顺序为________________。

【学习效果】
1．下列关于金属钠的说法中，错误的是(　　)
A．实验室中常将金属钠保存在煤油中
B．不能用手直接接触金属钠，需用镊子取用
C．新取出的钠可用小刀切去外皮
D．做完实验剩余的金属钠不能放回原试剂瓶
2．下列关于钠及其化合物的叙述不正确的是(　　)
A．钠是银白色金属，质软，熔点相对较低，密度比水小
B．Na2O2中阴阳离子个数比为1∶1
C．金属钠在空气中长期放置，最终变为碳酸钠
D．Na2O和Na2O2都能由金属钠和氧气化合生成，但Na2O和Na2O2中O的价态不同
3．将下列物质分别投入水中，有气体放出的是(　　)
A．Na2O2 B．Na2O
C．NaOH D．Na2CO3
4．在工业生产中要制取某种物质，除了要考虑反应进行的可能性，还要考虑原料来源、成本高低和设备要求等原因，以选取最适当的方法。下列制取NaOH最适当的方法的是(　　)
A．Na2O与H2O反应 B．Na与H2O反应
C．Na2O2与H2O反应 D．电解饱和食盐水
5．如图所示，两圆圈相交的部分表示圆圈内的物质相互发生的反应。已知钠及其氧化物的物质的量均为0.1 mol，水的质量为100 g。下列说法正确的是(　　)

A．反应③最多能产生0.01 mol O2
B．反应①的离子方程式为Na＋2H2O===Na＋＋2OH－＋H2↑
C．Na2O2与小苏打放在同一密闭容器中加热可得助燃性气体
D．充分反应后，反应①、②、③所得溶液中溶质的质量分数：①>②>③
6．在标准状况下把4.48 L CO2通过足量的Na2O2固体后，固体增加的质量是(　　)
A．8.8 g B．5.6 g C．3.2 g D．2.4 g
7．下列说法正确的是(　　)
A．Na、Na2O、Na2O2都能与水发生氧化还原反应
B．Na2O、Na2O2都能与二氧化碳反应并生成O2
C．Na、Na2O、Na2O2溶于水形成的溶液其溶质相同
D．Na2O、Na2O2都能与水反应，且都是碱性氧化物
8．如图所示，甲、乙、丙、丁四个烧杯中都有100 mL蒸馏水，分别放入0.1 mol Na、0.1 mol Na2O、0.1 mol Na2O2、0.1 mol NaOH，待固体完全溶解后，四个烧杯中溶液的质量分数最小的是(　　)

A 　　　B　　　　C　　　　D
9．将钠和碳分别置于如图所示的两个盛满氧气的集气瓶中，燃烧完毕冷却至室温后，打开装置中的两个活塞，Y中的实验现象是(　　)

A．左端导管液面上升，右端导管液面无明显变化
B．左端导管液面无明显变化，右端导管液面上升
C．左、右导管液面均上升
D．左、右导管液面均下降
10．下列关于钠的说法中不正确的是(　　)
A．金属钠和氧气反应，条件不同，产物不同
B．大量的钠着火时可以用沙子扑灭，少量的钠应保存在煤油中
C．将一小块钠投入装有氯化镁溶液的试管里，钠熔成小球并在液面上游动
D．将一小块钠投入装有硫酸铜溶液的试管里，试管底部有红色物质生成
11．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________。
12．某课外活动小组为探究“干燥的CO2能否与Na2O2反应”，设计了如下实验装置：

(1)加装完药品后，首先打开________(填“K1”或“K2”，下同)，关闭________，加入稀硫酸，生成CO2。一段时间后加热铜丝，实验中观察到铜丝未变黑色。X是________。由实验现象得出的结论是_________________________________________。
(2)为进一步探究潮湿的CO2是否与Na2O2反应，打开________(填“K1”或“K2”，下同)，关闭________，加热铜丝，出现铜丝变黑的现象，得出的实验结论是
____________________________________________________________________。
(3)写出盛放Na2O2的干燥管中可能发生反应的化学方程式(至少3个)：____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。