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

这是一份高中化学苏教版 (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，共10页。
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．钠的物理性质颜色密度熔点硬度导电、导热性银白色，有金属光泽ρ(水)>ρ(钠)>ρ(煤油)小于100 ℃质地柔软良好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)钠与氧气的反应条件常温(钠放置在空气中)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===2Na2O2Na＋O2Na2O2实验结论条件不同，钠与氧气反应的产物不同 (2)钠与水的反应①实验探究 现象原因浮钠浮在水面上钠的密度比水熔熔成闪亮的小球钠的熔点且反应放热游钠在水面上迅速游动反应产生气体推动钠游动响发出“嘶嘶”声响钠与水反应剧烈红溶液变红反应生成性物质 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===2Na2O②Na2O＋H2O===2NaOH③2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O④Na2CO3＋10H2O===Na2CO3·10H2O⑤Na2CO3·10H2O===Na2CO3＋10H2O2．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  氧化钠(Na2O)过氧化钠(Na2O2)氧元素的价态－2价－1价颜色状态白色固体淡黄色固体物质类别碱性氧化物过氧化物与H2O反应Na2O＋H2O===2NaOH2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑与CO2反应Na2O＋CO2===Na2CO32Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2与盐酸反应Na2O＋2HCl===2NaCl＋H2O2Na2O2＋4HCl===4NaCl＋2H2O＋O2↑稳定性不稳定，2Na2O＋O22Na2O2较稳定主要用途可制烧碱漂白剂、供氧剂 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Na2OB．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 gC．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 molC．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＋HClOB．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。