2023-2024学年人教版2019高中化学必修1 第二章 第一节 第1课时　活泼的金属单质—钠（学案+课时对点练 word版含解析）

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第一节　钠及其化合物第1课时　活泼的金属单质——钠[核心素养发展目标]　1.能从钠原子的结构(微观)分析认识钠是一种非常活泼的金属，具有很强的还原性(宏观)。2.设计实验探究钠与氧气、水的反应，学会分析钠与酸、碱、盐溶液的反应，促进“证据推理与模型认知”化学核心素养的发展。一、钠的原子结构　钠与非金属单质的反应1．钠元素的原子结构及存在2．钠与非金属单质的反应(1)钠与氧气的反应特别提醒　①取金属钠时应用镊子，不能用手直接接触，一般取绿豆大小即可，不能太大，以免实验时发生危险。②剩余的钠要放回原试剂瓶。(2)钠与其他非金属单质化合生成的化合物中钠只显＋1价，如Na与Cl2在点燃条件下可发生反应，化学方程式：2Na＋Cl2eq \o(=====,\s\up7(点燃))2NaCl。(1)钠在自然界中存在的形态只有化合态(　　)(2)常温下，钠与氧气反应生成淡黄色固体(　　)(3)钠与氧气反应时，条件不同，生成物也不同(　　)(4)实验中取出的药品都不能再放回原试剂瓶(　　)(5)等质量的钠无论生成氧化钠、过氧化钠还是它们的混合物，转移的电子数均相同(　　)答案　(1)√　(2)×　(3)√　(4)×　(5)√1．实验室中，用镊子从煤油中取出一小块金属钠，然后用滤纸吸干表面的煤油，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．金属钠很软答案　B解析　从题干中“取出一小块金属钠”知，钠在常温下是固体；“用小刀切开”说明钠很软；切开后可看到钠具有银白色的金属光泽；没有加热将钠熔化，因此不能得出其熔点很低的性质。2．下列各组物质中的两种物质发生反应时，反应条件或反应物用量的改变，对生成物没有影响的是(　　)A．Fe和O2 B．Na和O2C．Zn和盐酸 D．C和O2答案　C解析　Fe和O2在潮湿的空气中会生成三氧化二铁，在点燃的条件下会生成四氧化三铁，生成物与反应条件有关，A项不正确；钠与氧气在常温下生成氧化钠，在加热条件下生成过氧化钠，生成物与反应条件有关，B项不正确；Zn和盐酸反应只生成氯化锌和氢气，反应条件或反应物用量的改变，对生成物没有影响，C项正确；碳与足量氧气反应生成二氧化碳，与少量氧气反应生成一氧化碳，生成物与氧气的用量有关，D项不正确。二、钠与水的反应1．实验探究预测：从物质组成及氧化还原反应的角度，预测钠与水反应的生成物：NaOH、H2。2.实验结论钠与水剧烈反应，生成氢氧化钠和氢气。(1)化学方程式是2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑；离子方程式是2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑。其中氧化剂为H2O，还原剂为Na。(2)实质：钠与水电离出的H＋发生置换反应生成H2。3．应用火灾现场存放有大量活泼金属(如Na)时，不能用水而需要用干燥的沙土来灭火。(1)钠的密度比水小，比煤油大(　　)(2)钠失火时不能用水扑灭，应该用沙土盖灭(　　)(3)钠与水反应的离子方程式为Na＋H2O===Na＋＋OH－＋H2↑(　　)(4)钠在化学反应中易失去电子，表现出强还原性(　　)(5)钠投入NaOH溶液中，无明显现象(　　)(6)钠投入饱和食盐水中，有晶体析出(　　)答案　(1)√　(2)√　(3)×　(4)√　(5)×　(6)√某实验小组在学习了钠与水的反应后，做了以下几个实验。(1)将两块绿豆大小的钠分别同时投入甲、乙两个烧杯中，甲烧杯盛有10 mL水，乙烧杯盛有10 mL稀盐酸，观察到的现象为乙烧杯中钠反应更剧烈。结论：乙烧杯中发生反应的化学方程式为2Na＋2HCl===2NaCl＋H2↑。(2)将一块绿豆大小的钠投入丙烧杯中，观察到的现象是浮、熔、游、响、生成蓝色沉淀。请根据现象写出丙烧杯中发生反应的化学方程式：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑、CuSO4＋2NaOH===Cu(OH)2↓＋Na2SO4[或2Na＋2H2O＋CuSO4===Na2SO4＋Cu(OH)2↓＋H2↑]。(3)将一小块钠投入盛有5 mL饱和澄清石灰水的试管中，可能观察到的现象是_____(填字母)。a．钠熔化成闪亮的小球b．钠在液面上四处游动c．溶液底部有银白色物质生成d．溶液变浑浊答案　abd解析　(3)钠与水反应放出大量的热，使钠熔化成闪亮的小球，故a正确；钠的密度小于水的密度，故也一定小于饱和澄清石灰水的密度，所以会浮在液面上，钠与水反应生成的氢气使钠在液面上四处游动，故b正确；钙的金属活动性强于钠，且钠、钙都易与水反应，所以钠不可能置换出钙，故c错误；因为反应消耗了水，且反应放热，所以饱和澄清石灰水中会有部分溶质析出而导致溶液变浑浊，故d正确。钠与溶液的反应(1)原理钠与溶液中的H＋发生置换反应。(2)反应(3)简单识记遇水记五点，浮熔游响红，遇酸酸优先，遇盐(碱)水在前。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　1．关于钠的叙述正确的是(　　)A．钠是银白色金属，硬度很大B．将金属钠放在坩埚里用酒精灯加热，金属钠剧烈燃烧，产生黄色火焰，生成淡黄色固体氧化钠C．金属钠在空气中燃烧，生成过氧化钠D．金属钠的熔点很高答案　C解析　钠是一种硬度小、熔点低的银白色金属，块状钠燃烧时会熔化成闪亮的小球，燃烧火焰为黄色，生成物是淡黄色固体过氧化钠。2．将绿豆大的钠块投入如图所示的烧杯中，可能出现的现象是(　　)A．钠块只在煤油层中游动，并放出气体B．钠块只在水层中游动，钠块熔化，水层变红C．钠块在CCl4层和水层界面处游动并上下跳动，钠块熔化，水层变红D．钠块在水层和煤油层界面处游动并上下跳动，钠块熔化，水层变红答案　D解析　钠的密度比煤油的大，比水的小，则钠在水层与煤油层界面处发生反应，产生的氢气使钠块四处游动并上下跳动，钠块熔化，水层变红，故D符合题意。3．将一块金属钠投入盛有冷水的滴有紫色石蕊溶液的烧杯中，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钠熔化成闪亮的小球⑤小球在水面上四处游动⑥有“嘶嘶”的响声发出A．①②③④ B．②③④⑤C．②④⑤⑥ D．③④⑥答案　C解析　钠的密度小于水的密度，钠投入水中，不会沉入水底，应浮在水面上；钠与水反应生成NaOH，使紫色石蕊溶液变蓝色，而不是变红色，故①③不正确。4．将金属钠放入盛有下列溶液的小烧杯中，既有气体产生，又有沉淀产生的是________(填序号)。①MgSO4溶液　②NaHCO3溶液　③Na2SO4溶液 ④饱和澄清石灰水　⑤FeCl3溶液答案　①④⑤解析　在题给几种溶液中，金属钠均先与水发生反应：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，①中Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓；②中NaHCO3＋NaOH===Na2CO3＋H2O，故不会产生沉淀；③中Na2SO4与NaOH不反应，没有沉淀生成；④中反应消耗水并使溶液温度升高，Ca(OH)2的溶解度降低，析出Ca(OH)2沉淀；⑤中Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓。题组一　钠的存在、物理性质及保存方法1．下列有关钠的存在形式、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的形式存在，少量以游离态的形式存在B．钠需要密封保存在煤油或石蜡油中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不能放回原试剂瓶中答案　B解析　钠在自然界中只以化合态的形式存在，A项错误；实验室中需用镊子取用钠，C项错误；取用后剩余的钠必须放回原试剂瓶中，D项错误。2．下列关于钠的叙述错误的是(　　)A．Na的密度介于煤油和水之间B．钠是银白色金属C．不能用手直接接触钠D．钠的熔点很高，硬度很大答案　D3．从生活常识角度，试推断钠元素在自然界中存在的主要形式是(　　)A．Na B．NaClC．NaOH D．NaHCO3答案　B题组二　钠与氧气的反应4．取一小块金属钠，放在燃烧匙里加热，下列实验现象中，描述正确的是(　　)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．①②③C．①④⑤ D．④⑤答案　C解析　Na的熔点较低，加热时先熔化，燃烧时火焰为黄色，燃烧后生成Na2O2，为淡黄色固体。5．等质量的两块钠，第一块在足量氧气中加热，第二块与足量氧气在常温下充分反应，则下列说法正确的是(　　)A．第一块钠失去的电子数多B．两块钠失去的电子数一样多C．第二块钠的生成物质量较大D．两块钠的生成物质量一样大答案　B解析　不论是加热还是常温缓慢氧化，最终都是eq \o(Na,\s\up6(0))→eq \o(Na,\s\up6(＋1))，故等质量的两块钠失去的电子数一样多；但加热时的生成物为Na2O2，而常温时的生成物为Na2O，故第一块钠的生成物质量大，B正确。题组三　钠与水的反应6．某学生将一小块钠投入滴有酚酞溶液的水中，此实验能证明钠的性质包括下面4点中的(　　)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．①②④C．①③④ D．①②③④答案　D解析　Na与水反应时，浮在水面上(密度比水小)，熔化成闪亮的小球(反应放热，钠熔点低)，在水面四处游动(有气体生成)，同时溶液变红色(生成碱性物质)，体现了①②③④ 4点性质。7．向一盛有水的烧杯中分别加入等体积的水和煤油，片刻后再向该烧杯中加入绿豆大小的金属钠，可能观察到的现象是(　　)答案　A解析　钠与煤油不反应，由密度：ρ水＞ρNa＞ρ煤油可知，A项正确。题组四　钠与酸、碱、盐溶液的反应8．将一小块钠投入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．溶液变浑浊答案　C解析　钠投入氯化镁溶液中，钠先与水反应生成氢氧化钠和氢气，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物氢氧化镁，溶液变浑浊，溶液底部不会有银白色物质生成。9．将少量金属钠分别投入下列物质的水溶液中，有气体放出，且溶液质量减小的是(　　)A．氯化氢 B．氢氧化钠C．硫酸钾 D．硫酸铜答案　D解析　在A、B、C三个选项中只有氢气放出，故溶液质量是增大的；D选项中由于钠与水反应生成的氢氧化钠能与硫酸铜反应生成氢氧化铜沉淀：2Na＋CuSO4＋2H2O===Cu(OH)2↓＋Na2SO4＋H2↑，反应后溶液质量减小。10．把一小块金属钠放入不同溶液中，下列说法正确的是(　　)A．饱和NaOH溶液：有氢气放出，恢复至室温后溶液浓度变大B．稀CuSO4溶液：有氢气放出，有紫红色铜析出C．MgCl2溶液：有氢气放出，有白色沉淀生成D．滴有石蕊溶液的水：有氢气放出，溶液变为红色答案　C解析　A错，钠与水反应生成氢氧化钠和氢气，原饱和溶液有晶体析出，剩余溶液还是饱和溶液，温度不变时，溶液浓度不变；B错，Na与水反应生成NaOH和H2，有氢气放出，NaOH再与CuSO4反应生成氢氧化铜蓝色沉淀，不会观察到紫红色的铜析出；C对，Na与水发生反应：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，有氢气放出，氢氧化钠和氯化镁反应生成氢氧化镁白色沉淀；D错，Na与水反应生成NaOH和H2，紫色石蕊溶液遇碱变蓝。11．钛和钛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，能承受很重的压力，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＋4Na===4NaCl＋Ti制得。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是还原剂答案　A解析　由TiCl4＋4Na===4NaCl＋Ti知，钠是强还原剂，可用于冶炼金属，A项正确；钠的性质非常活泼，能用于还原熔融状态的TiCl4，但不能在水溶液中进行，B项错误；该反应中，钛元素的化合价降低，TiCl4是氧化剂，Ti是还原产物，C、D项错误。12．分别向盛有100 g水、100 g一定浓度的盐酸、100 g一定浓度的NaOH溶液的X、Y、Z三个烧杯中各投入2.3 g金属Na。下列有关说法正确的是(　　)A．三个烧杯中发生的离子反应均为2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑B．三个烧杯中钠均浮在液面上剧烈反应C．Na在X烧杯中反应最剧烈D．三个烧杯反应后，溶质的质量分数一定相同答案　B解析　钠与盐酸反应时钠先与H＋反应，离子反应为2Na＋2H＋===2Na＋＋H2↑，A错误；三个烧杯中Y烧杯中H＋的浓度最大，反应最剧烈，C错误；X烧杯中生成的溶质为NaOH，Y烧杯中溶质为NaCl或NaCl与NaOH，且Z烧杯中原溶质为NaOH，所以溶质的质量分数不相同，D错误。13．不能正确表示下列反应的离子方程式的是(　　)A．钠与水反应：2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑B．钠与CuSO4溶液反应：2Na＋Cu2＋===Cu＋2Na＋C．钠与盐酸反应：2Na＋2H＋===2Na＋＋H2↑D．钠与氯化钾溶液反应：2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑答案　B14．(2021·北京朝阳区高一月考)某同学探究金属Na与CO2的反应，实验如下：下列说法不正确的是(　　)A．生成的黑色固体中含有CB．白色固体是Na2OC．实验说明CO2具有氧化性D．金属Na着火不能用泡沫灭火器灭火答案　B解析　钠在二氧化碳气体中燃烧生成碳酸钠和碳单质，则生成的黑色固体中含有C，故A正确；碳酸钠在溶液中显碱性，与氯化钡溶液反应生成碳酸钡沉淀，则由滤液能使酚酞溶液变红，滴加氯化钡溶液有白色沉淀生成可知，瓶壁上附有的白色固体为碳酸钠，故B错误；钠在二氧化碳气体中燃烧生成碳酸钠和碳单质，反应中钠为还原剂，二氧化碳为氧化剂，实验说明CO2具有氧化性，故C正确；由实验Ⅰ可知，钠能够在二氧化碳中燃烧，则金属Na着火不能用泡沫灭火器灭火，应用干燥的沙土覆盖灭火，故D正确。15．某课外活动小组为了检验钠与水反应的产物，设计了如图装置(夹持装置省略)。首先在U形管内加入少量煤油和几粒钠块，再从U形管高端加入水(含有酚酞)，赶出空气，一段时间后加热铜丝。根据反应中观察到的现象，回答下列问题：(1)U形管中溶液的颜色变化为_______________________，说明有__________生成。(2)铜丝的变化现象为___________________________________，说明有____________生成；若去掉后面的装置，简述检验气体的方法：________________________________________。(3)若a g钠与b mL水完全反应，则该溶液溶质的质量分数是______________。答案　(1)右侧从上到下逐渐由无色变为红色　NaOH　(2)由黑色变红色　H2　在导管口处点燃气体，有淡蓝色火焰产生　(3)eq \f(40a,22a＋23b)×100%解析　钠位于水和煤油界面处，与水发生反应：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，生成的H2与CuO发生反应：H2＋CuOeq \o(=====,\s\up7(△))Cu＋H2O。钠与水反应生成NaOH溶液：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑2×23　　　　2×40　　2a g　　　　　eq \f(40a,23) g　　eq \f(a,23) g则w(NaOH)＝eq \f(\f(40a,23) g,a g＋b g－\f(a,23) g)×100%＝eq \f(40a,22a＋23b)×100%。16．Ⅰ.为测定金属钠样品(表面有Na2O)中钠单质的质量分数，设计了如下实验(反应装置如图所示)。①称量 A、B 的总质量；②称取一定质量的钠样品；③将钠样品投入锥形瓶中，迅速塞紧带 U 形干燥管(内含无水 CaCl2干燥剂)的橡皮塞 。有关数据：称取的金属钠样品质量为a g，A、B 反应前总质量为b g，反应后 A、B 的总质量为c g。 请根据题意回答下列问题：(1)A中钠和水反应过程可看到钠熔化成闪亮的小球，产生这一现象的原因是____________________________________________________________________________________________。(2)用a、b、c表示钠单质的质量分数为_____________________________________________。(3)如果没有 B 装置，对实验结果的影响是__________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。Ⅱ.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：(4)上述装置Ⅳ中盛放的试剂是____________，为完成实验应将装置Ⅳ接在________(填字母)。A．Ⅰ之前 B．Ⅰ和Ⅱ之间C．Ⅱ和Ⅲ之间 D．Ⅲ之后(5)点燃酒精灯后，观察到装置Ⅱ中的现象为________________________________________。(6)装置Ⅱ中Na生成Na2O2的化学方程式为_________________________________________。答案　(1)该反应为放热反应，钠的熔点低(2)eq \f(23a＋b－c,a)×100%　(3)偏大　(4)浓硫酸　B　(5)钠熔化成光亮的小球，剧烈燃烧，产生黄色火焰，生成淡黄色固体　(6)2Na＋O2eq \o(=====,\s\up7(△))Na2O2解析　(1)因为钠与水反应放热且钠的熔点低，所以钠熔化成闪亮的小球。(2)设Na的质量为x g，则2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑46　 2x g　　　　　　　　(a＋b－c)geq \f(46,x g)＝eq \f(2,a＋b－cg)x＝23(a＋b－c)钠单质的质量分数为eq \f(23a＋b－c,a)×100%。(3)若没有B装置，生成的氢气会带走一部分水，造成c减小，使钠单质的质量分数偏大。(5)钠在氧气中燃烧的现象为熔化成光亮的小球，剧烈燃烧，产生黄色火焰，生成淡黄色固体。(6)钠与氧气在加热条件下反应生成过氧化钠，反应的化学方程式为2Na＋O2eq \o(=====,\s\up7(△))Na2O2。条件常温加热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受热后先熔化，然后剧烈燃烧，火焰呈黄色，生成淡黄色固体结论①钠具有银白色的金属光泽，硬度小，熔点低，密度比煤油的大，通常保存在煤油或石蜡油中②钠与氧气的反应(写出反应的化学方程式)常温下：4Na＋O2===2Na2O(生成物为白色固体)加热时：2Na＋O2eq \o(=====,\s\up7(△))Na2O2(生成物为淡黄色固体)反应条件不同，钠与氧气反应的生成物不同实验操作实验现象结论或解释①钠浮在水面上①钠的密度比水小②钠熔化成闪亮的小球②钠的熔点低，反应放热③小球在水面上迅速游动③反应产生的氢气推动小球运动④与水反应发出“嘶嘶”的响声，逐渐变小，最后消失④钠与水剧烈反应，产生气体⑤反应后溶液的颜色逐渐变红⑤有碱性物质(氢氧化钠)生成实验Ⅰ实验Ⅱ操作将点燃的金属钠伸入盛有CO2的集气瓶中将实验Ⅰ的集气瓶用水洗涤，过滤；取黑色滤渣灼烧；取滤液分别滴加酚酞溶液和氯化钡溶液现象①火焰呈黄色②底部有黑色固体，瓶壁上附有白色固体①黑色滤渣可燃②滤液能使酚酞溶液变红，滴加氯化钡溶液有白色沉淀生成