高中化学人教版 (2019)必修 第一册第一节 钠及其化合物第2课时导学案

这是一份高中化学人教版 (2019)必修 第一册第一节 钠及其化合物第2课时导学案，共12页。

一、氧化钠和过氧化钠
1．Na2O的性质
Na2O是一种白色固体，属于碱性氧化物，能与水、酸、酸性氧化物等发生化学反应。
写出下列反应的化学方程式：
(1)氧化钠与水反应：Na2O＋H2O===2NaOH。
(2)氧化钠与盐酸反应：Na2O＋2HCl===2NaCl＋H2O。
(3)氧化钠与二氧化碳反应：Na2O＋CO2===Na2CO3。
2．Na2O2的性质
Na2O2是一种淡黄色固体。
(1)实验探究过氧化钠与水的反应
思考1 足量的过氧化钠与H2O反应后的溶液中滴入酚酞溶液，溶液先变红后褪色，向反应后的溶液中再加入少量MnO2，又会产生气泡，试着写出过氧化钠与水反应过程的化学方程式。
提示 过氧化钠与水反应的反应过程中会生成过氧化氢和氢氧化钠，氢氧化钠使酚酞溶液变红，过氧化氢有强氧化性，也有漂白性。
①Na2O2＋2H2O===2NaOH＋H2O2
②2H2O2===2H2O＋O2↑
化学方程式：①×2＋②得
2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑
(2)Na2O2与CO2反应也会产生O2，试写出反应的化学方程式2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2。
思考2 利用化学方程式和单线桥，对比分析过氧化钠与水、过氧化钠与二氧化碳的反应。
提示
①与H2O反应：
；
②与CO2反应：
；
相同质量的Na2O2分别与H2O和CO2反应，转移的电子数：①＝②，若1个Na2O2与H2O反应则转移1个电子。
3．Na2O2的应用
(1)Na2O2可在呼吸面具或潜水艇中作为氧气的来源。
(2)Na2O2中氧元素的化合价为－1价，具有强氧化性，可作漂白剂。
1．判断正误
(1)Na2O与Na2O2均为碱性氧化物( )
(2)Na2O与Na2O2中的氧元素的化合价不相同，钠元素的化合价相同( )
(3)Na2O与Na2O2的阴、阳离子个数比均为1∶2( )
(4)Na2O2与H2O的反应中，H2O是还原剂( )
(5)将Na2O投入盛有水(滴有酚酞溶液)的试管中，溶液变成红色，振荡试管后溶液褪色( )
答案 (1)× (2)√ (3)√ (4)× (5)×
2．下列对于Na2O、Na2O2的比较正确的一项是( )
A．Na2O2、Na2O久置于空气中变为白色NaOH固体
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
答案 C
解析 Na2O、Na2O2久置于空气中变为白色Na2CO3固体，故A项错误；Na2O2是淡黄色固体，故B项错误；Na2O2与CO2反应时，是Na2O2中的氧元素发生了氧化还原反应，Na2O2既作氧化剂又作还原剂，故C项正确； Na2O与CO2或H2O反应时无氧气产生，不能作供氧剂，D项错误。
氧化钠与过氧化钠的比较
二、过氧化钠与水、二氧化碳反应的计算
1．Na2O2与CO2、H2O反应的数量关系
①2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2
②2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑
无论是CO2或H2O的单一物还是二者的混合物，通过足量Na2O2时，CO2(或H2O)与放出O2的分子个数之比均为2∶1。
2．Na2O2与CO2、H2O反应的质量关系
(1)2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2 Δm(固体)
2×78 2×44 2×106 2×28
即发生反应时，固体增加的质量等于与CO2等分子数的CO的质量。
(2)2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑ Δm(固体)
2×78 2×18 4×40 2×2
即发生反应时，固体增加的质量等于与H2O等分子数的H2的质量。
1．对Na2O2与CO2和H2O(g)混合气体的反应来说，下列说法错误的是( )
A．只要参加反应的Na2O2一定，反应生成的氧气就一定
B．只要CO2和H2O(g)的总量一定，反应所消耗的Na2O2的量就一定
C．只要气体的总数量一定，反应中所转移的电子的数量就一定
D．只要混合气体的总数量一定，固体所增加的质量就一定
答案 D
解析 Na2O2与H2O(g)、CO2反应的化学方程式分别为2Na2O2＋2H2O(g)===4NaOH＋O2、2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2。由于两个反应中Na2O2与O2的数量之比都为2∶1，A正确；两个反应中：2Na2O2～2H2O(g)，2Na2O2～2CO2，B正确；根据化学方程式知，CO2、H2O与Na2O2反应时，固体增加的质量为“CO2”中“CO”的质量和“H2O”中“H2”的质量，所以当数量固定的混合气体中CO2气体所占的比例大时，固体增加的质量较大，当H2O所占的比例大时，固体增加的质量较小，D错误。
2．将16 g甲烷(CH4)在64 g氧气中完全燃烧后的产物全部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 g C．80 g D．32 g
答案 D
1．下列关于钠及其化合物的叙述正确的是( )
A．Na2O和Na2O2都能与CO2反应，且产物相同
B．用钠与空气反应制纯净的Na2O2，空气必须经过碱石灰处理后，才能与钠反应
C．Na、Na2O、Na2O2都具有强还原性
D．在Na2O2与CO2的反应中，氧化剂是Na2O2，还原剂是CO2
答案 B
2．对于反应：2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑，下列说法正确的是( )
A．Na2O2是氧化剂，H2O是还原剂
B．当2分子H2O参加反应时，生成1分子O2
C．当生成1分子O2时，转移的电子数为4
D．每有18 g H2O与足量Na2O2反应，则固体增重4 g
答案 B
3．(2022·南阳高一检测)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
答案 C
4．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________________________________________________。
答案 (1)将带火星的木条靠近p处，木条复燃，证明有氧气生成
(2)将q连接导管后插入水中，有气泡冒出，证明反应放热
题组一 Na2O和Na2O2的性质
1．“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．Na2O2 B．Na2CO3
C．NaOH D．氧气瓶
答案 A
解析 由于2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2，所以Na2O2可以使CO2浓度降低而保持舱内O2的适当比例。
2．下列关于钠及其氧化物性质的叙述，不正确的是( )
A．过氧化钠可用于呼吸面具作为氧气的来源
B．氧化钠和过氧化钠都能与二氧化碳反应，且反应产物相同
C．金属钠应该密封在煤油或石蜡油中
D．从氧化还原角度分析金属钠与水反应不可能产生氧气
答案 B
解析 过氧化钠与水蒸气、二氧化碳反应生成氧气，则过氧化钠可用于呼吸面具作为氧气的来源，故A正确；Na2O、Na2O2组成元素相同，Na2O能和CO2反应：Na2O＋CO2===Na2CO3，Na2O2能和CO2反应：2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2 ，反应产物不相同，故B错误；钠能和氧气、水反应，故应隔绝空气和水保存，则应保存在煤油或石蜡油中，故C正确；从氧化还原角度分析金属钠具有强还原性，可以失去电子，而水中含有的O为最低价，不能再得到电子，则反应不可能产生氧气，故D正确。
3．(2023·福建三明高一期末)将(NH4)2CO3固体置于试管中加热，生成的气体依次通过盛有足量Na2O2的干燥管、足量浓硫酸的洗气瓶，最终得到的气体是( )
A．NH3 B．O2
C．H2O D．CO2
答案 B
解析 (NH4)2CO3受热分解生成NH3、H2O、CO2，通过过氧化钠，H2O、CO2转化成O2，再通过足量浓硫酸，NH3被吸收，只剩下O2，答案选B。
4．某溶液中含有Na＋、SOeq \\al(2－,4)、COeq \\al(2－,3)、HCOeq \\al(－,3) 四种离子，若向其中加入少量的过氧化钠固体后，溶液中离子浓度基本保持不变的是( )
A．HCOeq \\al(－,3) B．Na＋ C．COeq \\al(2－,3) D．SOeq \\al(2－,4)
答案 D
解析 加入少量过氧化钠固体后，2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑，Na＋浓度增大；HCOeq \\al(－,3)＋OH－===COeq \\al(2－,3)＋H2O，COeq \\al(2－,3)浓度增大，HCOeq \\al(－,3)浓度减小。
题组二 与Na2O2有关的定量计算
5．将20 g CO2和CO的混合气体通过装有足量过氧化钠的干燥管，反应后干燥管的总质量增加了11.2 g，则原混合气体中CO2的质量分数为( )
A．32% B．44%
C．56% D．88%
答案 D
解析 反应后固体质量增加是因为CO2与Na2O2反应生成Na2CO3，用差量法求解，设原混合气体中CO2的质量为x，则
2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2 Δm
88 56
x 11.2 g
eq \f(88,56)＝eq \f(x,11.2 g)，解得x＝17.6 g，
w(CO2)＝eq \f(17.6 g,20 g)×100%＝88%，D项正确。
6．200 ℃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(如图所示)，其原混合物中CO2和H2O的质量之比是( )
A．11∶18 B．22∶3
C．1∶9 D．21∶9
答案 A
解析 向足量的固体Na2O2中通入11.6 g CO2和H2O，固体只增加3.6 g，令混合物中CO2和水蒸气的质量分别为m(CO2)、m(H2O)，则：
2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2 Δm
88 56
m(CO2) eq \f(7,11)m(CO2)
2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑ Δm
36 4
m(H2O) eq \f(1,9)m(H2O)
所以m(CO2)＋m(H2O)＝11.6 g、eq \f(7,11)m(CO2)＋eq \f(1,9)m(H2O)＝3.6 g；解得m(CO2)＝4.4 g，m(H2O)＝7.2 g，故原混合物中CO2和H2O的质量之比为4.4 g∶7.2 g＝11∶18。
题组三 Na2O2性质探究实验
7．(2022·中山市高一期末)为探究Na2O2与H2O的反应，某学习小组将1～2 mL水滴入盛有1～2 g过氧化钠固体的试管中，下列有关说法不正确的是( )
A．该实验可以用带火星的木条来检验生成的气体是否为氧气
B．该实验可以直接用手轻轻触摸试管外壁来感受反应放热
C．1个Na2O2与H2O反应转移2个电子
D．该实验可以说明过氧化钠可在潜水艇中作为氧气的来源
答案 C
解析 过氧化钠和水反应生成氢氧化钠和氧气，离子方程式为2Na2O2＋2H2O===4Na＋＋4OH－＋O2↑，可以用带火星的木条来检验生成的气体，故A正确；过氧化钠和水反应生成氢氧化钠和氧气，同时该反应放热，可以直接用手轻轻触摸试管外壁来感受反应放热，故B正确；过氧化钠和水反应生成氢氧化钠和氧气，说明过氧化钠可在潜水艇中作为氧气的来源，故D正确。
8．某同学结合所学知识探究Na2O2与H2能否反应，设计装置如图，下列说法正确的是( )
A．装置A中锌粒可用铁粉代替
B．装置B中盛放碱石灰，目的是除去A中挥发出来的少量水蒸气
C．装置C加热前，必须先用试管在干燥管管口处收集气体，检验气体纯度
D．装置D中的试剂用碱石灰代替也可以达到实验目的
答案 C
解析 盐酸易挥发，B装置中应为碱石灰，目的是除去A中挥发出来的HCl和水蒸气，故B错误；氢气具有可燃性，不纯时加热易发生爆炸，则加热试管前，必须先用试管在干燥管管口处收集气体，检验气体纯度，应先收集气体并点燃，通过爆鸣声判断气体的纯度，故C正确；装置D中的无水硫酸铜是检验Na2O2和H2反应是否生成了H2O，用碱石灰代替无法达到目的。
9．将少量Na2O2分别放入盛有下列溶液的小烧杯中，最终会有白色沉淀产生的是( )
①MgSO4溶液 ②FeCl2溶液 ③Ca(HCO3)2溶液 ④饱和澄清石灰水
A．①③ B．①④
C．①③④ D．①②③④
答案 C
解析 将少量Na2O2分别放入盛有溶液的小烧杯中，首先与溶液中的水发生反应：2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑，然后看溶质是否与反应产生的NaOH发生反应。①MgSO4溶液与NaOH会发生反应：MgSO4＋2NaOH===Mg(OH)2↓＋Na2SO4，产生白色沉淀，正确；②FeCl2溶液与NaOH会发生反应：FeCl2＋2NaOH===Fe(OH)2↓＋2NaCl，产生白色沉淀，该白色沉淀不稳定，容易被空气中的氧气氧化为氢氧化铁，反应的化学方程式是4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，最后变为红褐色沉淀，错误；③Ca(HCO3)2溶液与少量NaOH会发生反应：Ca(HCO3)2＋NaOH===CaCO3↓＋NaHCO3＋H2O，产生白色沉淀，正确；④饱和澄清石灰水加入Na2O2固体，由于水参加反应被消耗，溶质Ca(OH)2析出，因此会形成白色沉淀，正确。
10．一定条件下，将钠与氧气反应的产物1.5 g溶于水，所得溶液恰好能被50 g质量分数为2.92%的盐酸中和，则该产物是( )
A．Na2O B．Na2O2
C．Na2O和Na2O2 D．不能确定
答案 C
解析 由题意可知，50 g 2.92%盐酸中氯化氢的质量m(HCl)＝50 g×2.92%＝1.46 g，若钠与氧气反应的产物全部为Na2O，由化学方程式可知Na2O～2HCl，则氧化钠的质量m(Na2O)＝eq \f(62×1.46 g,73)＝1.24 g；若钠与氧气反应的产物全部为Na2O2，由化学方程式可知Na2O2～2HCl，则过氧化钠的质量m(Na2O2)＝eq \f(78×1.46 g,73)＝1.56 g，由1.24 g<1.5 g<1.56 g可知，钠与氧气反应的产物为Na2O和Na2O2的混合物，故选C。
11．探究Na2O2与水的反应，实验如图。下列分析错误的是( )
(已知：H2O2H＋＋HOeq \\al(－,2)、HOeq \\al(－,2)H＋＋Oeq \\al(2－,2))
A．①、⑤中产生的气体都能使带火星的木条复燃
B．②中KMnO4和⑤中MnO2所起的作用不同
C．通过③能比较酸性：HCl>H2O2
D．④中发生了氧化还原反应和复分解反应
答案 C
解析 ①、⑤中产生的气体均为氧气，都能使带火星的木条复燃，故A正确；②、⑤中KMnO4与MnO2的作用不同，②中过氧化氢被KMnO4氧化生成氧气，⑤中过氧化氢在二氧化锰催化条件下自身发生氧化还原反应生成氧气，故B正确；③说明BaO2不溶于盐酸，不能用于比较酸性强弱，且盐酸为强酸，过氧化氢为弱酸，故C错误；④中生成气体，应为氧气，发生氧化还原反应，生成过氧化氢和硫酸钡沉淀，为复分解反应，故D正确。
12．(2022·石家庄高一检测)Na2O2是一种重要化工原料，工业上可以用来漂白纺织类物品、麦秆、纤维等。回答下列问题：
(1)Na2O2中氧元素化合价为____________。
(2)写出下列反应的化学方程式或离子方程式：
①钠与水反应的离子方程式：_________________________________________________；
②过氧化钠与水反应的化学方程式：_____________________________________________；
③过氧化钠与二氧化碳反应的化学方程式：_________________________________________。
(3)过氧化钠若长期保存不当，容易生成__________(填化学式)，证明过氧化钠变质情况的一种实验方案如下。
答案 (1)－1 (2)①2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑ ②2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑ ③2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2
(3)Na2CO3 BaCl2(或CaCl2) 过氧化钠样品已经变质 过氧化钠样品部分变质
解析 (3)过氧化钠若长期保存不当，容易生成Na2CO3，碳酸根离子和Ca2＋或Ba2＋生成碳酸钙或碳酸钡沉淀，滴加氯化钡或氯化钙溶液生成白色沉淀，证明含碳酸根离子，说明过氧化钠样品已经变质。另取少量样品于试管中，再加入适量的水，用带火星的木条靠近试管口，带火星的木条复燃说明生成了氧气，说明过氧化钠部分变质。
13．Na2O、Na2O2是重要的化工原料，具有多种用途。
(1)Na2O2具有氧化性，可以将SO2氧化为硫酸钠，写出该反应的化学方程式：_____________。
该反应中Na2O2的作用为____________(填字母)。
a．还原剂
b．氧化剂
c．既是氧化剂又是还原剂
(2)室温下，某同学进行CO2与Na2O2反应的探究实验。
Ⅰ.首先按照如图装置制备纯净的CO2气体。
①装置甲中反应的离子方程式为_______________________________________。
②装置乙中加入的是饱和NaHCO3溶液，目的是_________________________。
Ⅱ.按照下面的装置图进行实验(夹持装置略)
①先组装仪器，_____________________________________________。
然后再用注射器1抽取100 mL纯净的CO2，将其连接在K1处，注射器2的活塞推到底后连接在K2处，具支U形管中装入足量的Na2O2粉末与玻璃珠(玻璃珠不参与反应)。
②打开止水夹K1、K2，向右缓缓推动注射器1的活塞，可观察到的现象是_________________。
③实验过程中，U形管中反应的化学方程式为_________________________。
答案 (1)Na2O2＋ SO2===Na2SO4 b (2)Ⅰ.①CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋CO2↑＋H2O ②除去二氧化碳气体中的氯化氢气体
Ⅱ.①检查装置气密性 ②U形管中的淡黄色粉末颜色逐渐变浅，注射器2的活塞向右移动 ③2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2
解析 (1)Na2O2具有氧化性，可以将SO2氧化为硫酸钠，故该反应的化学方程式为Na2O2＋ SO2===Na2SO4；Na2O2中O元素化合价降低，作氧化剂，故选b。(2)Ⅰ.①装置甲中稀盐酸与碳酸钙反应生成氯化钙、水和二氧化碳，反应的离子方程式为CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋CO2↑＋H2O。②由于盐酸具有挥发性，则装置甲中制取的二氧化碳中会混有HCl气体，故装置乙中的饱和NaHCO3溶液可以除去二氧化碳气体中的氯化氢气体。Ⅱ.①先组装仪器，检查装置的气密性，然后再用注射器1抽取100 mL纯净的CO2，将其连接在K1处，注射器2的活塞推到底后连接在K2处，具支U形管中装入足量的Na2O2粉末与玻璃珠。②打开止水夹K1、K2，向右缓缓推动注射器1的活塞，U形管中发生反应：2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2，故可观察到的现象是U形管中的淡黄色粉末颜色逐渐变浅，注射器2的活塞向右移动。
14．为了探究过氧化钠的强氧化性，某小组设计了如图所示的实验装置。
实验步骤及现象如下：
①检查装置气密性后，装入药品并连接装置A、B、C。
②缓慢通入一定量的N2后，将装置D连接好(导管末端未伸入集气瓶中)，再向圆底烧瓶中缓慢滴加浓盐酸，装置A中剧烈反应，有黄绿色气体(Cl2)产生。
③待装置D中导管口产生连续气泡后，将导管末端伸入集气瓶中，收集到无色气体。
④反应一段时间后，关闭分液漏斗的活塞，再通一段时间N2，直至装置中气体变为无色。
回答下列问题：
(1)装置A中盛装浓盐酸的仪器是________。
(2)步骤②中通入一定量的N2的作用是________。
(3)装置D中收集到的无色气体能使带火星的木条复燃，据此推断该气体是________(填化学式)，解释产生该气体的原因是______________________________________________(用化学方程式表示)。
(4)装置B中湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝。甲同学根据A中气体的颜色推测试纸变蓝时发生的反应可能是_________________________________________________(写离子方程式)；乙同学认为使试纸变蓝的原因也可能是______________________________。
(5)资料显示，Na2O2与干燥的HCl能发生化学反应生成Cl2，该反应的化学方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)分液漏斗 (2)排尽装置中的空气
(3)O2 2Na2O2＋4HCl===4NaCl＋2H2O＋O2↑
(4)Cl2＋2I－===I2＋2Cl－ 生成的O2将I－氧化为I2 (5)Na2O2＋4HCl===2NaCl＋Cl2↑＋2H2O
解析 (1)由仪器构造可知盛浓盐酸的仪器为分液漏斗。
(2)实验开始前先通一段时间的氮气，排尽装置中的空气，以避免空气中的氧气对产物检验的影响。
(3)无色气体能使带火星的木条复燃，据此推断该气体是O2，O2具有助燃性，氧气可能是过氧化钠和盐酸反应得到的，化学方程式是2Na2O2＋4HCl===4NaCl＋2H2O＋O2↑。
(4)装置A中剧烈反应，有黄绿色气体(Cl2)产生，该气体能够使装置B中湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝，反应的离子方程式是Cl2＋2I－===I2＋2Cl－；Na2O2和盐酸反应的过程中会产生O2，O2也具有氧化性，也可能将I－氧化为I2。
(5)资料显示，Na2O2与干燥的HCl能发生化学反应生成Cl2，根据元素化合价升降总数相等，结合原子守恒，可得该反应的化学方程式为Na2O2＋4HCl===2NaCl＋Cl2↑＋2H2O。实验操作
实验现象
①试管外壁发烫，带火星的木条复燃；②用pH试纸检验反应所得溶液呈碱性
实验结论
Na2O2与水反应放热，化学方程式为2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑
物质
氧化钠(Na2O)
过氧化钠(Na2O2)
色、态
白色固体
淡黄色固体
氧元素化合价
－2
－1
阴、阳离子个数比
1∶2
1∶2
是否为碱性氧化物
是
否
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Na2CO3
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
操作
现象
结论
取少量样品于试管中，加水溶解，加入____________溶液，充分振荡
有白色沉淀生成
另取少量样品于试管中，再加入适量的水，用带火星的木条靠近管口
带火星的木条复燃