人教版 (2019)必修 第一册第一节 钠及其化合物精品ppt课件
展开1.通过金属钠与酸及盐的反应深入探究,进一步理解活泼金属与水及酸、盐的水溶液反应实质,并形成规律性的认识,培养科学探究与创新意识的化学核心素养。 2.通过Na2O、Na2O2与酸和CO2的反应的对比实验探究、原理分析,进一步掌握钠的两种氧化物重要性质,利用定性与定量相结合的方法,能分析、判断相关物质的化学反应原理,掌握简单计算方法,拓宽知识视野,培养高阶思维能力。
活动一、探究钠与盐溶液的反应
任务一、实验探究:取一小块金属钠,用滤纸吸干表面的煤油后,用小刀切成绿豆大小,用镊子夹取放入盛有少量CuSO4溶液的烧杯中,待反应完全后再滴加几滴酚酞试剂,观察现象。
①钠浮于液面;②钠在液面上四处游动;③熔化成小球;④发出“嘶嘶”的响声;⑤有气体放出; ⑥产生蓝色絮状沉淀;⑦滴加酚酞溶液变红。?
钠先与水反应生成的氢氧化钠再与硫酸铜反应,生成氢氧化铜蓝色沉淀;反应的化学方程式:2Na+2H2O===2NaOH+H2↑、2NaOH+CuSO4===Cu(OH)2↓+Na2SO4。总反应方程式:2Na+2H2O+CuSO4==Cu(OH)2↓+Na2SO4+ H2↑,离子方程式:2Na+2H2O+Cu2+==Cu(OH)2↓+2Na++ H2↑。
任务二、问题探究:若将CuSO4溶液换成NaCl溶液,现象会一样吗?由此说明金属钠(活泼金属)与盐溶液反应有何规律?
①现象不一样。钠与NaCl(或氢氧化钠)溶液反应的现象与钠与水反应的现象完全相同。
②活泼金属(K、Ca、Na)与盐溶液反应,本质上是先与水反应生成强碱(如NaOH),而不是与盐先发生置换反应。然后强碱再与盐发生复分解反应(若碱不与盐反应,则只有金属与水的反应;若为饱和盐溶液时,因水的消耗还会有固体盐析出)。
③中等活泼金属(难或不与水反应)与盐溶液反应时,按照由强制弱的规律发生置换反应,如金属铁与硫酸铜溶液的反应:Fe+CuSO4==Cu+FeSO4。
④用同种金属置换不同的盐溶液,盐中金属排在金属活动性顺序表中较后的金属首先被置换出来。用不同的金属置换同种盐溶液,排在金属活动性顺序表中较前的金属首先发生置换反应。
⑤钠与熔融状态的盐反应,钠可以置换出较不活泼的金属,如:Na+KCl K↑+NaCl(制取金属钾,因为钾的沸点比钠的沸点低,使钾成为蒸汽而逸出)、4Na+TiCl4(熔融)===4NaCl+Ti(制金属钛)等。
【典例1】将适量金属钠投入下列溶液中,有气体放出,但无沉淀生成的是( ) A.盐酸 B.饱和氢氧化钠溶液 C.FeCl3溶液 D.CuSO4溶液
【解析】钠与水溶液反应均放出氢气。A项,发生反应为2Na+2HCl===2NaCl+H2↑,有气体放出,但无沉淀生成;B项,NaOH溶液是饱和溶液,投入钠后,消耗水,析出氢氧化钠晶体;C项,钠与水反应生成的氢氧化钠还能进一步与FeCl3反应产生氢氧化铁沉淀;D项,钠与水反应生成的氢氧化钠还能进一步与CuSO4反应产生氢氧化铜沉淀。
2.如图所示,在蒸发皿中放一小块钠,加热至熔化时,用玻璃棒蘸取少量无水CuSO4粉末与熔化的钠接触,瞬间产生耀眼的火花,同时有红色物质生成。据此判断下列说法中不正确的是( ) A.上述反应是置换反应 B.上述反应放出热量 C.上述反应中CuSO4表现了还原性 D.加热且无水条件下,Na可以与CuSO4反应并生成Cu
【解析】 由题干条件知,钠与无水CuSO4接触产生火花说明反应放热;有红色物质生成说明有铜产生,由此可分析知熔融的钠与无水CuSO4发生了置换反应,钠表现了还原性。
活动二、探究钠与酸反应的本质
任务一、结合物质的氧化性和还原性,从氧化还原反应的角度分析,金属钠与水和酸反应的本质有何异同?
①金属钠只能失电子具有还原性,H2O中的氢元素或电离出的H+均为+1价,为氢元素的最高价态,H2O或H+均具有氧化性。 ②金属钠与水反应的实质是金属钠失电子,水电离出的H+得到电子,生成H2。
①水是极弱电解质,弱酸是弱电解质,强酸是强电解质,酸电离出的氢离子浓度远远大于水电离出的氢离子浓度。 ②钠与酸反应时一定是先与酸电离出的H+即酸反应,钠过量时,才与水反应。如钠与硫酸反应的化学方程式为:2Na+H2SO4==Na2SO4+H2↑。
任务二、问题探究:比较金属Ca和Fe分别与盐酸反应是,有何不同?由此说明金属与酸溶液反应有何规律?
①金属Ca直接与盐酸反应,Ca+2HCl=CaCl2+H2↑,若Ca过量,盐酸反应完后Ca还与水反应:Ca+2H2O=Ca(OH)2+H2↑。金属Fe只与盐酸反应:Fe+2HCl=FeCl2+H2↑,不与水反应。
②金属与酸反应时,既与金属的活泼性有关,也与量有关,活泼金属(K、Ca、Na)先与酸反应,若金属过量,再与水反应,中等活泼金属(氢以前)只与酸反应,不与水反应。
【典例2】按如图所示进行相应实验,下列有关它们反应现象的分析 错误的是( ) A.均有可燃性气体生成 B.反应剧烈程度:乙>甲 C.丙中钠能置换出单质铜 D.乙、丙中钠在液面上反应,并四处游动
【解析】由分析可知,甲乙丙中均有可燃性气体氢气生成,A正确;钠与水或与酸反应的实质是钠与氢离子发生置换反应,反应快慢取决于氢离子浓度大小,乙中的酸的浓度最大,故反应剧烈程度:乙>甲,B正确;钠与硫酸铜溶液反应为:2Na+2H2O+CuSO4=Cu(OH)2↓+Na2SO4 +H2↑,并不会置换出铜单质,C错误;钠的密度小于水,所以浮在液面上,反应产生氢气,故四处游动,D正确。
【典例1】金属钠分别与下列溶液反应时,既有气体又有沉淀产生的是 ( ) A.BaCl2溶液 B.K2SO4溶液 C.FeCl3溶液 D.稀盐酸
【解析】钠与盐溶液中的水反应生成NaOH和H2,故每种溶液中均有气体产生。A、B、D中均无沉淀生成,C中FeCl3与NaOH反应生成Fe(OH)3沉淀。
过氧化钠的重要性质及应用
①因Na2O2中的氧元素为-1价,是氧元素的较低价态,故Na2O2有强氧化性,能氧化一些常见的还原剂。如SO2(氧化产物SO42-),下同。方程式:Na2O2+SO2==Na2SO4,与CO2不同。)、Fe2+(Fe3+)、SO32-(SO42-))、HSO3-(SO42-)、H2S(S)、S2-(S)、I-(I2)等。
活动一、探究过氧化钠的氧化性
任务一、讨论交流:如何从化合价的角度认识Na2O2具有强氧化性?列举你所知道的能被Na2O2氧化的微粒及氧化产物。
②利用Na2O2的强氧化性,可以使品红溶液褪色,也可使酚酞溶液先变红(生成NaOH),后褪色(强氧化性漂白)。
③同时-1价的O也有还原性,如遇到强氧化剂KMnO4也可以被氧化成O2。
任务二、观看视频,结合Na2O2的强氧化性,分析H2O2为何具有漂白性?思考在教材P37页【实验2-3】中,能否将“用PH试纸检验溶液的酸碱性”,改用“滴加2滴酚酞试剂检验溶液的酸碱性”?
①Na2O2和H2O2中的氧元素均为-1价,因此H2O2也具有强氧化性,由于自身无色,所以可以氧化某些有色物质而起到漂白作用,从而具有漂白性。
②若改用“滴加2滴酚酞溶液检验溶液的酸碱性”,现象是溶液先变红,后褪色。
③反应后溶液中已无固体物质存在,所以,不可能是因Na2O2强氧化性漂白,使溶液的红色褪去。
④根据Na2O2与水反应方程式推知,反应可能分两步进行: Na2O2+2H2O==2NaOH+H2O2、2H2O2==H2O+O2↑。
⑤H2O2在MnO2等催化剂作用下才更容易分解,所以在反应后的溶液中除有 NaOH外,还有具有漂白作用的H2O2,因此,溶液的红色褪去。
⑥向反应后的溶液中加入催化剂MnO2,若产生大量气泡,并能使带火星的木条复燃,则证明Na2O2与水反应的产物中有H2O2生成,因而溶液还具有漂白性
【典例1】有关过氧化钠与水反应,下列说法错误的是( ) A.产生的气体可以使带火星的木条复燃 B.1个过氧化钠完全参加反应,将转移2个电子 C.反应后的溶液中滴加酚酞后溶液将变红,振荡后红色消失 D.该反应是放热反应
【解析】1个过氧化钠与足量的水反应生成0.5 个氧气分子,转移了1 个电子,故B错误。
【典例2】某实验小组通过下图所示实验,探究Na2O2与水的反应: 下列说法不正确的是( ) A.②中的大量气泡的主要成分是氢气 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漂白性物质造成的 D.⑤中MnO2的主要作用是作催化剂
【解析】②中离子方程式:2Na2O2+2H2O=4Na++4OH-+O2↑,生成的是O2,A错误;Na2O2与H2O反应生成NaOH和O2,NaOH是碱,遇酚酞变红,B正确;④中红色褪去,可能原因是Na2O2与H2O反应生成的H2O2具有氧化性,能氧化有色物质漂白褪色,C正确;H2O2在MnO2催化下分解生成H2O和O2,即验证Na2O2与H2O反应生成了H2O2,D正确。
活动二、探究Na2O2与CO2、H2O反应的量的关系
任务一、结合Na2O2与水和二氧化碳反应的化学方程式,思考化学反应前后气体分子数、体积、转移电子数、固体质量有何关系?
①分子数关系:无论是CO2或H2O的单一物质还是两者的混合物,通过足量的Na2O2时,放出O2的分子数与CO2或H2O的分子数之比均为1∶2。
2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2 气体体积差ΔV 2 1 2-1=1体积 2Na2O2+2H2O(g)===4NaOH+O2 气体体积差ΔV 2 1 2-1=1体积
【结论】CO2、H2O(g)分别与足量Na2O2反应,体积变为原来的1/2,即: ΔV=1/2V(CO2)=V(O2)生成,ΔV=1/2V[H2O(g)]=V(O2)生成。
【温馨提示】当CO2、H2O混合物与Na2O2发生反应时,可认为CO2先与 Na2O2 反应,反应结束后H2O再与Na2O2反应。
③电子转移关系:当Na2O2与CO2、H2O反应时,每生成1个O2分子转移2个电子,且在反应中Na2O2既是氧化剂又是还原剂。
【结论】与CO2反应时,固体增加的质量等于与CO2等分子数的CO的质量;与H2O反应时,固体增加的质量等于与H2O等分子数的H2的质量。
任务二、问题探究:室内装修材料中的甲醛(HCHO)会对我们的神经产生刺激,对人的记忆、敏感性、身体协调功能等都有不同程度的伤害。因此,在房屋的装修过程中,尽可能的选择一些环保材料以减少室内污染。将a g甲醛在足量氧气中完全燃烧,产物通过足量过氧化钠固体完全反应,请分析固体质量的变化有何特点?
①固体增加的质量与甲醛的质量相等,即固体的质量增加a 克。
②HCHO可以改写为CO·H2,故甲醛完全燃烧生成的CO2和H2O通过足量Na2O2完全反应,HCHO的质量等于固体增加的质量。
③甲醛(HCHO)在O2中充分燃烧后生成CO2、H2O,产物通过足量的Na2O2,发 生反应2CO2+2Na2O2===2Na2CO3+O2,2H2O+2Na2O2===4NaOH+O2↑,对生成物变式:Na2CO3~Na2O2·CO,2NaOH~Na2O2·H2,可知过氧化钠增加的质量=与CO2同个数的CO质量+与H2O同个数的H2质量,质量增加部分物质的组成可以表示为nCO·mH2。
【结论】化学式可表示为nCO·mH2的物质完全燃烧后能被过氧化钠完全吸收,因此,该物质完全燃烧后,其产物(CO2和H2O)通过足量过氧化钠固体后,固体质量的增量与该物质的质量相等。如甲醛(CH2O)、甲醇(CH4O)、乙酸(C2H4O2)、葡萄糖(C6H12O6)等。
【典例1】CO和H2的混合气体21.2 g,与足量O2反应后,通过足量 Na2O2,固体质量增加( ) A.21.2 g B.14 g C.6.78 g D.不能确定
【典例2】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%
【解析】CO、H2、O2完全反应后生成的二氧化碳、水与过氧化钠反应生成碳酸钠、氢氧化钠,所以过氧化钠固体增重的质量等于CO、H2的质量,所以原混合气体中CO、H2的质量一共是7.5 g,则O2的质量是16.5 g-7.5 g=9.0 g,所以原混合气体中O2的质量分数是16.5 g(9.0 g)×100%≈54.5%。
1.将一小块钠放入下列溶液中,既能产生气体又能生成白色沉淀的是( ) A.硝酸铜溶液 B.稀硫酸 C.氯化钠溶液 D.氯化镁溶液
【解析】遇到钠与碱溶液、盐溶液反应的问题时,在注意钠与水反应的同时,还要考虑生成的NaOH是否与溶液中原有的溶质反应。钠与(1)中四种溶液反应都生成氢气,在硫酸铜溶液中会有蓝色沉淀生成,只有在氯化镁溶液中可生成白色沉淀。
2.下列关于钠及其化合物的说法正确的是( ) A.将Na久置于空气中,最终得到的产物为NaOH B.将Na2O投入适量紫色石蕊溶液中,溶液褪色 C.Na2O和Na2O2组成元素相同,化学性质相似 D.Na2O和Na2O2阴阳离子的个数比相同
【解析】A项,将Na久置于空气中,最终得到的产物为Na2CO3,错误;B项,将Na2O投入适量紫色石蕊溶液中生成氢氧化钠,溶液变蓝,错误;C项,Na2O2具有氧化性,Na2O和Na2O2组成元素相同,化学性质不同,错误;D项,Na2O中O2-与Na+个数比为1∶2,Na2O2中O22-与Na+个数比为1∶2,正确。
3.把一小块金属钠放入下列溶液中,说法正确的是( ) A.放入饱和NaOH溶液中:有氢气放出,恢复至原温度后溶液的 pH增大 B.放入稀CuSO4溶液中:有氢气放出,有紫红色铜析出 C.放入MgCl2溶液中:有氢气放出,有白色沉淀生成 D.放入NH4NO3溶液中:有无色无味气体放出
【解析】A项,饱和NaOH溶液中放入钠,钠与水反应消耗水且生成NaOH,会有NaOH晶体析出,同时生成氢气,恢复至室温后溶液仍是饱和NaOH溶液,故溶液的pH不变;B项,会生成H2和Cu(OH)2蓝色沉淀;C项,会生成H2和Mg(OH)2白色沉淀;D项,钠与水反应放热,生成的NaOH与NH4+反应生成NH3·H2O,NH3·H2O受热部分分解产生的少量氨气会与氢气同时放出,故放出的气体有刺激性气味。
4.过氧化钠与水反应后滴加酚酞,酚酞先变红后褪色。某小组欲探究 其原因,进行如图所示实验。实验①取反应后溶液加入二氧化锰,立即产生大量气体;实验②③中红色均不褪去。下列分析错误的是( )A.过氧化钠与水反应产生的气体为O2B.过氧化钠与水反应需要MnO2作催化剂C.实验②③可证明使酚酞褪色的不是氢氧化钠和氧气D.过氧化钠与水反应可能生成了具有漂白性的H2O2
【解析】过氧化钠与水反应不需要催化剂,B错误;实验②③作为对照实验,可证明氢氧化钠和氧气不能使酚酞溶液褪色,C正确;根据实验①的现象可判断过氧化钠与水反应可能生成了H2O2,H2O2在MnO2作催化剂的条件下分解产生O2,D正确。
本质:先与水反应,再可能发生复分解反应(条件)。规律:活泼金属先与水反应,中等活泼金属与盐置换反应。
本质:与H+发生置换反应。规律:直接与酸反应。
本质:Na2O2+H2O=4NaOH+H2O2。特点:Na2O2既是氧化剂,又是还原剂。
①与滴有酚酞的水,先变红后褪色(漂白性);②与SO2:Na2O2+SO2=Na2SO4;③与品红溶液,品红溶液褪色(漂白性);④FeCl2溶液:生成Fe(OH)3沉淀;⑤漂白织物、麦秆、羽毛等;⑥与CO2、H2O反应,存在定量关系。
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