高中化学人教版 (2019)必修 第一册第一节 钠及其化合物学案

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02
预习导学
自主梳理
一．钠的原子结构
原子结构示意图为eq \a\vs4\al()，最外层上只有1个电子。
二．钠的实验探究
1．与氧气的反应
2．与水的反应
又一日戴维做完电解制钠实验后，他把这种小小的金属颗粒投入水中，钠在水面上急速奔跃，产生气体，发出刺刺的声音，接着声音越来越小，体积越来越小，慢慢消失在水里，无影无踪。
请同学们思考，钠与水产生的是什么气体？
1．钠在反应中很容易失去最外层上的电子，故钠的化学性质非常活泼，表现出很强的____________。
2．钠在常温及加热条件下，分别与氧反应的化学方程式为_________________、____________________。
3．钠与水反应的化学方程式为__________________________。
预习检测
1．（2022年北京市丰台区期中）钠的下列性质中与钠和水反应时的现象无关的是
A．钠的熔点较低B．钠的密度小于水的
C．钠能导电D．钠金属活动性强
2．（2022年北京丰台期末）下列关于金属钠的描述不正确的是
A．有银白色金属光泽B．密度小于水
C．具有很强的还原性D．在空气中燃烧只生成氧化钠
3．（2023年山东省菏泽市期中改编）下列说法错误的是
A．Na2O2是淡黄色固体，由Na＋与O22－构成
B．金属钠与氧气反应，条件不同，产物不同
C．金属钠投入水中，生成NaOH，同时放出O2
D．少量的钠可保存在煤油中，实验剩余的钠需放回原试剂瓶
4．（2022年浙江衢州期末）下列物质中，常温下不能与金属钠反应的是
A．煤油B．水C．稀硫酸D．氯气
5．（2022·甘肃兰州第四片区期末）将一块金属钠投入滴有紫色石蕊溶液的盛冷水的烧杯中，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．①②③④B．②③④⑤C．②④⑤⑥D．③④⑥
6．（2023年山东省菏泽市期中）钠及其化合物在生产、生活中有着重要的应用。
钠是一种银白色的金属，取2.3 g钠块在干燥空气中放置一段时间后，其表面会失去金属光泽生成Na2O，此时固体质量为2.46 g，则原钠块中已被氧化的钠为_______g；再将该钠块在干燥空气中充分加热，会得到浅黄色的_______(填化学式)粉末；经过上述两步实验后，最终得到的粉末的质量应为_______g。
►环节一 钠的物理性质和化学性质
情境材料
第一个制备钠的人
1807年，戴维用电解氢氧化钠制得金属钠(同时生成氧气和水)，从此揭开了金属钠的面纱。
戴维将一块苛性钠放在白金勺里用高温酒精灯将它熔化，然后立即用一根导线接在白金勺上，再将另一根导线插入熔化物中，在一电极上出现了具有金属光泽的、类似水银的银白色小珠(即金属钠)。他发现：一些小珠不燃烧，只是表面变暗，覆盖着一层白膜；另一些小珠立即燃烧，形成黄色火焰。
问题探究1
1．电解氢氧化钠制得金属钠的反应属于______
A．分解反应B．化合反应
C．置换反应D．复分解反应
2．金属钠不燃烧，只是表面变暗覆盖着一层白膜，此白膜是_______，另一些小珠立即燃烧，生成的物质是________。
要点归纳
一、钠的物理性质
二、钠的化学性质
1．与非金属单质反应
钠露置在空气中的变化
（1）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：
eq \x(\a\al(银白色金,属钠(Na)))eq \(――→,\s\up7(O2),\s\d5(①))eq \x(\a\al( 表面变暗,(生成Na2O)))eq \(――→,\s\up7(H2O),\s\d5(②))eq \x(\a\al(出现白色固体,(生成NaOH)))eq \(――→,\s\up7(H2O),\s\d5(③))eq \x(\a\al(表面变成溶液,(NaOH潮解)))eq \(――→,\s\up7(CO2),\s\d5(④))eq \x(\a\al( 白色块状物质,(生成Na2CO3·10H2O)))eq \(――→,\s\up7(风化),\s\d5(⑤))eq \x(\a\al(白色粉末状物质,（生成Na2CO3）))
（2）发生的主要变化的化学方程式
①4Na＋O2＝2Na2O；②Na2O＋H2O＝2NaOH；④2NaOH＋CO2＝Na2CO3＋H2O，Na2CO3＋10H2O＝Na2CO3·10H2O；⑤Na2CO3·10H2O＝Na2CO3＋10H2O。
2．与水反应
化学方程式：2Na＋2H2O＝2NaOH＋H2↑，还原剂：Na，氧化剂：H2O。
离子方程式：2Na＋2H2O＝2Na＋＋2OH－＋H2↑
（1）金属钠与水的反应，其实质是钠与水电离出的H＋反应。
（2）切割完钠块后，剩余的钠的处理：放入原来盛有煤油的试剂瓶中(钠的活泼性非常强，易与水或氧气反应造成失火或爆炸，为保证实验安全，放回原试剂瓶比较稳妥)。
（3）做实验时，金属钠不慎失火的处理：用干燥的沙土来灭火，不能用水灭火(钠与水剧烈反应且生成氢气，会放出大量的热，甚至能引起氢气燃烧爆炸)。
（1）钠与酸的反应
如果钠过量，钠把酸耗尽后，再与水反应。
a．钠先与酸中的H＋反应(不是与水先反应)，离子方程式：2Na＋2H＋＝2Na＋＋H2↑。
b．如果钠过量，钠把酸消耗尽之后，再与水反应。
（2）钠与盐溶液的反应
a．钠与盐溶液反应时，首先与水反应生成NaOH(不是与盐先发生置换反应)。
b．然后NaOH与盐发生复分解反应(若氢氧化钠不与盐反应，则只有钠与水的反应)。
例如：Na与Fe2(SO4)3溶液的反应：2Na＋2H2O＝2NaOH＋H2↑，6NaOH＋Fe2(SO4)3＝2Fe(OH)3↓＋3Na2SO4；Na与KNO3溶液的反应：2Na＋2H2O＝2NaOH＋H2↑(仅此一步反应)，若是饱和盐溶液，会有晶体析出。
（3）钠与熔融盐的反应
4Na＋TiCl4eq \(====,\s\up7(高温))Ti＋4NaCl Na＋KCleq \(====,\s\up7(高温))K↑＋NaCl
典例精讲
【例1】（2022年湖北省宜昌市期中）下列关于金属钠的叙述，正确的是
A．钠在空气中燃烧，发出黄色火焰
B．钠在空气中燃烧，产物是Na2O
C．钠是银白色金属，硬度大，熔点高
D．钠的化学性质比铁、铝活泼得多，但没有镁活泼
【例2】（2022年四川广安期末）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．钠块在煤油、水两液体界面处反应，熔化成小球并上下跳动，水层变红
D．钠块在四氯化碳、水两液体界面处反应，熔化成小球并上下跳动，水层变红
【例3】（2022年湖北省宜昌市期中）将绿豆大小的钠投入CuSO4溶液中，下列有关现象的描述不正确的是
A．Na浮在水面，四处游动B．有红色固体生成
C．有蓝色沉淀生成D．溶液颜色变浅
►环节二 钠的保存与应用
情境材料
戴维在制备了钠后，如何保存呢？他把钠放入水中不行——它浮于水面，并在水中迅速游动，金属和水反应后的表面产生大量的气体，并立刻融化成一个闪亮的小球，并逐渐缩小，最后完全消失。放入酒精中也发生反应，生成H2。他尝试了多种液体，发现钠对煤油冷淡，因此至今人们把钠保存于煤油中。
问题探究2
1．写出钠与水反应的离子方程式________________________________________。
2．能否把钠保存在汽油或四氯化碳中？
要点归纳
二、钠的保存与应用
1．保存
（1）工业：大量的钠要用石蜡或者其他物质封存，保存于铁桶内，充氩气密封
（2）实验室：煤油或石蜡里
2．应用
典例精讲
【例4】（2022年湖北省孝感市期中）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．若钠着火，不可以用水灭火
C．绿豆大小的钠投入水中，钠浮在水面上，说明钠的密度小于水的密度
D．做完实验多余的钠不能放回原来的试剂瓶
【例5】（2022年江苏连云港东海县期中改编）钛合金是具有耐压耐腐蚀性质的重要金属材料，反应4Na＋TiCl4eq \(====,\s\up7(高温))4NaCl＋Ti可以制取金属钛．下列说法不正确的是
A．TiCl4中的化合价：＋4
B．的电离方程式：NaCl＝Na＋＋Cl－
C．该反应也可在水中完成
D．原子在反应中容易得到1个电子生成Na＋
04
课堂总结

0503
强化训练
1．（2022年北京顺义期末）下列关于钠说法不正确的是
A．钠的密度比水小，比煤油大
B．钠失火时，应该用沙土盖灭
C．钠与水反应的离子方程式为：Na＋H2O＝Na＋＋OH－＋H2↑
D．钠在空气中燃烧，发出黄色火焰，生成淡黄色的Na2O2
2．（2022年四川自贡期末）下列实验操作过程中，观察不到金属Na光亮银白色的是
A．取出长期保存在煤油中的NaB．Na投入水中
C．用小刀将Na切开D．Na在空气中加热
3．（2022年北京市第四中学期中）向分别盛有100 mL水、100 mL稀盐酸、100 mL稀NaOH溶液的X、Y、Z三个烧杯中各投入0.5 g Na。下列有关说法正确的是
A．三个烧杯中均先发生的离子反应为2Na＋2H2O＝2Na＋＋2OH－＋H2↑
B．三个烧杯中钠均在液面上剧烈反应，且X烧杯中的反应最剧烈
C．三个烧杯反应后，溶质的质量分数相同
D．三个烧杯反应后，生成的气体的质量一定相同
4．（2023年广东省佛山市南海区）将绿豆大小的金属钠(Na)放入CuSO4溶液中，钠迅速熔成小球，在液面上游动，发出嘶嘶的声音(查资料表明产生了H2)，产生蓝色沉淀。根据现象推理正确的是
A．Na的密度比铁高B．金属钠比铁更容易与盐酸反应
C．钠的熔点比铁高D．金属钠能在CuSO4溶液中置换出铜
5．（2023学年江苏苏州上学期期中）下列有关金属钠的说法中，不正确的是
A．钠只有在加热条件下才能与氯气反应
B．钠在化学反应中易失去电子，表现出还原性
C．实验室中少量金属钠保存在煤油中
D．钠钾合金熔点低，导热性好，可用作快中子反应堆的热交换剂
6．（2022年河北省保定市定州市期中）下列有关钠的叙述中，不正确的是
A．金属钠是银白色金属，硬度小，钠切开的断面露置在空气中变暗，是因为生成了Na2O
B．钠元素在自然界中主要以化合物形式存在
C．将一小块钠投入到CuSO4溶液中，有红色固体Cu析出
D．少量金属钠可保存在煤油中，使用后剩余的钠必须放回原试剂瓶中
7．（2022年吉林省吉林市期末）将适量钠投入下列溶液中，既能产生气体又能生成白色沉淀的是
A．硫酸铜溶液B．稀硫酸
C．氯化镁溶液D．氯化钠溶液
8．（2022年山西省怀仁市期中）下列说法中一定正确的是
A．Na2O2固体中阳离子与阴离子的个数比为1∶1
B．从试剂瓶中取出并切下未使用的钠可放回原试剂瓶中
C．将Na投入饱和Na2CO3溶液中，会导致溶液质量增加
D．金属Na失火，可用CO2灭火
9．（2022年河南三门峡期末）按如图所示进行相应实验(硫酸铜溶液显弱酸性)，下列有关它们反应现象的分析正确的是
A．均有可燃性气体生成
B．反应剧烈程度：甲＞乙＞丙
C．丙中钠能置换出单质铜
D．乙、丙中钠在液面下反应
10．（2023年福建省宁德市上学期期中）金属钠及化合物生产、生活用途广泛。请回答下列有关问题：
（1）保存金属钠的正确方法是_______(填标号)。
A．放在棕色瓶中B．放在细沙中C．放在水中D．放在煤油中
（2）将一小块钠放在水平放置的试管中部，用酒精灯加热充分反应如下图所示，请写出该反应的化学方程式_____________________，生成物的颜色为_______。
（3）Na、NaOH久置空气中最终都是转变为_________(填化学式)。
（4）金属钠可用于生产汽车安全气囊中的气体发生剂NaN3。某汽车安全气囊中含NaN3、Fe2O3和NaHCO3等物质。
①当汽车发生较严重的碰撞时，NaN3受热分解为Na和N2，其化学方程式为____________________。
②气囊中产生的Na立即与Fe2O3反应生成Na2O与另一种单质，该反应属于四种基本反应类型中的_________反应。
③NaHCO3是冷却剂，分解时会吸收产气过程释放的热量。1．根据钠的保存、取用以及钠与水反应的现象，认识钠的物理性质。
2．根据钠的原子结构特点及氧化还原反应原理，结合有关实验，理解钠的化学性质。
3．依据钠的性质，认识其保存方法及在生产中的应用。
反应条件
常温
加热
实验操作
→→→
实验现象
断面呈________色，迅速变暗
熔成小球，剧烈燃烧，发出_______火焰，生成______固体
实验操作
实验现象
钠________在水面上
钠熔化成
闪亮的小球
小球在水面上四处
游动，最后完全消失
与水反应发出“嘶嘶”响声
溶液的颜色变________
原因解释
钠的密度
比水________
钠熔点___，反应放热
反应产生的_______
推动小球运动
钠与水
反应剧烈
反应生成________
状态
颜色
硬度
密度
熔点
固态
银白色
质软
ρ(煤油)＜ρ(钠)＜ρ(水)
较低
O2
常温
4Na＋O2＝2Na2O 白色固体
加热
2Na＋O2eq \(====,\s\up6(Δ))Na2O2 淡黄色固体
Cl2
2Na＋Cl2eq \(=====,\s\up7(点燃))2NaCl （产生黄色火焰，生成白烟）
S
2Na＋S＝Na2S （研磨时容易爆炸）
H2
2Na＋H2eq \(====,\s\up6(Δ))2NaH（金属氢化物中，氢为－1价）
金属钠是在1807年通过电解氢氧化钠制得的，这个原理应用于工业生产，约在1891年才获得成功。1921年实现了电解氯化钠制钠的工业方法，其反应原理是：2NaCl(熔融)eq \(=====,\s\up7(通电))2Na＋Cl2↑。
目前，世界上钠的工业生产多数是用电解氯化钠的方法，少数仍沿用电解氢氧化钠的方法。