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人教版 (2019)必修 第一册第一节 钠及其化合物背景图课件ppt
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这是一份人教版 (2019)必修 第一册第一节 钠及其化合物背景图课件ppt，共55页。PPT课件主要包含了课前自主学习，银白色，钠与水的反应，NaOH，过氧化钠的性质，课堂合作探究，既作氧化剂又作还原剂，物理性质，银白色金属光泽，硬度低密度小等内容，欢迎下载使用。
学习任务一 钠的性质任务驱动: 铁常温下生锈生成氧化铁,在氧气中燃烧生成四氧化三铁,条件不同,反应产物不同。金属钠与氧气反应会因反应条件不同生成不同产物吗?1.钠的物理性质:钠是_______固体、质软、硬度___、熔点低。2.钠与氧气的反应方程式(1)常温下:_______________。(2)加热或点燃时:____________________。
4Na+O2====2Na2O
2Na+O2 Na2O2
【做一做】钠与O2在不同条件下生成产物有何不同?写出反应的化学方程式,并用双线桥法标明电子转移数目。提示:(1)常温下: ;(2)加热或点燃时:
2Na+2H2O====2NaOH+H2↑
2Na+2H2O====2Na++2OH-+H2↑
4.钠的用途(1)制钠钾合金,用于原子反应堆的导热剂。(2)作还原剂来制取活泼金属。4Na+TiCl4(熔融) 4NaCl+Ti(g)。(3)制作高压钠灯。
学习任务二 钠的氧化物任务驱动: 氧化物根据性质分为酸性氧化物、碱性氧化物与过氧化物等。钠的氧化物有氧化钠与过氧化钠,它们属于酸性氧化物、碱性氧化物还是过氧化物?1.氧化钠的性质氧化钠属于_____氧化物,具有碱性氧化物的通性。写出下列反应的化学方程式:(1)与水反应:_________________;(2)与酸性氧化物(如CO2)反应:_________________;(3)与酸(如HCl)反应:______________________。
Na2O+H2O====2NaOH
Na2O+CO2====Na2CO3
Na2O+2HCl====2NaCl+H2O
写出下列反应的化学方程式:(1)与H2O反应:________________________;(2)与CO2反应:________________________。
2Na2O2+2H2O====4NaOH+O2↑
2Na2O2+2CO2====2Na2CO3+O2
【想一想】据报道,某市某小区地下停车场内曾发生火灾,起因是蜡烛照明而引起地下室内放置的固体钠燃烧,主人不知钠的特性而用水灭火,结果产生急速化学反应,起火并引燃下水管道等存放物,滚滚浓烟冲出,瞬间充斥地下停车场,并弥漫整个小区。
①钠着火时应如何扑灭?提示:应用沙土、石棉等盖灭。②能否用泡沫灭火器灭火?请解释理由。提示:不能。钠与氧气反应生成的过氧化钠与二氧化碳反应生成氧气。
【探究任务一】钠的性质【实验情境】钠元素以盐的形式广泛分布于陆地和海洋中,钠也是人体肌肉组织和神经组织中的重要成分之一。钠单质的化学性质非常活泼,可以通过电解法制取。
【问题探究】1.在实验室中应怎样保存金属钠?提示:因为钠易与空气中的氧气发生反应,所以必须隔绝空气保存;又因为钠不与煤油反应,且钠的密度比石蜡油、煤油的大,所以可以把钠保存在石蜡油或煤油中。 2.金属钠着火,能用水灭火吗?请阐述原因。提示:不能,因为金属钠能与水发生化学反应。若金属钠着火,应用干燥的沙土来灭火。
3.将一块钠投入少量的盐酸中,发生哪些反应?写出反应的离子方程式。提示:钠先与盐酸反应,过量的钠再与水反应。反应的离子方程式分别为2Na+2H+====2Na++H2↑;2Na+2H2O====2Na++2OH-+H2↑。4.把一小块钠投入CuSO4溶液中,可观察到哪些现象?写出反应的化学方程式。提示:观察到钠浮在液面上,熔化成一闪亮的小球到处游动,有蓝色沉淀生成。反应的化学方程式2Na+2H2O====2NaOH+H2↑,CuSO4+2NaOH====Cu(OH)2↓+Na2SO4。合并后可得2Na+2H2O+CuSO4====Na2SO4+Cu(OH)2↓+H2↑。
5.金属钠长期露置于空气中,最终生成的物质是什么?把转化关系表示出来。提示: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
【探究总结】1.金属钠露置于空气中的主要变化Na→Na2O→NaOH→Na2CO3·10H2O→Na2CO3。发生的主要变化的化学方程式为4Na+O2====2Na2O;Na2O+H2O====2NaOH;2NaOH+CO2====Na2CO3+H2O;Na2CO3+10H2O====Na2CO3·10H2O;Na2CO3·10H2O====Na2CO3+10H2O。
2.钠与酸、碱、盐溶液反应的实质
【典例】(2020·衡水高一检测)钠发现时间较短的主要原因是其化学性质非常活泼。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.氯化钠溶液D.氯化镁溶液【解题指南】解答本题需注意以下两点:(1)钠与水反应生成氢氧化钠与氢气。(2)钠与水反应的产物与盐溶液的后续反应。【解析】选D。A项钠与水反应产生氢气,而生成的NaOH与CuSO4溶液反应产生蓝色沉淀;B、C项,只能产生氢气;D项既能产生氢气,又能生成Mg(OH)2白色沉淀。
【延伸探究】钠比较活泼,它和氯化镁溶液、硫酸铜溶液反应是置换出金属活动性顺序表中钠后面的金属。这种说法是否正确?请说明原因。提示:不正确。钠不能从盐溶液中置换出金属。
【探究特训】1.(2020·合肥高一检测)将金属钠放入盛有下列溶液的小烧杯中,既有气体,又有白色沉淀产生的是( )①MgSO4溶液 ②Na2SO4稀溶液 ③饱和澄清石灰水④Ca(HCO3)2溶液 ⑤CuSO4溶液A.①④⑤ B.①③⑤ C.②④⑤ D.①③④【解析】选D。2Na+2H2O====2NaOH+H2↑,在①中Mg2++2OH-====Mg(OH)2↓;②中NaOH与Na2SO4不反应,不能产生沉淀,不符合题意;③中反应消耗水,溶液温度升高,Ca(OH)2的溶解度降低,析出Ca(OH)2沉淀;④中Ca2++ +OH-====CaCO3↓+H2O;⑤中生成的Cu(OH)2是蓝色沉淀,不符合题意。
【延伸探究】将金属钠投入饱和NaCl溶液中有什么现象?提示:既有气体,又能生成白色沉淀。钠与饱和氯化钠溶液中的水反应,水减少,有氯化钠固体析出。
2.(2019·太原高一检测)化学实验是进行科学探究的重要方式,学生具备基本的化学实验技能是学习化学和进行探究活动的基础和保证。学习金属钠的性质时,化学兴趣小组同学设计了如图所示实验。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。
(1)上述反应放热还是吸热?提示:由题干条件知,钠与无水CuSO4接触产生火花说明反应放热。(2)请判断上述反应属于什么基本反应类型。提示:有红色物质生成说明有铜产生,由此分析可知,加热且无水条件下,Na可以与CuSO4反应并生成Cu,发生了置换反应。(3)上述反应属于氧化还原反应,钠表现出了什么性质?提示:上述反应中钠表现了还原性。
【补偿训练】 1.将少量金属钠分别投入下列物质的水溶液中,有气体放出,且溶液质量减轻的是( )A.HCl D.CuSO4【解析】选D。在A、B、C三个选项中只有H2放出,故溶液质量是增加的。D选项中由于Na与H2O反应生成的NaOH还能继续与CuSO4反应析出Cu(OH)2沉淀:2Na+CuSO4+2H2O====Cu(OH)2↓+Na2SO4+H2↑,故反应后溶液质量减轻。
2.(2020·吉林高一检测)分别向CuSO4溶液和FeSO4溶液中加入等量的金属钠,下列说法一定正确的是( )A.两溶液中均有金属单质析出B.CuSO4溶液中最终有蓝色沉淀生成C.FeSO4溶液中最终有白色沉淀生成D.钠在CuSO4溶液中的反应更剧烈【解析】选B。钠是活泼的金属,投入盐溶液中首先与水反应生成氢氧化钠和氢气,因此两溶液中均没有金属单质析出,A错误;CuSO4溶液中最终有蓝色沉淀氢氧化铜生成,B正确;FeSO4溶液中首先产生氢氧化亚铁白色沉淀,最终转化为氢氧化铁红褐色沉淀,C错误;钠在溶液中反应的剧烈程度与溶液中的氢离子浓度有关,不能确定两溶液中的氢离子浓度,因此不能比较二者反应的剧烈程度,D错误。
【探究任务二】氧化钠和过氧化钠科技情境过氧化钠能与CO2作用,放出O2。利用这个性质,可将过氧化钠用在矿山、坑道、潜水或宇宙飞船等缺氧的场合,将人们呼出的CO2再转换成O2,以供呼吸之用。
【问题探究】1.结合Na2O2的性质思考实验室中应该如何保存Na2O2?提示:Na2O2能够与空气中的CO2和H2O反应,应该密封保存。2.现有两包淡黄色粉末,分别是硫粉和过氧化钠,请思考用怎样的方法可将二者鉴别。提示:可利用过氧化钠易与水反应生成氧气,而硫粉与水不容易反应。分别取少量粉末,滴加少量蒸馏水,观察。有气体产生的是过氧化钠。
3.取一团蓬松的脱脂棉,里面包有Na2O2粉末,通过一玻璃导管向脱脂棉里吹气,不一会儿脱脂棉剧烈燃烧起来。请根据有关原理加以解释。提示:①Na2O2和呼出的CO2反应是放热反应;②2Na2O2+2CO2====2Na2CO3+O2,产生了可以助燃的氧气;③脱脂棉是易燃物,当温度达到脱脂棉着火点的时候,又有充分的氧气,故脱脂棉就会燃烧。
4.Na2O2与CO2、H2O反应的量的关系:2CO2+2Na2O2====2Na2CO3+O2 ①2H2O+2Na2O2====4NaOH+O2↑ ②分析上述化学方程式,探究下列问题:(1)反应①和②中Na2O2的作用是_____________________,生成一个氧分子转移电子数为__个。提示:反应①和②均是氧化还原反应,在Na2O2与CO2或H2O的反应中,Na2O2既作氧化剂又作还原剂,每生成一个氧气分子转移电子数为2个。
(2)反应①中反应前后固体的质量如何变化?改变的质量与反应物CO2有何关系?提示:2Na2O2 + 2CO2====2Na2CO3+O2 Δm(固体) 2×78 g 2×106 g56 g则发生反应①时,固体增加的质量等于参加反应的二氧化碳的质量减去生成氧气的质量。(3)反应②中反应前后固体的质量如何变化?改变的质量与反应物H2O有何关系?提示:2Na2O2 + 2H2O====4NaOH+O2↑ Δm(固体) 2×78 g 4×40 g 4 g则发生反应②时,固体增加的质量等于参加反应的水的质量减去生成氧气的质量。
【探究总结】1.Na2O与Na2O2的比较
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
(1)Na2O2的强氧化性应用:Na2O2具有漂白性,原因是Na2O2能氧化有色物质而使之褪色,能漂白品红溶液、酸碱指示剂、有色布条等。(2)Na2O2的还原性Na2O2遇KMnO4等强氧化剂时,表现出还原性,氧化产物为O2。(3)遇CO2、H2O则发生自身的氧化还原反应。
3.Na2O2与H2O的反应过程分析Na2O2与水的反应可分为两个过程:①Na2O2+2H2O====2NaOH+H2O2②2H2O2====2H2O+O2↑可以理解为Na2O2先与水发生反应,生成H2O2和NaOH,然后H2O2在碱的催化下生成O2。
【拓展提升】Na2O2与H2O、CO2的反应三大关系 (1)固体质量的关系相当于固体(Na2O2)只吸收了CO2中的“CO”、H2O中的“H2”;可以看作发生相应的反应Na2O2+CO====Na2CO3,Na2O2+H2====2NaOH(实际上这两个反应都不能发生)。(2)电子转移关系不论是与CO2还是与H2O反应,CO2与H2O均既不是氧化剂也不是还原剂,反应的实质都是Na2O2自身发生的氧化还原反应,所以有1个氧分子生成时,转移的电子数均为2个。(3)先后顺序关系一定量的Na2O2与一定量CO2和H2O(g)的混合物的反应,可视作Na2O2先与CO2反应,待CO2反应完全后,Na2O2再与H2O(g)发生反应。
【探究特训】1.(2020·泰安高一检测)下列关于Na2O2的说法正确的是( )A.Na2O2与SO2的反应和与CO2的反应类似,生成Na2SO3和O2B.Na2O2与水反应,Na2O2既是氧化剂,又是还原剂C.Na2O2投入酚酞溶液中,有气体产生且最终溶液变红D.每有18 g水与足量Na2O2反应,固体质量增重4 g【解题指南】解答本题应注意以下两点:(1)Na2O2既是氧化剂又是还原剂。(2)过氧化钠与水反应生成碱,且过氧化钠具有漂白性。
【解析】选B。过氧化钠和二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气,二氧化硫具有还原性,二氧化硫和过氧化钠反应生成硫酸钠,A错误;Na2O2与水反应,过氧化钠中氧元素的化合价部分升高,部分降低,因此Na2O2既是氧化剂,又是还原剂,B正确;过氧化钠具有强氧化性和漂白性,与水反应生成氢氧化钠和氧气,因此Na2O2投入酚酞溶液中,溶液先变红后褪色,C错误;根据元素守恒,固体增重的质量等于参加反应水中氢元素的质量,即增重2 g,D错误。
【延伸探究】(1)m g H2和CO的混合气体在氧气中完全燃烧,将产物通入足量的过氧化钠中,固体增加的质量是多少?(2)若m g C6H12O6完全燃烧后产生CO2与H2O,将产物通入足量过氧化钠中,固体增加的质量是多少?提示:质量均增加m g。增重量等于可燃物质量的规律:凡分子组成符合(CO)m·(H2)n的物质,m g该物质在O2中完全燃烧,将其产物(CO2和水蒸气)通过足量Na2O2后,固体增重必为m g。或者是由C、H、O三种元素组成的物质,只要C、O原子个数比为1∶1,即可满足上述条件。
2.(2020·滨州高一检测改编)下列关于钠及其化合物的叙述正确的是( )①过氧化钠和氧化钠都能和酸反应,都是碱性氧化物②过氧化钠可作供氧剂,而氧化钠不能③常温下切开一块金属钠,表面很快变暗,是因为钠和氧气反应生成了过氧化钠④向石蕊试液中加入过氧化钠,溶液先变蓝后褪色,并有气泡产生⑤向硫酸铜溶液中分别加入过氧化钠和氧化钠,溶液中都会产生蓝色沉淀A.②④⑤ B.只有③④ C.②③④⑤ D.①③⑤
【解析】选A。①和酸反应只生成盐和水的氧化物为碱性氧化物,Na2O2和H2O反应生成NaOH、O2,所以Na2O2不是碱性氧化物,故错误;②过氧化钠能和水、二氧化碳反应生成氧气,氧化钠和二氧化碳、水反应不生成氧气,所以过氧化钠可作供氧剂,而氧化钠不能,故正确;③常温下Na和氧气反应生成白色的Na2O,加热条件下Na和氧气反应生成过氧化钠,故错误;④Na2O2和H2O反应生成NaOH而使溶液呈碱性,石蕊遇碱变蓝色,同时还生成O2,Na2O2具有漂白性,所以向石蕊试液中加入过氧化钠,溶液先变蓝后褪色,并有气泡产生,故正确;⑤Na2O2、Na2O都和H2O反应生成NaOH,NaOH能和CuSO4发生复分解反应生成蓝色Cu(OH)2沉淀,所以向硫酸铜溶液中分别加入过氧化钠和氧化钠,溶液中都会产生蓝色沉淀,故正确。
3.(2020·石家庄高一检测)为了使宇航员在飞船中得到一个稳定的、良好的生存环境,一般在飞船内安装盛有Na2O2或K2O2颗粒的装置,它的用途是产生氧气。
(1)Na2O2中阴、阳离子的个数比为多少?提示:Na2O2中阴、阳离子的个数比为1∶2。(2)根据化学方程式,试分析Na2O2分别与水及CO2反应均能产生O2,产生相同质量的O2时,需要水和CO2的质量是否相等?提示:由2Na2O2+2CO2====2Na2CO3+O2,2Na2O2+2H2O====4NaOH+O2↑可知,产生等质量O2时,需要的水和CO2的质量不相等。(3)Na2O2分别与水及CO2反应产生相同数目的O2分子时,转移电子的数目是否相等?提示:Na2O2分别与水及CO2反应产生1个O2分子时,转移电子的数目均为2个,转移电子的数目相等。
【补偿训练】 1.下列对于Na2O、Na2O2的比较正确的一项是( )A.Na2O、Na2O2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暴露在空气中,质量会减小
【解析】选C。Na2O2与酸反应除了生成盐和水外,还有O2生成,所以Na2O2只是Na的氧化物,但不是碱性氧化物,A错误;Na2O2是淡黄色固体,B错误; Na2O2与CO2反应时电子转移关系: ,Na2O2中-1价O变成了-2价O和0价O,C正确;Na2O2吸收空气中的CO2和H2O,同时释放出O2,由质量差可知,反应后固体质量增加,D错误。
2.下列判断正确的是( )A.可用水来确定某Na2O粉末中是否含有Na2O2B.可用CO2来确定某Na2O粉末中是否含有Na2O2C.可利用在空气中加热的方法除去Na2O中的Na2O2D.将足量的Na2O2、Na2O分别加到酚酞溶液中,最终溶液均为红色【解析】选A。CO2、H2O与Na2O、Na2O2均能反应,但与Na2O2反应时能产生氧气,因氧气是无色无味的气体且CO2也是无色无味的气体,故CO2与Na2O2的反应无明显现象产生,水与Na2O2反应则会产生气泡而有明显现象,A正确,B错误;在空气中加热Na2O2与Na2O的混合物,后者会转化为前者,C错误;将两种氧化物加到酚酞溶液中,均先与溶液中的水反应生成碱而使溶液变为红色,但因Na2O2具有漂白性,最终会将变成红色的溶液漂白,D错误。
最外层一个电子，易失去
1.(2020·菏泽高一检测)当钠、钾等金属不慎着火时,可以用来灭火的是( )A.水 B.煤油 C.沙子 D.泡沫灭火剂【解析】选C。水和钠、钾反应生成氢气;煤油是可燃性液体,不能用来灭火;泡沫灭火剂可生成二氧化碳,可与钠、钾燃烧产物过氧化钠、超氧化钾反应生成氧气,以上都不能用于灭火,只有沙子符合。
2.下列关于金属钠的叙述正确的是( )A.金属钠可以保存在煤油中B.金属钠着火时,可用水来灭火C.钠与硫酸铜溶液反应可置换出铜D.实验时用剩的钠块不能放回原试剂瓶【解析】选A。钠易被空气中的氧气氧化,需隔绝空气保存,钠的密度大于煤油,可以保存在煤油中,A正确;金属钠着火时,用沙子扑灭,若用水灭火钠会与水反应,B错误;钠是活泼的金属,与CuSO4溶液反应时先与水反应置换出H2,生成的NaOH再与CuSO4反应,而不能置换出铜,C错误;钠极易与水、氧气反应,因此实验时用剩的钠块应该放回原试剂瓶,D错误。
【方法规律】金属钠取用时的注意事项:一般来说从试剂瓶取出来的药品,剩余的药品因为与空气或其他试剂接触,可能已经变质或污染,为防止药品污染,一般不把实验剩余的药品放回原试剂瓶中。钠一般保存在煤油中,使用时,用镊子取出,用滤纸吸干煤油,小刀切块。剩余的不能随便放,一定要放回原试剂瓶中。3.将4.6 g Na投入95.4 g水中,所得溶液中溶质的质量分数( )A.等于4.6%B.等于8.0%C.小于8.0%D.大于8.0%【解析】选D。钠与水反应,溶质为氢氧化钠,质量为8 g,但是由于反应时有气体放出,溶液质量小于100 g,所以溶质的质量分数大于8.0%。
【易错提醒】反应后得到的溶液为氢氧化钠溶液,反应后溶液的质量不是钠和水的质量之和。
4.将一小块钠投入盛有5 mL饱和澄清石灰水的试管里,不可能观察到的现象是( )A.钠熔成小球并在液面上游动B.发出“嘶嘶”的响声C.溶液底部有银白色物质生成D.溶液变浑浊【解析】选C。将一小块钠投入饱和澄清石灰水中,钠与水剧烈反应,有A、B选项所叙述的现象,随着2Na+2H2O====2NaOH+H2↑反应的进行,水被消耗,溶液的温度升高,由于Ca(OH)2的溶解度随温度的升高而降低且Ca(OH)2溶液饱和,所以溶液中的Ca(OH)2有部分析出,可以观察到溶液变浑浊。
5.(双选)下面关于金属钠的描述正确的是( )A.钠在自然界里只以化合态形式存在B.钠离子和钠原子都具有较强的还原性C.等质量的钠分别与足量氧气反应生成Na2O和Na2O2时,转移电子的数目相等D.钠和钾的合金在室温下呈固态,可作原子反应堆的导热剂【解析】选A、C。钠的化学性质很活泼,钠元素在自然界中以化合态形式存在,故A正确;钠原子容易失去电子,而Na+处于最高价态,只有氧化性,且Na+的氧化性极弱,故B错误;钠反应后均生成钠离子,因此等质量的钠与足量氧气反应,无论生成氧化钠还是过氧化钠,转移电子的个数相同,故C正确;钠和钾的合金熔点低,常温下为液态,具有良好的导热性,可作原子反应堆的导热剂,故D错误。
【补偿训练】 Na2O和Na2O2在下列哪一点性质上是相似的( )A.颜色 B.水溶液的酸碱性C.氧化性D.漂白性【解析】选B。Na2O是白色固体,一般认为它无氧化性;Na2O2是淡黄色固体,有强氧化性和漂白性;二者溶于水都生成NaOH。
6.某银白色固体A在空气中点燃,火焰呈黄色,并生成淡黄色固体B;将A在空气中露置,最后变成白色粉末C。将A、B投入水中都生成D;B与D分别与二氧化碳反应。(1)A是______________________; B是______________________; C是______________________; D是______________________。 (2)B与H2O反应的化学方程式为________________________; B与CO2反应的化学方程式为________________________; A与H2O反应的化学方程式为________________________。
学习任务一 钠的性质任务驱动: 铁常温下生锈生成氧化铁,在氧气中燃烧生成四氧化三铁,条件不同,反应产物不同。金属钠与氧气反应会因反应条件不同生成不同产物吗?1.钠的物理性质:钠是_______固体、质软、硬度___、熔点低。2.钠与氧气的反应方程式(1)常温下:_______________。(2)加热或点燃时:____________________。
4Na+O2====2Na2O
2Na+O2 Na2O2
【做一做】钠与O2在不同条件下生成产物有何不同?写出反应的化学方程式,并用双线桥法标明电子转移数目。提示:(1)常温下: ;(2)加热或点燃时:
2Na+2H2O====2NaOH+H2↑
2Na+2H2O====2Na++2OH-+H2↑
4.钠的用途(1)制钠钾合金,用于原子反应堆的导热剂。(2)作还原剂来制取活泼金属。4Na+TiCl4(熔融) 4NaCl+Ti(g)。(3)制作高压钠灯。
学习任务二 钠的氧化物任务驱动: 氧化物根据性质分为酸性氧化物、碱性氧化物与过氧化物等。钠的氧化物有氧化钠与过氧化钠,它们属于酸性氧化物、碱性氧化物还是过氧化物?1.氧化钠的性质氧化钠属于_____氧化物,具有碱性氧化物的通性。写出下列反应的化学方程式:(1)与水反应:_________________;(2)与酸性氧化物(如CO2)反应:_________________;(3)与酸(如HCl)反应:______________________。
Na2O+H2O====2NaOH
Na2O+CO2====Na2CO3
Na2O+2HCl====2NaCl+H2O
写出下列反应的化学方程式:(1)与H2O反应:________________________;(2)与CO2反应:________________________。
2Na2O2+2H2O====4NaOH+O2↑
2Na2O2+2CO2====2Na2CO3+O2
【想一想】据报道,某市某小区地下停车场内曾发生火灾,起因是蜡烛照明而引起地下室内放置的固体钠燃烧,主人不知钠的特性而用水灭火,结果产生急速化学反应,起火并引燃下水管道等存放物,滚滚浓烟冲出,瞬间充斥地下停车场,并弥漫整个小区。
①钠着火时应如何扑灭?提示:应用沙土、石棉等盖灭。②能否用泡沫灭火器灭火?请解释理由。提示:不能。钠与氧气反应生成的过氧化钠与二氧化碳反应生成氧气。
【探究任务一】钠的性质【实验情境】钠元素以盐的形式广泛分布于陆地和海洋中,钠也是人体肌肉组织和神经组织中的重要成分之一。钠单质的化学性质非常活泼,可以通过电解法制取。
【问题探究】1.在实验室中应怎样保存金属钠?提示:因为钠易与空气中的氧气发生反应,所以必须隔绝空气保存;又因为钠不与煤油反应,且钠的密度比石蜡油、煤油的大,所以可以把钠保存在石蜡油或煤油中。 2.金属钠着火,能用水灭火吗?请阐述原因。提示:不能,因为金属钠能与水发生化学反应。若金属钠着火,应用干燥的沙土来灭火。
3.将一块钠投入少量的盐酸中,发生哪些反应?写出反应的离子方程式。提示:钠先与盐酸反应,过量的钠再与水反应。反应的离子方程式分别为2Na+2H+====2Na++H2↑;2Na+2H2O====2Na++2OH-+H2↑。4.把一小块钠投入CuSO4溶液中,可观察到哪些现象?写出反应的化学方程式。提示:观察到钠浮在液面上,熔化成一闪亮的小球到处游动,有蓝色沉淀生成。反应的化学方程式2Na+2H2O====2NaOH+H2↑,CuSO4+2NaOH====Cu(OH)2↓+Na2SO4。合并后可得2Na+2H2O+CuSO4====Na2SO4+Cu(OH)2↓+H2↑。
5.金属钠长期露置于空气中,最终生成的物质是什么?把转化关系表示出来。提示: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
【探究总结】1.金属钠露置于空气中的主要变化Na→Na2O→NaOH→Na2CO3·10H2O→Na2CO3。发生的主要变化的化学方程式为4Na+O2====2Na2O;Na2O+H2O====2NaOH;2NaOH+CO2====Na2CO3+H2O;Na2CO3+10H2O====Na2CO3·10H2O;Na2CO3·10H2O====Na2CO3+10H2O。
2.钠与酸、碱、盐溶液反应的实质
【典例】(2020·衡水高一检测)钠发现时间较短的主要原因是其化学性质非常活泼。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.氯化钠溶液D.氯化镁溶液【解题指南】解答本题需注意以下两点:(1)钠与水反应生成氢氧化钠与氢气。(2)钠与水反应的产物与盐溶液的后续反应。【解析】选D。A项钠与水反应产生氢气,而生成的NaOH与CuSO4溶液反应产生蓝色沉淀;B、C项,只能产生氢气;D项既能产生氢气,又能生成Mg(OH)2白色沉淀。
【延伸探究】钠比较活泼,它和氯化镁溶液、硫酸铜溶液反应是置换出金属活动性顺序表中钠后面的金属。这种说法是否正确?请说明原因。提示:不正确。钠不能从盐溶液中置换出金属。
【探究特训】1.(2020·合肥高一检测)将金属钠放入盛有下列溶液的小烧杯中,既有气体,又有白色沉淀产生的是( )①MgSO4溶液 ②Na2SO4稀溶液 ③饱和澄清石灰水④Ca(HCO3)2溶液 ⑤CuSO4溶液A.①④⑤ B.①③⑤ C.②④⑤ D.①③④【解析】选D。2Na+2H2O====2NaOH+H2↑,在①中Mg2++2OH-====Mg(OH)2↓;②中NaOH与Na2SO4不反应,不能产生沉淀,不符合题意;③中反应消耗水,溶液温度升高,Ca(OH)2的溶解度降低,析出Ca(OH)2沉淀;④中Ca2++ +OH-====CaCO3↓+H2O;⑤中生成的Cu(OH)2是蓝色沉淀,不符合题意。
【延伸探究】将金属钠投入饱和NaCl溶液中有什么现象?提示:既有气体,又能生成白色沉淀。钠与饱和氯化钠溶液中的水反应,水减少,有氯化钠固体析出。
2.(2019·太原高一检测)化学实验是进行科学探究的重要方式,学生具备基本的化学实验技能是学习化学和进行探究活动的基础和保证。学习金属钠的性质时,化学兴趣小组同学设计了如图所示实验。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。
(1)上述反应放热还是吸热?提示:由题干条件知,钠与无水CuSO4接触产生火花说明反应放热。(2)请判断上述反应属于什么基本反应类型。提示:有红色物质生成说明有铜产生,由此分析可知,加热且无水条件下,Na可以与CuSO4反应并生成Cu,发生了置换反应。(3)上述反应属于氧化还原反应,钠表现出了什么性质?提示:上述反应中钠表现了还原性。
【补偿训练】 1.将少量金属钠分别投入下列物质的水溶液中,有气体放出,且溶液质量减轻的是( )A.HCl D.CuSO4【解析】选D。在A、B、C三个选项中只有H2放出,故溶液质量是增加的。D选项中由于Na与H2O反应生成的NaOH还能继续与CuSO4反应析出Cu(OH)2沉淀:2Na+CuSO4+2H2O====Cu(OH)2↓+Na2SO4+H2↑,故反应后溶液质量减轻。
2.(2020·吉林高一检测)分别向CuSO4溶液和FeSO4溶液中加入等量的金属钠,下列说法一定正确的是( )A.两溶液中均有金属单质析出B.CuSO4溶液中最终有蓝色沉淀生成C.FeSO4溶液中最终有白色沉淀生成D.钠在CuSO4溶液中的反应更剧烈【解析】选B。钠是活泼的金属,投入盐溶液中首先与水反应生成氢氧化钠和氢气,因此两溶液中均没有金属单质析出,A错误;CuSO4溶液中最终有蓝色沉淀氢氧化铜生成,B正确;FeSO4溶液中首先产生氢氧化亚铁白色沉淀,最终转化为氢氧化铁红褐色沉淀,C错误;钠在溶液中反应的剧烈程度与溶液中的氢离子浓度有关,不能确定两溶液中的氢离子浓度,因此不能比较二者反应的剧烈程度,D错误。
【探究任务二】氧化钠和过氧化钠科技情境过氧化钠能与CO2作用,放出O2。利用这个性质,可将过氧化钠用在矿山、坑道、潜水或宇宙飞船等缺氧的场合,将人们呼出的CO2再转换成O2,以供呼吸之用。
【问题探究】1.结合Na2O2的性质思考实验室中应该如何保存Na2O2?提示:Na2O2能够与空气中的CO2和H2O反应,应该密封保存。2.现有两包淡黄色粉末,分别是硫粉和过氧化钠,请思考用怎样的方法可将二者鉴别。提示:可利用过氧化钠易与水反应生成氧气,而硫粉与水不容易反应。分别取少量粉末,滴加少量蒸馏水,观察。有气体产生的是过氧化钠。
3.取一团蓬松的脱脂棉,里面包有Na2O2粉末,通过一玻璃导管向脱脂棉里吹气,不一会儿脱脂棉剧烈燃烧起来。请根据有关原理加以解释。提示:①Na2O2和呼出的CO2反应是放热反应;②2Na2O2+2CO2====2Na2CO3+O2,产生了可以助燃的氧气;③脱脂棉是易燃物,当温度达到脱脂棉着火点的时候,又有充分的氧气,故脱脂棉就会燃烧。
4.Na2O2与CO2、H2O反应的量的关系:2CO2+2Na2O2====2Na2CO3+O2 ①2H2O+2Na2O2====4NaOH+O2↑ ②分析上述化学方程式,探究下列问题:(1)反应①和②中Na2O2的作用是_____________________,生成一个氧分子转移电子数为__个。提示:反应①和②均是氧化还原反应,在Na2O2与CO2或H2O的反应中,Na2O2既作氧化剂又作还原剂,每生成一个氧气分子转移电子数为2个。
(2)反应①中反应前后固体的质量如何变化?改变的质量与反应物CO2有何关系?提示:2Na2O2 + 2CO2====2Na2CO3+O2 Δm(固体) 2×78 g 2×106 g56 g则发生反应①时,固体增加的质量等于参加反应的二氧化碳的质量减去生成氧气的质量。(3)反应②中反应前后固体的质量如何变化?改变的质量与反应物H2O有何关系?提示:2Na2O2 + 2H2O====4NaOH+O2↑ Δm(固体) 2×78 g 4×40 g 4 g则发生反应②时,固体增加的质量等于参加反应的水的质量减去生成氧气的质量。
【探究总结】1.Na2O与Na2O2的比较
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
(1)Na2O2的强氧化性应用:Na2O2具有漂白性,原因是Na2O2能氧化有色物质而使之褪色,能漂白品红溶液、酸碱指示剂、有色布条等。(2)Na2O2的还原性Na2O2遇KMnO4等强氧化剂时,表现出还原性,氧化产物为O2。(3)遇CO2、H2O则发生自身的氧化还原反应。
3.Na2O2与H2O的反应过程分析Na2O2与水的反应可分为两个过程:①Na2O2+2H2O====2NaOH+H2O2②2H2O2====2H2O+O2↑可以理解为Na2O2先与水发生反应,生成H2O2和NaOH,然后H2O2在碱的催化下生成O2。
【拓展提升】Na2O2与H2O、CO2的反应三大关系 (1)固体质量的关系相当于固体(Na2O2)只吸收了CO2中的“CO”、H2O中的“H2”;可以看作发生相应的反应Na2O2+CO====Na2CO3,Na2O2+H2====2NaOH(实际上这两个反应都不能发生)。(2)电子转移关系不论是与CO2还是与H2O反应,CO2与H2O均既不是氧化剂也不是还原剂,反应的实质都是Na2O2自身发生的氧化还原反应,所以有1个氧分子生成时,转移的电子数均为2个。(3)先后顺序关系一定量的Na2O2与一定量CO2和H2O(g)的混合物的反应,可视作Na2O2先与CO2反应,待CO2反应完全后,Na2O2再与H2O(g)发生反应。
【探究特训】1.(2020·泰安高一检测)下列关于Na2O2的说法正确的是( )A.Na2O2与SO2的反应和与CO2的反应类似,生成Na2SO3和O2B.Na2O2与水反应,Na2O2既是氧化剂,又是还原剂C.Na2O2投入酚酞溶液中,有气体产生且最终溶液变红D.每有18 g水与足量Na2O2反应,固体质量增重4 g【解题指南】解答本题应注意以下两点:(1)Na2O2既是氧化剂又是还原剂。(2)过氧化钠与水反应生成碱,且过氧化钠具有漂白性。
【解析】选B。过氧化钠和二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气,二氧化硫具有还原性,二氧化硫和过氧化钠反应生成硫酸钠,A错误;Na2O2与水反应,过氧化钠中氧元素的化合价部分升高,部分降低,因此Na2O2既是氧化剂,又是还原剂,B正确;过氧化钠具有强氧化性和漂白性,与水反应生成氢氧化钠和氧气,因此Na2O2投入酚酞溶液中,溶液先变红后褪色,C错误;根据元素守恒,固体增重的质量等于参加反应水中氢元素的质量,即增重2 g,D错误。
【延伸探究】(1)m g H2和CO的混合气体在氧气中完全燃烧,将产物通入足量的过氧化钠中,固体增加的质量是多少?(2)若m g C6H12O6完全燃烧后产生CO2与H2O,将产物通入足量过氧化钠中,固体增加的质量是多少?提示:质量均增加m g。增重量等于可燃物质量的规律:凡分子组成符合(CO)m·(H2)n的物质,m g该物质在O2中完全燃烧,将其产物(CO2和水蒸气)通过足量Na2O2后,固体增重必为m g。或者是由C、H、O三种元素组成的物质,只要C、O原子个数比为1∶1,即可满足上述条件。
2.(2020·滨州高一检测改编)下列关于钠及其化合物的叙述正确的是( )①过氧化钠和氧化钠都能和酸反应,都是碱性氧化物②过氧化钠可作供氧剂,而氧化钠不能③常温下切开一块金属钠,表面很快变暗,是因为钠和氧气反应生成了过氧化钠④向石蕊试液中加入过氧化钠,溶液先变蓝后褪色,并有气泡产生⑤向硫酸铜溶液中分别加入过氧化钠和氧化钠,溶液中都会产生蓝色沉淀A.②④⑤ B.只有③④ C.②③④⑤ D.①③⑤
【解析】选A。①和酸反应只生成盐和水的氧化物为碱性氧化物,Na2O2和H2O反应生成NaOH、O2,所以Na2O2不是碱性氧化物,故错误;②过氧化钠能和水、二氧化碳反应生成氧气,氧化钠和二氧化碳、水反应不生成氧气,所以过氧化钠可作供氧剂,而氧化钠不能,故正确;③常温下Na和氧气反应生成白色的Na2O,加热条件下Na和氧气反应生成过氧化钠,故错误;④Na2O2和H2O反应生成NaOH而使溶液呈碱性,石蕊遇碱变蓝色,同时还生成O2,Na2O2具有漂白性,所以向石蕊试液中加入过氧化钠,溶液先变蓝后褪色,并有气泡产生,故正确;⑤Na2O2、Na2O都和H2O反应生成NaOH,NaOH能和CuSO4发生复分解反应生成蓝色Cu(OH)2沉淀,所以向硫酸铜溶液中分别加入过氧化钠和氧化钠,溶液中都会产生蓝色沉淀,故正确。
3.(2020·石家庄高一检测)为了使宇航员在飞船中得到一个稳定的、良好的生存环境,一般在飞船内安装盛有Na2O2或K2O2颗粒的装置,它的用途是产生氧气。
(1)Na2O2中阴、阳离子的个数比为多少?提示:Na2O2中阴、阳离子的个数比为1∶2。(2)根据化学方程式,试分析Na2O2分别与水及CO2反应均能产生O2,产生相同质量的O2时,需要水和CO2的质量是否相等?提示:由2Na2O2+2CO2====2Na2CO3+O2,2Na2O2+2H2O====4NaOH+O2↑可知,产生等质量O2时,需要的水和CO2的质量不相等。(3)Na2O2分别与水及CO2反应产生相同数目的O2分子时,转移电子的数目是否相等?提示:Na2O2分别与水及CO2反应产生1个O2分子时,转移电子的数目均为2个,转移电子的数目相等。
【补偿训练】 1.下列对于Na2O、Na2O2的比较正确的一项是( )A.Na2O、Na2O2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暴露在空气中,质量会减小
【解析】选C。Na2O2与酸反应除了生成盐和水外,还有O2生成,所以Na2O2只是Na的氧化物,但不是碱性氧化物,A错误;Na2O2是淡黄色固体,B错误; Na2O2与CO2反应时电子转移关系: ,Na2O2中-1价O变成了-2价O和0价O,C正确;Na2O2吸收空气中的CO2和H2O,同时释放出O2,由质量差可知,反应后固体质量增加,D错误。
2.下列判断正确的是( )A.可用水来确定某Na2O粉末中是否含有Na2O2B.可用CO2来确定某Na2O粉末中是否含有Na2O2C.可利用在空气中加热的方法除去Na2O中的Na2O2D.将足量的Na2O2、Na2O分别加到酚酞溶液中,最终溶液均为红色【解析】选A。CO2、H2O与Na2O、Na2O2均能反应,但与Na2O2反应时能产生氧气,因氧气是无色无味的气体且CO2也是无色无味的气体,故CO2与Na2O2的反应无明显现象产生,水与Na2O2反应则会产生气泡而有明显现象,A正确,B错误;在空气中加热Na2O2与Na2O的混合物,后者会转化为前者,C错误;将两种氧化物加到酚酞溶液中,均先与溶液中的水反应生成碱而使溶液变为红色,但因Na2O2具有漂白性,最终会将变成红色的溶液漂白,D错误。
最外层一个电子，易失去
1.(2020·菏泽高一检测)当钠、钾等金属不慎着火时,可以用来灭火的是( )A.水 B.煤油 C.沙子 D.泡沫灭火剂【解析】选C。水和钠、钾反应生成氢气;煤油是可燃性液体,不能用来灭火;泡沫灭火剂可生成二氧化碳,可与钠、钾燃烧产物过氧化钠、超氧化钾反应生成氧气,以上都不能用于灭火,只有沙子符合。
2.下列关于金属钠的叙述正确的是( )A.金属钠可以保存在煤油中B.金属钠着火时,可用水来灭火C.钠与硫酸铜溶液反应可置换出铜D.实验时用剩的钠块不能放回原试剂瓶【解析】选A。钠易被空气中的氧气氧化,需隔绝空气保存,钠的密度大于煤油,可以保存在煤油中,A正确;金属钠着火时,用沙子扑灭,若用水灭火钠会与水反应,B错误;钠是活泼的金属,与CuSO4溶液反应时先与水反应置换出H2,生成的NaOH再与CuSO4反应,而不能置换出铜,C错误;钠极易与水、氧气反应,因此实验时用剩的钠块应该放回原试剂瓶,D错误。
【方法规律】金属钠取用时的注意事项:一般来说从试剂瓶取出来的药品,剩余的药品因为与空气或其他试剂接触,可能已经变质或污染,为防止药品污染,一般不把实验剩余的药品放回原试剂瓶中。钠一般保存在煤油中,使用时,用镊子取出,用滤纸吸干煤油,小刀切块。剩余的不能随便放,一定要放回原试剂瓶中。3.将4.6 g Na投入95.4 g水中,所得溶液中溶质的质量分数( )A.等于4.6%B.等于8.0%C.小于8.0%D.大于8.0%【解析】选D。钠与水反应,溶质为氢氧化钠,质量为8 g,但是由于反应时有气体放出,溶液质量小于100 g,所以溶质的质量分数大于8.0%。
【易错提醒】反应后得到的溶液为氢氧化钠溶液,反应后溶液的质量不是钠和水的质量之和。
4.将一小块钠投入盛有5 mL饱和澄清石灰水的试管里,不可能观察到的现象是( )A.钠熔成小球并在液面上游动B.发出“嘶嘶”的响声C.溶液底部有银白色物质生成D.溶液变浑浊【解析】选C。将一小块钠投入饱和澄清石灰水中,钠与水剧烈反应,有A、B选项所叙述的现象,随着2Na+2H2O====2NaOH+H2↑反应的进行,水被消耗,溶液的温度升高,由于Ca(OH)2的溶解度随温度的升高而降低且Ca(OH)2溶液饱和,所以溶液中的Ca(OH)2有部分析出,可以观察到溶液变浑浊。
5.(双选)下面关于金属钠的描述正确的是( )A.钠在自然界里只以化合态形式存在B.钠离子和钠原子都具有较强的还原性C.等质量的钠分别与足量氧气反应生成Na2O和Na2O2时,转移电子的数目相等D.钠和钾的合金在室温下呈固态,可作原子反应堆的导热剂【解析】选A、C。钠的化学性质很活泼,钠元素在自然界中以化合态形式存在,故A正确;钠原子容易失去电子,而Na+处于最高价态,只有氧化性,且Na+的氧化性极弱,故B错误;钠反应后均生成钠离子,因此等质量的钠与足量氧气反应,无论生成氧化钠还是过氧化钠,转移电子的个数相同,故C正确;钠和钾的合金熔点低,常温下为液态,具有良好的导热性,可作原子反应堆的导热剂,故D错误。
【补偿训练】 Na2O和Na2O2在下列哪一点性质上是相似的( )A.颜色 B.水溶液的酸碱性C.氧化性D.漂白性【解析】选B。Na2O是白色固体,一般认为它无氧化性;Na2O2是淡黄色固体,有强氧化性和漂白性;二者溶于水都生成NaOH。
6.某银白色固体A在空气中点燃,火焰呈黄色,并生成淡黄色固体B;将A在空气中露置,最后变成白色粉末C。将A、B投入水中都生成D;B与D分别与二氧化碳反应。(1)A是______________________; B是______________________; C是______________________; D是______________________。 (2)B与H2O反应的化学方程式为________________________; B与CO2反应的化学方程式为________________________; A与H2O反应的化学方程式为________________________。
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