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高中化学人教版 (2019)必修 第一册第一节 钠及其化合物第1课时导学案及答案
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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1课时导学案及答案，共13页。
海洋是一个巨大的化学资源宝库，含有80多种元素，钠和氯既是其中含量较高的元素，也是典型的金属元素和典型的非金属元素。钠、氯的单质及其化合物具有怎样的性质？让我们走进教材，学习钠和氯。
[知识导航]
本章从物质分类角度研究钠及其化合物、氯及其化合物；通过学习物质的量，建立宏观物质和微观粒子间的联系。
本章知识在结构上分为三节：
第一节主要学习钠及其化合物——钠、钠的几种化合物、焰色试验；
第二节主要学习氯及其化合物——氯气的性质、氯气的实验室制法、氯离子检验；
第三节主要学习物质的量——摩尔、气体摩尔体积、物质的量浓度。
[学法指导]
1．明确性质，重应用
通过学习掌握钠、氯及其化合物的相关性质，了解它们在日常生活中的应用。
2．把握内涵，懂本质
通过学习物质的量、摩尔质量、气体摩尔体积、物质的量浓度的概念，紧扣关键词语准确记忆概念、单位和计算公式，能通过公式把微观粒子和宏观物质通过物质的量的计算联系在一起。
3．熟悉实验，明误差
通过一定物质的量浓度溶液的配制，熟练掌握实验的步骤、容量瓶的使用、各种仪器的作用和使用及误差分析，同时通过实验的操作和分析了解一定物质的量浓度溶液的含义及计算。
4．理解公式，巧应用
通过有关物质的量和微粒个数、质量、气体体积、物质的量浓度的公式记忆，熟练掌握有关物质的量的各种计算，同时通过方程式中化学计量数之比等于物质的量之比的规律，学会利用方程式进行物质的量计算的新方法，少用初中利用质量计算的旧方法。
第一节 钠及其化合物
第1课时 活泼的金属单质——钠
新课情境呈现
钠的化学性质非常活泼，金属钠放在空气中会迅速被氧化而失去金属光泽，加热时在空气中反应更剧烈。让我们走进教材学习钠。
课前素能奠基
知识回顾
1．单质可分为金属单质、非金属单质两大类。常见的金属有铁、铝、铜、锌、银、金、钠、镁等。
2．金属活动性顺序：K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H) Cu Hg Ag Pt Au。
3．写出下列反应的化学方程式：
(1)铁在氧气中点燃：3Fe＋2O2eq \(=====,\s\up7(点燃))Fe3O4。
(2)铁与稀盐酸：Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑。
(3)铁与稀硫酸：Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑。
(4)铁与硫酸铜溶液：Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu。
在上述四个反应中，铁的共同之处是失电子、被氧化。
新知预习
一、钠元素的存在及钠原子结构
1．钠元素在自然界中都以化合物的形式存在，如NaCl、Na2CO3、Na2SO4等。
2．钠原子结构示意图为，其最外电子层上只有1个电子，在化学反应中该电子很容易失去，因此，钠的化学性质非常活泼，表现出很强的还原性。
二、金属钠的性质
1．钠的物理性质
2．钠与O2反应
3.钠与水的反应
(1)实验探究
(2)实验结论
①钠与水剧烈反应，生成氢氧化钠和氢气，还原剂是钠，氧化剂是水，反应的实质是钠与水电离出的H＋反应。
②反应方程式
〈1〉化学方程式是2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑。
〈2〉离子方程式是2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑。
4．钠的保存
因为常温下钠能与空气中的氧气、水蒸气反应，所以钠保存在煤油中，主要是为了隔绝空气(或氧气和水蒸气)。
应用体验
1．中科院研究成果表明，利用金属钠、钾实现肿瘤高温消融的治疗新方法可用于杀死癌细胞。关于钠的叙述中，正确的是( B )
A．钠是银白色金属，硬度很大
B．钠燃烧时发出黄色火焰
C．金属钠在空气中燃烧，生成氧化钠
D．金属钠的熔点很高
解析：钠是银白色、质软、熔点较低的固体，A、D项错误；钠燃烧时发出黄色火焰，生成淡黄色固体(过氧化钠)，B项正确，C项错误。
2．(2021·莆田高一检测)将一小块金属钠投入滴有紫色石蕊试液的盛冷水的烧杯中，甲同学认为可以观察到下列实验现象，其中正确的有( C )
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反应后溶液变红色 ④钠熔化成光亮的小球 ⑤小球在水面上迅速游动 ⑥有“嘶嘶”的响声发出
A．①②③④B．②③④⑤
C．②④⑤⑥D．③④⑥
解析：钠放入滴有紫色石蕊试液的冷水中，钠浮在水面上，钠熔化成光亮的小球，在水面上四处游动，发出“嘶嘶”的响声，有气体生成，反应后溶液变蓝色，所以②④⑤⑥正确，选C。
3．下列关于钠与水反应的说法不正确的是( B )
A．将小块钠投入滴有石蕊试液的水中，反应后溶液变蓝
B．将钠投入稀盐酸中，钠先与水反应，后与盐酸反应
C．钠投入水中会有大量氢气产生
D．钠投入滴有酚酞的水溶液中，烧杯中的溶液变红
解析：钠与H2O反应的实质是钠与水电离出的H＋离子反应生成H2，所以钠投入稀盐酸中，钠先与盐酸反应，后与水反应，故选B。
4．钠与水反应的实验过程如图①、②、③所示，下列有关说法不正确的是( D )
A．图②中钠熔成小球，说明钠与水反应放热且钠的熔点低
B．图②中钠四处游动并嘶嘶作响，说明反应产生了气体
C．图③中滴加酚酞试液后溶液变红，说明有碱性物质生成
D．钠与水反应的离子方程式是2Na＋2H＋===2Na＋＋H2↑
解析：水是弱电解质，离子方程式中水分子不能拆，钠与水反应的离子方程式为：2Na＋2H2O===2Na＋＋H2↑＋2OH－，D项说法不正确，选D。
要点归纳
课堂素能探究
知识点
钠露在空气中的变化
问题探究：金属钠长时间露置于空气中会不会生成Na2O2?
探究提示：不会。钠只有在加热条件下才会与O2反应生成Na2O2，故钠露置在空气中的变化中不会有Na2O2生成。
知识归纳总结：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(表面生成溶液,NaOH潮解))eq \(――→,\s\up7(CO2),\s\d5(④))eq \x(\a\al(白色晶体物质,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))
发生的主要变化的化学方程式
①4Na＋O2===2Na2O
②Na2O＋H2O===2NaOH
③2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O，
④Na2CO3＋10H2O===Na2CO3·10H2O
⑤Na2CO3·10H2O===Na2CO3＋10H2O
点拨：(1)潮解是固体物质吸收空气中水分使表面少量物质溶解的过程(属物理变化)，风化是结晶水合物在干燥空气中失去结晶水的过程(属化学变化)，所以，上述过程既有物理变化，又有化学变化。
(2)钠暴露在空气中，长时间放置最终生成碳酸钠粉末。
典例1 (2021·镇江高一检测)在实验室里为了研究钠的性质，做了如下实验：
(1)取用浸没在煤油中的金属钠的操作方法是用镊子取出钠块，用滤纸吸干钠块表面的煤油，在玻璃片上用小刀切去表面的氧化层，再切下一小粒备用，余下的钠全部放回试剂瓶中。
(2)一小块金属钠长时间置于空气中，可能有下列现象，这些现象出现的先后顺序是B(填序号，下同)。
①变成白色粉末 ②变暗 ③变成白色固体 ④变成液体
A．①②③④B．②③④①
C．②③①④D．③②④①
解析：(1)取用金属钠必须用镊子，剩余的金属钠包括碎屑都必须放入原试剂瓶中。
(2)Na在空气中放置的变化过程为Naeq \(――→,\s\up7(O2))Na2O(变暗)eq \(――→,\s\up7(H2O))NaOH(白色晶体)eq \(――→,\s\up7(H2O),\s\d5(潮解))表面形成溶液eq \(――→,\s\up7(CO2))Na2CO3·10H2O(白色晶体)eq \(――→,\s\up7(风化))Na2CO3(白色粉末)。
〔素养应用1〕钠露置在空气中易变质，其变质过程中不可能产生的物质是( C )
A．Na2OB．NaOH
C．NaHCO3D．Na2CO3
解析：钠露置在空气中的变化过程为Na―→Na2O―→NaOH―→Na2CO3·10H2O―→Na2CO3，不可能有NaHCO3生成。
知识点
钠与H2O、酸溶液、盐溶液反应
问题探究：1．在钠与水反应之前，为什么要用滤纸吸干钠表面的煤油呢？
2．实验中所取钠块一般如绿豆大小即可，能否取较大块的钠进行实验？
3．实验时，能用手直接拿取金属钠吗？为什么？
探究提示：1．防止钠与水反应放热而造成煤油的燃烧。
2．不能。因钠与水的反应放热，钠块较大会发生危险。
3．不能。首先，用手直接拿药品不符合取用药品的规范要求；另外，手上有汗液，钠与水反应放出的热会烧伤手，且生成的NaOH对皮肤也有强烈的腐蚀作用。
知识归纳总结：
1．钠与水的反应
离子方程式为2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑，还原剂为Na，氧化剂为H2O。
2．钠与酸溶液的反应
(1)钠与酸溶液反应时，先与酸中的H＋反应生成H2。
(2)如果钠过量，钠把酸消耗尽之后，再与水反应。
3．钠与盐溶液的反应
(1)Na与NaCl溶液反应：实际上是钠与水反应，反应的化学方程式为2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑。
(2)Na与CuSO4溶液反应：钠先与水反应，生成的NaOH再跟CuSO4反应，反应的化学方程式为2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑、CuSO4＋2NaOH===Cu(OH)2↓＋Na2SO4；总反应方程式为2Na＋CuSO4＋2H2O===Cu(OH)2↓＋H2↑＋Na2SO4。
(3)Na与NaHSO4溶液反应：因NaHSO4完全电离，即NaHSO4===Na＋＋H＋＋SOeq \\al(2－,4)，而使溶液显强酸性，此时钠直接与盐反应，化学方程式为2Na＋2NaHSO4===2Na2SO4＋H2↑。
4．钠与水、酸与盐溶液反应规律
典例2 (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( D )
A．硝酸铜溶液 B．稀硫酸
C．氯化钠溶液D．氯化镁溶液
(2)写出Na投入到下列溶液中所发生反应的化学方程式(若有多步，则分步书写)。
①NaHCO3溶液：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑、
NaOH＋NaHCO3===Na2CO3＋H2O。
②FeCl3溶液：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑、
3NaOH＋FeCl3===Fe(OH)3↓＋3NaCl。
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。
规律方法指导：(1)钠与金属盐溶液反应时，不能置换出相应金属；但在熔融条件下，钠可以从某些熔融金属盐中置换出比它不活泼的金属。如：4Na＋TiCl4eq \(=====,\s\up7(熔融))Ti＋4NaCl、2Na＋MgCl2eq \(=====,\s\up7(熔融))Mg＋2NaCl。
(2)钠投入到饱和盐溶液中时，如果盐不与NaOH反应，由于反应过程中水的消耗，最终会析出固体盐。
(3)相同温度下，相同的钠块与盐酸反应比与水反应更快。
〔素养应用2〕某位教师设计了钠与硫酸铜溶液反应实验装置(如图，夹持装置省略)。
实验前将装置中的直角导管(序号为⑫)的上端要和直通管⑤的上端高度相当；同时止水夹要夹在导气管的乳胶管上，避免逸出气体。
实验操作如下：
(1)向直通管⑤中注满硫酸铜溶液，然后小心且迅速地用带有金属钠(置于细铜丝上)和导气管的橡胶塞塞紧试管。可观察到：
a．钠与硫酸铜溶液剧烈反应有无色气体产生，该气体为氢气，直通管⑤液面逐渐下降，直通管⑦液面逐渐上升，至液面高度如图所示，产生该现象的原因是反应产生氢气，直通管⑤中压强增加，所以直通管⑦中的液面升高，直通管⑤中有蓝色絮状沉淀生成，该沉淀为氢氧化铜沉淀。
b．把燃着的火柴置于注射器针头口，打开止水夹。可观察到的现象：火柴继续燃烧，产生淡蓝色火焰。。
(2)写出钠与硫酸铜溶液总反应的离子方程式：2Na＋2H2O＋Cu2＋===Cu(OH)2↓＋H2↑＋2Na＋。
(3)实验过程中可观察到蓝色絮状沉淀中有黑色物质，分析发现该黑色物质是氧化铜，写出生成黑色物质的化学方程式Cu(OH)2eq \(=====,\s\up7(△))CuO＋H2O。
名师博客呈现
钠与水反应的实验创新
实验能增强对金属钠活泼性的感性认识，明白金属着火不能用水灭火的原因，解决生成物的生成及其检验问题。
方案1：如图所示。
优点：易于观察反应过程中的熔、游、浮、红等现象。
缺点：无法收集并检验反应产生的气体是否为H2。
方法2：如图所示。
优点：安全准确地收集和检验H2，能立即检验产物是碱性物质(NaOH)。
缺点：无法看清楚钠与水反应的现象；取出试管时强碱溶液会腐蚀手指；收集的氢气较纯，实验声音不明显；若收集气体混入空气，点燃时有爆鸣声则有一定的危险性。
创新方案1：如图所示。
优点：易观察反应现象，能检验H2，能检验产物是碱性物质(NaOH)，能形成红色喷泉增加趣味性。
缺点：不能准确收集气体。
创新方案2：
实验操作：
(1)装置图如图所示(铁架台等已省略)。
(2)向注射器①中加适量水，滴入几滴酚酞。
(3)注射器①中加入绿豆大小的钠块并插入拉杆。
(4)钠消失后，向下推动拉杆将水排进注射器②。
(5)旋转三通阀，向下继续推动拉杆将气体转入注射器③并安上针头。
(6)将注射器③移近火源，推动拉杆；再把针头插入肥皂液吹起气泡，并点燃。
结论：
(1)在注射器①中能观察到熔、游、浮等现象。
(2)注射器①中水溶液红色，说明有碱性物质(NaOH)生成。
(3)气体安静燃烧，肥皂泡点燃有爆鸣声，说明有氢气生成。
优点：
(1)装置气密性检验简单可靠。
(2)反应现象均能观察到。
(3)塑料仪器(注射器)相对安全易得，可反复使用。
(4)避免碱液的腐蚀。
(5)氢气验证现象明显，印象深刻。
〔即时训练〕
将小块钠投入到FeCl3的稀溶液中，以下对有关现象的描述中最恰当的是( B )
A．钠溶解，溶液里有黑色固体析出和无色气体逸出
B．钠与溶液剧烈反应，溶液里有红褐色沉淀生成，溶液的颜色变浅
C．钠在溶液的表面上静静地消失，溶液里有红褐色沉淀生成
D．钠迅速消失，溶液里快速地冒出很多的气泡，同时有红褐色固体生成
解析：将钠块投入到FeCl3的稀溶液中，先后发生反应的化学方程式分别是2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，3NaOH＋FeCl3===Fe(OH)3↓＋3NaCl。
课堂达标验收
1．(2021·北京平谷区高一检测)通过观察钠与水(含酚酞)的反应现象，不能得出的结论是( C )
A．钠的密度比水小
B．钠是活泼金属，与水反应后溶液呈碱性
C．钠有良好的延展性
D．钠的熔点低
2．(2021·临沂高一检测)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( C )
A．熔成小球并在液面上游动
B．有气体生成
C．溶液底部有蓝色沉淀生成
D．溶液变浑浊
解析：钠投入氯化镁溶液中，先与水反应生成氢氧化钠，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氢氧化镁，使溶液变浑浊，溶液底部不会有蓝色沉淀生成。
3．钛和钛的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，能承受很高的压力，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。对于反应，下列说法正确的是( A )
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
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；钠性质非常活泼，能用于还原熔融状态TiCl4为Ti，但不能在水溶液中进行，B项错误；该反应中，钛元素化合价降低，TiCl4是氧化剂，C、D项错误。
4．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(电解))2Na＋Cl2↑。回答下列有关单质钠的问题：
(1)保存金属钠的正确方法是D。
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(如图所示)，请写出该反应的化学方程式2Na＋O2eq \(=====,\s\up7(△))Na2O2，生成物的颜色为淡黄色。
(3)Na、NaOH久置空气中最终都是变为Na2CO3(填化学式)。
(4)将一小块金属钠投入CuCl2溶液中，发生反应的方程式为2Na＋CuCl2＋2H2O===Cu(OH)2↓＋H2↑＋2NaCl。
解析：(1)钠是很活泼的金属元素，其单质极易与水或氧气反应，又因为钠的密度小于水而大于煤油，因此钠通常保存在煤油中。
(2)将一小块钠放在水平放置的试管中部，加热，反应方程式为2Na＋O2eq \(=====,\s\up7(△))Na2O2。过氧化钠为淡黄色固体。
(3)Na、NaOH久置空气中最终都是变为碳酸钠，化学式为Na2CO3。
(4)将一小块金属钠投入CuCl2溶液中，首先钠与水反应生成氢氧化钠和氢气，然后氢氧化钠与氯化铜发生复分解反应，发生反应的方程式为2Na＋CuCl2＋2H2O===Cu(OH)2↓＋H2↑＋2NaCl。
学习目标
核心素养
1．从原子结构角度认识金属钠的强还原性。
2．通过实验逐步形成探究物质结构和性质的思维习惯。
1．通过对“钠”的学习，培养微观探析意识。
2．通过对“钠与氧气、钠与水反应”的学习，培养实验探究能力和创新意识。
操作
观察试剂瓶里面的钠
用镊子从煤油中取出金属钠，用
滤纸吸干表面的煤油，在干燥玻璃片上用小刀切下一小块金属钠，观察钠块的切面
结论
钠性质活泼，需隔绝空气和水保存
钠具有银白色金属光泽，质地软，硬度小，熔沸点较低，ρ(煤油)
<
ρ(钠)<ρ(水)
实验
步骤
用小刀切下一小块金属钠，在空气中放置片刻
放在坩埚中加热
实验
现象
光亮的切面变暗
钠熔化成银白色小球，剧烈燃烧，发出黄色火焰，生成淡黄色固体
实验
结论
常温下钠极易与氧气反应：4Na＋O2===2Na2O(白色固体)
钠易燃烧：2Na＋O2eq \(=====,\s\up7(△))Na2O2(淡黄固体)
拓展
钠与O2反应的产物取决于反应条件，常温下生成Na2O，加热(或点燃)条件下生成Na2O2
实验操作
实验现象
结论或解释
钠浮在水面上
钠的密度比水小
钠熔化成小球
钠的熔点低，反应放热
小球在水面上迅速游动
反应产生的氢气
推动小球运动
与水反应发出“嘶嘶”声，逐渐变小，最后消失
钠与水剧烈反应，产生气体
反应后溶液的颜色逐渐变红
有碱性物质(氢氧化钠)生成
海洋是一个巨大的化学资源宝库，含有80多种元素，钠和氯既是其中含量较高的元素，也是典型的金属元素和典型的非金属元素。钠、氯的单质及其化合物具有怎样的性质？让我们走进教材，学习钠和氯。
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本章从物质分类角度研究钠及其化合物、氯及其化合物；通过学习物质的量，建立宏观物质和微观粒子间的联系。
本章知识在结构上分为三节：
第一节主要学习钠及其化合物——钠、钠的几种化合物、焰色试验；
第二节主要学习氯及其化合物——氯气的性质、氯气的实验室制法、氯离子检验；
第三节主要学习物质的量——摩尔、气体摩尔体积、物质的量浓度。
[学法指导]
1．明确性质，重应用
通过学习掌握钠、氯及其化合物的相关性质，了解它们在日常生活中的应用。
2．把握内涵，懂本质
通过学习物质的量、摩尔质量、气体摩尔体积、物质的量浓度的概念，紧扣关键词语准确记忆概念、单位和计算公式，能通过公式把微观粒子和宏观物质通过物质的量的计算联系在一起。
3．熟悉实验，明误差
通过一定物质的量浓度溶液的配制，熟练掌握实验的步骤、容量瓶的使用、各种仪器的作用和使用及误差分析，同时通过实验的操作和分析了解一定物质的量浓度溶液的含义及计算。
4．理解公式，巧应用
通过有关物质的量和微粒个数、质量、气体体积、物质的量浓度的公式记忆，熟练掌握有关物质的量的各种计算，同时通过方程式中化学计量数之比等于物质的量之比的规律，学会利用方程式进行物质的量计算的新方法，少用初中利用质量计算的旧方法。
第一节 钠及其化合物
第1课时 活泼的金属单质——钠
新课情境呈现
钠的化学性质非常活泼，金属钠放在空气中会迅速被氧化而失去金属光泽，加热时在空气中反应更剧烈。让我们走进教材学习钠。
课前素能奠基
知识回顾
1．单质可分为金属单质、非金属单质两大类。常见的金属有铁、铝、铜、锌、银、金、钠、镁等。
2．金属活动性顺序：K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H) Cu Hg Ag Pt Au。
3．写出下列反应的化学方程式：
(1)铁在氧气中点燃：3Fe＋2O2eq \(=====,\s\up7(点燃))Fe3O4。
(2)铁与稀盐酸：Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑。
(3)铁与稀硫酸：Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑。
(4)铁与硫酸铜溶液：Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu。
在上述四个反应中，铁的共同之处是失电子、被氧化。
新知预习
一、钠元素的存在及钠原子结构
1．钠元素在自然界中都以化合物的形式存在，如NaCl、Na2CO3、Na2SO4等。
2．钠原子结构示意图为，其最外电子层上只有1个电子，在化学反应中该电子很容易失去，因此，钠的化学性质非常活泼，表现出很强的还原性。
二、金属钠的性质
1．钠的物理性质
2．钠与O2反应
3.钠与水的反应
(1)实验探究
(2)实验结论
①钠与水剧烈反应，生成氢氧化钠和氢气，还原剂是钠，氧化剂是水，反应的实质是钠与水电离出的H＋反应。
②反应方程式
〈1〉化学方程式是2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑。
〈2〉离子方程式是2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑。
4．钠的保存
因为常温下钠能与空气中的氧气、水蒸气反应，所以钠保存在煤油中，主要是为了隔绝空气(或氧气和水蒸气)。
应用体验
1．中科院研究成果表明，利用金属钠、钾实现肿瘤高温消融的治疗新方法可用于杀死癌细胞。关于钠的叙述中，正确的是( B )
A．钠是银白色金属，硬度很大
B．钠燃烧时发出黄色火焰
C．金属钠在空气中燃烧，生成氧化钠
D．金属钠的熔点很高
解析：钠是银白色、质软、熔点较低的固体，A、D项错误；钠燃烧时发出黄色火焰，生成淡黄色固体(过氧化钠)，B项正确，C项错误。
2．(2021·莆田高一检测)将一小块金属钠投入滴有紫色石蕊试液的盛冷水的烧杯中，甲同学认为可以观察到下列实验现象，其中正确的有( C )
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反应后溶液变红色 ④钠熔化成光亮的小球 ⑤小球在水面上迅速游动 ⑥有“嘶嘶”的响声发出
A．①②③④B．②③④⑤
C．②④⑤⑥D．③④⑥
解析：钠放入滴有紫色石蕊试液的冷水中，钠浮在水面上，钠熔化成光亮的小球，在水面上四处游动，发出“嘶嘶”的响声，有气体生成，反应后溶液变蓝色，所以②④⑤⑥正确，选C。
3．下列关于钠与水反应的说法不正确的是( B )
A．将小块钠投入滴有石蕊试液的水中，反应后溶液变蓝
B．将钠投入稀盐酸中，钠先与水反应，后与盐酸反应
C．钠投入水中会有大量氢气产生
D．钠投入滴有酚酞的水溶液中，烧杯中的溶液变红
解析：钠与H2O反应的实质是钠与水电离出的H＋离子反应生成H2，所以钠投入稀盐酸中，钠先与盐酸反应，后与水反应，故选B。
4．钠与水反应的实验过程如图①、②、③所示，下列有关说法不正确的是( D )
A．图②中钠熔成小球，说明钠与水反应放热且钠的熔点低
B．图②中钠四处游动并嘶嘶作响，说明反应产生了气体
C．图③中滴加酚酞试液后溶液变红，说明有碱性物质生成
D．钠与水反应的离子方程式是2Na＋2H＋===2Na＋＋H2↑
解析：水是弱电解质，离子方程式中水分子不能拆，钠与水反应的离子方程式为：2Na＋2H2O===2Na＋＋H2↑＋2OH－，D项说法不正确，选D。
要点归纳
课堂素能探究
知识点
钠露在空气中的变化
问题探究：金属钠长时间露置于空气中会不会生成Na2O2?
探究提示：不会。钠只有在加热条件下才会与O2反应生成Na2O2，故钠露置在空气中的变化中不会有Na2O2生成。
知识归纳总结：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(表面生成溶液,NaOH潮解))eq \(――→,\s\up7(CO2),\s\d5(④))eq \x(\a\al(白色晶体物质,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))
发生的主要变化的化学方程式
①4Na＋O2===2Na2O
②Na2O＋H2O===2NaOH
③2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O，
④Na2CO3＋10H2O===Na2CO3·10H2O
⑤Na2CO3·10H2O===Na2CO3＋10H2O
点拨：(1)潮解是固体物质吸收空气中水分使表面少量物质溶解的过程(属物理变化)，风化是结晶水合物在干燥空气中失去结晶水的过程(属化学变化)，所以，上述过程既有物理变化，又有化学变化。
(2)钠暴露在空气中，长时间放置最终生成碳酸钠粉末。
典例1 (2021·镇江高一检测)在实验室里为了研究钠的性质，做了如下实验：
(1)取用浸没在煤油中的金属钠的操作方法是用镊子取出钠块，用滤纸吸干钠块表面的煤油，在玻璃片上用小刀切去表面的氧化层，再切下一小粒备用，余下的钠全部放回试剂瓶中。
(2)一小块金属钠长时间置于空气中，可能有下列现象，这些现象出现的先后顺序是B(填序号，下同)。
①变成白色粉末 ②变暗 ③变成白色固体 ④变成液体
A．①②③④B．②③④①
C．②③①④D．③②④①
解析：(1)取用金属钠必须用镊子，剩余的金属钠包括碎屑都必须放入原试剂瓶中。
(2)Na在空气中放置的变化过程为Naeq \(――→,\s\up7(O2))Na2O(变暗)eq \(――→,\s\up7(H2O))NaOH(白色晶体)eq \(――→,\s\up7(H2O),\s\d5(潮解))表面形成溶液eq \(――→,\s\up7(CO2))Na2CO3·10H2O(白色晶体)eq \(――→,\s\up7(风化))Na2CO3(白色粉末)。
〔素养应用1〕钠露置在空气中易变质，其变质过程中不可能产生的物质是( C )
A．Na2OB．NaOH
C．NaHCO3D．Na2CO3
解析：钠露置在空气中的变化过程为Na―→Na2O―→NaOH―→Na2CO3·10H2O―→Na2CO3，不可能有NaHCO3生成。
知识点
钠与H2O、酸溶液、盐溶液反应
问题探究：1．在钠与水反应之前，为什么要用滤纸吸干钠表面的煤油呢？
2．实验中所取钠块一般如绿豆大小即可，能否取较大块的钠进行实验？
3．实验时，能用手直接拿取金属钠吗？为什么？
探究提示：1．防止钠与水反应放热而造成煤油的燃烧。
2．不能。因钠与水的反应放热，钠块较大会发生危险。
3．不能。首先，用手直接拿药品不符合取用药品的规范要求；另外，手上有汗液，钠与水反应放出的热会烧伤手，且生成的NaOH对皮肤也有强烈的腐蚀作用。
知识归纳总结：
1．钠与水的反应
离子方程式为2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑，还原剂为Na，氧化剂为H2O。
2．钠与酸溶液的反应
(1)钠与酸溶液反应时，先与酸中的H＋反应生成H2。
(2)如果钠过量，钠把酸消耗尽之后，再与水反应。
3．钠与盐溶液的反应
(1)Na与NaCl溶液反应：实际上是钠与水反应，反应的化学方程式为2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑。
(2)Na与CuSO4溶液反应：钠先与水反应，生成的NaOH再跟CuSO4反应，反应的化学方程式为2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑、CuSO4＋2NaOH===Cu(OH)2↓＋Na2SO4；总反应方程式为2Na＋CuSO4＋2H2O===Cu(OH)2↓＋H2↑＋Na2SO4。
(3)Na与NaHSO4溶液反应：因NaHSO4完全电离，即NaHSO4===Na＋＋H＋＋SOeq \\al(2－,4)，而使溶液显强酸性，此时钠直接与盐反应，化学方程式为2Na＋2NaHSO4===2Na2SO4＋H2↑。
4．钠与水、酸与盐溶液反应规律
典例2 (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( D )
A．硝酸铜溶液 B．稀硫酸
C．氯化钠溶液D．氯化镁溶液
(2)写出Na投入到下列溶液中所发生反应的化学方程式(若有多步，则分步书写)。
①NaHCO3溶液：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑、
NaOH＋NaHCO3===Na2CO3＋H2O。
②FeCl3溶液：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑、
3NaOH＋FeCl3===Fe(OH)3↓＋3NaCl。
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。
规律方法指导：(1)钠与金属盐溶液反应时，不能置换出相应金属；但在熔融条件下，钠可以从某些熔融金属盐中置换出比它不活泼的金属。如：4Na＋TiCl4eq \(=====,\s\up7(熔融))Ti＋4NaCl、2Na＋MgCl2eq \(=====,\s\up7(熔融))Mg＋2NaCl。
(2)钠投入到饱和盐溶液中时，如果盐不与NaOH反应，由于反应过程中水的消耗，最终会析出固体盐。
(3)相同温度下，相同的钠块与盐酸反应比与水反应更快。
〔素养应用2〕某位教师设计了钠与硫酸铜溶液反应实验装置(如图，夹持装置省略)。
实验前将装置中的直角导管(序号为⑫)的上端要和直通管⑤的上端高度相当；同时止水夹要夹在导气管的乳胶管上，避免逸出气体。
实验操作如下：
(1)向直通管⑤中注满硫酸铜溶液，然后小心且迅速地用带有金属钠(置于细铜丝上)和导气管的橡胶塞塞紧试管。可观察到：
a．钠与硫酸铜溶液剧烈反应有无色气体产生，该气体为氢气，直通管⑤液面逐渐下降，直通管⑦液面逐渐上升，至液面高度如图所示，产生该现象的原因是反应产生氢气，直通管⑤中压强增加，所以直通管⑦中的液面升高，直通管⑤中有蓝色絮状沉淀生成，该沉淀为氢氧化铜沉淀。
b．把燃着的火柴置于注射器针头口，打开止水夹。可观察到的现象：火柴继续燃烧，产生淡蓝色火焰。。
(2)写出钠与硫酸铜溶液总反应的离子方程式：2Na＋2H2O＋Cu2＋===Cu(OH)2↓＋H2↑＋2Na＋。
(3)实验过程中可观察到蓝色絮状沉淀中有黑色物质，分析发现该黑色物质是氧化铜，写出生成黑色物质的化学方程式Cu(OH)2eq \(=====,\s\up7(△))CuO＋H2O。
名师博客呈现
钠与水反应的实验创新
实验能增强对金属钠活泼性的感性认识，明白金属着火不能用水灭火的原因，解决生成物的生成及其检验问题。
方案1：如图所示。
优点：易于观察反应过程中的熔、游、浮、红等现象。
缺点：无法收集并检验反应产生的气体是否为H2。
方法2：如图所示。
优点：安全准确地收集和检验H2，能立即检验产物是碱性物质(NaOH)。
缺点：无法看清楚钠与水反应的现象；取出试管时强碱溶液会腐蚀手指；收集的氢气较纯，实验声音不明显；若收集气体混入空气，点燃时有爆鸣声则有一定的危险性。
创新方案1：如图所示。
优点：易观察反应现象，能检验H2，能检验产物是碱性物质(NaOH)，能形成红色喷泉增加趣味性。
缺点：不能准确收集气体。
创新方案2：
实验操作：
(1)装置图如图所示(铁架台等已省略)。
(2)向注射器①中加适量水，滴入几滴酚酞。
(3)注射器①中加入绿豆大小的钠块并插入拉杆。
(4)钠消失后，向下推动拉杆将水排进注射器②。
(5)旋转三通阀，向下继续推动拉杆将气体转入注射器③并安上针头。
(6)将注射器③移近火源，推动拉杆；再把针头插入肥皂液吹起气泡，并点燃。
结论：
(1)在注射器①中能观察到熔、游、浮等现象。
(2)注射器①中水溶液红色，说明有碱性物质(NaOH)生成。
(3)气体安静燃烧，肥皂泡点燃有爆鸣声，说明有氢气生成。
优点：
(1)装置气密性检验简单可靠。
(2)反应现象均能观察到。
(3)塑料仪器(注射器)相对安全易得，可反复使用。
(4)避免碱液的腐蚀。
(5)氢气验证现象明显，印象深刻。
〔即时训练〕
将小块钠投入到FeCl3的稀溶液中，以下对有关现象的描述中最恰当的是( B )
A．钠溶解，溶液里有黑色固体析出和无色气体逸出
B．钠与溶液剧烈反应，溶液里有红褐色沉淀生成，溶液的颜色变浅
C．钠在溶液的表面上静静地消失，溶液里有红褐色沉淀生成
D．钠迅速消失，溶液里快速地冒出很多的气泡，同时有红褐色固体生成
解析：将钠块投入到FeCl3的稀溶液中，先后发生反应的化学方程式分别是2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，3NaOH＋FeCl3===Fe(OH)3↓＋3NaCl。
课堂达标验收
1．(2021·北京平谷区高一检测)通过观察钠与水(含酚酞)的反应现象，不能得出的结论是( C )
A．钠的密度比水小
B．钠是活泼金属，与水反应后溶液呈碱性
C．钠有良好的延展性
D．钠的熔点低
2．(2021·临沂高一检测)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( C )
A．熔成小球并在液面上游动
B．有气体生成
C．溶液底部有蓝色沉淀生成
D．溶液变浑浊
解析：钠投入氯化镁溶液中，先与水反应生成氢氧化钠，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氢氧化镁，使溶液变浑浊，溶液底部不会有蓝色沉淀生成。
3．钛和钛的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，能承受很高的压力，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。对于反应，下列说法正确的是( A )
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
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；钠性质非常活泼，能用于还原熔融状态TiCl4为Ti，但不能在水溶液中进行，B项错误；该反应中，钛元素化合价降低，TiCl4是氧化剂，C、D项错误。
4．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(电解))2Na＋Cl2↑。回答下列有关单质钠的问题：
(1)保存金属钠的正确方法是D。
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(如图所示)，请写出该反应的化学方程式2Na＋O2eq \(=====,\s\up7(△))Na2O2，生成物的颜色为淡黄色。
(3)Na、NaOH久置空气中最终都是变为Na2CO3(填化学式)。
(4)将一小块金属钠投入CuCl2溶液中，发生反应的方程式为2Na＋CuCl2＋2H2O===Cu(OH)2↓＋H2↑＋2NaCl。
解析：(1)钠是很活泼的金属元素，其单质极易与水或氧气反应，又因为钠的密度小于水而大于煤油，因此钠通常保存在煤油中。
(2)将一小块钠放在水平放置的试管中部，加热，反应方程式为2Na＋O2eq \(=====,\s\up7(△))Na2O2。过氧化钠为淡黄色固体。
(3)Na、NaOH久置空气中最终都是变为碳酸钠，化学式为Na2CO3。
(4)将一小块金属钠投入CuCl2溶液中，首先钠与水反应生成氢氧化钠和氢气，然后氢氧化钠与氯化铜发生复分解反应，发生反应的方程式为2Na＋CuCl2＋2H2O===Cu(OH)2↓＋H2↑＋2NaCl。
学习目标
核心素养
1．从原子结构角度认识金属钠的强还原性。
2．通过实验逐步形成探究物质结构和性质的思维习惯。
1．通过对“钠”的学习，培养微观探析意识。
2．通过对“钠与氧气、钠与水反应”的学习，培养实验探究能力和创新意识。
操作
观察试剂瓶里面的钠
用镊子从煤油中取出金属钠，用
滤纸吸干表面的煤油，在干燥玻璃片上用小刀切下一小块金属钠，观察钠块的切面
结论
钠性质活泼，需隔绝空气和水保存
钠具有银白色金属光泽，质地软，硬度小，熔沸点较低，ρ(煤油)
<
ρ(钠)<ρ(水)
实验
步骤
用小刀切下一小块金属钠，在空气中放置片刻
放在坩埚中加热
实验
现象
光亮的切面变暗
钠熔化成银白色小球，剧烈燃烧，发出黄色火焰，生成淡黄色固体
实验
结论
常温下钠极易与氧气反应：4Na＋O2===2Na2O(白色固体)
钠易燃烧：2Na＋O2eq \(=====,\s\up7(△))Na2O2(淡黄固体)
拓展
钠与O2反应的产物取决于反应条件，常温下生成Na2O，加热(或点燃)条件下生成Na2O2
实验操作
实验现象
结论或解释
钠浮在水面上
钠的密度比水小
钠熔化成小球
钠的熔点低，反应放热
小球在水面上迅速游动
反应产生的氢气
推动小球运动
与水反应发出“嘶嘶”声，逐渐变小，最后消失
钠与水剧烈反应，产生气体
反应后溶液的颜色逐渐变红
有碱性物质(氢氧化钠)生成
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