决胜高考之【教材热点实验】02 金属钠性质的研究

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【教材实验热点】02 金属钠性质的研究
【教材实验梳理】
1.钠暴露在空气中的变化及反应分析

钠在空气中的变化：银白色的钠→变暗(生成了氧化钠) →变白(生成氢氧化钠) →潮解→变成白色固体(生成碳酸钠)
所以钠暴露在空气中，最终得到的是白色粉末。部分反应如下：
4Na+O2=2Na2O
Na2O+H2O=2NaOH
2Na+2H2O=2NaOH+H2↑
2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O
2.钠与氧气的反应
(1)常温下：
①操作及现象：用镊子夹取一小块钠，用滤纸将表面的煤油吸干净。将钠放在干燥玻璃片上，用小刀切去一端的外皮，可观察到钠表面的银白色逐渐褪去。
②反应的化学方程式：4Na + O2=2Na2O(白色固体，不稳定)
(2)加热：
①操作及现象

熔：钠受热熔化成银白色的小球；
烧：钠与氧气发生剧烈反应；
黄：反应时发出黄色火焰，反应后生成淡黄色固体。
②反应的化学方程式：2Na + O2Na2O2(淡黄色，较稳定)。
3.钠与水(含酚酞)的反应
(1)钠的取用及实验操作：用镊子夹取一小块钠，用滤纸将表面的煤油吸干净。将钠放在干燥玻璃片上，用小刀切取一小块绿豆大小的金属钠。在烧杯中加入一定量的水，滴加几滴酚酞试液，用镊子夹住取好的钠，迅速将钠放入烧杯中。

(2)钠与滴加酚酞的水反应的现象及解释

(3)钠与水反应：2Na + 2H2O=2NaOH + H2↑。
4.焰色反应
(1)定义
金属或它们的化合物在灼烧时都会使火焰呈现特殊的颜色，这在化学上叫作焰色反应。
(2)操作步骤
①干烧：实验开始时，将铂丝(或光洁无锈的铁丝)放在酒精灯(最好用煤气灯)外焰上灼烧，至与原火焰颜色相同为止。
②蘸、烧与观色：将铂丝(或铁丝)蘸取需要检验的试样，在外焰上灼烧，观察火焰颜色。
③洗、烧：将铂丝(或铁丝)用盐酸洗净后，在外焰上灼烧至无色，以除去金属丝表面可能残留的杂质。
(3)应用
①用于检测某种金属元素是否存在。
②添加到烟花中，使焰火更加绚丽多彩。
(4)常见元素的焰色
Na：黄色；K：紫色；Li：紫红色；Ca：砖红色；Cu：绿色。
①焰色反应属于物理变化，焰色属于元素的性质，即同种元素的单质或化合物，固体或相应的溶液均会产生同样的焰色。
②焰色反应适用于检验某些常规化学方法不能鉴定的金属元素，如Na、K等。
③观察钾的焰色反应时，要透过蓝色钴玻璃，这是因为大部分钾的化合物里含有少量的钠，钠的黄色火焰会影响观察结果，用蓝色钴玻璃可以滤去杂质钠的焰色。
④用稀盐酸清洗铂丝而不用稀硫酸的原因：铂丝表面的杂质与盐酸反应生成沸点较低的氯化物易气化挥发，而硫酸盐的沸点较高不易气化挥发。
5.Na2CO3、 NaHCO3与酸反应的定量比较
(1)速率：相同条件下， NaHCO3与盐酸反应放出CO2的速率比Na2CO3与盐酸反应快。
(2)耗酸量：等质量或等物质的量的Na2CO3与 NaHCO3均为前者耗酸量多。
(3)CO2生成量比较：
①等物质的量的Na2CO3、 NaHCO3分别与足量的盐酸反应，产生CO2的量相等。
②等质量的Na2CO3、 NaHCO3分别与足量的盐酸反应，NaHCO3产生的CO2多。
③等物质的量的HCl与足量的Na2CO3、 NaHCO3分别反应，NaHCO3产生的CO2多
【答题技巧】
焰色反应的操作
先将铂丝蘸取盐酸溶液在酒精灯外焰上灼烧，反复几次，直到与酒精灯火焰颜色接近为止。然后用铂丝蘸取少量待测液，放在酒精灯外焰上灼烧，观察火焰颜色，若为黄色，则说明溶液中含Na＋；若透过蓝色钴玻璃观察呈紫色，则说明溶液中含K＋。
【典例讲解】
1．有人设计出一种在隔绝空气条件下让钠与FeSO4溶液反应的方法以验证反应实质。实验时，往100 mL大试管中先加40 mL煤油，取3粒米粒大小的金属钠放入大试管后塞上橡皮塞，通过长颈漏斗加入FeSO4溶液使煤油的液面至胶塞，并夹紧弹簧夹(如图)。仔细观察，回答下列问题：

(1)如何从试剂瓶中取用金属钠？剩余的Na能否放回原试剂瓶？_______。
(2)有关钠反应的现象是_______。
(3)大试管的溶液中出现的现象：_______。
(4)装置中液面的变化：大试管内_______；长颈漏斗内_______。
(5)写出钠与硫酸亚铁溶液反应的化学方程式：_______。
【点拨】金属钠与溶液反应现象分析思维模板
1.共性：因为钠与不同的溶液反应均属于剧烈的置换反应，故有共同的现象产生：①浮：钠浮在液面上；②熔：钠熔化成光亮的小球；③游：在液面上不停地游动直至反应完；④响：反应中不停地发出“嘶嘶嘶”的响声。
2.差异性：与酸及能形成弱碱的金属盐溶液反应时，由于溶液中H＋浓度较大，反应比与水剧烈，最后钠可能在液面上燃烧；与盐溶液反应时，还可能会生成沉淀(如生成难溶碱)、气体(NH3)等。
【及时巩固】
2．在烧杯中加水和苯(密度：0.88 g/cm3)各50 mL，将一小粒金属钠(密度：0.97 g/cm3)投入烧杯中。观察到的现象可能是
A．钠在水层中反应并四处游动
B．钠停留在苯层中不发生反应
C．钠在苯的液面上反应并四处游动
D．钠在苯与水的界面处反应并做上下跳动
3．钠长期放置在空气中，最终会变为
A．Na2O B．Na2O2 C．Na2CO3 D．NaHCO3
4．下列有关焰色反应实验操作注意事项的说法中正确的是
①钾的火焰颜色要透过蓝色钴玻璃观察
②先将铂丝灼烧到与原来火焰的颜色相同，再蘸取被检验的物质
③每次实验后，要将铂丝用盐酸洗净
④实验时最好选择本身颜色较浅的火焰
⑤没有铂丝时，也可以用光洁无锈的铁丝代替
A．仅有③不正确 B．仅有④不正确 C．仅有⑤不正确 D．全对
5．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，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
6．在烧杯中加水和苯(密度：0.88 g/cm3)各50 mL，将一小粒金属钠(密度：0.97 g/cm3)投入烧杯中。观察到的现象可能是
A．钠在水层中反应并四处游动
B．钠停留在苯层中不发生反应
C．钠在苯的液面上反应并四处游动
D．钠在苯与水的界面处反应并做上下跳动
7．下列事实及其解释不正确的是(　　)。
A．滴有酚酞的NaHCO3溶液呈浅红色，微热后红色加深，是因为NaHCO3分解生成了Na2CO3
B．钠保存在煤油中，是因为煤油不与钠发生反应，钠比煤油密度大，煤油可以使钠隔绝空气和水蒸气
C．用洁净的玻璃管向包有Na2O2的脱脂棉吹气，脱脂棉燃烧，说明CO2、H2O与Na2O2的反应是放热反应
D．钠长期暴露在空气中的产物是Na2CO3，原因是钠与氧气生成的Na2O与水和二氧化碳反应
8．探究Na2O2与水的反应，实验如图：(已知：H2O2H++、H++)下列分析不正确的是

A．①、⑤中产生的气体能使带火星的木条复燃
B．①、④中均发生了氧化还原反应和复分解反应
C．②、⑤中KMnO4与MnO2的作用不同，产生气体的量也不同
D．通过③能比较酸性：HCl＞H2O2
9．某同学用Na2CO3和NaHCO3溶液进行如图所示实验。下列说法中不正确的是

A．实验前pH（Na2CO3）＞pH（NaHCO3）
B．实验后两溶液中离子种类完全相同
C．Na2CO3溶液中生成的沉淀比NaHCO3溶液中生成的沉淀多
D．两溶液中反应的基本类型相同
10．下列实验操作正确的是
选项
实验
操作

A
观察Na 与H2O 反应的现象
用镊子从煤油中取出金属钠，用滤纸吸去表面煤油，
切下绿豆大小的钠，小心放入装有水的试管中

B
证明Na2O2 与 CO2 是放热反应
Na2O2 用棉花包裹，放入充满 CO2 的集气瓶中，棉
花燃烧说明是放热反应
C
检验NaHCO3 与Na2CO3 溶液
用小试管分别取少量溶液，然后滴加澄清石灰水

D
检验Na2CO3 与 K2CO3 溶液
用铂丝分别蘸取溶液，在酒精灯外焰上灼烧，直接
观察火焰的颜色

A．A B．B C．C D．D
11．（1）如图所示装置，在平底烧瓶的底部有一块钠，平底烧瓶内是干燥的空气。

过一段时间后可观察到______________，发生反应的化学方程式为___________________。
（2）某班同学用如图所示装置测定空气里氧气的含量。先用弹簧夹夹住橡胶管。点燃钠，伸入瓶中并塞上瓶塞。待钠熄灭并冷却后，打开弹簧夹，观察广口瓶内水面的变化情况。

①上述实验过程中发生反应的化学方程式为____________________________________。
②实验完毕，甲同学的广口瓶内水面上升明显小于瓶内空气体积的1/5，乙同学的广口瓶内水面上升明显大于瓶内空气体积的1/5。下列对这两种现象解释合理的是________。
a．甲同学可能使用钠的量不足，瓶内氧气没有消耗完
b．甲同学可能未塞紧瓶塞，钠熄灭冷却时外界空气进入瓶内
c．乙同学可能没夹紧弹簧夹，钠燃烧时瓶内部分空气受热从导管逸出
d．乙同学可能插入燃烧匙太慢，塞紧瓶塞之前，瓶内部分空气受热逸出
12．某同学在实验室从如图Ⅰ标签的试剂瓶中取少许钠进行燃烧实验(如图Ⅱ)。

(1)仪器A的名称是_______；实验中观察到的淡黄色的固体物质是_______(写化学式)；观察到黄色火焰是_______元素的发射光谱。
(2)实验后发现还有少许黑色固体生成。从反应物及实验操作猜测：该黑色物质可能为碳与另一种氧化物组成的混合物，则该氧化物可能是_______或_______(写化学式)。

(3)对黑色固体物质的组成做如下探究。
①实验Ⅰ中加入稀盐酸的目的是_______。
②仅通过实验Ⅱ，用最简步骤能快速确定黑色物质的组成，请完善该设计。限选试剂：稀盐酸、KSCN溶液、K3[Fe(CN)6]溶液、10% H2O2。
实验操作
预期的现象与结论
相关反应的离子方程式
取少量实验Ⅰ的澄清溶液，加入_______
_______
_______