(人教版)新高一化学暑假衔接第05讲 钠及钠的氧化物(学生版+教师版)讲义
展开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,了解其在生产中的应用。根据碱性氧化的通性,理解氧化钠的化学性质。
4.通过实验探究,结合氧化还原反应原理,认识过氧化钠的化学性质。结合真实情景中的应用实例,了解过氧化钠在生产生活中的应用。
一、钠的性质
1.原子结构与性质的关系
钠原子的结构示意图为,在化学反应中很容易失去1个电子生成钠离子,表现出很强的还原性。
2.钠的物理性质及与氧气的反应
(1)物理性质
(2)钠与氧气反应
(3)钠与非金属单质反应
【知识拓展】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。
3. 金属钠与水的反应及其保存方法
(1)钠与水的反应
①实验步骤
②实验现象及原因
③实验结论
常温下,钠与水剧烈反应,生成NaOH和H2。
反应的化学方程式为2Na+2H2O=2NaOH+H2↑
(2)钠的保存方法
钠应密闭保存隔绝空气,实验室中,少量的钠保存在煤油或石蜡油中。
(3)若实验过程中钠不慎失火,注意不能用水灭火,而应该用干燥的沙土(SiO2)来灭火,因为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
(4)钠与酸、碱、盐溶液反应的实质:
【注意】①钠与水、酸反应的本质与顺序:本质上均是与H+的反应,反应顺序是:有酸酸在前,无酸水为先。
②与盐溶液的反应:6Na+6H2O+2FeCl3=6NaCl+2Fe(OH)3↓+3H2↑。
钠与盐溶液反应时一般先考虑与水反应,生成的NaOH与盐可能发生复分解反应。
③与某些有机物反应:
2CH3CH2OH+2Na→2CH3CH2ONa+H2↑; 2C6H5OH+2Na→2C6H5ONa+H2↑;
4. 钠的用途
①冶炼某些金属,钠用于钛、锆、铌、钽等金属氯化物中置换出金属单质;
例如: TiCl4+4Na Ti+4NaCl
②钠钾合金(液态)可用于原子反应堆的导热剂;
③用作电光源,制作高压钠灯。
二、氧化钠和过氧化钠
1.性质比较
【易错提醒】
①Na2O是碱性氧化物,Na2O2是非碱性氧化物;
②Na2O2中阴离子是Oeq \\al(2-,2),阴、阳离子个数比是1∶2而不是1∶1;
③Na2O2与其他物质反应时不一定都产生O2,如:Na2O2+SO2===Na2SO4
2.Na2O2的增重问题
(1)若题目只给出CO2或H2O的质量,可通过CO2或H2O的质量,求出CO或H2的质量,则固体增重就是CO或H2的质量。
(2)若m g的H2与CO的混合气体或单一气体,在O2中充分燃烧后,将其产物通过足量的Na2O2固体,反应完毕,固体增重也必是m g。
(3)m g符合通式为(CO)x(H2)y的物质,在O2中充分燃烧后,将其产物通过足量的Na2O2固体,反应完毕,固体增重也必是m g。如甲醛(CH2O)、甲醇(CH4O)、乙酸(C2H4O2)、葡萄糖(C6H12O6)等。
3. Na2O2使酚酞先变红后褪色的原因
将Na2O2投入滴有酚酞的水中,Na2O2与水反应生成NaOH,使酚酞先变红;同时,Na2O2与水反应过程中,还生成了不是很稳定的中间产物H2O2,具有漂白性,使变色后的酚酞氧化褪色。
4.Na2O2与H2O、CO2反应的先后顺序
2H2O+2Na2O2=4NaOH+O2↑;CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O;总反应式为2CO2+2Na2O2=2Na2CO3+O2。所以一定量的Na2O2与一定量CO2和H2O(g)混合物的反应,可视为Na2O2先与CO2反应,待CO2反应完全后,Na2O2再与H2O(g)发生反应。
5. Na2O2中氧元素为-1价,处于中间价态,既有氧化性又有还原性
①主要表现较强的氧化性,如Na2O2与SO2反应:Na2O2+SO2=Na2SO4,可使品红溶液褪色。
②有时表现还原性,如过氧化钠使酸性高锰酸钾溶液褪色:5Na2O2+2KMnO4+8H2SO4=5Na2SO4+K2SO4+5O2↑+2MnSO4+8H2O。
考点一:金属钠的性质
【例1】下列有关钠的描述中错误的是()
A.钠可以保存在煤油中,说明钠的密度比煤油的大且钠不与煤油发生反应
B.实验时钠需用镊子夹取,用后剩余的钠不能放回试剂瓶中
C.新切开的钠放置在空气中会迅速被氧化
D.钠能与氯化钠溶液发生化学反应
【答案】B
【解析】A.钠与煤油不发生反应,且钠的密度比煤油大,钠沉在煤油的底部,煤油可以使钠与空气和水蒸气隔绝,防止钠与氧气、水反应,A正确;B.钠是活泼金属,容易与空气中的水和氧气反应,为安全着想,切割取用后剩余的钠必须放回原试剂瓶中,B错误;C.钠很活泼,新切开的钠,暴露在空气中,会迅速被氧气氧化为氧化钠,光亮的表面很快变暗,C正确;D.Na非常活泼,可与NaCl溶液中的水发生反应:2Na+2H2O=2NaOH+H2↑,D正确;答案选B。
考点二:钠和水的反应
【例2】一定温度下,向饱和NaOH溶液中加入一定量的钠块,充分反应后恢复到原来的温度,下列说法正确的是()
A.溶液中溶质质量增加,溶剂质量减少,溶液中溶质质量分数变大
B.溶液中溶质的质量分数不变,有氧气放出
C.溶液中Na+数目减少,有氢气放出
D.溶液中Na+数目增多,有氢气放出
【答案】C
【解析】一定温度下,向饱和氢氧化钠溶液中加入一定量的钠块,钠与水反应生成氢氧化钠和氢气,溶液中水的物质的量减少,氢氧化钠的物质的量增大,充分反应后恢复到原来的温度得到过饱和氢氧化钠溶液,析出氢氧化钠固体后得到与原饱和溶液的质量分数相同的氢氧化钠饱和溶液,但溶液、溶质、溶剂的质量减少,钠离子的数目减小,故选C。
【例3】(2022秋·山东济南·高一校考阶段练习)如图是有关钠与水反应及产物检验的实验装置。实验开始时先向管内加入滴有酚酞的水,使水位达到B端管口,然后迅速塞紧橡胶塞并拔掉大头针,此时Na掉入水中。回答下列问题:
(1)钠与水反应的化学方程式为_________。
(2)钠与水反应的现象很多,不同的现象证明不同的性质。
①能证明钠的密度比水小的现象是_________。
②能证明钠的熔点低的现象是_________。
③能证明有氢氧化钠生成的现象是_________。
④能证明有气体产生的现象是A端液面_________(填“上升”、“下降”或“不变”,下同),B端液面_________。
⑤若U型管中加入的是硫酸铜溶液,则与以上现象的不同之处是_________。
【答案】(1)2Na+2H2O=2NaOH+H2↑
(2) 钠浮在水面上 钠熔化为光亮的小球 溶液呈红色 上升 下降 U型管右端有蓝色沉淀生成
【详解】(1)钠与水反应产生氢气和氢氧化钠,发生的反应为2Na+2H2O=2NaOH+H2↑;
(2)①钠浮在水面上,说明钠的密度比水小;
②钠熔化为光亮的小球,说明钠的熔点低;
③反应后溶液呈红色,证明有氢氧化钠生成;
④U形管B端产生气体,压强增大,液面下降,A端液面上升,说明有气体生成;
⑤钠先于水反应生成NaOH,然后NaOH与CuSO4反应生成蓝色沉淀Cu(OH)2,与以上现象的不同之处是U型管右端有蓝色沉淀生成。
【总结归纳】钠和各种水溶液反应的规律
1.钠与水(滴有酚酞)的反应
2.与酸溶液反应
3.与碱溶液反应:其实质是钠与水的反应。如钠与氢氧化钠溶液的反应,即钠与水的反应。
考点三:钠和盐溶液的反应
【例4】(2023秋·上海杨浦·高二上海市控江中学校考期末)将一小块金属钠分别加入到下列溶液中,对应的现象正确的是
A.饱和氢氧化钠溶液:产生气体,恢复至室温后溶液的pH变大
B.稀CuSO4溶液:产生气体,有紫红色固体析出
C.NH4NO3溶液:产生无色有刺激性气味气体
D.饱和NaHCO3溶液:产生气体,有白色沉淀产生
【答案】C
【分析】钠会和水生成氢氧化钠和氢气;
【详解】A.恢复至室温后,与原来相比,仍为氢氧化钠饱和溶液,氢氧化钠溶液浓度不变,氢氧根根离子浓度不变,溶液的pH不变,故A错误;
B.生成的氢氧化钠和硫酸铜生成蓝色沉淀,故B错误;
C.氢氧化钠和硝酸铵生成刺激性气味气体氨气,故C正确;
D.氢氧化钠和碳酸氢钠生成溶解度更大的碳酸钠,不会产生白色沉淀,故D错误;
故选C。
【思维拓展】钠与盐溶液反应
(1)将钠投入饱和溶液,如饱和NaCl溶液、饱和NaOH溶液中,虽然钠与水反应生成的NaOH不与溶质反应,但由于反应消耗了水,故会有溶质析出,溶液也会变浑浊。
(2)由于钠能够与水剧烈反应,所以不能从溶液中置换出比它不活泼的金属。
考点四:钠的氧化物的基本性质
【例5】下列关于氧化钠和过氧化钠的叙述中,正确的是
A.溶于水后所得溶液的成分相同B.氧元素的化合价相同
C.阴、阳离子个数比不同D.都属于碱性氧化物
【答案】A
【解析】A项,氧化钠、过氧化钠与水反应都生成NaOH,故溶于水后所得溶液的成分相同,正确;B项,氧化钠中氧元素为-2价,过氧化钠中氧元素为-1价,错误;C项,Na2O中含有2个Na+和1个O2-,Na2O2中含有2个Na+和1个O22-,二者阴、阳离子个数比相同,错误;D项,氧化钠是碱性氧化物,过氧化钠与盐酸反应生成NaCl、O2、H2O,不是碱性氧化物而是过氧化物,错误。
【归纳总结】1.Na2O是碱性氧化物,Na2O2是非碱性氧化物。(因其与酸反应时除生成盐和水外,还有O2生成)。
2.Na2O2中阴离子是Oeq \\al(2-,2),阴、阳离子个数比是1∶2而不是1∶1。
3.Na2O2与其他物质反应时不一定都产生O2,如:Na2O2+SO2=Na2SO4。
考点五:Na2O2的增重问题
【例6】(2022年安徽省宿州市十三所重点中学期中)一定条件下,使26 gCO和O2的混合气体充分反应,所得混合物在常温下跟足量的Na2O2固体反应,结果固体增加14 g,则原混合气体中CO和O2的质量比可能是
A.9∶4B.4∶9C.7∶6D.1∶1
【答案】C
【解析】由反应2CO+O2eq \(=====,\s\up7(点燃))2CO2……① 2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2……②,①+②得:2CO+2Na2O2=2Na2CO3,化简得:CO+Na2O2=Na2CO3,则过氧化钠增重为CO的质量。由题意可知混合气体中CO为14 g,则O2为26 g-14 g=12 g,所以原混合气体中CO和O2的质量比为14 g∶12 g=7∶6,答案选C项。
1.(2023秋·四川泸州·高一统考期末)将绿豆大小的金属钠投入干燥的热坩埚中,继续加热,片刻钠熔化,然后立即撤掉酒精灯,观察到:钠剧烈燃烧,发出黄色火焰,得到一种淡黄色固体。下列说法不正确的是
A.用干燥的坩埚是为了避免钠与水反应B.金属钠熔化说明其熔点低于坩埚
C.黄色火焰说明燃烧升温已使钠气化D.得到淡黄色固体说明发生了物理变化
【答案】D
【详解】A.钠和水生成氢氧化钠和氢气,用干燥的坩埚是为了避免钠与水反应,A正确;
B.金属钠熔化说明其熔点低于坩埚,B正确;
C.黄色火焰说明燃烧升温已使钠气化,气化后的钠燃烧形成火焰,C正确;
D.钠剧烈燃烧,得到淡黄色固体说明生成了新物质,发生了化学变化,D错误;
故选D。
2.(2022秋·广东江门·高一江门市第二中学校考期中)英国化学家汉弗里·戴维在十九世纪初通过电解的方式获得金属钠的单质,下列有关金属钠的性质描述,错误的是
A.金属钠性质活泼,一般保存在煤油中
B.Na的金属性强,可从硫酸铜溶液中置换出铜
C.金属钠可用刀切割,说明其硬度较小
D.使用后多余的金属钠应放回试剂瓶中
【答案】B
【详解】A.金属钠性质活泼,金属钠的密度比煤油的大,且金属钠与煤油不反应,故金属钠一般保存在煤油中,A正确;
B.金属钠与硫酸铜溶液反应,金属钠先与水反应生成氢氧化钠,生成的氢氧化钠与硫酸铜进一步反应得到蓝色沉淀氢氧化铜,故金属钠不会与硫酸铜溶液发生置换反应,B错误;
C.金属钠可用刀切割,说明其质地软、硬度较小,C正确;
D.金属钠性质活泼,故使用后多余的金属钠应放回试剂瓶中,D正确;
故本题选B。
3.(2023秋·黑龙江哈尔滨·高一统考期末)钠长时间放在空气中,最终产物的主要成分是
A.B.C.NaOHD.
【答案】D
【详解】金属钠放置于空气中:Na与O2反应生成Na2O,Na2O与H2O生成NaOH,NaOH潮解得NaOH的浓溶液,NaOH的浓溶液与CO2反应生成Na2CO3•10H2O,Na2CO3•10H2O风化后得Na2CO3,故答案为:D。
4.(2022秋·广东广州·高一广州市第八十六中学校考期中)下列反应的离子方程式书写正确的是
A.过氧化钠与水的反应:
B.钠与水反应:
C.氢氧化钡溶液与稀硫酸的反应:
D.氢氧化钠溶液与过量的碳酸氢钙溶液反应:
【答案】D
【详解】A.过氧化钠与水反应生成氢氧化钠和氧气,反应的离子方程式是,故A错误;
B.钠与水反应生成氢氧化钠和氢气,反应的离子方程式是,故B错误;
C.稀硫酸与氢氧化钡溶液反应生成硫酸钡沉淀和水,反应的离子方程式是,故C错误;
D.氢氧化钠溶液与过量的碳酸氢钙溶液反应,假设氢氧化钠为1ml,则1ml消耗1ml生成1ml水和1ml,1ml结合1ml钙离子生成1ml,则离子方程式正确,故D正确;
故选D。
5.(2023秋·浙江嘉兴·高一统考期末)下列有关的叙述中不正确的是
A.是淡黄色固体
B.中阴、阳离子个数比是1∶2
C.属于碱性氧化物
D.可在呼吸面具中作为氧气的来源
【答案】C
【详解】A.Na2O2为淡黄色固体,A正确;
B.1个Na2O2中含有2个钠离子和1个过氧根离子,阴、阳离子个数比为1:2,B正确;
C.Na2O2与水反应生成氢氧化钠和氧气,不是碱性氧化物,C错误;
D.Na2O2可与二氧化碳反应生成氧气,可用于呼吸面具的氧气来源,D正确;
故答案选C。
6.(2023秋·陕西铜川·高一铜川市耀州中学校考期末)下列有关钠及其化合物的说法正确的是
A.将一小块金属钠投入溶液中,有红色物质析出
B.钠及其化合物焰色为黄色是钠元素化学性质的展现
C.钠原子的最外层上只有1个电子
D.、和长期放置在空气中最终产物不相同
【答案】C
【详解】A.将一小块金属钠投入溶液中,钠先和水反应生成氢氧化钠和氢气,生成的氢氧化钠再和反应生成氢氧化铜和硫酸钠,所以既有蓝色沉淀生成又有气体逸出,没有红色物质析出,A错误;
B.钠及其化合物焰色为黄色是钠元素物理性质的展现,B错误;
C.钠属于碱金属元素,位于元素周期表的第IA族,原子的最外层上只有1个电子,C正确;
D.、和长期放置在空气中最终产物相同,均是碳酸钠,D错误;
故选C。
7.(2023秋·广西河池·高一统考期末)关于钠的单质及其化合物的叙述正确的是
A.金属钠长期露置于空气中,最终变为碳酸钠
B.与水反应是水做还原剂的氧化还原反应
C.、都能与二氧化碳反应并生成
D.、都能与水反应,且都是碱性氧化物
【答案】A
【详解】A.金属钠长期露置于空气中,先与氧气反应生成氧化钠,氧化钠与水反应生成氢氧化钠,氢氧化钠与二氧化碳反应生成含结晶水的碳酸钠,风化得到碳酸钠,A正确;
B.过氧化钠与水反应是氧化还原反应,水既不是氧化剂又不是还原剂,B错误;
C.氧化钠与水反应生成氢氧化钠,无氧气生成,C错误;
D.氧化钠是碱性氧化物,过氧化钠不是碱性氧化物,D错误;
故选A。
8.(2022春·云南昆明·高一统考期末)能正确表示下列反应的离子方程式为
A.钠与水的反应:2Na+2H2O=2Na++2OH-+H2↑
B.NaHCO3和盐酸反应:CO+2H+=H2O+CO2↑
C.Fe和稀硫酸反应:2Fe+6H+=2Fe3++3H2↑
D.Na2O2固体与水反应:2O+2H2O=4OH-+O2↑
【答案】A
【详解】A.钠与水反应生成氢氧化钠和氢气,正确的离子方程式为:2Na+2H2O=2Na++2OH−+H2↑,故A正确;
B.NaHCO3和盐酸反应的离子方程式为:HCO+H+=H2O+CO2↑,故B错误;
C.铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气,离子方程式为:Fe+2H+=Fe2++H2↑,故C错误;
D.Na2O2固体书写离子方程式时不能拆开书写,故D错误;
故选A。
9.(2022秋·广东湛江·高一湛江二十一中校考期中)将15.6g Na2O和Na2O2的混合固体投入水中,充分反应后收集到气体1.6g,则混合物中Na2O的质量分数为
A.20%B.25%C.50%D.75%
【答案】C
【详解】生成的物质的量为,设混合物中的物质的量为x,根据题意可得:
解得,混合物中m(Na2O2)=0.1ml×78g/ml=7.8g,,则混合物中的质量分数为;
故选C。
10.(2022秋·新疆省直辖县级单位·高一校考期中)下列关于钠的叙述中,不正确的是
A.钠燃烧时发出黄色火焰
B.钠在空气中加热时,先熔化后燃烧,生成了白色固体
C.钠块投入水中,熔成一个闪亮的小球,在水面上四处游动
D.钠的最外层只有1个电子,容易失去,所以钠有强还原性
【答案】B
【详解】A.钠燃烧时发出黄色火焰,生成淡黄色固体过氧化钠,故A正确;
B.钠在空气中加热时,先熔化后燃烧,生成淡黄色固体过氧化钠,故B错误;
C.钠的密度比水小,熔点低,钠和水反应生成氢氧化钠和氢气,反应放热,钠块投入水中,熔成一个闪亮的小球,在水面上四处游动,故D正确;
D.钠的最外层只有1个电子,容易失去,所以钠有强还原性,故D正确;
选B。
一、单选题
1.(2022秋·吉林·高一校考期中)下列关于Na2O的说法,不正确的是
A.能与CO2反应生成盐和氧B.能与水反应生成对应的碱
C.能与酸反应生成盐和水D.属于碱性氧化物
【答案】A
【详解】A.Na2O与CO2反应生成Na2CO3,不能生成氧气,故A错误;
B.Na2O能与水反应生成NaOH,故B正确;
C.Na2O为碱性氧化物,能与酸反应生成盐和水,故C正确;
D.Na2O能与水反应生成NaOH,为碱性氧化,故D正确;
故答案选A。
2.(2023春·新疆乌鲁木齐·高一乌鲁木齐市第四中学校考期中)下列各组物质相互混合反应后,最终有白色沉淀生成的是
①金属钠投入到MgCl2溶液中 ②过量CO2通入澄清石灰水 ③向硫酸氢钠溶液中加入少量BaCl2溶液 ④少量Ca(OH)2投入过量NaHCO3溶液中 ⑤向饱和Na2CO3溶液中通入过量CO2
A.①③④⑤B.①②④C.②⑤⑥D.①③⑤
【答案】A
【详解】①金属钠投入到氯化镁溶液中,钠先和水反应生成氢氧化钠和氢气,反应生成的氢氧化钠与氯化镁溶液反应生成氢氧化镁白色沉淀和氯化钠,则最终有白色沉淀生成,故符合题意;
②过量二氧化碳通入澄清石灰水中发生的反应为二氧化碳与氢氧化钙溶液生成碳酸氢钙,则最终没有白色沉淀生成,故不符合题意;
③向硫酸氢钠溶液中加入少量氯化钡溶液发生的反应为钡离子与硫酸根离子反应生成硫酸钡白色沉淀,则最终有白色沉淀生成,故符合题意;
④少量氢氧化钙投入过量碳酸氢钠溶液中发生的反应为氢氧化钙与碳酸氢钠溶液反应生成碳酸钙白色沉淀、碳酸钠和水,则最终有白色沉淀生成,故符合题意;
⑤碳酸氢钠的溶解度小于碳酸钠,向饱和碳酸钠溶液中通入过量二氧化碳发生的反应为碳酸钠溶液与二氧化碳反应生成碳酸氢钠沉淀,则最终有白色沉淀生成,故符合题意;
①③④⑤符合题意,故选A。
3.(2023秋·北京东城·高一统考期末)下列关于钠与水反应的说法中,不正确的是
A.从元素化合价及氧化还原反应规律分析,反应中产生的无色气体只能是氢气
B.钠块熔化成小球,说明钠的熔点低且该反应放热
C.将酚酞溶液滴入反应后的溶液中,溶液变红,说明产物有碱性物质生成
D.钠与水反应的离子方程式:Na+H2O=Na++OH-+H2↑
【答案】D
【详解】A.Na与H2O反应,Na作还原剂,H2O作氧化剂,O为-2价,化合价不能降低,只有显+1价的H元素化合价能够降低,所以从元素化合价及氧化还原反应规律分析,反应中产生的无色气体只能是氢气,A正确;
B.钠块熔化成小球,一方面说明钠的熔点低,另一方面说明反应提供了钠熔化的温度,则该反应放热,B正确;
C.将酚酞溶液滴入反应后的溶液中,溶液变红,说明溶液显碱性,从而说明产物有碱性物质生成,C正确;
D.钠与水反应,生成氢氧化钠和氢气,离子方程式:2Na+2H2O=2Na++2OH-+H2↑,D不正确;
故选D。
4.(2023春·上海浦东新·高一华师大二附中校考期中)下列关于钠及其化合物的说法不正确的是
A.粉末加入溶液中,会产生气体和浑浊
B.Na、、长期放置在空气中,最终都将变成碳酸钠
C.氧化钠属于碱性氧化物,与水反应可以生成氢氧化钠和氧气
D.向包有粉末的脱脂棉上滴加几滴水,脱脂棉剧烈燃烧起来,说明与反应放热且有氧气生成
【答案】C
【详解】A.过氧化钠加入碳酸氢钙溶液中,过氧化钠与水反应生成氢氧化钠和氧气,氢氧化钠与碳酸氢钙反应生成碳酸钙沉淀,所以会生成气体和浑浊,A正确;
B.Na容易被氧气氧化生成Na2O,Na2O与空气中的水反应生成NaOH,NaOH与空气中的CO2反应生成Na2CO3,Na2O2与空气中的水反应生成NaOH,NaOH与CO2反应生成Na2CO3,B正确;
C.氧化钠属于碱性氧化物,与水反应生成氢氧化钠,C错误;
D.向包有过氧化钠粉末的脱脂棉上滴加几滴水,脱脂棉剧烈燃烧,说明过氧化钠与水的反应为放热反应,同时脱脂棉剧烈燃烧说明有助燃气体生成,即有氧气生成,D正确;
故答案选C。
5.(2023秋·广东潮州·高一统考期末)关于钠及其化合物性质的叙述,不正确的是
A.钠有良好的延展性
B.金属钠易与氧气、水反应,可保存在煤油中
C.常温下金属钠与氧气反应,生成白色的过氧化钠固体
D.碳酸钠固体中混有少量碳酸氢钠,可用加热的方法除去碳酸氢钠
【答案】C
【详解】A.钠属于金属,具有良好的延展性,A正确;
B.金属钠非常活泼,易与氧气、水反应,且密度大于煤油,可保存在煤油中,B正确;
C.常温下金属钠与氧气反应,生成氧化钠,C错误;
D.碳酸钠受热稳定,而碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠,D正确;
故选C。
6.(2022秋·北京西城·高一北京八中校考期中)下列①~④是钠与水反应的实验现象、解释和结论,其中对应关系正确的是
A.①②③B.①②③④C.①③④D.②③④
【答案】B
【详解】①钠的密度小于水,钠投入水中并浮在水面上,正确;
②钠与水反应放出大量热,而且钠的熔点较低,所以钠会熔化成一个闪亮的小球, 正确;
③钠与水剧烈反应,产生气体推动钠四处游动,反应剧烈会发生嘶嘶响声, 正确;
④钠与水反应生成氢氧化钠和氢气,反应的化学方程式为: 2Na+ 2H2O= 2NaOH+H2↑,溶液显碱性,所以反应后溶液由无色变为红色,正确;
故答案为B。
二、填空题
7.(2023秋·内蒙古赤峰·高一赤峰二中校考期末)在实验室里,某同学取一小块金属钠做钠与水反应的实验。试完成下列问题:
(1)切开的金属钠暴露在空气中,最先观察到的现象是_______,所发生反应的化学方程式是_______。
(2)将钠投入水中后,钠熔化成一个小球,根据这一现象你能得出的结论是_______、_______。
(3)钠与水反应的离子方程式为_______。
(4)过氧化钠与水反应的化学方程式为 _______。
【答案】(1) 钠块表面由银白色变为暗灰色
(2) 钠与水反应放出热量 钠的熔点低
(3)2Na+2H2O=2Na++OH-+H2↑
(4)2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑
【详解】(1)钠和氧气反应生成氧化钠,观察到的现象是钠块表面由银白色变为暗灰色,所发生反应的化学方程式是;
(2)钠投入水中后,钠熔化成一个小球,说明钠和水反应放出大量的热,钠熔点很低被熔化;
(3)钠和水生成氢氧化钠和氢气,2Na+2H2O=2Na++OH-+H2↑;
(4)过氧化钠和水生成氢氧化钠和氧气,2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑。
8.(2021秋·广西桂林·高一校考期中)如图是钠和水反应的实验。在烧杯中加入一些水,滴入几滴酚酞溶液,然后把一块绿豆大的钠放入水中。
(1)钠与水反应的化学方程式为_______,该反应中氧化剂是_______,氧化产物是_______;
(2)请用双线桥表示该反应的电子得失情况:_______
(3)钠与水反应的现象很多,不同的现象证明不同的性质。
①能证明钠的熔点低的现象是_______。
②能证明有氢氧化钠生成的现象是_______。
【答案】(1) 2Na+2H2O=2NaOH+H2↑ H2O NaOH
(2)
(3) 钠块熔化为一个液态小球 滴有酚酞的水由无色变为红色。
【分析】向水中滴入几滴酚酞试液,然后把一小块新切的约绿豆粒大小的金属钠放入水中,盖上玻璃片,会观察到钠浮在水面上,熔化为一个液态小球,小球在水面上四处游动,逐渐减小,最后消失,在反应过程中听到有嘶嘶的声音,同时看到溶液变为红色,反应方程式为:2Na+2H2O=2NaOH+H2↑,根据氧化还原反应的特征及物质的作用分析解答。
【详解】(1)将金属钠放入水中,二者反应产生NaOH、H2,则钠与水反应的化学方程式为2Na+2H2O=2NaOH+H2↑;在该反应中H元素化合价由反应前H2O中的+1价变为反应后H2中的0价,化合价降低,得到电子被还原,所以H2O是氧化剂;Na元素的化合价由反应前Na单质的0价变为反应后NaOH中的+1价,化合价升高,失去电子被氧化,所以氧化产物是NaOH;
(2)在反应2Na+2H2O=2NaOH+H2↑中,H元素化合价由反应前H2O中的+1价变为反应后H2中的0价,化合价降低1×2=2价,得到电子2×e-;Na元素的化合价由反应前Na单质的0价变为反应后NaOH中的+1价,化合价升高1×2=2价,失去电子2×e-,用双线桥法表示电子转移为:;
(3)① 将一小块新切的约绿豆粒大小的金属钠投入水中,看到钠块熔化为一个液态小球,就可以说明金属钠与水反应放出热量,使熔点低的金属钠熔化为液态,从而可证明金属钠的熔点低;
②向滴有几滴酚酞试液水中加入一小块新切的绿豆粒大小的金属钠,看到溶液逐渐由无色变为红色,说明Na与H2O反应后产生了碱NaOH。
9.(2021秋·山东滨州·高一校考期中)某课外活动小组为了检验钠与水反应的产物,设计如图装置(夹持装置省略)。首先在 U 形管内加入少量煤油和几粒钠块,再从 U 形管高端加入水(含有酚酞),赶出空气,一段时间后加热铜丝。
根据反应中观察到的现象,回答下列问题:
(1)金属钠的变化现象_______。
(2)U 形管中溶液的颜色_______,说明有_______生成。
(3)铜丝的变化现象_______,说明有_______生成;若去掉后面的装置,简述检验气体的方法_______。
【答案】(1)在水和煤油的界面处上下跳动,产生气泡
(2) 右侧从上到下逐渐由无色变为红色 NaOH
(3) 黑色变为红色 H2 在导管口处点燃气体,有淡蓝色火焰产生
【分析】金属钠的密度大于煤油的密度,钠会沉在煤油底部,与水接触后迅速反应,产生气体,钠会进入到煤油中,反应停止,钠受重力落下,钠在两个液体界面处上下跳动,产生气泡,酚酞溶液逐渐变红。
【详解】(1)金属钠的密度大于煤油的密度,钠会沉在煤油底部,与水接触后迅速反应,产生气体,钠会进入到煤油中,反应停止,钠受重力落下,因此金属钠的变化现象在水和煤油的界面处上下跳动,产生气泡;故答案为:在水和煤油的界面处上下跳动,产生气泡。
(2)钠和水反应生成氢氧化钠和氢气,U 形管中溶液的颜色右侧从上到下逐渐由无色变为红色,说明有NaOH生成;故答案为:右侧从上到下逐渐由无色变为红色;NaOH。
(3)氢气和氧化铜在加热条件下反应生成水和铜,因此铜丝的变化现象由黑色变为红色,说明有H2生成;若去掉后面的装置,根据火焰的颜色来检验气体,因此检验气体的方法在导管口处点燃气体,有淡蓝色火焰产生;故答案为:黑色变为红色;H2;在导管口处点燃气体,有淡蓝色火焰产生。
10.(2023秋·河南濮阳·高一统考期末)某化学实验小组的同学采用如图装置证明可在潜水艇和呼吸面具中作供氧剂。回答下列问题:
(1)仪器m的名称为______,A中制备时发生反应的离子方程式为________。
(2)装置B中所盛放的试剂为_________,其作用为____________。
(3)装置C中生成的固体产物之一为,检验有生成的方法为________。
(4)要证明可作供氧剂,其操作方法为____,据此推测装置D中应盛放的试剂为_______。
【答案】(1) 分液漏斗 CaCO3+2H+=Ca2++H2O+CO2↑
(2) 饱和碳酸氢钠溶液 除去二氧化碳中的氯化氢
(3)取少量固体于试管中,加足量的水溶解,再滴加氯化钡,若产生白色沉淀,则含有Na2CO3
(4) 将E中的试管口用大拇指堵住取出,将带火星的木条放在试管口,木条复燃,则其中含有氧气,说明Na2O2可作供氧剂 NaOH溶液
【分析】在A装置中盐酸与碳酸钙反应生成二氧化碳、氯化钙和水;将混合气体(主要含二氧化碳、少量的氯化氢和水蒸气)通入盛有饱和碳酸氢钠溶液的B装置中以除去氯化氢;然后将混合气体(主要为二氧化碳以及少量水蒸气)通入到盛有过氧化钠的U型管C中,使其反应生成氧气;再将混合气体通入盛有氢氧化钠溶液的D装置中,以便除去反应后剩余的二氧化碳;最后在E中用排水法收集所产生的氧气。据此解答。
【详解】(1)仪器m的名称为分液漏斗,A中碳酸钙与稀盐酸反应生成氯化钙、二氧化碳和水,其反应的离子方程式为CaCO3+2H+=Ca2++H2O+CO2↑,故答案为:分液漏斗;CaCO3+2H+=Ca2++H2O+CO2↑;
(2)装置B是除去二氧化碳中的氯化氢,则其中所盛放的试剂为饱和碳酸氢钠溶液,故答案为:饱和碳酸氢钠溶液;除去二氧化碳中的氯化氢;
(3)装置C中生成的固体产物之一为Na2CO3,检验有Na2CO3生成的方法为取少量固体于试管中,加足量的水溶解,再滴加氯化钡,若产生白色沉淀,则含有Na2CO3,故答案为:取少量固体于试管中,加足量的水溶解,再滴加氯化钡,若产生白色沉淀,则含有Na2CO3;
(4)要证明Na2O2可作供氧剂,需要注明有氧气生成,其操作方法为将E中的试管口用大拇指堵住取出,将带火星的木条放在试管口,木条复燃,则其中含有氧气,说明Na2O2可作供氧剂,装置D的作用是除去氧气中的二氧化碳,则其中盛放的试剂为NaOH溶液,故答案为:将E中的试管口用大拇指堵住取出,将带火星的木条放在试管口,木条复燃,则其中含有氧气,说明Na2O2可作供氧剂;NaOH溶液。
条件
常温
加热
实验
步骤
实验
现象
新切开的钠具有银白色的金属光泽,在空气中很快变暗
钠先熔化成闪亮的小球,然后剧烈燃烧,火焰呈黄色,生成淡黄色固体
结论
①钠具有银白色的金属光泽,硬度小,熔点低,密度大于煤油
②钠与氧气的反应(写出反应的化学方程式)
常温下:__4Na+O2===2Na2O;加热时:2Na+O2eq \(=====,\s\up7(△),\s\d5( ))Na2O2。
③稳定性:Na2O2>Na2O。
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)
实验现象
现象分析
钠浮在水面上
钠的密度比水小
钠熔化成闪亮的小球
钠的熔点低,反应放出热量
小球在水面上四处游动,最后完全消失
反应产生的气体推动小球运动
与水反应发出嘶嘶响声
钠与水反应产生气体
反应后溶液变为红色
反应生成碱性物质
物质类别
反应分析
酸
①钠与酸反应时先与酸中的H+反应,如2Na+2HCl===2NaCl+H2↑
②如果钠过量,钠把酸消耗尽之后,再与水反应
碱
钠与碱溶液反应其实质是钠与水的反应
盐
钠与盐溶液反应时先与水反应,如果盐能与NaOH反应,则会发生复分解反应,如Na与FeCl3溶液的反应
氧化钠(Na2O)
过氧化钠(Na2O2)
颜色状态
白色固体
淡黄色固体
电子式
Na+[··O······]2-Na+
Na+[··O······O······]2-Na+
阴、阳离子个数比
1∶2
1∶2
化学键类型
只有离子键
既有离子键又有共价键
所属类别
碱性氧化物
过氧化物
生成条件
钠常温下缓慢氧化
钠燃烧或加热
热稳定性
不稳定,易转化为Na2O2
较稳定
与H2O反应
Na2O+H2O==2NaOH
2Na2O2+2H2O==4NaOH+O2↑
与CO2反应
Na2O+CO2==Na2CO3
2Na2O2+2CO2==2Na2CO3+O2
与盐酸反应
Na2O+2HCl==NaCl+H2O
2Na2O2+4HCl==4NaCl+O2↑+2H2O
稳定性
不稳定
较稳定
主要用途
可制烧碱
漂白剂、消毒剂、供氧剂
现象
原因解释
浮
浮在水面上
钠的密度比水小
熔
熔成闪亮的小球
钠熔点低,反应放热
游
钠球在水面游动
反应有气体生成
响
发出“嘶嘶”的响声
红
溶液变红
反应有碱生成
序号
实验现象
解释和结论
①
钠浮在水面上
钠的密度比水小
②
钠熔成小球
钠与水反应放热且钠的熔点低
③
钠四处游动,嘶嘶作响
产生了气体
④
向反应后的溶液中滴加酚酞,溶液变红
生成了碱性物质
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