第10课 钠及其氧化物（讲义）-2024年新高一化学暑假学习提升计划

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1．能从钠的原子结构(微观)分析认识钠是一种非常活泼的金属，具有很强的还原性(宏观)。
2．设计实验探究钠与氯气、水的反应，会分析钠与酸、盐溶液的反应，以促进证据推理与模型认知化学核心素养的发展。
3．从物质类别、元素化合价的视角认识氧化钠和过氧化钠的性质，熟知过氧化钠与水和二氧化碳的反应。
[学习过程]
知识点一 金属钠的性质
教材学习
仔细阅读教材，思考下列问题：
1．钠元素在自然界中都以___的形式存在，如____、____和____等。
2．钠的物理性质
钠是一种____色、有____光泽、质地____、熔点____、常温下为固态的金属。钠通常保存在____中。
3．钠的原子结构及性质
钠的原子结构示意图为____，钠原子很容易____一个电子，而表现出很强的____。
(1)钠与氧气的反应
①金属钠在空气中的变化
实验步骤：用镊子取一小块金属钠，用滤纸吸干表面的煤油后，用刀切去一端的外皮。观察钠的光泽和颜色，并注意新切开的钠表面所发生的变化。
实验现象：钠的表面____。
实验结论：钠是银白色具有金属光泽的固体，质软，在常温下可以与O2反应生成____色的____，化学方程式为____。
②金属钠在空气中加热
实验步骤：将一个干燥的坩埚加热，同时切取一块绿豆大的钠，迅速投到热坩埚中。继续加热坩埚片刻，待钠熔化后立即撤掉酒精灯，观察现象。
实验现象：钠受热时先熔化成____，片刻后剧烈燃烧，发出____色火焰，生成____色固体。
实验结论：钠的熔点低，易燃烧，在空气中加热生成____色的____，化学方程式为_______________________________。
(2)钠与水(滴有酚酞溶液)反应
①现象及解释
②化学方程式：________________________。
知识精讲
1．钠与非金属单质的反应
2.钠与水的反应
3．钠与水、酸及盐溶液的反应规律
4．钠露置于空气中的变化
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：
发生主要变化的化学方程式为
①4Na＋O2===2Na2O
②Na2O＋H2O===2NaOH
④2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O，
Na2CO3＋10H2O===Na2CO3·10H2O
⑤Na2CO3·10H2O===Na2CO3＋10H2O
5．钠的重要用途
(1)钾钠合金用于原子反应堆，作导热剂。
(2)制备Na2O2。
(3)作电光源：高压钠灯。
(4)冶炼稀有金属，如冶炼金属钛：4Na＋TiCl4eq \(=====,\s\up7(熔融))Ti＋4NaCl。
典题例析
[例1]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．①②③④ B．②③④⑤
C．②④⑤⑥ D．③④⑤⑥
[例2]为研究Na的性质，进行如下实验：
下列说法中不正确的是( )
A．Ⅰ中现象说明Na与水反应放热
B．Ⅰ中反应的离子方程式为2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑
C．Ⅲ中白雾比Ⅱ中多，说明Ⅲ中反应放热比Ⅱ中更多
D．推测Ⅲ中反应缓慢可能与c(Cl－)以及生成的白色固体有关
[例3]钠与水反应的实验过程如下图所示，下列有关说法不正确的是( )
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中钠球四处游动，说明反应产生了气体
C．图③中滴加酚酞溶液后溶液变红，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↑
[例4]在烧杯中加入水和苯(密度：0.88 g·cm－3，不溶于水，不与钠反应)各50 mL。将一小粒金属钠(密度：0.97 g·cm－3)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可能做上、下跳动
[例5]一定条件下，2.3 g纯净金属钠在干燥空气中被氧化后得到3.5 g固体，由此判断其产物是( )
A．氧化钠 B．过氧化钠
C．氧化钠和过氧化钠 D．无法确定
[例6]将少量金属钠分别投入下列物质的水溶液中，反应后溶液质量减轻的是( )
A．HCl B．K2SO4 C．NaOH D．CuSO4
知识点二 氧化钠和过氧化钠
教材学习
仔细阅读教材，思考下列问题：
1．Na2O的性质
Na2O和CaO性质相似，都是典型的碱性氧化物。
(1)与水反应：____。
(2)与酸性氧化物(CO2)反应：___。
(3)与酸(HCl)反应：____。
2．Na2O2的性质
(1)Na2O2与H2O反应的化学方程式为____________________________，反应中氧化剂是__________，还原剂是________。
(2)Na2O2与CO2反应的化学方程式为____________________________，反应中氧化剂是________，还原剂是____________。
因此Na2O2可用作呼吸面具或潜水艇中的___________剂。Na2O2还可用作漂白剂，若向紫色石蕊溶液中加入Na2O2粉末，振荡后，除了观察到有气体产生外，还能观察到的现象是____________。
知识精讲
1．氧化钠和过氧化钠性质的比较
[知识拓展]
Na2O2与水反应的实质
Na2O2与水的反应是比较特殊的氧化还原反应，实质上可以分成两个过程：
①Na2O2＋2H2O===2NaOH＋H2O2
②2H2O2===2H2O＋O2↑
①×2＋②得
所以Na2O2与H2O反应时，Na2O2在反应中既作氧化剂，又作还原剂，且二者个数之比为1∶1；NaOH既不是氧化产物，也不是还原产物；反应过程中有H2O2生成，H2O2有强氧化性。
2．Na2O2与CO2、H2O反应中有关量的关系
(1)气体分子个数的关系
无论是CO2或H2O(g)的单一物质还是二者的混合物，通过足量的Na2O2时，CO2或H2O(g)与放出O2的分子个数之比均为2∶1，即气体减小的体积等于生成O2的体积。
(2)固体质量关系
Na2O2与CO2或H2O反应，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(实际两反应不能发生)。
(3)先后顺序关系
一定量的Na2O2与一定量CO2和H2O(g)的混合物反应，解决问题时可视作Na2O2先与CO2反应，待CO2反应完成后，Na2O2再与H2O发生反应。
(4)电子转移关系
两反应都是Na2O2自身发生氧化还原反应，每有1分子 O2生成时，转移的电子数均为2。
典题例析
[例1]下列关于Na2O、Na2O2的说法正确的是( )
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是强氧化剂，具有漂白性，能够用来漂白食品
D．Na2O2与水反应时， 生成1分子O2转移2个电子
[例2]下列说法错误的是( )
A．Na2O2遇到湿润的紫色石蕊试纸后，石蕊试纸最终变成蓝色
B．Na2O2与CO2反应生成1个 O2分子时转移2个电子
C．Na2O2投入CuSO4溶液中有蓝色沉淀及气泡产生
D．保持温度不变，向饱和烧碱溶液中加入2 g Na2O2，充分反应后，Na＋的浓度不变
[例3]CO和H2的混合气体21.2 g，与足量O2反应后，通过足量Na2O2，固体质量增加( )
A．21.2 g B．14 g
C．6.78 g D．不能确定
[例4]向紫色石蕊溶液中加入Na2O2粉末，充分振荡，观察到的现象为( )
A．溶液仍为紫色
B．除最终溶液褪色外，无其他现象
C．最后溶液变为蓝色
D．溶液中产生气泡，最后溶液变为无色
[例5]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颗粒的装置，它的用途是产生氧气。下列关于Na2O2的叙述正确的是( )
A．Na2O2中阴、阳离子的个数比为1∶1
B．Na2O2分别与水及CO2反应产生相同量的O2时，需要水和CO2的质量相等
C．Na2O2分别与水及CO2反应产生相同量的O2时，转移电子的数目相等
D．Na2O2的漂白原理与木炭的漂白原理相同
[例6]某溶液中含有HCO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) 、CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) 、SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) 、SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) 、K＋、NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4)) 6种离子。将Na2O2固体加入其中后，这6种离子仍能大量存在的有( )
A．1种 B．2种 C．3种 D．4种
[效果检测]
1．下列关于钠的叙述错误的是( )
A．钠在常温下就容易被氧化
B．钠在空气中燃烧生成Na2O
C．钠燃烧时发出黄色的火焰
D．钠的密度比水小，熔点低于100 ℃
2．下列说法正确的是( )
A．CO2通过过氧化钠固体后，固体质量减少
B．金属钠的灭火可以用水
C．向滴有酚酞的水溶液中加入过氧化钠固体，溶液变红
D．过氧化钠可以用作呼吸面具或潜水艇的氧气来源
3．下列说法正确的是( )
A．Na与O2反应的产物与条件有关
B．Na能与TiCl4溶液反应置换出Ti
C．实验室常将钠保存在煤油中，也可将钠保存在四氯化碳中
D．钾钠合金熔点高，故可作快中子反应堆的热交换剂
4．下列关于钠及其化合物的叙述中，正确的是( )
A．Na2O、Na2O2与水反应的实验现象相同
B．钠在空气中燃烧时，生成产物的阴、阳离子个数比为1∶2
C．钠投入硫酸铜溶液中可以观察到红色物质出现
D．长距离运输鱼苗，最好在水中加入一定量的Na2O2 ，起到供氧和杀菌的作用
5．金属钠着火时，能用来灭火的是( )
A．水 B．湿抹布
C．煤油 D．沙子
6．金属钠与水的反应是中学化学中的一个重要反应，如图是某同学的演示实验。
(1)请补充并完成A实验中从试剂瓶中取出钠到向水槽中投入钠的有关操作：用镊子从试剂瓶中取出一小块钠，__ __，用镊子夹取切好的金属钠，投入盛有水的烧杯中。
(2)某同学用镊子夹住一小块钠，按图B所示方法来收集产生的气体，但钠很快脱落，实验没有成功。钠很快脱落的原因是__ __。
7．(1)在实验室中应怎样保存金属钠，为什么？
(2)向盛有少量过氧化钠的试管中加入适量水，出现什么现象？
(3)如何证明过氧化钠与水反应生成的气体是氧气？
(4)向包有少量过氧化钠的脱脂棉上滴几滴水后，脱脂棉为什么会迅速燃烧？
8．有人设计出一种让Na与CuSO4溶液反应的方法，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CuSO4溶液使煤油的液面至胶塞，并夹紧弹簧夹(如图所示)，仔细观察，回答下列问题。
(1)有关钠反应的现象是__ __。
(2)大试管的溶液中出现的现象：__ __。
(3)装置中液面的变化：__ __。
(4)写出钠与硫酸铜溶液反应的化学方程式：____。
课标要点
学科素养
金属钠的性质
1．能根据钠和水反应的实验现象辨识钠和水反应的实质，提高学生宏观辨识与微观辨析的素养水平
2．初步形成基于原子结构对物质的性质进行预测和检验的认识模型
氧化钠和过氧化钠的性质
1．根据氧化钠是碱性氧化物和碱性氧化物的通性预测氧化钠的性质，以培养学生证据推理和模型认知的素养水平
2．根据过氧化钠中氧元素的化合价推断其具有的性质
实验现象
原因
金属钠熔化成闪亮的小球
该反应为____反应，钠的熔点____
金属钠浮在水面上
钠的密度比水____
钠在水面上四处游动，并发出“嘶嘶”声
反应中产生____
反应后的溶液显红色
反应后得到的溶液显____
实验操作
实验现象
原因解释
钠浮在水面上(浮)
钠的密度比水小
钠熔化成闪亮的小球(熔)
钠的熔点低，反应放热
小球在水面上四处游动，最后完全消失(游)
反应产生的气体(H2)推动小球运动
与水反应发出嘶嘶响声(响)
钠与水反应剧烈
反应后溶液的颜色逐渐变红色(红)
反应生成碱(NaOH)
装置
实验
液体a
现象
蒸馏水
Ⅰ.Na浮在液面上，剧烈反应，产生少量白雾
0.1 ml/L
盐酸
Ⅱ.Na浮在液面上，反应比Ⅰ中剧烈，产生白雾
浓盐酸
Ⅲ.Na浮在液面上，反应比Ⅰ中缓慢，产生大量白雾，烧杯底部有白色固体
物质
氧化钠
过氧化钠
化学式
Na2O
Na2O2
氧的化合价
－2价
－1价
n(Na＋)∶n(阴离子)
2∶1
2∶1
颜色、状态
白色固体
淡黄色固体
氧化物类别
碱性氧化物
过氧化物(不属于
碱性氧化物)
生成
4Na＋O2===2Na2O
2Na＋O2 eq \(=====,\s\up7(点燃)) Na2O2
与氧气反应
2Na2O＋O2 eq \(=====,\s\up7(△)) 2Na2O2
不反应，稳定性强
与水反应
Na2O＋H2O===2NaOH
2Na2O2＋2H2O ===4NaOH＋O2↑
与CO2反应
Na2O＋CO2===
Na2CO3
2Na2O2＋2CO2 ===2Na2CO3＋O2
与稀盐酸
反应
Na2O＋2HCl===2NaCl＋H2O
2Na2O2＋4HCl===4NaCl＋O2↑＋2H2O
漂白性
无
有
用途
—
漂白剂、消毒剂、供氧剂、强氧化剂