高一化学金属钠的性质与应用

【典例1】将一定量的金属钠投入下列溶液中，充分反应后，最终不可能有沉淀的是A.硫酸铜溶液B.氯化钠稀溶液C.氯化铁溶液D.氯化镁溶液【思路点拨】钠与盐溶液反应分两步进行：先是Na与H2O反应，然后是生成的NaOH与盐溶液反应生成难溶碱。【自主解答】选B。金属钠和下列溶液反应的化学方程式及主要现象如下(和水反应的除外)：【典例2】在一定条件下，将钠与氧气反应的生成物1.5g溶于水，所得溶液恰好能被80mL浓度为0.50mol/L的HCl溶液中和，则该生成物的成分是A.Na2OB.Na2O2C.Na2O和Na2O2D.Na2O2和NaO2【思路点拨】金属钠能够形成Na2O和Na2O2两种氧化物，为了便于计算，可以假设钠的氧化物的化学式或平均化学式为Na2Ox，反应后Na2Ox变成NaCl，再根据钠元素守恒，列关系式Na2Ox～2HCl～2NaCl进行计算。【自主解答】选C。设钠的氧化物的平均化学式为Na2Ox，由关系式Na2Ox～2HCl，所以n(Na2Ox)＝n(HCl)＝×0.5mol/L×0.08L＝0.02mol，M(Na2Ox)＝＝75g·mol－1，所以应该是Na2O(62)与Na2O2(78)的混合物。知识点一：钠的性质与应用1.(2010·运城高一检测)将金属钠投入盛有酚酞稀溶液的小烧杯中，观察到下列现象，其中可说明钠和水的反应是放热反应的现象是（）A.金属钠浮在水面上B.金属钠呈小球状C.金属钠在水面上迅速游动D.反应后的溶液呈现红色【解析】选B。钠和水反应的现象及原因如下表：2.(双选)下面关于金属钠的描述正确的是（）A.钠的化学性质很活泼，在自然界里不能以游离态存在B.钠离子和钠原子都具有较强的还原性C.钠能把钛、锆等金属从它们的盐溶液中还原出来D.钠和钾的合金在室温下呈液态，可作原子反应堆的导热剂【解析】选A、D。钠的化学性质很活泼，具有很强的还原性，易和空气中的氧气、水蒸气反应，故在自然界只能以化合态存在。钠原子具有较强的还原性，而钠离子只具有氧化性。钠和盐溶液反应时，首先与水发生了反应，所以钠虽然还原性很强，但不能从盐溶液中置换出一些金属单质。钠和钾是电的良导体，其合金室温下呈液态，可作原子反应堆的导热剂。3.下列灭火剂能用于扑灭金属钠着火的是（）A.干冰灭火剂B.黄沙C.干粉灭火剂D.泡沫灭火剂【解析】选B。Na着火生成Na2O2，可与A、C、D灭火剂中产生的CO2反应生成O2。钠能与水发生反应，生成H2，钠燃烧生成Na2O2，Na2O2能与H2O、CO2反应，故扑灭金属钠着火应用黄沙。知识点二：过氧化钠的性质4.(2010·昆明高一检测)向紫色石蕊试液中加过氧化钠粉末，充分搅拌后，最后溶液的颜色为（）A.红色B.蓝色C.紫色D.无色【解析】选D。本题考查Na2O2的化学性质，Na2O2与紫色石蕊试液中的水反应生成NaOH和O2，NaOH显碱性，使溶液变蓝，但Na2O2具有氧化性，又可将蓝色溶液氧化成无色。5.在一定温度下，一定体积的密闭容器中充入CO2后，压强为p，若再向其中投入足量的Na2O2，充分反应后，容器内的压强等于（）A.pB.2pC.pD.p【解析】选C。由方程式2CO2+2Na2O2====2Na2CO3+O2可知，反应后气体的物质的量为反应前的一半，根据阿伏加德罗定律的推论可知，在同温同容下，气体的压强和物质的量成正比，所以容器内的压强也变为原来的一半。6.在呼吸面具中，Na2O2与CO2发生反应时转移的电子数为6.02×1023个，则生成O2的物质的量为（）A.0.25molB.0.5molC.1molD.2mol【解析】选B。n(e－)＝＝1mol，由2Na2O2+2CO2====2Na2CO3+O2～2e－，所以n(O2)＝n(e－)＝×1mol＝0.5mol。一、选择题（本题包括5个小题，每小题4分，共20分）1.(2010·荆州高一检测)某固体物质只含有Na和O两种元素，它放在足量的水中产生两种气体，这两种气体又可以在一定条件下相互反应生成水。则原固体物质的组成是（）A.Na2O2与Na2OB.Na和NaOHC.Na2O2和NaD.Na和Na2O【解析】选C。Na2O2能够和水反应生成氧气，钠能够和水反应生成氢气，氢气和氧气在点燃条件下能够反应生成水，所以原固体是由Na2O2和Na混合而成的。2.过氧化钠长时间放在空气中，最后的产物主要成分是（）A.Na2OB.NaOHC.Na2CO3D.Na2CO3·10H2O【解析】3.相同物质的量的Na2O2和Na2O的比较中，不正确的是（）A.两种物质所含原子个数之比为4∶3B.两种物质中阴离子的物质的量之比为2∶1C.两种物质与足量的CO2反应，消耗气体的质量比为1∶1D.两种物质中阳离子的物质的量之比为1∶1【解析】选B。1molNa2O2中含有2molNa+和1molO22－，1molNa2O中含有2molNa+和1molO2－，所以等物质的量的Na2O2和Na2O中，原子个数之比为(2+2)∶(2+1)＝4∶3，阳离子的物质的量之比为2∶2＝1∶1，阴离子的物质的量之比为1∶1，所以B选项错误；由方程式Na2O+CO2====Na2CO3和2Na2O2+2CO2====2Na2CO3+O2可知，等物质的量的Na2O2和Na2O反应消耗的CO2的物质的量相等。4.两包淡黄色粉末：硫粉和过氧化钠。要用化学方法将它们区别开来，最简单又经济的试剂是（）A.CO2B.O2C.HClD.H2O【解析】选D。Na2O2和CO2、HCl及水都能够反应生成氧气，向过氧化钠粉末中加入水或盐酸，会有气泡产生，现象明显，容易观察，但是用水更经济；硫粉能够在氧气中燃烧生成有刺激性气味的SO2气体，能够污染空气，所以一般也不选用。5.(2010·浏阳高一检测)一块表面已被氧化成Na2O的金属钠，其质量为10.8g，投入100g水中，放出H20.20g，则被氧化的钠的质量是（）A.4.6gB.6.2gC.7.8gD.9.2g【解析】选A。发生反应的化学方程式为：2Na+2H2O====2NaOH+H2↑，Na2O+H2O====2NaOH，所以可以根据产生H2的量求出反应的钠的质量，再求出Na2O的质量。n(H2)＝＝0.10mol，n(Na)＝2n(H2)＝2×0.10mol＝0.20mol，m(Na)＝0.20mol×23g/mol＝4.6g，m(Na2O)＝10.8g－4.6g＝6.2g。n(Na2O)＝＝0.10mol，所以被氧化的钠的质量是:m(Na)＝2×0.10mol×23g/mol＝4.6g。或不用通过计算即得：被氧化的钠的质量必定小于氧化钠的质量，只有A选项符合。二、非选择题（本题包括1个小题，共10分）6.(2010·深圳高一检测)在课堂上，老师演示了金属Na与CuSO4溶液反应的实验，同学们观察到该反应中生成了蓝色的Cu(OH)2沉淀而没有发现有Cu单质生成。但某同学心中在想，会不会是因为生成的Cu较少而被蓝色沉淀所覆盖从而没有被发现呢？于是想课后到实验室继续研究，希望进一步用实验来验证自己的猜想是否正确。假如该同学是你，请你写一份实验准备单交给老师，要求老师提供必需的用品。(1)实验探究的目的：＿＿＿＿＿。(2)探究所依据的化学原理：＿＿＿＿＿。(3)实验必需的用品：小刀、玻璃片、滤纸、＿＿＿和＿＿＿；金属Na、＿＿＿和＿＿＿。该同学在探究实验中意外地发现生成的蓝色沉淀中混有少量的黑色沉淀，而所使用的药品均没有问题。你认为该黑色难溶物是＿＿＿，生成该黑色难溶物的原因是＿＿＿。【解析】(1)该学生怀疑Na也与CuSO4发生了置换反应而生成了Cu，因而他实验探究的目的是验证Na与CuSO4溶液反应是否有Cu生成。(2)当Na不与CuSO4发生置换反应时，沉淀只含有Cu(OH)2；当Na与CuSO4发生置换反应时，沉淀中既有Cu(OH)2又有Cu。根据Cu(OH)2可溶于盐酸而Cu不溶，只要加入过量的盐酸观察沉淀是否全部溶解即可。(3)这个实验需要首先完成Na和CuSO4溶液的反应，然后再进行沉淀与盐酸的反应。完成Na与CuSO4溶液的反应，需要的试剂是Na和CuSO4溶液，还需要的用品是镊子、烧杯。完成沉淀与盐酸的反应，需要的试剂是稀盐酸或稀硫酸，不再需要别的用品。Na与水反应放出大量热量，而Cu(OH)2受热易分解，因此，实验中意外发现的黑色沉淀应该是CuO。答案:(1)验证Na与CuSO4溶液反应是否有Cu生成(2)Cu(OH)2可溶于盐酸而Cu不溶(3)镊子烧杯CuSO4溶液盐酸或稀硫酸CuONa与水反应放出的热使生成的Cu(OH)2部分分解1.(5分)(2010·南安高一检测)在ag水中投入bg某固体物质，完全溶解后，所得溶液的溶质的质量分数为该固体是(提示：溶质不一定是所加入的物质)（）A.NaB.Na2O2C.Na2OD.Na2CO3【解析】选D。由题意知，m(溶液)＝m(水)+m(固体)，说明反应没有气体产生，排除Na和Na2O2；m(溶质)＝m(固体)，说明固体溶于水后不和水反应，溶质没有发生变化，排除Na、Na2O和Na2O2。(15分)在呼吸面具和潜水艇中可用过氧化钠作为供氧剂。请选用适当的化学试剂和实验用品，用下图中的实验装置进行实验，证明过氧化钠可作供氧剂。(1)A是制取CO2的装置。写出A中发生反应的化学方程式＿＿＿＿＿＿。(2)填写表中空格：(3)写出过氧化钠与二氧化碳反应的化学方程式＿＿＿。(4)试管F中收集满气体后，下一步实验操作是＿＿＿。【解析】要证明过氧化钠可作供氧剂，首先应该排尽装置中的氧气，然后模拟人呼出气体的成分含有H2O和CO2，联系CO2的实验室制法可以写出化学方程式，并且CO2气体不需要干燥。但是由于实验室用碳酸钙和盐酸制得的CO2中含有HCl气体，所以应该除去。中学阶段检验氧气的方法是看气体能否使带火星的木条复燃，但是如果制得的氧气中含有大量CO2，将会影响实验结果，所以在检验氧气之前必须将CO2除去。答案:(1)CaCO3+2HCl====CaCl2+H2O+CO2↑(3)2Na2O2+2CO2====2Na2CO3+O2(4)把E中的导管移出水面，关闭分液漏斗活塞，用拇指堵住试管口，取出试管，立即把带火星的木条伸入试管口内，木条复燃，证明试管中收集的气体是氧气