2019-2020学年高中化学 专题2 从海水中获得的化学物质 第2单元 第1课时 金属钠的性质与应

专题二从海水中获得的化学物质第二单元钠、镁及其化合物第1课时金属钠的性质与应用1．了解钠单质的生产原理。2．认识钠是一种很活泼的金属，了解钠的物理性质，掌握钠的化学性质，了解钠的保存、存在和用途(重点)。3．能用实验的方法探索和认识钠及其化合物的性质。01课前自主梳理02课堂合作探究03演练效果检测课时作业知识点一钠的原子结构与物理性质1．钠的原子结构与性质的关系钠原子最外层只有1个电子，核外电子排布为，在化学反应中钠原子很容易______1个电子形成最外层为8个电子的钠离子，核外电子排布为，达到稳定结构，因此金属钠的化学性质很活泼，在自然界中以______态形式存在。失去化合2．钠的物理性质钠的物理性质既有金属的一般性，又有其特殊性。一般性：________金属，热和电的___导体。特殊性：质软，密度比水___，熔点___。银白色良小低[自我诊断]1．金属钠为何保存在煤油中而不保存在水中？答案：钠的密度大于煤油，沉在煤油的底部；钠不与煤油发生反应。钠与水反应且密度小于水，则不能保存在水中。知识点二钠的化学性质和用途1．钠的化学性质实验反应方程式实验现象空气：4Na＋O2===2Na2O新切的钠表面变___氧气氧气：2Na＋O2=====点燃Na2O2______燃烧，发出______火焰，生成_________固体硫2Na＋S=====△Na2S生成白色固体与非金属的反应氯气2Na＋Cl2=====△2NaCl剧烈燃烧，发出黄色火焰，生成白色固体与水反应2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑金属钠浮在水面上，熔成一个闪亮的小球，四处游动，嘶嘶作响，反应后的溶液滴入酚酞变为红色暗剧烈黄色淡黄色2．金属钠的用途(1)做______剂：用以将钛、锆、铌、钽等在国防工业上有重要用途的金属从其熔融的卤化物中______出来。化学方程式为TiCl4＋4Na===========700～800℃Ti＋4NaCl。(2)做电光源：高压钠灯。特点是黄光射程远，______能力强。(3)制造合金：钠钾合金常温下是___体，用于核反应堆的热交换剂。还原还原透雾液[自我诊断]2．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：钠和水反应的现象及原因如下表：选项现象原因A金属钠浮在水面上钠的密度比水的小B金属钠呈小球状金属钠的熔点低，反应放热C金属钠在水面上迅速游动钠和水反应产生气体D反应后的溶液呈现红色钠和水反应产生碱性物质答案：B要点一钠的化学性质[典例1]在烧杯中加入CuSO4溶液和苯(密度为0.88g/cm3，不溶于水且不与钠反应)各50mL，将一小粒金属钠(密度为0.97g/cm3)投入烧杯中。观察到的现象不可能是()A．钠在水层中反应并四处游动B．钠在苯与CuSO4溶液的界面处反应并作上下跳动C．烧杯中有气泡产生D．烧杯底部有蓝色沉淀物[解析]苯与CuSO4溶液互不相溶，且苯比CuSO4溶液密度小，则苯与CuSO4溶液分层并且苯在上层，两层液体间有一个界面。钠比CuSO4溶液密度小、比苯密度大，由浮力原理可知，呈固态的钠粒一定是处在苯与CuSO4溶液的界面处。钠与苯不发生反应，在两种液体的界面处跟水反应生成氢气。氢气不溶于水和苯，包围在钠粒周围的氢气使钠粒上浮。在钠粒上浮的过程中氢气脱离钠粒逸出液面，钠粒在重力的作用下又下落到了两液体的交界处。这种现象重复出现，直至钠粒完全消失为止。钠与水反应生成的NaOH与CuSO4发生反应生成Cu(OH)2蓝色沉淀，故烧杯底部有蓝色沉淀物。[答案]A1．Na与H2O的反应(1)反应实质：水是一种非常弱的电解质，水可以微弱地电离出H＋，钠与水反应的实质是Na与H＋的反应。(2)反应类型：置换反应，化学方程式：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑。2．钠与O2的反应(1)常温下，钠容易与氧气发生反应，这说明钠比铁、铝、镁等金属活泼得多，方程式为4Na＋O2===2Na2O。(2)钠在空气中燃烧产生黄色火焰，生成一种淡黄色固体——过氧化钠，2Na＋O2=====点燃Na2O2。钠的化学性质可用图示表示如下：3．金属钠和酸的反应稀硫酸、盐酸等非氧化性酸溶液中有H2O，钠放入酸中似乎是钠先与H2O反应，而事实上，钠与H2O反应的实质是Na与H＋作用。因为酸可以产生大量的H＋，Na就可以直接与酸作用，当与酸反应完后才与H2O反应。如钠和盐酸反应的化学方程式为2Na＋2HCl===2NaCl＋H2↑。4．金属钠和碱的反应实际上是钠和水的反应。5．钠和盐溶液的反应(1)钠与盐溶液反应仍是Na与H2O的反应。因盐中金属离子被水分子包围，使Na不能与之接触。Na与H2O反应生成NaOH，若与盐能生成难溶碱，则盐也会参与反应。如将Na加入CuSO4溶液中，反应的第一步为：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑第二步为：2NaOH＋CuSO4===Cu(OH)2↓＋Na2SO4合并为：2Na＋CuSO4＋2H2O===Cu(OH)2↓＋Na2SO4＋H2↑(2)钠不能从盐溶液中置换出金属；若盐为熔融状态，钠可以置换出较不活泼的金属，如4Na＋TiCl4=====熔融4NaCl＋Ti。1．金属钠分别与下列溶液反应时，既有气体又有沉淀产生的是()A．BaCl2溶液B．K2SO4溶液C．FeCl3溶液D．NH4NO3溶液解析：钠与盐溶液中的水反应生成NaOH和H2，故每种溶液中均有气体产生。A中BaCl2与NaOH不反应；B中K2SO4与NaOH不反应；C中FeCl3与NaOH反应生成Fe(OH)3沉淀；D中NH4NO3与NaOH反应但不生成沉淀。答案：C要点二过氧化钠和氧化钠性质的比较[典例2]下列判断正确的是()A．可用水来确定某Na2O粉末中是否含有Na2O2B．可用CO2来确定某Na2O粉末中是否含有Na2O2C．可利用在空气中加热的方法除去Na2O中的Na2O2D．将足量的Na2O2、Na2O分别加到酚酞试液中，最终溶液均为红色[解析]CO2、H2O与Na2O2、Na2O均能反应，但与Na2O2反应时能产生气体，不过因氧气是无色无味的气体且CO2也是气体，故CO2和Na2O2的反应无明显的现象产生，水与Na2O2反应则会产生气泡而有明显的现象，故A项正确而B项错误；在空气中加热Na2O2与Na2O的混合物，后者会转化为前者，故C项错误；D项中两种氧化物加到酚酞试液中后，均先与试液中的水反应生成碱而使试液先变为红色，但因Na2O2具有漂白性，最后又会将变成红色的溶液漂白，故D项错误。[答案]A物质氧化钠过氧化钠化学式Na2ONa2O2氧的化合价－2价－1价n(Na＋)∶n(阴离子)2∶12∶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(不属碱性氧化物)生成4Na＋O2===2Na2O2Na＋O2=====点燃Na2O2与氧气反应2Na2O＋O2=====△2Na2O2不反应，稳定性强与水反应Na2O＋H2O===2NaOH2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑与CO2反应Na2O＋CO2===Na2CO32Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2与HCl反应Na2O＋2HCl===2NaCl＋H2O2Na2O2＋4HCl(浓)===4NaCl＋O2↑＋2H2O漂白性无有用途制NaOH漂白剂、消毒剂、供氧剂保存都容易吸收空气中的CO2和水蒸气而变质，所以都应密封保存；对于Na2O2还要远离易燃物2．相同物质的量的Na2O2和Na2O的比较，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：1molNa2O2中含有2molNa＋和1molO2－2，1molNa2O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；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。答案：B钠与水反应的实验现象[典例]有人设计出一种在隔绝空气时让钠与水反应的方法，利用煤油来控制反应速率。使学生能仔细观察到各种实验现象。该方法简便、安全、现象明显、有趣味性。如图所示，将6mm×50mm玻璃管和长颈漏斗插入橡皮塞孔中，玻璃管外套上30mm的乳胶管，乳胶管上再接6mm×30mm金属尖嘴管，乳胶管上夹上弹簧夹。实验时，往100mL的大试管中先加入40mL煤油，取绿豆粒大小的金属钠放入大试管后塞上橡皮塞，通过漏斗加满滴有酚酞的水。根据反应中观察到的现象，回答下列问题。(1)金属钠变化的现象是______________________________________________________________________________________________________________________。(2)大试管中溶液颜色的变化是________________________________________________________________________________________________________________。(3)装置中液面的变化分别是：大试管中___________________________________；长颈漏斗中__________________。(4)简述检验产生气体的方法：____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。[解析]由于钠的密度比水小，比煤油大，所以钠在煤油与水的界面处漂浮。钠与水反应产生的气体在逸出过程中把钠带入煤油层，钠在重力作用下再回到界面。反复多次，直至钠完全消失。产生的气体聚集在大试管上部，把液体反压到长颈漏斗中。[答案](1)钠在煤油中逐渐下沉，至水面时与水发生反应，熔化成银白色小球，像热气球一样在煤油中作上下游动，最后完全消失(2)溶液从上至下逐渐由无色变为红色(3)液面逐渐下降液面逐渐上升(4)当漏斗中液面上升到一定高度后，打开弹簧夹点燃气体，有淡蓝色火焰产生，在火焰上方罩一个干燥烧杯，烧杯壁上有水珠生成，即可证明有H2产生[随堂训练]1．在呼吸面具和潜水艇气中，过滤空气的最佳物质是()A．NaOHB．Na2O2C．NaD．Al解析：Na2O2能与空气中的水蒸气、CO2反应，产生氧气，因此Na2O2是过滤空气的最佳物质。答案：B2．下列关于钠的说法正确的是()A．金属钠和氧气反应，条件不同，产物不同B．钠钾合金通常状况下呈固态，可作原子反应堆的导热剂C．钠的化学活泼性很强，少量的钠可保存在有机溶剂CCl4中D．由于钠比较活泼，所以它能从溶液中置换出金属活动顺序表中钠后面的金属解析：4Na＋O2===2Na2O，2Na＋O2=====点燃Na2O2，A正确；钠钾合金通常状况下呈液态，B的说法是错误的，这是钠的重要用途之一；钠的保存原则是将钠与空气和水隔绝，故应保存在密度小于钠的有机溶剂中，ρ(CCl4)ρ(Na)，故C不正确；盐溶液中的金属阳离子周围有一定数目的水分子包围着，不能和钠直接接触，另外，钠跟水反应速率很快，故不能从盐溶液中置换出金属。答案：A3．某同学通过实验探究金属钠的性质，请你与他合作并完成下表：实验操作实验现象结论①用刀切开金属钠，观