第二章 第一节 第1课时 活泼的金属单质钠 新人教版 高中化学必修一.docx

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第二章第一节第1课时活泼的金属单质钠新人教版高中化学必修一

第一节　钠及其化合物

第1课时　活泼的金属单质——钠

[核心素养发展目标]　1.能从钠原子的结构（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、碱、盐溶液的反应，促进“证据推理与模型认知”化学核心素养的发展。

一、钠的原子结构　钠与非金属单质的反应

1．钠元素的原子结构及存在

2．钠与非金属单质的反应

（1）钠与氧气的反应

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，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，通常保存在煤油或石蜡油中

②钠与氧气的反应（写出反应的化学方程式）

常温下：

4Na＋O2===2Na2O，白色

加热时：

2Na＋O2

Na2O2，其中O为－1价

③条件不同，钠与氧气反应的产物不同

（2）钠与其他非金属单质化合生成的化合物中钠只显＋1价，如Na与Cl2在点燃条件下可反应，化学方程式：

2Na＋Cl2

2NaCl。

（1）金属钠能存放于煤油中，也可存放于CCl4中（　　）

（2）常温下，钠与氧气反应生成淡黄色固体（　　）

（3）钠与氧气反应时，条件不同，产物也不同（　　）

（4）实验中取出的药品都不能再放回原瓶（　　）

（5）等质量的钠无论生成氧化钠、过氧化钠还是它们的混合物，转移的电子数均相同（　　）

答案　

（1）×　

（2）×　（3）√　（4）×　（5）√

1．在实验室中，为什么要把钠保存在石蜡油或煤油中？

提示　钠密度比石蜡油或煤油大，能隔绝空气，防止钠被氧化。

2．等质量的两块钠，第一块在足量氧气中加热，第二块在足量氧气中（常温下）充分反应，失电子________多（填“第一块”“第二块”或“一样”，下同），生成产物的质量______大，试着写出你的理由。

提示　一样　第一块

二、钠与水的反应

1．实验探究

实验操作

实验现象

结论或解释

钠浮在水面上

钠的密度比水小

钠熔化成小球

钠的熔点低，反应放热

小球在水面上迅速游动

反应产生的氢气推动小球运动

与水反应发出“嘶嘶”的响声，逐渐变小，最后消失

钠与水剧烈反应，产生气体

反应后溶液的颜色逐渐变红

有碱性物质（氢氧化钠）生成

2.实验结论

（1）化学方程式：

2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑；

离子方程式：

2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑。

（2）实质：

钠置换水电离出的H＋生成H2。

（1）钠块可以直接用手取用（　　）

（2）钠失火时不能用水扑灭，应该用沙土盖灭（　　）

（3）钠与水反应的离子方程式为Na＋H2O===Na＋＋OH－＋H2↑（　　）

答案　

（1）×　

（2）√　（3）×

某实验小组在学习了钠与水的反应后，做了以下几个实验。

（1）将两块绿豆粒大小的钠分别同时投入到甲、乙两个小烧杯中，甲烧杯盛有10mL水，乙烧杯盛有10mL稀盐酸，观察到的现象：

乙烧杯中钠反应更剧烈。

结论：

乙烧杯中发生的化学方程式为：

2Na＋2HCl===2NaCl＋H2↑。

（2）将一块绿豆粒大小的钠投入到丙烧杯中，观察到的现象是：

浮、熔、游、响、生成蓝色沉淀。

请根据现象写出丙烧杯中发生的化学方程式：

2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑、CuSO4＋2NaOH===Cu（OH）2↓＋Na2SO4[或2Na＋2H2O＋CuSO4===Na2SO4＋Cu（OH）2↓＋H2↑]。

（3）（2019·安徽宿州月考）将一小块钠投入盛有5mL饱和澄清石灰水的试管中，可能观察到的现象是________（填字母）。

a．钠熔化成闪亮的小球

b．钠在液面上四处游动

c．溶液底部有银白色物质生成

d．溶液变浑浊

答案　abd

解析　钠与水反应放出大量的热，使钠熔成小球，故a正确；钠的密度小于水的密度，故也一定小于饱和澄清石灰水的密度，所以会浮在液面上，钠与水反应生成的氢气使钠球在液面上四处游动，故b正确；钙的金属活动性强于钠，且钠、钙都易与水反应，所以钠不可能置换出钙，故c错误；因为反应消耗了水，且反应放热，所以饱和澄清石灰水中会有部分溶质析出而导致溶液变浑浊，故d正确。

钠与水溶液反应的规律

遇水记四点，浮熔游响全，遇酸酸优先，遇盐水在前。

1．实验室中，用镊子从煤油中取出一小块金属钠，然后用滤纸吸干表面的煤油，再用小刀切开观察。

在这一实验过程中不能得出的钠的物理性质是（　　）

A．钠在常温下是固体

B．钠的熔点很低

C．钠具有银白色的金属光泽

D．金属钠很软

答案　B

解析　从题干中“取出一小块金属钠”知钠在常温下是固体；“用小刀切开”说明钠很软；切开后可看到钠具有银白色的金属光泽；没有加热将钠熔化，因此不能得出其熔点很低的性质。

2．（2019·榆林市二中月考）关于钠的叙述中，正确的是（　　）

A．钠是银白色金属，硬度很大

B．将金属钠放在坩埚里用酒精灯加热，金属钠剧烈燃烧，产生黄色火焰，生成淡黄色固体氧化钠

C．金属钠在空气中燃烧，生成过氧化钠

D．金属钠的熔点很高

答案　C

解析　钠是一种硬度小、熔点低的银白色金属，块状钠燃烧时会熔化成闪亮的小球，燃烧火焰为黄色，生成物是淡黄色固体过氧化钠；钠在空气中缓慢氧化则生成氧化钠。

3．用流程图示的方法可以清楚反映物质之间的转化关系。

如Na→乙→NaOH→NaCl，则在常温下，上述转化关系内的物质乙是（　　）

A．Na2O2B．Na2OC．NaClD．Na2CO3

答案　B

解析　常温下，钠与氧气反应生成氧化钠，氧化钠与水反应生成氢氧化钠。

4．将一块金属钠投入到滴有紫色石蕊溶液的盛有冷水的烧杯中，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．①②③④B．②③④⑤C．②④⑤⑥D．③④⑥

答案　C

解析　钠的密度小于水的密度，钠投入水中，不会沉入水底，应浮在水面上；钠与水反应有NaOH生成，使紫色石蕊溶液变蓝色，而不是变红色，故①③不正确。

5．将金属钠放入盛有下列溶液的小烧杯中，既有气体产生，又有沉淀产生的是________（填序号，下同），有刺激性气味气体产生的是________。

①MgSO4溶液　②NaHCO3溶液　③Na2SO4溶液④饱和澄清石灰水　⑤Ca（HCO3）2溶液　⑥FeCl3溶液⑦NH4Cl溶液

答案　①④⑤⑥　⑦

解析　在题给几种溶液中，金属钠均先与水发生反应：

2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，①中Mg2＋＋2OH－===Mg（OH）2↓；②中NaHCO3＋NaOH===Na2CO3＋H2O，生成的Na2CO3溶解度大于NaHCO3，故不会产生沉淀；③中Na2SO4与NaOH不反应，没有沉淀生成；④中反应消耗水，溶液温度升高，Ca（OH）2的溶解度降低，析出Ca（OH）2沉淀；⑤中Ca2＋＋HCO

＋OH－===CaCO3↓＋H2O；⑥中Fe3＋＋3OH－===Fe（OH）3↓；⑦中产生两种气体，H2和NH3，NH

＋OH－

NH3↑＋H2O。

A组　基础对点练

题组一　金属钠的物理性质及存在

1．下列有关钠的物理性质的叙述正确的是（　　）

①银白色金属　②质软，可以用小刀切　③熔点低于100℃④密度比水小　⑤热和电的良导体

A．仅①②④⑤B．仅①②③④

C．仅①③④⑤D．①②③④⑤

答案　D

解析　钠为具有银白色光泽的金属，质软，熔点低，密度比水小，为热和电的良导体。

【考点】　金属钠的物理性质

【题点】　金属钠的物理性质

2．下列有关钠的存在、保存及取用方法的描述正确的是（　　）

A．钠在自然界中主要以化合态形式存在，少量以游离态形式存在

B．钠需要密封保存在四氯化碳中

C．实验室中可直接用药匙取用钠

D．实验室中取用后剩余的钠要放回原试剂瓶中

答案　D

解析　钠在自然界中只以化合态形式存在，A项错误；四氯化碳的密度比钠大，不能用来保存钠，B项错误；实验室中用镊子取用钠，C项错误；取用后剩余的钠必须放回原试剂瓶中，D项正确。

【考点】　金属钠的保存与取用

【题点】　金属钠的保存与取用　存在形式

3．（2019·聊城高一检测）从生活常识角度考虑，试推断钠元素在自然界中存在的主要形式是（　　）

A．NaB．NaCl　C．NaOHD．NaHCO3

答案　B

【考点】　钠的存在形式

【题点】　钠的存在形式

题组二　钠与氧气反应

4．取一小块金属钠，放在燃烧匙里加热，下列实验现象中，正确的描述是（　　）

①钠先熔化　②在空气中燃烧，放出黄色火花　③燃烧后得到白色固体　④燃烧时火焰为黄色　⑤燃烧后生成淡黄色固体物质

A．①②B．①②③

C．①④⑤D．④⑤

答案　C

解析　Na熔点较低，加热时先熔化，燃烧时火焰为黄色，燃烧后生成Na2O2，为淡黄色固体。

【考点】　钠与氧气的反应

【题点】　钠与氧气在加热条件下反应的现象

5．下列说法中错误的是（　　）

A．钠在常温下就容易被氧化

B．钠受热后能够着火燃烧

C．钠在空气中缓慢氧化能自燃

D．钠在氧气中燃烧比在空气中更为剧烈

答案　C

解析　常温下，钠与O2反应在固体表面生成氧化钠，反应迅速，但不能自燃。

【考点】　钠与氧气的反应

【题点】　钠与氧气的反应在不同条件下反应不同

题组三　钠与水的反应

6．（2019·杭州高一检测）某学生将一小块钠投入滴有酚酞的水中，此实验能证明钠下面4点性质中的（　　）

①钠的密度比水的小

②钠的熔点较低

③钠与水反应时放出热量

④钠与水反应后溶液呈碱性

A．①④B．①②④

C．①③④D．①②③④

答案　D

解析　Na与水反应时，浮在水面上（密度比水小），熔化成闪亮的小球（反应放热，钠熔点低），在水面四处游动（有气体生成），同时溶液变红色（生成碱性物质），体现了①②③④4点性质。

【考点】　钠与水的反应

【题点】　钠与水反应的现象的原因

7．（2019·德州高一期中）向一盛有水的烧杯中分别加入等体积的水和煤油，片刻后再向该烧杯中加入绿豆粒大小的金属钠，可能观察到的现象是（　　）

答案　A

解析　钠与煤油不反应，由密度ρ水＞ρNa＞ρ煤油可知A项正确。

【考点】　钠与水的反应

【题点】　钠与水反应的现象　钠的物理性质

题组四　钠与酸、碱、盐溶液的反应

8．将一小块钠投入到盛有氯化镁溶液的试管里，不可能观察到的现象是（　　）

A．钠熔成小球并在液面上游动

B．有气体生成

C．溶液底部有银白色物质生成

D．溶液变浑浊

答案　C

解析　钠投入到氯化镁溶液中，先与水反应生成氢氧化钠和氢气，出现与水反应的类似现象；然后氢氧化钠与氯化镁发生复分解反应生成难溶物氢氧化镁，使溶液变浑浊，溶液底部不会有银白色物质生成。

【考点】　钠与盐溶液的反应

【题点】　钠与盐溶液反应的现象

9．将少量金属钠分别投入下列物质的水溶液中，有气体放出，且溶液质量减轻的是（　　）

A．氯化氢B．氢氧化钠

C．硫酸钾D．硫酸铜

答案　D

解析　在A、B、C三个选项中只有氢气放出，故溶液质量是增加的。

D选项中由于钠与水反应生成的氢氧化钠能与硫酸铜反应生成氢氧化铜沉淀：

2Na＋CuSO4＋2H2O===Cu（OH）2↓＋Na2SO4＋H2↑，反应后溶液质量减轻。

【考点】　钠与酸、碱、盐溶液的反应

【题点】　钠与酸、碱、盐溶液反应的变化

10．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溶液的水，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）钠与水反应的现象有很多，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________。

答案　

（1）2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑

（2）①钠浮在水面上　②钠熔化为光亮的小球　③溶液呈红色　④上升　下降

解析　

（1）钠与水反应生成NaOH和H2。

（2）①钠浮在水面上，证明钠的密度比水小。

②钠熔化为光亮的小球，证明钠的熔点低。

③反应后溶液呈红色，证明有氢氧化钠生成。

④B端压强增大，液面下降，A端液面上升，证明有气体生成。

【考点】　钠与水的反应

【题点】　钠与水反应的实验创新及现象的观察

B组　综合强化练

1．2.3g纯净的金属钠在干燥的空气中被氧化后得到3.5g固体，由此判断其产物是（　　）

A．只有Na2O

B．只有Na2O2

C．Na2O和Na2O2

D．无法确定

答案　C

解析　若2.3g钠全部生成Na2O，质量为3.1g；若2.3g钠全部生成Na2O2，质量为3.9g，因为3.1g<3.5g<3.9g，故氧化产物应为Na2O和Na2O2的混合物。

【考点】　钠与氧气的反应

【题点】　钠与氧气反应的计算

2．将2.3g钠投放到97.7g水中，所得溶液中溶质的质量分数为（　　）

A．2.3%B．小于2.3%

C．4%D．大于4%

答案　D

解析　钠与水反应，溶质为氢氧化钠，质量为4g，但是由于反应时有气体放出，溶液质量小于100g，故质量分数大于4%。

【考点】　钠与水的反应

【题点】　钠与水反应后溶质质量分数的求算

3．下列说法正确的是（　　）

A．将一小块钠放入水中，钠将沉在水底

B．将一小块钠放在稀盐酸中，钠先与水反应生成NaOH和H2，生成的NaOH再与HCl反应生成NaCl和H2O

C．将一小块钠放在氯化镁溶液中发生如下反应：

2Na＋Mg2＋===2Na＋＋Mg

D．钠可用于冶炼金属

答案　D

解析　钠的密度比水小，且与水反应放出H2，放入水中会浮在水面上，并不停地游动，故A错；钠在酸溶液中优先与酸中的氢反应，钠在盐溶液中优先与水反应，故B、C错；金属钠可以从熔融盐中置换出钛、钽、铌、锆等金属，故D正确。

4．不能正确表示下列反应的离子方程式的是（　　）

A．钠与水反应：

2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑

B．钠与CuSO4溶液反应：

2Na＋Cu2＋===Cu＋2Na＋

C．钠与盐酸反应：

2Na＋2H＋===2Na＋＋H2↑

D．钠跟氯化钾溶液反应：

2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑

答案　B

【考点】　钠与酸、碱、盐溶液的反应

【题点】　钠与酸、碱、盐溶液反应的离子方程式即实质

5．（2020·北京房山区高一期末）某同学探究金属Na与CO2的反应，实验如下：

实验Ⅰ

实验Ⅱ

操作

将点燃的金属钠伸到盛有CO2的集气瓶中

将实验Ⅰ的集气瓶用水冲洗，过滤。

取黑色滤渣灼烧；取滤液分别滴加酚酞和氯化钡溶液

现象

①火焰呈黄色

②底部有黑色固体，瓶壁上附有白色固体

①黑色滤渣可燃

②滤液能使酚酞溶液变红，滴加氯化钡溶液有白色沉淀生成

下列说法不正确的是（　　）

A．生成的黑色固体中含有C

B．白色固体是Na2O

C．实验说明CO2具有氧化性

D．金属Na着火不能用CO2灭火

答案　B

解析　钠在二氧化碳气体中燃烧生成碳酸钠和碳单质，则生成的黑色固体中含有C，故A正确；碳酸钠在溶液中显碱性，与氯化钡溶液反应生成碳酸钡沉淀，则由滤液能使酚酞溶液变红，滴加氯化钡溶液有白色沉淀生成可知，瓶壁上附有的白色固体为碳酸钠，故B错误；钠在二氧化碳气体中燃烧生成碳酸钠和碳单质，反应中钠为还原剂，二氧化碳为氧化剂，实验说明CO2具有氧化性，故C正确；由实验Ⅰ可知钠能够在二氧化碳中燃烧，则金属Na着火不能用CO2灭火，应用沙土覆盖灭火，故D正确。

6．将2.3g金属钠放入100g水中，完全反应后溶液中溶质的质量分数为（　　）

A.

×100%B.

×100%

C.

×100%D.

×100%

答案　D

解析　根据化学方程式2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑可知，2.3g钠与水反应生成0.1g氢气，则反应后的溶液总质量＝（100＋2.3－0.1）g，溶质是NaOH，质量为4g。

7．现用金属钠和空气制备纯度较高的Na2O2，可利用的装置如图所示。

回答下列问题[已知Na2O2易与空气中CO2、H2O（g）反应]：

（1）装置Ⅳ中盛放的试剂是__________，其作用是_____________________________________。

（2）若规定气体的气流方向从左到右，则组合实验装置时各件仪器的正确连接顺序为（按从左到右顺序写明仪器的编号Ⅰ、Ⅱ……）_________，各仪器接口的标号字母（a、b……）顺序是空气进入________，________接________，_________接_________，_________接__________。

（3）装置Ⅱ的作用是_____________________________________________________________。

（4）操作中通空气和加热的顺序为________________。

答案　

（1）氢氧化钠溶液　吸收导入空气中的二氧化碳

（2）Ⅳ、Ⅲ、Ⅰ、Ⅱ　h　g　f　e　a（或b）　b（或a）　c

（3）防止空气中的水分和二氧化碳进入装置Ⅰ

（4）先通一段时间的空气，再加热Ⅰ装置

解析　用金属钠和空气制备纯度较高的Na2O2，要避免生成的Na2O2与空气中的水分和二氧化碳发生反应，在制取过程中要除去这两种杂质，且要防止外界空气中的水分和二氧化碳倒吸进入装置。

（1）由上述分析可知，应该除去空气中的CO2，故Ⅳ中的试剂为氢氧化钠溶液。

（2）由上述分析可知，实验的顺序为除CO2→除水蒸气→与钠反应→避免CO2、水蒸气进入反应装置，故装置顺序为Ⅳ→Ⅲ→Ⅰ→Ⅱ，接口顺序为hgfeabc或hgfebac。

（3）装置Ⅱ的作用是避免空气中的CO2、水蒸气进入反应装置Ⅰ。

（4）为防止Na2O2与CO2、水蒸气反应，应先排尽空气，再加热金属钠。

【考点】　钠与氧气的反应

【题点】　钠与氧气反应实验的探究

8．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___________________

______________________________________________________________________________。

（4）若ag钠与bmL水完全反应，则该溶液溶质的质量分数是_________________________。

答案　

（1）在水和煤油的界面处逐渐变小并作上下跳动　

（2）右侧从上到下逐渐由无色变为红色　NaOH　（3）由黑色变红色　H2　在导管口处点燃气体，有淡蓝色火焰产生　（4）

×100%

解析　钠位于水和煤油界面处，与水发生反应：

2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，生成的H2与CuO发生反应：

H2＋CuO

Cu＋H2O。

钠与水反应生成NaOH溶液：

2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑

2×23　　　　2×40　　2

ag　　　　　

g　　

g

则w（NaOH）＝

×100%＝

×100%。

【考点】　钠与水的反应

【题点】　钠与水反应产物的检验与有关计算