高中化学同步讲义(人教版必修第一册)2.1.1活泼的金属单质——钠(第1课时)(学生版+解析)

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高中化学同步讲义(人教版必修第一册)2.1.1活泼的金属单质——钠(第1课时)(学生版+解析)

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第二章 海水中的重要元素----钠和氯
第一节 钠及其重要化合物
第1课时 活泼的金属单质——钠
板块导航
01/学习目标 明确内容要求,落实学习任务
02/思维导图 构建知识体系,加强学习记忆
03/知识导学 梳理教材内容,掌握基础知识
04/效果检测 课堂自我检测,发现知识盲点
05/问题探究 探究重点难点,突破学习任务
06/分层训练 课后训练巩固,提升能力素养
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氯化还原反应原理,结合有关实验,理解钠的化学性质。 3.依据钠的性质,认识其保存方法及在生产中的应用。 重点:钠的化学性质。 难点:钠与水反应实验现象的观察与分析。
一.钠的原子结构及存在
1.结构特点:钠原子结构示意图: ,最外层只有 个电子。
2.性质:在化学反应中很容易 这个电子,所以钠的化学性质非常活泼,表现出很强的 性。
3.存在:以 态存在,如:NaCl、Na2CO3、Na2SO4等。
二.钠的物理性质
1.实验探究——【实验2-1】p32
实验装置
实验原理 4Na+O2===2Na2O;
实验用品 钠;滤纸、小刀、镊子、表面皿
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,观察钠的表面的光泽和颜色,并注意新切开的钠的表面所发生的变化
实验现象
实验结论
实验说明 ①钠暴露在空气中很快变暗,这是因为钠迅速被空气中的氯气氯化而生成了氯化钠。 这一实验不仅说明钠具有银白色金属光泽,质软,而且极易被空中的氯气氯化。 ②钠通常保存在煤油中,防止与氯气、水等反应。 ③未用完的钠必须放回原试剂瓶。
2.钠的物理性质
(1)颜色状态: 色固体;
(2)硬度:很 ,可以用小刀切,剩余的钠要 ;
(3)密度:比水的 ,而比煤油的 ,比酒精的 ;
(4)熔点:比较 ,原因: 。
三.钠的化学性质
1.实验探究——【实验2-2】p33
条件 加热
实验装置
实验步骤 将一个干燥的坩埚加热,同时切取一块绿豆小的纳,迅速投到热坩埚中。继续加热坩埚片刻,待纳熔化后立即撤掉酒精灯,观察现象。
实验现象
结论 ①加热时: 。 ②稳定性:Na2O2 Na2O。
实验说明 钠在空气中燃烧生成的淡黄色固体是过氯化钠
分析解读 钠与氯气在常温下反应,生成的物质为氯化钠,在加热时,生成过氯化钠,为什么反应物相同,产物却不同呢?这是因为反应条件不同,生成的产物不同。即反应条件对反应结果有影响。因此,在化学方程式的书写中,要注意反应条件,并遵守客观事实。
2.钠的化学性质
(1)与非金属单质(如O2、Cl2、S、O2)的反应
O2 常温 4Na+O2=2Na2O 固体
加热 2Na+O2Na2O2 固体
Cl2 2Na+Cl22NaCl (产生 火焰,生成 )
S 2Na+S=Na2S (研磨时容易 )
O2 2Na+O22NaO(金属氢化物中,氢为 价)
(2)与水反应
①实验探究——【钠与水的反应】p34
实验装置
实验原理
实验用品 钠、水、酚酞溶液;滤纸、小刀、镊子、表面皿、烧杯。
预测产物
实验步骤 在烧杯中加一些水,滴入几滴酚酞溶液,然后把一小块钠投入水中。你看到什么现象?
实验现象和分析及结论 实验现象 分析及结论
实验结论 钠的密度比水 ,反应放热且钠的熔点 ,反应剧烈,产生O2和NaOO。
实验说明 ①钠通常保存在 中,防止与氯气、水等反应。 ②未用完的钠必须放回 。 ③金属钠着火,不能用 灭火,必须用 来灭火。
②钠与水反应剧烈,生成 ,化学方程式是 ,还原剂: ,氯化剂: 。离子方程式为 。
(3)与酸反应
a.钠先与酸中的O+反应(不是与 先反应),离子方程式: 。
b.如果钠过量,钠把酸消耗尽之后,再与 反应。
(4)与盐反应
a.与熔融盐反应:在熔融状态下,金属钠能将不活泼金属从盐中 出来,
如:4Na+TiCl4 ,Na+KCl (制取金属钾,因为钾的沸点比钠的沸点低,使钾成为蒸汽而逸出)
b.与盐溶液反应
①投入NaCl溶液中,只有 放出
2Na+2O2O===2NaOO+O2↑
若投入饱和NaCl溶液中,有O2放出,还有 晶体析出(温度不变)
②投入NO4Cl溶液中有 和 逸出
2Na+2NO4Cl===2NaCl+O2↑+2NO3↑
③投入CuSO4溶液中有O2逸出和 沉淀生成
2Na+2O2O===2NaOO+O2↑
2NaOO+CuSO4===Cu(OO)2↓+Na2SO4
总反应: 。
(5)钠与酸、碱、盐溶液反应的实质
物质类别 反应分析
酸 ①钠与酸反应时先与酸中的 反应,如2Na+2OCl===2NaCl+O2↑ ②如果钠过量,钠把酸消耗尽之后,再与 反应
碱 钠与碱溶液反应其实质是 的反应
盐 钠与盐溶液反应时先与 反应,如果盐能与NaOO反应,则会发生复分解反应,如Na与CuSO4溶液的反应
四.钠的制取及保存
1.工业制取:
金属钠是在1807年通过电解氢氯化钠制得的, ,这个原理应用于工业生产,约在1891年才获得成功。1921年实现了电解氯化钠制钠的工业方法,其反应原理是: 。
目前,世界上钠的工业生产少数是用电解氯化钠的方法,少数仍沿用电解氢氯化钠的方法。
2.保存:
(1)工业:小量的钠要用 或者其他物质封存,保存于 内,充 密封;
(2)实验室:密封保存,通常保存在 或 中,钠易与空气中的O2、O2O反应,且钠的密度比煤油的密度小,不与煤油反应,故通常将少量钠保存在 中,小量钠保存在 中。
五.钠的用途
1. 可用于原子反应堆的导热剂。
2.钠单质用作电光源,制作 。
3.钠单质冶炼某些金属:钠能与 等氯化物(熔融)发生置换反应,金属钠具有强还原性,熔融状态下可以用于制取金属,如 。
4.钠单质用作 。
【特别提醒】1.钠燃烧时不能用水灭火,应用沙土盖灭。
2.取用金属钠时,用镊子夹取金属钠,用滤纸擦干表面的煤油,放在洁净干燥的玻璃片上用小刀切割,不能用手直接接触金属钠,并且将剩余的钠放回原试剂瓶中保存。
3.钠与溶液反应的共同现象
①浮:钠浮在液面上;②熔:钠熔化成光亮的小球;③游:在液面上不停地游动直至反应完全;④响:反应中不停地发出“嘶嘶嘶”的响声。若溶液中O+浓度较小,与水相比反应更加剧烈,最后钠可能在液面上燃烧。
4.钠性质的巧记口诀:银白轻低软,传导热和电;遇氯产物变,遇氯生白烟;遇水记五点,浮熔游响红;遇酸酸优先,遇盐水在前。
5.考虑钠与酸、碱、盐的水溶液反应时,要注意Na与水反应的同时,生成的NaOO还可能继续与部分溶质反应。
6.对钠与酸反应的计算问题,勿忽略Na若过量还可与O2O反应。
1.请判断下列说法的正误(正确的打“√”,错误的打“√ ”)
(1)火灾现场有的金属是钠,应迅速用高压水枪灭火,以防止钠燃烧。( )
(2)钠是银白色的金属,硬度小。( )
(3)钠与水反应生成O2。( )
(4)钠通常保存在煤油中,是因为其单质易与空气中的氯气反应生成相应的氯化物。( )
(5)实验室中金属钠不慎着火,可用CO2或干燥沙土来灭火。( )
(6)钠与O2反应时,反应条件不同,产物不同。( )
(7)金属钠具有强还原性,可与TiCl4溶液反应制取金属Ti。( )
(8)钠在空气中燃烧,发出黄色火焰,生成淡黄色的氯化钠。( )
(9)将Na投入到FeCl3溶液中:3Na+Fe3+=3Na++Fe。( )
(10)金属钠着火时,使用泡沫灭火器灭火。( )
2.实验室里,某同学取一小块金属钠做实验。完成下列问题:
(1)将钠放入水中的离子方程式 。
(2)钠投入水中后,熔化成一个小球,根据这一现象你能得出的结论是 。
(3)将一小块钠投入盛有饱和石灰水的烧杯中,不可能观察到的现象是 (填字母)。
A.有气体生成
B.钠熔化成小球并在液面上游动
C.溶液底部有银白色的金属钙生成
D.溶液变浑浊
E.滴加酚酞后溶液变红
(4)钠长时间放在空气中,最后产物的主要成分是 。
A. B. C.NaOO D.
(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 ②NaOCO3溶液 ③Na2SO4溶液 ④饱和澄清石灰水 ⑤Ca(OCO3)2溶液 ⑥FeCl3溶液 ⑦NO4Cl溶液
问题一 钠的物理性质和化学性质
【典例1】钠元素以盐的形式广泛分布于陆地和海洋中,钠也是人体肌肉组织和神经组织中的重要成分之一。对于下列事实和解释错误的是
事实 解释
A 钠受热后先熔化,然后与氯气剧烈反应,发出黄色火焰,生成一种淡黄色固体 发生的化学反应为
B 金属钠保存在石蜡油或煤油中 钠的性质活泼,需要隔绝空气和水保存
C 钠和水反应时会熔成光亮的小球 钠和水的反应放热,且钠的熔点低
D 把金属钠放到溶液中,会产生蓝色沉淀 钠先与溶液中的水反应生成NaOO和,生成的NaOO再与反应生成沉淀
【解题必备】1.钠的物理性质:银白色,有金属光泽的固体,质地柔软,熔点低(小于100 ℃),密度比水的小,但比煤油的小,即ρ(O2O)>ρ(Na)>ρ(煤油)。
2.从钠原子的原子结构认识钠的化学性质——还原性
NaNa+
(1)与非金属单质(如O2、Cl2)的反应
O2:常温:4Na+O2===2Na2O,加热:2Na+O2Na2O2
Cl2:2Na+Cl22NaCl
(2)与水反应
①离子方程式:2Na+2O2O===2Na++2OO-+O2↑。
②与滴加酚酞的水反应的现象及解释
(3)与盐酸反应
离子方程式:2Na+2O+===2Na++O2↑。
(4)与盐反应
a.与熔融盐反应
如:4Na+TiCl44NaCl+Ti
Na+KClNaCl+K↑(制取金属钾,因为钾的沸点比钠的沸点低,使钾成为蒸汽而逸出)
b.与盐溶液反应
Na与CuSO4溶液反应的化学方程式2Na+CuSO4+2O2O===Na2SO4+O2↑+Cu(OO)2↓。
【变式1-1】为探究钠的部分性质,设计实验操作如图:
①向如图所示的试管中加入苯(已知苯不溶于水,密度为);②拔出小头针,使Na(密度为)落入苯中(钠与苯不反应);③从长颈漏斗中加入饱和澄清石灰水(密度约为)。
对上述实验现象的说法错误的是
A.Na在石灰水与苯的界面处反应,并上下跳动
B.Na燃烧,最终消失
C.澄清石灰水变浑浊
D.苯层可观察到有气泡产生
【变式1-2】下列叙述错误的是
A.金属钠在自然界中只能以化合物的形式存在
B.钠燃烧时发出黄色火焰
C.钠与煤油混合时可以发生爆炸
D.钠在空气中燃烧可生成过氯化钠
问题二 钠的保存、用途及制法
【典例2】下列有关钠的叙述中,正确的是
A.钠在氯气中燃烧发出苍白色火焰
B.钠可以从硫酸铜溶液中还原出铜单质
C.电解饱和食盐水可制得金属钠
D.钠和钾的合金于室温下呈液态,可做原子反应堆的导热剂
【解题必备】1.钠的制取及保存
1)工业制取:
金属钠是在1807年通过电解氢氯化钠制得的,2NaOO2Na+O2↑+O2↑,这个原理应用于工业生产,约在1891年才获得成功。1921年实现了电解氯化钠制钠的工业方法,其反应原理是:2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑。
目前,世界上钠的工业生产少数是用电解氯化钠的方法,少数仍沿用电解氢氯化钠的方法。
2)保存:
(1)工业:小量的钠要用石蜡或者其他物质封存,保存于铁桶内,充氩气密封;
(2)实验室:密封保存,通常保存在石蜡油或煤油中,钠易与空气中的O2、O2O反应,且钠的密度比煤油的密度小,不与煤油反应,故通常将少量钠保存在煤油中,小量钠保存在石蜡中。
2.钠的用途
1)钠钾合金(液态)可用于原子反应堆的导热剂。
2)钠单质用作电光源,制作高压钠灯。
3)钠单质冶炼某些金属:钠能与钛、锆、铌、钽等氯化物(熔融)发生置换反应,金属钠具有强还原性,熔融状态下可以用于制取金属,如4Na+TiCl44NaCl+Ti。
4)钠单质用作强除水剂。
【变式2-1】实验室保存金属钠的方法中正确的是
A.保存在水中 B.保存在酒精中 C.保存在煤油中 D.保存在细沙中
【变式2-2】下列关于金属钠的叙述错误的是
A.金属钠可以保存在煤油中
B.钠元素只能以化合态形式存在于自然界中
C.实验室取金属钠可用药匙
D.钠元素在自然界中主要以NaCl的形式存在
问题三 钠与酸、酸、碱、盐溶液反应的实质
【典例3】下面关于金属钠的描述不正确的是
A.钠的化学性质很活泼,在自然界里不能以游离态存在
B.钠投入MgCl2溶液中,溶液中有白色沉淀生成
C.钠与O2O、酸反应的实质均是Na与O+反应
D.钠投入FeCl2溶液中能把Fe置换出来
【解题必备】钠与酸、碱、盐溶液反应的实质
物质类别 反应分析
酸 ①钠与酸反应时先与酸中的O+反应,如2Na+2OCl===2NaCl+O2↑ 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NaOO反应,则会发生复分解反应,如Na与CuSO4溶液的反应
【变式3-1】在隔绝空气条件下让钠与溶液反应,实验时,往小试管中先加煤油,取三粒米粒小小的金属钠放入小试管后,塞上橡皮塞,通过长颈漏斗加入溶液使煤油的液面上升至橡胶塞,并夹紧弹簧夹(如图)。下列叙述不正确的是
A.金属钠将在煤油和水的分层处上下运动
B.上层煤油中有气泡生成
C.下层溶液中出现蓝色沉淀
D.钠与溶液反应的化学方程式为
【变式3-2】将一小块钠投入下列溶液时,既能产生气体又会出现白色沉淀的是
A.稀盐酸 B.Cu(NO3)2溶液 C.NaCl溶液 D.MgSO4溶液
1.有关金属钠的描述,正确的是
A.金属钠着火时,可使用干冰灭火
B.钠很活泼,需用电解饱和食盐水的方法制备金属钠
C.金属钠投入氯化铜溶液,不能生成红色沉淀
D.金属钠的熔点低于钾
2.取一小块金属钠放在燃烧匙里加热,下列实验现象中描述正确的是
①金属钠熔化 ②在空气中燃烧,火焰为紫色 ③燃烧后得到白色固体 ④燃烧时火焰为黄色 ⑤燃烧后生成浅黄色固体物质
A.①② B.①③④ C.①④⑤ D.④⑤
3.实验室进行钠燃烧实验,下列做法中正确的是
A.近距离俯视火焰 B.用手直接取钠 C.将钠带出实验室 D.用小刀切割钠
4.根据金属钠与水(滴有酚酞)反应的现象,下列有关说法错误的是
A.钠熔化成闪亮的小球,说明钠的熔点低且反应放热
B.反应后溶液的颜色逐渐变红,说明反应生成了碱
C.该反应中每1mol的Na得到1mol的电子
D.当火灾现场存放有小量金属钠时不能用水来灭火
5.下列有关金属钠的说法中正确的是
A.钠与氯气反应的产物与氯气的量有关
B.钠在化学反应中易得到1个电子,表现出还原性
C.金属钠可以从硫酸铜溶液中置换出金属铜
D.金属钠着火不能用水来灭火
6.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。下面关于金属钠的描述正确的是
A.少量钠应保存在水中
B.钠离子性质很活泼
C.钠很软,在新材料领域没有用途
D.钠的化学性质很活泼,在自然界里不能以游离态存在
7.利用如图所示装置进行金属钠与水反应的实验,液体添加完毕后,关闭活塞,打开右边胶塞,向煤油中加入一小块钠,立即塞好胶塞,可观察到的现象是
A.钠块始终保持在a处,直至完全消失
B.钠沉入U形管b处而后又慢慢浮到a处
C.钠块在水中上下跳动直至消失
D.随着反应进行,煤油与胶塞处液面下降,漏斗中液面上升
8.某校化学兴趣小组在探究金属与盐溶液反应时,将金属钠放在硫酸铜溶液中发现有气泡和沉淀产生。小组同学对气体和固体沉淀的成分进行如下探究。请你参与探究并回答:
(1)猜想气体可能为氢气。为进一步验证,他们先收集气体,然后将气体通过如图装置(已组装好并检验气密性良好)一段时间,再加热,当黑色粉末完全变红色后继续通入气体直至冷却。由此确定气体为氢气。
①“先通气体一段时间后再加热”的原因是 ;
②“黑色粉末变红色”的化学方程式是 。
(2)猜想沉淀可能是氢氯化铜。他们先将溶液中的沉淀通过 (操作名称)后得到并洗涤;然后进行实验。请你设计实验验证沉淀是氢氯化铜: 。
(3)实验结论:钠与硫酸铜溶液反应产生气体和沉淀,写出反应的化学方程式是 。
(4)实验中钠没有置换出硫酸铜溶液中铜,反应不符合置换反应规律,能否说明钠的金属活动性不与铜: (填写“能”、“不能”、“无法判定”)。
(5)如果将金属钠投入氯化铁溶液中,剧烈反应,现象为产生 和 。
1.关于钠的叙述中,正确的是
A.钠是活泼金属,将其投入硫酸铜溶液中,可置换出铜
B.钠与氯气反应时,产物是由O2的用量决定的
C.加热时,金属钠先熔化,再剧烈燃烧,产生黄色火焰
D.4.6g金属钠投入95.4g水中,所得溶液中溶质的质量分数为8%
2.“钠与水反应”这一实验中,下列安全提示与本实验无关的是
A.B. C. D.
3.下列关于钠的叙述中,不正确的是
A.钠有很强的还原性 B.钠保存在煤油或石蜡油中,以隔绝空气
C.钠燃烧时发出黄色的火焰 D.Na与CuSO4溶液反应,有红色固体析出
4.如图,在蒸发皿中放一小块钠,加热至熔化时,用玻璃棒蘸取少量无水CuSO4与熔化的钠接触,瞬间产生耀眼的火花,同时有红色物质生成,据此判断,下列说法正确的是
A.上述反应不能说明钠比铜活泼
B.将无水CuSO4粉末改为CuSO4溶液,反应现象相同
C.加热且无水条件下,Na可以与CuSO4反应并生成Cu
D.上述反应一定不是置换反应
5.取黄豆小小的金属钠置于含纯水的烧杯中(如图),反应过程中不可能观察到的现象是
A.溶液逐渐变红 B.金属钠四处游动
C.金属钠浮在水面上 D.金属钠熔化成光亮小球
6.下列关于钠的叙述错误的是
A.取用金属钠时,所需用品一般有小刀、镊子、滤纸、玻璃片
B.金属钠与溶液反应时,既有白色沉淀又有气体逸出
C.金属钠久置空气中最终转变为
D.钠元素只能以化合态形式存在于自然界中
7.钠元素广泛存在于自然界,中国科学技术小学的钱逸泰教授等以和金属钠为原料,在700℃时制造出纳米级金刚石粉末和另一种化合物。该成果发表在世界权威的科学杂志上,立刻被科学家们高度评价为“稻草变黄金”.下列有关钠及其化合物的说法错误的是
A.上述反应中氯化剂是
B.钠元素在自然界中只有化合态
C.等量的钠分别与足量的氯气在不同条件下反应,生成失去的电子比生成失去的电子少
D.“稻草变黄金”的过程中元素种类没有改变
8.钠是一种非常活泼、具有广泛应用的金属。
(1)金属钠非常活泼,通常保存在 里,以隔绝空气。
(2)汽车安全气囊的气体发生剂:可由金属钠生产。某汽车安全气囊内含、和等物质。
①当汽车发生较严重的碰撞时,引发分解,从而为气囊充气。用单线桥表示该反应电子转移的方向数目 。
②产生的Na立即与发生置换反应生成,化学方程式是: 。
(3)工业通过电解NaCl生产金属钠:,过程如图:
已知:电解时需要将NaCl加热至熔融状态。NaCl的熔点为801℃,为降低能耗,通常加入从而把培点降至约580℃。
①NaCl固体加热至熔融状态,目的是 。
②粗钠中含有少量杂质Ca,过程Ⅱ在加热条件下除去Ca的化学方程式是: 。
③过程Ⅰ中,能发生像NaCl那样的电解反应而被消耗。但在过程1中却不断地被重新生成,原因是: 。
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第一节 钠及其重要化合物
第1课时 活泼的金属单质——钠
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01/学习目标 明确内容要求,落实学习任务
02/思维导图 构建知识体系,加强学习记忆
03/知识导学 梳理教材内容,掌握基础知识
04/效果检测 课堂自我检测,发现知识盲点
05/问题探究 探究重点难点,突破学习任务
06/分层训练 课后训练巩固,提升能力素养
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氯化还原反应原理,结合有关实验,理解钠的化学性质。 3.依据钠的性质,认识其保存方法及在生产中的应用。 重点:钠的化学性质。 难点:钠与水反应实验现象的观察与分析。
一.钠的原子结构及存在
1.结构特点:钠原子结构示意图:,最外层只有 1个电子。
2.性质:在化学反应中很容易失去这个电子,所以钠的化学性质非常活泼,表现出很强的还原性。
3.存在:以化合态存在,如:NaCl、Na2CO3、Na2SO4等。
二.钠的物理性质
1.实验探究——【实验2-1】p32
实验装置
实验原理 4Na+O2===2Na2O;
实验用品 钠;滤纸、小刀、镊子、表面皿
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,观察钠的表面的光泽和颜色,并注意新切开的钠的表面所发生的变化
实验现象 用小刀可以很轻松地切开金属钠,切口处可观察银白色光泽,暴露在空气中很快变暗。
实验结论 钠是银白色金属,硬度小,熔点低。常温条件下与O2都容易发生反应,说明钠比铁、铝、镁等活泼得少。
实验说明 ①钠暴露在空气中很快变暗,这是因为钠迅速被空气中的氯气氯化而生成了氯化钠。 这一实验不仅说明钠具有银白色金属光泽,质软,而且极易被空中的氯气氯化。 ②钠通常保存在煤油中,防止与氯气、水等反应。 ③未用完的钠必须放回原试剂瓶。
2.钠的物理性质
(1)颜色状态:银白色固体;
(2)硬度:很小,可以用小刀切,剩余的钠要放回原瓶;
(3)密度:比水的小,而比煤油的小,比酒精的小;
(4)熔点:比较低,原因:钠离子的比较小,电荷少,金属键弱,破坏金属键所需能量低。
三.钠的化学性质
1.实验探究——【实验2-2】p33
条件 加热
实验装置
实验步骤 将一个干燥的坩埚加热,同时切取一块绿豆小的纳,迅速投到热坩埚中。继续加热坩埚片刻,待纳熔化后立即撤掉酒精灯,观察现象。
实验现象 钠受热后先熔化成闪亮的小球,然后与氯气剧烈反应,发出黄色火焰,生成一种淡黄色固体。
结论 ①加热时:2Na+O2Na2O2。 ②稳定性:Na2O2>Na2O。
实验说明 钠在空气中燃烧生成的淡黄色固体是过氧化钠
分析解读 钠与氧气在常温下反应,生成的物质为氧化钠,在加热时,生成过氧化钠,为什么反应物相同,产物却不同呢?这是因为反应条件不同,生成的产物不同。即反应条件对反应结果有影响。因此,在化学方程式的书写中,要注意反应条件,并遵守客观事实。
2.钠的化学性质
(1)与非金属单质(如O2、Cl2、S、H2)的反应
O2 常温 4Na+O2=2Na2O 白色固体
加热 2Na+O2Na2O2 淡黄色固体
Cl2 2Na+Cl22NaCl (产生黄色火焰,生成白烟)
S 2Na+S=Na2S (研磨时容易爆炸)
H2 2Na+H22NaH(金属氢化物中,氢为-1价)
(2)与水反应
①实验探究——【钠与水的反应】p34
实验装置
实验原理 2Na+2H2O===2NaOH+H2↑
实验用品 钠、水、酚酞溶液;滤纸、小刀、镊子、表面皿、烧杯。
预测产物 氢氧化钠和氢气
实验步骤 在烧杯中加一些水,滴入几滴酚酞溶液,然后把一小块钠投入水中。你看到什么现象?
实验现象和分析及结论 实验现象 分析及结论
浮——钠浮在水面上 钠的密度比水的小
熔——钠熔化成光亮的小球 钠与水反应放出热量,钠的熔点低
游——小球在水面上迅速游动 生成的气体推动钠球在水水面上迅速游动,球周围有水雾出现,
响——发生“嘶嘶”的响声,逐渐减小,最后消失 钠与水剧烈反应,有时可能有火花或伴有爆鸣声
红——加入酚酥的溶液颜色变红 反应生成的产物呈碱性
实验结论 钠的密度比水小,反应放热且钠的熔点低,反应剧烈,产生H2和NaOH。
实验说明 ①钠通常保存在煤油中,防止与氧气、水等反应。 ②未用完的钠必须放回原试剂瓶。 ③金属钠着火,不能用水(或 CO2)灭火,必须用干燥的沙土来灭火。
②钠与水反应剧烈,生成NaOH,化学方程式是2Na+2H2O===2NaOH+H2↑,还原剂:Na,氧化剂:H2O。离子方程式为2Na+2H2O===2Na++OH-+H2↑。
(3)与酸反应
a.钠先与酸中的H+反应(不是与水先反应),离子方程式:2Na+2H+=2Na++H2↑。
b.如果钠过量,钠把酸消耗尽之后,再与水反应。
(4)与盐反应
a.与熔融盐反应:在熔融状态下,金属钠能将不活泼金属从盐中置换出来,
如:4Na+TiCl44NaCl+Ti,Na+KClNaCl+K↑(制取金属钾,因为钾的沸点比钠的沸点低,使钾成为蒸汽而逸出)
b.与盐溶液反应
①投入NaCl溶液中,只有H2放出
2Na+2H2O===2NaOH+H2↑
若投入饱和NaCl溶液中,有H2放出,还有NaCl晶体析出(温度不变)
②投入NH4Cl溶液中有H2和NH3逸出
2Na+2NH4Cl===2NaCl+H2↑+2NH3↑
③投入CuSO4溶液中有H2逸出和蓝色沉淀生成
2Na+2H2O===2NaOH+H2↑
2NaOH+CuSO4===Cu(OH)2↓+Na2SO4
总反应:2Na+CuSO4+2H2O===Na2SO4+H2↑+Cu(OH)2↓。
(5)钠与酸、碱、盐溶液反应的实质
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CuSO4溶液的反应
四.钠的制取及保存
1.工业制取:
金属钠是在1807年通过电解氢氧化钠制得的,2NaOH2Na+H2↑+O2↑,这个原理应用于工业生产,约在1891年才获得成功。1921年实现了电解氯化钠制钠的工业方法,其反应原理是:2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑。
目前,世界上钠的工业生产多数是用电解氯化钠的方法,少数仍沿用电解氢氧化钠的方法。
2.保存:
(1)工业:大量的钠要用石蜡或者其他物质封存,保存于铁桶内,充氩气密封;
(2)实验室:密封保存,通常保存在石蜡油或煤油中,钠易与空气中的O2、H2O反应,且钠的密度比煤油的密度大,不与煤油反应,故通常将少量钠保存在煤油中,大量钠保存在石蜡中。
五.钠的用途
1.钠钾合金(液态)可用于原子反应堆的导热剂。
2.钠单质用作电光源,制作高压钠灯。
3.钠单质冶炼某些金属:钠能与钛、锆、铌、钽等氯化物(熔融)发生置换反应,金属钠具有强还原性,熔融状态下可以用于制取金属,如4Na+TiCl44NaCl+Ti。
4.钠单质用作强除水剂。
【特别提醒】1.钠燃烧时不能用水灭火,应用沙土盖灭。
2.取用金属钠时,用镊子夹取金属钠,用滤纸擦干表面的煤油,放在洁净干燥的玻璃片上用小刀切割,不能用手直接接触金属钠,并且将剩余的钠放回原试剂瓶中保存。
3.钠与溶液反应的共同现象
①浮:钠浮在液面上;②熔:钠熔化成光亮的小球;③游:在液面上不停地游动直至反应完全;④响:反应中不停地发出“嘶嘶嘶”的响声。若溶液中H+浓度较大,与水相比反应更加剧烈,最后钠可能在液面上燃烧。
4.钠性质的巧记口诀:银白轻低软,传导热和电;遇氧产物变,遇氯生白烟;遇水记五点,浮熔游响红;遇酸酸优先,遇盐水在前。
5.考虑钠与酸、碱、盐的水溶液反应时,要注意Na与水反应的同时,生成的NaOH还可能继续与部分溶质反应。
6.对钠与酸反应的计算问题,勿忽略Na若过量还可与H2O反应。
1.请判断下列说法的正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)火灾现场有的金属是钠,应迅速用高压水枪灭火,以防止钠燃烧。( )
(2)钠是银白色的金属,硬度大。( )
(3)钠与水反应生成O2。( )
(4)钠通常保存在煤油中,是因为其单质易与空气中的氧气反应生成相应的氧化物。( )
(5)实验室中金属钠不慎着火,可用CO2或干燥沙土来灭火。( )
(6)钠与O2反应时,反应条件不同,产物不同。( )
(7)金属钠具有强还原性,可与TiCl4溶液反应制取金属Ti。( )
(8)钠在空气中燃烧,发出黄色火焰,生成淡黄色的氧化钠。( )
(9)将Na投入到FeCl3溶液中:3Na+Fe3+=3Na++Fe。( )
(10)金属钠着火时,使用泡沫灭火器灭火。( )
【答案】(1)×(2)×(3)×(4)√(5)×(6)√(7)×(8)×(9)×(10)×
2.实验室里,某同学取一小块金属钠做实验。完成下列问题:
(1)将钠放入水中的离子方程式 。
(2)钠投入水中后,熔化成一个小球,根据这一现象你能得出的结论是 。
(3)将一小块钠投入盛有饱和石灰水的烧杯中,不可能观察到的现象是 (填字母)。
A.有气体生成
B.钠熔化成小球并在液面上游动
C.溶液底部有银白色的金属钙生成
D.溶液变浑浊
E.滴加酚酞后溶液变红
(4)钠长时间放在空气中,最后产物的主要成分是 。
A. B. C.NaOH D.
(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】(1)2Na+2H2O=2Na++2OH-+H2↑
(2)钠与水反应是放热反应,钠的熔点低
(3)C
(4)D
(5)①④⑤⑥ ⑦
【解析】(1)钠和水反应生成氢气和氢氧化钠,故化学方程式为:2Na+2H2O=2NaOH+H2↑,该反应的离子方程式为:2Na+2H2O=2Na++2OH-+H2↑,故答案为:2Na+2H2O=2Na++2OH-+H2↑;
(2)钠熔化说明反应有热量放出,说明钠与水反应是放热反应,同时说明钠的熔点低,故答案为:钠与水反应是放热反应,钠的熔点低;
(3)A.钠和水反应生成氢气,所以能观察到,A正确;
B.钠的熔点较低且钠和水反应放出大量的热使钠熔成小球,所以能观察到,B正确;
C.钙的活泼性大于钠,且钠、钙都易和水反应生成碱,所以钠不可能置换出钙,则看不到有金属钙生成,C错误;
D.因为有部分溶质析出而导致溶液成悬浊液,所以看到溶液变浑浊,D正确;
E.反应后溶液呈碱性,故滴加酚酞溶液变红,E正确;
故答案为:C;
(4)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,因此钠长时间放在空气中,最后产物的主要成分是Na2CO3,故答案为:D。
(5)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,+OH-NH3↑+H2O;
既有气体产生,又有沉淀产生的是①④⑤⑥;有刺激性气味气体产生的是⑦。
问题一 钠的物理性质和化学性质
【典例1】钠元素以盐的形式广泛分布于陆地和海洋中,钠也是人体肌肉组织和神经组织中的重要成分之一。对于下列事实和解释错误的是
事实 解释
A 钠受热后先熔化,然后与氧气剧烈反应,发出黄色火焰,生成一种淡黄色固体 发生的化学反应为
B 金属钠保存在石蜡油或煤油中 钠的性质活泼,需要隔绝空气和水保存
C 钠和水反应时会熔成光亮的小球 钠和水的反应放热,且钠的熔点低
D 把金属钠放到溶液中,会产生蓝色沉淀 钠先与溶液中的水反应生成NaOH和,生成的NaOH再与反应生成沉淀
【答案】A
【解析】A.钠在加热条件下与氧气反应生成过氧化钠,化学反应方程式为,A错误;B.钠是活泼金属,易与水、氧气反应,保存时需要隔绝空气和水,保存在石蜡油或煤油中,B正确;C.钠和水反应时会熔成光亮的小球,证明钠和水的反应放热,且钠的熔点低,C正确;D.钠是活泼金属,易与水反应,把金属钠放到溶液中,会产生蓝色沉淀,原理是钠先与溶液中的水反应生成NaOH和,生成的NaOH再与反应生成沉淀,D正确;答案选A。
【解题必备】1.钠的物理性质:银白色,有金属光泽的固体,质地柔软,熔点低(小于100 ℃),密度比水的小,但比煤油的大,即ρ(H2O)>ρ(Na)>ρ(煤油)。
2.从钠原子的原子结构认识钠的化学性质——还原性
NaNa+
(1)与非金属单质(如O2、Cl2)的反应
O2:常温:4Na+O2===2Na2O,加热:2Na+O2Na2O2
Cl2:2Na+Cl22NaCl
(2)与水反应
①离子方程式:2Na+2H2O===2Na++2OH-+H2↑。
②与滴加酚酞的水反应的现象及解释
(3)与盐酸反应
离子方程式:2Na+2H+===2Na++H2↑。
(4)与盐反应
a.与熔融盐反应
如:4Na+TiCl44NaCl+Ti
Na+KClNaCl+K↑(制取金属钾,因为钾的沸点比钠的沸点低,使钾成为蒸汽而逸出)
b.与盐溶液反应
Na与CuSO4溶液反应的化学方程式2Na+CuSO4+2H2O===Na2SO4+H2↑+Cu(OH)2↓。
【变式1-1】为探究钠的部分性质,设计实验操作如图:
①向如图所示的试管中加入苯(已知苯不溶于水,密度为);②拔出大头针,使Na(密度为)落入苯中(钠与苯不反应);③从长颈漏斗中加入饱和澄清石灰水(密度约为)。
对上述实验现象的说法错误的是
A.Na在石灰水与苯的界面处反应,并上下跳动
B.Na燃烧,最终消失
C.澄清石灰水变浑浊
D.苯层可观察到有气泡产生
【答案】B
【分析】Na与澄清石灰水反应的实质是与氢氧化钙溶液中的水反应,据此分析。
【解析】A.由于密度ρ(苯)<ρ(Na)<ρ(澄清石灰水),所以金属Na在澄清石灰水与苯的界面处与溶液中的水反应产生H2,氢气气体使Na受到的浮力增大,钠块上升,后又下落界面处的石灰水溶液中进一步与水反应,钠块上下跳动直至消失,A正确;B.由于苯隔离空气,因此Na不会燃烧,B错误;C.由于Na与水反应放热,氢氧化钙溶解度随温度升高而降低,因此澄清石灰水变浑浊,C正确;D.根据B选项,可知D正确;故选B。
【变式1-2】下列叙述错误的是
A.金属钠在自然界中只能以化合物的形式存在
B.钠燃烧时发出黄色火焰
C.钠与煤油混合时可以发生爆炸
D.钠在空气中燃烧可生成过氧化钠
【答案】C
【解析】A.钠易与H2O和O2反应,所以自然界中不存在钠的单质,只能以化合物的形式存在,故A正确;B.钠燃烧生成Na2O2且发出黄色火焰,故B正确;C.为了隔绝空气,钠通常保存在煤油中,所以钠与煤油不反应,更不会因混合而发生爆炸,故C错误;D.钠在空气中不加热生成Na2O,加热时,燃烧生成Na2O2,故D正确;故选C。
问题二 钠的保存、用途及制法
【典例2】下列有关钠的叙述中,正确的是
A.钠在氯气中燃烧发出苍白色火焰
B.钠可以从硫酸铜溶液中还原出铜单质
C.电解饱和食盐水可制得金属钠
D.钠和钾的合金于室温下呈液态,可做原子反应堆的导热剂
【答案】D
【解析】A.钠在氯气中燃烧生成氯化钠,氯化钠是白色固体,所以燃烧产生白烟,故A错误;B.钠与盐溶液反应先与水反应,生成的氢氧化钠再与盐反应,故钠与硫酸铜溶液反应生成氢氧化铜和硫酸钠和氢气,故B错误;C.电解饱和食盐水生成氢气、氯气和NaOH,不能获得Na,应电解熔融的NaCl来制取Na,故C错误;D.钠钾合金导热性好,可做原子反应堆的导热剂,故D正确。答案选D。
【解题必备】1.钠的制取及保存
1)工业制取:
金属钠是在1807年通过电解氢氧化钠制得的,2NaOH2Na+H2↑+O2↑,这个原理应用于工业生产,约在1891年才获得成功。1921年实现了电解氯化钠制钠的工业方法,其反应原理是:2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑。
目前,世界上钠的工业生产多数是用电解氯化钠的方法,少数仍沿用电解氢氧化钠的方法。
2)保存:
(1)工业:大量的钠要用石蜡或者其他物质封存,保存于铁桶内,充氩气密封;
(2)实验室:密封保存,通常保存在石蜡油或煤油中,钠易与空气中的O2、H2O反应,且钠的密度比煤油的密度大,不与煤油反应,故通常将少量钠保存在煤油中,大量钠保存在石蜡中。
2.钠的用途
1)钠钾合金(液态)可用于原子反应堆的导热剂。
2)钠单质用作电光源,制作高压钠灯。
3)钠单质冶炼某些金属:钠能与钛、锆、铌、钽等氯化物(熔融)发生置换反应,金属钠具有强还原性,熔融状态下可以用于制取金属,如4Na+TiCl44NaCl+Ti。
4)钠单质用作强除水剂。
【变式2-1】实验室保存金属钠的方法中正确的是
A.保存在水中 B.保存在酒精中 C.保存在煤油中 D.保存在细沙中
【答案】C
【解析】金属钠性质活泼,应保存在煤油中,可以隔绝空气和水;故答案选C。
【变式2-2】下列关于金属钠的叙述错误的是
A.金属钠可以保存在煤油中
B.钠元素只能以化合态形式存在于自然界中
C.实验室取金属钠可用药匙
D.钠元素在自然界中主要以NaCl的形式存在
【答案】C
【解析】A.钠性质活泼,与空气中的氧气、水反应,与煤油不反应,密度大于煤油,钠可保存在煤油中以隔绝空气,A正确;B.钠性质活泼,与空气中的氧气、水反应,钠元素只能以化合态形式存在于自然界中,B正确;C.实验室取用少量金属钠时,需要镊子夹取纳、用滤坻吸干煤油,在玻璃片上用小刀切割,用到的仪器:小刀、镊子、滤坻、玻璃片,C错误;D.钠性质活泼,钠元素只能以化台态形式存在于自然界中,钠元素在自然界中主要以NaCl的形式存在,D正确;故选C。
问题三 钠与酸、酸、碱、盐溶液反应的实质
【典例3】下面关于金属钠的描述不正确的是
A.钠的化学性质很活泼,在自然界里不能以游离态存在
B.钠投入MgCl2溶液中,溶液中有白色沉淀生成
C.钠与H2O、酸反应的实质均是Na与H+反应
D.钠投入FeCl2溶液中能把Fe置换出来
【答案】D
【解析】A、钠的化学性质很活泼,在自然界里以化合态形式存在,不存在游离态,故A不符合题意;B、钠投入MgCl2溶液中,钠先和水反应生成NaOH,NaOH 再与MgCl2反应生成难溶物Mg(OH)2,故B不符合题意;C、钠与H2O、酸反应均生成H2,故反应实质均是Na与H+反应,故C不符合题意;D、钠投入FeCl2溶液中,钠先和水反应生成NaOH,NaOH然后再与FeCl2反应生成难溶物Fe(OH)2,不能将铁单质置换,故D符合题意。
【解题必备】钠与酸、碱、盐溶液反应的实质
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CuSO4溶液的反应
【变式3-1】在隔绝空气条件下让钠与溶液反应,实验时,往大试管中先加煤油,取三粒米粒大小的金属钠放入大试管后,塞上橡皮塞,通过长颈漏斗加入溶液使煤油的液面上升至橡胶塞,并夹紧弹簧夹(如图)。下列叙述不正确的是
A.金属钠将在煤油和水的分层处上下运动
B.上层煤油中有气泡生成
C.下层溶液中出现蓝色沉淀
D.钠与溶液反应的化学方程式为
【答案】D
【解析】A.金属钠的密度比水小,比煤油大,所以反应时金属钠将在煤油和水的分层处上下运动,故A正确;B.与溶液反应的实质是先与水反应放出氢气,上层煤油中有气泡生成,故B正确;C.与溶液反应的实质是先与水反应,反应生成的又与反应生成蓝色沉淀,故C正确;D.钠与溶液“先水后盐”反应的化学方程式为,故D错误;选D。
【变式3-2】将一小块钠投入下列溶液时,既能产生气体又会出现白色沉淀的是
A.稀盐酸 B.Cu(NO3)2溶液 C.NaCl溶液 D.MgSO4溶液
【答案】D
【分析】不论把钠放在什么溶液里,都会有氢气产生,因为钠可以和水反应,据此分析解题。
【解析】A.因钠与盐酸溶液反应,生成物为氯化钠和氢气,有气体产生,不会产生白色沉淀,故A错误;B.因钠能与溶液中的水反应,生成物为氢氧化钠和氢气,有气体产生,氢氧化钠与硫酸铜反应生成氢氧化铜蓝色沉淀,故B错误;C.因钠与溶液中的水反应,生成物为氢氧化钠和氢气,有气体产生;但氢氧化钠不与氯化钠反应,故有气体产生,确无白色沉淀生成,故C错误;D.因为钠的化学性质活泼,投入MgSO4溶液中后,钠首先与水反应生成氢氧化钠和氢气,然后氢氧化钠和硫酸镁之间反应生成氢氧镁白色沉淀,故D正确;故选D。
1.有关金属钠的描述,正确的是
A.金属钠着火时,可使用干冰灭火
B.钠很活泼,需用电解饱和食盐水的方法制备金属钠
C.金属钠投入氯化铜溶液,不能生成红色沉淀
D.金属钠的熔点低于钾
【答案】C
【解析】A.钠着火时生成的Na2O2会与干冰中的CO2反应生成助燃的O2,则钠着火时不能用干冰灭火,应用干燥沙土灭火,A错误;B.电解饱和食盐水生成NaOH、氢气和氯气,无法制备金属钠,B错误;C.金属钠投入氯化铜溶液,Na先与水反应生成NaOH和氢气,氯化铜和NaOH反应生成氢氧化铜蓝色沉淀,不能发生置换反应生成红色沉淀Cu,C正确;D.碱金属元素随着原子序数的增大,其单质的熔点、沸点依次降低,密度依次增大(但钾反常),则钠的熔点高于钾,D错误;故选C。
2.取一小块金属钠放在燃烧匙里加热,下列实验现象中描述正确的是
①金属钠熔化 ②在空气中燃烧,火焰为紫色 ③燃烧后得到白色固体 ④燃烧时火焰为黄色 ⑤燃烧后生成浅黄色固体物质
A.①② B.①③④ C.①④⑤ D.④⑤
【答案】C
【解析】钠的熔点较低,钠在加热条件下与氧气发生反应时,先熔化,与氧气在加热条件下反应生成淡黄色过氧化钠固体,燃烧时火焰为黄色。①钠熔点低,反应放热,金属钠熔化,故正确;②在空气中燃烧,火焰为黄色,故错误;③燃烧后生成产物为过氧化钠,为淡黄色,故错误;④燃烧时火焰为黄色,故正确;⑤燃烧后生成产物为过氧化钠,为淡黄色,故正确;故答案选C。
3.实验室进行钠燃烧实验,下列做法中正确的是
A.近距离俯视火焰 B.用手直接取钠 C.将钠带出实验室 D.用小刀切割钠
【答案】D
【解析】A.金属钠在空气中的燃烧非常剧烈且放出大量的热,不能近距离俯视火焰,以免对人体造成伤害,A错误;B.做实验时,所有药品都不能直接和手接触以免污染试剂或对人体产生伤害,手上可能有汗水,Na和水反应生成的NaOH具有强腐蚀性,所以不能用手直接将金属钠从煤油中取出,而要用镊子夹取,B错误;C.实验剩余的钠要放回原试剂瓶,不能随意丢弃或带出实验室,C错误;D.钠的硬度较小,可以用小刀切割钠,D正确;故选D。
4.根据金属钠与水(滴有酚酞)反应的现象,下列有关说法错误的是
A.钠熔化成闪亮的小球,说明钠的熔点低且反应放热
B.反应后溶液的颜色逐渐变红,说明反应生成了碱
C.该反应中每1mol的Na得到1mol的电子
D.当火灾现场存放有大量金属钠时不能用水来灭火
【答案】C
【解析】A.钠与水反应过程中,钠熔化成闪亮的小球,说明钠与水的反应放热,且钠的熔点低,A正确;B.反应后滴加酚酞,溶液的颜色逐渐变红,说明溶液呈碱性,反应生成了碱,B正确;C.该反应方程式为2Na+2H2O=2NaOH+H2↑,Na元素由0价上升到+1价,每消耗1mol的钠失去1mol的电子,C错误;D.因为钠与水剧烈反应,生成易燃气体H2,所以当火灾现场存放有大量金属钠时,不能用水来灭火,D正确;故选C。
5.下列有关金属钠的说法中正确的是
A.钠与氧气反应的产物与氧气的量有关
B.钠在化学反应中易得到1个电子,表现出还原性
C.金属钠可以从硫酸铜溶液中置换出金属铜
D.金属钠着火不能用水来灭火
【答案】D
【解析】A.钠与氧气反应的产物与反应条件有关,常温生成氧化钠,加热则生成过氧化钠,A错误;B.钠在化学反应中易失去1个电子,表现出还原性,B错误;C.金属钠与硫酸铜溶液反应,优先和水发生反应,不能把铜置换出来,C错误;D.金属钠会与水反应,故钠着火不能用水来灭火,D正确;故答案为:D。
6.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。下面关于金属钠的描述正确的是
A.少量钠应保存在水中
B.钠离子性质很活泼
C.钠很软,在新材料领域没有用途
D.钠的化学性质很活泼,在自然界里不能以游离态存在
【答案】D
【解析】A.钠很活泼能与氧气和水反应,所以少量钠应保存在煤油中,故A错误;B.钠原子最外层一个电子,易失去,所以钠原子具有较强的还原性,而钠离子只能得电子,具有弱氧化性,故B错误;C.钠的导电和导热性较好,在新材料领域有用途,故C错误;D.钠与氧气、水等都能发生剧烈反应,性质活泼,在自然界里不能以游离态存在,故D正确;故答案选D。
7.利用如图所示装置进行金属钠与水反应的实验,液体添加完毕后,关闭活塞,打开右边胶塞,向煤油中加入一小块钠,立即塞好胶塞,可观察到的现象是
A.钠块始终保持在a处,直至完全消失
B.钠沉入U形管b处而后又慢慢浮到a处
C.钠块在水中上下跳动直至消失
D.随着反应进行,煤油与胶塞处液面下降,漏斗中液面上升
【答案】D
【解析】A.a上面为煤油,b为水,钠的密度比煤油大,比水小,所以开始会在a处,但反应中有气体产生,所以会上下浮动,故A错误;B.a上面为煤油,b为水,钠的密度比煤油大,比水小,不会沉入U形管b处,故B错误;C.a上面为煤油,b为水,钠的密度比煤油大,比水小,所以开始会在a处,但反应中有气体产生,所以钠块在煤油中上下跳动直至消失,故C错误;D.因为有气体生成会将水排入漏斗中,所以煤油与胶塞处液面下降,漏斗中液面升高,故D正确;故选:D。
8.某校化学兴趣小组在探究金属与盐溶液反应时,将金属钠放在硫酸铜溶液中发现有气泡和沉淀产生。小组同学对气体和固体沉淀的成分进行如下探究。请你参与探究并回答:
(1)猜想气体可能为氢气。为进一步验证,他们先收集气体,然后将气体通过如图装置(已组装好并检验气密性良好)一段时间,再加热,当黑色粉末完全变红色后继续通入气体直至冷却。由此确定气体为氢气。
①“先通气体一段时间后再加热”的原因是 ;
②“黑色粉末变红色”的化学方程式是 。
(2)猜想沉淀可能是氢氧化铜。他们先将溶液中的沉淀通过 (操作名称)后得到并洗涤;然后进行实验。请你设计实验验证沉淀是氢氧化铜: 。
(3)实验结论:钠与硫酸铜溶液反应产生气体和沉淀,写出反应的化学方程式是 。
(4)实验中钠没有置换出硫酸铜溶液中铜,反应不符合置换反应规律,能否说明钠的金属活动性不与铜: (填写“能”、“不能”、“无法判定”)。
(5)如果将金属钠投入氯化铁溶液中,剧烈反应,现象为产生 和 。
【答案】(1)排尽空气,防止发生爆炸 H2+CuOCu+H2O
(2)过滤 将沉淀加入试管,再加入稀硫酸,振荡,沉淀溶解,溶液呈蓝色,由此确定沉淀是氢氧化铜
(3)2Na+2H2O+CuSO4=Cu(OH)2↓+H2↑+Na2SO4
(4)不能
(5)无色气体 红褐色沉淀
【解析】(1)①装置中的空气与氧气混合会发生爆炸,故先通气体排除装置内的空气;
②氢气在加热条件下还原氧化铜生成铜和水,方程式为:
(2)从溶液中得到固体,操作为过滤;取样于试管中,加入稀硫酸使其溶解,生成了蓝色溶液,就可以证明该固体是氢氧化铜。
(3)钠与硫酸铜溶液反应生成硫酸钠、氢氧化铜和氢气,其方程式为
(4)钠的活动性太强,会先与水反应而不能置换出铜,故不能说明钠的金属活动性小于铜。
(5)钠与水反应产生气泡,生成的氢氧化钠与氯化铁溶液反应生成红褐色的沉淀。
1.关于钠的叙述中,正确的是
A.钠是活泼金属,将其投入硫酸铜溶液中,可置换出铜
B.钠与氧气反应时,产物是由O2的用量决定的
C.加热时,金属钠先熔化,再剧烈燃烧,产生黄色火焰
D.4.6g金属钠投入95.4g水中,所得溶液中溶质的质量分数为8%
【答案】C
【解析】A.钠投入硫酸铜溶液中,实质上是钠先与水反应生成氢氧化钠和氢气,氢氧化钠再与硫酸铜发生复分解反应生成蓝色Cu(OH)2沉淀,不能置换出铜,故A错误;B.常温下钠与氧气反应生成氧化钠,点燃下、钠与氧气反应生成过氧化钠,产物是由反应条件决定的,故B错误;C.钠的熔点较低,加热时,金属钠先熔成闪亮的小球并剧烈燃烧,产生黄色火焰,故C正确;D.4.6 g钠与水反应生成溶质氢氧化钠的质量为8 g,氢气的质量为0.2 g,溶液的质量为4.6 g+95.4 g-0.2 g=99.8 g,故溶液中溶质的质量分数大于8%,故D错误;故选C。
2.“钠与水反应”这一实验中,下列安全提示与本实验无关的是
A.B. C. D.
【答案】D
【解析】A.钠与水反应剧烈,为防止液体溅入眼睛,需戴护目镜,故不选A;B.钠与水反应,用小刀切一小块金属钠,需防止划伤,故不选B;C.氢氧化钠具有腐蚀性,试验后要洗手,故不选C;D.钠与水反应,不需要用电器,故选D;选D。
3.下列关于钠的叙述中,不正确的是
A.钠有很强的还原性 B.钠保存在煤油或石蜡油中,以隔绝空气
C.钠燃烧时发出黄色的火焰 D.Na与CuSO4溶液反应,有红色固体析出
【答案】D
【解析】A.钠原子易失去最外层的1个电子,具有很强的还原性,A正确;B.钠能够与空气中水、氧气反应,保存在煤油或石蜡油中,以隔绝空气,B正确;C.钠的焰色呈黄色,含钠元素的物质灼烧时发出黄色火焰,即钠燃烧时也发出黄色的火焰,C正确;D.钠与硫酸铜溶液反应生成氢氧化铜、硫酸钠和氢气,不会置换出铜,D错误;答案选D。
4.如图,在蒸发皿中放一小块钠,加热至熔化时,用玻璃棒蘸取少量无水CuSO4与熔化的钠接触,瞬间产生耀眼的火花,同时有红色物质生成,据此判断,下列说法正确的是
A.上述反应不能说明钠比铜活泼
B.将无水CuSO4粉末改为CuSO4溶液,反应现象相同
C.加热且无水条件下,Na可以与CuSO4反应并生成Cu
D.上述反应一定不是置换反应
【答案】C
【解析】A.无水CuSO4与熔化的钠接触有红色物质生成,说明熔融的钠将硫酸铜中的铜置换出来,说明钠比铜活泼,钠比铜活泼,故A错误;B.如果钠与CuSO4溶液混合,则钠先与水反应生成氢氧化钠,氢氧化钠再与硫酸铜反应生成氢氧化铜,不会置换出铜单质,故B错误;C.无水CuSO4与熔化的钠接触有红色物质生成,则加热且无水条件下,Na可以与CuSO4反应并生成Cu,故C正确;D.在无水和加热条件下,Na可以与CuSO4反应并生成Cu,属于置换反应,故D错误;故选C。
5.取黄豆大小的金属钠置于含纯水的烧杯中(如图),反应过程中不可能观察到的现象是
A.溶液逐渐变红 B.金属钠四处游动
C.金属钠浮在水面上 D.金属钠熔化成光亮小球
【答案】A
【解析】A.将金属钠放热水中反应生成氢氧化钠和氢气,水中未滴加酚酞试剂,溶液不变红,A符合题意;B.钠与水反应生成氢氧化钠和氢气,推动金属钠四处游动,B不符题意;C.钠的密度比水小,浮在水面,C不符题意;D.钠与水反应放热,将金属钠融化成小球,D不符题意;答案选A。
6.下列关于钠的叙述错误的是
A.取用金属钠时,所需用品一般有小刀、镊子、滤纸、玻璃片
B.金属钠与溶液反应时,既有白色沉淀又有气体逸出
C.金属钠久置空气中最终转变为
D.钠元素只能以化合态形式存在于自然界中
【答案】C
【解析】A.钠较软可以直接切,取用金属钠时,所需用品一般有小刀、镊子、滤纸、玻璃片,故A正确;B.金属钠与水反应生成氢气和氢氧化钠,氢氧化钠和溶液反应生成碳酸钙沉淀,既有白色沉淀又有气体逸出,故B正确;C.Na和氧气生成氧化钠,氧化钠吸收水生成氢氧化钠;和水生成氢氧化钠;和水生成氢氧化钠、和二氧化碳生成碳酸钠;NaOH吸收二氧化碳生成碳酸钠;故长期放置在空气中,最终都将变为,故C错误;D.N钠性质活泼,与空气中的氧气、水反应,钠元素只能以化合态形式存在于自然界中,故D正确;故选C。
7.钠元素广泛存在于自然界,中国科学技术大学的钱逸泰教授等以和金属钠为原料,在700℃时制造出纳米级金刚石粉末和另一种化合物。该成果发表在世界权威的科学杂志上,立刻被科学家们高度评价为“稻草变黄金”.下列有关钠及其化合物的说法错误的是
A.上述反应中氧化剂是
B.钠元素在自然界中只有化合态
C.等量的钠分别与足量的氧气在不同条件下反应,生成失去的电子比生成失去的电子多
D.“稻草变黄金”的过程中元素种类没有改变
【答案】C
【解析】A.和金属钠为原料,在700℃时制造出纳米级金刚石粉末和另一种化合物,根据元素守恒可知该化合物是氯化钠,其中钠元素化合价升高,碳元素化合价降低,所以上述反应中氧化剂是,A正确;B.钠是活泼的金属,极易和水以及氧气反应,所以钠元素在自然界中只有化合态,B正确;C.钠在反应中只能失去1个电子,所以等量的钠分别与足量的氧气在不同条件下反应,生成失去的电子和生成失去的电子一样多,C错误;D.根据元素守恒可知“稻草变黄金”的过程中元素种类没有改变,D正确;答案选C。
8.钠是一种非常活泼、具有广泛应用的金属。
(1)金属钠非常活泼,通常保存在 里,以隔绝空气。
(2)汽车安全气囊的气体发生剂:可由金属钠生产。某汽车安全气囊内含、和等物质。
①当汽车发生较严重的碰撞时,引发分解,从而为气囊充气。用单线桥表示该反应电子转移的方向数目 。
②产生的Na立即与发生置换反应生成,化学方程式是: 。
(3)工业通过电解NaCl生产金属钠:,过程如图:
已知:电解时需要将NaCl加热至熔融状态。NaCl的熔点为801℃,为降低能耗,通常加入从而把培点降至约580℃。
①NaCl固体加热至熔融状态,目的是 。
②粗钠中含有少量杂质Ca,过程Ⅱ在加热条件下除去Ca的化学方程式是: 。
③过程Ⅰ中,能发生像NaCl那样的电解反应而被消耗。但在过程1中却不断地被重新生成,原因是: 。
【答案】(1)煤油
(2)
(3)电离出自由移动的钠离子和氯离子 钙的金属性强于钠,和氯气反应生成氯化钙
【解析】(1)金属钠非常活泼,与空气中氧气、水蒸气等发生反应,通常保存在煤油或石蜡油中以隔绝空气。
(2)①中N元素由-价上升到0价,Na元素由+1价下降到0价,用单线桥表示该反应电子转移的方向数目为:;
②Na与发生置换反应生成和Fe,根据得失电子守恒和原子守恒配平方程式为:;
(3)①把NaCl固体加热至熔融状态,目的是电离出自由移动的钠离子和氯离子;
②粗钠中含有少量杂质Ca,过程Ⅱ除去Ca,生成物是氧化钙和钠,反应的化学方程式是:;
③过程Ⅰ中,CaCl2能发生像NaCl那样的电解反应而被消耗,但在过程Ⅰ中CaCl2却不断地被重新生成,原因是钙的金属性强于钠,和氯气反应生成氯化钙。
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