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3.2 第1课时　钠的性质与制备
【学习目标】
1.通过观察、查阅资料等了解金属钠的物理性质,了解钠在生产、生活中的应用及金属钠的制备方法。
2.通过实验探究钠的化学性质,掌握金属钠与非金属的反应,金属钠与水、酸及盐的反应规律,初步形成基于物质类别、元素价态和原子结构对物质性质进行预测和检验的认知模型。
3.通过对Na2O和Na2O2分别与水、二氧化碳反应的探究,理解Na2O和Na2O2的组成、性质和应用,建立通过实验得到性质结论的认知模型。
【合作探究】
【学习情境】
金属钠在尖端技术、日常生活中有着广泛的应用,钠钾合金可用作快中子反应堆的热交换剂,充有钠蒸气的高压钠灯常用于道路和广场的照明。你知道钠有哪些重要的性质吗?钠通常保存在煤油中,是什么原因呢?
氧化钠、过氧化钠是钠的两种氧化物。过氧化钠因能与二氧化碳反应生成氧气,故可作为呼吸面具中氧气的来源,潜水艇在紧急情况时,也使用过氧化钠来供氧。过氧化钠也可作漂白剂。
任务1　钠与氧气的反应
【新知生成】
实验探究钠与氧气的反应
反应
条件
室温
加热或点燃
实验
步骤
现象及
结论
1.钠保存在　　　　中,可知　　　　　　。
2.可以用小刀切割钠,说明　　　　。
3.新切开的钠具有　　　　色的金属光泽,在空气中很快变　　　　,化学方程式为　;
4.加热时,钠先　　　　　　,然后剧烈燃烧,火焰呈黄色,生成　　　　　　,化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　。
【答案】煤油　钠的密度比煤油的密度大　钠质软(硬度小)　银白　暗　4Na+O22Na2O　熔化成小球　淡黄色固体　2Na+O2Na2O2
【核心突破】
典例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。
典例2　取一小块金属钠放在燃烧匙里加热,观察到下列实验现象:①金属钠先熔化;②在空气中燃烧,发出白光;③燃烧后得白色固体;④燃烧时火焰为黄色;⑤燃烧后生成淡黄色固体。其中描述正确的是(　　)。
A.①② B.①②③ C.①④ D.①④⑤
【答案】D
【解析】钠的熔点只有97.8℃,受热时立即熔化;钠是一种很活泼的金属,受热时与氧气化合生成过氧化钠,呈淡黄色;钠在空气中燃烧,火焰呈黄色。
归纳总结
1.钠在空气中极易被氧化,实验室保存钠时应与空气隔绝,通常保存在煤油中。
2.钠在常温下与氧气反应生成氧化钠,在加热或点燃时生成过氧化钠,反应条件不同,其产物不同。
训练1　金属钠露置在空气中,在其表面不可能生成的物质是(　　)。
A.NaCl B.NaOH C.Na2O D.Na2CO3
【答案】A
【解析】Na与空气中的O2反应生成Na2O,Na2O吸水生成NaOH,NaOH吸收CO2生成Na2CO3。
训练2　下列关于钠的说法正确的是(　　)。
A.熔点很高
B.在空气中燃烧生成氧化钠
C.银白色金属,硬度大
D.在空气中燃烧时产生黄色火焰
【答案】D
【解析】钠极易熔化,熔点很低;钠在空气中燃烧生成过氧化钠;可以用小刀切割金属钠,说明其硬度小。
任务2　钠与水的反应
【新知生成】
　　一、实验探究钠与水的反应
实验操作
实验现象
分析结论
钠在水中的位置
钠的形状变化
钠的运动
反应的声音
溶液的颜色变化
反应的化学方程式
二、钠的制备与用途
1.工业制法:　　　　　　　　　　　　。
2.用途:　　　　;　 　;　 。
【答案】一、
实验现象
分析结论
浮在水面上
钠的密度小于水
熔成一个小球
反应放热,钠的熔点低
四处游动
生成气体
发出咝咝声
钠与水剧烈反应,产生气体
溶液变为红色
生成碱性物质
2Na+2H2O2NaOH+H2↑
二、1.2NaCl2Na+Cl2↑　2.高压钠灯　钠钾合金,作快中子反应堆的热交换剂　冶炼金属:TiCl4+4Na4NaCl+Ti
【核心突破】
典例3　在研究金属钠与水(或溶液)反应的实验中,下列根据实验现象得出的结论不正确的是(　　)。
A.将一小块Na投入水中,钠浮在水面,说明钠的密度比水小
B.将一小块Na投入滴有酚酞的水中,溶液变红,说明反应生成了碱性物质
C.将一小块Na投入CuSO4溶液中,生成蓝色沉淀,说明Na没有Cu活泼
D.点燃Na与肥皂水反应产生的气泡,有尖锐的爆鸣声,说明有H2生成
【答案】C
【解析】根据金属活动性顺序表,钠比铜活泼,C项错误。
归纳总结
1.钠的性质规律口诀
遇水记五点,浮熔游响红;遇酸酸优先,遇盐水在前;遇碱消耗水,遇氧看条件。
2.钠与酸反应时先与酸中的H+反应,如果钠过量,钠把酸消耗尽之后,再与水反应。
3.钠与盐溶液反应,钠先与水反应,再看生成的碱是否与盐反应。
训练3　下列关于金属钠的性质和保存的叙述中,不正确的是(　　)。
A.切下一小块钠,投入水中,钠熔成小球,说明钠与水反应有热量放出
B.钠在纯净的氧气中充分燃烧,生成白色固体Na2O
C.从钠能与水反应可推知钠也能与盐酸反应
D.实验室中,少量的金属钠保存在煤油中
【答案】B
【解析】钠在纯净的氧气中充分燃烧,生成淡黄色固体Na2O2,B项错误。
任务3 认识钠的两种氧化物
【新知生成】
氧化钠和过氧化钠的比较
名称
氧化钠
过氧化钠
化学式
颜色状态
　　　　固体
　　　　固体
氧的价态
类别
　　　　氧化物
其他氧化物,盐
化
学
性
质
与水反应
与CO2反应
与酸反应(以盐酸为例)
用途
脱水剂等
【答案】Na2O　Na2O2　白色　淡黄色　-2　-1　碱性　Na2O+H2O2NaOH　2Na2O2+2H2O4NaOH+O2↑　Na2O+CO2Na2CO3　2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2　Na2O+2HCl2NaCl+H2O　2Na2O2+4HCl4NaCl+O2↑+2H2O　漂白剂和呼吸面具中的供氧剂等
【核心突破】
典例4　下列关于氧化钠和过氧化钠的叙述中,正确的是(　　)。
A.都能与水发生化合反应
B.水溶液的成分相同
C.都属于碱性氧化物
D.与二氧化碳反应生成不同的盐
【答案】B
【解析】过氧化钠与水反应生成氢氧化钠和氧气,不属于化合反应,A项错误;水溶液的成分都是氢氧化钠,B项正确;过氧化钠不属于碱性氧化物,C项错误;生成的盐都是碳酸钠,D项错误。
归纳总结
1.氧化钠是碱性氧化物,过氧化钠不属于碱性氧化物,是一种特殊的氧化物。
2.氧化钠中氧为-2价,过氧化钠中氧为-1价,二者阳离子和阴离子个数比均为2∶1。
3.Na2O2与CO2或H2O反应时,Na2O2既是氧化剂又是还原剂,每产生1mol O2,转移2mol电子。
训练4　下列有关过氧化钠的叙述正确的是(　　)。
A.是一种易溶于水的白色固体粉末
B.与酸反应生成盐和水,所以它是碱性氧化物
C.与水反应时,过氧化钠是氧化剂,水是还原剂
D.与CO2反应时,1mol Na2O2完全反应时转移1mol 电子
【答案】D
【解析】过氧化钠是一种淡黄色的粉末,A项错误;与酸反应时生成盐和水,同时还有氧气生成,所以它不是碱性氧化物,B项错误;过氧化钠与水反应时,Na2O2既是氧化剂又是还原剂,水既不是氧化剂也不是还原剂,C项错误。
课堂小结
【随堂检测】
1.下列关于钠的说法中,正确的是(　　)。
A.金属钠的熔点很高
B.钠是一种银白色金属,硬度很大
C.钠着火时,可用沙土灭火
D.能用钛的盐溶液与钠反应制取金属钛
【答案】C
【解析】钠的熔点较低,A项错误;钠的质地较软,B项错误;钠着火时应用沙土灭火,C项正确;钠的化学性质活泼,能和水剧烈反应,不能从钛的盐溶液中置换金属钛,D项错误。
2.下列关于金属钠的叙述中,正确的是(　　)。
A.Na在空气中燃烧,发出黄色火焰,产物是淡黄色的氧化钠
B.钠在加热时才与O2反应
C.钠与O2、H2O的反应中,钠均作还原剂
D.钠与CuSO4溶液反应既有气体放出又有红色沉淀生成
【答案】C
【解析】A项,产物是过氧化钠;B项,钠在常温下可与O2反应生成Na2O;C项,两个反应中钠均失去电子,作还原剂;D项,应为蓝色沉淀。
3.等质量的两块钠,第一块在足量氧气中加热充分反应,第二块在足量氧气中常温下充分反应,则下列说法正确的是(　　)。
A.两块钠失去的电子数相等
B.两块钠消耗的氧气一样多
C.第二块钠的反应产物的物质的量多
D.两块钠的产物质量一样大
【答案】A
【解析】两块钠的质量相等,则物质的量也相等,而钠在两个反应中都是从0价到+1价,即一个钠失去一个电子,故两块钠失去的电子数相等。根据反应的化学方程式可知,消耗的氧气前者多,产物的物质的量两者相等,产物的质量前者大。
4.根据物质的组成和性质,通过化学变化可以实现物质间转化。下列有关钠及其化合物的叙述错误的是(　　)。
A.反应②表明Na具有强还原性
B.反应④说明NaHCO3的稳定性强于Na2CO3
C.反应⑤⑥都属于歧化反应
D.Na放在空气中表面最终生成Na2CO3
【答案】B
【解析】反应②中钠元素化合价升高,被氧化,表明Na具有强还原性,A项正确;反应④中碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠、水和二氧化碳,说明NaHCO3的稳定性弱于Na2CO3,B项错误;反应⑤、⑥中过氧化钠既是氧化剂又是还原剂,氧元素部分化合价升高,部分化合价降低,所以都属于氧化还原反应中的歧化反应,C项正确;Na久置于空气中,先被氧化生成氧化钠,后生成NaOH,然后潮解后与二氧化碳反应,最终生成Na2CO3,D项正确。

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