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第二章　海水中的重要元素——钠和氯
第一节　钠及其化合物
第1课时　钠和钠的氧化物
课程标准 核心素养目标
1.结合真实情境中的应用实例或通过实验探究，了解钠及其氧化物的主要性质。
2.了解钠及其氧化物在生产、生活中的应用。 1.科学探究与创新意识：了解钠及其氧化物的主要性质，能依据研究目的设计探究方案。
2.科学态度与社会责任：了解钠及其氧化物在生产、生活中的应用，体会化学对社会进步和人类文明的重要贡献。
化合物
一、活泼的金属单质——钠
1．钠元素在自然界中的存在形式
钠元素在自然界中都以 的形式存在，如NaCl、Na2CO3、Na2SO4等。
2．钠的物理性质
银白色固体
大
小
3．钠的化学性质
(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 色的金属光泽，在空气中切面很快 . 钠先 ，然后与氧气剧烈反应，火焰呈 色，生成
色固体
银白
熔化
黄
淡黄
变暗
条件 常温 加热
反应的
化学
方程式
结论 钠是非常活泼的金属，质软，易被O2氧化生成Na2O或Na2O2
4Na＋O2===2Na2O
[微点归纳]　一定条件下，钠除了能与氧气反应外，还能与氯气等非金属单质反应。
(2)钠与水的反应
Ⅰ.预测
从物质组成及氧化还原反应的角度，预测钠与水反应的生成物：
。
Ⅱ.实验
NaOH和H2
实验操作 实验现象 分析及结论
①钠浮在水面上 钠的密度比水的 .
②钠熔成闪亮的小球 反应 ，钠的熔点 .
③小球在水面上四处游动 反应产生 推动钠球游动
④发出“嘶嘶”的响声，钠球逐渐变小，最后消失 钠与水剧烈反应，产生气体
⑤反应后的溶液呈红色 有 物质生成
小
放热
低
气体
碱性
Ⅲ.结论
钠与水剧烈反应，生成H2和NaOH，该反应的化学方程式为
，离子方程式为
。
二、氧化钠和过氧化钠
1．氧化钠(Na2O)
从物质分类的角度来看，Na2O与CaO相似，都属于 氧化物，试写出下列反应的化学方程式。
2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑
2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑
碱性
(1)与水反应生成碱： 。
(2)与酸性氧化物(如CO2等)反应生成盐： 。
(3)与酸(如稀硫酸等)反应生成盐和水：
。
2．过氧化钠(Na2O2)
(1)过氧化钠与水的反应
Na2O＋H2O===2NaOH
Na2O＋CO2===Na2CO3
Na2O＋H2SO4===Na2SO4＋H2O
实验操作 实验现象 实验结论
试管壁发热 该反应是 反应
产生大量气泡 反应剧烈，有气体生成
带火星木条复燃 反应有 生成
pH试纸变蓝色 有 物质生成
放热
O2
碱性
化学方程式： 。
离子方程式： 。
(2)过氧化钠与二氧化碳的反应
Na2O2与CO2反应的化学方程式为 。
(3)Na2O2的用途
过氧化钠可在呼吸面具或潜水艇中作为 的来源。
2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑
2Na2O2＋2H2O===4Na＋＋4OH－＋O2↑
2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2
氧气
◆归纳总结
元素在自然界中的存在形式
◆方法指导
从钠原子角度认识钠的化学性质
钠原子的最外电子层上只有1个电子，在化学反应中易失去电子，故钠的化学性质非常活泼，具有很强的还原性。
◆要点图解
实验室中钠的保存
◆名师点拨
钠与水的反应
(1)钠与水反应的现象可概括为“浮、熔、游、响、红”。若水中滴加的是石蕊，则溶液变蓝色。
(2)从不同角度认识钠与水的反应：属于置换反应、氧化还原反应、离子反应、放热反应。
◆拓展延伸
钠长期露置于空气中的变化
金属钠长期露置于空气中，最终转化为Na2CO3粉末，该过程的主要变化及现象如下页：
发生反应的化学方程式：
①4Na＋O2===2Na2O；
②Na2O＋H2O===2NaOH；
④2NaOH＋CO2＋(x－1)H2O===Na2CO3·xH2O；
⑤Na2CO3·xH2O===Na2CO3＋xH2O。
◆深化理解
Na2O2与水的反应实质上分为两个过程：
Na2O2＋2H2O===2NaOH＋H2O2
2H2O2===2H2O＋O2↑
(1)Na2O2不是碱性氧化物，因为Na2O2与水反应除生成碱外，还有氧气生成。
(2)过氧化钠中阴离子为O2(2-)，阴、阳离子个数比为1∶2。
(3)Na2O2与CO2或H2O反应时，Na2O2既是氧化剂又是还原剂。
(4)Na2O2与CO2或H2O反应时，每产生1个O2，转移2个电子。转移情况如下：
探究一 钠与酸、碱、盐溶液的反应
某研究性小组的同学通过实验探究钠与酸、碱、盐溶液的反应。分别将一块绿豆大的钠块投入盛有稀盐酸、饱和NaOH溶液和氯化铜溶液的三只烧杯中(如下图所示)，观察实验现象并予以分析。
[问题设计]
(1)实验①中，钠与稀盐酸反应比钠与水反应更剧烈。请分析其原因，并写出钠与稀盐酸反应的化学方程式。
提示：钠与水反应的实质是钠与水电离产生的H＋发生反应，稀盐酸中H＋的浓度远大于水中H＋的浓度；2Na＋2HCl===2NaCl＋H2↑。
(2)实验②烧杯中NaOH溶液出现浑浊现象，请结合化学方程式分析其中的原因。
提示：钠与水发生反应2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，反应消耗溶剂水且生成溶质NaOH，使饱和NaOH溶液达到过饱和状态，析出固体，出现浑浊现象。
(3)实验③氯化铜溶液中并未析出红色的铜，而是产生蓝色沉淀。请分析其中的原因，并写出总反应的化学方程式。
提示：氯化铜溶液中Cu2+以水合铜离子形式存在，钠失去的电子不能被Cu2+获得，而是被外围水分子获得，反应生成的NaOH与CuCl2反应产生Cu(OH)2沉淀；总反应的化学方程式为2Na＋2H2O＋CuCl2===Cu(OH)2↓＋2NaCl＋H2↑。
钠与酸、碱、盐溶液的反应及分析
(1)反应实质：钠与酸、碱、盐的水溶液发生反应，其实质是钠与溶液中的
H＋反应产生H2，且H＋浓度越大，反应越剧烈。
(2)具体分析
反应类型 反应规律 具体分析
钠与酸
溶液反应 先酸后水 将钠投入酸溶液中，钠先与酸反应生成H2；当酸反应完后，钠再与水发生反应
反应类型 反应规律 具体分析
钠与碱
溶液反应 只与水
反应 将钠投入碱溶液中，钠与水发生反应；若为饱和碱溶液，可析出溶质碱
钠与盐
溶液反应 先水后盐 将钠投入盐溶液中，钠先与水发生反应，再考虑生成的NaOH与盐是否发生复分解反应
[例1] 下列关于钠的说法不正确的是(　　)
A．Na和硫酸铜溶液反应无法得到单质铜
B．钠投入水中后熔化成小球，说明反应放热，钠的熔点低
C．钠投入稀硫酸中，剧烈反应，发生轻微爆炸
D．向一只小烧杯中加入等体积的水和煤油，片刻后再向该烧杯中缓慢地加入一块绿豆大的金属钠，可能观察到的现象如右图
D
解析：
钠投入硫酸铜溶液中，会与水反应生成NaOH，CuSO4再与NaOH反应生成Cu(OH)2蓝色沉淀，不能得到铜，A正确；钠投入水中与水反应并放热，由于钠的熔点低，钠迅速熔化成一个闪亮的小球，B正确；钠投入稀硫酸中，由于H＋浓度较大，剧烈反应，发生轻微爆炸，C正确；由于密度ρ(煤油)＜ρ(钠)＜ρ(水)，故钠块应该在煤油与水的交界处上下浮动，D错误。
[深度思考]　将绿豆大的金属钠投入饱和Ca(OH)2溶液中，溶液出现白色浑浊，试分析其原因，并写出反应的离子方程式。
提示：①钠与水反应，消耗溶剂水；②钠与水反应放热，Ca(OH)2的溶解度随温度升高而减小；2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑。
1．将一定量的金属钠投入下列稀溶液中，充分反应后，最终不会产生沉淀的是(　　)
A．硫酸铜溶液 B．氯化钠溶液
C．氯化铁溶液 D．氯化镁溶液
B
钠和水反应生成氢氧化钠和氢气，NaOH和硫酸铜发生复分解反应可生成氢氧化铜蓝色沉淀，和氯化铁反应可生成氢氧化铁红褐色沉淀，和氯化镁反应可生成氢氧化镁白色沉淀，A、C、D均不符合题意。
解析：
探究二 探究过氧化钠与水的反应
某研究性学习小组的同学通过实验探究Na2O2与水的反应，实验操作及现象如下图所示：
[问题设计]
(1)由实验②和③可得出什么结论？写出反应的化学方程式。
提示：Na2O2与水反应生成O2和碱性物质(NaOH)；2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑。
(2)实验③振荡试管，红色褪去，体现了Na2O2的什么性质？实验④加入少量MnO2，观察到溶液中产生较多气泡，推测反应中可能生成哪种物质？
提示：强氧化性；H2O2。
1．基于氧元素价态认识Na2O2的氧化性和还原性
2．过氧化钠与CO2、H2O(g)反应的重要规律
反应先后
规律 从反应结果看，Na2O2与CO2、H2O(g)的混合气体反应时，可看作Na2O2先与CO2反应，后与H2O(g)反应
电子转移
关系 当Na2O2与CO2、H2O(g)反应时，存在如下关系：2Na2O2～O2～2e－
固体质量的
变化关系 CO2、H2O(g)分别与足量Na2O2反应时，固体中增加了“CO”和“H2”
[例2] 某兴趣小组欲探究：①干燥的CO2不与Na2O2反应；②有水的条件下，CO2才能与Na2O2反应。同学们设计的实验装置如右栏上图所示，实验过程中先滴加稀盐酸，打开K1，关闭K2，一段时间后再加热铜丝；充分反应后，再关闭K1，打开K2，观察整个过程中铜丝的变化。
下列说法错误的是(　　)
A．先滴加稀盐酸，后加热的目的是排除装置内的空气
B．饱和NaHCO3溶液的作用是除去CO2中的HCl
C．试剂X是浓硫酸
D．反应过程中铜丝先变黑，后变红
D
装置中含有氧气，会干扰实验，先滴加稀盐酸，后加热的目的是利用生成的二氧化碳排除装置内的空气，A正确；盐酸易挥发，生成的二氧化碳中含有氯化氢，饱和NaHCO3溶液的作用是除去CO2中的HCl，B正确；可用浓硫酸干燥二氧化碳，因此试剂X是浓硫酸，C正确；结合题意可知，整个实验过程先验证干燥的CO2与Na2O2不反应，此时铜丝无明显变化，后验证在有水的条件下，CO2能与Na2O2反应产生O2，铜丝变黑，D错误。
解析：
解答本题的思路如下：
稀盐酸和石灰石反应生成的二氧化碳中含有水蒸气和氯化氢，使其通过饱和碳酸氢钠溶液除去氯化氢，通过浓硫酸除去水蒸气，氧气可以和铜丝在加热条件下反应，从而探究CO2与Na2O2的反应是否必须在有水的条件下才能发生。
2．研究小组探究Na2O2与水的反应。取1.56 g Na2O2粉末加入40 mL水中，充分反应得溶液X(溶液体积几乎无变化)，再进行下图所示实验。
下列说法不正确的是(　　)
A．由实验Ⅲ中现象可知，Na2O2与H2O反应有H2O2生成
B．由实验Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ可知，实验Ⅱ中溶液褪色与H2O2有关
C．由实验Ⅳ、Ⅴ可知，实验Ⅳ中溶液褪色的原因是OH－浓度大
D．向实验Ⅱ褪色后的溶液中滴加盐酸，溶液最终变为红色
D
由实验Ⅲ中的现象可知，向溶液X中加入二氧化锰产生的能使带火星木条复燃的气体为氧气，说明溶液中含过氧化氢，A正确；由实验Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的现象可知，实验Ⅱ中溶液红色褪去的主要原因是生成的过氧化氢具有氧化性，B正确；由实验Ⅳ、Ⅴ可知，在碱溶液中酚酞变红色和氢氧根离子的浓度有关，向实验Ⅳ的氢氧化钠溶液中滴入酚酞溶液变红色，10分钟后溶液褪色，再滴入盐酸反应后氢氧根离子浓度减小，溶液变红色，说明实验Ⅳ中溶液红色褪去是因为OH－浓度大，C正确；实验Ⅱ中溶液红色褪去的主要原因是生成的过氧化氢具有氧化性，把有色物质氧化为无色物质，向实验Ⅱ中褪色后的溶液中滴加盐酸，溶液最终不会变成红色，D错误。
解析：
1．下列关于金属钠的描述不正确的是(　　)
A．银白色金属
B．能与水剧烈反应
C．保存在煤油中
D．在空气中燃烧只生成氧化钠
D　
钠是银白色金属单质，A正确；钠是活泼的金属单质，能与水剧烈反应，B正确；钠的密度比煤油的大，且不与煤油反应，故可以保存在煤油中，C正确；金属钠在空气中燃烧生成淡黄色的过氧化钠，D错误。
解析：
2．下列关于钠及其化合物的说法错误的是(　　)
A．碳酸钠俗称小苏打
B．钠着火时，可用干燥的沙土来灭火
C．过氧化钠可在呼吸面具中作为氧气的来源
D．实验室中，可把钠保存在石蜡油或煤油中
A　
碳酸钠俗称纯碱或苏打，A错误；钠能与氧气、水反应，钠着火时，可用干燥的沙土来灭火，B正确；过氧化钠和二氧化碳反应放出氧气，过氧化钠可在呼吸面具中作为氧气的来源，C正确；钠的密度大于煤油、石蜡油，在实验室中，可把钠保存在石蜡油或煤油中，D正确。
解析：
3．等质量的两块钠，第一块在足量氧气中加热，第二块在足量空气(常温)中充分反应，则下列说法正确的是(　　)
A．第一块钠失去电子多
B．两块钠失去电子一样多
C．第二块钠的反应产物质量大
D．两块钠的反应产物质量一样大
B　
钠在氧气中加热生成Na2O2，在常温下与O2反应生成Na2O，生成物中Na都显＋1价，故等质量的钠被氧化时失去电子数相同，A错误，B正确；等质量的钠与O2反应生成Na2O2的质量比生成Na2O的质量大，C、D错误。
解析：
4．下列关于氧化钠、过氧化钠的说法正确的是(　　)
A．将Na2O投入紫色石蕊溶液中，溶液变红
B．31 g Na2O与39 g Na2O2投入足量等体积的水中，所得的NaOH溶液浓度相同
C．Na2O吸收CO2产生O2，可用作呼吸面具供氧剂
D．将14 g CO充分燃烧生成的CO2与足量Na2O2完全反应，固体质量增加28 g
B　
Na2O与水反应生成氢氧化钠，氢氧化钠溶液显碱性，能使石蕊变蓝，A错误；31 g Na2O与39 g Na2O2投入相同体积的足量水中，生成的NaOH都是40 g，且液体的质量都增加31 g，所得的NaOH溶液的浓度相同，B正确；Na2O2吸收CO2产生O2，可用作呼吸面具供氧剂，而不是Na2O，C错误；将14 g CO充分燃烧生成的CO2与足量Na2O2完全反应，生成Na2CO3，反应后固体增加的质量等于起始CO的质量，即固体增重14 g，D错误。
解析：
5．某化学研究小组在实验室中探究金属钠的性质。
(1)某同学夹取一块钠，用滤纸擦干后切取一小块放在下图所示装置上，做钠的燃烧实验。
①钠切开后光亮的表面迅速变暗，反应的化学方程式为
______________________________________________________。
4Na＋O2===2Na2O
②钠燃烧生成淡黄色固体，反应的化学方程式为
__________________________________________________________。
(2)如下页图所示，调节U形管内两侧液面相平，向试管中加入一小块Na，再加入10 mL蒸馏水，观察到试管内产生大量气泡。
①实验中观察到U形管内液面________(填序号)，则该反应为放热反应。
A．左侧较高
B．右侧较高
C．左、右两侧一样高
②写出钠与水反应的离子方程式：
_________________________________________________________。
B
2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑
解析：

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