第一节 钠和钠和氧化物

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第一节 钠和钠和氧化物

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第一节 钠和钠和氧化物
【基础考点梳理】
一.钠:
1.Na原子结构:
电子式: 原子结构示意图:
最外层电子只有一个,极易 电子,而达到稳定结构,形成阳离子Na+,
钠的 性极强,而钠离子 性极弱。
2.钠的物理性质
钠是一种 色、有金属光泽、质软(可用刀切割),密度小(0.97g/cm3)于水的
密度,大于煤油、乙醇的密度,熔点低,熔点97.81℃,沸点882.9℃,电和热的良导体。
3.钠的化学性质
⑴与非金属反应:
①与O2 反应:
常温下与O2化合,使其表面因被氧化而变暗。
化学方程式为: (Na2O不稳定)
钠在空气中或氧气中燃烧,生成淡黄色固体Na2O2
化学方程式为:
②与硫反应:
化学方程式为: (常温,研磨爆炸)
③与Cl2反应:化学方程式为:
⑵与水反应:
【实验】取一盛水的烧杯,水中加入酚酞,取一黄豆大小的钠放入水中。
观察现象:①钠浮在水面上(原因 )
②熔化成闪亮的小球(原因 )
③四处游动,(原因 )
④发出“嘶嘶”声(原因 )
⑤溶液呈红色(原因 )
化学方程式:
离子方程式:
【实验】怎样取用黄豆大小的钠?
⑶与酸反应
钠有强的还原性,与水电离出的H+发生氧化还原反应,某物质提供的H+浓度越大,钠与其反应的速率越大,反应优先进行。
如HCl>CH3COOH>C6H5OH>CH3CH2OH
Na + HCl = (比水反应剧烈,易爆炸,要特别小心)
离子方程式:
若酸反应完,余下的钠再与水反应。(2Na+2H2O=2Na++2OH—+H2↑)
Na + CH3COOH =
Na + C6H5OH =
Na + CH3CH2OH =
⑷钠与盐反应
首先与水反应生成NaOH,NaOH再与盐反应生成难溶性碱,若NaOH与盐不能反应,则钠只与水反应。 如:
①钠投入到硫酸钾溶液中,只与水反应。
②钠投入到硫酸铜溶液中:
2Na + 2H2O=2NaOH + H2↑ 
2NaOH + CuSO4=Cu(OH)2↓ + Na2SO4 (离子方程式: )
总化学方程式:2Na + 2H2O + CuSO4=Cu(OH)2↓+ Na2SO4 + H2↑
总离子方程式:
③钠与氯化铁溶液反应
2Na + 2H2O=2NaOH + H2↑ 
NaOH + FeCl3= (离子方程式: )
总化学方程式:
总离子方程式:
④钠与某些熔融盐反应时,置换出相应的金属
Na + TiCl4(熔融) =
4.钠的存在:
由于钠的性质很活泼,故在自然界中不能以 态存在。钠的化合物在自然界存在很
广泛,主要以氯化钠形式存在。
5.钠的保存:
由于钠很容易与空气中的氧气和水反应,故通常保存在 中,使钠与空气中的氧气和水隔绝,汽油易挥发,CCl4密度比钠大,均不能用于保存金属钠。
6.钠的制备:
Na+的氧化性很弱,要实现Na+→Na的变化,通常用电解法:(电解熔融的氯化钠)
2NaCl2Na+Cl2↑
7.钠的用途
①制Na2O2等化合物。
②钠钾合金(含钾50%~80%)为液态,用于原子反应堆的导热剂。
③作强还原剂将某些稀有金属从它们的卤化物中还原出来。4Na + TiCl4 = 4NaCl + Ti
④用在电光源上。(高压钠灯)
二.钠的氧化物
1.Na2O与Na2O2的比较:
名称 氧化钠 过氧化钠
化学式
氧元素化合价
电子式
阴阳离子个数比
化合物类型
所属类别
颜色状态
生成条件
化学性质 与H2O
与CO2
与盐酸
保存
用途 ※※※※※※※※ 漂白、杀菌、消毒、供氧剂
【思考】金属钠着火应该用什么扑灭?
2.Na2O2与水反应的本质:
Na2O2与水、酸反应都是和H+反应生成H2O2和Na+,如:
Na2O2 + 2H2O = 2NaOH + H2O2
H2O2不稳定,易分解。2H2O2 = 2H2O + O2↑
总方程式为:2Na2O2 + 4H2O = 4NaOH + 2H2O + O2↑(请用双线桥标电子转移)
该反应的氧化剂是 ,还原剂是 ,
氧化产物是 ,还原产物是 。
【实验】向盛有滴入酚酞的NaOH溶液的试管中加入过氧化钠固体,振荡,观察现象。
 现象是
基础考点梳理答案:
一、钠
1.Na· 失   还原  氧化  
2.银色
3. (1)① 4Na+O2=2Na2O 2Na+O2=Na2O2 ②2Na+S=Na2S ③2Na+Cl2=2NaCl
(2)①密度比水小;②放热反应,钠有银白色金属光泽,熔点低;③生成氢气,推动小球;④氢气吹动水的声音,反应剧烈,放热;⑤生成NaOH,使溶液呈碱性。2Na+2H2O=2NaOH+H2↑ 2Na+2H2O=2Na++2OH-+H2 用镊子在煤油中夹取一块钠,放在滤纸上,用小刀切割成黄豆粒大小。
(3)2Na+2HCl=2NaCl+H2↑ 2Na+2H+=2Na++H2↑ 2Na+2CH3COOH=2CH3COONa+H2↑
2Na+2C6H5OH=2C6H5ONa+H2↑ 2Na+2CH3CH2OH=2CH3CH2ONa+H2↑
(4)②2Na+2OH-+Cu2+=Cu(OH)2↓+2Na+ 2Na+2H2O+Cu2+=Cu(OH)2↓+2Na++H2↑
③3NaOH+FeCl3=Fe(OH)3↓+3NaCl Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓
6Na+6H2O+2FeCl3=Fe(OH)3↓+6NaCl+3H2↑ 6Na+6H2O+2Fe3+=2Fe(OH)3↓+6Na++3H2↑
④4Na+TiCl4=Ti+4NaCl
4.游离 5.煤油
二、钠的氧化物
1.
名称 氧化钠 过氧化钠
化学式 Na2O Na2O2
氧元素化合价 -2 -1
电子式 Na+ Na+
阴阳离子个数比 1︰2 1︰2
化合物类型 离子化合物 离子化合物
所属类别 碱性氧化物 过氧化物
颜色状态 白色固体 淡黄色晶体
生成条件 常温 加热
化学性质 与H2O Na2O+H2O=2NaOH 2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑
与CO2 Na2O+CO2=Na2CO3 2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2
与盐酸 Na2O+2HCl=NaCl+H2O 2Na2O2+4HCl=4NaCl+O2↑
保存 密闭保存 密闭保存
用途 ※※※※※※※※ 漂白、杀菌、消毒、供氧剂
用砂子扑灭。
2. 2Na2O2+4H2O=4NaOH+2H2O+O2↑ Na2O2 Na2O2 O2 H2O 红色褪去
【解题方法规律技巧大放送】
1、 钠与含—OH物质的反应规律
当Na与含有—OH的物质发生反应时,反应的剧烈程度取决于—OH上氢原子的活泼
性即—OH上氢原子电离的难易。越容易电离的反应越剧烈。例如:将钠加入到下列物质中:①水 ②乙醇 ③醋酸,其反应的剧烈程度的顺序为:③>①>②。
二.过氧化钠的强氧化性
1.Na2O2与SO2反应:Na2O2+SO2=Na2SO4
2.Na2O2投入FeCl2溶液中,可将Fe2+氧化成Fe3+,同时生成Fe(OH)3沉淀。
3. Na2O2投入到氢硫酸中,可将H2S氧化成单质硫,溶液变浑浊。
4.Na2O2投入Na2SO3溶液中,可将SO32-氧化成SO42-
5.Na2O2投入品红溶液中,因其有氧化性,所以有漂白性,可使品红溶液褪色。
三.Na2O2和CO2、H2O反应的有关问题
1. Na2O2与CO2、H2O反应中Na2O2既是氧化剂,又是还原剂。
2. 有关Na2O2与CO2、H2O的几个重要关系
①电子转移关系:当Na2O2与CO2、H2O反应时,每产生1molO2时转移2mole-
②气体体积关系;若CO2和水蒸气的混合气体(或单一气体)通过足量Na2O2,产生氧气体积或气体减少体积均为原气体体积的1/2.
③固体质量关系:相当于固体(Na2O2)只吸收了CO2中的“CO”,“H2O”中的“H2”;可以看作发生相应的反应:Na2O2+CO=Na2CO3、Na2O2+H2=2NaOH(实际上两反应不能发生)
④先后顺序关系:一定量的Na2O2与一定量CO2和H2O(g)的混合气体反应,应视作Na2O2先与CO2反应,待CO2反应完成后,Na2O2再与H2O发生反应。
【例1】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. B. C. D.
答案:D
解析:少量钠投入上述四种物质的水溶液中,均有产生,故都满足题目的第一个条件“有气体放出”,而反应后“溶液质量减轻”是指投入的金属钠的质量小于脱离溶液的物质的质量。在A、B、C三个选项中一只有放出,故溶液质量是增加的。D选项中由于与反应生成的NaOH还能继续与反应析出沉淀:,反应后溶液质量减轻。
【例2】200℃时,11.6g由CO2和H2O组成的混合气体与足量的Na2O2充分反应后,固体质量增加3.6g,则原混合气体的平均相对分子质量为 ( )
A. 5.8 B. 11.6 C. 23.2 D. 46.4
答案:C
解析:本题属于混合物计算题。
2Na2O2+2H2O = 4NaOH+O2↑ Δm
2mol 4g
x 2x
2Na2O2+2CO2 =2 Na2CO3+O2 Δm
2mol 56g
y 28y
则:18x+44y=11.6 2x+28y=3.6
解得:x=0.4mol,y=0.1mol
M=11.6g/(0.1+0.4)=23.2
【例3】将1 mol的NH4HCO3受热完全分解后,使产物维持气态进行下列实验:(1)若将生成物全部依次通过足量Na2O2和足量浓H2SO4时,Na2O2增重a g,浓H2SO4增重b g;(2)若将生成物全部依次通过足量浓H2SO4和足量Na2O2时。则浓H2SO4增重c g,Na2O2增重d g。则a、b、c、d质量从大到小的顺序正确的是( )
A.c>a>d>b B.a>b>c>d
C.d>c>b>a D.b>a>d>c
解析:1 mol NH4HCO3受热完全分解产生NH3、H2O、CO2各1 mol,将其通过过氧化钠会增重30 g,然后通过足量浓H2SO4时会增重17 g;若首先通过足量浓H2SO4时会增重35 g,然后过氧化钠会增重28 g
答案:A
四.钠参与的置换反应
钠是一种还原性很强的单质,能与众多的物质发生置换反应,但因钠性质非常活泼,故其参与的置换反应情况比较复杂。
1.在溶液中的置换反应:
可以肯定地说:钠在水溶液中一定能发生反应,但溶液中溶质种类的差异会导致钠反应过程的差异,有的是先与溶质反应,待溶质消耗完后再与水反应;有的是直接与水反应。
⑴与水的反应:
水是具有一定氧化性的物质,而钠是一种强还原剂,故二者相遇能发生氧化还原反应:
2Na + 2H2O=2NaOH + H2↑,其本质是钠被水电离出的H+所氧化。
⑵与酸的反应:
由于酸能电离出大量的H+,故酸是一种氧化性比水强的氧化剂,因此钠遇到酸溶液时会发生更剧烈的氧化还原反应,其中与盐酸、稀硫酸、磷酸等非氧化性酸反应的本质为置换反应:2Na + 2H+ = 2Na+ + H2↑。当酸不足时,过量的钠会与酸溶液中的水继续反应直至消耗完。
⑶与盐溶液的反应。
钠与盐溶液的反应本质上是先与溶液中的水反应直至钠消耗完,但反应中生成的NaOH有可能继续与盐电离出的离子发生离子反应生成难溶性的碱或NH3、或酸根离子与水。
①钠与铵盐的反应:
这种反应中生成两种气体即氢气、氨气。
有关反应为: 2Na + 2H2O = 2Na+ + 2OH + H2↑ OH- + NH4+ = NH3↑ + H2O。
②钠与其它正盐溶液的反应:
生成的NaOH可能与金属离子反应生成沉淀。
如与氯化铜溶液的反应有氢氧化铜生成:Cu2+ + 2OH- = Cu(OH)2↓。
③钠与酸式盐的反应:
这又分强酸的酸式盐与弱酸的酸式盐两种情况,
前者如NaHSO4溶液,由于这类盐能完全电离出盐中的氢,故反应的本质相当于与酸的反应。后者如NaHCO3、Ca(HCO3)2溶液,与水反应生成的OH-首先将酸式酸根离子中的氢中和掉。
后期发生的反应分别为:
OH- + HCO3-= CO32-+ H2O
OH- + HCO3- + Ca2+ = CaCO3↓ + H2O (或2OH- + 2HCO3- + Ca2+ = CaCO3↓ + 2H2O + CO32-)
⑷与碱溶液的反应:钠与各种碱溶液的反应本质上是与水的反应。
【结论】综上所述,钠在水溶液中的反应规律是:有酸时酸先反应,无酸时水先反应,生成的NaOH随后可能与溶液中的阳离子、铵根离子、酸式酸根离子发生离子反应。
2.在溶液中反应产生的现象分析:
⑴ 共性:因为钠在上述反应中均属于剧烈的置换反应,故有共同的现象产生:
①浮:即钠浮在液面上。②熔:钠熔化成光亮的小球。③动:在液面上不停地游动直至反应完。
④响:反应中不停地发出“嘶嘶”的响声。
⑵ 差异性:与酸及溶液呈酸性的盐溶液反应时,由于溶液中H+浓度较大,反应比钠与水剧烈,最后钠可能在液面上发生燃烧。与盐溶液反应时,还可能会生成沉淀(如生成难溶碱)、
气体(NH3)等。
3.特殊的置换反应:
钠不仅在溶液中能发生置换反应,在熔融状态下也可发生置换反应。工业上常用钠作还原剂在熔融状态下冶炼某些金属,如钾、钛等。
反应为:Na + KCl = NaCl + K↑,4Na + TiCl4 = 4NaCl + Ti
【第一节 钠及钠的氧化物跟踪训练】
1.在烧杯中加入水和苯(密度0.88g/cm3)各50mL。将一小粒金属钠(密度0.97g/cm3)投入烧杯中。现象可能是( )
A.钠在水层中反应并四处游动 B.钠停留在苯层中不发生反应
C.钠在苯的液面上反应并四处游动 D.钠在苯与水的界面处反应并作上下跳动
【答案】D
【解析】 钠的密度比水的密度小,比苯的密度大。钠落在水与苯的界面上,钠与水反应生成氢气,氢气使钠向上运动,氢气与钠球脱离,钠在重力作用下,又返回界面。
2.下列物质久置于空气中,会因发生氧化还原反应而变质的是( )
A.Na B.Na2O C.Na2O2 D.NaOH
【答案】AC
【解析】 变质后的物质全是Na2CO3,Na被氧化而变质;Na2O2发生氧化还原反应而变质。
3.将一小块金属钠投入盛有5ml澄清石灰水的试管里,不可能观察到的现象是( )
A.钠熔成小球并在液面滚动 B.有气体产生
C.溶液底部有银白色物质生成 D.溶液变浑浊
【答案】C
【解析】钠与水反应熔化成小球,且产生H2,因水被消耗澄清石灰水中溶解的Ca(OH)2析出溶液变浑浊。
4.将6gNa和3.2gS迅速混合,放在石棉网上加热,反应后所得固体成分是( )
A.Na2O 和S B.Na2O和Na2O2 C.Na2O 和Na2S D. Na2O2和Na2S
【答案】D
【解析】Na和S反应剧烈生成Na2S。又因Na过量,故在空气中加热又生成Na2O2。
5.取一小块金属钠放在石棉网上加热,下列实验现象描述正确的是( )
(1)钠先熔化
(2)在空气中燃烧产生黄色火花
(3)燃烧后得到白色固体
(4)燃烧火焰显黄色
(5)燃烧后得到浅黄色固体
A(1)(2)(5) B(1)(2)(3)
C(1)(3)(5) D(1)(4)(5)
【答案】D
【解析】金属钠在空气中燃烧的现象,因为钠的熔点低所以先熔化;焰色反应为黄色;区别Na与O2在不同条件下反应的产物。钠在空气中燃烧产生黄色火焰,得到浅黄色固体Na2O2.
6.把金属钠2.3 g溶于水中,要使所得溶液中,钠离子与水分子个数之比为1︰100,则所需要水的质量是( )
A.181.8 g B.180 g C.181.6 g D.220 g
【解析】A这是一题集中了钠与水反应,钠质量与微粒数目联系的题目。运用物质的量的概念求解很方便。为要使水中水分子与钠离子保持100︰1,不能忽视钠溶于水中要消耗一定量的水,即要把它补进去。需水的量共10.1mol×18g·mol-1 =181.8 g
7.用8.2gNa2O2与足量的CO2完全反应生成碳酸钠的质量为( )
A.10.6 g B.10.8 g C.11 g D.11.2 g
【解析】B 反应的实质是:每摩尔 Na2O2中的有1摩尔O化合降低生成碳酸钠,所以碳酸钠的式量为108, 生成碳酸钠的质量为: ×108g/mol=10.8 g
8.在一定温度下,向饱和的烧碱溶液中放入一定量的过氧化钠,充分反应后恢复到原来的温度,
下列说法正确的是( )
A.溶液中Na+浓度增大,有O2放出 B.溶液中OH-浓度不变,有H2放出
C.溶液中Na+数目减少,有O2放出 D.溶液中OH-浓度增大,有O2放出
【解析】C 饱和的烧碱溶液Na+浓度与OH-浓度不变,但因过氧化钠与水反应,水被消耗,溶液中Na+数目减少。
9.200℃时,11.6g CO2和H2O的混合气体与足量的足量的Na2O2充分反应后,固体质量增加了3.6g,则原混合气体的平均分子量为( )
A. 5.8 B. 11.6 C. 23.2 D. 46.4
【解析】C
由质量守恒定律可知,生成O2的质量为,,另根据
可知参加反应的CO2和H2O的物质的量必为O2的2倍,即
从题型分析,本题为选择题,可充分利用选项,结合极端思想和平均思想解题。由于CO2和H2O的混合气体的平均分子量只能在18至44之间,认真观察选择题的4个选项,只有C可能正确。
10.将4.6克钠投入95.6克水中,所得溶液的溶质的质量分数是( )
A.4.6% B.7.6% C.8% D.10%
【解析】C 解此题要注意几点:Na投入水中立即反应,得到的溶质是NaOH的溶液,所以此题是求生成的NaOH的质量分数;另外反应中有气体(H2)放出,所以溶液的质量在反应后有改变,因而通过化学方程式找出溶质的质量,计算。
设生成x g NaOH,y g H2。
2Na+2H2O===2NaOH+H2↑
2×23 2×40 2
4.6 x y
X=8 g, y=0.2 g,NaOH的质量分数×100%=8%。
11.取a g某物质在氧气中完全燃烧,将其产物跟足量的过氧化钠固体完全反应,反应后固体的质量恰好也增加了 a g,下列物质中不能满足上述结果的是( )
A.H2 B.CO C.C6H12O6 D.C12H22O11
【解析】D 过氧化钠吸收气体的质量增加规律:若气体符合CO或H2及组成符合(CO)m(H2)n的纯净物或混合物,燃烧物的质量即固体Na2O2的质量增加量。C12H22O11不符合(CO)m(H2)n的形式。
12.有一不饱和的NaOH溶液,加入a mol Na2O或b mol Na2O2或c mol NaOH均恰好得到饱和
NaOH溶液(恒温),则a、b、c关系正确的是( )
A.a=b<c/2 B.a=b>c/2 C.c>b>a D.a=b>2c
【解析】A Na2O+H2O==2NaOH
2H2O+2Na2O2===4NaOH+O2
从两方程式中可看出:等物质的量的Na2O和 Na2O2消耗等量的水产生等量的NaOH,所以a=b,加 NaOH溶液中水不减少,所需NaOH的量多,a=b<。
13.有两个实验小组的同学为探究过氧化钠与二氧化硫的反应,都用下图所示装置进行实验。通入SO2气体,将带余烬的木条插入试管C中,木条复燃。
请回答下列问题:
⑴ 第1小组同学认为Na2O2 与SO2 反应生成了Na2SO3和O2 ,该反应的化学方程式是
⑵ 请设计一个实验方案证明Na2O2 与SO2 反应生成的白色固体中含有Na2SO3
⑶ 第二小组同学认为Na2O2 与SO2 反应除了生成Na2SO3和O2 外,还有Na2SO4生成。为检验
是否有Na2SO4生成,他们设计了如图所示方案:
上述方案是否合理? 请简要说明两点理由:


【答案】:(1)2Na2O2+2SO2=2Na2SO3+O2
(2)取少量白色固体于试管中,向试管中加入稀盐酸,将生成的气体通入品红溶液中,品红溶液褪色,说明白色固体中含有Na2SO3。
(3)不合理 ①稀硝酸可以氧化BaSO3,生成BaSO3。
②白色粉末中含有过量的过氧化钠,也可以氧化Na2SO3,生成Na2SO4。
14.已知甲、乙、丙为常见单质,A、B、C、D、X、Y、Z为常见的化合物。Y的摩尔质量为已知甲、乙、丙为常见单质,A、B、C、D、X、Y、Z为常见化合物,Y的相对分子质量比Z小16,乙与丙的相对分子质量相同,B的相对分子质量比D的小2,B与X的相对分子质量相同,各物质转化关系如下图(各反应条件已略去)。
(1)丙和B的分子式分别为_____________和_____________
(2)Y转化为Z的化学方程式为__________________________
(3)B与D反应的化学方程式为__________________________
【答案】(1)O2;Na2O2 (2)2Na2SO3+O2=2Na2SO4 (3)2SO3+2Na2O2=2Na2SO4+O2
【解析】甲、乙、丙为常见单质,且乙与丙的相对分子质量相同,Y的相对分子质量比Z小16,即Z比Y多一个氧原子。根据题中“”和“”两条线,应能判断出是连续氧化过程(此为该题突破点),则初步推断丙为O2,乙为S,C为SO2,D为SO3,A、B均为氧化物。
又根据C+A→Y,即SO2+A→Y,则A为碱性氧化物,可知甲为常见金属钠,A为Na2O,B为Na2O2,则X为Na2S,Y为Na2SO3,Z为Na2SO4。
15. 如图所示,“二氧化碳是否在有水存在时才能和过氧化钠反应?”可通过以下实验证明:
(1)按图装置,在干燥的试管Ⅲ中装入过氧化钠后,在通入二氧化碳之前,应事先用弹簧夹(K1、K2)夹持好,其目的是

(2)试管Ⅰ内的试剂应该是 时,打开弹簧夹K1、K2,加热试管Ⅲ约5分钟,将带火星的木条插入管Ⅱ的液面上,可观察到带火星的木条不能燃烧,且管Ⅲ内的淡黄色粉末没发生变化,则所得的化学结论是 ;
(3)试管Ⅰ内的试剂为二氧化碳的饱和水溶液时,其他操作同(2),通过
现象以证明过氧化钠与潮湿的二氧化碳能反应且放出氧气。
【答案】(1)防止试管Ⅰ、Ⅱ溶液中水蒸气进入干燥试管Ⅲ中,保证Na2O2在通过CO2前无水存在。
(2)浓H2SO4;在无水存在的条件下,CO2不与Na2O2反应。
(3)带火星的木条在管Ⅱ的液面上复燃,管Ⅲ中淡黄色粉末变白。
【解析】本题旨在利用对比实验,探究Na2O2与CO2反应的环境,故在实验步骤中,首先让Na2O2与干燥的CO2反应,必须保证整个环境不能有水,故通入反应装置前CO2必须干燥。
2
8
1
+11
O
2–
Na+
[
O
O
]2-
Na+
失2e-
得2e-
将B中反应
后的固体溶解于水
BaCl2 溶液
白色沉淀
稀硝酸
仍有部分白色
沉淀不溶解,
证明有Na2SO4
生成
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