高中化学新人教版必修第一册 第2章第1节钠及其化合物第1课时 学案

第1课时活泼的金属单质一一钠

1.结合真实情境中的应用

实例或通过实验探究，了能从钠原子的结构水平认识宏观辨识变化观念通过钠在不同条件下与氧气

解钠的主要性质，了解它钠原子的结构与性质的关系，/与与\反应，形成化学变化是有条

形成“结构决定性质”的观念/微观探析/产衡思想\件的观念"

在生产、生活中的应用。

通过探究金属钠与水、酸、科学探究科学态度通过金属钠在水中的安全操

2.能根据钠的性质分析实碱和盐反应的现象，发现异与与作（钠块的大小，盖玻璃片

验室、生产、生活及环境中常，并利用所学知识解释并/创新意识社会责任、等），培养学习的安全意识和

设计实验探究。/'严谨求实的科学态度。

的某些常见问题.说明妥

善保存、合理使用化学品

的常见方法。

》概念认知•自主学习©

一、钠的存在与物理性质

1.钠元素在自然界中都以化合物的形式存在,如NaCl、Na2CO3>Na2s0,等。

2.钠的物理性质：

钠为银白色固体,密度为0.971g•cm-3,比水的密度小；熔点较低，硬度小，

用小刀可以切割。

二、钠的原子结构与化学性质

钠原子的结构示意图为12/,最外层只有L个电子，在化学反应中容易失电

子，表现很强的还原性。

1.钠与非金属单质反应：

⑴钠与氧气的反应

新切开的钠具有短白色的金属光泽，在空气中很快变暗。将钠块投入热用土国中，

钠先熔化成小球,然后剧烈燃烧，火焰呈黄色，生成淡黄色固体。

⑵钠除与。2反应外，钠还可以与C12在加热条件下反应，化学方程式为2Na+

Cl2=^=2NaClo

2.钠与乩0反应:

根据氧化还原反应规律，预测Na与H20反应的生成物为NaOH、乩。

⑴操作：

⑵现象及结论

现象原因

钠浮在水面上钠的密度比水小

熔成闪亮的小球钠的熔点低且反应放热

钠在水面上迅速游动反应产生气体推动钠游动

发出“嘶嘶”声响钠与水反应剧烈

溶液变红反应生成碱性物质

概念理解

1.判断下列说法是否正确：

⑴钠是银白色金属，熔点低，硬度大。（X）

提示：钠的硬度小，可以用小刀切割。

⑵钠在反应时，只能作还原剂。（V）

提示：钠原子最外层只有1个电子，只能失电子，表现很强的还原性。

⑶钠与反应只能生成淡黄色固体岫2。2。（X）

提示：钠与。2在常温和加热条件下分别生成岫2。和岫2。2。

（4）钠与乩0反应比钠与盐酸反应更剧烈。（X）

提示：钠与乩0反应的实质是与氢离子反应，水中的氢离子浓度小于盐酸，故钠

与盐酸反应更剧烈。

教材挖掘

2.教材中描述“把一块绿豆大的钠放入水中”，实验中取“绿豆大”的钠的目

的是什么？

提示：钠与水的反应剧烈，取“绿豆大”的钠可以保证实验的安全性，若颗粒

过大会发生爆炸。

情境应用

3.某船员在运输盛有钠的铁桶时，不小心把盖子打开，桶内马上冒起浓浓的白

烟，而且一接触桶内物质，双手立刻感到剧烈的疼痛，情急之下他将桶推到江

里。一遇到水，桶立马爆炸。消防队员找来一个较大的白色塑料桶，将打捞上

来的铁桶放在里面，用煤油浸泡。

⑴盛有钠的桶遇水立马爆炸的原因是什么？

提示：由于大量的金属钠与大量的水接触发生剧烈反应，生成大量可燃性气体

——氢气，同时放出大量的热，引起金属钠和氢气的剧烈燃烧，从而引发剧烈

的爆炸现象。

⑵用煤油浸泡铁桶的灭火道理是什么？

提示：钠易与空气中的氧气、水等反应，而钠不与煤油反应，且密度比煤油大，

故将钠保存在煤油中隔绝空气。

》能力形成•合作探究《

学习任务一钠露置在空气中的变化

合作探究

一块金属钠暴露在空气中较长的时间会出现如下现象。

__CO2

银白色金属钠3*表面变暗后出现白色固体③表面变成溶液④白色块状物

风传

质飞:白色粉末状物质

尊画钠在空气中的变化

⑴上述过程①钠表面变暗的原因是什么？

提示：钠与氧气反应生成白色固体Na?。，失去金属光泽。

⑵上述过程②出现白色固体是什么？该过程表现含钠反应物的什么性质？

提示：NaOHoNa?。与水反应生成NaOH,表现碱性氧化物的性质。

⑶写出上述过程④反应的化学方程式。

提示：2NaOH+CO2==Na2CO3+H20,Na2C03+10H20===Na2C03•10H20o

归纳整合

钠长期暴露在空气中，最终转化为Na2c变化过程的现象及主要反应如下:

变化原因或化学方程式

（银白色金属钠）

_oZj——--4Na+O2=2Na2O

（表面.暗）

H^OjNaO+HO=2NaOH

（出或白色固体）22

H01-NaOH潮解

（表面2变*溶液）

CCh|~*2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O

（白色块;伏物质）Na2cO3+10H2O^=Na2co3,10H2O

I-‘一Na2CO3-10H2O=Na2CO3+1OH.O

（白色粉泉状物质）

教师专用©【特别提醒】(1)钠与氧气反应产物不同是由于反应条件不同，碳与氧

气反应产物不同是由于氧气的量不同;

(2)空气中的CO?的量很少，故CO2与氢氧化钠反应只能生成碳酸钠，不能生成碳

酸氢钠。

【思考讨论】

⑴钠单质暴露在空气中会不会有岫2。2生成?

提示：钠只有在加热条件下才会与。2反应生成岫2。2,故钠单质暴露在空气中不

会有岫2。2生成。

⑵钠与氧气反应时，条件不同，生成物不同，消耗等质量的钠，得到不同反应

物时，转移电子数相同吗？

提示：相同。消耗等质量的钠，失去的电子的个数相同，与产物无关。

典例示范

【典例】（双选）钠露置在空气中，其变质过程中不可能产生的物质是（）

A.Na2OB.Na2O2C.NaHCO3D.Na2CO3

教师专用©【解题指南】解答本题时应注意以下两点:

（l）NaOH可与空气中的二氧化碳反应。

（2）空气中的二氧化碳含量少，与氢氧化钠反应不能生成NaHC03o

【解析】选B、Co钠只有在加热条件下才与氧气反应生成Na?。?。钠露置在空气

中的变化过程为Na-NazO-NaOH-Na2c。3•10HQ-Na2cCL不可能会有岫2。2和

NaHCOa生成。

深化思考

钠露置在空气中，其变质过程中涉及的氧化还原反应有几个？（关键能力一理解

与辨析）

提示：1个。钠露置在空气中的变化过程为Na-NazO-NaOH-NazCC^lOHzO

-Na2cO3,属于氧化还原反应的过程有Na变为Na?。，共1个。

□学以致用

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一二

一NaOH-NaCl,则在常温下，上述转化关系|中的物质是（）

A.Na2c。3B.Na20C.Na2sD.Na202

【解析】选B。在常温下，钠与氧气反应生成氧化钠。

if【补偿训练】

关于钠元素的单质及其化合物的叙述不正确的是（）

A.钠，银白色，质软，熔点相对较低，密度比水小

B.大量的钠着火时可以用沙子扑灭，少量的钠应保存在煤油中

C.金属钠在空气中长期放置，最终变为碳酸钠

D.氧化钠和过氧化钠都是白色固体

【解析】选D。根据金属钠的物理性质可以判断钠为银白色，质软，熔点相对较

低，密度比水小的金属，选项A正确；钠着火时可以用沙子灭火，不能用水或

CO2灭火，在实验室中少量的钠保存在煤油中，以隔绝空气，选项B正确；钠在

空气中长时间放置时，发生NaTNazOTNaOHTNa2c。3•lOHzOTNa2c。3等一系列变

化，最终生成Na2c。3,选项C正确；Na?。是白色固体，而Na?。?是淡黄色固体，

选项D不正确。

素养发展

如图所示，先用弹簧夹夹住橡皮管，点燃钠（足量），迅速伸入瓶中并塞上瓶塞。

钠继续燃烧，待反应完全并冷却至原温度，打开弹簧夹，烧杯中水通过导管流

入瓶中。

⑴写出钠燃烧的化学方程式，钠燃烧时瓶中的现象是什么？

提示：2Na+（）2直蟋Na202,黄色火焰，产生淡黄色固体。

⑵水流入瓶中的原因是什么？

提示：瓶内减少，压强减小。

⑶若钠不加热，将钠投入集气瓶底部的水中，烧杯中会看到什么现象?

提示：有气泡产生。因为Na与水反应生成氢气，使瓶内压强增大。

学习任务二钠与水、酸、碱、盐溶液的反应的实质

合作探究

某同学为了探究钠单质与盐的反应，进行了以下两个实验：

实验一：将一块钠投入CuSCh溶液中，实验现象为钠立即熔为小球，并浮在水面

四处游动，伴有嘶嘶的声响，同时溶液中有蓝色沉淀生成。

实验二：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CuSO,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。

⑴请解释实验一中现象并写出有关化学方程式。

提示：钠投入CuS04溶液中，Na先与H20反应生成NaOH和H2:2Na+2H2O=2NaOH

+H2f;生成的NaOH与CuS04反应生成蓝色沉淀Cu(OH)2:2NaOH+

CuS04=Cu(OH)2I+Na2S04o

⑵请解释实验二中，是否发生了置换反应？上述反应能否证明钠可以从CuS04

溶液中置换出铜？能否说明钠比铜活泼？

提示：实验中有红色物质生成，说明熔融的钠将硫酸铜中的铜置换出来并且放

出热量，属于置换反应，钠作还原剂，硫酸铜作氧化剂，说明钠比铜活泼。但

不能证明钠可以从CuS04溶液中置换出铜。

⑶试分析钠单质与盐溶液反应的顺序，Na与盐反应冶炼金属的条件？

提示：钠单质与盐溶液反应时，先与水反应生成氢氧化钠和氢气，再考虑氢氧

化钠是否与盐发生复分解反应；Na与盐反应冶炼金属必须在无水条件下进行,

即熔融状态下。

归纳整合

1.与酸溶液反应:

两司与酸反应2Na+2H。-2NaCl+H"

与酸

先与酸反应2Na十2HC1—2NaCl+H?，

反应酸不

足再与水反应2Na十2H2()^2Na()H+H/

2.与碱溶液反应：其实质是钠与水的反应:

如钠与氢氧化钠溶液的反应，即钠与水的反应。

3.与盐溶液反应:

2Na+2H2()^2NaOII+H2t

先与水反应

溶液二卜再考虑氢氧化|硫酸钠不反应

钠是否与盐发」硫酸铜2Na()H+CuSQ—CuCOH)>(+Na2SQ

生复分解反应

【误区警示】

⑴过量钠与酸溶液反应时，钠先与酸反应，再与水反应，最后消耗完。

(2)钠能与任何水溶液反应。不要认为盐不能与氢氧化钠反应，就不能与钠反应。

⑴钠投入FeCL溶液中有什么现象出现？

提示：金属钠投入FeCk溶液中，先与水反应，钠熔化成银白色小球，浮在水面

上游动，听到嘶嘶声；然后再发生3NaOH+FeCl3=Fe(0H)3I+3NaCl,产生红

褐色沉淀。

(2)“钠不与氯化钠溶液反应”这种说法正确吗？

提示：不正确。钠不与氯化钠反应，但钠与溶剂水发生氧化还原反应。

⑶在一定条件下，Na与熔融盐反应也可以置换出某些金属，写出Na与熔融的

TiCL反应的化学方程式。

高温

提示:4Na+TiCL熔融Ti+4NaCl。

典例示范

【典例】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.HC1B.NaOHC.K2S04D.CuS04

教师专用©【思维建模】解答钠与水溶液反应的思路如下:

困/酸溶液）加入钠与酸直接反应

溶气体（氢气）

卧（非酸溶液）加入钠

与水反应｛氢氧化钠考虑与溶质

是否反应K

【解析】选D。将少量钠投入题述四种物质的水溶液中，均有乩产生，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三个选项中只有乩放出，

故溶液质量是增加的。D选项中由于Na与乩0反应生成的NaOH还能继续与CuS04

反应析出Cu(0H)2沉淀：2Na+CuSO4+2H2O==Cu(OH)2I+Na2s(h+H",故反应

后溶液质量减轻。

深化思考

（1）若题干不变，将C项改成“饱和K2s溶液”是否可选________（填“是”或

“否”），原因是什么？（关键能力一探究与创新）

提示：是。若C项改成“饱和K2s。4溶液"，由于Na与水反应会消耗水，故K2s

会析出，溶液质量会减轻。

⑵若将题干中的“且溶液质量减轻”改成“且有沉淀生成”，答案应选哪项？

(关键能力一分析与推测)

提示：DoD中Na与水反应生成的NaOH会与CuSth反应生成Cu(0H)2沉淀。

教师专用©【规律方法】解答有关钠与盐溶液反应的思维流程

广地()减少一对溶剂质量的影响

盐溶加入Naf生成Na()H-与溶质是否反应

、>Na+H2。反应一

液-生成Hz->对装置的要求

对实验环境的影响或对

f放热-*

溶质的溶解度的影响

学以致用

(2021•聊城高一检测)取一支大试管，加入20mL饱和澄清石灰水(0=1.6

g,cm-3),再加入5mL苯(0=0.87g•cm-3),静置后缓慢加入绿豆粒大小的

钠块(0=0.971g-cm-3)0下列实验现象中，能观察到的有()

①钠在饱和澄清石灰水层反应并四处游动

②有气体产生

③溶液变浑浊

④钠在石灰水与苯的界面处反应并上下跳动

⑤钠停留在苯层不反应

⑥钠块最后消失

A.①②⑥B.②③④⑥C.⑤D.①②③⑥

【解析】选B。根据题意，金属钠的密度小于石灰水，但大于苯，故将金属钠投

入盛有饱和澄清石灰水和苯的大试管中，钠会处于二者的界面处；同时由于钠

与水反应生成氢气，对金属钠产生推动作用，故金属钠在界面处可能做上下跳

动。由于有NaOH生成，并放出热量，Ca（0H）2的溶解度减小，故有Ca（0H）2析出，

溶液变浑浊。

【补偿训练】

某位教师设计了钠与硫酸铜溶液反应实验装置（如图，夹持装置省略）。

①注射器针头②止水夹③短导管④细铜丝⑤⑦直通管

⑥⑫直角导管⑧⑨⑩单孔橡皮塞⑪乳胶管K

实验前将装置中的直角导管（序号为⑫）的上端要和直通管⑤的上端高度相当；

同时止水夹要夹在导气管的乳胶管上，避免逸出气体。

实验操作如下：

⑴向直通管⑤中注满硫酸铜溶液，然后小心且迅速地用带有金属钠（置于细铜

丝上）和导气管的橡胶塞塞紧试管。

可观察到：

a.钠与硫酸铜溶液剧烈反应有无色气体产生，该气体为，直

通管⑤液面逐渐下降，直通管⑦液面逐渐上升，至液面高度如图所示，产生该

现象的原因是，直通管⑤中有蓝

色絮状沉淀生成，该沉淀为o

提示：该气体为氢气。反应产生氢气，直通管⑤中压强增加，所以直通管⑦中

的液面升高。该沉淀为氢氧化铜沉淀。

b.把燃着的火柴置于注射器针头口，打开止水夹。可观察到的现象：o

提示：火柴继续燃烧，产生淡蓝色火焰。

⑵写出钠与硫酸铜溶液总反应的离子方程式：。

2++

提示：2Na+2H20+Cu=Cu（0H）2I+H2f+2Nao

⑶实验过程中可观察到蓝色絮状沉淀中有黑色物质，分析发现该黑色物质是氧

化铜，写出生成黑色物质的化学方程式o

提示：CU（0H）2=^=CUO+H2OO

》学情诊断•课堂测评⑷

1.（水平1）取一块金属钠放在燃烧匙里加热，下列关于该实验现象的描述不正

确的是（）

A.金属钠先熔化

B.燃烧时火焰为黄色

C.燃烧后生成白色固体

D.燃烧后生成淡黄色固体

【解析】选C。由于钠的熔点较低，故钠先熔化，故A正确；钠燃烧时火焰为黄

色，故B正确；与氧气在加热条件下反应生成淡黄色过氧化钠固体，故C错误,

故D正确。

2.（水平2）将钠和碳分别置于如图所示的两个盛满氧气的集气瓶中，燃烧完毕

冷却至室温后，打开装置中的两个弹簧夹，这时观察到的现象是（）

A.水不进入任何一瓶B.水进入左瓶

C.水进入右瓶D.水同时进入两瓶

【解析】选B。根据金属钠和碳与氧气反应的生成物的状态进行分析，钠与氧气

反应生成过氧化钠固体，化学反应为2Na+02速避岫2。2,燃烧后左瓶内气体体

积减少，压强减小；碳与氧气反应生成二氧化碳气体，化学反应为速避

C+02C02,

右瓶内气体体积变化不大，压强变化不大；故燃烧完毕后同时打开装置中的两

个活塞，水只会进入左瓶中，答案选B。

E

下列某学生将一小块钠投入滴有酚献的水中，此实验能证明（）

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

反应后的溶液呈碱性

A.①④B.①②④

C.①③④D.①②③④

【解析】选D。将一小块钠投入滴有酚酰的水中，会观察到金属钠浮在水面上，

证明钠比水轻，故①正确；会观察到金属钠熔成闪亮的小球，并且发出响声，

证明反应放热，钠的熔点低，故②、③正确；同时会观察到溶液变为红色，证

明有碱性物质生成，故④正确。体现了①②③④四点性质。

3.（双选）钛和钛的合金大量用于航空工业，有“空间金属”之称；金属钛可由

反应TiCL+4Na高遍4NaCl+Ti制得。对于反应，下列说法正确的是（）

A.该反应说明钠是强还原剂，可用于冶炼金属

B.该反应条件是TiCL在熔融状态中

CTi是氧化剂

D.TiCL是还原剂

【解析】选A、Bo由TiCL+4Na鱼暹4NaCl+Ti知，钠是强还原剂，可用于冶

炼金属，A项正确；钠性质非常活泼，能用于还原熔融状态TiCL为Ti,B项正

确；该反应中，钛元素化合价降低，TiCL是氧化剂，C、D项错误。

4.（水平2）根据你对金属钠性质的了解，回答下列问题：

⑴关于钠的叙述中，正确的是（填字母）。

A.钠是银白色金属，硬度很大

B.将金属钠放在石棉网上，用酒精灯加热后金属钠剧烈燃烧，产生黄色火焰，

生成过氧化钠

C.金属钠在空气中燃烧，生成氧化钠

D.金属钠的熔点很高

⑵由于金属钠很容易跟空气中的、等物质反应，通常将它保

存在_______里。

⑶将一小块钠投入下列溶液中，既能产生气体又会出现白色沉淀的是

（填字母）。

A.稀硫酸B.硫酸铜溶液

C.氢氧化钠溶液D.氯化镁溶液

⑷为粗略测定金属钠的相对原子质量，设计的装置如图所示，该装置（包括水）

的总质量为ag,将质量为6g的钠（不足量）放入水中，立即塞紧瓶塞。完全反

应后再称量此装置的总质量为Cgo

自水

①列出计算钠相对原子质量的数学表达式（用含有2、8、C的算式表示）O

②无水氯化钙的作用是。

【解析】（1）钠是银白色金属，硬度很小，可以用小刀切，故A错误；钠在空气

中燃烧产物是淡黄色的过氧化钠，故B正确；钠在空气中燃烧产物是淡黄色的

过氧化钠，不是氧化钠，故C错误；金属钠的熔点很低，故D错误；

⑵钠性质很活泼，易和水、氧气反应，所以保存钠时要隔绝空气和水，钠和煤

油不反应，且密度大于煤油，所以保存钠可以放在煤油中；

⑶A.钠和稀硫酸反应生成硫酸钠和氢气，没有沉淀产生，A不选；B.钠投入硫

酸铜溶液中，首先和水反应生成氢氧化钠和氢气，氢氧化钠和硫酸铜