钠电池-点亮钠及其化合物的探究之旅-高一化学人教版2019必修第一册

第二章海水中的重要元素—钠和氯第一节钠及其化合物第一课时活泼的金属单质—钠钠电池——点亮钠及其化合物的探究之旅11807年，戴维将注意力转向了氢氧化钠（NaOH），当时被称为苛性碱。他设计了一个实验，使用电流电解氢氧化钠溶液。在实验过程中，他观察到当电流通过溶液时，会产生气泡和热量，同时在电极附近形成了一种闪亮的金属物质。这种金属物质就是戴维首次分离出来的金属钠。汉弗里·戴维(1778-1829)23活泼金属单质---钠类别锂电池钠电池地壳丰度差异大锂资源丰度：0.0065%75%分布在美洲钠资源丰度：2.75%分布于全球资源价格不同锂资源：150元/kg钠资源：2元/kg集流体选择不同负极集流体必须为铜箔（贵）正负极集流体均为钼箔（便宜）电池成本大小能量密度150-250Wh/kg100-150Wh/kg电压3.0-4.5V2.8-3.5V循环周期3000+次2000+次问题1:钠-空气电池可能具有什么优势?钠的性质钠的用途活泼金属单质---钠4微观探析Na281+11在自然界中常以化合物的形式存在问题2:科学家为什么从锂电池联想到钠电池？我国在钠电池研究领域处于世界领先地位:我国科学家在高比能钠电池方问取得重要成果:2022年6月2日，我国科学家中国科学院物理研究所/长三角物理研究中心，天目湖先进储能技术研究院/中科海钠胡勇胜团队在国际顶级期刊NatureEnergy《自然-能源》上在线发表了关于界面调控实现高比能钠离子电池的最新进展"。钠的存在钠的存在钠的性质前景展望活泼金属单质---钠5问题3:钠空气电池工作时，发生的反应是什么？【信息支持】锂-空气电池放电原理(电池内催化剂)①取:用镊子从煤油中取出一小块钠②吸:用滤纸吸干表面煤油，放在玻璃片上③切:镊子夹住钠，用小刀切下一小块钠。④观：放置空气中，观察钠切面的光泽和颜色变化。⑤放:将钠全部放回煤油中。记录实验现象，并解释产生此现象的原因。实验探究1:常温时钠和氧气的反应钠的存在钠的性质前景展望活泼金属单质---钠6问题3:钠空气电池工作时，发生的反应是什么？【资料卡片】

白色

淡黄色钠的存在钠的性质前景展望活泼金属单质---钠7常温下：4Na+O2=2Na2O白色固体变成白色问题3:钠空气电池工作时，发生的反应是什么？钠的存在钠的性质前景展望活泼金属单质---钠8加热时：淡黄色2Na+O2Na2O2（1）受热后熔化（3）生成淡黄色固体（2）发出黄色火焰问题3:钠空气电池工作时，发生的反应是什么？加热时钠和氧气的反应实验探究2:钠的存在钠的性质前景展望活泼金属单质---钠9问题4:钠-空气电池在推广使用上的局限性——无水环境，为什么？猜想1:【信息支持】钠空气电池工作环境钠附近环境-无水。Na可能与水反应。酚酞试剂气泡收集，验纯，点燃做出假设：元素价态元素组成Na→Na+H2O→H2O→OH-H2钠的存在钠的性质前景展望活泼金属单质---钠11检验NaOH存在在烧杯中加一些滴入酚酞的水，把一小块绿豆大的钠放入水中，观察现象。钠和水的反应实验探究3:实验注意事项①煤油吸干：防止Na与H2O反应放热，使煤油燃烧，干扰实验观察②绿豆粒大小：太大→反应剧烈，存在安全隐患③不用手接触Na④Na回原瓶：保证安全钠的存在钠的性质前景展望活泼金属单质---钠实验现象结论分析12与H2O反应熔点低，反应放热有气体产生

有气体产生，反应剧烈有碱性物质生成①钠浮在水面上②钠熔成一个闪亮的小球③小球四处游动④发出“嘶嘶”的响声⑤酚酞溶液变红浮游熔响红收集证据NaOH2Na+2H2O=2NaOH+H2↑钠的存在钠的性质前景展望活泼金属单质---钠10检验H2存在【实验现象】【实验结论】钠和水的反应实验探究3:发出尖锐的爆鸣声说明Na与H2O反应生成了H2钠的存在钠的性质前景展望活泼金属单质---钠13【实验创新】如何同时检验NaOH和H2的生成？14钠的存在钠的性质前景展望活泼金属单质---钠钠电池的快速发展，增加了传统油车的可替代性，贯彻新发展理念，助力碳达峰碳中和，推动人与自然和谐相处。151、金属钠是一种活泼金属，除了具有金属的一般性质外，还具有自己的特性。下列关于钠及其保存方法的叙述中，正确的是()A.钠是银白色金属，硬度大B.金属钠性质不活泼，不与水发生反应C.钠保存在石蜡油或煤油中，以隔绝空气D.钠放置在空气中，会迅速被氧化而生成白色的过氧化钠C16课后任务：将钠加热后得到的过氧化钠放置在空气中，会有什么变化？课外任务：小组合作，查找资料，了解钠电池的制造技术作业布置钠的存在钠的性质前景展望活泼金属单质---钠132.为什么钠要存放在煤油里？1.火灾现场存放大量金属钠时，用什么灭火？答：为了隔绝氧气和水。思考：★答：不能用水要用干燥的沙土扑灭钠的存在钠的性质前景展望活泼金属单质---钠13思考1.钠与水反应的实质是什么？思考2.钠与盐酸、钠与水反应更剧烈？思考3.写出钠与少量盐酸反应的化学方程式2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑2Na＋2HCl=2NaCl＋H2↑结论：钠与酸反应时，先与酸反应，如果钠过量，钠把酸反应完之后，再与水反应。Na与盐酸反应更剧烈（3）钠与酸反应实质：钠置换水电离出的H＋生成H2。钠与酸溶液反应，实质上是钠跟H+反应；而酸中的H+浓度比水中H+浓度大钠的存在钠的性质前景展望活泼金属单质---钠13（4）钠与碱溶液的反应钠与碱溶液的反应，实质就是钠与水的反应。（5）钠与盐溶液的反应思考：向硫酸铜溶液中加入更活泼金属钠又会出现什么现象呢？加入钠单质滴加酚酞试剂蓝色絮状沉淀写出铁与硫酸铜溶液的反应方程式：Fe+CuSO4=Cu+FeSO4钠的存在钠的性质前景展望活泼金属单质---钠13现象：总结：钠与盐溶液钠先与水反应，生成的NaOH再与盐反应有气泡放出,产生蓝色沉淀（5）钠与盐溶液的反应金属钠与硫酸铜溶液反应：实验原理：①钠先与水反应：2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑②生成的NaOH再与盐反应CuSO4＋2NaOH=Na2SO4＋Cu(OH)2↓总反应：2Na＋2H2O＋CuSO4=Na2SO4＋Cu(OH)2↓＋H2↑钠的存在钠的性质前景展望活泼金属单质---钠13遇氧看条件，遇水生氢气遇酸酸优先，遇碱消耗水，遇盐水在前。钠化学性质总结钠的存在钠的性质前景展望活泼金属单质---钠13银白色金属钠（Na）表面变暗

（生成Na2O）出现白色固体

（生成NaOH）表面变成溶液(NaOH潮解)白色粉末状物质（Na2CO3）白色块状物Na2CO3·10H2OO2风化CO2H2OH2O思考：Na长