《钠及其氧化物》教案

PAGE第一节钠及其化合物基础课时7钠及其氧化物学习任务1．结合真实情境或实验，了解钠及其氧化物的主要性质，培养学生“科学探究与创新意识，宏观辨识与微观探析”的核心素养。2．结合实际应用，了解钠及其氧化物的应用，培养学生“社会责任”的核心素养。一、钠的性质及应用1．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、Na2SO4等。(2)钠的物理性质钠为银白色固体，密度为0.971_g/cm3，比水的密度小；熔、沸点较低，分别为97.8℃和883℃，硬度小，用小刀可以切割。2．钠的原子结构与化学性质钠原子的结构示意图为，最外层只有1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①钠与氧气的反应a．常温下，新切开的钠的光亮的表面很快变暗，化学方程式为4Na＋O2=2Na2O。b．加热时，钠先熔化为小球，然后剧烈燃烧，火焰呈黄色，生成淡黄色固体，化学方程式为2Na＋O2eq\o(=,\s\up10(△))Na2O2。②钠与Cl2反应的化学方程式为2Na＋Cl2eq\o(=,\s\up10(△))2NaCl。(2)钠与H2O反应的化学方程式为2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑。(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)钠在自然界中以化合态存在，熔、沸点高。 ()(2)钠是一种活泼金属，具有较强氧化性。 ()(3)钠着火可以用水或沙土灭火。 ()(4)钠与H2O的反应中，H2O作氧化剂。 ()[答案](1)×(2)×(3)×(4)√实验室如何保存钠？[提示]钠保存在石蜡油或煤油中，以隔绝空气。二、钠的氧化物1．氧化钠(Na2O)Na2O为白色固体，是一种碱性氧化物，具有碱性氧化物的通性。Na2O与H2O、CO2、HCl反应的化学方程式分别为Na2O＋H2O=2NaOH、Na2O＋CO2=Na2CO3、Na2O＋2HCl=2NaCl＋H2O。2．过氧化钠(Na2O2)Na2O2是淡黄色粉末状固体，是一种过氧化物，其中氧的化合价为－1价。(1)Na2O2与H2O反应①实验操作②实验现象与结论：a.产生大量气泡，带火星的木条放置管口能复燃，说明生成O2。b．试管外壁发热，说明反应放热。c．用pH试纸检验溶液，试纸变为蓝色，说明生成碱。③化学方程式：2Na2O2＋2H2O=4NaOH＋O2↑，氧化剂是Na2O2，还原剂是Na2O2。(2)Na2O2与CO2反应的化学方程式为2Na2O2＋2CO2=2Na2CO3＋O2，故Na2O2可在呼吸面具或潜水艇中作O2的来源，作供氧剂。(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)Na2O、Na2O2与H2O反应均生成碱，故二者均为碱性氧化物。 ()(2)Na2O2为淡黄色固体，氧的化合价为－2价。 ()(3)Na2O2与H2O、CO2的反应中，Na2O2作氧化剂，H2O或CO2作还原剂。 ()(4)Na2O2与Na2O均可作供氧剂。 ()[答案](1)×(2)×(3)×(4)×全面理解钠的主要性质1．钠与水反应现象原因浮钠浮在水面上钠的密度比水小熔熔成闪亮的小球钠的熔点低且反应放热游钠在水面上迅速游动反应产生气体推动钠游动响发出“嘶嘶”声响钠与水反应剧烈红溶液变红反应生成碱性物质结论：钠与水反应剧烈，生成NaOH和H2，并且放热。2．将一块钠投入CuSO4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。请解释上述现象并写出有关化学方程式。[答案]钠投入CuSO4溶液中，Na先与H2O反应生成NaOH和H2,2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑；生成的NaOH与CuSO4反应生成蓝色沉淀Cu(OH)2,2NaOH＋CuSO4=Cu(OH)2↓＋Na2SO4。1．钠的主要性质(2)Naeq\o(→,\s\up10(H2O))NaOH＋H2(3)与酸溶液反应(4)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。(5)与盐溶液反应注意：在没有H2O存在时，在一定条件下，Na与盐反应也可以置换出某些盐；在无水时，4Na＋TiCl4eq\o(=,\s\up10(高温))Ti＋4NaCl。2．钠露置在空气中的变化注意：潮解为物理变化，风化为化学变化。1．取一块金属钠放在燃烧匙里加热，下列实验现象描述正确的是()①金属先熔化②在空气中燃烧，放出黄色火花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A．①② B．①②③C．①③ D．①④⑤D[钠的熔点只有97.8℃，加热立即熔化；钠是一种很活泼的金属，加热时与氧气化合生成过氧化钠，呈淡黄色；钠在空气中燃烧的火焰为黄色。]2．将适量金属钠投入下列溶液中，有气体放出，但无沉淀生成的是()A．盐酸 B．饱和氢氧化钠溶液C．FeCl3溶液 D．CuSO4溶液A[钠与水、溶液反应均放出氢气；A项，发生反应为2Na＋2HCl=2NaCl＋H2↑，只有气体无沉淀；B项，NaOH溶液是饱和溶液，投入钠后，消耗水，析出氢氧化钠晶体；C项，钠与水反应生成的氢氧化钠还能进一步与FeCl3反应产生氢氧化铁沉淀；D项，钠与水反应生成的氢氧化钠还能进一步与CuSO4反应产生氢氧化铜沉淀。]3．钠露置在空气中易变质，其变质过程中不可能产生的物质是()A．Na2OB．NaOHC．NaHCO3D．Na2CO3[答案]C深化理解Na2O2的主要性质某同学设计了一个“滴水点火，水火相容”的魔术实验，他用脱脂棉包住一些过氧化钠粉末放在石棉网上，向脱脂棉上滴几滴蒸馏水，结果脱脂棉竟然剧烈燃烧起来。(1)该实验的反应原理是什么？写出化学方程式。(2)脱脂棉剧烈燃烧的原因是什么？(3)若向用脱脂棉包住一些Na2O2粉末中用导管吹气，脱脂棉也燃烧，涉及的反应原理是什么？写出化学方程式。[答案](1)2Na2O2＋2H2O=4NaOH＋O2↑(2)反应放热并生成O2，使脱脂棉在O2中达到着火点而燃烧(3)2Na2O2＋2CO2=2Na2CO3＋O21．氧化钠和过氧化钠的比较物质氧化钠(Na2O)过氧化钠(Na2O2)组成结构由Na＋与O2－构成，eq\f(nNa＋,nO2－)＝2由Na＋与Oeq\o\al(2－,2)构成，eq\f(nNa＋,nO\o\al(2－,2))＝2热稳定性不稳定，易转化为Na2O2较稳定与H2O反应Na2O＋H2O=2NaOH2Na2O2＋2H2O=4NaOH＋O2↑与CO2反应Na2O＋CO2=Na2CO32Na2O2＋2CO2=2Na2CO3＋O2与H＋反应Na2O＋2H＋=2Na＋＋H2O2Na2O2＋4H＋=4Na＋＋2H2O＋O2↑转化2Na2O＋O2eq\o(=,\s\up10(△))2Na2O22.Na2O2强氧化性的表现4．在深海中作业的潜水员的呼吸面具上，往往装入一定量的Na2O2，目的是给潜水员提供氧气。下列对于Na2O、Na2O2的比较正确的一项是()A．Na2O2、Na2O都是钠的氧化物，都是碱性氧化物B．Na2O、Na2O2都是易溶于水(与水反应)的白色固体C．Na2O2在和CO2的反应中既是氧化剂又是还原剂D．Na2O2、Na2O均可作供氧剂C[Na2O2不是碱性氧化物，颜色为淡黄色，A、B错误；Na2O不可作供氧剂，D错误。]5．Na2O2具有强氧化性，可用作漂白剂。下列有关Na2O2说法正确的是()A．Na2O2遇到湿润的紫色石蕊试纸后，石蕊试纸最终变成蓝色B．过氧化钠沾到红色鲜花上，鲜花无变化C．将Na2O2投入CuCl2溶液中有蓝色沉淀及气泡产生D．向饱和烧碱溶液中加入2gNa2O2，充分反应后，溶液中Na＋的数目不变C[Na2O2遇湿润的紫色石蕊试纸，它最终能氧化石蕊使其褪色，A项错误；过氧化钠沾到红色鲜花上，鲜花将褪色，B项错误；将Na2O2投入CuCl2溶液中，Na2O2先与水反应生成NaOH与O2，NaOH再与CuCl2反应生成Cu(OH)2沉淀，C项正确；Na2O2与水反应时能放出大量的热，使溶液温度升高，NaOH溶解度增大，导致溶液中Na＋的数目增大，D项错误。]探究Na2O2与H2O反应原理Na2O2与水的反应是比较特殊的氧化还原反应，实质上可以分成两个过程：①Na2O2＋2H2O=2NaOH＋H2O2②2H2O2=2H2O＋O2↑①×2＋②得故Na2O2与水反应的溶液中加入酚酞溶液时，溶液先变红后褪色。1．中科院研究成果表明，利用金属钠、钾实现肿瘤高温消融的治疗新方法可用于杀死癌细胞。关于钠的叙述中，正确的是()A．钠是银白色金属，硬度很大B．钠燃烧时发出黄色火焰C．金属钠在空气中燃烧，生成氧化钠D．金属钠的熔点很高[答案]B2．将一小块钠投入下列溶液中，既能产生气体又会出现沉淀的是()①稀硫酸②稀氢氧化钠溶液③硫酸铁溶液④氯化镁溶液⑤饱和澄清石灰水A．①②③ B．①③⑤C．②③④ D．③④⑤D[①、②只产生H2，发生的反应为2Na＋H2SO4=Na2SO4＋H2↑，2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑；③、④中钠除了与水反应产生H2外，生成的NaOH还与Fe2(SO4)3、MgCl2发生复分解反应，产生Fe(OH)3和Mg(OH)2沉淀。钠投入饱和澄清石灰水其实就是跟水反应，由于是饱和石灰水，钠与水反应消耗水且反应放热，原溶液中的氢氧化钙会析出而变浑浊。]3．下列叙述中正确的是()A．过氧化钠是淡黄色固体，久置于空气中变成白色氢氧化钠固体B．过氧化钠中阴、阳离子比例为1∶2C．用过氧化钠漂白织物、麦秆等日久又逐渐变成黄色D．Na2O与Na2O2都能和水反应生成碱，它们都是碱性氧化物B[过氧化钠久置于空气中变成白色碳酸钠固体，A错误；过氧化钠漂白是由于它的氧化性将有色物质永久漂白，C错误；碱性氧化物与酸反应生成盐和水，Na2O2与酸反应生成盐、水和氧气，不是碱性氧化物，属于过氧化物，D错误。]4．(素养题)如图所示，试管b中盛有水，气球a中盛有干燥的Na2O2粉末，U形管中注有浅红色的水。将气球用橡皮绳紧紧地系在试管口。实验时将气球中的Na2O2抖落到试管b的水中，将发生的现象是()A．U形管内浅红色的水褪色B．试管内溶液变红C．气球a被吹大D．U形管内的水位：c高于dC[U形管内浅红色的水不会褪色，A项错误；因为试管中没有滴入酚酞溶液，故试管内溶液不会变红，B项错误；Na2O2与H2O反应生成NaOH和O2，O2使气球鼓起，C项正确；因为Na2O2与H2O反应放热，故U形管内的液面c低于d，D项错误。]5．如图所示，在烧杯中盛有100mL蒸馏水，水中悬浮着一个表面光滑、耐碱、耐热的小球(此球稳定在水的中央)，将10g金属钠分多次投入水中，最后使烧杯内的液体恢复到原来蒸馏水的温度。在投入钠的过程中小球上升。(1)10gNa分多次投入的主要原因是______________________。(2)小球上升的主要原因是_______________________________。(3)实验涉及的离子方程式为_____________________________。(4)若将100mL蒸馏水换成100mLFe2(SO4)3溶液，则小球是上升还是下降？________，写出反应的有关离子方程式________________________________________________________________________________________________。[答案](1)Na与水反应剧烈，放出大量的热，易发生爆炸(2)NaOH溶液的密度大于水的，浮力变大(3)2Na＋2H2O=2Na＋＋2OH－＋H2↑(4)下降2Na＋2H2O=2Na＋＋2OH－＋H2↑、Fe3＋＋3OH－=Fe(OH)3↓课后训练巩固提升1.根据物质的组成和性质,试推断钠元素在自然界中存在的主要形式是()A.Na B.Na2O C.NaOH D.NaCl答案:D解析:钠很活泼,钠元素在自然界中都以化合物的形式存在;而Na2O与水反应,NaOH能与许多物质如酸性氧化物、盐等反应,因此钠元素在自然界中存在的主要形式不可能是NaOH和Na2O。2.钠的下列性质和钠与水反应时的现象无关的是()A.钠的密度小 B.钠的熔点低C.钠的硬度小 D.钠有强还原性答案:C解析:钠的密度比水的密度小,所以钠浮在水面上;钠与水反应放热,钠的熔点低,所以看到钠熔化成小球;钠有强还原性,所以与水反应剧烈。钠的硬度小与该反应现象无关。3.金属钠露置在空气中,在其表面不可能生成的物质是()A.Na2O B.NaOHC.Na2CO3 D.NaCl答案:D解析:钠在空气中表面变暗被氧化生成Na2O,与水反应生成NaOH,NaOH吸收二氧化碳生成Na2CO3。4.以下说法错误的是()A.钠在常温下就容易被氧化B.钠受热后能够着火燃烧C.钠在空气中缓慢氧化能自燃D.钠在氧气中燃烧更为剧烈答案:C解析:钠在空气中缓慢氧化生成Na2O,Na2O不能自燃。5.实验室中可用于保存少量Na的方法是()A.放在细沙中B.保存在石蜡油中C.直接放置在空气中D.用水液封,保存在广口瓶中答案:B解析:为防止钠与空气中的氧气和水反应,通常将钠保存在煤油或石蜡油中。主要依据有二:不能与钠反应,密度比钠的密度小。6.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。下列关于钠的叙述中正确的是()A.钠是银白色金属,熔点低,硬度大B.钠放置在空气中,会迅速被氧化而生成淡黄色的Na2OC.在氧气中加热时,金属钠剧烈燃烧,发出黄色火焰D.金属钠着火时,可用水灭火答案:C解析:钠可用小刀切割,硬度小,A项错误;钠放置在空气中,被氧化生成白色的Na2O,B项错误;Na能与H2O反应,故钠着火时不能用水灭火,D项错误。7.钠离子的性质是()A.有强还原性 B.有弱还原性C.有碱性 D.比钠原子稳定答案:D解析:钠离子是钠原子失去最外层的1个电子形成的,比钠原子稳定。钠离子最外层已达稳定结构,在反应中不能再失去电子,不再表现还原性。OH-表现碱性,而Na+不表现碱性。8.在盛有食盐水、盐酸、硫酸铜溶液的烧杯中分别投入少量等质量的金属Na,下列有关说法正确的是()A.三个烧杯中一定都会发生:2Na+2H2O2Na++2OH-+H2↑B.钠与硫酸铜溶液反应,有单质铜生成C.三个烧杯中反应的剧烈程度相同D.三个烧杯中生成H2的量相同答案:D解析:少量钠与盐酸反应只发生:2Na+2H+2Na++H2↑,A项错误;钠与硫酸铜溶液反应,首先发生2Na+2H2O2NaOH+H2↑,再发生2NaOH+CuSO4Cu(OH)2↓+Na2SO4,不会生成单质铜,B项错误;钠与水或酸反应,实质都是钠被H+氧化,三种溶液中H+浓度不同,所以反应的剧烈程度不同,C项错误;根据得失电子守恒,相同质量的钠失去电子数相同,生成氢气的量相同,D项正确。9.2.3g金属钠在一定温度的干燥氧气中被氧化后得到3.5g固体,由此可判断其氧化物是()A.只有Na2O B.只有Na2O2C.Na2O和Na2O2 D.无法判断答案:C解析:根据钠原子守恒,如果只生成Na2O,2NaNa2O2×23g62g2.3gm(Na2O)则m(Na2O)=3.1g如果只生成Na2O2,2NaNa2O22×23g78g2.3gm(Na2O2)则m(Na2O2)=3.9g而题中实际得3.5g固体,所以是Na2O和Na2O2的混合物。10.用金属钠制取Na2O,通常采用2NaNO2+6Na4Na2O+N2↑。试说明不用钠在O2中燃烧而用此法制取Na2O的原因。答案:由于金属钠在空气中燃烧时,生成的是过氧化钠而不是氧化钠,所以这种方法不能用。采用2NaNO2+6Na4Na2O+N2↑,由于有N2生成,N2的化学性质稳定,在N2的环境中Na2O不会被继续氧化成Na2O2。选考奠基素养提升1.在加热条件下金属钠可与H2反应生成NaH:2Na+H22NaH①,NaH与水可发生反应:NaH+H2ONaOH+H2↑②。下列有关说法正确的是()A.还原性:Na>NaH>H2B.在反应①中,还原剂是H2C.在反应②中,还原剂是H2OD.在反应②中,NaOH是氧化产物答案:A解析:在反应①中,氢元素化合价降低,H2是氧化剂;在反应②中,NaH中氢元素化合价升高,NaH被氧化,还原剂是NaH;在反应②中,NaOH既不是氧化产物,也不是还原产物。2.下列小实验中,最终没有白色沉淀生成的是()A.在澄清石灰水中通入过量CO2B.将少量Ca(OH)2投入过量NaHCO3溶液中C.将金属钠投入饱和碳酸钠溶液中D.将硫酸钠溶液与氯化钡溶液混合答案:A解析:Ca(OH)2溶液中通入过量CO2,最终得到Ca(HCO3)2溶液,没有白色沉淀;Ca(OH)2与NaHCO3反应生成CaCO3白色沉淀;金属钠投入饱和碳酸钠溶液中,钠与水反应,消耗水,析出碳酸钠白色晶体;硫酸钠溶液与氯化钡溶液混合生成BaSO4白色沉淀。3.已知金属铝能与NaOH溶液反应生成氢气。现用等质量的钠进行下列实验,其中生成氢气最多的是()A.将钠放入足量食盐水中B.将钠用铝箔包好并刺一些小孔,再放入足量的水中C.将钠用铝箔包好,并用塑料袋密封,再放入足量的水中D.将钠放入足量稀盐酸中答案:B解析:将等质量的钠投入食盐水或稀盐酸中,生成的氢气的量相等;将钠用铝箔包好并刺一些小孔,再放入足量的水中,首先是钠与水反应生成NaOH和氢气,然后是铝与NaOH溶液反应生成氢气,B项生成氢气最多。C项中的钠不能与水接触,不反应。4.取一支大试管,加入20mL饱和澄清石灰水(ρ=1.6g·cm-3),再加入5mL煤油(ρ=0.8g·cm-3),静置后缓慢加入绿豆大的钠块(ρ=0.97g·cm-3)。能观察到的现象有()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澄清石灰水变浑浊④钠在饱和澄清石灰水与煤油的界面处反应并上下跳动⑤钠停留在煤油层不反应⑥钠块最后消失A.①②⑥ B.②③④⑥C.⑤ D.①②③⑥答案:B解析:钠的密度比饱和澄清石灰水的密度小,比煤油的密度大,钠将处于饱和澄清石灰水和煤油的界面处;由于钠与水反应生成H2,H2的逸出对钠产生推动作用,钠在界面处可能上下跳动。由于反应生成NaOH,并放出热量,使得Ca(OH)2的溶解度减小,饱和澄清石灰水中有Ca(OH)2沉淀析出,溶液变浑浊。5.将一小块钠投入下列溶液中时,既能产生气体又会出现白色沉淀的是()A.稀硫酸 B.硫酸铜溶液C.氢氧化钠稀溶液 D.氯化镁溶液答案:D解析:A项,Na与稀硫酸反应产生H2和Na2SO4,无沉淀生成;B项,Na与H2O反应生成的NaOH能继续与CuSO4反应生成蓝色Cu(OH)2沉淀;C项,Na只与水反应产生H2和NaOH;D项,Na与H2O反应生成的NaOH能继续与MgCl2反应生成白色Mg(OH)2沉淀。6.如图所示,在烧杯中盛有100mL蒸馏水,水中悬浮着一个表面光滑、耐热、耐碱的小球(此球稳定在水的中央)。将10g金属钠分多次投入水中,最后使烧杯内的液体恢复到原来的温度。回答下列问题:(1)10g钠要分多次投入的主要原因是

。

(2)实验结束时,烧杯内小球的位置变化是

,出现此种现象的主要原因是

。

(3)实验过程中发生化学反应的离子方程式是

。

答案: