高考一轮复习第五课第1讲：活泼的金属单质——钠学案

第五课：钠及其化合物

第一讲：活泼的金属单质——钠

一、钠的原子结构　钠与非金属单质的反应

1．钠元素的原子结构及存在

2．钠与非金属单质的反应

(1)钠与氧气的反应

(2)钠与其他非金属单质化合生成的化合物中钠只显＋1价，如Na与Cl2在点燃条件下可反应，化学方程式：2Na＋Cl22NaCl。

二、钠与水的反应

1．实验探究

2.实验结论

(1)化学方程式：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑；

离子方程式：2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑。

(2)实质：钠置换水电离出的H＋生成H2。

钠与水溶液反应的规律

遇水记四点，浮熔游响全，遇酸酸优先，遇盐水在前。

三、钠的性质、制备、保存及用途

1．物理性质

（1）软——质软，硬度小；

（2）亮——银白色，有金属光泽；

（3）轻——密度比水小，比煤油大；

（4）低——熔点低；

（5）导——可导电、导热。

2．化学性质

（1）钠暴露在空气中的变化及反应分析

所以钠暴露在空气中，最终得到的是白色粉末。部分反应如下：

4Na+O22Na2O

Na2O+H2O2NaOH

2Na+2H2O2NaOH+H2↑

2NaOH+CO2Na2CO3+H2O

需要特别指出的是Na2CO3的形成并非Na2O+CO2Na2CO3反应所致，因Na2O更易与水反应。

（2）钠与H2O反应：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑。

实验探究：Na与H2O(含酚酞)反应的现象及解释

（3）钠与酸溶液的反应

酸过量时：钠与酸电离出的H+反应；

酸不足时：先与酸电离出的H+反应，过量的钠再与水反应。

（4）钠与碱溶液的反应

钠与碱溶液反应的实质是Na与水的反应。

（5）钠与盐溶液的反应

钠与盐溶液反应时，钠先与水反应生成氢气和氢氧化钠，然后氢氧化钠与盐溶液再反应。钠不能把盐溶液中的金属阳离子置换出来。

在有关计算中要特别注意两点：一是只要有水，Na就会与水发生反应，直到Na反应完全；二是生成NaOH的同时，生成的H2会从溶液中逸出。

3．钠的制备与保存

（1）钠在自然界以化合态形式存在。工业上通常用电解熔融氯化钠的方法制备钠：2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑。

（2）金属钠保存在煤油或石蜡中，使之隔绝空气与水。

4．用途

二、探究讨论

1.某实验小组在学习了钠与水的反应后，做了以下几个实验。

(1)将两块绿豆粒大小的钠分别同时投入到甲、乙两个小烧杯中，甲烧杯盛有10 mL水，乙烧杯盛有10 mL稀盐酸，观察到的现象：乙烧杯中钠反应更剧烈。结论：乙烧杯中发生的化学方程式为：2Na＋2HCl===2NaCl＋H2↑。

(2)将一块绿豆粒大小的钠投入到丙烧杯中，观察到的现象是：浮、熔、游、响、生成蓝色沉淀。请根据现象写出丙烧杯中发生的化学方程式：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑、CuSO4＋2NaOH===Cu(OH)2↓＋Na2SO4[或2Na＋2H2O＋CuSO4===Na2SO4＋Cu(OH)2↓＋H2↑]。

(3)(2019·安徽宿州月考)将一小块钠投入盛有5 mL饱和澄清石灰水的试管中，可能观察到的现象是________(填字母)。

a．钠熔化成闪亮的小球

b．钠在液面上四处游动

c．溶液底部有银白色物质生成

d．溶液变浑浊

答案　abd

解析　钠与水反应放出大量的热，使钠熔成小球，故a正确；钠的密度小于水的密度，故也一定小于饱和澄清石灰水的密度，所以会浮在液面上，钠与水反应生成的氢气使钠球在液面上四处游动，故b正确；钙的金属活动性强于钠，且钠、钙都易与水反应，所以钠不可能置换出钙，故c错误；因为反应消耗了水，且反应放热，所以饱和澄清石灰水中会有部分溶质析出而导致溶液变浑浊，故d正确。

2.实验室中，用镊子从煤油中取出一小块金属钠，然后用滤纸吸干表面的煤油，再用小刀切开观察。在这一实验过程中不能得出的钠的物理性质是(　　)

A．钠在常温下是固体

B．钠的熔点很低

C．钠具有银白色的金属光泽

D．金属钠很软

答案　B

解析　从题干中“取出一小块金属钠”知钠在常温下是固体；“用小刀切开”说明钠很软；切开后可看到钠具有银白色的金属光泽；没有加热将钠熔化，因此不能得出其熔点很低的性质。

3．关于钠的叙述中，正确的是(　　)

A．钠是银白色金属，硬度很大

B．将金属钠放在坩埚里用酒精灯加热，金属钠剧烈燃烧，产生黄色火焰，生成淡黄色固体氧化钠

C．金属钠在空气中燃烧，生成过氧化钠

D．金属钠的熔点很高

答案　C

解析　钠是一种硬度小、熔点低的银白色金属，块状钠燃烧时会熔化成闪亮的小球，燃烧火焰为黄色，生成物是淡黄色固体过氧化钠；钠在空气中缓慢氧化则生成氧化钠。

4.将一块金属钠投入到滴有紫色石蕊溶液的盛有冷水的烧杯中，甲同学认为可观察到下列现象，其中正确的有(　　)

①钠投入水中，先沉入水底，后浮出水面

②钠立即与水反应，并有气体产生

③反应后溶液变红

④钠熔成闪亮的小球

⑤小球在水面上四处游动

⑥有“嘶嘶”的响声发出

A．①②③④  B．②③④⑤  C．②④⑤⑥  D．③④⑥

答案　C

解析　钠的密度小于水的密度，钠投入水中，不会沉入水底，应浮在水面上；钠与水反应有NaOH生成，使紫色石蕊溶液变蓝色，而不是变红色，故①③不正确。

三、好题精做

1．下列有关钠的物理性质的叙述正确的是(　　)

①银白色金属　②质软，可以用小刀切　③熔点低于100 ℃  ④密度比水小　⑤热和电的良导体

A．仅①②④⑤   B．仅①②③④

C．仅①③④⑤   D．①②③④⑤

答案　D

解析　钠为具有银白色光泽的金属，质软，熔点低，密度比水小，为热和电的良导体。

【考点】　金属钠的物理性质

【题点】　金属钠的物理性质

2．下列有关钠的存在、保存及取用方法的描述正确的是(　　)

A．钠在自然界中主要以化合态形式存在，少量以游离态形式存在

B．钠需要密封保存在四氯化碳中

C．实验室中可直接用药匙取用钠

D．实验室中取用后剩余的钠要放回原试剂瓶中

答案　D

解析　钠在自然界中只以化合态形式存在，A项错误；四氯化碳的密度比钠大，不能用来保存钠，B项错误；实验室中用镊子取用钠，C项错误；取用后剩余的钠必须放回原试剂瓶中，D项正确。

【考点】　金属钠的保存与取用

【题点】　金属钠的保存与取用　存在形式

3．(2019·聊城高一检测)从生活常识角度考虑，试推断钠元素在自然界中存在的主要形式是(　　)

A．Na  B．NaCl　C．NaOH  D．NaHCO3

答案　B

【考点】　钠的存在形式

【题点】　钠的存在形式

4．取一小块金属钠，放在燃烧匙里加热，下列实验现象中，正确的描述是(　　)

①钠先熔化　②在空气中燃烧，放出黄色火花　③燃烧后得到白色固体　④燃烧时火焰为黄色　⑤燃烧后生成淡黄色固体物质

A．①②   B．①②③

C．①④⑤   D．④⑤

答案　C

解析　Na熔点较低，加热时先熔化，燃烧时火焰为黄色，燃烧后生成Na2O2，为淡黄色固体。

【考点】　钠与氧气的反应

【题点】　钠与氧气在加热条件下反应的现象

5．下列说法中错误的是(　　)

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．钠在氧气中燃烧比在空气中更为剧烈

答案　C

解析　常温下，钠与O2反应在固体表面生成氧化钠，反应迅速，但不能自燃。

【考点】　钠与氧气的反应

【题点】　钠与氧气的反应在不同条件下反应不同

6．(2019·杭州高一检测)某学生将一小块钠投入滴有酚酞的水中，此实验能证明钠下面4点性质中的(　　)

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钠与水反应后溶液呈碱性

A．①④   B．①②④

C．①③④   D．①②③④

答案　D

解析　Na与水反应时，浮在水面上(密度比水小)，熔化成闪亮的小球(反应放热，钠熔点低)，在水面四处游动(有气体生成)，同时溶液变红色(生成碱性物质)，体现了①②③④ 4点性质。

【考点】　钠与水的反应

【题点】　钠与水反应的现象的原因

7．(2019·德州高一期中)向一盛有水的烧杯中分别加入等体积的水和煤油，片刻后再向该烧杯中加入绿豆粒大小的金属钠，可能观察到的现象是(　　)

答案　A

解析　钠与煤油不反应，由密度ρ水＞ρNa＞ρ煤油可知A项正确。

【考点】　钠与水的反应

【题点】　钠与水反应的现象　钠的物理性质

8．将一小块钠投入到盛有氯化镁溶液的试管里，不可能观察到的现象是(　　)

A．钠熔成小球并在液面上游动

B．有气体生成

C．溶液底部有银白色物质生成

D．溶液变浑浊

答案　C

解析　钠投入到氯化镁溶液中，先与水反应生成氢氧化钠和氢气，出现与水反应的类似现象；然后氢氧化钠与氯化镁发生复分解反应生成难溶物氢氧化镁，使溶液变浑浊，溶液底部不会有银白色物质生成。

【考点】　钠与盐溶液的反应

【题点】　钠与盐溶液反应的现象

9．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．氯化氢   B．氢氧化钠

C．硫酸钾   D．硫酸铜

答案　D

解析　在A、B、C三个选项中只有氢气放出，故溶液质量是增加的。D选项中由于钠与水反应生成的氢氧化钠能与硫酸铜反应生成氢氧化铜沉淀：2Na＋CuSO4＋2H2O===Cu(OH)2↓＋Na2SO4＋H2↑，反应后溶液质量减轻。

【考点】　钠与酸、碱、盐溶液的反应

【题点】　钠与酸、碱、盐溶液反应的变化

10．如图是有关钠与水反应及产物检验的实验装置。实验开始时先向管内加入滴有酚酞溶液的水，使水位达到B端管口，然后迅速塞紧橡胶塞并拔掉大头针，此时Na掉入水中。回答下列问题：

(1)钠与水反应的化学方程式为____________________________________________________。

(2)钠与水反应的现象有很多，不同的现象证明不同的性质。

①能证明钠的密度比水小的现象是__________________________________________________

_______________________________________________________________________________。

②能证明钠的熔点低的现象是______________________________________________________

_______________________________________________________________________________。

③能证明有氢氧化钠生成的现象是__________________________________________________

_______________________________________________________________________________。

④能证明有气体产生的现象是A端液面________(填“上升”“下降”或“不变”，下同)，B端液面________。

答案　(1)2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑

(2)①钠浮在水面上　②钠熔化为光亮的小球　③溶液呈红色　④上升　下降

解析　(1)钠与水反应生成NaOH和H2。(2)①钠浮在水面上，证明钠的密度比水小。②钠熔化为光亮的小球，证明钠的熔点低。③反应后溶液呈红色，证明有氢氧化钠生成。④B端压强增大，液面下降，A端液面上升，证明有气体生成。

【考点】　钠与水的反应

【题点】　钠与水反应的实验创新及现象的观察

11．2.3 g纯净的金属钠在干燥的空气中被氧化后得到3.5 g固体，由此判断其产物是(　　)

A．只有Na2O

B．只有Na2O2

C．Na2O和Na2O2

D．无法确定

答案　C

解析　若2.3 g钠全部生成Na2O，质量为3.1 g；若2.3 g钠全部生成Na2O2，质量为3.9 g，因为3.1 g<3.5 g<3.9 g，故氧化产物应为Na2O和Na2O2的混合物。

【考点】　钠与氧气的反应

【题点】　钠与氧气反应的计算

12．将2.3 g钠投放到97.7 g水中，所得溶液中溶质的质量分数为(　　)

A．2.3%   B．小于2.3%

C．4%   D．大于4%

答案　D

解析　钠与水反应，溶质为氢氧化钠，质量为4 g，但是由于反应时有气体放出，溶液质量小于100 g，故质量分数大于4%。

【考点】　钠与水的反应

【题点】　钠与水反应后溶质质量分数的求算

13．下列说法正确的是(　　)

A．将一小块钠放入水中，钠将沉在水底

B．将一小块钠放在稀盐酸中，钠先与水反应生成NaOH和H2，生成的NaOH再与HCl反应生成NaCl和H2O

C．将一小块钠放在氯化镁溶液中发生如下反应：2Na＋Mg2＋===2Na＋＋Mg

D．钠可用于冶炼金属

答案　D

解析　钠的密度比水小，且与水反应放出H2，放入水中会浮在水面上，并不停地游动，故A错；钠在酸溶液中优先与酸中的氢反应，钠在盐溶液中优先与水反应，故B、C错；金属钠可以从熔融盐中置换出钛、钽、铌、锆等金属，故D正确。

14．不能正确表示下列反应的离子方程式的是(　　)

A．钠与水反应：2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑

B．钠与CuSO4溶液反应：2Na＋Cu2＋===Cu＋2Na＋

C．钠与盐酸反应：2Na＋2H＋===2Na＋＋H2↑

D．钠跟氯化钾溶液反应：2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑

答案　B

【考点】　钠与酸、碱、盐溶液的反应

【题点】　钠与酸、碱、盐溶液反应的离子方程式即实质

15．(2020·北京房山区高一期末)某同学探究金属Na与CO2的反应，实验如下：

下列说法不正确的是(　　)

A．生成的黑色固体中含有C

B．白色固体是Na2O

C．实验说明CO2具有氧化性

D．金属Na着火不能用CO2灭火

答案　B

解析　钠在二氧化碳气体中燃烧生成碳酸钠和碳单质，则生成的黑色固体中含有C，故A正确；碳酸钠在溶液中显碱性，与氯化钡溶液反应生成碳酸钡沉淀，则由滤液能使酚酞溶液变红，滴加氯化钡溶液有白色沉淀生成可知，瓶壁上附有的白色固体为碳酸钠，故B错误；钠在二氧化碳气体中燃烧生成碳酸钠和碳单质，反应中钠为还原剂，二氧化碳为氧化剂，实验说明CO2具有氧化性，故C正确；由实验Ⅰ可知钠能够在二氧化碳中燃烧，则金属Na着火不能用CO2灭火，应用沙土覆盖灭火，故D正确。