专题02 金属钠性质的研究——备战2022年高考化学之突破教材实验热点

专题02  金属钠性质的研究

1．钠暴露在空气中的变化及反应分析

钠在空气中的变化：银白色的钠→变暗(生成了氧化钠) →变白(生成氢氧化钠) →潮解→变成白色固体(生成碳酸钠)

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

2．钠与氧气的反应

（1）常温下：

①操作及现象：用镊子夹取一小块钠，用滤纸将表面的煤油吸干净。将钠放在干燥玻璃片上，用小刀切去一端的外皮，可观察到钠表面的银白色逐渐褪去。

②反应的化学方程式：4Na + O22Na2O（白色固体，不稳定）

（2）加热：

①操作及现象

熔：钠受热熔化成银白色的小球；

烧：钠与氧气发生剧烈反应；

黄：反应时发出黄色火焰，反应后生成淡黄色固体。

②反应的化学方程式：2Na + O2Na2O2（淡黄色，较稳定）。

3．钠与水（含酚酞）的反应

（1）钠的取用及实验操作：用镊子夹取一小块钠，用滤纸将表面的煤油吸干净。将钠放在干燥玻璃片上，用小刀切取一小块绿豆大小的金属钠。在烧杯中加入一定量的水，滴加几滴酚酞试液，用镊子夹住取好的钠，迅速将钠放入烧杯中。

（2）钠与滴加酚酞的水反应的现象及解释

（3）钠与水反应：2Na + 2H2O2NaOH + H2↑。

4．焰色反应

（1）定义

金属或它们的化合物在灼烧时都会使火焰呈现特殊的颜色，这在化学上叫作焰色反应。

（2）操作步骤

①干烧：实验开始时，将铂丝(或光洁无锈的铁丝)放在酒精灯（最好用煤气灯）外焰上灼烧，至与原火焰颜色相同为止。

②蘸、烧与观色：将铂丝（或铁丝）蘸取需要检验的试样，在外焰上灼烧，观察火焰颜色。

③洗、烧：将铂丝（或铁丝）用盐酸洗净后，在外焰上灼烧至无色，以除去金属丝表面可能残留的杂质。

（3）应用

①用于检测某种金属元素是否存在。

②添加到烟花中，使焰火更加绚丽多彩。

（4）常见元素的焰色

Na：黄色；K：紫色；Li：紫红色；Ca：砖红色；Cu：绿色。

①焰色反应属于物理变化，焰色属于元素的性质，即同种元素的单质或化合物，固体或相应的溶液均会产生同样的焰色。

②焰色反应适用于检验某些常规化学方法不能鉴定的金属元素，如Na、K等。

③观察钾的焰色反应时，要透过蓝色钴玻璃，这是因为大部分钾的化合物里含有少量的钠，钠的黄色火焰会影响观察结果，用蓝色钴玻璃可以滤去杂质钠的焰色。

④用稀盐酸清洗铂丝而不用稀硫酸的原因：铂丝表面的杂质与盐酸反应生成沸点较低的氯化物易气化挥发，而硫酸盐的沸点较高不易气化挥发。

5．Na2CO3、 NaHCO3与酸反应的定量比较

（1）速率:相同条件下， NaHCO3与盐酸反应放出CO2的速率比Na2CO3与盐酸反应快。

（2）耗酸量:等质量或等物质的量的Na2CO3与 NaHCO3均为前者耗酸量多。

（3）CO2生成量比较:

①等物质的量的Na2CO3、 NaHCO3分别与足量的盐酸反应，产生CO2的量相等。

②等质量的Na2CO3、 NaHCO3分别与足量的盐酸反应，NaHCO3产生的CO2多。

③等物质的量的HCl与足量的Na2CO3、 NaHCO3分别反应，NaHCO3产生的CO2多

焰色反应的操作

先将铂丝蘸取盐酸溶液在酒精灯外焰上灼烧，反复几次，直到与酒精灯火焰颜色接近为止。然后用铂丝蘸取少量待测液，放在酒精灯外焰上灼烧，观察火焰颜色，若为黄色，则说明溶液中含Na＋；若透过蓝色钴玻璃观察呈紫色，则说明溶液中含K＋。

有人设计出一种在隔绝空气条件下让钠与FeSO4溶液反应的方法以验证反应实质。实验时，往100 mL大试管中先加40 mL煤油，取3粒米粒大小的金属钠放入大试管后塞上橡皮塞，通过长颈漏斗加入FeSO4溶液使煤油的液面至胶塞，并夹紧弹簧夹(如图)。仔细观察，回答下列问题：

（1）如何从试剂瓶中取用金属钠？剩余的Na能否放回原试剂瓶？_______________________________。

（2）有关钠反应的现象是______________________________________。

（3）大试管的溶液中出现的现象：_______________________________________________。

（4）装置中液面的变化：大试管内______；长颈漏斗内____。

（5）写出钠与硫酸亚铁溶液反应的化学方程式：

________________________________________________________________________。

【答案】（1）用镊子从试剂瓶中取一块金属钠，用滤纸吸干表面上的煤油，用小刀在玻璃片上切米粒大小的钠做实验用，剩余的钠要放回原试剂瓶，不要随意丢弃。

（2）有气泡生成，钠熔化成小球且在煤油和FeSO4溶液界面处上下跳动，最终完全溶解

（3）下层溶液出现白色絮状沉淀

（4）下降　上升

（5）2Na＋FeSO4＋2H2O===Fe(OH)2↓＋Na2SO4＋H2↑

【点拨】金属钠与溶液反应现象分析思维模板

1．共性：因为钠与不同的溶液反应均属于剧烈的置换反应，故有共同的现象产生：①浮：钠浮在液面上；②熔：钠熔化成光亮的小球；③游：在液面上不停地游动直至反应完；④响：反应中不停地发出“嘶嘶嘶”的响声。

2．差异性：与酸及能形成弱碱的金属盐溶液反应时，由于溶液中H＋浓度较大，反应比与水剧烈，最后钠可能在液面上燃烧；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。

1．在烧杯中加水和苯(密度：0.88 g/cm3)各50 mL，将一小粒金属钠(密度：0.97 g/cm3)投入烧杯中。观察到的现象可能是(　　)

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做上下跳动

2．钠长期放置在空气中，最后变为(　　)

A．Na2O　　　　　　　　　B．Na2O2

C．Na2CO3                D．NaHCO3

3．下列有关焰色反应实验操作注意事项的说法中正确的是

①钾的火焰颜色要透过蓝色钴玻璃观察

②先将铂丝灼烧到与原来火焰的颜色相同，再蘸取被检验的物质

③每次实验后，要将铂丝用盐酸洗净

④实验时最好选择本身颜色较浅的火焰

⑤没有铂丝时，也可以用光洁无锈的铁丝代替

A．仅有③不正确      B．仅有④不正确

C．仅有⑤不正确      D．全对

4．把一小块金属钠放入下列溶液中，说法正确的是

A．放入饱和NaOH溶液中：有氢气放出，溶液的pH增大

B．放入稀CuSO4溶液中：有氢气放出，有紫红色铜析出

C．放入MgCl2溶液中：有氢气放出，有白色沉淀生成

D．放入NH4NO3溶液中：有无色无味气体放出

5．在烧杯中加水和苯(密度：0.88 g/cm3)各50 mL，将一小粒金属钠(密度：0.97 g/cm3)投入烧杯中。观察到的现象可能是(　　)

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做上下跳动

6．下列化学实验事实及其解释不正确的是

A．滴有酚酞的NaHCO3溶液呈浅红色，微热后红色加深，是因为NaHCO3分解生成了Na2CO3

B．钠保存在煤油中，是因为煤油不与钠发生反应，钠比煤油密度大，煤油可以使钠隔绝空气和水蒸气

C．用洁净的玻璃管向包有Na2O2的脱脂棉吹气，脱脂棉燃烧，说明CO2、H2O与Na2O2的反应是放热反应

D．钠长期暴露在空气中的产物是Na2CO3，原因是钠与氧气生成的Na2O与水和二氧化碳反应

7. 探究Na2O2与水的反应，实验如图：（已知：H2O2 H+ + HO2-、HO2- H+ + O22-）下列分析不正确的是

A．①、⑤中产生的气体能使带火星的木条复燃

B．①、④中均发生了氧化还原反应和复分解反应

C．②、⑤中KMnO4与MnO2的作用不同，产生气体的量也不同

D．通过③能比较酸性：HCl＞H2O2

8. 某同学用Na2CO3和NaHCO3溶液进行如图所示实验。下列说法中不正确的是（   ）

A．实验前pH（Na2CO3）＞pH（NaHCO3）

B．实验后两溶液中离子种类完全相同

C．Na2CO3溶液中生成的沉淀比NaHCO3溶液中生成的沉淀多

D．两溶液中反应的基本类型相同

9.下列实验操作正确的是( )

10．（1）如图所示装置，在平底烧瓶的底部有一块钠，平底烧瓶内是干燥的空气。过一段时间后可观察到　　　　　　，发生反应的化学方程式为________________________________________。

（2）某班同学用如图所示装置测定空气里氧气的含量。先用弹簧夹夹住橡胶管。点燃钠，伸入瓶中并塞上瓶塞。待钠熄灭并冷却后，打开弹簧夹，观察广口瓶内水面变化情况。

①上述实验过程中发生反应的化学方程式为___________________________。

②实验完毕，甲同学的广口瓶内水面上升明显小于瓶内空气体积的1/5，乙同学的广口瓶内水面上升明显大于瓶内空气体积的1/5。下列对这两种现象解释合理的是　　　　。

a．甲同学可能使用钠的量不足，瓶内氧气没有消耗完

b．甲同学可能未塞紧瓶塞，钠熄灭冷却时外界空气进入瓶内

c．乙同学可能没夹紧弹簧夹，钠燃烧时瓶内部分空气受热从导管逸出

d．乙同学可能插入燃烧匙太慢，塞紧瓶塞之前，瓶内部分空气受热逸出

11．某同学在实验室从如图Ⅰ标签的试剂瓶中取少许钠进行燃烧实验(如图Ⅱ)。

图Ⅰ                      图Ⅱ

（1）仪器A的名称是________；实验中观察到的淡黄色的固体物质是________(写化学式)；观察到黄色火焰是________元素的发射光谱。

（2）实验后发现还有少许黑色固体生成。从反应物及实验操作猜测：该黑色物质可能为碳与另一种氧化物组成的混合物，则该氧化物可能是________或________(写化学式)。

（3）对黑色固体物质的组成做如下探究。

①实验Ⅰ中加入稀盐酸的目的是_______________。

②仅通过实验Ⅱ，用最简步骤能快速确定黑色物质的组成，请完善该设计。限选试剂：稀盐酸、KSCN溶液、K3[Fe(CN)6]溶液、10% H2O2。