高中人教版 (2019)第二章 海水中的重要元素——钠和氯第一节 钠及其化合物第1课时导学案

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第1课时　钠及其氧化物
课程解读

课标要点
学科素养
金属钠的性质
1．能根据钠和水反应的实验现象辨识钠和水反应的实质，提高学生宏观辨识与微观辨析的素养水平
2．初步形成基于原子结构对物质的性质进行预测和检验的认识模型
氧化钠和过氧化钠的性质
1．根据氧化钠是碱性氧化物和碱性氧化物的通性预测氧化钠的性质，以培养学生证据推理和模型认知的素养水平
2．根据过氧化钠中氧元素的化合价推断其具有的性质



(见学生用书P24)
知识点一　金属钠的性质
1．钠元素在自然界中都以__化合物__的形式存在，如__氯化钠__、__碳酸钠__和__硫酸钠__等。
2．钠的物理性质
钠是一种__银白__色、有__金属__光泽、质地__软__、熔点__低__、常温下为固态的金属。钠通常保存在__石蜡油或煤油__中。
3．钠的原子结构及性质
钠的原子结构示意图为____，钠原子很容易__失去__一个电子，而表现出很强的__还原性__。
(1)钠与氧气的反应
①金属钠在空气中的变化
实验步骤：用镊子取一小块金属钠，用滤纸吸干表面的煤油后，用刀切去一端的外皮。观察钠的光泽和颜色，并注意新切开的钠表面所发生的变化。
实验现象：钠的表面__变暗__。
实验结论：钠是银白色具有金属光泽的固体，质软，在常温下可以与O2反应生成__灰白__色的__氧化钠__，化学方程式为__4Na＋O2===2Na2O__。
②金属钠在空气中加热
实验步骤：将一个干燥的坩埚加热，同时切取一块绿豆大的钠，迅速投到热坩埚中。继续加热坩埚片刻，待钠熔化后立即撤掉酒精灯，观察现象。
实验现象：钠受热时先熔化成__银白色的小球__，片刻后剧烈燃烧，发出__黄__色火焰，生成__淡黄__色固体。
实验结论：钠的熔点低，易燃烧，在空气中加热生成__淡黄__色的__过氧化钠__，化学方程式为__2Na＋O2Na2O2__。
(2)钠与水(滴有酚酞溶液)反应
①现象及解释

实验现象
原因
金属钠熔化成闪亮的小球
该反应为__放热__反应，钠的熔点__低__
金属钠浮在水面上
钠的密度比水__小__
钠在水面上四处游动，并发出“嘶嘶”声
反应中产生__气体__
反应后的溶液显红色
反应后得到的溶液显__碱性__
②化学方程式：__2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑__。
知识点二　氧化钠和过氧化钠
1．Na2O的性质
Na2O和CaO性质相似，都是典型的碱性氧化物。
(1)与水反应：__Na2O＋H2O===2NaOH__。
(2)与酸性氧化物(CO2)反应：__Na2O＋CO2===Na2CO3__。
(3)与酸(HCl)反应：__Na2O＋2HCl===2NaCl＋H2O__。
2．Na2O2的性质
(1)Na2O2与H2O反应的化学方程式为__2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑__，反应中氧化剂是__Na2O2__，还原剂是__Na2O2__。
(2)Na2O2与CO2反应的化学方程式为__2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2__，反应中氧化剂是__Na2O2__，还原剂是__Na2O2__。
因此Na2O2可用作呼吸面具或潜水艇中的__供氧__剂。Na2O2还可用作漂白剂，若向紫色石蕊溶液中加入Na2O2粉末，振荡后，除了观察到有气体产生外，还能观察到的现象是__溶液先变蓝后褪色__。

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)将2.3g金属钠投入97.7g水中，所得溶液的溶质质量分数为4%。(　×　)
(2)当Na2O2与CO2或H2O反应时，Na2O2只做氧化剂。(　×　)
(3)金属钠能存放于煤油中，也可存放于CCl4中。(　×　)
(4)金属钠和氧气反应，条件不同，产物不同。(　√　)
(5)实验中取出未用完的钠不能再放回原瓶。(　×　)
2．将一块金属钠投入滴有紫色石蕊溶液的盛冷水的烧杯中，甲同学认为可观察到下列现象，其中正确的有(　C　)
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．②④⑤⑥D．③④⑤⑥
【解析】钠的密度小于水，浮在水面上，故①错误；钠立即与水剧烈反应，并有气体产生，故②正确；反应后得到氢氧化钠溶液，使紫色石蕊溶液变蓝，故③错误；钠的熔点低，反应放热，使钠熔成金属小球，故④正确；小球在水面上四处游动，故⑤正确；反应过程中有气体生成，有“嘶嘶”的响声发出，故⑥正确；综上所述，②④⑤⑥正确，故选C。
3．在烧杯中加入水和苯(密度：0.88g·cm－3，不溶于水，不与钠反应)各50mL。将一小粒金属钠(密度：0.97g·cm－3)投入烧杯中，观察到的现象可能是　　　(　D　)
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可能做上、下跳动
【解析】苯不溶于水，且其密度小于水，即ρ(水)＞ρ(钠)＞ρ(苯)，故金属钠应处于苯与水的交界处，钠与水接触会与之发生剧烈反应，产生的氢气使钠上浮于苯层中，反应随即停止，在重力的作用下，钠又回落于苯与水的交界处，上述过程反复循环，从而导致钠上下浮动，直至反应结束。
4．向紫色石蕊溶液中加入Na2O2粉末，充分振荡，观察到的现象为(　D　)
A．溶液仍为紫色
B．除最终溶液褪色外，无其他现象
C．最后溶液变为蓝色
D．溶液中产生气泡，最后溶液变为无色
【解析】Na2O2和H2O反应生成NaOH和O2，溶液变蓝，由于Na2O2具有强氧化性，最终溶液变为无色。
5．(1)在实验室中应怎样保存金属钠，为什么？
(2)向盛有少量过氧化钠的试管中加入适量水，出现什么现象？
(3)如何证明过氧化钠与水反应生成的气体是氧气？
(4)向包有少量过氧化钠的脱脂棉上滴几滴水后，脱脂棉为什么会迅速燃烧？
答：(1)在实验室将金属钠保存在石蜡油或煤油中，因为钠易与空气中的氧气发生反应，所以必须隔绝空气保存；又因为钠不与石蜡油、煤油反应，且钠的密度比石蜡油、煤油的大，所以可以把钠保存在石蜡油或煤油中。
(2)有大量气泡冒出，试管外壁发烫。
(3)将带火星的木条伸入试管，观察木条是否复燃。
(4)过氧化钠与水反应放出大量的热，使脱脂棉温度达到着火点，且反应生成的氧气能助燃，所以脱脂棉迅速燃烧。



(见学生用书P25)

角度1：钠与氧气反应
【情境】在化学课上，老师表演了用水点火的魔术，只见老师用滴管向棉花上滴1～2滴水，棉花便立即燃烧起来，其诀窍是将一小块金属钠藏在棉花中。已知钠能与水反应，且该反应是放热反应。
【讨论】
1．从氧化还原的角度结合钠原子的结构来看，钠原子体现什么性质？(氧化性或还原性)
答：从钠原子核外电子排布情况看，其最外层上只有1个电子，易失去电子，从而达到8电子稳定结构，形成Na＋，在反应中被氧化，表现出强的还原性，做还原剂。
2．若将一小块金属钠放置在空气中会发生怎样的变化？最终产物是什么？
答：钠在空气中放置发生的变化过程与周围环境条件密切相关。一般条件下，变化过程为银白色(Na)→变暗(生成Na2O)→变为白色固体(NaOH)→表面形成溶液(NaOH潮解)→结块(吸收CO2形成Na2CO3·10H2O)→变成白色粉末(风化生成Na2CO3)。最终产物是Na2CO3。
一定条件下，2.3g纯净金属钠在干燥空气中被氧化后得到3.5g固体，由此判断其产物是(　C　)
A．氧化钠　　　　　　　　　B．过氧化钠
C．氧化钠和过氧化钠　D．无法确定
【解析】2.3g纯净金属钠在干燥空气中被氧化后可能得到氧化钠或过氧化钠或二者的混合物，若只得到氧化钠，则氧化钠的质量为3.1g；若只得到过氧化钠，则过氧化钠的质量为3.9g。现得到固体的质量为3.5g，则产物为二者的混合物，C项正确。
角度2：钠与水、酸、盐溶液的反应
1．钠与水(滴有酚酞溶液)反应
钠与水反应生成了NaOH和H2，钠与水反应的实质是钠与水电离出的氢离子反应。
2．钠与酸反应
钠与酸反应实质上是钠与酸电离出的H＋反应，所以当金属钠与酸溶液反应时，由于溶液中的H＋主要来源于酸，因此钠先与酸反应，若钠是过量的则继续与水反应。因为酸中H＋浓度远大于水中H＋浓度，所以钠与酸反应要比与水反应剧烈。
3．钠与盐溶液反应
钠放入盐溶液中时，先与水反应，生成的碱与盐可能发生复分解反应，故钠与盐溶液反应不能置换出盐中的金属。Na投入CuSO4溶液中的现象：产生气泡(2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑)，生成蓝色沉淀[2NaOH＋CuSO4===Cu(OH)2↓＋Na2SO4]。
将少量金属钠分别投入下列物质的水溶液中，反应后溶液质量减轻的是(　D　)
A．HClB．K2SO4
C．NaOHD．CuSO4
【解析】对于A、B、C项中的物质，都是消耗Na产生H2，2Na→H2，投入46gNa，放出2gH2，溶液质量均增加。对于D项中的物质，钠首先与H2O反应生成NaOH并放出H2，然后NaOH与Cu2＋反应生成Cu(OH)2沉淀，化学方程式为2Na＋2H2O＋CuSO4===Na2SO4＋Cu(OH)2↓＋H2↑，由化学方程式可以看出，溶解46gNa，生成98gCu(OH)2沉淀和2gH2，溶液质量减少。
将一粒黄豆大小的金属钠投入含饱和食盐水的烧杯中，下列实验现象不正确的是(　B　)
A．反应后的水溶液可以使酚酞变红
B．钠跟食盐水反应比与水反应更剧烈，并放出热量，发出“嘶嘶”声
C．钠熔成一个闪亮的小球，并在液面上向各方向迅速游动最后消失
D．食盐水出现浑浊现象
【解析】钠和水反应生成氢氧化钠和氢气，溶液呈碱性，酚酞在碱性条件下呈红色，故A正确；钠跟食盐水反应实质是钠与水反应，与水反应剧烈程度相同，故B错误；钠的熔点较低，反应放出大量的热使钠熔化为小球，各方向产生的氢气不同，小球四处游动，故C正确；钠和水反应生成氢氧化钠和氢气，溶剂水的质量减少，有氯化钠析出，食盐水出现浑浊，故D正确。

1．下列关于钠的叙述错误的是(　B　)
A．钠在常温下就容易被氧化
B．钠在空气中燃烧生成Na2O
C．钠燃烧时发出黄色的火焰
D．钠的密度比水小，熔点低于100℃
【解析】钠在空气中发生缓慢氧化生成Na2O，而钠在空气中燃烧生成Na2O2，B项错误。
2．金属钠着火时，能用来灭火的是(　D　)
A．水B．湿抹布
C．煤油D．沙子
【解析】金属钠和水之间能反应产生氢气，氢气能燃烧，不能用水灭火，故A错误；湿抹布中有水，金属钠和水之间能反应产生氢气，氢气能燃烧，不能用来灭火，故B错误；煤油易燃，故C错误；沙子不易燃，能将金属钠和空气隔离，起到灭火的作用，故D正确。
3．金属钠与水的反应是中学化学中的一个重要反应，如图是某同学的演示实验。

(1)请补充并完成A实验中从试剂瓶中取出钠到向水槽中投入钠的有关操作：用镊子从试剂瓶中取出一小块钠，__用滤纸吸干表面的煤油，在玻璃片上用小刀切割下一块绿豆大的钠粒，再将多余的钠块放入原试剂瓶__，用镊子夹取切好的金属钠，投入盛有水的烧杯中。
(2)某同学用镊子夹住一小块钠，按图B所示方法来收集产生的气体，但钠很快脱落，实验没有成功。钠很快脱落的原因是__钠与水剧烈反应并放出大量的热，使钠很快熔化__。
【解析】由于钠的化学性质活泼，与水反应，密度比煤油大，所以一般将钠保存在煤油中，用镊子取出钠后，必须先将钠表面的煤油用滤纸吸干，然后再用小刀切割。需要注意的是，只能切割一块绿豆大的钠粒以防止钠与水反应剧烈造成安全事故。同时要将多余的钠块放入原试剂瓶，这与一般药品的取用是不同的。由于钠与水剧烈反应放热使钠熔化，所以钠很快脱落，可以考虑用铝箔将钠包好，再用镊子夹住放入水中。




【情境】过氧化钠(Na2O2)因能与二氧化碳反应生成氧气，故可作为呼吸面具中氧气的来源，潜水艇紧急情况时，也使用过氧化钠来供氧。
1．氧化钠和过氧化钠性质的比较

物质
氧化钠
过氧化钠
化学式
Na2O
Na2O2
氧的化合价
－2价
－1价
n(Na＋)∶
n(阴离子)
2∶1
2∶1
颜色、状态
白色固体
淡黄色固体
氧化物类别
碱性氧化物
过氧化物(不属于
碱性氧化物)
生成
4Na＋O2===2Na2O
2Na＋O2Na2O2
与氧气反应
2Na2O＋O22Na2O2
不反应，稳定性强
与水反应
Na2O＋H2O===2NaOH
2Na2O2＋2H2O　===4NaOH＋O2↑
与CO2反应
Na2O＋CO2===
Na2CO3
2Na2O2＋2CO2　===2Na2CO3＋O2
与稀盐酸
反应
Na2O＋2HCl===2NaCl＋H2O
2Na2O2＋4HCl===4NaCl＋O2↑＋2H2O
漂白性
无
有
用途
—
漂白剂、消毒剂、供氧剂、强氧化剂
2．Na2O2与CO2、H2O反应中有关量的关系
(1)气体分子个数的关系
无论是CO2或H2O(g)的单一物质还是二者的混合物，通过足量的Na2O2时，CO2或H2O(g)与放出O2的分子个数之比均为2∶1，即气体减小的体积等于生成O2的体积。
(2)固体质量关系
Na2O2与CO2或H2O反应，相当于固体(Na2O2)只吸收了CO2中的“CO”，H2O中的“H2”，可以看作发生相应的反应：Na2O2＋CO===Na2CO3、Na2O2＋H2===2NaOH(实际两反应不能发生)。
(3)先后顺序关系
一定量的Na2O2与一定量CO2和H2O(g)的混合物反应，解决问题时可视作Na2O2先与CO2反应，待CO2反应完成后，Na2O2再与H2O发生反应。
(4)电子转移关系

两反应都是Na2O2自身发生氧化还原反应，每有1分子O2生成时，转移的电子数均为2。
下列关于Na2O、Na2O2的说法正确的是(　D　)
A．Na2O、Na2O2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是强氧化剂，具有漂白性，能够用来漂白食品
D．Na2O2与水反应时，生成1分子O2转移2个电子
【解析】Na2O2与水反应除了生成NaOH外，还有O2生成，所以Na2O2不是碱性氧化物，A项错误；Na2O2是淡黄色固体，B项错误；Na2O2有强氧化性，具有漂白性，但不能用来漂白食品，C项错误；Na2O2与水的反应中，Na2O2既做氧化剂又做还原剂，当生成1分子O2时转移2个电子，D项正确。
CO和H2的混合气体21.2g，与足量O2反应后，通过足量Na2O2，固体质量增加(　A　)
A．21.2g　B．14g
C．6.78g　D．不能确定
【解析】已知有关反应：2H2＋O22H2O，2CO＋O22CO2，2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑，2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2。将上述化学方程式合并可得：Na2O2＋H2===2NaOH，Na2O2＋CO===Na2CO3，即反应结果相当于CO、H2恰好被Na2O2吸收，固体增加的质量就是CO和H2的总质量。

1．下列说法错误的是(　A　)
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．Na2O2与CO2反应生成1个O2分子时转移2个电子
C．Na2O2投入CuSO4溶液中有蓝色沉淀及气泡产生
D．保持温度不变，向饱和烧碱溶液中加入2gNa2O2，充分反应后，Na＋的浓度不变
【解析】Na2O2遇到湿润的紫色石蕊试纸后，石蕊试纸先变成蓝色，一段时间后褪色，A项错误；Na2O2和CO2反应时，Na2O2中氧元素的化合价由－1价升到0价转化为氧气，故当生成1个O2分子时转移2个电子，B项正确；Na2O2固体投入CuSO4溶液中的现象：产生气泡(2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑)，生成蓝色沉淀[2NaOH＋CuSO4===Cu(OH)2↓＋Na2SO4]，C项正确；Na2O2加入水中发生反应：2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑，反应过程中消耗水，饱和烧碱溶液中有NaOH析出，但溶液仍为饱和溶液，温度不变，烧碱的溶解度不变，溶液中Na＋的浓度不变，D项正确。
2．为了使宇航员在飞船中得到一个稳定的、良好的生存环境，一般在飞船内安装盛有Na2O2颗粒的装置，它的用途是产生氧气。下列关于Na2O2的叙述正确的是(　C　)
A．Na2O2中阴、阳离子的个数比为1∶1
B．Na2O2分别与水及CO2反应产生相同量的O2时，需要水和CO2的质量相等
C．Na2O2分别与水及CO2反应产生相同量的O2时，转移电子的数目相等
D．Na2O2的漂白原理与木炭的漂白原理相同
【解析】Na2O2中阴离子为O，故阴、阳离子的个数比为1∶2，故A错误；根据2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2，2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑，可知生成相同量的O2时消耗的水和二氧化碳分子个数相同，但质量不同，转移电子的数目相等，故B错误，C正确；过氧化钠的漂白原理是将有色物质氧化成无色物质，是化学变化，木炭的漂白原理是吸附作用，是物理变化，故D错误。
3．某溶液中含有HCO、CO、SO、SO、K＋、NH6
种离子。将Na2O2固体加入其中后，这6种离子仍能大量存在的有(　C　)
A．1种　　B．2种　　C．3种　　D．4种
【解析】将Na2O2加入水中，Na2O2和H2O反应生成NaOH和O2，溶液显碱性，碱性溶液中HCO和NH不能大量存在；Na2O2具有强氧化性，可将SO氧化为SO，故SO不能大量存在。所以仍能大量存在的离子有CO、SO、K＋3种，C项正确。

1．下列关于钠的叙述中，不正确的是(　B　)
A．钠燃烧时发出黄色的火焰
B．钠燃烧时生成氧化钠
C．钠有很强的还原性
D．钠原子的最外层只有一个电子
【解析】钠及其化合物的焰色都显黄色，A正确；钠燃烧时生成过氧化钠，B错误；钠容易失去最外层1个电子，表现强还原性，C正确；根据元素周期表，Na位于第三周期第ⅠA族，最外层只有1个电子，D正确。
2．下列说法正确的是(　D　)
A．CO2通过过氧化钠固体后，固体质量减少
B．金属钠的灭火可以用水
C．向滴有酚酞的水溶液中加入过氧化钠固体，溶液变红
D．过氧化钠可以用作呼吸面具或潜水艇的氧气来源
【解析】二氧化碳与过氧化钠反应生成碳酸钠和氧气，反应后所得固体质量增大，故A错误；金属钠能与水反应生成氢氧化钠和氢气，则金属钠的灭火不可以用水，应用沙土覆盖，故B错误；在滴入酚酞的水溶液中加入过氧化钠，过氧化钠与水反应生成氢氧化钠和氧气，所以溶液先变成红色，又由于Na2O2具有强氧化性和漂白性，则红色的溶液又会褪色，所以现象为溶液先变红后褪色，故C错误；过氧化钠能与人呼出的二氧化碳和水蒸气反应生成氧气，常用作呼吸面具或潜水艇的氧气来源，故D正确。
3．下列说法正确的是(　A　)
A．Na与O2反应的产物与条件有关
B．Na能与TiCl4溶液反应置换出Ti
C．实验室常将钠保存在煤油中，也可将钠保存在四氯化碳中
D．钾钠合金熔点高，故可作快中子反应堆的热交换剂
【解析】4Na＋O2===2Na2O、2Na＋O2Na2O2，所以反应条件不同其产物不同，故A正确；Na与TiCl4溶液混合，Na先与溶液中的水反应生成氢氧化钠和氢气，Na与熔融的TiCl4反应可置换出Ti，故B错误；金属钠与煤油不反应，且密度比煤油大，沉于煤油底部，隔开了空气，所以钠能保存在煤油中，而钠的密度比四氯化碳小，钠浮在液面上，无法隔绝空气，故不能保存在四氯化碳中，故C错误；钾钠合金具有良好的导热性，能够用于快中子反应堆的热交换剂，故D错误。
4．下列关于钠及其化合物的叙述中，正确的是(　B　)
A．Na2O、Na2O2与水反应的实验现象相同
B．钠在空气中燃烧时，生成产物的阴、阳离子个数比为1∶2
C．钠投入硫酸铜溶液中可以观察到红色物质出现
D．长距离运输鱼苗，最好在水中加入一定量的Na2O2，起到供氧和杀菌的作用
【解析】Na2O、Na2O2与水反应现象不同，后者有气体产生，故A错误；钠的燃烧产物为过氧化钠，阴、阳离子个数比为1∶2，故B正确；钠投入硫酸铜溶液中有蓝色沉淀生成，置换不出铜单质，故C错误；过氧化钠与水反应生成具有强烈腐蚀性的氢氧化钠，故D错误。

5．有人设计出一种让Na与CuSO4溶液反应的方法，实验时，往100mL大试管中先加40mL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CuSO4溶液使煤油的液面至胶塞，并夹紧弹簧夹(如图所示)，仔细观察，回答下列问题。

(1)有关钠反应的现象是__有气泡生成，钠熔化成小球且在煤油和CuSO4溶液界面处上下跳动，最终完全溶解__。
(2)大试管的溶液中出现的现象：__下层溶液出现蓝色沉淀__。
(3)装置中液面的变化：__大试管内的溶液液面下降，长颈漏斗中液面上升__。
(4)写出钠与硫酸铜溶液反应的化学方程式：__2Na＋CuSO4＋2H2O===Cu(OH)2↓＋Na2SO4＋H2↑__。
【解析】钠保存在煤油中，钠与CuSO4溶液反应时，应先考虑钠与水反应，生成的NaOH再与CuSO4溶液反应。 (1)钠的密度大于煤油的密度且和煤油不反应，所以钠在煤油中逐渐下沉；钠的密度小于水的密度，会浮在水面上，钠和CuSO4溶液中的水反应放出大量热同时生成氢气，钠的熔点较低，则钠会熔成小球；生成的氢气推动钠上浮至煤油层。(2)氢氧化钠与硫酸铜反应生成蓝色的氢氧化铜沉淀。(3)该反应中有氢气生成，则大试管内气体的压强增大，大于外界大气压，导致大试管内的液面下降，把试管内的溶液压入长颈漏斗中，使长颈漏斗中液面逐渐上升。(4)钠与硫酸铜溶液反应，是钠与水反应生成氢氧化钠，氢氧化钠再与硫酸铜反应，则发生反应的化学方程式为2Na＋CuSO4＋2H2O===Cu(OH)2↓＋Na2SO4＋H2↑。