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2023_2024学年新教材高中化学第1章认识化学科学第2节研究物质性质的方法和程序第1课时研究物质性质的基本方法学生用书鲁科版必修第一册
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第1课时 研究物质性质的基本方法
学业要求
1.通过对金属钠的性质探究等一系列科学探究活动,认识钠是一种非常活泼的金属单质,了解金属钠的物理性质、主要化学性质,形成科学探究与创新意识的化学核心素养。
2.通过观察、分析实验现象,体会如何科学、合理地运用观察方法。在归纳金属钠的性质的过程中,体验分类、比较等方法在研究和学习物质性质过程中的重要应用,培养宏观辨识与微观探析的化学核心素养。
3.激发学习化学的兴趣,同时树立安全意识和环保意识,形成科学态度与社会责任的化学核心素养。
知识网络
学业基础——自学·思记·尝试
一、研究物质性质的基本方法
研究物质的性质有________、________、________、________、假说、模型等方法。
1.观察法
(1)含义:观察是一种________、________地运用________考察研究对象的方法。
(2)
2.实验法
(1)概念:实验是根据科学研究的目的,尽可能排除外界影响、突出主要因素,并利用一些专门的仪器设备,人为地变革、控制或模拟研究对象,使某一现象或过程发生或再现的研究方法。
(2)实验步骤
→→→
(3)注意事项
实验时要注意控制________、________、________的浓度等条件,因为同样的反应物在不同条件下可能会发生不同的反应。
3.分类法
(1)可以总结出各类物质的一般性质;
(2)根据物质所属的________对物质及其变化进行预测。
4.比较法
认识各种物质性质之间的异同与内在联系。
特别提醒
(1)研究某种物质的性质时,只用一种方法往往得不出结论,有时需要多种方法综合应用,比较法和实验法是比较常用的两种方法。
(2)运用假说和模型进行的预测,还需要通过实验来验证。
[即学即练]
1.判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)科学家提出的假说一定能成为科学理论( )
(2)使用模型有助于人们研究物质性质( )
(3)运用观察法时,可以用手直接接触化学药品( )
(4)严禁品尝化学药品的味道( )
(5)闻气体时应按如图操作( )
(6)通过观察物质的颜色、气味、状态可了解其物理性质,通过实验可了解其化学性质( )
2.下列关于研究物质性质的方法的描述正确的是( )
A.观察法只能通过视觉来完成
B.将NaCl固体放入水中,从而获取NaCl的某些性质,这只涉及实验法
C.银、铁、铜、锌等均为金属,具有金属光泽和导电性,这是物质性质研究方法中的比较法
D.研究物质的性质时,往往同时采用观察、实验、分类、比较等方法中的多种方法
3.“实验与探究”是一种非常重要的学习化学的方法。通过化学实验进行科学探究,是认识物质及其变化的重要方法。一元硬币的外观有银白色的金属光泽,一些同学认为它可能是铁制成的。在讨论时,有同学提出“我们可以先拿磁铁来吸一下”。就“拿磁铁来吸一下”这一过程而言,属于科学探究中的( )
A.实验 B.假设
C.观察 D.得出结论
二、观察法的应用——金属钠及其与水的反应
1.观察法认识钠的物理性质
操作
观察试剂瓶里面的钠
用____从____中取出金属钠,用____吸干表面的煤油,在干燥的________上用____切下一小块金属钠,观察钠块的切面,剩余钠块放回原试剂瓶
结论
钠性质活泼,需隔绝空气和水保存,实验室里保存在煤油中
钠具有____金属光泽,质____,硬度____,密度比煤油____,常温下是____
2.钠与水的反应
观察并记录结果,分析得出结论:
实验操作
实验现象
解释
(1)钠浮在水面上
(1)钠的密度比水的________
(2)钠与水反应发出嘶嘶响声
(2)钠与水反应剧烈
(3)钠熔化成闪亮的小球
(3)钠熔点______,反应______________
(4)小球在水面上迅速游动,逐渐变小,最后消失
(4)反应产生的气体推动小球游动
(5)反应后溶液的颜色逐渐变________
(5)有________生成
结论
钠与水剧烈反应,生成NaOH和H2,化学方程式为____________________________
[即学即练]
1.判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)金属钠着火时,可以用水灭火( )
(2)取用金属钠时,剩余的钠放入废液缸( )
(3)钠与皮肤接触会腐蚀皮肤,应用干燥的镊子夹取,不能用手直接接触( )
(4)钠投入CuSO4溶液中,会生成红色固体,发生反应2Na+CuSO4===Cu+Na2SO4( )
(5)钠投入饱和氢氧化钠溶液中有沉淀产生( )
2.交流思考
(1)①探究钠的物理性质的过程中,运用了研究物质性质的哪些方法?
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
②钠与水反应的探究过程运用了哪些方法?
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
(2)回答下列问题:
①将绿豆粒大小的一块钠加入CuSO4溶液中能生成蓝色沉淀,请用化学方程式解释这一现象。________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
②把钠加入稀盐酸中,有何现象?相比钠与水的反应哪个更剧烈?为什么?________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
3.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
4.向分别盛有100 mL水、100 mL盐酸、100 mL硫酸铜溶液的X、Y、Z三个烧杯中分别投入1.15 g Na,Na均完全反应,下列说法正确的是( )
A.三个烧杯中一定会发生的反应:2Na+2H2O===2NaOH+H2↑
B.三个烧杯中的反应,相比而言,X中的反应最剧烈
C.Z烧杯中一定会有Cu(OH)2沉淀生成
D.三个烧杯中生成的气体的质量不相同
三、实验法的应用——钠与氧气反应
【实验】金属钠与氧气的反应实验
(1)实验目的
a.探究金属钠与氧气的反应。
b.认识条件控制对于实验研究的意义。
(2)实验用品
金属钠、酒精灯、坩埚、三脚架、泥三角、坩埚钳、镊子、小刀、玻璃片、滤纸、火柴。
(3)实验方案
a.将切好的金属钠放置在空气中,观察现象。
b.将一小块金属钠放入坩埚中加热,观察现象。
(4)实验过程
步骤1:金属钠放置在空气中
实验现象:新切开的钠具有银白色的金属光泽,在空气中很快________。
实验结论:在常温下,4Na+O2===2Na2O(白色固体)。
步骤2:金属钠在空气中加热
实验现象:钠先熔化成________,然后剧烈燃烧,火焰呈________,生成________色固体。
实验结论:在加热条件下,2Na+O2Na2O2(淡黄色固体)。
[即学即练]
1.判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)金属钠可以放置在空气中( )
(2)Na2O可由两种单质直接反应生成,Na2O2则不能( )
(3)Na燃烧火焰为黄色( )
(4)常温下,钠与氧气反应生成淡黄色固体( )
(5)钠与氧气反应时,条件不同,产物也不同,说明反应条件的控制对实验研究有重要意义( )
2.交流思考
(1)上述探究过程,用到了哪些研究方法?________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
(2)请比较金属钠与其他金属(如铁)在化学性质上的相同点和不同点。________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
3.取一小块金属钠,放在燃烧匙(底部铺有一层细沙)里加热,下列实验现象描述正确的是( )
①金属钠先熔化 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
A.①② B.①②③
C.①④⑤ D.④⑤
四、钠的保存及用途 未用完的金属钠要放回试剂瓶,不能随便丢弃!
(1)保存。
金属钠通常保存在煤油中或石蜡油中。
(2)用途。
五、比较法的应用——研究氧化钠和过氧化钠的性质
Na2O、Na2O2的比较
物质
氧化钠
过氧化钠
化学式
Na2O
Na2O2
颜色、状态
____色固体
____色固体
阴、阳离子个数比
1∶2
1∶2
生成条件
Na与O2____下反应
Na与O2在____________的条件下反应
热稳定性
不稳定,易转化为Na2O2
较稳定
与H2O反应
Na2O+H2O===________
2Na2O2+2H2O===__________________
____________________________________________________________________
与CO2反应
Na2O+CO2===________
2Na2O2+2CO2===_________________
____________________________________________________________________
与盐酸反应
Na2O+2HCl===________
2Na2O2+4HCl===__________________
____________________________________________________________________
主要用途
用于制取NaOH、Na2CO3
用于制取强氧化剂、漂白剂,作为呼吸面具和潜水艇的供氧剂
联系
加热时可发生反应: ________________________________________
[即学即练]
1.判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)Na2O2在空气中放置后由淡黄色变为白色的化学方程式是2Na2O2===2Na2O+O2↑( )
(2)Na2O2中阴、阳离子个数比为1∶1( )
(3)Na2O与Na2O2分别与CO2反应的产物完全相同( )
(4)Na2O与Na2O2均可与水反应产生氧气( )
(5)钾、钠、镁等活泼金属着火时,不能用泡沫灭火器灭火( )
(6)Na2O2可使酚酞溶液变红( )
(7)Na2O2在潮湿的空气中放置一段时间,变成白色黏稠物的原因是2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2( )
2.金属钠露置在空气中发生如下变化:
请写出金属钠长期露置在空气中发生反应的有关化学方程式。
3.某同学在实验室进行如图所示的过氧化钠性质实验。请回答下列问题。
(1)过氧化钠与水反应的化学方程式为________________________________。过氧化钠中氧元素的化合价为________价。
(2)如图所示实验,滴入几滴水,现象是________________________,带火星的木条复燃,实验结束后,向试管所得溶液中滴加酚酞溶液,现象是________________________。
(3)若用嘴通过导管向附着少量Na2O2粉末的棉花吹气,棉花燃烧。原因是Na2O2与H2O、CO2反应,其中与CO2反应的化学方程式为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
4.下列关于氧化钠和过氧化钠的说法正确的是( )
A.它们是白色粉末
B.它们都能与水反应产生氧气
C.它们都能与二氧化碳发生反应生成氧气
D.过氧化钠可作为潜水艇和呼吸面具的供氧剂
5.已知用金属钠制取氧化钠的方法有许多,下列方法最好且解释合理的是( )
A.4Na+O2(纯)2Na2O;产物唯一,条件易控制
B.4Na+CO22Na2O+C;原料价廉,反应操作简便
C.2NaNO2+6Na4Na2O+N2↑;产物中只有Na2O固体生成,且生成的N2可将周围环境中的O2排净,保护Na2O不被进一步氧化
D.4Na+O2(空气)2Na2O;操作简便
核心素养——合作·探究·分享
一、钠与溶液的反应
[例1] 将金属钠放入盛有下列溶液的小烧杯中,既有气体产生,又有沉淀产生的是( )
①MgSO4溶液 ②NaHCO3溶液 ③Na2SO4溶液 ④饱和澄清石灰水 ⑤NH4Cl溶液
A.①③④ B.②⑤
C.①④ D.全部
状元随笔 钠与某些物质的水溶液反应一定有气体产生,是否产生沉淀则需考虑NaOH与原溶质的反应、溶剂H2O的减少对溶质的影响以及反应放热对溶质溶解度的影响等。
[提升1] 将一块绿豆粒大小的金属钠分别投入下列溶液中,反应产生的现象及发生的反应均正确的是( )
选项
溶液
反应产生的现象
化学方程式
A
稀盐酸
剧烈反应,产生气体,溶液中产生白色沉淀
2Na+2HCl===2NaCl+H2↑
B
CuSO4
产生气体,溶液中产生红色固体
2Na+CuSO4===Na2SO4+Cu
C
FeCl3
产生气体,溶液中产生红褐色沉淀
2FeCl3+6Na+6H2O
===2Fe(OH)3↓+6NaCl+3H2↑
D
稀NaOH
产生气体,溶液中产生白色沉淀
2Na+2H2O===2NaOH+H2↑
状元随笔 (1)在酸溶液中H+浓度比水中大,在酸中反应会更剧烈。
(2)钠不能从盐溶液中置换出金属单质。
关键能力
钠与水反应的延伸应用
反应类别
反应分析
与酸溶液反应
钠投入酸中时,钠先与酸中的H+反应,当酸反应完时,钠再与水反应,即反应顺序是“先酸后水”。钠与盐酸反应的化学方程式为2Na+2HCl===2NaCl+H2↑。钠与酸溶液的反应比钠与水的反应更剧烈,因为酸中的H+浓度大
与碱溶液反应
将钠加入碱溶液中,实质是钠与水发生反应
与盐溶液反应
钠与盐溶液反应,一般分两步考虑,先考虑Na与水反应生成NaOH,再考虑NaOH是否与盐反应
①将钠投入NaCl溶液中,发生反应的化学方程式为2Na+2H2O===2NaOH+H2↑
②将钠投入饱和NaCl溶液中,有H2放出,还有NaCl晶体析出(温度不变)
③将钠投入CuSO4溶液中,有H2放出,同时有蓝色沉淀生成(注意Na不能从CuSO4溶液中置换出Cu):
2Na+2H2O===2NaOH+H2↑
CuSO4+2NaOH===Cu(OH)2↓+Na2SO4
将上面两个化学方程式叠加可得总反应:
2Na+2H2O+CuSO4===Cu(OH)2+Na2SO4+H2↑
状元随笔 金属钠与溶液反应的现象
(1)共性:因为钠与水的反应属于剧烈的置换反应,故钠与溶液反应有共同的现象产生。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:反应过程中不停地发出“嘶嘶”的响声。
(2)差异性:与酸反应时,由于溶液中H+浓度较大,反应程度比钠与水的反应剧烈,最后钠可能在液面上发生燃烧;与盐溶液反应时,还可能会生成沉淀(如生成难溶性碱)、气体(NH3)等。
二、Na2O2的性质
[例2] 下列叙述不正确的是( )
A.Na2O2是淡黄色固体,Na2O是白色固体,二者都能与水反应生成NaOH
B.Na和O2在加热时反应生成Na2O2,在常温下反应生成Na2O
C.Na2O与CO2发生化合反应生成Na2CO3,Na2O2与CO2发生置换反应生成O2
D.2 g H2充分燃烧后产物被Na2O2完全吸收,Na2O2固体增重2 g
状元随笔 (1)不可忽视过氧化钠的漂白性,过氧化钠投入含有酚酞(或石蕊)的溶液中,溶液先变红(或蓝)色,后褪色。
(2)过氧化钠中的阴离子是,而不是O2-或。
(3)过氧化钠与某些盐(如CuSO4)溶液反应时,一般是先与水反应,然后生成的碱再与盐反应。
(4)实验室中,钠着火时不能用CO2或水灭火,应该用细沙盖灭。
(5)氢气、一氧化碳或二者的混合气体完全燃烧后的产物,通过足量的过氧化钠,完全反应后固体增加的质量为燃烧前可燃物气体的质量。
[提升2] 下列说法中正确的是( )
A.将Na块放入水中,产生气体:
2Na+2H2O===2NaOH+H2↑
B.二氧化碳通过Na2O2粉末,反应后固体质量减少
C.钠与CuSO4溶液反应:
2Na+CuSO4===Cu↓+Na2SO4
D.Na2O2在潮湿的空气中放置一段时间,变成白色黏稠物:2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2
状元随笔 高考试题中常考查有关钠、过氧化钠的三个反应:
(1)钠与水反应:2Na+2H2O===2NaOH+H2↑。
(2)过氧化钠与CO2反应:2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2。
(3)过氧化钠与水反应:2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑。
关键能力
Na2O2与CO2、H2O反应的规律
(1)从质量的角度分析。
2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑①
2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2②
对于反应①,反应后Na2O2固体增加的质量实际相当于水中H元素的质量,该过程可以认为是Na2O22NaOH+O;对于反应②,反应后Na2O2固体增加的质量实际上相当于CO2中碳元素和一半氧元素的质量,该过程可以认为是Na2O2Na2CO3+O。进一步分析还可得出关系式Na2O2+H2===2NaOH,Na2O2+CO===Na2CO3。实际上这两个反应均不能发生,只是从质量的角度可看作Na2O2只吸收了H2和CO,Na2O2增加的质量等于H2和CO的质量。这样在分析H2和CO在氧气中燃烧的产物被Na2O2完全吸收后固体质量的变化时会变得很方便。
凡分子组成符合(CO)m·(H2)n的物质,W g该物质在O2中完全燃烧后的产物(CO2和水蒸气)与足量的Na2O2固体反应后,固体增加的质量为W g。或是由C、H、O三种元素组成的物质,只要该物质中C、O原子个数比为1∶1,也可满足该变化。
(2)先后顺序关系。
当CO2、H2O(g)与足量的Na2O2同时接触时,由于Na2O2与H2O反应生成的NaOH能与CO2反应生成Na2CO3,所以可以视为Na2O2先与CO2反应,待CO2反应完全后,Na2O2再与H2O(g)反应。
学考评价——夯实·测控·演练
1.从生活常识角度考虑,试推断钠元素在自然界中主要的存在形式是( )
A.Na B.NaCl
C.NaOH D.Na2O
2.将一小块金属钠投入盛有滴有紫色石蕊试液的冷水的烧杯中,甲同学认为可以观察到下列实验现象,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反应后溶液变红色
④钠熔化成光亮的小球
⑤小球在水面上迅速游动
⑥有“嘶嘶”的响声发出
A.①②③④ B.②③④⑤
C.②④⑤⑥ D.③④⑥
3.2022年3月23日,神舟十三号飞行乘组圆满完成了“天宫课堂”第二课授课活动。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。下列关于Na2O2的叙述不正确的是( )
A.Na2O2为白色的固体粉末
B.Na2O2中阴、阳离子的个数比为1∶2
C.Na2O2与H2O或CO2反应都能产生O2
D.Na2O2和Na2O在空气中久置都会变质
4.如图所示,在坩埚中放一小块钠,加热至熔化,用玻璃棒蘸取少量无水CuSO4粉末与熔化的钠接触,瞬间产生耀眼的火花,同时有红色物质生成。据此判断下列说法不正确的是( )
A.上述反应是置换反应
B.上述反应是放热反应
C.上述反应中CuSO4表现了吸水性
D.加热且无水条件下,Na可以与CuSO4反应并生成Cu
5.下列说法不正确的是( )
A.Na2O2可以作为呼吸面具或潜水艇里的氧气来源
B.将Na2O加入到酚酞溶液中,溶液先变红色后褪色
C.可用水来检验某Na2O样品中是否含有Na2O2
D.过氧化钠为淡黄色固体粉末
6.向一定量的饱和NaOH溶液中加入少量Na2O2固体,恢复到原温度时,下列说法正确的是( )
A.溶液中的Na+增多
B.溶液的碱性增强
C.溶质的质量分数不变
D.溶液的质量不变
7.下列关于钠及其化合物的叙述,正确的是( )
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、阳离子个数之比为1∶2
C.钠投入盐酸中,钠先与水反应,生成NaOH再与HCl反应
D.长距离运输鱼苗,最好在水中加入一定量的Na2O2,以起到供氧和杀菌的作用
第2节 研究物质性质的基本方法和程序
第1课时 研究物质性质的基本方法
学 业 基 础
一、
观察 实验 分类 比较
1.(1)有计划 有目的 感官 (2)仪器
2.(2)目的 (3)温度 压强 溶液
3.(2)类别
[即学即练]
1.答案:(1)× (2)√ (3)× (4)√ (5)√ (6)√
2.答案:D
3.答案:A
二、
1.镊子 煤油 滤纸 玻璃片 小刀 银白 软 小 大 固体
2.小 低 放热 红 碱 2Na+2H2O===2NaOH+H2↑
[即学即练]
1.答案:(1)× (2)× (3)√ (4)× (5)√
2.答案:(1)①探究钠的物理性质的过程中,运用了观察法。
②钠与水反应的探究过程运用了观察法、实验法。
(2)①钠先与水反应:2Na+2H2O===2NaOH+H2↑,生成的NaOH再与CuSO4反应:2NaOH+CuSO4===Cu(OH)2↓+Na2SO4。
②现象为浮、熔、游、响;钠与稀盐酸反应比与水反应更剧烈,因为钠与水反应的实质是钠与H+的反应,盐酸中单位体积内的H+数目比水中的多,所以钠与盐酸反应更剧烈。
3.答案:B
4.解析:钠与盐酸反应的本质是Na与HCl中的H+反应,当酸反应完后才与溶剂水反应,当酸足量时,钠只与酸反应,A项错误;Y烧杯中的反应最剧烈,B项错误;钠与硫酸铜溶液反应的化学方程式为2Na+2H2O===2NaOH+H2↑、2NaOH+CuSO4===Cu(OH)2↓+Na2SO4,所以一定会有Cu(OH)2沉淀生成,C项正确;因向三个烧杯中加入的钠的质量相同且钠完全反应,故生成的H2的质量相同,D项错误。
答案:C
三、
变暗 小球 黄色 淡黄
[即学即练]
1.答案:(1)× (2)× (3)√ (4)× (5)√
2.答案:(1)观察法、实验法、比较法。
(2)相同点:在一定条件下,钠与其他金属均能与某些非金属单质、酸等发生反应。不同点:金属钠活泼,常温下能与水剧烈反应。
3.答案:C
五、
白 淡黄 常温 点燃或加热 2NaOH 4NaOH+O2↑ Na2CO3 2Na2CO3+O2 2NaCl+H2O 4NaCl+2H2O+O2↑ 2Na2O+O22Na2O2
[即学即练]
1.答案:(1)× (2)× (3)× (4)× (5)√ (6)× (7)×
2.答案:发生反应的有关化学方程式:
①4Na+O2===2Na2O
②Na2O+H2O===2NaOH
④2NaOH+CO2+9H2O===Na2CO3·10H2O
⑤Na2CO3·10H2O===Na2CO3+10H2O
3.解析:(1)过氧化钠与水反应生成氢氧化钠和氧气,反应的化学方程式为2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑,过氧化钠中氧元素的化合价为-1。(2)滴入几滴水,过氧化钠与水反应生成氢氧化钠和氧气,同时放出大量的热,氧气助燃,带火星的木条复燃,滴入酚酞,溶液先变红后褪色。
答案:(1)2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑ -1
(2)产生大量气泡 溶液先变红后褪色
(3)2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2
4.解析:过氧化钠是淡黄色粉末,A错误;氧化钠与水反应只生成氢氧化钠,不产生氧气,B错误;氧化钠与二氧化碳生成碳酸钠,不会生成氧气,C错误;过氧化钠与水、二氧化碳反应都能生成氧气,可作为潜水艇和呼吸面具的供氧剂,D正确。
答案:D
5.解析:钠与纯氧中反应生成氧化钠,虽然产物唯一,但无法确定反应是否完全,故不选A;钠与二氧化碳在加热条件下反应生成氧化钠和碳,氧化钠又能与二氧化碳反应生成碳酸钠,故不选B;C项中反应是工业制取氧化钠最常见的方法,产生的氮气和固体易分离,目标产物中无杂质,而且亚硝酸钠属于工业常用盐,价格低,它提供一部分的钠元素,从而减少较贵重的金属钠的用量,且生成的N2可保护Na2O不被进一步转化为Na2O2,故选C;钠放置在空气中不仅与氧气反应还与水蒸气反应,所以产物不纯,故不选D。
答案:C
核 心 素 养
[例1] 解析:将钠放入盛有题给溶液的烧杯中,金属钠均先与水发生反应:2Na+2H2O===2NaOH+H2↑。①中MgSO4+2NaOH===Mg(OH)2↓+Na2SO4;②中NaHCO3+NaOH===Na2CO3+H2O,生成的Na2CO3溶解度大于NaHCO3,故不会产生沉淀;③中Na2SO4与NaOH不反应,没有沉淀生成;④中反应消耗水,溶液温度升高,Ca(OH)2的溶解度降低,析出Ca(OH)2沉淀;⑤中只产生气体,没有沉淀生成。
答案:C
[提升1] 解析:A错,钠与稀盐酸反应生成NaCl和H2,NaCl易溶于水。B错,Na是极活泼金属,投入CuSO4溶液中,Na与水反应生成NaOH和H2,NaOH再与CuSO4发生复分解反应生成Cu(OH)2蓝色沉淀,不能置换出铜。C对,Na先与水反应生成NaOH和H2,NaOH再与FeCl3发生复分解反应生成Fe(OH)3红褐色沉淀。D错,Na与水反应生成NaOH和H2,NaOH易溶于水。
答案:C
[例2] 解析:Na2O2与CO2反应生成O2:2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2,该反应不是置换反应,C项错误;2 g H2充分燃烧后生成18 g水,完全被Na2O2固体吸收发生反应2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑,由质量守恒可知,固体由Na2O2―→NaOH,其质量增加的量等于H2O―→O2的质量减少量,18 g水被吸收后生成16 g O2,即Na2O2固体增重2 g。
答案:C
[提升2] 解析:A对,Na与水反应生成NaOH和H2,化学方程式为2Na+2H2O===2NaOH+H2↑。B错,二氧化碳通过Na2O2粉末,发生反应:2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2,反应后固体质量增加。C错,钠极易与水反应,不能与CuSO4溶液发生置换反应生成Cu,而是生成Cu(OH)2沉淀。D错,Na2O2在潮湿的空气中放置一段时间,变成白色黏稠物,发生的反应为2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑。
答案:A
学考评价
1.解析:钠是活泼金属,在自然界中全部以化合物的形式存在,氢氧化钠溶液能够吸收CO2,氧化钠吸收水生成氢氧化钠,所以钠元素在自然界中主要的存在形式是NaCl。
答案:B
2.解析:钠的密度比水小,投入水中,不会沉入水底,而是浮在水面上,①错误;钠是活泼金属,能与冷水剧烈反应,钠与水反应的化学方程式为2Na+2H2O===2NaOH+H2↑,有气体产生,②正确;钠与水反应生成NaOH,反应后溶液呈碱性,紫色石蕊试液变蓝,③错误;钠的熔点低,与水反应时放热,会熔化成光亮的小球,④正确;钠与水反应生成氢气,在气体推动下,钠球在水面上迅速游动,⑤正确;钠与水剧烈反应,会发出“嘶嘶”的响声,⑥正确。故选C。
答案:C
3.解析:过氧化钠为淡黄色固体粉末,故A错误;过氧化钠中阴离子为过氧根离子,Na2O2中阴、阳离子的个数比为1∶2,故B正确;过氧化钠与水反应生成氢氧化钠和氧气,过氧化钠与二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气,所以Na2O2与H2O或CO2反应都能产生O2,故C正确;Na2O2与Na2O在空气中久置都会与空气中的CO2、H2O反应而变质,故D正确。
答案:A
4.解析:根据题意,红色物质肯定是单质铜,因为无水CuSO4是白色的,所以必定是Na和CuSO4发生置换反应:2Na+CuSO4Cu+Na2SO4,因为无水CuSO4与熔化的钠接触时瞬间产生耀眼的火花,说明该反应放出大量的热,使钠发生燃烧,A、B、D正确;题给反应不能体现CuSO4的吸水性,C项错误。
答案:C
5.解析:过氧化钠与二氧化碳和水反应均生成氧气,可作为呼吸面具或潜水艇中氧气的来源,A正确;氧化钠与水反应生成氢氧化钠,溶液呈碱性,所以将Na2O加入到酚酞溶液中,溶液变红色,但不褪色,B错误;Na2O+H2O===2NaOH,2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑,如果Na2O样品中含有Na2O2,加入水后会产生气泡,C正确;过氧化钠为淡黄色粉末状固体,D正确。
答案:B
6.解析:过氧化钠与水反应生成氢氧化钠和氧气,温度不变时,饱和氢氧化钠溶液中溶剂水减少,有晶体析出,溶液中Na+数目减少,故A不正确;溶液中氢氧根离子浓度不变,碱性不变,故B不正确;饱和溶液温度不变,溶质的质量分数不变,故C正确;溶质和溶剂的质量都减小,溶液的质量减小,故D不正确。
答案:C
7.答案:B
学业要求
1.通过对金属钠的性质探究等一系列科学探究活动,认识钠是一种非常活泼的金属单质,了解金属钠的物理性质、主要化学性质,形成科学探究与创新意识的化学核心素养。
2.通过观察、分析实验现象,体会如何科学、合理地运用观察方法。在归纳金属钠的性质的过程中,体验分类、比较等方法在研究和学习物质性质过程中的重要应用,培养宏观辨识与微观探析的化学核心素养。
3.激发学习化学的兴趣,同时树立安全意识和环保意识,形成科学态度与社会责任的化学核心素养。
知识网络
学业基础——自学·思记·尝试
一、研究物质性质的基本方法
研究物质的性质有________、________、________、________、假说、模型等方法。
1.观察法
(1)含义:观察是一种________、________地运用________考察研究对象的方法。
(2)
2.实验法
(1)概念:实验是根据科学研究的目的,尽可能排除外界影响、突出主要因素,并利用一些专门的仪器设备,人为地变革、控制或模拟研究对象,使某一现象或过程发生或再现的研究方法。
(2)实验步骤
→→→
(3)注意事项
实验时要注意控制________、________、________的浓度等条件,因为同样的反应物在不同条件下可能会发生不同的反应。
3.分类法
(1)可以总结出各类物质的一般性质;
(2)根据物质所属的________对物质及其变化进行预测。
4.比较法
认识各种物质性质之间的异同与内在联系。
特别提醒
(1)研究某种物质的性质时,只用一种方法往往得不出结论,有时需要多种方法综合应用,比较法和实验法是比较常用的两种方法。
(2)运用假说和模型进行的预测,还需要通过实验来验证。
[即学即练]
1.判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)科学家提出的假说一定能成为科学理论( )
(2)使用模型有助于人们研究物质性质( )
(3)运用观察法时,可以用手直接接触化学药品( )
(4)严禁品尝化学药品的味道( )
(5)闻气体时应按如图操作( )
(6)通过观察物质的颜色、气味、状态可了解其物理性质,通过实验可了解其化学性质( )
2.下列关于研究物质性质的方法的描述正确的是( )
A.观察法只能通过视觉来完成
B.将NaCl固体放入水中,从而获取NaCl的某些性质,这只涉及实验法
C.银、铁、铜、锌等均为金属,具有金属光泽和导电性,这是物质性质研究方法中的比较法
D.研究物质的性质时,往往同时采用观察、实验、分类、比较等方法中的多种方法
3.“实验与探究”是一种非常重要的学习化学的方法。通过化学实验进行科学探究,是认识物质及其变化的重要方法。一元硬币的外观有银白色的金属光泽,一些同学认为它可能是铁制成的。在讨论时,有同学提出“我们可以先拿磁铁来吸一下”。就“拿磁铁来吸一下”这一过程而言,属于科学探究中的( )
A.实验 B.假设
C.观察 D.得出结论
二、观察法的应用——金属钠及其与水的反应
1.观察法认识钠的物理性质
操作
观察试剂瓶里面的钠
用____从____中取出金属钠,用____吸干表面的煤油,在干燥的________上用____切下一小块金属钠,观察钠块的切面,剩余钠块放回原试剂瓶
结论
钠性质活泼,需隔绝空气和水保存,实验室里保存在煤油中
钠具有____金属光泽,质____,硬度____,密度比煤油____,常温下是____
2.钠与水的反应
观察并记录结果,分析得出结论:
实验操作
实验现象
解释
(1)钠浮在水面上
(1)钠的密度比水的________
(2)钠与水反应发出嘶嘶响声
(2)钠与水反应剧烈
(3)钠熔化成闪亮的小球
(3)钠熔点______,反应______________
(4)小球在水面上迅速游动,逐渐变小,最后消失
(4)反应产生的气体推动小球游动
(5)反应后溶液的颜色逐渐变________
(5)有________生成
结论
钠与水剧烈反应,生成NaOH和H2,化学方程式为____________________________
[即学即练]
1.判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)金属钠着火时,可以用水灭火( )
(2)取用金属钠时,剩余的钠放入废液缸( )
(3)钠与皮肤接触会腐蚀皮肤,应用干燥的镊子夹取,不能用手直接接触( )
(4)钠投入CuSO4溶液中,会生成红色固体,发生反应2Na+CuSO4===Cu+Na2SO4( )
(5)钠投入饱和氢氧化钠溶液中有沉淀产生( )
2.交流思考
(1)①探究钠的物理性质的过程中,运用了研究物质性质的哪些方法?
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
②钠与水反应的探究过程运用了哪些方法?
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
(2)回答下列问题:
①将绿豆粒大小的一块钠加入CuSO4溶液中能生成蓝色沉淀,请用化学方程式解释这一现象。________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
②把钠加入稀盐酸中,有何现象?相比钠与水的反应哪个更剧烈?为什么?________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
3.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
4.向分别盛有100 mL水、100 mL盐酸、100 mL硫酸铜溶液的X、Y、Z三个烧杯中分别投入1.15 g Na,Na均完全反应,下列说法正确的是( )
A.三个烧杯中一定会发生的反应:2Na+2H2O===2NaOH+H2↑
B.三个烧杯中的反应,相比而言,X中的反应最剧烈
C.Z烧杯中一定会有Cu(OH)2沉淀生成
D.三个烧杯中生成的气体的质量不相同
三、实验法的应用——钠与氧气反应
【实验】金属钠与氧气的反应实验
(1)实验目的
a.探究金属钠与氧气的反应。
b.认识条件控制对于实验研究的意义。
(2)实验用品
金属钠、酒精灯、坩埚、三脚架、泥三角、坩埚钳、镊子、小刀、玻璃片、滤纸、火柴。
(3)实验方案
a.将切好的金属钠放置在空气中,观察现象。
b.将一小块金属钠放入坩埚中加热,观察现象。
(4)实验过程
步骤1:金属钠放置在空气中
实验现象:新切开的钠具有银白色的金属光泽,在空气中很快________。
实验结论:在常温下,4Na+O2===2Na2O(白色固体)。
步骤2:金属钠在空气中加热
实验现象:钠先熔化成________,然后剧烈燃烧,火焰呈________,生成________色固体。
实验结论:在加热条件下,2Na+O2Na2O2(淡黄色固体)。
[即学即练]
1.判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)金属钠可以放置在空气中( )
(2)Na2O可由两种单质直接反应生成,Na2O2则不能( )
(3)Na燃烧火焰为黄色( )
(4)常温下,钠与氧气反应生成淡黄色固体( )
(5)钠与氧气反应时,条件不同,产物也不同,说明反应条件的控制对实验研究有重要意义( )
2.交流思考
(1)上述探究过程,用到了哪些研究方法?________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
(2)请比较金属钠与其他金属(如铁)在化学性质上的相同点和不同点。________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
3.取一小块金属钠,放在燃烧匙(底部铺有一层细沙)里加热,下列实验现象描述正确的是( )
①金属钠先熔化 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
A.①② B.①②③
C.①④⑤ D.④⑤
四、钠的保存及用途 未用完的金属钠要放回试剂瓶,不能随便丢弃!
(1)保存。
金属钠通常保存在煤油中或石蜡油中。
(2)用途。
五、比较法的应用——研究氧化钠和过氧化钠的性质
Na2O、Na2O2的比较
物质
氧化钠
过氧化钠
化学式
Na2O
Na2O2
颜色、状态
____色固体
____色固体
阴、阳离子个数比
1∶2
1∶2
生成条件
Na与O2____下反应
Na与O2在____________的条件下反应
热稳定性
不稳定,易转化为Na2O2
较稳定
与H2O反应
Na2O+H2O===________
2Na2O2+2H2O===__________________
____________________________________________________________________
与CO2反应
Na2O+CO2===________
2Na2O2+2CO2===_________________
____________________________________________________________________
与盐酸反应
Na2O+2HCl===________
2Na2O2+4HCl===__________________
____________________________________________________________________
主要用途
用于制取NaOH、Na2CO3
用于制取强氧化剂、漂白剂,作为呼吸面具和潜水艇的供氧剂
联系
加热时可发生反应: ________________________________________
[即学即练]
1.判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)Na2O2在空气中放置后由淡黄色变为白色的化学方程式是2Na2O2===2Na2O+O2↑( )
(2)Na2O2中阴、阳离子个数比为1∶1( )
(3)Na2O与Na2O2分别与CO2反应的产物完全相同( )
(4)Na2O与Na2O2均可与水反应产生氧气( )
(5)钾、钠、镁等活泼金属着火时,不能用泡沫灭火器灭火( )
(6)Na2O2可使酚酞溶液变红( )
(7)Na2O2在潮湿的空气中放置一段时间,变成白色黏稠物的原因是2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2( )
2.金属钠露置在空气中发生如下变化:
请写出金属钠长期露置在空气中发生反应的有关化学方程式。
3.某同学在实验室进行如图所示的过氧化钠性质实验。请回答下列问题。
(1)过氧化钠与水反应的化学方程式为________________________________。过氧化钠中氧元素的化合价为________价。
(2)如图所示实验,滴入几滴水,现象是________________________,带火星的木条复燃,实验结束后,向试管所得溶液中滴加酚酞溶液,现象是________________________。
(3)若用嘴通过导管向附着少量Na2O2粉末的棉花吹气,棉花燃烧。原因是Na2O2与H2O、CO2反应,其中与CO2反应的化学方程式为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
4.下列关于氧化钠和过氧化钠的说法正确的是( )
A.它们是白色粉末
B.它们都能与水反应产生氧气
C.它们都能与二氧化碳发生反应生成氧气
D.过氧化钠可作为潜水艇和呼吸面具的供氧剂
5.已知用金属钠制取氧化钠的方法有许多,下列方法最好且解释合理的是( )
A.4Na+O2(纯)2Na2O;产物唯一,条件易控制
B.4Na+CO22Na2O+C;原料价廉,反应操作简便
C.2NaNO2+6Na4Na2O+N2↑;产物中只有Na2O固体生成,且生成的N2可将周围环境中的O2排净,保护Na2O不被进一步氧化
D.4Na+O2(空气)2Na2O;操作简便
核心素养——合作·探究·分享
一、钠与溶液的反应
[例1] 将金属钠放入盛有下列溶液的小烧杯中,既有气体产生,又有沉淀产生的是( )
①MgSO4溶液 ②NaHCO3溶液 ③Na2SO4溶液 ④饱和澄清石灰水 ⑤NH4Cl溶液
A.①③④ B.②⑤
C.①④ D.全部
状元随笔 钠与某些物质的水溶液反应一定有气体产生,是否产生沉淀则需考虑NaOH与原溶质的反应、溶剂H2O的减少对溶质的影响以及反应放热对溶质溶解度的影响等。
[提升1] 将一块绿豆粒大小的金属钠分别投入下列溶液中,反应产生的现象及发生的反应均正确的是( )
选项
溶液
反应产生的现象
化学方程式
A
稀盐酸
剧烈反应,产生气体,溶液中产生白色沉淀
2Na+2HCl===2NaCl+H2↑
B
CuSO4
产生气体,溶液中产生红色固体
2Na+CuSO4===Na2SO4+Cu
C
FeCl3
产生气体,溶液中产生红褐色沉淀
2FeCl3+6Na+6H2O
===2Fe(OH)3↓+6NaCl+3H2↑
D
稀NaOH
产生气体,溶液中产生白色沉淀
2Na+2H2O===2NaOH+H2↑
状元随笔 (1)在酸溶液中H+浓度比水中大,在酸中反应会更剧烈。
(2)钠不能从盐溶液中置换出金属单质。
关键能力
钠与水反应的延伸应用
反应类别
反应分析
与酸溶液反应
钠投入酸中时,钠先与酸中的H+反应,当酸反应完时,钠再与水反应,即反应顺序是“先酸后水”。钠与盐酸反应的化学方程式为2Na+2HCl===2NaCl+H2↑。钠与酸溶液的反应比钠与水的反应更剧烈,因为酸中的H+浓度大
与碱溶液反应
将钠加入碱溶液中,实质是钠与水发生反应
与盐溶液反应
钠与盐溶液反应,一般分两步考虑,先考虑Na与水反应生成NaOH,再考虑NaOH是否与盐反应
①将钠投入NaCl溶液中,发生反应的化学方程式为2Na+2H2O===2NaOH+H2↑
②将钠投入饱和NaCl溶液中,有H2放出,还有NaCl晶体析出(温度不变)
③将钠投入CuSO4溶液中,有H2放出,同时有蓝色沉淀生成(注意Na不能从CuSO4溶液中置换出Cu):
2Na+2H2O===2NaOH+H2↑
CuSO4+2NaOH===Cu(OH)2↓+Na2SO4
将上面两个化学方程式叠加可得总反应:
2Na+2H2O+CuSO4===Cu(OH)2+Na2SO4+H2↑
状元随笔 金属钠与溶液反应的现象
(1)共性:因为钠与水的反应属于剧烈的置换反应,故钠与溶液反应有共同的现象产生。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:反应过程中不停地发出“嘶嘶”的响声。
(2)差异性:与酸反应时,由于溶液中H+浓度较大,反应程度比钠与水的反应剧烈,最后钠可能在液面上发生燃烧;与盐溶液反应时,还可能会生成沉淀(如生成难溶性碱)、气体(NH3)等。
二、Na2O2的性质
[例2] 下列叙述不正确的是( )
A.Na2O2是淡黄色固体,Na2O是白色固体,二者都能与水反应生成NaOH
B.Na和O2在加热时反应生成Na2O2,在常温下反应生成Na2O
C.Na2O与CO2发生化合反应生成Na2CO3,Na2O2与CO2发生置换反应生成O2
D.2 g H2充分燃烧后产物被Na2O2完全吸收,Na2O2固体增重2 g
状元随笔 (1)不可忽视过氧化钠的漂白性,过氧化钠投入含有酚酞(或石蕊)的溶液中,溶液先变红(或蓝)色,后褪色。
(2)过氧化钠中的阴离子是,而不是O2-或。
(3)过氧化钠与某些盐(如CuSO4)溶液反应时,一般是先与水反应,然后生成的碱再与盐反应。
(4)实验室中,钠着火时不能用CO2或水灭火,应该用细沙盖灭。
(5)氢气、一氧化碳或二者的混合气体完全燃烧后的产物,通过足量的过氧化钠,完全反应后固体增加的质量为燃烧前可燃物气体的质量。
[提升2] 下列说法中正确的是( )
A.将Na块放入水中,产生气体:
2Na+2H2O===2NaOH+H2↑
B.二氧化碳通过Na2O2粉末,反应后固体质量减少
C.钠与CuSO4溶液反应:
2Na+CuSO4===Cu↓+Na2SO4
D.Na2O2在潮湿的空气中放置一段时间,变成白色黏稠物:2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2
状元随笔 高考试题中常考查有关钠、过氧化钠的三个反应:
(1)钠与水反应:2Na+2H2O===2NaOH+H2↑。
(2)过氧化钠与CO2反应:2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2。
(3)过氧化钠与水反应:2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑。
关键能力
Na2O2与CO2、H2O反应的规律
(1)从质量的角度分析。
2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑①
2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2②
对于反应①,反应后Na2O2固体增加的质量实际相当于水中H元素的质量,该过程可以认为是Na2O22NaOH+O;对于反应②,反应后Na2O2固体增加的质量实际上相当于CO2中碳元素和一半氧元素的质量,该过程可以认为是Na2O2Na2CO3+O。进一步分析还可得出关系式Na2O2+H2===2NaOH,Na2O2+CO===Na2CO3。实际上这两个反应均不能发生,只是从质量的角度可看作Na2O2只吸收了H2和CO,Na2O2增加的质量等于H2和CO的质量。这样在分析H2和CO在氧气中燃烧的产物被Na2O2完全吸收后固体质量的变化时会变得很方便。
凡分子组成符合(CO)m·(H2)n的物质,W g该物质在O2中完全燃烧后的产物(CO2和水蒸气)与足量的Na2O2固体反应后,固体增加的质量为W g。或是由C、H、O三种元素组成的物质,只要该物质中C、O原子个数比为1∶1,也可满足该变化。
(2)先后顺序关系。
当CO2、H2O(g)与足量的Na2O2同时接触时,由于Na2O2与H2O反应生成的NaOH能与CO2反应生成Na2CO3,所以可以视为Na2O2先与CO2反应,待CO2反应完全后,Na2O2再与H2O(g)反应。
学考评价——夯实·测控·演练
1.从生活常识角度考虑,试推断钠元素在自然界中主要的存在形式是( )
A.Na B.NaCl
C.NaOH D.Na2O
2.将一小块金属钠投入盛有滴有紫色石蕊试液的冷水的烧杯中,甲同学认为可以观察到下列实验现象,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反应后溶液变红色
④钠熔化成光亮的小球
⑤小球在水面上迅速游动
⑥有“嘶嘶”的响声发出
A.①②③④ B.②③④⑤
C.②④⑤⑥ D.③④⑥
3.2022年3月23日,神舟十三号飞行乘组圆满完成了“天宫课堂”第二课授课活动。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。下列关于Na2O2的叙述不正确的是( )
A.Na2O2为白色的固体粉末
B.Na2O2中阴、阳离子的个数比为1∶2
C.Na2O2与H2O或CO2反应都能产生O2
D.Na2O2和Na2O在空气中久置都会变质
4.如图所示,在坩埚中放一小块钠,加热至熔化,用玻璃棒蘸取少量无水CuSO4粉末与熔化的钠接触,瞬间产生耀眼的火花,同时有红色物质生成。据此判断下列说法不正确的是( )
A.上述反应是置换反应
B.上述反应是放热反应
C.上述反应中CuSO4表现了吸水性
D.加热且无水条件下,Na可以与CuSO4反应并生成Cu
5.下列说法不正确的是( )
A.Na2O2可以作为呼吸面具或潜水艇里的氧气来源
B.将Na2O加入到酚酞溶液中,溶液先变红色后褪色
C.可用水来检验某Na2O样品中是否含有Na2O2
D.过氧化钠为淡黄色固体粉末
6.向一定量的饱和NaOH溶液中加入少量Na2O2固体,恢复到原温度时,下列说法正确的是( )
A.溶液中的Na+增多
B.溶液的碱性增强
C.溶质的质量分数不变
D.溶液的质量不变
7.下列关于钠及其化合物的叙述,正确的是( )
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、阳离子个数之比为1∶2
C.钠投入盐酸中,钠先与水反应,生成NaOH再与HCl反应
D.长距离运输鱼苗,最好在水中加入一定量的Na2O2,以起到供氧和杀菌的作用
第2节 研究物质性质的基本方法和程序
第1课时 研究物质性质的基本方法
学 业 基 础
一、
观察 实验 分类 比较
1.(1)有计划 有目的 感官 (2)仪器
2.(2)目的 (3)温度 压强 溶液
3.(2)类别
[即学即练]
1.答案:(1)× (2)√ (3)× (4)√ (5)√ (6)√
2.答案:D
3.答案:A
二、
1.镊子 煤油 滤纸 玻璃片 小刀 银白 软 小 大 固体
2.小 低 放热 红 碱 2Na+2H2O===2NaOH+H2↑
[即学即练]
1.答案:(1)× (2)× (3)√ (4)× (5)√
2.答案:(1)①探究钠的物理性质的过程中,运用了观察法。
②钠与水反应的探究过程运用了观察法、实验法。
(2)①钠先与水反应:2Na+2H2O===2NaOH+H2↑,生成的NaOH再与CuSO4反应:2NaOH+CuSO4===Cu(OH)2↓+Na2SO4。
②现象为浮、熔、游、响;钠与稀盐酸反应比与水反应更剧烈,因为钠与水反应的实质是钠与H+的反应,盐酸中单位体积内的H+数目比水中的多,所以钠与盐酸反应更剧烈。
3.答案:B
4.解析:钠与盐酸反应的本质是Na与HCl中的H+反应,当酸反应完后才与溶剂水反应,当酸足量时,钠只与酸反应,A项错误;Y烧杯中的反应最剧烈,B项错误;钠与硫酸铜溶液反应的化学方程式为2Na+2H2O===2NaOH+H2↑、2NaOH+CuSO4===Cu(OH)2↓+Na2SO4,所以一定会有Cu(OH)2沉淀生成,C项正确;因向三个烧杯中加入的钠的质量相同且钠完全反应,故生成的H2的质量相同,D项错误。
答案:C
三、
变暗 小球 黄色 淡黄
[即学即练]
1.答案:(1)× (2)× (3)√ (4)× (5)√
2.答案:(1)观察法、实验法、比较法。
(2)相同点:在一定条件下,钠与其他金属均能与某些非金属单质、酸等发生反应。不同点:金属钠活泼,常温下能与水剧烈反应。
3.答案:C
五、
白 淡黄 常温 点燃或加热 2NaOH 4NaOH+O2↑ Na2CO3 2Na2CO3+O2 2NaCl+H2O 4NaCl+2H2O+O2↑ 2Na2O+O22Na2O2
[即学即练]
1.答案:(1)× (2)× (3)× (4)× (5)√ (6)× (7)×
2.答案:发生反应的有关化学方程式:
①4Na+O2===2Na2O
②Na2O+H2O===2NaOH
④2NaOH+CO2+9H2O===Na2CO3·10H2O
⑤Na2CO3·10H2O===Na2CO3+10H2O
3.解析:(1)过氧化钠与水反应生成氢氧化钠和氧气,反应的化学方程式为2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑,过氧化钠中氧元素的化合价为-1。(2)滴入几滴水,过氧化钠与水反应生成氢氧化钠和氧气,同时放出大量的热,氧气助燃,带火星的木条复燃,滴入酚酞,溶液先变红后褪色。
答案:(1)2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑ -1
(2)产生大量气泡 溶液先变红后褪色
(3)2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2
4.解析:过氧化钠是淡黄色粉末,A错误;氧化钠与水反应只生成氢氧化钠,不产生氧气,B错误;氧化钠与二氧化碳生成碳酸钠,不会生成氧气,C错误;过氧化钠与水、二氧化碳反应都能生成氧气,可作为潜水艇和呼吸面具的供氧剂,D正确。
答案:D
5.解析:钠与纯氧中反应生成氧化钠,虽然产物唯一,但无法确定反应是否完全,故不选A;钠与二氧化碳在加热条件下反应生成氧化钠和碳,氧化钠又能与二氧化碳反应生成碳酸钠,故不选B;C项中反应是工业制取氧化钠最常见的方法,产生的氮气和固体易分离,目标产物中无杂质,而且亚硝酸钠属于工业常用盐,价格低,它提供一部分的钠元素,从而减少较贵重的金属钠的用量,且生成的N2可保护Na2O不被进一步转化为Na2O2,故选C;钠放置在空气中不仅与氧气反应还与水蒸气反应,所以产物不纯,故不选D。
答案:C
核 心 素 养
[例1] 解析:将钠放入盛有题给溶液的烧杯中,金属钠均先与水发生反应:2Na+2H2O===2NaOH+H2↑。①中MgSO4+2NaOH===Mg(OH)2↓+Na2SO4;②中NaHCO3+NaOH===Na2CO3+H2O,生成的Na2CO3溶解度大于NaHCO3,故不会产生沉淀;③中Na2SO4与NaOH不反应,没有沉淀生成;④中反应消耗水,溶液温度升高,Ca(OH)2的溶解度降低,析出Ca(OH)2沉淀;⑤中只产生气体,没有沉淀生成。
答案:C
[提升1] 解析:A错,钠与稀盐酸反应生成NaCl和H2,NaCl易溶于水。B错,Na是极活泼金属,投入CuSO4溶液中,Na与水反应生成NaOH和H2,NaOH再与CuSO4发生复分解反应生成Cu(OH)2蓝色沉淀,不能置换出铜。C对,Na先与水反应生成NaOH和H2,NaOH再与FeCl3发生复分解反应生成Fe(OH)3红褐色沉淀。D错,Na与水反应生成NaOH和H2,NaOH易溶于水。
答案:C
[例2] 解析:Na2O2与CO2反应生成O2:2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2,该反应不是置换反应,C项错误;2 g H2充分燃烧后生成18 g水,完全被Na2O2固体吸收发生反应2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑,由质量守恒可知,固体由Na2O2―→NaOH,其质量增加的量等于H2O―→O2的质量减少量,18 g水被吸收后生成16 g O2,即Na2O2固体增重2 g。
答案:C
[提升2] 解析:A对,Na与水反应生成NaOH和H2,化学方程式为2Na+2H2O===2NaOH+H2↑。B错,二氧化碳通过Na2O2粉末,发生反应:2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2,反应后固体质量增加。C错,钠极易与水反应,不能与CuSO4溶液发生置换反应生成Cu,而是生成Cu(OH)2沉淀。D错,Na2O2在潮湿的空气中放置一段时间,变成白色黏稠物,发生的反应为2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑。
答案:A
学考评价
1.解析:钠是活泼金属,在自然界中全部以化合物的形式存在,氢氧化钠溶液能够吸收CO2,氧化钠吸收水生成氢氧化钠,所以钠元素在自然界中主要的存在形式是NaCl。
答案:B
2.解析:钠的密度比水小,投入水中,不会沉入水底,而是浮在水面上,①错误;钠是活泼金属,能与冷水剧烈反应,钠与水反应的化学方程式为2Na+2H2O===2NaOH+H2↑,有气体产生,②正确;钠与水反应生成NaOH,反应后溶液呈碱性,紫色石蕊试液变蓝,③错误;钠的熔点低,与水反应时放热,会熔化成光亮的小球,④正确;钠与水反应生成氢气,在气体推动下,钠球在水面上迅速游动,⑤正确;钠与水剧烈反应,会发出“嘶嘶”的响声,⑥正确。故选C。
答案:C
3.解析:过氧化钠为淡黄色固体粉末,故A错误;过氧化钠中阴离子为过氧根离子,Na2O2中阴、阳离子的个数比为1∶2,故B正确;过氧化钠与水反应生成氢氧化钠和氧气,过氧化钠与二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气,所以Na2O2与H2O或CO2反应都能产生O2,故C正确;Na2O2与Na2O在空气中久置都会与空气中的CO2、H2O反应而变质,故D正确。
答案:A
4.解析:根据题意,红色物质肯定是单质铜,因为无水CuSO4是白色的,所以必定是Na和CuSO4发生置换反应:2Na+CuSO4Cu+Na2SO4,因为无水CuSO4与熔化的钠接触时瞬间产生耀眼的火花,说明该反应放出大量的热,使钠发生燃烧,A、B、D正确;题给反应不能体现CuSO4的吸水性,C项错误。
答案:C
5.解析:过氧化钠与二氧化碳和水反应均生成氧气,可作为呼吸面具或潜水艇中氧气的来源,A正确;氧化钠与水反应生成氢氧化钠,溶液呈碱性,所以将Na2O加入到酚酞溶液中,溶液变红色,但不褪色,B错误;Na2O+H2O===2NaOH,2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑,如果Na2O样品中含有Na2O2,加入水后会产生气泡,C正确;过氧化钠为淡黄色粉末状固体,D正确。
答案:B
6.解析:过氧化钠与水反应生成氢氧化钠和氧气,温度不变时,饱和氢氧化钠溶液中溶剂水减少,有晶体析出,溶液中Na+数目减少,故A不正确;溶液中氢氧根离子浓度不变,碱性不变,故B不正确;饱和溶液温度不变,溶质的质量分数不变,故C正确;溶质和溶剂的质量都减小,溶液的质量减小,故D不正确。
答案:C
7.答案:B
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