人教版 (2019)必修 第一册第一节 钠及其化合物第2课时导学案

这是一份人教版 (2019)必修 第一册第一节 钠及其化合物第2课时导学案，共14页。学案主要包含了Na2O的性质，Na2O2的性质与应用等内容，欢迎下载使用。

一、Na2O的性质
Na2O为白色固体，具有下列性质与转化：
写出上述转化的化学方程式
①Na2O＋H2O===2NaOH，
②Na2O＋CO2===Na2CO3，
③Na2O＋2HCl===2NaCl＋H2O。
(1)Na2O是一种碱性氧化物。
(2)将氧化钠投入酚酞溶液中溶液变红。
(3)碱性氧化物的通性：①部分(如Na2O、CaO)能与水反应生成碱；②与酸性氧化物反应生成盐；③与酸反应生成盐和水。
二、Na2O2的性质与应用
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(如图)
(2)实验现象：
①产生大量气泡，带火星的木条放在管口能复燃，说明生成O2。
②试管外壁发热，说明反应放热。
③用pH计检验溶液，pH大于7，说明生成碱。
(3)化学方程式：2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑。
2．Na2O2与CO2反应：
反应的化学方程式为2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2。
(1)Na2O2不是(选填“是”或“不是”)碱性氧化物，既有氧化性又有还原剂，常作强氧化剂，用于杀菌消毒，作漂白剂。
(2)Na2O2与H2O、CO2反应生成O2，故Na2O2可在呼吸面具或潜水艇中作O2的来源，作供氧剂。
1．判断下列说法是否正确：
(1)Na2O与Na2O2均为碱性氧化物。 ( × )
提示：Na2O2与酸反应生成盐、水和氧气，故不为碱性氧化物。
(2)Na2O与Na2O2中氧的化合价分别为－2和－1。( √ )
提示：钠在化合物中的化合价一定是＋1价，故Na2O与Na2O2中氧的化合价分别为－2和－1。
(3)Na2O与Na2O2和水反应均为化合反应。 ( × )
提示：Na2O2和水反应生成氢氧化钠与氧气，不属于化合反应。
2．教材中描述“当火灾现场存放有大量活泼金属时，不能用水而需要用干燥的沙土来灭火”，那么能否使用泡沫灭火器进行灭火？为什么？
提示：不能。钠着火时生成的Na2O2会与泡沫灭火器喷出的CO2反应生成氧气，促进钠的燃烧。
3．根据下面的短文，回答：
魔术——吹气点火
某班级的晚会上，化学老师表演了一个魔术——吹气生火。老师将一小团棉花放在石棉网上，通过细管用嘴向棉花团内慢慢地、连续地吹气，一会棉花燃烧起来。
表演完后，老师说棉花中包有过氧化钠固体。请思考该魔术的实验原理是什么？该魔术中过氧化钠表现了什么性质？该性质可有什么用途？
提示：反应原理为过氧化钠能与二氧化碳、水蒸气反应产生氧气并放出大量的热，使棉花着火燃烧；过氧化钠表现氧化性和还原性，根据该性质过氧化钠可作供氧剂。
氧化钠和过氧化钠
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。
氧化钠和过氧化钠的比较
(1)脱脂棉剧烈燃烧的原因是什么？
提示：过氧化钠与水反应放热并生成O2，使脱脂棉在O2中达到着火点而燃烧。
(2)写出上述魔术的反应的化学方程式。反应中的氧化剂、还原剂分别是什么？
提示：2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑。反应中的氧化剂、还原剂都是Na2O2。
(3)魔术前后固体的质量如何变化？
提示：增大。反应前后2个Na2O2生成4个NaOH，质量增加。
1．氧化钠和过氧化钠的比较：
【特别提醒】
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＋H2O2
②2H2O2===2H2O＋O2↑
①×2＋②得：2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑。
2．Na2O2强氧化性的表现：
3．从氧化还原的角度探究Na2O2与CO2和H2O的反应：
2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2 ①
2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑ ②
(1)在反应①②中，Na2O2既表现出氧化性也表现出还原性，H2O、CO2既不是氧化剂，也不是还原剂。
(2)在反应①②中，2个Na2O2均生成1 个O2，转移2个的电子。如图：
【思考讨论】
(1)将足量的Na2O2投入酚酞溶液中会有什么现象？
提示：Na2O2与H2O反应生成氢氧化钠，使酚酞溶液变红，但Na2O2具有漂白性，足量的Na2O2又会使红色褪去。
(2)为解决养鱼的增氧问题，可在水中加入过氧化钙(CaO2)作供氧剂。根据Na2O2与H2O、CO2反应的化学方程式，写出CaO2与H2O、CO2反应的化学方程式。并解释CaO2可作供氧剂的原理。(科学探究与创新意识)
提示：CaO2与H2O反应的化学方程式为2CaO2＋2H2O===2Ca(OH)2＋O2↑；CaO2与CO2反应的化学方程式为2CaO2＋2CO2===2CaCO3＋O2。CaO2与H2O、CO2反应生成O2，CaO2可作供氧剂。
【典例】(双选)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，Na2O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
【解题指南】解答本题需要注意理解以下两个方面：
(1)碱性氧化物的定义。
(2)过氧化钠中氧的化合价的特殊性。
【解析】选A、C。Na2O2与水反应时除了生成碱外，还生成了O2，故Na2O2不属于碱性氧化物，故A项正确；Na2O2是淡黄色固体，故B项错；Na2O2与CO2和H2O反应时，是Na2O2中的氧元素之间发生了氧化还原反应，CO2、H2O既不是氧化剂又不是还原剂，Na2O2既作氧化剂又作还原剂，故C项正确； Na2O与水或CO2反应中无氧气产生，不能作供氧剂，D项错误。

(1)白色的Na2O粉末中若混有少量的Na2O2，如何进行检验？(关键能力—探究与创新)
提示：取少量白色粉末于试管中，滴加少量水，若有气体生成，则说明含有Na2O2。
(2)将一定量的Na2O、Na2O2分别加入滴有酚酞的水中，二者现象是否相同？(关键能力—分析与推测)
提示：不同。Na2O2加入滴有酚酞溶液的水中观察到有气体生成，溶液先变为红色后褪色；而Na2O加入滴有酚酞溶液的水中只观察到溶液变为红色。
【备选例题】
对于反应：2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑，下列说法中正确的是( )
A．Na2O2是氧化剂，H2O是还原剂
B．当2分子H2O参加反应时，生成1分子O2
C．当生成1分子O2时，转移的电子数为4
D．每有18 g H2O与足量Na2O2反应，则固体增重4 g
【解题指南】解答本题应该注意以下2点：
(1)熟悉反应中各反应物、生成物个数之比。
(2)熟悉差量法在化学方程式计算中的应用。
【解析】选B。反应中，Na2O2既是氧化剂又是还原剂，A错误；当生成1分子O2时，转移电子数为2，C错误；当18 g H2O参加反应时，设固体增重为m，
2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑ 固体增重
2×18 32 4
18 g m
m＝2 g，D错误。
1．(2021·兰州高一检测)下列反应中，水既不作氧化剂又不作还原剂的氧化还原反应是( )
A．钠与水反应 B．氧化钠与水反应
C．过氧化钠与水反应 D．二氧化碳与水反应
【解析】选C。反应中，Na元素失去电子作还原剂，水中H元素得到电子作氧化剂，A错误；反应中，各元素化合价没有发生变化，故该反应不是氧化还原反应，B错误；反应中，过氧化钠中的一个O得到电子生成氢氧化钠作氧化剂，另一个O失去电子生成氧气作还原剂，故在反应中水既不作氧化剂又不作还原剂，C正确；反应中，各元素化合价没有发生变化，故该反应不是氧化还原反应，D错误。
2．(2021·岳阳高一检测)把Na2O2投入下列各物质的稀溶液中，充分反应后可能有浑浊产生的是( )
A．HCl B．NaOH C．Na2CO3 D．CuSO4
【解析】选D。A项，过氧化钠与盐酸反应生成氯化钠、氧气和水，不产生沉淀，不符合题意；过氧化钠投入碱、盐溶液，首先过氧化钠与水反应生成氢氧化钠和氧气，然后氢氧化钠再与各溶液中的溶质发生反应， B、C项不发生反应，D项产生氢氧化铜沉淀。
【补偿训练】
(2021·龙岩高一检测)如图所示装置，试管中盛有水，气球a盛有干燥的固体过氧化钠颗粒，U形管中注有浅红色的水，已知过氧化钠与水反应是放热的。将气球用橡皮筋紧缚在试管口，实验时将气球中的固体颗粒抖落到试管b的水中，将不会出现的现象是( )
A．气球a变大 B．试管b内有气泡冒出
C．U形管内红色褪去 D．U形管水位d高于c
【解析】选C。反应生成氧气，则气球a变大，故A正确；反应生成气体，则试管b中有气泡冒出，故B正确；由于浅红色的水是在U形管中而非试管中，则试管内溶液不变色，U形管内的红水不褪色，故C错误；产生O2使气球膨胀，该反应放出大量热量，使广口瓶中空气受热膨胀而出现U形管中水位d>c，故D正确。
在装备有洲际弹道导弹的条件下，我国094核潜艇主要搭载为巨浪2弹道导弹，这使得094核潜艇成为了我国当之无愧的一把利器，对于稳固我国在国际上的独立自主发展具有重要意义。
在潜水艇中可用过氧化钠作为供氧剂。请选用适当的化学试剂和实验用品，用如图中的实验装置进行实验，证明过氧化钠可作供氧剂，其中A是实验室制取CO2的装置。
请分析装置B、C、D中所加的试剂及其作用或目的。
提示：
1．(双选)下列关于钠及其化合物的叙述正确的是( )
A．Na2O和Na2O2都能与CO2反应，产物不完全相同
B．用钠与空气反应制纯净的Na2O2，空气必须经过固体NaOH处理后，才能与钠反应
C．Na和Na＋都具有强还原性
D．在Na2O2与CO2的反应中，氧化剂是Na2O2，还原剂是CO2
【解析】选A、B。Na2O与CO2反应生成Na2CO3，而Na2O2与CO2反应除生成Na2CO3，还有O2生成，A正确；用Na与空气反应制Na2O2，空气中的CO2和水可与生成的Na2O2反应引入杂质，所以空气必须经NaOH处理，故B正确；钠原子最外层只有一个电子，容易失去最外层电子形成钠离子，表现强还原性，而钠离子具有稳定的电子层结构，不具有还原性，C不正确；D项反应中，氧化剂和还原剂均为Na2O2，故D不正确。
2．(水平1·教材习题改编)一个集气瓶中放有一团棉花，向其中倒入CO2气体时棉花燃烧起来，则棉花中可能包有( )
A．烧碱 B．氧化钾 C．过氧化钠 D．小苏打
【解析】选C。2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2，反应生成氧气且放出热量，使棉花燃烧起来，选C。
3．(水平1)少数不法分子用过氧化钠来漂白、消毒莲子，漂白莲子之后生成的物质有强碱，附在物体上很难清洗干净，身体摄入过量碱是有害的。
过氧化钠具有强氧化性，可用作漂白剂。向紫色石蕊试液中加入过量Na2O2粉末振荡，可观察到的现象是( )
A．溶液仍为紫色
B．最终溶液褪色，而无其他现象
C．溶液最终变蓝色
D．溶液中有气泡产生，溶液最终变为无色
【解析】选D。过氧化钠具有强氧化性，能将紫色石蕊试液氧化而褪色，同时有氧气产生。
【补偿训练】
“神舟”号载人航天器中，宇航员所在的返回舱都是密封的，宇航员吸入氧气，呼出二氧化碳，如果二氧化碳浓度过大，会使宇航员困乏，呼吸频率加快，严重的会窒息，为使二氧化碳浓度降低而保持舱内氧气的适当比例，可以在返回舱内放入( )
A．Na2O2 B．Na2CO3 C．NaOH D．氧气瓶
【解析】选A。由于2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2，所以Na2O2可以使CO2浓度降低而保持舱内O2的适当比例。
4．(双选)Na2O2是一种既有氧化性、又有还原性的物质，当Na2O2与某物质Q发生反应并且有氧气生成时，下列有关说法正确的是( )
A．Q一定是氧化剂
B．Na2O2不属于碱性氧化物
C．O2一定是氧化产物
D．Na2O2不可能发生还原反应
【解析】选B、C。Na2O2与某物质Q发生反应并且有氧气生成时，则说明过氧化钠既作氧化剂又作还原剂，则Na2O2既发生还原反应又发生氧化反应，生成的氧气既是还原产物又是氧化产物，而Q可能既不是氧化剂又不是还原剂，故C正确，A、D错误；Na2O2不属于碱性氧化物，属于过氧化物，即B正确。
5．(水平2)下列反应中，Na2O2只表现出氧化性的是( )
A．2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑
B．2Na2O2＋2H2SO4===2Na2SO4＋2H2O＋O2↑
C．Na2O2＋SO2===Na2SO4
D．5Na2O2＋2KMnO4＋8H2SO4===5Na2SO4＋K2SO4＋2MnSO4＋5O2↑＋8H2O
【解析】选C。过氧化钠分别与H2O和H2SO4反应，其化合价既升高又降低，因此Na2O2既表现出氧化性又表现出还原性，A项、B项错误；过氧化钠与SO2反应，其化合价降低，所以只表现出氧化性，C项正确；过氧化钠与KMnO4和H2SO4反应，其化合价只升高，只表现出还原性，D项错误。
6．(水平2)为了制取纯净干燥的气体A，可用如图所示装置，生成A的速度可通过滴入液体B的速度控制，已知A是一种无色、无味、不能使酸碱指示剂变色、不会在空气中燃烧的气体，但能使带火星的木条复燃。
(1)A是________。
(2)若C是一种淡黄色固体，则烧瓶中发生反应的化学方程式是______________。
(3)若C是一种黑色粉末，则B物质是________，C物质的作用是____________。
(4)洗气瓶(广口瓶)中装的试剂D是________，其作用是___________________。
所制得的气体用________法收集。
【解析】无色、无味且不燃烧的气体主要有O2、N2、稀有气体，而能使带火星的木条复燃的气体只能是氧气。可用淡黄色固体(Na2O2)与液体(H2O)反应制得O2，也可由黑色固体(MnO2)和液体(H2O2)作用制得。由于上述方法制得的氧气都是在水溶液中制得的，所以要得到干燥纯净的O2应干燥后再收集。
答案：(1)O2
(2)2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑
(3)H2O2 催化剂
(4)浓硫酸 除去O2中的水蒸气 向上排空气物质
氧化钠(Na2O)
过氧化钠(Na2O2)
组成结构
由Na＋与O2－构成， eq \f(n（Na＋）,n（O2－）) ＝2
由Na＋与O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(2)) 构成， eq \f(n（Na＋）,n（O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(2)) ）) ＝2
类别
碱性氧化物
过氧化物
生成条件
Na与O2常温下反应
Na与O2在点燃或加热条件下反应
热稳定性
不稳定，易转化为Na2O2
较稳定
与H2O反应
Na2O＋H2O===2NaOH
2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑
与CO2反应
Na2O＋CO2===Na2CO3
2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2
与H＋反应
Na2O＋2H＋===2Na＋＋H2O
2Na2O2＋4H＋===4Na＋＋2H2O＋O2↑
转化
2Na2O＋O2 eq \(=====,\s\up7(△)) 2Na2O2
仪器
加入试剂
加入该试剂的作用或目的
B
C
D
仪器
加入试剂
加入该试剂的作用或目的
B
饱和NaHCO3溶液
除去CO2中混有的HCl
C
Na2O2
反应生成O2
D
NaOH溶液
吸收没有反应的CO2