高中化学人教版 (2019)必修 第一册第一节 钠及其化合物第1课时同步训练题

这是一份高中化学人教版 (2019)必修 第一册第一节 钠及其化合物第1课时同步训练题，共13页。试卷主要包含了钠的存在与物理性质，钠的原子结构与化学性质等内容，欢迎下载使用。

一、钠的存在与物理性质
1．钠元素在自然界中都以化合物的形式存在，如NaCl、Na2CO3、Na2SO4等。
2．钠的物理性质：
钠为银白色固体，密度为0.971 g·cm－3，比水的密度小；熔点较低，硬度小，用小刀可以切割。
二、钠的原子结构与化学性质
钠原子的结构示意图为，最外层只有1个电子，在化学反应中容易失电子，表现很强的还原性。
1．钠与非金属单质反应：
(1)钠与氧气的反应
新切开的钠具有银白色的金属光泽，在空气中很快变暗。将钠块投入热坩埚中，钠先熔化成小球，然后剧烈燃烧，火焰呈黄色，生成淡黄色固体。
(2)钠除与O2反应外，钠还可以与Cl2在加热条件下反应，化学方程式为2Na＋Cl2 eq \(=====,\s\up7(△)) 2NaCl。
2．钠与H2O反应：
根据氧化还原反应规律，预测Na与H2O反应的生成物为NaOH、H2。
(1)操作：
(2)现象及结论
1．判断下列说法是否正确：
(1)钠是银白色金属，熔点低，硬度大。( × )
提示：钠的硬度小，可以用小刀切割。
(2)钠在反应时，只能作还原剂。( √ )
提示：钠原子最外层只有1个电子，只能失电子，表现很强的还原性。
(3)钠与O2反应只能生成淡黄色固体Na2O2。( × )
提示：钠与O2在常温和加热条件下分别生成Na2O和Na2O2。
(4)钠与H2O反应比钠与盐酸反应更剧烈。( × )
提示：钠与H2O反应的实质是与氢离子反应，水中的氢离子浓度小于盐酸，故钠与盐酸反应更剧烈。
2．教材中描述“把一块绿豆大的钠放入水中”，实验中取“绿豆大”的钠的目的是什么？
提示：钠与水的反应剧烈，取“绿豆大”的钠可以保证实验的安全性，若颗粒过大会发生爆炸。
3．某船员在运输盛有钠的铁桶时，不小心把盖子打开，桶内马上冒起浓浓的白烟，而且一接触桶内物质，双手立刻感到剧烈的疼痛，情急之下他将桶推到江里。一遇到水，桶立马爆炸。消防队员找来一个较大的白色塑料桶，将打捞上来的铁桶放在里面，用煤油浸泡。
(1)盛有钠的桶遇水立马爆炸的原因是什么？
提示：由于大量的金属钠与大量的水接触发生剧烈反应，生成大量可燃性气体——氢气，同时放出大量的热，引起金属钠和氢气的剧烈燃烧，从而引发剧烈的爆炸现象。
(2)用煤油浸泡铁桶的灭火道理是什么？
提示：钠易与空气中的氧气、水等反应，而钠不与煤油反应，且密度比煤油大，故将钠保存在煤油中隔绝空气。
钠露置在空气中的变化
一块金属钠暴露在空气中较长的时间会出现如下现象。
银白色金属钠表面变暗出现白色固体表面变成溶液白色块状物质 eq \(――→,\s\up7(风化),\s\d5(⑤)) 白色粉末状物质
钠在空气中的变化
(1)上述过程①钠表面变暗的原因是什么？
提示：钠与氧气反应生成白色固体Na2O，失去金属光泽。
(2)上述过程②出现白色固体是什么？该过程表现含钠反应物的什么性质？
提示：NaOH。Na2O与水反应生成NaOH，表现碱性氧化物的性质。
(3)写出上述过程④反应的化学方程式。
提示：2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O，Na2CO3＋10H2O===Na2CO3·10H2O。
钠长期暴露在空气中，最终转化为Na2CO3，变化过程的现象及主要反应如下：
【特别提醒】(1)钠与氧气反应产物不同是由于反应条件不同，碳与氧气反应产物不同是由于氧气的量不同；
(2)空气中的CO2的量很少，故CO2与氢氧化钠反应只能生成碳酸钠，不能生成碳酸氢钠。
【思考讨论】
(1)钠单质暴露在空气中会不会有Na2O2生成？
提示：钠只有在加热条件下才会与O2反应生成Na2O2，故钠单质暴露在空气中不会有Na2O2生成。
(2)钠与氧气反应时，条件不同，生成物不同，消耗等质量的钠，得到不同反应物时，转移电子数相同吗？
提示：相同。消耗等质量的钠，失去的电子的个数相同，与产物无关。
【典例】(2021·淄博高一检测)钠露置在空气中，其变质过程中不可能产生的物质是( )
A．Na2O B．NaOH C．NaHCO3 D．Na2CO3
【解题指南】解答本题时应注意以下两点：
(1)NaOH可与空气中的二氧化碳反应。
(2)空气中的二氧化碳含量少，与氢氧化钠反应不能生成NaHCO3。
【解析】选C。钠只有在加热条件下才与氧气反应生成Na2O2。钠露置在空气中的变化过程为Na→Na2O→NaOH→Na2CO3·10H2O→Na2CO3，不可能会有NaHCO3生成。
钠露置在空气中，其变质过程中涉及的氧化还原反应有几个？(关键能力—理解与辨析)
提示：1个。钠露置在空气中的变化过程为Na→Na2O→NaOH→Na2CO3·10H2O→Na2CO3，属于氧化还原反应的过程有Na变为Na2O，共1个。
用流程图示的方法可以清楚反映物质之间的转化关系。如Na→ eq \x( ) →NaOH→NaCl，则在常温下，上述转化关系 eq \x( ) 中的物质是( )
A．Na2CO3 B．Na2O C．Na2S D．Na2O2
【解析】选B。在常温下，钠与氧气反应生成氧化钠。
【补偿训练】
关于钠元素的单质及其化合物的叙述不正确的是( )
A．钠，银白色，质软，熔点相对较低，密度比水小
B．大量的钠着火时可以用沙子扑灭，少量的钠应保存在煤油中
C．金属钠在空气中长期放置，最终变为碳酸钠
D．氧化钠和过氧化钠都是白色固体
【解析】选D。根据金属钠的物理性质可以判断钠为银白色，质软，熔点相对较低，密度比水小的金属，选项A正确；钠着火时可以用沙子灭火，不能用水或CO2灭火，在实验室中少量的钠保存在煤油中，以隔绝空气，选项B正确；钠在空气中长时间放置时，发生Na→Na2O→NaOH→Na2CO3·10H2O→Na2CO3等一系列变化，最终生成Na2CO3，选项C正确；Na2O是白色固体，而Na2O2是淡黄色固体，选项D不正确。
如图所示，先用弹簧夹夹住橡皮管，点燃钠(足量)，迅速伸入瓶中并塞上瓶塞。钠继续燃烧，待反应完全并冷却至原温度，打开弹簧夹，烧杯中水通过导管流入瓶中。
(1)写出钠燃烧的化学方程式，钠燃烧时瓶中的现象是什么？
提示：2Na＋O2 eq \(=====,\s\up7(点燃)) Na2O2，黄色火焰，产生淡黄色固体。
(2)水流入瓶中的原因是什么？
提示：瓶内O2减少，压强减小。
(3)若钠不加热，将钠投入集气瓶底部的水中，烧杯中会看到什么现象？
提示：有气泡产生。因为Na与水反应生成氢气，使瓶内压强增大。
钠与水、酸、碱、盐溶液的反应的实质
某同学为了探究钠单质与盐的反应，进行了以下两个实验：
实验一：将一块钠投入CuSO4溶液中，实验现象为钠立即熔为小球，并浮在水面四处游动，伴有嘶嘶的声响，同时溶液中有蓝色沉淀生成。

实验二：如图，在蒸发皿中放一小块钠，加热至熔化时，用玻璃棒蘸取少量无水CuSO4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。
(1)请解释实验一中现象并写出有关化学方程式。
提示：钠投入CuSO4溶液中，Na先与H2O反应生成NaOH和H2：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑；生成的NaOH与CuSO4反应生成蓝色沉淀Cu(OH)2：2NaOH＋CuSO4===Cu(OH)2↓＋Na2SO4。
(2)请解释实验二中，是否发生了置换反应？上述反应能否证明钠可以从CuSO4溶液中置换出铜？能否说明钠比铜活泼？
提示：实验中有红色物质生成，说明熔融的钠将硫酸铜中的铜置换出来并且放出热量，属于置换反应，钠作还原剂，硫酸铜作氧化剂，说明钠比铜活泼。但不能证明钠可以从CuSO4溶液中置换出铜。
(3)试分析钠单质与盐溶液反应的顺序，Na与盐反应冶炼金属的条件？
提示：钠单质与盐溶液反应时，先与水反应生成氢氧化钠和氢气，再考虑氢氧化钠是否与盐发生复分解反应；Na与盐反应冶炼金属必须在无水条件下进行，即熔融状态下。
1．与酸溶液反应：
2．与碱溶液反应：其实质是钠与水的反应：
如钠与氢氧化钠溶液的反应，即钠与水的反应。
3．与盐溶液反应：
【误区警示】
(1)过量钠与酸溶液反应时，钠先与酸反应，再与水反应，最后消耗完。
(2)钠能与任何水溶液反应。不要认为盐不能与氢氧化钠反应，就不能与钠反应。
【思考讨论】
(1)钠投入FeCl3溶液中有什么现象出现？
提示：金属钠投入FeCl3溶液中，先与水反应，钠熔化成银白色小球，浮在水面上游动，听到嘶嘶声；然后再发生3NaOH＋ FeCl3===Fe(OH)3↓＋3NaCl，产生红褐色沉淀。
(2)“钠不与氯化钠溶液反应”这种说法正确吗？
提示：不正确。钠不与氯化钠反应，但钠与溶剂水发生氧化还原反应。
(3)在一定条件下，Na与熔融盐反应也可以置换出某些金属，写出Na与熔融的TiCl4反应的化学方程式。
提示：4Na＋TiCl4 eq \(=====,\s\up7(高温),\s\d5(熔融)) Ti＋4NaCl。
【典例】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．HCl B．NaOH C．K2SO4 D．CuSO4
【思维建模】解答钠与水溶液反应的思路如下：
【解析】选D。将少量钠投入题述四种物质的水溶液中，均有H2产生，故都满足题目的第一个条件“有气体放出”，而反应后“溶液质量减轻”是指投入的金属钠的质量小于脱离溶液的物质的质量。在A、B、C三个选项中只有H2放出，故溶液质量是增加的。D选项中由于Na与H2O反应生成的NaOH还能继续与CuSO4反应析出Cu(OH)2沉淀：2Na＋CuSO4＋2H2O===Cu(OH)2↓＋Na2SO4＋H2↑，故反应后溶液质量减轻。

(1)若题干不变，将C项改成“饱和K2SO4溶液”是否可选________(填“是”或“否”)，原因是什么？(关键能力—探究与创新)
提示：是。若C项改成“饱和K2SO4溶液”，由于Na与水反应会消耗水，故K2SO4会析出，溶液质量会减轻。
(2)若将题干中的“且溶液质量减轻”改成“且有沉淀生成”，答案应选哪项？(关键能力—分析与推测)
提示：D。D中Na与水反应生成的NaOH 会与CuSO4反应生成Cu(OH)2沉淀。【规律方法】解答有关钠与盐溶液反应的思维流程
(2021·聊城高一检测)取一支大试管，加入20 mL饱和澄清石灰水(ρ＝1.6 g·
cm－3)，再加入5 mL苯(ρ＝0.87 g·cm－3)，静置后缓慢加入绿豆粒大小的钠块(ρ＝0.971 g·cm－3)。下列实验现象中，能观察到的有( )
①钠在饱和澄清石灰水层反应并四处游动
②有气体产生
③溶液变浑浊
④钠在石灰水与苯的界面处反应并上下跳动
⑤钠停留在苯层不反应
⑥钠块最后消失
A．①②⑥ B．②③④⑥ C．⑤ D．①②③⑥
【解析】选B。根据题意，金属钠的密度小于石灰水，但大于苯，故将金属钠投入盛有饱和澄清石灰水和苯的大试管中，钠会处于二者的界面处；同时由于钠与水反应生成氢气，对金属钠产生推动作用，故金属钠在界面处可能做上下跳动。由于有NaOH生成，并放出热量，Ca(OH)2的溶解度减小，故有Ca(OH)2析出，溶液变浑浊。
【补偿训练】
某位教师设计了钠与硫酸铜溶液反应实验装置(如图，夹持装置省略)。
实验前将装置中的直角导管(序号为⑫)的上端要和直通管⑤的上端高度相当；同时止水夹要夹在导气管的乳胶管上，避免逸出气体。
实验操作如下：
(1)向直通管⑤中注满硫酸铜溶液，然后小心且迅速地用带有金属钠(置于细铜丝上)和导气管的橡胶塞塞紧试管。
可观察到：
a．钠与硫酸铜溶液剧烈反应有无色气体产生，该气体为________________，直通管⑤液面逐渐下降，直通管⑦液面逐渐上升，至液面高度如图所示，产生该现象的原因是________________________________________，直通管⑤中有蓝色絮状沉淀生成，该沉淀为____________。
提示：该气体为氢气。反应产生氢气，直通管⑤中压强增加，所以直通管⑦中的液面升高。该沉淀为氢氧化铜沉淀。
b．把燃着的火柴置于注射器针头口，打开止水夹。可观察到的现象：_____
____________。
提示：火柴继续燃烧，产生淡蓝色火焰。
(2)写出钠与硫酸铜溶液总反应的离子方程式：__________________________。
提示：2Na＋2H2O＋Cu2＋===Cu(OH)2↓＋H2↑＋2Na＋。
(3)实验过程中可观察到蓝色絮状沉淀中有黑色物质，分析发现该黑色物质是氧化铜，写出生成黑色物质的化学方程式____________________________。
提示：Cu(OH)2 eq \(=====,\s\up7(△)) CuO＋H2O。
1．(水平1)取一块金属钠放在燃烧匙里加热，下列关于该实验现象的描述不正确的是( )
A．金属钠先熔化
B．燃烧时火焰为黄色
C．燃烧后生成白色固体
D．燃烧后生成淡黄色固体
【解析】选C。由于钠的熔点较低，故钠先熔化，故A正确；钠燃烧时火焰为黄色，故B正确；与氧气在加热条件下反应生成淡黄色过氧化钠固体，故C错误，故D正确。
2．(水平2)将钠和碳分别置于如图所示的两个盛满氧气的集气瓶中，燃烧完毕冷却至室温后，打开装置中的两个弹簧夹，这时观察到的现象是( )
A．水不进入任何一瓶 B．水进入左瓶
C．水进入右瓶 D．水同时进入两瓶
【解析】选B。根据金属钠和碳与氧气反应的生成物的状态进行分析，钠与氧气反应生成过氧化钠固体，化学反应为2Na＋O2 eq \(=====,\s\up7(点燃)) Na2O2，燃烧后左瓶内气体体积减少，压强减小；碳与氧气反应生成二氧化碳气体，化学反应为C＋O2 eq \(=====,\s\up7(点燃)) CO2，右瓶内气体体积变化不大，压强变化不大；故燃烧完毕后同时打开装置中的两个活塞，水只会进入左瓶中，答案选B。
【补偿训练】
下列某学生将一小块钠投入滴有酚酞的水中，此实验能证明( )
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钠与水反应后的溶液呈碱性
A．①④ B．①②④
C．①③④ D．①②③④
【解析】选D。将一小块钠投入滴有酚酞的水中，会观察到金属钠浮在水面上，证明钠比水轻，故①正确；会观察到金属钠熔成闪亮的小球，并且发出响声，证明反应放热，钠的熔点低，故②、③正确；同时会观察到溶液变为红色，证明有碱性物质生成，故④正确。体现了①②③④四点性质。
3．(水平2)钛和钛的合金大量用于航空工业，有“空间金属”之称；金属钛可由反应TiCl4＋4Na eq \(=====,\s\up7(高温)) 4NaCl＋Ti制得。对于反应，下列说法正确的是( )
A．该反应说明钠是强还原剂，可用于冶炼金属
B．该反应条件是TiCl4在熔融状态或水溶液中
C．Ti是氧化剂
D．TiCl4是还原剂
【解析】选A。由TiCl4＋4Na eq \(=====,\s\up7(高温)) 4NaCl＋Ti知，钠是强还原剂，可用于冶炼金属，A项正确；钠性质非常活泼，能用于还原熔融状态TiCl4为Ti，但不能在水溶液中进行，B项错误；该反应中，钛元素化合价降低，TiCl4是氧化剂，C、D项错误。
4．(水平2)根据你对金属钠性质的了解，回答下列问题：
(1)关于钠的叙述中，正确的是________(填字母)。
A．钠是银白色金属，硬度很大
B．将金属钠放在石棉网上，用酒精灯加热后金属钠剧烈燃烧，产生黄色火焰，生成过氧化钠
C．金属钠在空气中燃烧，生成氧化钠
D．金属钠的熔点很高
(2)由于金属钠很容易跟空气中的________、________等物质反应，通常将它保存在________里。
(3)将一小块钠投入下列溶液中，既能产生气体又会出现白色沉淀的是_____(填字母)。
A．稀硫酸 B．硫酸铜溶液
C．氢氧化钠溶液 D．氯化镁溶液
(4)为粗略测定金属钠的相对原子质量，设计的装置如图所示，该装置(包括水)的总质量为a g，将质量为b g的钠(不足量)放入水中，立即塞紧瓶塞。完全反应后再称量此装置的总质量为c g。
①列出计算钠相对原子质量的数学表达式________(用含有a、b、c的算式表示)。
②无水氯化钙的作用是____________________________________________。
【解析】(1)钠是银白色金属，硬度很小，可以用小刀切，故A错误；钠在空气中燃烧产物是淡黄色的过氧化钠，故B正确；钠在空气中燃烧产物是淡黄色的过氧化钠，不是氧化钠，故C错误；金属钠的熔点很低，故D错误；
(2)钠性质很活泼，易和水、氧气反应，所以保存钠时要隔绝空气和水，钠和煤油不反应，且密度大于煤油，所以保存钠可以放在煤油中；
(3)A.钠和稀硫酸反应生成硫酸钠和氢气，没有沉淀产生，A不选；B.钠投入硫酸铜溶液中，首先和水反应生成氢氧化钠和氢气，氢氧化钠和硫酸铜反应生成氢氧化铜沉淀和硫酸钠，但沉淀不是白色的，而是蓝色的，B不选；C.钠投入氢氧化钠溶液中生成氢氧化钠和氢气，没有沉淀，C不选；D.钠投入氯化镁溶液中生成氯化钠、氢氧化镁白色沉淀和氢气，D选。
(4)①金属Na与水发生反应放出氢气的质量＝a g＋b g－c g＝(a＋b－c)g，其相对原子质量为M，金属钠与水反应放出氢气的关系如下：
2Na ～ H2
2M 2
b g (a＋b－c)g
解得M＝ eq \f(b,（a＋b－c）) ；
②氯化钙具有吸水能力，是常用的干燥剂，在装置中吸收生成氢气中的水，而防止水分流失。
答案：(1)B (2)氧气 水蒸气 煤油
(3)D (4)①b/(a＋b－c) ②吸收H2中所含的水蒸气
【补偿训练】
金属钠是在1807年通过电解氢氧化钠制得的，这个原理应用于工业生产，约在1891年才获得成功。1921年实现了电解氯化钠制钠的工业方法，其反应原理是2NaCl(熔融) eq \(=====,\s\up7(电解)) 2Na＋Cl2↑。回答下列有关单质钠的问题：
(1)保存金属钠的正确方法是________。
A．放在棕色瓶中 B．放在细沙中
C．放在水中 D．放在煤油中
(2)将一小块钠放在水平放置的试管中部，用酒精灯加热充分反应(如图所示)，请写出该反应的化学方程式____________________，生成物的颜色为______。
(3)Na、NaOH久置空气中最终都是变为________(填化学式)。
(4)将一小块金属钠投入CuCl2溶液中，发生反应的方程式为_______________。
【解析】(1)钠是很活泼的金属元素，其单质极易与水或氧气反应，又因为钠的密度小于水而大于煤油，因此钠通常保存在煤油中。
(2)将一小块钠放在水平放置的试管中部，加热，反应方程式为2Na＋O2 eq \(=====,\s\up7(△)) Na2O2。过氧化钠为淡黄色固体。
(3)Na、NaOH久置空气中最终都是变为碳酸钠，化学式为Na2CO3。
(4)将一小块金属钠投入CuCl2溶液中，首先钠与水反应生成氢氧化钠和氢气，然后氢氧化钠与氯化铜发生复分解反应，发生反应的方程式为2Na＋CuCl2＋2H2O===Cu(OH)2↓＋H2↑＋2NaCl。
答案：(1)D (2)2Na＋O2 eq \(=====,\s\up7(△)) Na2O2 淡黄色
(3)Na2CO3
(4)2Na＋CuCl2＋2H2O===Cu(OH)2↓＋H2↑＋2NaCl现象
原因
钠浮在水面上
钠的密度比水小
熔成闪亮的小球
钠的熔点低且反应放热
钠在水面上迅速游动
反应产生气体推动钠游动
发出“嘶嘶”声响
钠与水反应剧烈
溶液变红
反应生成碱性物质