人教版 (2019)必修 第一册第一节 钠及其化合物学案

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2022-2023学年高一化学同步学习高效学与练（自主学案）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  活泼的金属单质——钠课程学习目标1．从原子结构角度认识金属钠的强还原性。2．通过实验逐步形成探究物质结构和性质的思维习惯。学科核心素养1．通过对“钠”的学习，培养微观探析意识。2．通过对“钠与氧气、钠与水反应”的学习，培养实验探究能力和创新意识。【知识回顾】1．单质可分为                       两大类。常见的金属有              、锌、银、金、钠、镁等。2．金属活动性顺序：K Ca ____ Mg ____ Zn ____ Sn Pb(H) Cu Hg ___ Pt Au。3．写出下列反应的化学方程式：(1)铁在氧气中点燃：                       。(2)铁与稀盐酸：                       。(3)铁与稀硫酸：                       。(4)铁与硫酸铜溶液：                       。在上述四个反应中，铁的共同之处是        、被氧化。【答案】金属单质、非金属单质     铁、铝、铜Na    Al    Fe    Ag3Fe＋2O2Fe3O4     Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑   Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu    失电子【新知学习】钠元素在自然界中都以   化合态   形式存在，如   NaCl、Na2CO3、Na2SO4   等。一．钠的原子结构                  从钠的原子结构来看，原子最外电子层上只有  1  个电子，在化学反应中该电子很容易  失去  。因此钠的化学性质非常活泼，表现出很强的  还原性  。（结构决定性质）二．钠的物理性质  银白  色，有金属光泽的固体，质地  柔软  ，熔点低(小于100 ℃)，密度比水的  小  但比煤油的  大  。实验2-1用镊子取一小块钠，用滤纸吸干表面的煤油，用小刀切去一端的外皮，观察钠的光泽和颜色，并注意新切开的钠表面发生的变化。现象：钠质地柔软，能用小刀切割，新切面呈银白色金属光泽，但很快变暗，原因是      钠与氧气反应，在表面生成一薄层氧化物——氧化钠（Na2O）      三．钠的化学性质1.与非金属单质的反应（1）与O2反应①常温，4Na＋O2===2Na2O②加热，2Na＋O2Na2O2（过氧化钠）实验2-2切取绿豆大小的钠，在坩埚中加热，观察现象。     先熔化成小球，后燃烧产生黄色火焰，生成淡黄色固体（过氧化钠）     （2）与Cl2反应    2Na＋Cl22NaCl         (现象：剧烈燃烧，产生白烟)2.与水的反应实验探究：钠与水的反应烧杯中加入一些水，滴入几滴酚酞，加入绿豆大小的钠，观察现象。现象：浮——    钠的密度比水小          熔——    钠的熔点低，该反应放热          游——    生成了气体，推动钠粒游动          响——    反应剧烈，产生气体          红——    生成了碱（NaOH）    反应方程式：    2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑    离子方程式：    2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑    【注意】金属钠着火时不能用水，也不能用泡沫灭火器，应用沙土盖灭。3.与酸的反应如和盐酸反应，    2Na＋2HCl===2NaCl＋H2↑    离子方程式：    2Na＋2H＋===2Na＋＋H2↑    【注意】钠和酸的反应比水更剧烈，在酸溶液中，钠先和酸反应，酸反应完后，过量的钠会和水继续反应。4.与盐溶液的反应与盐溶液反应时先与水反应，生成的碱与盐可能发生复分解反应。如CuSO4溶液，    2Na＋2H2O＋CuSO4===Cu(OH)2↓＋Na2SO4＋H2↑    【注意】千万不能误解为钠更活泼，而置换出铜单质。四．钠单质的制备和保存1.制备钠非常活泼，工业中通常采用  电解法  来制备，    2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑    2.保存钠易与空气中的O2、H2O反应，且钠的密度比煤油的密度大，不与煤油反应，故通常将钠保存在煤油中。五．用途1．钠钾合金(液态)可用于原子反应堆的  导热剂  。2．用作电光源，制作高压钠灯。3．冶炼某些金属：金属钠具有强还原性，  熔融  状态下可以用于制取某些金属。如4Na＋TiCl44NaCl＋Ti。【知识进阶】一．钠露在空气中的变化【问题探究】金属钠长时间露置于空气中会不会生成Na2O2?不会。钠只有在加热条件下才会与O2反应生成Na2O2，故钠露置在空气中的变化中不会有Na2O2生成。知识归纳总结：金属钠长期露置于空气中最终完全转变为Na2CO3粉末，此过程中的主要变化与现象有：发生的主要变化的化学方程式①4Na＋O2===2Na2O②Na2O＋H2O===2NaOH③2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O，④Na2CO3＋10H2O===Na2CO3·10H2O⑤Na2CO3·10H2O===Na2CO3＋10H2O【点拨】(1)潮解是固体物质吸收空气中水分使表面少量物质溶解的过程(属物理变化)，风化是结晶水合物在干燥空气中失去结晶水的过程(属化学变化)，所以，上述过程既有物理变化，又有化学变化。(2)钠暴露在空气中，长时间放置最终生成碳酸钠粉末。【典例1】2.3 g纯净的金属钠在干燥的空气中被氧化后得到3.5 g固体，由此判断其产物是(　　)A．只有Na2O B．只有Na2O2C．Na2O和Na2O2 D．无法确定【答案】C【解析】若2.3 g钠全部生成Na2O，质量为3.1 g；若2.3 g钠全部生成Na2O2，质量为3.9 g，因为3.1 g＜3.5 g＜3.9 g，故氧化产物应为Na2O和Na2O2的混合物。〔变式训练1〕等质量的两块钠，第一块在加热条件下与足量氧气充分反应，第二块在常温下与足量氧气充分反应。则下列说法正确的是(　　)A．第一块钠失去电子数多B．两块钠失去电子数相同C．两块钠的反应产物的颜色相同D．两块钠所得反应产物的质量相等【答案】B【解析】Na与O2反应无论生成Na2O还是Na2O2，Na的化合价均由0价升高为＋1价，故两块钠失去的电子数一样多；但加热时产物为Na2O2(淡黄色)，而常温时产物为Na2O(白色)，故第一块钠所得反应产物的质量大。二．钠与H2O、酸溶液、盐溶液反应【问题探究】1.在钠与水反应之前，为什么要用滤纸吸干钠表面的煤油呢？防止钠与水反应放热而造成煤油的燃烧。2．实验中所取钠块一般如绿豆大小即可，能否取较大块的钠进行实验？不能。因钠与水的反应放热，钠块较大会发生危险。3．实验时，能用手直接拿取金属钠吗？为什么？不能。首先，用手直接拿药品不符合取用药品的规范要求；另外，手上有汗液，钠与水反应放出的热会烧伤手，且生成的NaOH对皮肤也有强烈的腐蚀作用。【知识归纳总结】1．钠与水的反应离子方程式为2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑，还原剂为Na，氧化剂为H2O。2．钠与酸溶液的反应(1)钠与酸溶液反应时，先与酸中的H＋反应生成H2。(2)如果钠过量，钠把酸消耗尽之后，再与水反应。3．钠与盐溶液的反应(1)Na与NaCl溶液反应：实际上是钠与水反应，反应的化学方程式为2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑。(2)Na与CuSO4溶液反应：钠先与水反应，生成的NaOH再跟CuSO4反应，反应的化学方程式为2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑、CuSO4＋2NaOH===Cu(OH)2↓＋Na2SO4；总反应方程式为2Na＋CuSO4＋2H2O===Cu(OH)2↓＋H2↑＋Na2SO4。(3)Na与NaHSO4溶液反应：因NaHSO4完全电离，即NaHSO4===Na＋＋H＋＋SO，而使溶液显强酸性，此时钠直接与盐反应，化学方程式为2Na＋2NaHSO4===2Na2SO4＋H2↑。4．钠与水、酸与盐溶液反应规律—　↓—　↓—【典例2】　(1)将一小块钠放入下列溶液中，既能产生气体又能生成白色沉淀的是(　　)A．硝酸铜溶液　　 B．稀硫酸C．氯化钠溶液 D．氯化镁溶液【答案】D【解析】遇到钠与碱溶液、盐溶液反应的问题时，在注意钠与水反应的同时，还要考虑生成的NaOH是否与溶液中原有的溶质反应。钠与(1)中四种溶液反应都生成氢气，在硫酸铜溶液中会有蓝色沉淀生成，只有在氯化镁溶液中可生成白色沉淀。〔变式训练2〕金属钠分别与下列溶液反应时，既有气体放出又有沉淀产生的是(　C　)A．BaCl2溶液 B．K2SO4溶液C．FeCl3溶液 D．稀盐酸【答案】C【解析】钠与盐溶液中的水反应生成NaOH和H2，故四种溶液中均有气体产生。A、B、D项溶液中均无沉淀生成，C项中FeCl3溶液与NaOH反应生成Fe(OH)3沉淀。【效果检测】1．（2020·福建省高一期末）下面关于金属钠的描述正确的是（   ）A．钠的化学性质很活泼，在自然界里不能以游离态存在B．钠离子具有较强的还原性C．钠很软，在新材料领域没有用途D．将一小块钠投入水中时，立即放出氧气【答案】A【解析】A. 钠的化学性质很活泼，在自然界里不能以游离态存在，只能以化合态存在，A正确；B. 钠原子最外层只有1个电子，易失去电子，具有较强的还原性，而钠离子最外层为8电子稳定结构，不再具有还原性，B错误；C. 钠有很多用途，例如钠和硫黄构成钠硫电池，C错误；D. 将一小块钠投入水中时，立即放出无色气体，但该气体是氢气，D错误；答案选A。2．下列关于金属钠的叙述中，不正确的是（   ）A．金属钠是银白色金属，硬度很大B．在空气中加热时，金属钠剧烈燃烧，产生黄色火焰，生成过氧化钠C．金属钠与水反应时，浮在水面，熔成小球，快速游动D．由于金属钠易与空气中的成分发生化学反应，所以需要保存在煤油中【答案】A【解析】A选项金属钠硬度较小，质软，A错误故选A。3．（2019·江苏省高一期末）下列有关金属钠的说法正确的是（   ）A．密度比水大B．常温下易被氧气氧化C．能与水反应放出氧气D．保存在煤油中，实验剩余的金属钠不能放回原瓶【答案】B【解析】A项、金属钠的密度比煤油大，比水小，故A错误；B项、金属钠的的性质活泼，常温下易与空气中氧气反应生成氧化钠，故B正确；C项、金属钠的的性质活泼，与水反应生成氢氧化钠和氢气，故C错误；D项、金属钠的的性质活泼，易与空气中氧气反应，保存在煤油中，实验剩余的金属钠不能丢弃，应放回原瓶，故D错误；故选B。【点睛】因金属钠的的性质活泼，易与水、氧气反应，如在实验室随意丢弃，可引起火灾，实验时剩余的钠粒可放回原试剂瓶中是解答易错点。4．（2020·湖北省高一月考）将一块金属钠投入到滴有紫色石蕊试液盛冷水的烧杯中，甲同学认为可观察到下列现象，其中正确的有(   )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钠熔成闪亮的小球；④小球在水面上四处游动；⑤有“嘶嘶”的响声发出⑥反应后溶液变红；A．①②③④ B．②③④⑤ C．③ ④ ⑥ D．② ④ ⑤ ⑥【答案】B【解析】①钠密度小于水浮水面，故①错误；②钠立即与水剧烈反应，并有气体产生，故②正确；③钠熔点低反应放热，钠熔成金属小球，故③正确；④由于反应剧烈且放出气体，所以小球在水面上四处游动，故④正确；⑤由于反应剧烈且放出气体，反应过程中有“嘶嘶”的响声发出，故⑤正确；⑥反应后生成氢氧化钠显碱性，遇到红色石蕊试液变蓝，故⑥错误；综上所述正确的有②③④⑤，答案为B。5．将一小块钠投入下列溶液时，既能产生气体又会出现沉淀的是A．稀H2SO4 B．氢氧化钠溶液 C．硫酸铜溶液 D．氯化钠溶液【答案】C【解析】A.钠投入到稀硫酸溶液中，钠不仅和稀硫酸反应还和水反应，稀硫酸和钠反应生成物是硫酸钠和氢气，不符合题意；B.氢氧化钠稀溶液和钠反应，实质是钠与水反应，生成物是氢氧化钠和氢气，不符合题意；C.硫酸铜溶液和钠反应，可看作钠先和水反应，然后生成的氢氧化钠再和硫酸铜反应，所以产物有蓝色沉淀、气体、硫酸钠，符合题意；D.钠和氯化钠溶液反应，实质是钠与水反应，生成物是氢氧化钠和氢气，不符合题意；答案选C。【点睛】该题是中等难度的试题，侧重对学生灵活运用基础知识解决实际问题的能力的培养。表面看钠与碱不反应，无方程式可写，但是钠却能够和溶液中的溶剂水反应，所以反应的实质就是钠与水的反应，另一方面还考查了学生的思维能力。6．（2020·山东省高一期中）下列关于金属钠的叙述中，正确的是（   ）A．将钠与水置于试管中进行反应，可防止反应时钠燃烧B．钠着火时应用干燥的沙土灭火C．钠在空气中受热时，熔化为银白色的小球，产生苍白色的火焰D．取用金属钠可用小刀切割，说明金属钠密度小【答案】B【解析】A. 若反应置于试管中进行，反应空间太小，反应剧烈，容易发生危险，应将钠与水置于烧杯中进行反应，故A错误；B. 钠是活泼金属，能与氧气、水反应，所以钠着火时应用干燥的沙土灭火，故B正确；C. 钠在空气中受热时，熔化为银白色的小球，产生黄色火焰，生成淡黄色固体过氧化钠，故C错误；D. 取用金属钠可用小刀切割，说明金属钠硬度小，故D错误；选B。7．（2020·浙江省诸暨中学高一期中）观察是研究物质性质的基本方法。一同学将一小块金属钠露置于空气中，观察到下列现象：银白色变灰暗变白色表面潮湿白色固体，下列说法不正确的是A．①中钠发生了氧化反应 B．②变白色是因为生成了氢氧化钠C．③发生物理变化 D．④生成了碳酸氢钠【答案】D【解析】A．①中钠和氧气反应生成氧化钠，钠元素化合价升高，发生了氧化反应，故A正确；B．氢氧化钠是白色固体，②变白色是因为氧化钠和水反应生成了氢氧化钠，故B正确；C．氢氧化钠易潮解，③是氢氧化钠吸收空气中的水蒸气潮解，发生物理变化，故C正确；D．金属钠在空气中最终生成碳酸钠，④生成了碳酸钠，故D错误；答案选D。8．金属钠是实验室里常用的一种化学试剂，请回答下列问题：（1）在实验室里，取用沉浸在煤油中的金属钠的操作方法是__________________。（2）在空气中切开一块金属钠，可看到断面呈________色，具有金属光泽，但断面很快变____________，主要是由于生成一薄层____________。（3）若把钠放在石棉网上加热可观察到____________________________________，反应的化学方程式是______________________________。【答案】用镊子夹取一小块钠，用滤纸吸干表面的煤油，放在玻璃片上，用小刀切下黄豆粒大小的一小块钠，剩余的立刻放回原瓶    银白    暗    氧化钠    先熔化成光亮的银白色小球，后剧烈燃烧，发出黄色火焰，生成淡黄色固体    2Na＋O2Na2O2    【解析】【分析】钠的性质很活泼，能够与氧气、水等发生反应，钠为银白色，质软、熔点低，密度比水小，据以上分析解答。【详解】（1）钠质地软，易氧化，密度比煤油大，在实验室里，取用沉浸在煤油中的金属钠的操作方法是：用镊子夹取一小块钠，用滤纸吸干表面的煤油，放在玻璃片上，用小刀切下黄豆粒大小的一小块钠，剩余的立刻放回原瓶；故答案为：用镊子夹取一小块钠，用滤纸吸干表面的煤油，放在玻璃片上，用小刀切下黄豆粒大小的一小块钠，剩余的立刻放回原瓶；（2）钠是银白色易氧化的金属，在空气中切开一块金属钠，可看到断面呈银白色，具有金属光泽，但断面很快变暗，主要是由于生成一薄层氧化钠；故答案为：银白； 暗 ； 氧化钠；（3）钠在氧气中燃烧，生成过氧化钠，若把钠放在石棉网上加热可观察到先熔化成光亮的银白色小球，后剧烈燃烧，发出黄色火焰，生成淡黄色固体，反应的化学方程式是2Na＋O2Na2O2；故答案为：先熔化成光亮的银白色小球，后剧烈燃烧，发出黄色火焰，生成淡黄色固体 ；2Na＋O2Na2O2。