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第01讲 钠及其化合物-【暑假自学课】2023年新高一化学暑假精品课(鲁科版2019必修第一册)(原卷版+解析版)
展开1.认识钠是一种很活泼的金属,了解钠的物理性质,掌握钠的化学性质,了解钠的保存、存在和用途。
2.掌握钠的氧化物的性质和液体、用途。
3.能用实验的方法探索和认识钠及其化合物的性质。
一、研究物质性质的基本方法
研究物质性质常用的基本方法有观察、实验、分类、比较等方法。
二、基本方法的应用——金属钠及性质
1.钠的性质
(1)物理性质
银白色金属,有金属光泽的固体,质地柔软(小刀可以切割),密度大于煤油、小于水,熔点较低(小于100 ℃,用酒精灯加热,很快熔化)、具有良好的导电性和导热性。
(2)化学性质
从钠的原子结构认识钠的化学性质——还原性
Na:eq \(――――――――――→,\s\up11(O2、Cl2、H2O、H+等),\s\d4(失去e-))Na+:
①与非金属单质的反应
a. 钠与氧气反应
b.与氯气:2Na+Cl2 2NaCl;
c.与硫:2Na+SNa2S
(3)钠与水的反应
①实验步骤
②实验现象及原因
③实验结论
常温下,钠与水剧烈反应,生成NaOH和H2。
反应的化学方程式为2Na+2H2O=2NaOH+H2↑
(4)与盐酸反应
离子方程式:2Na+2H+===2Na++H2↑。
【注意】钠与水、酸反应的本质与顺序:本质上均是与H+的反应,反应顺序是:有酸酸在前,无酸水为先。
(5)与盐溶液的反应:6Na+6H2O+2FeCl3=6NaCl+2Fe(OH)3↓+3H2↑。
钠与盐溶液反应时一般先考虑与水反应,生成的NaOH与盐可能发生复分解反应。
(6)与某些有机物反应:
2CH3CH2OH+2Na→2CH3CH2ONa+H2↑; 2C6H5OH+2Na→2C6H5ONa+H2↑;
2. 钠的制取及保存
①制取:化学方程式为2NaCl(熔融)eq \(=====,\s\up7(电解))2Na+Cl2↑。
②保存:密封保存,实验室中通常把少量钠保存在石蜡油或煤油中,原因是Ⅰ.钠极易与空气中的O2、水蒸气反应;Ⅱ.钠不与煤油反应;Ⅲ.钠的密度比煤油大,沉于底部。
【注意】钠保存在煤油中,而不能保存在汽油、CCl4中,因汽油易挥发,CCl4的密度比钠的密度大,起不到隔离O2和H2O的作用。
3. 钠的用途
①冶炼某些金属,钠用于钛、锆、铌、钽等金属氯化物中置换出金属单质;
例如: TiCl4+4Na Ti+4NaCl
②钠钾合金(液态)可用于原子反应堆的导热剂;
③用作电光源,制作高压钠灯。
三、过氧化钠的性质及用途
1.物理性质:淡黄色的固体。
2.化学性质:
(1)与CO2反应:2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2。
(2)与H2O反应:2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑。
3.用途:作为呼吸面具和潜水艇里的供氧剂,也可作漂白剂。
【知识拓展】(1)Na2O2具有强氧化性,能氧化SO2、FeCl2、H2S、Na2SO3等。
(2)Na2O2不是碱性氧化物,有强氧化性、漂白性,遇到湿润的石蕊试纸时,先使试纸变蓝,后使其褪色;遇到品红溶液因强氧化性而使其褪色。
(3)金属钠露置在空气中发生的一系列变化
银白色金属钠eq \(――→,\s\up7(①))表面变暗(Na2O)eq \(――→,\s\up7(②))NaOH(白色固体)→NaOH(aq)(溶液)eq \(――→,\s\up7(③))白色块状固体(Na2CO3·10H2O)eq \(――→,\s\up7(④))白色粉末状物质(Na2CO3)。
写出上述各步反应的化学方程式:
①4Na+O2===2Na2O;
②Na2O+H2O===2NaOH;
③2NaOH+CO2+9H2O===Na2CO3·10H2O;
④Na2CO3·10H2O===Na2CO3+10H2O。
考点一:钠和非金属单质、非金属氧化物的反应
【例1】(2022秋·山东菏泽·高一山东省东明县第一中学校考阶段练习)学习小组利用如下流程制备过氧化钠,并设计实验验证其相关性质。
回答下列问题:
(1)金属钠被氧化失去金属光泽,颜色变为_______。
(2)流程中生成淡黄色固体的化学方程式为_______。
(3)小组同学取一定量淡黄色固体溶于冷水中,待固体全部反应后,仍可缓慢释放氧气。为探究固体溶解后溶液成分,设计如下实验方案进行验证:
①甲中产生较多气泡,证明固体溶解后溶液中有_______(填化学式),写出甲中发生反应的化学方程式_______。
②向乙中滴入酚酞,溶液变红的原因是_______
(4)小组同学将金属钠加热至熔化后,误通入了干燥的CO2进行反应,将反应后固体产物溶于稀盐酸,产生气泡,观察到难溶于水的黑色固体。
①产物中与盐酸反应的物质可能为_______(填化学式)。
②经检验,黑色固体为单质碳。写出CO2与Na反应的化学方程式_______。
【答案】(1)白色
(2)2Na2O+O22Na2O2
(3) H2O2 2H2O22H2O+O2↑ 过氧化钠与水反应生成氢氧化钠,溶液呈碱性,酚酞遇碱变红
(4) Na2CO3 4Na+3CO22Na2CO3+C
【分析】固体Na中通入纯净的氧气生成氧化钠,继续通入氧气生成淡黄色固体Na2O2,Na2O2和过量水反应生成NaOH和氧气,甲中产生较多气泡,证明固体溶解后溶液中有H2O2,乙中滴入酚酞变红,说明NaOH电离出了氢氧根,以此解答。
【详解】(1)金属钠被氧化失去金属光泽,颜色变为白色,故答案为:白色;
(2)过氧化钠和氧气反应生成淡黄色固体Na2O2,化学方程式为:2Na2O+O22Na2O2,故答案为:2Na2O+O22Na2O2;
(3)①Na2O2和足量水完全反应,得到的溶液中H2O2在MnO2的催化下可以产生氧气,甲中产生较多气泡,证明固体溶解后溶液中有H2O2,化学方程式为:2H2O22H2O+O2↑,故答案为:H2O2;2H2O22H2O+O2↑;
②乙中含有NaOH,向乙中滴入酚酞,溶液变红的原因是NaOH电离出了氢氧根,故答案为:过氧化钠与水反应生成氢氧化钠,溶液呈碱性,酚酞遇碱变红;
(4)①小组同学将金属钠加热至熔化后,误通入了干燥的CO2进行反应,将反应后固体产物溶于稀盐酸,产生气泡,该固体可能是Na2CO3,故答案为:Na2CO3;
②经检验,黑色固体为单质碳,则Na和二氧化碳反应生成:Na2CO3和C单质,化学方程式为:4Na+3CO22Na2CO3+C,故答案为:4Na+3CO22Na2CO3+C。
【思维拓展】钠在空气中的变化过程
1.变化过程
2.相关方程式
①4Na+O2=2Na2O
②Na2O+H2O=2NaOH
④2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O,Na2CO3+10H2O=Na2CO3·10H2O
⑤Na2CO3·10H2O=Na2CO3+10H2O
考点二:钠和水、盐溶液的反应
【例2】1.(2022秋·山东济南·高一校考阶段练习)如图是有关钠与水反应及产物检验的实验装置。实验开始时先向管内加入滴有酚酞的水,使水位达到B端管口,然后迅速塞紧橡胶塞并拔掉大头针,此时Na掉入水中。回答下列问题:
(1)钠与水反应的化学方程式为_________。
(2)钠与水反应的现象很多,不同的现象证明不同的性质。
①能证明钠的密度比水小的现象是_________。
②能证明钠的熔点低的现象是_________。
③能证明有氢氧化钠生成的现象是_________。
④能证明有气体产生的现象是A端液面_________(填“上升”、“下降”或“不变”,下同),B端液面_________。
⑤若U型管中加入的是硫酸铜溶液,则与以上现象的不同之处是_________。
【答案】(1)2Na+2H2O=2NaOH+H2↑
(2) 钠浮在水面上 钠熔化为光亮的小球 溶液呈红色 上升 下降 U型管右端有蓝色沉淀生成
【详解】(1)钠与水反应产生氢气和氢氧化钠,发生的反应为2Na+2H2O=2NaOH+H2↑;
(2)①钠浮在水面上,说明钠的密度比水小;
②钠熔化为光亮的小球,说明钠的熔点低;
③反应后溶液呈红色,证明有氢氧化钠生成;
④U形管B端产生气体,压强增大,液面下降,A端液面上升,说明有气体生成;
⑤钠先于水反应生成NaOH,然后NaOH与CuSO4反应生成蓝色沉淀Cu(OH)2,与以上现象的不同之处是U型管右端有蓝色沉淀生成。
【思维拓展】钠和各种水溶液反应的规律
1.钠与水(滴有酚酞)的反应
2.与酸溶液反应
3.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。
4.与盐溶液反应
(1)将钠投入饱和溶液,如饱和NaCl溶液、饱和NaOH溶液中,虽然钠与水反应生成的NaOH不与溶质反应,但由于反应消耗了水,故会有溶质析出,溶液也会变浑浊。
(2)由于钠能够与水剧烈反应,所以不能从溶液中置换出比它不活泼的金属。
考点三:氧化钠与过氧化钠的性质
【例3】(2022秋·安徽六安·高一校考期中)将少量稀盐酸滴加到盛有碳酸钙的U形管中,可观察到U形管中的脱脂棉剧烈燃烧。
(1)稀盐酸与碳酸钙反应的离子方程式是_______。
(2)从脱脂棉的燃烧可以推出Na2O2与CO2反应的结论是a._______,b._______。
(3)Na2O2与CO2反应的化学方程式是2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2.还原剂是_______,氧化剂是_______。
【答案】(1)2H++CaCO3=Ca2++CO2↑+H2O
(2) 反应放出O2 反应放热
(3) Na2O2 Na2O2
【分析】稀盐酸与碳酸钙反应生成二氧化碳,二氧化碳遇到过氧化钠反应生成氧气且释放热量引起脱脂棉剧烈燃烧,以此分析。
【详解】(1)稀盐酸与碳酸钙反应的离子方程式是:2H++CaCO3=Ca2++CO2↑+H2O;
(2)脱脂棉的燃烧则必定达到着火点,故反应放热,必定含有助燃剂,则反应释放氧气;
(3)Na2O2与CO2反应的化学方程式是: 2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2 ,其中氧化剂、还原剂均为Na2O2。
例4.(2023秋·四川泸州·高一统考期末)某实验小组同学,就实验室存放的是否变质的问题,展开了如下的实验探究。
(1)提出问题:必须密封保存,因为它能与空气中的______、______(均填化学式)发生反应而变质,生成的反应方程式为____________。
(2)猜想假设:a.未变质;b.已全部变质;c.______(补充完猜想)。
(3)设计实验:①取适量药品于试管中,加蒸馏水使固体全部溶解;步骤②③如图所示。
现象与结论:若观察到步骤③中____________,则推断上述猜想a合理;若观察到____________,则推断上述猜想b合理;综合两方面现象可推断c是否合理。
【答案】(1) CO2 H2O
(2)过氧化钠部分变质
(3) 没有生成白色沉淀 带火星木条不复燃、③中生成白色沉淀
【分析】必须密封保存,因为它能与空气中的二氧化碳生成碳酸钠和氧气、能与水发生反应生成氢氧化钠和氧气;
【详解】(1)必须密封保存,因为它能与空气中的二氧化碳、水发生反应而变质,过氧化钠和二氧化碳反应生成氧气和,反应方程式为;
(2)根据ab猜想可知,猜想c为过氧化钠部分变质;
(3)过氧化钠和水生成氢氧化钠和氧气,过氧化钠变质生成碳酸钠,碳酸钠能和氯化钡生成碳酸钡沉淀,结论为猜想a合理,故观察到步骤③中没有生成白色沉淀,则推断上述猜想a合理;若观察到带火星木条不复燃、③中生成白色沉淀,则推断上述猜想b合理。
【思维拓展】氧化钠与过氧化钠性质的比较
(1)Na2O和Na2O2都能与二氧化碳、水发生反应生成碳酸钠、氢氧化钠,不同的是Na2O2与二氧化碳、水的反应,生成Na2CO3、NaOH的同时生成氧气。
(2)Na2O2的稳定性比Na2O强。
(3)Na2O和Na2O2长期置于空气中最终产物都是碳酸钠。
(4)有关过氧化钠的几点说明:
①过氧化钠投入含有酚酞(石蕊)的溶液中,不可忽视过氧化钠的漂白性,溶液先变红(蓝)色,后褪色。
②过氧化钠中的阴离子是O22-,而不是O2-或O2-,Na2O2中阴、阳离子个数比为1∶2,而不是1∶1。
③过氧化钠与某些盐(如CuSO4)溶液反应时,一般是先与水反应,生成的碱再与盐反应。
1.(2022秋·天津东丽·高一统考期末)下列关于钠的叙述不正确的是
A.钠有很强的还原性
B.固体需要密封保存
C.氧化钠与过氧化钠互称同素异形体
D.在实验室中,少量金属钠常保存在煤油中
【答案】C
【详解】A.钠易失去电子,具有很强的还原性,A正确;
B.易吸收水分且会与二氧化碳反应,所以其固体需要密封保存,B正确;
C.同素异形体是同种元素构成的不同单质,所以氧化钠与过氧化钠不是同素异形体,C错误;
D.在实验室中,少量金属钠常保存在煤油中可以隔绝空气,D正确;
故选C。
2.(2023秋·贵州毕节·高一统考期末)钠元素是海洋中含量最多的元素之一,下列关于钠及其化合物的叙述不正确的是
A.钠与水反应放出热量
B.与均能与水反应生成NaOH
C.用加热的方法可除去溶液中含有的少量
D.过氧化钠是白色固体,可用于呼吸面具中作为氧气的来源
【答案】D
【详解】A.Na和水反应是放热反应,A正确;
B.Na2O与Na2O2均能与水反应生成NaOH,B正确;
C.NaHCO3受热不稳定,受热分解生成Na2CO3,故可以用加热的方法可除去Na2CO3粉末中含有的少量NaHCO3,C正确;
D.Na2O2呈淡黄色,D错误;
故选D。
3.(2022秋·新疆巴音郭楞·高一校联考期末)下列关于金属钠性质的叙述错误的是
A.钠着火时不能用水扑灭
B.钠与氧气在加热条件下反应时,若氧气的量较少,则生成氧化钠
C.钠在空气中长期放置,最终变成碳酸钠
D.钠是金属,其密度比水的小
【答案】B
【详解】A.钠与水会发生反应生成氢氧化钠和可燃性的氢气,所以钠着火时不能用水扑灭,A正确;
B.钠与氧气在加热条件下反应会生成过氧化钠,B错误;
C.钠在空气中长期放置,先与氧气反应生成氧化钠,氧化钠与水蒸气反应生成氢氧化钠,氢氧化钠易潮解,潮解的氢氧化钠会吸收空气中的二氧化碳最终变成碳酸钠,C正确;
D.钠为活泼金属,其密度比水小,比煤油大,D正确;
故选B。
4.(2023秋·四川泸州·高一统考期末)将绿豆大小的金属钠投入干燥的热坩埚中,继续加热,片刻钠熔化,然后立即撤掉酒精灯,观察到:钠剧烈燃烧,发出黄色火焰,得到一种淡黄色固体。下列说法不正确的是
A.用干燥的坩埚是为了避免钠与水反应B.金属钠熔化说明其熔点低于坩埚
C.黄色火焰说明燃烧升温已使钠气化D.得到淡黄色固体说明发生了物理变化
【答案】D
【详解】A.钠和水生成氢氧化钠和氢气,用干燥的坩埚是为了避免钠与水反应,A正确;
B.金属钠熔化说明其熔点低于坩埚,B正确;
C.黄色火焰说明燃烧升温已使钠气化,气化后的钠燃烧形成火焰,C正确;
D.钠剧烈燃烧,得到淡黄色固体说明生成了新物质,发生了化学变化,D错误;
故选D。
5.(2023秋·陕西渭南·高一统考期末)如图所示实验装置可用于验证某些物质的性质。在试管A中点燃的蚊香(下端点燃)装入足量的固体,D为固定蚊香的硬纸片。下列说法不正确的是
A.试管A中发生反应的化学方程式为:
B.装置B的作用是吸收气体中的水蒸气
C.实验过程中观察到淡黄色固体逐渐转变为白色粉末,蚊香燃烧的更剧烈
D.若将双球干燥管内的换成,实验现象相同
【答案】D
【详解】A.装置A中碳酸氢钠受分解生成碳酸钠、二氧化碳、水:,A正确;
B.水也会和过氧化钠生成氧气,浓硫酸具有吸水性,可以干燥二氧化碳气体,B正确;
C.装置C过氧化钠和二氧化碳反应生成氧气和碳酸钠,淡黄色固体逐渐转变为白色,生成的氧气能助燃,蚊香燃烧的更剧烈,C正确;
D.过氧化钠和二氧化碳反应生成氧气能使点燃蚊香燃烧,而氧化钠不会和二氧化碳生成氧气,实验现象不同,D错误;
故选D。
6.(2023秋·贵州黔东南·高一统考期末)有关过氧化钠的论述不正确的是
A.是淡黄色固体,可做供氧剂
B.阴阳离子数目之比为1∶1
C.与反应的化学方程式为
D.在与水的反应中,既作氧化剂又作还原剂
【答案】B
【详解】A.是淡黄色固体,与二氧化碳反应放出氧气,可做供氧剂,故A正确;
B.由Na+、 构成,阴阳离子数目之比为1∶2,故B错误;
C.与反应生成碳酸钠和氧气,反应的化学方程式为,故C正确;
D.与水反应生成氢氧化钠和氧气,反应方程式为,中氧元素化合价既升高又降低,既作氧化剂又作还原剂,故D正确;
选B。
7.(2022秋·浙江·高一期中)某小组通过如图所示实验,探究与水的反应。
下列说法中不正确的是
A.②和③中产生的气泡,均可使带余烬的木条复燃
B.充分振荡后,④中粉末溶解
C.⑤中溶液变红,说明有碱性物质生成
D.③~⑤的现象证明与水的反应过程中存在:和两个反应
【答案】B
【分析】如图所示实验,探究与水的反应,试管②中产生大量气泡,气泡消失后加入二氧化锰,继续产生气泡,说明试管②溶液含有H2O2,往试管④中加入酚酞,溶液变红,说明反应生成碱性物质,为氢氧化钠。
【详解】A.与水的反应生成氧气,故②和③中产生的气泡,均可使带余烬的木条复燃,A项正确;
B.是过氧化氢溶液分解的催化剂,不能溶于水,故B项错误;
C.酚酞溶液遇碱性物质变红,故⑤中溶液变红,说明有碱性物质生成,C项正确;
D.试管②中加入有气泡产生,溶液中含有H2O2,说明与水的反应先生成H2O2,故③~⑤的现象证明与水的反应过程中存在:和两个反应,D项正确。
故答案选B。
8.(2022·浙江杭州·高一期中)飞船内安装盛有Na2O2的装置,它的作用是产生氧气。下列关于Na2O2的叙述正确的是
A.Na2O2中阴阳离子比是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,转移电子数量相等
D.Na2O2和次氯酸都是优良漂白剂,按一定比例混合后漂白效果更好
【答案】C
【详解】A.Na2O2含有2个钠离子和1个过氧根离子,故阴、阳离子的个数比为1:2,故A错误;
B.Na2O2与水及CO2反应,反应的方程式分别为2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2,2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑,生成相同量的O2时消耗的水和二氧化碳的物质的量相同,但质量不同,故B错误;
C.过氧化钠与水和二氧化碳反应,过氧化钠都是既做氧化剂,又是还原剂,由得失电子守恒知两者转移电子的物质的量相同,转移电子数量相等,故C正确;
D.Na2O2和水反应生成NaOH,强碱能与次氯酸反应,两者混合后漂白效果变差,故D错误;
故选:C。
9.(2023秋·浙江嘉兴·高一统考期末)下列有关的叙述中不正确的是
A.是淡黄色固体
B.中阴、阳离子个数比是1∶2
C.属于碱性氧化物
D.可在呼吸面具中作为氧气的来源
【答案】C
【详解】A.Na2O2为淡黄色固体,A正确;
B.1个Na2O2中含有2个钠离子和1个过氧根离子,阴、阳离子个数比为1:2,B正确;
C.Na2O2与水反应生成氢氧化钠和氧气,不是碱性氧化物,C错误;
D.Na2O2可与二氧化碳反应生成氧气,可用于呼吸面具的氧气来源,D正确;
故答案选C。
10.(2022秋·广东广州·高一广州四十七中校考期中)人民对美好生活的向往就是我们的奋斗目标。化学与生活密切相关,下列解释合理的是
A.AB.BC.CD.D
【答案】C
【详解】A.某些金属或它们的化合物在无色火焰中灼烧时使火焰呈现特殊颜色,不是因为活泼金属单质易燃的原因,A错误;
B.氧化钙不和氧气反应,不做脱氧剂;氧化钙和水反应,可做干燥剂,B错误;
C.过氧化钠与水和二氧化碳反应都生成氧气,所以Na2O2用在潜水艇和消防员的呼吸面具中,C正确;
D.漂白液与含盐酸的洁厕剂反应为次氯酸盐和盐酸反应生成有毒气体氯气,不是沉淀,D错误;
故选C。
1.(2023秋·山东德州·高一德州市第一中学校考期末)下列有关物质的储存及处理方法错误的是
A.常温时浓硝酸可用钢瓶储存
B.未用完的钠放回原试剂瓶
C.尾气中氯气用烧碱溶液吸收
D.FeCl3溶液保存时,通常在溶液中加少量的单质铁
【答案】D
【详解】A.浓硝酸能使铁钝化,常温时浓硝酸可用钢瓶储存;故A正确;
B.取用钠时,未用完的钠放回原试剂瓶;故B正确;
C.氯气能与氢氧化钠反应,尾气中氯气用烧碱溶液吸收;故C正确;
D.FeCl3溶液保存时不能加入单质铁,铁会和三价铁离子发生氧化还原反应生成FeCl2;故D错误;
故答案选D。
2.(2022秋·广东江门·高一统考期末)下列关于钠及其化合物的说法不正确的是
A.可用澄清的石灰水鉴别Na2CO3和NaHCO3两种溶液
B.Na2O和Na2O2其阴阳离子个数比相等,Na2O在空气中加热会变成淡黄色的Na2O2
C.可采用加热的方法除去Na2CO3固体中混有的NaHCO3
D.将金属钠放入盛有MgSO4溶液的小烧杯中,既有气体,又有沉淀产生
【答案】A
【详解】A.澄清石灰水与NaHCO3和Na2CO3两种溶液均能反应生成白色沉淀,无法进行鉴别,A错误;
B.Na2O中阴阳离子个数比为1:2,Na2O2是由钠离子和构成,阴阳离子个数比也是1:2,Na2O不稳定,在空气中加热会变成淡黄色的Na2O2,B正确;
C.NaHCO3不稳定,受热分解为Na2CO3、CO2和H2O,因此可采用加热的方法除去Na2CO3固体中混有的NaHCO3,C正确;
D.将金属钠放入盛有MgSO4溶液的小烧杯中,可理解为钠先与水反应生成NaOH和H2,NaOH再和MgSO4反应生成Mg(OH)2沉淀,因此反应中既有气体,又有沉淀产生,D正确;
故选A。
3.(2023秋·广东潮州·高一统考期末)关于钠及其化合物性质的叙述,不正确的是
A.钠有良好的延展性
B.金属钠易与氧气、水反应,可保存在煤油中
C.常温下金属钠与氧气反应,生成白色的过氧化钠固体
D.碳酸钠固体中混有少量碳酸氢钠,可用加热的方法除去碳酸氢钠
【答案】C
【详解】A.钠属于金属,具有良好的延展性,A正确;
B.金属钠非常活泼,易与氧气、水反应,且密度大于煤油,可保存在煤油中,B正确;
C.常温下金属钠与氧气反应,生成氧化钠,C错误;
D.碳酸钠受热稳定,而碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠,D正确;
故选C。
4.(2022秋·新疆省直辖县级单位·高一校考期中)下列关于钠的叙述中,不正确的是
A.钠燃烧时发出黄色火焰
B.钠在空气中加热时,先熔化后燃烧,生成了白色固体
C.钠块投入水中,熔成一个闪亮的小球,在水面上四处游动
D.钠的最外层只有1个电子,容易失去,所以钠有强还原性
【答案】B
【详解】A.钠燃烧时发出黄色火焰,生成淡黄色固体过氧化钠,故A正确;
B.钠在空气中加热时,先熔化后燃烧,生成淡黄色固体过氧化钠,故B错误;
C.钠的密度比水小,熔点低,钠和水反应生成氢氧化钠和氢气,反应放热,钠块投入水中,熔成一个闪亮的小球,在水面上四处游动,故D正确;
D.钠的最外层只有1个电子,容易失去,所以钠有强还原性,故D正确;
选B。
5.(2022秋·宁夏吴忠·高一统考期中)关于钠元素的单质及其化合物的叙述不正确的是
A.钠为银白色,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土扑灭,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.取一块金属钠放在燃烧匙里加热,观察到金属钠熔化,燃烧后得到白色固体
【答案】D
【详解】A.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;
B.钠着火时可以用沙土灭火,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;
C.钠在空气中长时间放置时,发生Na→Na2O→NaOH→Na2CO3等一系列变化,最终生成Na2CO3,选项C正确;
D.金属钠燃烧最终生成过氧化钠,Na2O是白色固体,而Na2O2是淡黄色固体,选项D不正确。
答案选D。
6.(2023春·浙江·高一期中)钠在液氨中溶剂化速度极快,生成蓝色的溶剂合电子,如图为钠投入液氨中的溶剂化图。钠沉入液氨中,快速得到深蓝色溶液,并慢慢产生气泡。
下列说法错误的是
A.钠的密度比液氨大
B.溶液的导电性增强/
C.0.2 ml 钠投入足量液氨生成0.01mlH2,Na共失去0.02 ml e-
D.钠和液氨可发生以下反应:2NH3+2Na=2NaNH2+H2↑
【答案】C
【详解】A.钠沉入液氨说明钠的密度比液氨大,选项A正确;
B.液氨中没有能导电的离子,而钠投入液氨中生成蓝色的溶剂合电子,能导电,说明溶液的导电性增强,选项B正确;
C.0.1ml钠反应失去0.1ml电子,0.2ml钠投入足量液氨生成0.1mlH2,Na共失去0.2ml电子,选项C错误;
D.反应中钠失去电子,只能是氢元素得到电子,所以钠和液氨可发生以下反应: 2NH3 + 2Na=2NaNH2 + H2↑,选项D正确;
答案选C。
二、实验题
7.(2022春·内蒙古通辽·高一校考期中)为了探究“二氧化碳是否在水存在时才能和过氧化钠反应”,某课题研究小组的同学们设计了如图的实验装置,分别进行了甲、乙两次实验:
实验甲:干燥的二氧化碳和过氧化钠的反应。在干燥的试管II中装入Na2O2,在通入CO2之前,关闭K1和K2。在试管I内装入试剂X后,打开K1和K2,通入CO2,几分钟后,将带火星的木条插入试管III的液面上,观察到木条不复燃,且II中的淡黄色没有变化。
实验乙:潮湿的二氧化碳和过氧化钠的反应。在试管I内装入试剂Y,其他操作同实验甲。观察到木条复燃,且II中的淡黄色变为白色。
试回答下列问题:
(1)在装入Na2O2后,通入CO2前,关闭K1和K2的目的是______。
(2)在实验甲中,试剂X是______;在实验乙中,试剂Y是______。
(3)根据上述两个实验现象,得到的结论是______。
(4)为了确保实验现象的准确性,制备CO2所用的反应物最好选用______(填编号)。
A.大理石 B.小苏打 C.烧碱 D.盐酸 E.稀硫酸 F.稀硝酸
【答案】(1)防止Na2O2受潮
(2) 浓硫酸 饱和NaHCO3溶液(或水)
(3)二氧化碳只有在水存在时才能和过氧化钠反应
(4)BE
【分析】依据二氧化碳和过氧化钠反应生成的氧气是助燃性气体以及题干中的问题分析解答。
【详解】(1)因实验目的是探究Na2O2与CO2的反应是否需要水的存在,故反应时可先让Na2O2与干燥的CO2反应,然后再与潮湿的CO2反应。所以实验前要注意药品Na2O2的防潮,故关闭K1、K2的目的是防止Na2O2受潮。
(2)实验甲中,液态试剂X是为了干燥CO2,故X为浓硫酸。实验乙中,液态试剂Y是为了使CO2潮湿且不和CO2作用,故可选用饱和NaHCO3溶液或水。
(3)干燥的二氧化碳通过过氧化钠,然后将带火星的木条插入试管Ⅲ的液面上,观察到木条不复燃,且Ⅱ中的淡黄色没有变化,说明没有氧气生成,即干燥的二氧化碳与过氧化钠不反应;在试管Ⅰ内装入试剂Y,其他操作同实验甲,观察到木条复燃,且Ⅱ中的淡黄色变为白色,说明混有水蒸气的二氧化碳与过氧化钠反应;则二氧化碳只有在水存在时才能和过氧化钠反应,因此实验结论为:二氧化碳只有在水存在时才能和过氧化钠反应;
(4)因盐酸、硝酸具有挥发性,反应产生的CO2气体中会混有HCl、HNO3等干扰实验,又因硫酸钙微溶,故CO2的制取不能选用稀硫酸与大理石,因此,只能选用稀硫酸和小苏打制取CO2。答案选BE。
8.(2023秋·广东河源·高一龙川县第一中学统考期末)为了探究“二氧化碳是否在水存在时才能和过氧化钠反应”,某课外活动小组设计了下列装置进行探究。广口瓶②、③中分别装有试剂X和试剂Y,④、⑤中均是干燥的过氧化钠。
步骤1:打开弹簧夹,关闭,打开分液漏斗活塞加入盐酸,将带火星的木条放在a处,木条不复燃。
步骤2:打开弹簧夹,关闭,打开分液漏斗活塞加入盐酸,将带火星的木条放在a处,木条复燃。
回答下列问题:
(1)装置①中反应的离子方程式_______。装置②中的试剂X是_______;装置③中的试剂Y是_______(填序号)。
A.浓 B.饱和食盐水 C.饱和溶液 D.饱和溶液
(2)过氧化钠与二氧化碳反应的化学方程式_______;根据步骤1和步骤2的实验现象,得到的结论是_______。
(3)实验后有同学提出质疑:“步骤2的实验并不能证明过氧化钠跟二氧化碳发生了化学反应。”小组其他同学也认为很有道理,请写出其理由的方程式_______;若要证明“过氧化钠跟二氧化碳发生了化学反应”,需要补充的实验操作是:取⑤中反应后的少量固体,_______。
【答案】(1) D A
(2) 有水存在时过氧化钠与二氧化碳发生了化学反应
(3) 加入稀盐酸,将产生的气体通入澄清的石灰水中
【分析】探究“二氧化碳是否在水存在时才能和过氧化钠反应”, ①中生成的二氧化碳先除去氯化氢,再分别让干燥的二氧化碳、湿润的二氧化碳分别与过氧化钠反应,检验是否有氧气生成。
【详解】(1)装置①中碳酸钙和盐酸反应生成氯化钙、二氧化碳、水,反应的离子方程式。装置②的作用是除二氧化碳中的氯化氢,试剂X是饱和溶液,选D;装置③是干燥二氧化碳,试剂Y是浓硫酸,选A;
(2)过氧化钠与二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气,反应的化学方程式为;根据步骤1和步骤2的实验现象,得到的结论是:过氧化钠和干燥的二氧化碳没有放出氧气,有水存在时过氧化钠与二氧化碳发生了化学反应放出氧气。
(3)过氧化钠和水反应能放出氧气,所以“步骤2的实验并不能证明过氧化钠跟二氧化碳发生了化学反应,反应的方程式为;过氧化钠和二氧化碳反应的产物是碳酸钠,若要证明“过氧化钠跟二氧化碳发生了化学反应”,需要证明产物是碳酸钠,需要补充的实验操作是:取⑤中反应后的少量固体,加入稀盐酸,将产生的气体通入澄清的石灰水中,石灰水变浑浊,则证明过氧化钠跟二氧化碳发生了化学反应。
9.(2023秋·云南昆明·高一云南师大附中校考期末)潜水艇中可用过氧化钠作为供氧剂。请适用适当的化学试剂,用图中的实验装置进行实验,证明过氧化钠可作供氧剂。
(1)A是制取CO2的装置,A装置主要仪器的名称为______、_____,写出A中发生反应的离子方程式:_____。
(2)填写表中空格:
(3)写出过氧化钠与二氧化碳反应的化学方程式:______。
(4)检验F中收集到的气体的现象是_____。
【答案】(1) 锥形瓶 分液漏斗 CaCO3+2H+=Ca2++H2O+CO2↑
(2) 除去CO2气体中混入的HCl 过氧化钠 与CO2和水反应产生O2 吸收未反应的CO2气体
(3)2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2
(4)带火星的木条复燃
【分析】A装置制取二氧化碳;B装置用饱和碳酸氢钠除二氧化碳气体中的氯化氢;C中二氧化碳、水和过氧化钠反应放出氧气;D中氢氧化钠溶液除氧气中未反应的二氧化碳,F用排水法收集氧气。
【详解】(1)A装置制备,根据装置图,主要仪器为锥形瓶、分液漏斗;实验室用盐酸和石灰石反应制备二氧化碳,反应的离子方程式为。
(2)盐酸和石灰石反应制取的二氧化碳气体中含有氯化氢杂质,气体通过饱和碳酸氢钠溶液的目的是除中的HCl;实验目的是证明过氧化钠可作供氧剂,应该用二氧化碳、水和过氧化钠反应放出氧气,实验C装置中盛装过氧化钠固体;验证过氧化钠和二氧化碳、水反应放出氧气,应该把氧气中未反应的二氧化除去,所以将混合气体通入氢氧化钠溶液中,以除去氧气中未反应的二氧化碳,最后用排水法收集氧气。
(3)过氧化钠与二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气,反应的化学方程式为2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2;
(4)F利用排水法收集氧气,检验氧气可使用带火星的木条,氧气能使带火星的木条复燃。
10.(2023秋·四川广安·高一统考期末)钠是一种非常活泼、具有广泛应用的金属。
(1)根据钠原子的结构示意图分析,钠在反应中容易_______电子(填“得到”或“失去”)表现强的_______(填“氧化性”或“还原性”)
(2)钠的一种常见淡黄色的氧化物,常用作呼吸面具的供氧剂。该淡黄色固体物质的阴阳离子个数比为_______,写出与该物质的化学反应方程式_______
(3)钠的另一种化合物碳酸钠,它的俗名为:_______,向碳酸钠溶液中通入足量气体时,发生的化学反应方程式为:_______(碳酸钠与水与二氧化碳反应)
(4)小苏打的化学式为:_______,碳酸钠固体中混有碳酸氢钠,除杂的化学方程式为:_______
【答案】(1) 失去 还原性
(2) 1:2
(3) 纯碱或苏打
(4)
【详解】(1)最外层电子小于4时容易失去电子,而当最外层电子大于4时容易得到电子。钠最外层1个电子,容易失去达饱和。所以钠失去电子呈现处还原性。答案为失去;还原性;
(2)淡黄色固体为Na2O2,Na2O2中有1个和2个Na+。Na2O2中O为-1价既具有氧化性又具有还原性,与CO2发生产生Na2CO3和O2:。答案为1:2;;
(3)碳酸钠俗名为苏打或纯碱,其能与CO2反应产生酸式盐:。答案为苏打或纯碱;;
(4)小苏打为NaHCO3,其热稳定性差受热分解为Na2CO3而Na2CO3热稳定性好:。答案为NaHCO3;反应条件
室温
加热或点燃
实验现象
新切开的钠具有银白色的金属光泽,在空气中很快变暗
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
化学方程式
缓慢氧化:4Na+O2=2Na2O
剧烈燃烧:2Na+O2Na2O2
实验现象
现象分析
钠浮在水面上
钠的密度比水小
钠熔化成闪亮的小球
钠的熔点低,反应放出热量
小球在水面上四处游动,最后完全消失
反应产生的气体推动小球运动
与水反应发出嘶嘶响声
钠与水反应产生气体
反应后溶液变为红色
反应生成碱性物质
现象
原因解释
浮
浮在水面上
钠的密度比水小
熔
熔成闪亮的小球
钠熔点低,反应放热
游
钠球在水面游动
反应有气体生成
响
发出“嘶嘶”的响声
红
溶液变红
反应有碱生成
名称
氧化钠
过氧化钠
化学式
Na2O
Na2O2
色态
白色固体
淡黄色固体
O的化合价
-2
-1
生成条件
在空气中缓慢氧化
加热单质或加热氧化物
稳定性
不稳定,易转化成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
联系
2Na2O+O22Na2O2
用途
用于制造碳酸钠
潜艇或宇宙飞船中的供氧剂,也可作漂白剂
选项
操作或现象
解释
A
节日燃放的烟花五彩缤纷
活泼金属单质易燃且火焰颜色各异
B
食品包装袋中装有“脱氧剂”
“脱氧剂”为,能吸收
C
用在潜水艇和消防员的呼吸面具中
能与、反应产生
D
漂白液与含盐酸的洁厕剂不能混合使用
两者混合产生沉淀,影响使用效果
仪器
加入试剂
加入该试剂的目的
B
饱和NaHCO3溶液
①_____
C
②_____
③_____
D
NaOH溶液
④_____
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