高一化学必修一钠及其重要化合物

第三章 金属及其化合物 第一节 钠及其重要化合物

一、钠 1、物理性质

银白色金属光泽，质软（可用小刀切割），密度比水小比煤油大（保存在煤油中），熔沸点低，具有良好的导热性和导电性。 2、化学性质

（1）与非金属反应：如O 2、Cl 2、S 等。 ①钠与氧气反应

常温下生成Na 2O （白色），化学方程式为： 4Na+O 2=2Na 2O

燃烧时生成Na 2O 2（黄色），化学方程式为： 2Na+O 2 Na 2O 2 ②钠与氯气反应

化学方程式为：2Na+Cl 2 2NaCl ③钠与硫反应

化学方程式为： 2Na+S Na 2S （2）与水、酸反应（反应顺序：先酸后水）

①钠与水、酸反应的实质上均是和H +

反应，离子方程式分别为： 2Na+2H 2O=2Na +

+2OH —

+H 2↑、2Na ＋2H +

＝2Na +

＋H 2↑ ②钠与水反应（加酚酞）的实验现象和解释

（3）Na 与盐溶液的反应（反应顺序：先与水反应，再考虑NaOH 是否与盐反应） ①钠投入到NH 4Cl 溶液中，有H 2和NH 3逸出，化学方程式为： 2Na+2NH 4Cl=2NaCl+2NH 3↑+H 2↑

②投入到CuSO 4溶液中，有气体放出和蓝色沉淀生成，化学方程式： 2Na+2H 2O=2NaOH+H 2↑ 、 CuSO 4+2NaOH ＝Na 2SO 4+Cu(OH)2↓ 思考：金属钠露置在空气中的变化过程是怎样的？

点燃

点燃

加热

切开金属钠，呈银白色（钠的真面目）→变暗（生成Na2O）→变白色固体（生成NaOH）→成液（NaOH潮解）→结块（吸收CO2成Na2CO3·10H2O）→最后成白色粉末（Na2CO3·10H2O风化为Na2CO3）。

3、钠的保存、制取及用途

⑴金属钠的保存及取用

少量金属钠可保存在煤油里，大量的金属钠则存入在铁筒中用石蜡密封。取用时一般先用镊子把钠从煤油中夹出来，并用滤纸把表面的煤油吸干，然后用小刀切下绿豆大小的一块再做有关实验。

电解

⑵钠的制取：2NaCl(熔融) 2Na+Cl2↑

⑶用途：钠是一种强还原剂，工业上用它还原金属钛、锆、铌等；另外钠和钾的合金在常温下呈液态，是原子反应堆的导热剂；钠也可用于制高压钠灯。

二、钠的重要氧化物

1、氧化钠和过氧化钠

转化关系2Na

2O＋O22Na2O2

保存隔绝空气

一、过氧化钠的强氧化性

⑴Na2O2与SO2反应：Na2O2+SO2=Na2SO4。

⑵Na2O2投入FeCl2溶液中，可将Fe2+氧化成Fe3+，同时生成Fe(OH)3沉淀。

⑶Na2O2投入氢硫酸中，可将H2S氧化成单质硫，溶液变浑浊。

⑷Na2O2投入Na2SO3溶液中，可将SO32-氧化成SO42-。

⑸Na2O2投入品红溶液中，因其有氧化性，所以有漂白性，可使品红溶液褪色。其漂白原理与HClO、NaClO、O3等相同。

二、有关Na2O2与CO2、H2O反应的重要关系

⑴物质的量关系

无论是CO2或H2O的单一物质还是二者的混合物，通过足量的Na2O2时，CO2或H2O与放出O2的物质的量之比均为2∶1，解决此类可借助物质的量守恒关系。

⑵电子转移关系

当Na2O2与CO2、H2O反应时，每产生1molO2转移2mole-。

⑶先后顺序关系

一定量的Na2O2与一定量的CO2、H2O(g）混合物的反应，可视作Na2O2先与CO2反应，待CO2反应完成后，Na2O2再与H2O(g）发生反应。

⑷气体体积关系

若CO2、H2O(g）混合气体（或单一气体）通过足量Na2O2，气体体积的减少量等于原混合气体体积的1/2且等于生成氧气的体积。

⑸固体质量关系

当Wg通式符合(CO)m H n（m、n为整数）的物质在O2中充分燃烧，将其产物通过足量的Na2O2固体，反应完毕，固体增重Wg。常见符合符合(CO)m H n的物质如：CO、H2、CH3OH、CH3COOH、HCOOCH3、C6H12O6等。

【答案】C

【答案】（1）验纯收集一试管氢气，用拇指堵住，移近火焰，移开拇指点火。若听到轻微的“噗”声，表明H2纯净。

（2）较多的钠与水反应会放出大量的热，可能使试管内的H2、O2混和气爆炸。

（3）钠比水轻，比苯重，落在苯水交界处。钠与H2O反应产生的H2使钠浮起，脱离水面，反应停止；当钠表面的H2逸出，钠又回落，与水反应，如此反复，就可减慢Na与H2O反应速率

1B 2C 3A 4A 5A 6B 7D 8B 9D 10A 11D 12A

13 .

14.（1）A、NaOH B、NaHCO3C、Na2O2

（2）NaOH + NaHCO3 = Na2CO3 + H2O

（3）CO32- + CO2 + H2O =2HCO3—

15.（1）①2Na2O2+2H2O = 4NaOH+O2↑

②用玻璃片在水面下盖住集气瓶口，将玻璃片与集气瓶一起移出水面，将盖有玻璃片的集气瓶正放在桌上。

（2）①经计算，烧瓶中c(OH—)约为1 mol/L；因为c(OH－)在1.0×10－4 mol/L~2.5 mol/L时酚酞呈红色，因此红色迅速褪去不是由于溶液中c(OH—)过大造成的。

②取烧瓶中的溶液于试管中，加入少量二氧化锰，有气泡放出，用带火星的木条检验，木条复燃，说明溶液中可能有H2O2存在。

③取②中试管里的溶液滴加酚酞试液，溶液变红且不褪色，说明“红色迅速褪去”与H2O2的存在有关16（1）放出大量的热（1分）2Na2O2+2H2O 4NaOH+O2↑（1分）

（2）将带火星的木条放在P口处，木条复燃（1分）

将Q口插入到盛水的烧杯中，有气泡产生（1分）

（3）MnO2（1分）使带火星的木条复燃（1分）

（4）①B（1分）防止倒吸（1分）②500mL2分

【例1】（2007·全国Ⅱ理综）在一定条件下，将钠与氧气反应的生成物1.5g 溶于水，所得溶液恰好能被80mL 浓度为0.5mol/L 的HCl 溶液中和，则生成物的成分是（ ） A ．Na 2O

B ．Na 2O 2

C ．Na 2O 和Na 2O 2

D ．Na 2O 2和NaO 2

【例2】（08年昆明模拟）某实验小组对中学课本中可生成氢气的反应进行了研究，总结出四个可以生成氢气的反应：①Zn 和盐酸 ②Na 和水③Al 和NaOH 溶液 ④Na 和无水乙醇。为方便制取和点燃上述四个反应生成的氢气，他们设计了如下图所示装置。 试回答下列问题：

（1）点燃氢气之前必须先进行 。

方法是

。

（2）实验小组在点燃用上述装置制得的氢气时，①③④实验获得成功，②却失败了。他们分析后认为失败的原因有a ：Na 与H 2O 的反应速率太快；b ：Na 的用量太少；c ：装置存在缺陷。针对b 失败的原因，有的同学提出可以增加钠的用量，但有同学认为这样做太危险，原因是 。

（3）针对原因a 、c ，实验小组查阅资料得知钠、苯、水的密度分别为0.97g ·cm -3、0.88g ·cm -3、1.00g ·cm -3。他们改进了实验装置后重做实验②。改进后的实验装置如下图所示。 改进后的实验，氢气的生成速率明显减慢。原因是

。

。

【检测评价】

1．下列关于金属元素特征的叙述正确的是 A.金属元素的原子只有还原性，离子只有氧化性 B.金属元素在化合物中一定显正价 C.金属元素在不同化合物中的化合价均不同 D.金属单质在常温下均是固体

2．有许多氧化物在一定条件下都能与Na 2O 2反应，且反应极有规律。如2Na 2O 2+2CO 2= 2Na 2CO 3+O 2，2Na 2O 2+2SO 3= 2Na 2SO 4+O 2。据此，你认为下列反应方程式中正确的是（ ） A ．2Na 2O 2+2SO 2= 2Na 2SO 3+O 2 B ．Na 2O 2+2NO 2= 2Na 2NO 2+O 2 C ．2Na 2O 2+2Mn 2O 7= 2NaMnO 4+O 2 D ．2Na 2O 2+2N 2O 5= 2NaNO 2+O 2

3．观察是研究物质性质的一种基本方法。一同学将一小块金属钠露置于空气中，观察到下

—有孔试管 —广口瓶 ——铜丝网隔板

①②③④

列现象：银白色→变灰暗→变白色→出现液滴→白色固体，下列说法正确的是（）A．①发生了氧化还原反应

B．②变白色是因为生成了碳酸钠

C．③是碳酸钠吸收空气中的水蒸气形成了溶液

D．④只发生物理变化

4．（08枣庄市调研）下列说法中，正确的是（）

①食盐灼烧时火焰呈黄色与久置的浓硝酸呈黄色原理不相同

②固体氢氧化钠存放在带塑料塞的广口瓶中

③熔点：钾>钠>钠钾合金

④向紫色石蕊试液中加入过量的Na2O2粉末，振荡后溶液呈蓝色

⑤向含有Na+、SO42－、HCO3－、CO32－的溶液中加入过量的Na2O2固体，Na+和CO32－的物质的量不变

⑥1mol Na2O2与足量的水反应，转移的电子数为2mol。

⑦取用金属钠时，应将剩下的大块钠放回原瓶，实验结束，余下的钠屑应用乙醇处理

A．①②⑦B．①②③⑥C．①②⑥⑦D．①②④⑤

5．1 mol过氧化钠与2 mol碳酸氢钠固体混合后，在密闭容器中加热充分反应，排出气体物质后冷却，残留的固体物质是（）

A.Na2CO3

B.Na2O2Na2CO3

C.NaOH Na2CO3

D.Na2O2NaOH Na2CO3

6．在25℃，101Kpa下由HCHO(g)、H2和CO组成的混合气体共6.72g，其相对氢气的密度为14将该气体与 2.24L氧气(标准状况)充分反应后的产物通过足量的Na2O2粉末，使Na2O2粉末增重的质量为( )

A．等于6.72g B．小于6.72g C．大于6.72g D．无法计算

7．氮化钠和氢化钠都是离子化合物，与水反应的化学方程式（末配平）如下：Na3N+H2O →NaOH +NH3 ,NaH+H2O →NaOH +H2.有关它们的叙述

①离子半径：Na＋>N3->H＋；②与水反应都是氧化还原反应；③与水反应后的溶液都显碱性；④与盐酸反应都只生成一种盐；⑤两种化合物中的阴阳离子均具有相同的电子层结构。其中正确的是（）A．②③④⑤B．①③⑤C．②④D．③

8．某研究性学习小组设计如下实验方案测定氧化钠中过氧化钠的含量。实验步骤：①取一定质量的样品放入烧杯中，加入足量稀盐酸，搅拌使之充分反应；②将反应后的溶液倒入蒸发皿中蒸发至恒重，冷

却、称重。若在蒸发过程中，局部温度过高，造成液滴飞溅，则实验结果会（）A．偏低B．偏高C．无影响D．无法判断

9．下表中，对陈述Ⅰ、Ⅱ的正确性及两者间是否具有因果关系的判断都正确的是( ) 选项陈述Ⅰ陈述Ⅱ判断

A

碳酸钠溶液可用于

治疗胃病Na2CO3可与盐酸反

应

Ⅰ对，Ⅱ对，有

B

向Na2O2的水溶液

中滴入酚酞变红色Na2O2与水反应生成

氢氧化钠

Ⅰ对，Ⅱ错，无

C

金属钠具有强还原

性高压钠灯发出透雾

性强的黄光

Ⅰ对，Ⅱ对，有

D

过氧化钠可用于航

天员的供氧Na2O2能和CO2和

H2O反应生成O2

Ⅰ对，Ⅱ对，有

10．一定温度下，向饱和NaOH溶液中投入一小块金属钠，充分反应后恢复到原来温度。下列叙述中，

不合理

．．．的是（）

A．NaOH溶液浓度增大，并放出H2 B．溶液中NaOH的质量分数不变，有H2放出

C．总溶液的质量减小，有H2放出D．钠浮于液面，到处游动，发出咝咝的响声

11．绿色化学是化学实验追求的目标。《化学教育》2006年第11期刊载了创新设计“钠在空气中燃烧实

验”装置。下列对于该创新实验的描述错误

．．的是（）

A．防止钠燃烧时烧裂试管

B．解决了钠在空气中燃烧产生浓烟造成污染

C．观察到黄色火焰和生成淡黄色固体

D．钠先反应放热，然后钠受热熔化

12．等物质的量的N2、O2、CO2混合气体通过Na2O2后，体积变为原体积的8/9（同温同压），这时混合气体中N2、O2、CO2物质的量之比为（）

A．3：4：1 B．3：3：2 C．6：7：3 D．6：9：0

13．为了探究“二氧化碳是否有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下图的实验装置，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，在通人CO2之前，关闭K1和K2。在试管I

内装入试剂X 后，打开K1和K2，通人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，多选扣分）。

A. 大理石

B. 小苏打

C. 烧碱

D. 盐酸

E. 稀硫酸

F. 稀硝酸

（5）CO2和Na2O2的反应机理可用示踪原子分析加以证明，请完成下列反应方程式：Na2O2+C l8O2+H218O →

14 已知A、B、C是三种常见的固体化合物，焰色反应均显黄色，其中A与C按任意比例混合，溶于足量的水中，得到的溶质也只含有一种，并有无色、无味的气体D放出。另A、B、C、D之间含有如下的转化关系：（部分物质未写出）

（1）写出物质的化学式：

A 、

B 、

C 。

（2）写出A、B按物质的量之比为1：1在密闭容器中加热发生反应的化学方程式：

。

（3）写出溶质E与足量CO2反应的离子方程式：。

15. 利用下图所示装置制取氧气并进行相关的实验探究。

（1）将3.9 g过氧化钠放入烧瓶中，加入100 mLH2O，然后用排水法收集气体。

①过氧化钠跟水反应的化学方程式为________________________________。

②集气瓶充满气体后，怎样从水槽中取出集气瓶？简述操作方法。

__________________________________________________。

（2）已知：酚酞在c(OH－)为1.0×10－4 mol/L~2.5 mol/L时呈红色，且0.5 min内不会褪色；H2O2具有氧化性和漂白性。取上述实验得到的溶液于试管中，滴入2滴酚酞试液，溶液变红，片刻红色褪去。

①有人认为，“红色迅速褪去”是由于溶液中c(OH—)过大造成的，试通过估算并对比数据加以说明。______________________________________________________________________________。

②还有人认为，“红色迅速褪去”是因为溶液中存在H2O2。试设计实验证明烧瓶内的溶液中可能有H2O2存在，请简述实验操作。________________________________________________________________。

③补充实验，证明“红色迅速褪去”与溶液中存在H2O2有关。请简述实验操作。

_______________________________________________________________________。

16．用脱脂棉包住约0.2g过氧化钠粉末，置于石棉网上，向脱脂棉上滴水，观察到脱脂棉剧烈燃烧起来。

（1）由上述实验现象所得到的有过氧化钠跟水反应的结论是：

第一，为氧气生成，

第二，。

Na2O2跟水反应的化学方程式是

。

（2）某研究性学习小组拟用右图所示装置（气密性良好）进行

实验，以证明上述结论。

用以验证第一条结论的实验操作及现象是：

。

用以验证第二条结论的实验操作及现象是：

。

（3）实验（2）向试管中加水至固体完全溶解且不再有气泡生成后，取出度管，向试管中滴入酚酞试液，发现溶液先变红后退色，为探究其原因，该小组同学从查阅有关资料中得知：Na2O2与水反应可生成H2O2，H2O2具有强氮化性的漂白性。

请设计一个简单的实验，验证Na2O2跟足量水充分反应后的溶液中有H2O2存在。（只要求写出实验所用的试剂及观察到的现象）

试剂：；

现象：。

（4）该小组同学提出用定量的方法探究Na2O2跟水反应后的溶液中是否含有H2O2，其实验方法为：称取2.6gNa2O2固体，使之与足量的水反应，测量产生O2的体积并与理论值比较，即可得出结论：

①测量气体体积时，必须持试管和量筒内的气体都冷却至

室温时进行，应选用如图装置中的（忽略导管在量筒中所

占的体积）（填序），

理由是。

②若在标准状况下测量气体的体积，应选用的量筒的大小规格为（选填

“100mL”、“200mL”、“500mL”或“1000mL”）