第一節(jié) 鈉及其化合物


第1課時 活潑的金屬單質——鈉








1．鈉的原子結構


鈉原子的結構示意圖為，在化學反應中很容易失去1個電子。因此，鈉的化學性質非?；顫?，表現(xiàn)出很強的還原性。


2．鈉的性質


(1)鈉與氧氣的反應





注：鈉除了能與O2反應外，還能與Cl2等非金屬單質直接化合。


(2)鈉與水的反應








1．鈉露置在空氣中的變化


(1)金屬鈉長期露置于空氣中最終完全轉變?yōu)镹a2CO3粉末，此過程中的主要變化與現(xiàn)象如下所示。


銀白色,金屬鈉(Na))eq \(――→,\s\up7(O2),\s\d5(①))eq \x(\a\al(表面變暗,（生成Na2O）))eq \(――→,\s\up7(H2O),\s\d5(②))eq \x(\a\al(出現(xiàn)白色固體,（生成NaOH）))eq \(――→,\s\up7(H2O),\s\d5(③))


eq \x(\a\al( 表面潮濕,（NaOH潮解）))eq \(――→,\s\up7(CO2),\s\d5(④))eq \x(\a\al(白色塊狀物質,（生成Na2CO3,·10H2O）))eq \(――→,\s\up7(風化),\s\d5(⑤))eq \x(\a\al(白色粉末狀物質,（生成Na2CO3）))


(2)發(fā)生的主要變化的化學方程式


①4Na＋O2===2Na2O；


②Na2O＋H2O===2NaOH；


④2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O，Na2CO3＋10H2O===Na2CO3·10H2O；


⑤Na2CO3·10H2O===Na2CO3＋10H2O。


2．鈉與酸溶液反應


鈉先與酸中的H＋反應，離子方程式：2Na＋2H＋===2Na＋＋H2↑。如果鈉過量，鈉把酸耗盡后，再與水反應。


3．鈉與鹽溶液反應


鈉與鹽溶液反應時，首先與水反應生成NaOH和H2，然后NaOH與鹽發(fā)生復分解反應(若氫氧化鈉不與鹽反應，則只有鈉與水的反應)。例如：Na與CuSO4溶液的反應為2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，2NaOH＋CuSO4===Cu(OH)2↓＋Na2SO4。





1．下列關于鈉的敘述中，正確的是( )


A．鈉是銀白色金屬，硬度很大


B．將鈉放在石棉網上用酒精燈加熱，鈉劇烈燃燒，產生黃色火焰，生成過氧化鈉


C．金屬鈉在空氣中燃燒，生成氧化鈉


D．金屬鈉的熔點很高


解析：選B。鈉是銀白色的固體，硬度小，密度也小，熔點很低，分析各選項，只有B正確。


2．將一小塊金屬鈉投入CuSO4溶液中，不可能觀察到的現(xiàn)象是( )


A．溶液中有藍色沉淀生成


B．有氣體生成


C．有紅色物質析出


D．鈉熔化成小球浮在液面上


解析：選C。鈉的化學性質活潑，將鈉投入CuSO4溶液中時鈉先和H2O反應，不能將銅置換出來，C項錯誤。


3．能正確表示下列反應的離子方程式的是( )


A．鈉與水反應：Na＋2H2O===Na＋＋2OH－＋H2↑


B．鈉與CuSO4溶液反應：2Na＋Cu2＋===Cu＋2Na＋


C．鈉與鹽酸反應：Na＋2H＋===Na＋＋H2↑


D．鈉與氯化鉀溶液反應：2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑


解析：選D。B中鈉與CuSO4溶液反應的實質是鈉先與水反應生成氫氧化鈉，氫氧化鈉再與CuSO4反應，總離子方程式為2Na＋2H2O＋Cu2＋===Cu(OH)2↓＋H2↑＋2Na＋。A、C中電荷不守恒、得失電子不守恒。








合格考訓練


1．金屬鈉是一種活潑金屬，除了具有金屬的一般性質外，還具有自己的特性。下列關于鈉的敘述中，正確的是( )


A．鈉是銀白色金屬，熔點低，硬度大


B．鈉放置在空氣中，會迅速被氧化而生成淡黃色的氧化鈉


C．在氧氣中加熱時，金屬鈉劇烈燃燒，產生黃色火焰


D．金屬鈉可存放于燒杯中


答案：C


2．取一小塊金屬鈉，放在燃燒匙里加熱，下列實驗現(xiàn)象描述正確的是( )


①金屬鈉先熔化 ②在空氣中燃燒，放出黃色火花 ③燃燒后得到白色固體 ④燃燒時火焰為黃色 ⑤燃燒后生成淡黃色固體物質


A．①②B．①②③


C．①④⑤D．④⑤


解析：選C。由于金屬鈉的熔點比較低，所以金屬鈉放在燃燒匙中加熱先熔化，然后燃燒生成淡黃色固體物質并且伴有黃色火焰。


3．向一小燒杯中分別加入等體積的水和煤油，片刻后再向該燒杯中輕緩地加入一綠豆大小的金屬鈉，可能觀察到的現(xiàn)象是( )





解析：選A。Na的密度比煤油大，但比水小，故Na處于水與煤油的界面處上下跳動，且Na與H2O反應能產生H2。


4．將一小塊鈉投入FeCl3溶液中，下列有關實驗現(xiàn)象的預測正確的是( )


A．鈉溶解，有鐵析出，并有氣體產生


B．只有氣體產生


C．只有沉淀產生


D．既有沉淀產生，又有氣體產生


解析：選D。當鈉投入FeCl3溶液中時，鈉首先與H2O反應生成H2和NaOH，生成的NaOH再與FeCl3發(fā)生反應：3NaOH＋FeCl3===Fe(OH)3↓＋3NaCl，故D項正確。


5．A、B、C是中學化學中常見的三種物質，它們之間的相互轉化關系如下(部分反應條件及產物略去)：


eq \x(A)eq \a\vs4\al(\(――→,\s\up7(O2),\s\d5( )))eq \x(B)eq \a\vs4\al(\(――→,\s\up7(O2),\s\d5( )))eq \x(C)


(1)若A是一種金屬，C是淡黃色固體，則B的化學式為________，A→C反應的化學方程式為________________________________________________________________________


________________________________________________________________________。


(2)若A是一種非金屬，其常見單質為黑色固體，C是最主要的溫室氣體，則C的分子式為__________，B→C反應的化學方程式為__________________________________________。


A和C能否反應？________(填“能”或“不能”)，若能，寫出反應的化學方程式：__________________(若不能，此空不填)。


解析：(1)根據C為淡黃色固體，推知C為Na2O2，則B為Na2O，A為Na，A→C的反應為2Na＋O2eq \(=====,\s\up7(△))Na2O2。(2)根據C是最主要的溫室氣體，推知C為CO2，則A為C，B為CO，A和C能反應，化學方程式為C＋CO2eq \(=====,\s\up7(△))2CO。


答案：(1)Na2O 2Na＋O2eq \(=====,\s\up7(△))Na2O2


(2)CO2 2CO＋O2eq \(=====,\s\up7(點燃))2CO2 能 C＋CO2eq \(=====,\s\up7(△))2CO











等級性測試


1．下列關于金屬的說法中，正確的是( )


A．各種金屬都能與鹽酸發(fā)生置換反應


B．根據金屬與酸反應置換氫的難易可比較金屬的活潑性


C．金屬都是銀白色


D．金屬都具有較高的熔點


解析：選B。在金屬活動性順序表中，排在氫之前的金屬可與鹽酸發(fā)生置換反應，A錯；根據金屬與酸反應置換氫的難易可比較金屬的活潑性，B正確；大多數金屬為銀白色，但銅為紫紅色，金為黃色，C錯；金屬的熔點有的較高，有的較低，如Na、K、Hg等都是熔點較低的金屬。


2．下列關于鈉的說法不正確的是( )


A．金屬鈉和氧氣反應，條件不同，產物不同


B．鈉長期置于空氣中，表面不能形成致密氧化膜


C．鈉與水反應時，鈉熔化成小球在水面上四處游動


D．由于鈉比較活潑，所以它能從鹽溶液中置換出金屬活動性順序表中鈉后面的金屬


解析：選D。鈉與鹽溶液反應時先與水反應，因此不能從鹽溶液中置換出其他金屬。


3．鈉與水反應的過程中表現(xiàn)出鈉的物理性質有( )


①銀白色金屬 ②質軟，可以用小刀切割 ③熔點低于100 ℃ ④密度比水小 ⑤熱和電的良導體


A．①②④B．①②③④


C．③④ D．①②③④⑤


解析：選C。鈉與水反應時，鈉浮在水面上，熔化成一個閃亮的小球，說明鈉的熔點比水的沸點低，密度比水小。


4．將適量金屬鈉投入下列溶液中，有氣體放出，但無沉淀生成的是( )


A．鹽酸B．飽和氫氧化鈉溶液


C．FeCl3溶液 D．CuSO4溶液


解析：選A。鈉與水溶液反應均放出氫氣。A項，發(fā)生反應為2Na＋2HCl===2NaCl＋H2↑，有氣體放出，但無沉淀生成；B項，NaOH溶液是飽和溶液，投入鈉后，消耗水，析出氫氧化鈉晶體；C項，鈉與水反應生成的氫氧化鈉還能進一步與FeCl3反應產生氫氧化鐵沉淀；D項，鈉與水反應生成的氫氧化鈉還能進一步與CuSO4反應產生氫氧化銅沉淀。


5．等質量的兩塊鈉，第一塊在足量氧氣中加熱，第二塊與足量氧氣在常溫下充分反應，則下列說法正確的是( )


A．第一塊鈉失去電子數多


B．兩塊鈉失去電子數一樣多


C．第二塊鈉的反應產物質量較大


D．兩塊鈉的反應產物質量一樣大


解析：選B。根據得失電子守恒，不論是加熱還是緩慢氧化，最終都是Na→Na＋，故二者失去的電子數一樣多；但加熱時生成Na2O2，而常溫時生成Na2O，故第一塊鈉反應產物質量大。


6．將一塊銀白色的金屬鈉放在空氣中會發(fā)生一系列的變化，下列有關敘述正確的是( )


A．表面迅速變暗是因為鈉與空氣中的氧氣反應生成了過氧化鈉


B．表面“出汗”是因為生成的氫氧化鈉吸收空氣中的CO2在表面形成了溶液


C．最后變成碳酸鈉粉末


D．該過程的所有化學反應均為氧化還原反應


解析：選C。鈉在空氣中迅速變暗是因為與O2反應生成了Na2O，A錯；表面“出汗”是因為NaOH吸收了空氣中的水蒸氣，B錯；Na在空氣中最終生成Na2CO3粉末，C正確；Na2O與H2O的反應、NaOH與空氣中的CO2的反應均不屬于氧化還原反應，D錯。


7．將2.3 g金屬鈉放入100 g水中，完全反應后溶液的溶質質量分數為( )


A.eq \f(4,100＋2.3)×100%


B.eq \f(4,100＋4－0.1)×100%


C.eq \f(4,100＋4)×100%


D.eq \f(4,100＋2.3－0.1)×100%


解析：選D。2.3 g Na與100 g水反應生成4 g NaOH和0.1 g H2，故溶液的質量為(100＋2.3－0.1) g，溶質質量分數為eq \f(4,100＋2.3－0.1)×100%。


8．若m g Na在足量氯氣中燃燒，生成固體的質量為(m＋3.55) g，則m g Na與氧氣反應，生成固體的質量可能為( )


①(m＋0.8) g ②(m＋1.0) g ③(m＋1.2) g ④(m＋1.6) g ⑤(m＋1.8) g


A．①④B.①⑤


C.③④D.①②③④


解析：選D。由題所給數據計算可知，m＝2.3，m g Na與O2反應可能生成(m＋0.8) g Na2O，也可能生成(m＋1.6) g Na2O2，還可能生成Na2O和Na2O2的混合物，其質量在兩者之間。


9．某課外活動小組為了檢驗鈉與水反應的產物，設計如圖所示裝置(夾持裝置省略)。首先在U形管內加入少量煤油和幾粒綠豆大小的金屬鈉，再從U形管高端加入水(含有酚酞)，趕出空氣，然后點燃酒精燈加熱銅絲。





根據反應中觀察到的現(xiàn)象，回答下列問題：


(1)反應過程中金屬鈉除了逐漸變小外，還有什么現(xiàn)象？


________________________________________________________________________。


請寫出該反應的化學方程式：_______________________________________________


________________________________________________________________________。


(2)銅絲的變化現(xiàn)象為__________________，反應的化學方程式為________________________________________________________________________。


解析：(1)金屬鈉的密度大于煤油，小于水，反應時在水和煤油的界面處上下跳動；金屬鈉與水發(fā)生反應的化學方程式為2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑。


(2)生成的氫氣通過表面有氧化銅的銅絲，氫氣會和氧化銅反應生成銅和水：CuO＋H2eq \(=====,\s\up7(△))Cu＋H2O；銅絲由黑色變?yōu)榧t色。


答案：(1)在水和煤油的界面處上下跳動 2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑


(2)由黑色變?yōu)榧t色 CuO＋H2eq \(=====,\s\up7(△))Cu＋H2O


10．(1)如圖Ⅰ所示，在平底燒瓶的底部有一塊鈉，平底燒瓶內是干燥的空氣。過一段時間后可觀察到________________，發(fā)生反應的化學方程式為________________________。





(2)某班同學用如圖Ⅱ所示裝置測定空氣中氧氣的含量。先用彈簧夾夾住橡膠管。點燃鈉，伸入瓶中并塞上瓶塞。待鈉熄滅并冷卻后，打開彈簧夾，觀察廣口瓶內水面變化情況。





①上述實驗過程中發(fā)生反應的化學方程式為____________________________。


②實驗完畢，甲同學的廣口瓶內水面上升明顯小于瓶內空氣體積的eq \f(1,5)，乙同學的廣口瓶內水面上升明顯大于瓶內空氣體積的eq \f(1,5)。下列對這兩種現(xiàn)象解釋合理的是________(填序號)。


a．甲同學可能使用鈉的量不足，瓶內氧氣沒有消耗完


b．甲同學可能未塞緊瓶塞，鈉熄滅冷卻時外界空氣進入瓶內


c．乙同學可能沒夾緊彈簧夾，鈉燃燒時瓶內部分空氣受熱從導管逸出


d．乙同學可能插入燃燒匙太慢，塞緊瓶塞之前，瓶內部分空氣受熱逸出


解析：(1)鈉與空氣中的氧氣反應生成Na2O，使鈉表面變暗，同時燒瓶內壓強降低，氣球會膨脹。


(2)②a項，若鈉的量不足，則氧氣消耗不完，造成進水量小于瓶內空氣體積的eq \f(1,5)，造成結果偏低，合理；b項，若瓶塞未塞緊，鈉熄滅冷卻，瓶內氣體收縮，外面的空氣會進入瓶內，使氣體得到補充，造成結果偏低，合理；c項，若彈簧夾未夾緊，鈉燃燒時，瓶內氣體膨脹，使部分氣體從導管口逸出，造成結果偏高，合理；d項，若插入燃燒匙太慢，鈉燃燒時，瓶內氣體膨脹，在塞緊瓶塞前，瓶內部分氣體從瓶口逸出，造成結果偏高，合理。


答案：(1)鈉表面變暗，氣球膨脹 4Na＋O2===2Na2O


(2)①2Na＋O2eq \(=====,\s\up7(△),\s\d5( ))Na2O2 ②abcd


課程標準
核心素養(yǎng)
1.通過實驗探究，了解鈉的主要性質。


2.初步形成基于原子結構對物質的性質進行預測和檢驗的認識模型。
1.宏觀辨識與微觀探析：基于研究物質性質的基本方法和基本程序，探究鈉的性質。


2.科學態(tài)度與社會責任：通過對鈉的性質探究等一系列科學探究活動，增強安全意識和培養(yǎng)嚴謹求實的科學精神。
條件
常溫
加熱
實驗操作
實驗現(xiàn)象
新切開的鈉具有銀白色的金屬光澤，在空氣中很快變暗
鈉先熔化成小球，然后劇烈燃燒，火焰呈黃色，生成淡黃色固體
實驗結論
①鈉的物理性質


銀白色金屬，硬度小，熔點低，密度：ρ(H2O)>ρ(Na)>ρ(煤油)，通常保存在石蠟油或煤油中。


②鈉與氧氣的反應(寫出反應的化學方程式)


常溫下：4Na＋O2===2Na2O；


加熱時：2Na＋O2eq \(=====,\s\up7(△))Na2O2
實驗操作
實驗現(xiàn)象
原因解釋
鈉浮在水面上
鈉的密度比水小
鈉熔化成閃亮的小球
鈉熔點低，反應放熱
小球在水面上四處游動，最后完全消失
反應產生的H2推動小球運動
與水反應發(fā)出“嘶嘶”響聲
鈉與水反應劇烈
溶液的顏色變紅
反應生成NaOH
實驗結論
鈉與水反應，生成NaOH和H2，化學方程式：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑
課堂小結

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第一節(jié) 鈉及其化合物

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