2024-2025學(xué)年新教材高中化學(xué)第2章海水中的重要元素-鈉和氯第1節(jié)課時(shí)1活潑的金屬單質(zhì)-鈉學(xué)案新人教版必修第一冊(cè)

PAGE8-課時(shí)1活潑的金屬單質(zhì)——鈉發(fā)展目標(biāo)體系構(gòu)建1.在探討鈉性質(zhì)的過程中，能依據(jù)探討目的設(shè)計(jì)探究方案，培育學(xué)生“證據(jù)推理與創(chuàng)新意識(shí)”的核心素養(yǎng)。2.通過學(xué)習(xí)鈉性質(zhì)的應(yīng)用，感受化學(xué)的魅力，培育學(xué)生“社會(huì)責(zé)任”的核心素養(yǎng)。一、鈉的存在與物理性質(zhì)1．鈉元素在自然界中都以化合物的形式存在，如NaCl、Na2CO3、Na2SO4等。2．鈉的物理性質(zhì)鈉為銀白色固體，密度為0.971_g/cm3，比水的密度小；熔沸點(diǎn)較低，分別為97.8_℃和883℃，硬度小，用小刀可以切割。二、鈉的原子結(jié)構(gòu)與化學(xué)性質(zhì)鈉原子的結(jié)構(gòu)示意圖為，最外層只有1個(gè)電子，在化學(xué)反應(yīng)中簡(jiǎn)單失電子，表現(xiàn)很強(qiáng)還原性。1．鈉與非金屬單質(zhì)反應(yīng)鈉與氧氣的反應(yīng)反應(yīng)條件室溫加熱試驗(yàn)步驟試驗(yàn)現(xiàn)象新切開的鈉具有銀白色的金屬光澤，在空氣中很快變暗先加熱坩堝，將鈉塊投入熱坩堝中。鈉先熔化成小球，然后猛烈燃燒，火焰呈黃色，生成淡黃色固體化學(xué)方程式4Na＋O2=2Na2O2Na＋O2eq\o(=,\s\up10(△))Na2O2結(jié)論：鈉與O2反應(yīng)時(shí)，條件不同，產(chǎn)物不同。(1)在試驗(yàn)中，鈉如何保存？[提示]保存在石蠟油或煤油中，以隔絕空氣。(2)寫出Na與Cl2、S在加熱條件下反應(yīng)的化學(xué)方程式。[提示]2Na＋Cl2eq\o(=,\s\up10(△))2NaCl、2Na＋Seq\o(=,\s\up10(△))Na2S。2．鈉與H2O反應(yīng)試驗(yàn)探究(1)依據(jù)氧化還原反應(yīng)規(guī)律，預(yù)料Na與H2O反應(yīng)的生成物為NaOH、H2。(2)試驗(yàn)探究現(xiàn)象緣由浮鈉浮在水面上鈉的密度比水小熔熔成閃亮的小球鈉的熔點(diǎn)低且反應(yīng)放熱游鈉在水面上快速游動(dòng)反應(yīng)產(chǎn)生氣體推動(dòng)鈉游動(dòng)響發(fā)出“嘶嘶”聲響鈉與水反應(yīng)猛烈紅溶液變紅反應(yīng)生成堿性物質(zhì)提示：Na與水反應(yīng)除上述現(xiàn)象外，還可能有火花或伴有爆鳴聲。主要因?yàn)榉磻?yīng)猛烈，放出大量熱引起的。(3)試驗(yàn)結(jié)論：鈉與水反應(yīng)猛烈，生成NaOH，化學(xué)方程式是2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑。離子方程式為2Na＋2H2O=2Na＋＋2OH－＋H2↑，氧化劑為H2O。鈉等活潑金屬著火時(shí)如何滅火？為什么不用H2O滅火？[提示]需用干燥的沙土滅火。鈉與H2O反應(yīng)生成可燃性氣體H2，易燃燒和爆炸。1．推斷正誤(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)(1)鈉是銀白色金屬，熔點(diǎn)低，硬度大。 ()(2)鈉在反應(yīng)時(shí)，只能作還原劑。 ()(3)鈉與O2反應(yīng)只能生成淡黃色固體Na2O2。 ()(4)鈉與H2O反應(yīng)比鈉與鹽酸反應(yīng)更猛烈。 ()[答案](1)×(2)√(3)×(4)×2．將金屬鈉放在燃燒匙中加熱使其燃燒，不行能出現(xiàn)的現(xiàn)象是()A．金屬鈉熔化為小球狀B．火焰為黃色C．燃燒后得到一種白色固體D．燃燒后得到一種淡黃色固體[答案]C3．鈉與水反應(yīng)生成NaOH和H2，將一小塊鈉投入盛有飽和澄清石灰水的試管里，下列說法正確的是()A．鈉與堿溶液不反應(yīng) B．沒有氣體產(chǎn)生C．有銀白色物質(zhì)生成 D．溶液變渾濁[答案]D鈉的化學(xué)性質(zhì)(1)將一塊鈉投入CuSO4溶液中，試驗(yàn)現(xiàn)象為鈉馬上熔為小球，并浮在水面四處游動(dòng)，伴有嘶嘶的聲響，同時(shí)溶液中有藍(lán)色沉淀生成。請(qǐng)說明上述現(xiàn)象并寫出有關(guān)化學(xué)方程式。[答案]鈉投入CuSO4溶液中，Na先與H2O反應(yīng)生成NaOH和H2,2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑；生成的NaOH與CuSO4反應(yīng)生成藍(lán)色沉淀Cu(OH)2,2NaOH＋CuSO4=Cu(OH)2↓＋Na2SO4。(2)將鈉分別投入水和鹽酸中，哪個(gè)反應(yīng)更猛烈？寫出Na與鹽酸反應(yīng)的離子方程式。[答案]鹽酸中反應(yīng)更猛烈，2Na＋2H＋=2Na＋＋H2↑。1．鈉露置在空氣中的改變eq\x(\a\al(銀白色金屬鈉,Na))eq\o(→,\s\up10(O2),\s\do10(①))eq\x(\a\al(表面變暗,生成Na2O))eq\o(→,\s\up10(H2O),\s\do10(②))eq\x(\a\al(出現(xiàn)白色固體,生成NaOH))eq\o(→,\s\up10(H2O),\s\do10(③))eq\x(\a\al(表面變成溶液,NaOH潮解))eq\o(→,\s\up10(CO2),\s\do10(④))eq\x(\a\al(白色塊狀物質(zhì),生成Na2CO3·10H2O))eq\o(→,\s\up10(風(fēng)化),\s\do10(⑤))eq\x(\a\al(白色粉末狀物質(zhì),生成Na2CO3))留意：潮解為物理改變，風(fēng)化為化學(xué)改變。2．發(fā)生主要改變的化學(xué)方程式：(1)4Na＋O2=2Na2O(2)Na2O＋H2O=2NaOH(3)2NaOH＋CO2=Na2CO3＋H2ONa2CO3＋10H2O=Na2CO3·10H2O(4)Na2CO3·10H2O=Na2CO3＋10H2O3．鈉與酸、堿、鹽溶液的反應(yīng)(1)與酸溶液反應(yīng)(2)與堿溶液反應(yīng)：其實(shí)質(zhì)是鈉與水的反應(yīng)如鈉與氫氧化鈉溶液的反應(yīng)，即鈉與水的反應(yīng)。(3)與鹽溶液反應(yīng)留意：在沒有H2O存在時(shí)，在確定條件下，Na與鹽反應(yīng)也可以置換出某些鹽；在無水時(shí)，4Na＋TiCl4eq\o(=,\s\up10(高溫),\s\do10(熔融))Ti＋4NaCl。【典例】將少量金屬鈉分別投入下列物質(zhì)的水溶液中，有氣體放出，且溶液質(zhì)量減輕的是()A．HClB．NaOHC．K2SO4D．CuSO4D[將少量鈉投入題述四種物質(zhì)的水溶液中，均有H2產(chǎn)生，故都滿意題目的第一個(gè)條件“有氣體放出”，而反應(yīng)后“溶液質(zhì)量減輕”是指投入的金屬鈉的質(zhì)量小于脫離溶液的物質(zhì)的質(zhì)量。在A、B、C三個(gè)選項(xiàng)中只有H2放出，故溶液質(zhì)量是增加的。D選項(xiàng)中由于Na與H2O反應(yīng)生成的NaOH還能接著與CuSO4反應(yīng)析出Cu(OH)2沉淀：2Na＋CuSO4＋2H2O=Cu(OH)2↓＋Na2SO4＋H2↑，故反應(yīng)后溶液質(zhì)量減輕。][借題發(fā)揮](1)若將題干中的“且質(zhì)量減輕”改成“且有沉淀生成”，答案應(yīng)選________。(2)若題干不變，將B項(xiàng)改成“飽和NaOH溶液”是否可選________(填“是”或“否”)，緣由是____________________。[答案](1)D(2)是Na與H2O反應(yīng)，H2O削減，NaOH析出金屬鈉與水、酸、鹽溶液反應(yīng)現(xiàn)象分析的一般思路(1)共性：?。衡c浮在液面上；熔：鈉熔化成光亮的小球；游：在液面上不停地游動(dòng)直至反應(yīng)完；響：反應(yīng)中不停地發(fā)出“嘶嘶”的響聲。(2)差異性：與酸反應(yīng)時(shí)，由于溶液中H＋濃度較大，反應(yīng)比鈉與水猛烈，最終鈉可能在液面上發(fā)生燃燒；與鹽溶液反應(yīng)時(shí)，還可能會(huì)生成沉淀(如生成難溶堿)、氣體(NH3)等。1．鈉露置在空氣中易變質(zhì)，其變質(zhì)過程中不行能產(chǎn)生的物質(zhì)是()A．Na2OB．NaOHC．NaHCO3D．Na2CO3[答案]C2．將一塊鈉投入盛有煤油和水的燒杯中，視察到的現(xiàn)象可能是()A．鈉在水層中反應(yīng)并四處游動(dòng)B．鈉停留在煤油層中不發(fā)生反應(yīng)C．鈉在煤油中反應(yīng)并四處游動(dòng)D．鈉在煤油與水的界面處反應(yīng)并可能上下跳動(dòng)D[金屬鈉的密度大于煤油，小于水，Na與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)：2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑，產(chǎn)生氣體推動(dòng)鈉上浮，鈉的密度大于煤油，又回落到水層，接著反應(yīng)，因此金屬鈉在煤油和水的界面處反應(yīng)，并上下跳動(dòng)。]3．將一小塊鈉投入下列溶液中，既能產(chǎn)生氣體又會(huì)出現(xiàn)沉淀的是()①稀硫酸②稀氫氧化鈉溶液③硫酸鐵溶液④氯化鎂溶液⑤飽和澄清石灰水A．①②③B．①③⑤C．②③④D．③④⑤D[①、②只產(chǎn)生H2，發(fā)生的反應(yīng)為2Na＋H2SO4=Na2SO4＋H2↑，2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑；③、④中鈉除了與水反應(yīng)產(chǎn)生H2外，生成的NaOH還與Fe2(SO4)3、MgCl2發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，產(chǎn)生Fe(OH)3和Mg(OH)2沉淀。鈉投入飽和澄清石灰水其實(shí)就是跟水反應(yīng)，由于是飽和石灰水，鈉與水反應(yīng)消耗水且反應(yīng)放熱，原溶液中的氫氧化鈣會(huì)析出而變渾濁。]素材1如圖所示，在燒杯中盛有100mL蒸餾水，水中懸浮著一個(gè)表面光滑、耐堿、耐熱的小球(此球穩(wěn)定在水的中心)，將10g金屬鈉分多次投入水中，最終使燒杯內(nèi)的液體復(fù)原到原來蒸餾水的溫度。在投入鈉的過程中小球上升。問題探究：(1)10gNa分多次投入的主要緣由是什么？(2)10gNa全部投入完畢所進(jìn)行的次數(shù)可能是________(已知ρNa＜ρH2O)。為什么？A．5次 B．10次C．大于10次(3)小球上升的主要緣由是什么？(4)試驗(yàn)涉及的離子方程式為______________________。(5)若將100mL蒸餾水換成100mLFe2(SO4)3溶液，則小球是上升還是下降？為什么？寫出反應(yīng)的有關(guān)離子方程式。[答案](1)鈉與水反應(yīng)猛烈，放出的熱量多，易發(fā)生爆炸。(2)C鈉的密度小于1g·cm－3，黃豆粒大小的一塊鈉的體積(立方體的邊長(zhǎng)確定小于1cm)小于1cm3，則其質(zhì)量小于1g，故10g鈉全部投入完畢所進(jìn)行的次數(shù)要大于10次。(3)鈉與水反應(yīng)生成NaOH，NaOH溶液的密度大于水的，小球受到浮力增大。(4)2Na＋2H2O=2Na＋＋2OH－＋H2↑(5)小球下降，因?yàn)镕e3＋生成了Fe(OH)3沉淀，溶液變成Na2SO4溶液，密度變小，小球受到浮力變小。素材2如右圖所示，先用彈簧夾夾住橡皮管，點(diǎn)燃鈉(足量)，快速伸入瓶中并塞上瓶塞。鈉接著燃燒，待反應(yīng)完全并冷卻至原溫度，打開彈簧夾，燒杯中水通過導(dǎo)管流入瓶中。問題探究：(1)寫出鈉燃燒的化學(xué)方程式，鈉燃燒時(shí)瓶中的現(xiàn)象是什么？(2)水流入瓶中的緣由是什么？(3)假設(shè)裝置氣密性良好且操作正確，生成物與H2O不接觸，流入瓶中水的體積約占瓶?jī)?nèi)原有空氣體積幾分之幾？為什么？[答案](1)2Na＋O2eq\o(=,\s\up10(點(diǎn)燃))Na2O2，黃色火焰，產(chǎn)生淡黃色固體(2)瓶?jī)?nèi)O2削減，壓強(qiáng)減小(3)eq\f(1,5)，因?yàn)镹a是足量的，廣口瓶里的O2將被完全耗盡而使瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)減小，故打開彈簧夾，燒杯里的H2O將沿導(dǎo)管進(jìn)入廣口瓶?jī)?nèi)，水體積約占瓶?jī)?nèi)空氣的eq\f(1,5)通過素材1中Na與H2O反應(yīng)試驗(yàn)和素材2中Na與O2反應(yīng)試驗(yàn)，培育了學(xué)生“試驗(yàn)探究與創(chuàng)新意識(shí)”的核心素養(yǎng)。1．金屬鈉是一種活潑金屬，除了具有金屬的一般性質(zhì)外，還具有自己的特性。下列關(guān)于鈉的敘述中，正確的是()A．鈉是銀白色金屬，熔點(diǎn)低，硬度大B．鈉放置在空氣中，會(huì)快速被氧化生成淡黃色的氧化鈉C．在氧氣中加熱時(shí)，金屬鈉猛烈燃燒，發(fā)出黃色火焰D．金屬鈉可存放于燒杯中C[A中，鈉的硬度小，可用小刀切割；B中，放置在空氣中，鈉被緩慢氧化生成白色的Na2O；D中，鈉與氧氣反應(yīng)，應(yīng)密閉保存。]2．將一小塊鈉投入下列溶液中，既能產(chǎn)生氣體又能出現(xiàn)沉淀的是()A．BaCl2溶液 B．K2SO4溶液C．FeCl3溶液 D．稀鹽酸C[鈉與鹽溶液中的水反應(yīng)生成NaOH和H2，故每種溶液中均有氣體產(chǎn)生。A、B、D中均無沉淀生成，C中FeCl3與NaOH反應(yīng)生成Fe(OH)3沉淀。]3．等質(zhì)量的兩塊鈉，第一塊鈉在足量氧氣中加熱，其次塊鈉放置在空氣中，待反應(yīng)完全后，下列說法正確的是()A．第一塊鈉失去的電子多B．兩塊鈉失去的電子一樣多C．其次塊鈉的生成物質(zhì)量較大D．兩塊鈉的生成物質(zhì)量一樣大B[鈉與氧氣反應(yīng)，常溫下生成氧化鈉，加熱時(shí)生成過氧化鈉，兩種狀況鈉都是從0價(jià)上升到＋1價(jià)，只要鈉的量相等，失去的電子數(shù)目確定相等；因?yàn)殁c的質(zhì)量相同，生成過氧化鈉和氧化鈉的物質(zhì)的量相同，但等量的鈉在這兩種狀況下結(jié)合的氧不一樣多，加熱時(shí)生成的過氧化鈉質(zhì)量較大，所以B正確。]4．不能正確表示下列反應(yīng)的離子方程式是()A．鈉與水反應(yīng)：2Na＋2H2O=2Na＋＋2OH－＋H2↑B．鈉與CuSO4溶液反應(yīng)：2Na＋Cu2＋=Cu＋2Na＋C．鈉與鹽酸反應(yīng)：2Na＋2H＋=2Na＋＋H2↑D．鈉跟氯化鉀溶液反應(yīng)：2Na＋2H2O=2Na＋＋2OH－＋H2↑B[B中鈉與CuSO4溶液反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是鈉與水反應(yīng)生成的氫氧化鈉再與CuSO4反應(yīng)，總化學(xué)方程式為2Na＋2H2O＋CuSO4=Cu(OH)2＋H2↑＋Na2SO4。]5．金屬鈉是在1807年通過電解氫氧化鈉制得的，這個(gè)原理應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，約在1891年才獲得勝利。1921年實(shí)現(xiàn)了電解氯化鈉制鈉的工業(yè)方法，其反應(yīng)原理是2NaCl(熔融)eq\o(=,\s\up10(電解))2Na＋Cl2↑。回答下列有關(guān)單質(zhì)鈉的問題：(1)保存金屬鈉的正確方法是________。A．放在棕色瓶中 B．放在細(xì)沙中C．放在水中 D．放在煤油中(2)將一小塊鈉放在水平放置的試管中部，用酒精燈加熱充分反應(yīng)(如圖所示)，請(qǐng)寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式__________________________________________________________________________________________________________，生成物的顏色為________。(3)Na、NaOH久置空氣中最終都是變?yōu)開_______(填化學(xué)式)。(4)將一小塊金屬鈉投入CuCl2溶液中，發(fā)生反應(yīng)的方程式為_____________________________________________________。[解析](1)鈉是很活潑的金屬元素，其單質(zhì)極易與水或氧氣反應(yīng)，又因?yàn)殁c的密度小于水而大于煤油，因此鈉通常保存在煤油中。(2)將一小塊鈉放在水平放置的試管中部，加熱，反應(yīng)方程式為2Na＋O2eq\o(=,\s\