2025年高中化學新教材同步 必修第一冊 第2章　第1節(jié)　第1課時　活潑的金屬單質-鈉　鈉的氧化物

第一節(jié)鈉及其化合物第1課時活潑的金屬單質——鈉鈉的氧化物[核心素養(yǎng)發(fā)展目標]1.能從鈉原子的結構(微觀)分析認識鈉是一種非?；顫姷慕饘?具有很強的還原性(宏觀)。2.從物質類別、元素化合價的角度認識氧化鈉與過氧化鈉的性質。3.設計實驗探究鈉與氧氣和水的反應、過氧化鈉與水的反應,會分析鈉與酸、堿、鹽溶液的反應,促進“證據推理與模型認知”化學核心素養(yǎng)的發(fā)展。一、鈉的原子結構、物理性質及鈉與非金屬單質的反應1.鈉元素的原子結構及存在2.鈉與非金屬單質的反應(1)鈉與氧氣的反應結合教材實驗2?1、實驗2?2完成下表:條件常溫加熱實驗現(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,然后劇烈燃燒,火焰呈黃色,生成淡黃色固體化學方程式4Na+O22Na2O(Na2O為白色)2Na+O2Na2O2(Na2O2為淡黃色)實驗結論①物理性質:鈉具有銀白色的金屬光澤,硬度小,熔點低,密度大于煤油,通常保存在煤油或石蠟油中;②反應條件不同,鈉與氧氣反應的產物不同思考書寫鈉在常溫及加熱條件下分別和O2反應的化學方程式,并用雙線橋標出電子轉移,比較等質量的鈉完全反應轉移電子的關系。提示①生成Na2O:;②生成Na2O2:。則相同質量的兩塊鈉,分別發(fā)生上述反應,轉移的電子數:①=②。(2)鈉與其他非金屬單質的反應鈉與其他非金屬單質化合生成的化合物中鈉只顯+1價。試寫出鈉和氯氣反應的化學方程式:2Na+Cl22NaCl。1.判斷正誤(1)鈉元素在自然界中有的以單質的形式存在 ()(2)金屬鈉能存放于煤油中,也可存放于石蠟油中 ()(3)常溫下,鈉與氧氣反應生成淡黃色固體 ()(4)取用鈉時,可以用手直接接觸 ()(5)實驗中取出的藥品都不能再放回原試劑瓶 ()答案(1)×(2)√(3)×(4)×(5)×2.下列各組物質中的兩種物質發(fā)生反應時,反應條件或反應物用量的改變,對生成物沒有影響的是 ()A.Ca(OH)2和CO2 B.Na和O2C.Zn和鹽酸 D.C和O2答案C解析Zn和鹽酸反應只生成氯化鋅和氫氣,反應條件或反應物用量的改變,對生成物沒有影響,故選C。二、鈉和水的反應1.理論預測(1)從物質組成的角度來看,鈉含有Na元素,水含有H、O元素。(2)從元素價態(tài)的角度來看,鈉具有還原性,水具有氧化性,二者發(fā)生氧化還原反應生成NaOH和H2。2.實驗探究實驗操作實驗現(xiàn)象結論或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的熔點低,反應放熱小球在水面上迅速游動反應產生的氫氣推動小球運動與水反應發(fā)出“嘶嘶”的響聲,逐漸變小,最后消失鈉與水劇烈反應,產生氣體反應后溶液的顏色逐漸變紅有堿性物質生成3.實驗結論鈉與水劇烈反應,生成氫氧化鈉和氫氣。(1)化學方程式是2Na+2H2O2NaOH+H2↑;離子方程式是2Na+2H2O2Na++2OH-+H2↑。(2)實質:鈉置換水電離出的H+生成H2。思考某同學設計實驗探究鈉與酸、堿、鹽溶液的反應,將一塊綠豆粒大小的鈉分別投入盛有①稀鹽酸、②飽和澄清石灰水和③CuSO4溶液的三個燒杯中,回答下列問題。(1)實驗①中,鈉與稀鹽酸反應比鈉與水反應更劇烈,試寫出鈉與稀鹽酸反應的化學方程式。若稀鹽酸不足量,金屬鈉能否剩余,為什么?提示2Na+2HCl2NaCl+H2↑。不能剩余;稀鹽酸不足,過量的鈉會與溶劑水繼續(xù)反應生成NaOH和H2。(2)實驗②中,飽和澄清石灰水出現(xiàn)白色渾濁,試分析原因。提示Ca(OH)2的溶解度隨溫度升高而降低,鈉與水反應放出熱量且消耗溶劑水,石灰水過飽和,析出Ca(OH)2固體,產生白色渾濁。(3)實驗③中,產生藍色絮狀沉淀,未觀察到產生紫紅色金屬銅。請結合化學方程式分析產生上述現(xiàn)象的原因。提示鈉先與水發(fā)生反應:2Na+2H2O2NaOH+H2↑,NaOH再與CuSO4發(fā)生復分解反應生成Cu(OH)2藍色沉淀:2NaOH+CuSO4Cu(OH)2↓+Na2SO4。特別提示鈉與酸、堿、鹽反應的兩個易錯點①鈉投入堿溶液中,并非都析出溶質,產生渾濁,要考慮反應消耗水、堿溶液是否飽和等,若堿溶液不飽和,可能不產生沉淀。②鈉并非不能置換出金屬。高溫下,工業(yè)上常用鈉作還原劑來冶煉金屬Ti等:TiCl4+4Na4NaCl+Ti。鈉與溶液的反應遇水記五點:浮熔游響紅。遇酸酸優(yōu)先,遇鹽水在前。1.判斷正誤(1)鈉的密度比水小,比煤油大 ()(2)鈉失火時不能用水撲滅,應該用干燥的沙土蓋滅 ()(3)鈉與水反應的離子方程式為Na+H2ONa++OH-+H2↑ ()(4)鈉投入NaOH溶液中,無明顯現(xiàn)象 ()(5)鈉投入飽和食鹽水中,有晶體析出 ()答案(1)√(2)√(3)×(4)×(5)√2.(2023·四川眉山仁壽一中高一期中)將少量的金屬鈉投入下列稀溶液中,充分反應后,最終不會產生沉淀的是 ()A.硫酸銅溶液 B.氯化鈉溶液C.飽和氫氧化鈉溶液 D.氯化鎂溶液答案B解析鈉和水反應生成NaOH和氫氣,NaOH和硫酸銅、氯化鎂分別反應生成Cu(OH)2、Mg(OH)2沉淀,飽和NaOH溶液中溶劑水反應被消耗且有NaOH生成,會有NaOH析出;少量鈉投入到氯化鈉稀溶液中,不會產生沉淀,故選B。三、氧化鈉和過氧化鈉1.Na2O的性質Na2O是一種白色固體,屬于堿性氧化物,能與水、酸、酸性氧化物等發(fā)生化學反應。寫出下列反應的化學方程式:(1)氧化鈉與水反應:Na2O+H2O2NaOH。(2)氧化鈉與鹽酸反應:Na2O+2HCl2NaCl+H2O。(3)氧化鈉與二氧化碳反應:Na2O+CO2Na2CO3。2.Na2O2的性質Na2O2是一種淡黃色固體。(1)實驗探究過氧化鈉與水的反應實驗操作實驗現(xiàn)象①試管外壁發(fā)燙,帶火星的木條復燃;②用pH試紙檢驗反應所得溶液呈堿性實驗結論Na2O2與水反應放熱,化學方程式為2Na2O2+2H2O4NaOH+O2↑(2)Na2O2與CO2反應也會產生O2,試寫出反應的化學方程式:2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2。思考1利用化學方程式和單線橋,對比分析過氧化鈉與水、過氧化鈉與二氧化碳的反應。提示①與H2O反應:②與CO2反應:相同質量的Na2O2分別與H2O和CO2反應,轉移的電子數:①=②,若1個Na2O2與H2O反應則轉移1個電子。思考2把Na2O2固體加入盛有酚酞溶液的試管中,觀察到有氣泡冒出,溶液變紅后又褪色。結合Na2O2的性質解釋其原因。提示Na2O2與水反應生成NaOH和O2,可看到有氣體生成;NaOH使酚酞溶液變紅,Na2O2具有強氧化性,又使溶液褪色。3.Na2O2的應用(1)Na2O2可在呼吸面具或潛水艇中作為氧氣的來源。(2)Na2O2中氧元素的化合價為-1價,具有強氧化性,可作漂白劑。1.判斷正誤(1)Na2O與Na2O2均為堿性氧化物 ()(2)Na2O與Na2O2中的氧元素的化合價不相同,鈉元素的化合價相同 ()(3)Na2O與Na2O2的陰、陽離子個數比均為1∶2 ()(4)Na2O2與H2O的反應中,H2O是還原劑 ()(5)將Na2O投入盛有水(滴有酚酞溶液)的試管中,溶液變成紅色,振蕩試管后溶液褪色 ()答案(1)×(2)√(3)√(4)×(5)×2.下列對于Na2O、Na2O2的比較正確的是 ()A.Na2O2、Na2O久置于空氣中變?yōu)榘咨玁aOH固體B.Na2O、Na2O2都是易溶于水(與水反應)的白色固體C.Na2O2在和CO2的反應中既是氧化劑又是還原劑D.Na2O2、Na2O均可作供氧劑答案C解析Na2O、Na2O2久置于空氣中變?yōu)榘咨玁a2CO3固體,故A項錯誤;Na2O2是淡黃色固體,故B項錯誤;Na2O2與CO2反應時,Na2O2中的氧元素發(fā)生了氧化還原反應,Na2O2既作氧化劑又作還原劑,故C項正確;Na2O與CO2或H2O反應時無氧氣產生,不能作供氧劑,故D項錯誤。氧化鈉與過氧化鈉的比較物質氧化鈉(Na2O)過氧化鈉(Na2O2)色、態(tài)白色固體淡黃色固體氧元素化合價-2-1陰、陽離子個數比1∶21∶2是否為堿性氧化物是否化學性質相同點都能與水反應生成氫氧化鈉,都能與CO2反應生成Na2CO3不同點過氧化鈉與水、二氧化碳反應有氧氣產生,具有強氧化性,而Na2O不具有強氧化性1.在探究鈉與冷水的反應實驗中,無法體現(xiàn)的性質是 ()A.鈉的密度小于水B.金屬鈉具有良好的導熱性C.金屬鈉的熔點低D.鈉具有很強的還原性答案B解析鈉和水反應時,鈉浮在水面上,說明鈉的密度小于水,故A不符合題意;鈉與水反應的實驗中,無法體現(xiàn)金屬鈉具有良好的導熱性,故B符合題意;鈉與水反應時,鈉迅速熔成小球,說明金屬鈉的熔點低,故C不符合題意;鈉能和冷水反應說明鈉的性質很活潑,容易失去電子,具有很強的還原性,故D不符合題意。2.(2024·江西廬山一中高一期末)下列關于鈉及其化合物的說法不正確的是 ()A.Na2O中氧元素的化合價為-2價,Na2O2中氧元素的化合價為-1價B.當火災現(xiàn)場存放有大量金屬鈉時,不可以用泡沫滅火器來滅火,要用沙土C.鈉在空氣中燃燒,發(fā)出黃色火焰,生成白色固體D.鈉與水反應時能看到鈉浮在水面上并四處游動答案C解析Na在空氣中點燃,生成的主要產物為淡黃色的Na2O2,故選C。3.“神舟”號載人航天器中,宇航員所在的返回艙都是密封的,宇航員吸入氧氣,呼出二氧化碳,如果二氧化碳濃度過大,會使宇航員困乏,呼吸頻率加快,嚴重的會窒息,為使二氧化碳濃度降低而保持艙內氧氣的適當比例,可以在返回艙內放入 ()A.Na2O2 B.Na2CO3C.NaOH D.氧氣瓶答案A解析由于2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2,所以Na2O2可以使CO2濃度降低而保持艙內O2的適當比例。4.(2023·江蘇梅村高中高一期中)現(xiàn)用金屬鈉和空氣制備純度較高的Na2O2,裝置如圖所示。請回答下列問題:(1)為完成實驗應將裝置丁接在裝置(填“甲乙”或“乙丙”)之間,且裝置丁中盛放的試劑是。

(2)裝置丙的作用是。

(3)為制得更純的Na2O2,應先,后。

(4)點燃酒精燈后,觀察到裝置乙中的現(xiàn)象為鈉先熔化成閃亮的小球,后劇烈燃燒(請把乙中現(xiàn)象補充完整)。

答案(1)甲乙濃硫酸(2)防止空氣中的水蒸氣和二氧化碳進入裝置乙中(3)通空氣點燃酒精燈(4)產生黃色火焰,生成淡黃色固體解析(1)空氣中的H2O、CO2均能影響Na2O2的純度,且鈉能與水反應,利用NaOH溶液可除去空氣中的CO2,利用濃硫酸可干燥空氣,所以裝置丁中盛放的試劑是濃硫酸,為完成實驗應將裝置丁接在裝置甲和裝置乙之間。課時對點練[分值:100分](選擇題1~12題,每小題6分,共72分)題組一金屬鈉的存在、保存、性質1.下列有關鈉的存在、保存及取用方法的描述正確的是 ()A.鈉在自然界中主要以化合物的形式存在,少量以單質的形式存在B.鈉需要密封保存在四氯化碳中C.實驗室中可直接用藥匙取用鈉D.實驗室中取用后剩余的鈉要放回原試劑瓶中答案D解析鈉在自然界中都以化合物的形式存在,A項錯誤;四氯化碳的密度比鈉大,不能用來保存鈉,B項錯誤;實驗室中用鑷子取用鈉,C項錯誤;取用后剩余的鈉必須放回原試劑瓶中,D項正確。2.(2024·廣東汕頭高一統(tǒng)考)物質間的轉化是認識化學的重要途徑,下列物質之間的轉化不能通過一步實現(xiàn)的是 ()A.Na→Na2O2 B.Na→Na2CO3C.Na→NaOH D.Na→NaCl答案B3.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答案B解析不論是加熱還是常溫緩慢氧化,最終都是Na0→Na+1,故等質量的兩塊鈉失去的電子數一樣多;但加熱時產物為Na2O2,而常溫時產物為Na2O,故第一塊鈉的反應產物質量大4.(2023·北京人大附中高一月考)已知Fe(OH)3為紅褐色、難溶于水的物質。下列關于鈉的反應現(xiàn)象的敘述不正確的是 ()選項操作反應現(xiàn)象A切開鈉,持續(xù)觀察顏色變化鈉切面顏色先變暗,最后呈淡黃色B把小塊鈉投入硫酸鐵溶液中鈉浮在水面上四處游動,產生紅褐色沉淀C把小塊鈉投入飽和氫氧化鈉溶液中鈉浮在水面上四處游動,產生白色渾濁D把鈉放入坩堝中加熱鈉先熔化后燃燒,產生黃色火焰答案A解析切開鈉,鈉切面由銀白色變暗,不會變?yōu)榈S色,A錯誤。題組二Na2O和Na2O2的性質5.將(NH4)2CO3固體置于試管中加熱,生成的氣體依次通過盛有足量Na2O2的干燥管、足量濃硫酸的洗氣瓶,最終得到的氣體是 ()A.NH3 B.O2C.H2O D.CO2答案B解析(NH4)2CO3受熱分解生成NH3、H2O、CO2,通過過氧化鈉,H2O、CO2轉化成O2,再通過足量濃硫酸,NH3被吸收,只剩下O2,答案選B。6.(2023·福建德化一中高一月考)下列敘述正確的是 ()A.Na2O與Na2O2都能和水反應生成堿,它們都是堿性氧化物B.Na2O能繼續(xù)被氧化成Na2O2,Na2O2比Na2O穩(wěn)定C.Na2O與CO2發(fā)生化合反應生成Na2CO3,Na2O2與CO2發(fā)生置換反應生成O2D.Na2O有氧化性,Na2O2只有還原性答案B解析Na2O是堿性氧化物,Na2O2與酸反應生成鹽、水和氧氣,不是堿性氧化物,A錯誤;Na2O2與CO2發(fā)生氧化還原反應生成O2,不符合置換反應的定義,C錯誤。題組三Na、Na2O2性質探究實驗7.如圖所示,在蒸發(fā)皿中放一小塊鈉,加熱至熔化成小球時,用玻璃棒蘸取少量無水CuSO4粉末與其接觸,瞬間產生耀眼的火花,同時有紅色物質生成。下列說法錯誤的是 ()A.鈉受熱易熔成小球說明其熔點低B.鈉與CuSO4粉末反應時放出大量熱C.一定條件下,Na可與CuSO4反應生成CuD.將無水CuSO4粉末改為CuSO4溶液,反應現(xiàn)象相同答案D解析在蒸發(fā)皿中放一小塊鈉,加熱至熔化,說明鈉的熔點低,故A正確;根據題意可知,反應放熱,一定條件下,Na可與CuSO4反應生成Cu,故B、C正確;將無水CuSO4粉末改為CuSO4溶液,則鈉先與水反應生成氫氧化鈉,氫氧化鈉再與硫酸銅反應生成氫氧化銅,不會置換出銅單質,反應現(xiàn)象不同,故D錯誤。8.某同學結合所學知識探究Na2O2與H2能否反應,設計裝置如圖,下列說法正確的是 ()A.裝置A中鋅?？捎描F粉代替B.裝置B中盛放堿石灰,目的是除去A中揮發(fā)出來的少量水蒸氣C.裝置C加熱前,必須先用試管在干燥管管口處收集氣體,檢驗氣體純度D.裝置D中的試劑用堿石灰代替也可以達到實驗目的答案C解析鹽酸易揮發(fā),B裝置中應為堿石灰,目的是除去A中揮發(fā)出來的HCl和水蒸氣,故B錯誤;氫氣具有可燃性,不純時加熱易發(fā)生爆炸,則加熱試管前,必須先用試管在干燥管管口處收集氣體,檢驗氣體純度,應先收集氣體并點燃,通過爆鳴聲判斷氣體的純度,故C正確;裝置D中的無水硫酸銅是檢驗Na2O2和H2反應是否生成了H2O,用堿石灰代替無法達到目的,故D錯誤。9.(2024·昆明高一期末)下列關于鈉及其化合物的說法正確的是 ()A.Na和Na+都具有強還原性B.Na2O和Na2O2長期露置于空氣中,最終產物不相同C.將足量的Na2O和Na2O2分別加入含有酚酞的水中,最終所得溶液均為紅色D.將少量Na和Na2O2分別加入CuSO4溶液中,均產生藍色沉淀同時放出無色氣體答案D解析Na具有強還原性,Na+沒有還原性,A錯誤;Na2O和Na2O2長期露置于空氣中,最終產物都是碳酸鈉,B錯誤;將足量的Na2O加入含有酚酞的水中,溶液為紅色;將足量的Na2O2加入含有酚酞的水中,溶液先變紅后褪色,C錯誤;將少量Na加入CuSO4溶液中,產生藍色沉淀同時放出氫氣;將少量Na2O2加入CuSO4溶液中,產生藍色沉淀同時放出氧氣,D正確。10.(2024·太原高一期末)下列各組物質相互混合反應,最終有白色沉淀生成的是 ()①金屬鈉投入到MgCl2溶液中②Na2O2投入到CuSO4溶液中③Ca(OH)2溶液和Na2CO3溶液④向CaCl2溶液中通入少量CO2A.③④ B.①③ C.②③ D.②③④答案B解析①金屬鈉投入到MgCl2溶液中,鈉和水反應生成NaOH和氫氣,NaOH和MgCl2反應生成白色沉淀Mg(OH)2;②Na2O2投入到CuSO4溶液中,過氧化鈉和水反應生成NaOH和氧氣,NaOH和硫酸銅反應生成藍色氫氧化銅沉淀;③Ca(OH)2溶液和Na2CO3溶液反應生成白色沉淀碳酸鈣;④CaCl2與CO2不反應。11.(2024·湖南長郡中學高一期末)過氧化鈉可作呼吸面具中的供氧劑,實驗室可用如圖裝置制取少量純凈過氧化鈉。下列說法正確的是 ()A.實驗時先點燃酒精燈,再打開儀器①的開關B.裝置X也可以用于制取H2、CO2等氣體的發(fā)生裝置C.②中所盛試劑為飽和NaHCO3溶液D.③的作用是吸收尾氣答案B解析實驗時先打開儀器①的開關,將裝置中的空氣排盡后,再點燃酒精燈,防止空氣中的水蒸氣與鈉直接反應,使制得的產品不純,A錯誤;裝置X是固加液不需要加熱的裝置,實驗室利用鋅與稀硫酸制取H2,利用碳酸鈣與稀鹽酸制取CO2,均可利用裝置X進行制取,B正確;②中應盛濃硫酸,除去氧氣中含有的水蒸氣,C錯誤。12.某興趣小組欲探究:①干燥的CO2不與Na2O2反應;②有水條件下,CO2才能與Na2O2反應。設計實驗裝置如圖所示,實驗過程中先滴加稀鹽酸,打開K1,關閉K2,一段時間后再加熱銅絲;充分反應后,再關閉K1,打開K2,觀察整個過程中銅絲的變化。下列說法錯誤的是 ()A.先滴加稀鹽酸,后加熱的目的是排除裝置內的空氣B.飽和NaHCO3溶液的作用是除去CO2中的HClC.試劑X是濃硫酸D.反應過程中銅絲先變黑后變紅答案D解析先滴加稀鹽酸,利用產生的CO2排出裝置內的空氣,防止空氣中O2對實驗產生影響,A正確;石灰石與稀鹽酸反應制取的CO2中混有HCl,飽和NaHCO3溶液的作用是除去CO2中的HCl,防止HCl對實驗產生干擾,B正確;試劑X是濃硫酸,打開K2,關閉K1時,含水蒸氣的CO2進入Na2O2,打開K1,關閉K2時,干燥CO2進入Na2O2,可達到預期目的,C正確;反應產生的O2與Cu加熱時反應生成CuO,銅絲由紅色變?yōu)楹谏?D錯誤。13.(20分)金屬鈉及其化合物在人類社會發(fā)展進程中起著重要的作用,請回答:(1)將一小塊金屬鈉投入盛有水的燒杯中:①B中發(fā)生反應的化學方程式是。

②下列現(xiàn)象與解釋正確的是(填字母)。

選項實驗現(xiàn)象解釋A鈉浮在水面上鈉的密度比水小B鈉熔成小球鈉與水反應放熱且鈉的熔點低C鈉四處游動,嘶嘶作響產生了氣體D向燒杯C中滴入酚酞溶液,溶液變?yōu)榧t色生成了堿性物質(2)實驗室利用如圖所示的裝置(夾持儀器略)研究潛水艇中供氧體系的反應原理。①A裝置為CO2的制備裝置,反應的離子方程式為。

②C裝置為O2的制備裝置,寫出C中過氧化鈉發(fā)生反應的化學方程式:。

③D裝置中盛放的試劑是。

④當裝置內氣流平穩(wěn)后開始收集氣體,若該氣體能,證明過氧化鈉可做供氧劑。

(3)過氧化鈉若長期保存不當,容易生成(填化學式),證明過氧化鈉變質情況的一種實驗方案如下。

操作現(xiàn)象結論取少量樣品于試管中,加水溶解,加入溶液,充分振蕩

有白色沉淀生成另取少量樣品于試管中,再加入適量的水,用帶火星的木條靠近管口帶火星的木條復燃答案(1)①2Na+2H2O2NaOH+H2↑②ABCD(2)①CaCO3+2H+Ca2++CO2↑+H2O②2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2、2Na2O2+2H2O4NaOH+O2↑③NaOH溶液④使帶火星的木條復燃(3)Na2CO3BaCl2(或CaCl2)過氧化鈉樣品已經變質過氧化鈉樣品部分變質解析(3)過氧化鈉若長期保存不當,容易生成Na2CO3,碳酸根離子和Ca2+或Ba2+生成碳酸鈣或碳