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高中化學同步講義(人教版必修第一冊)2.1.1活潑的金屬單質——鈉(第1課時)(學生版+解析)

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高中化學同步講義(人教版必修第一冊)2.1.1活潑的金屬單質——鈉(第1課時)(學生版+解析)

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第二章 海水中的重要元素----鈉和氯
第一節 鈉及其重要化合物
第1課時 活潑的金屬單質——鈉
板塊導航
01/學習目標 明確內容要求,落實學習任務
02/思維導圖 構建知識體系,加強學習記憶
03/知識導學 梳理教材內容,掌握基礎知識
04/效果檢測 課堂自我檢測,發現知識盲點
05/問題探究 探究重點難點,突破學習任務
06/分層訓練 課后訓練鞏固,提升能力素養
1.根據鈉的保存、取用以及鈉與水反應的現象,認識鈉的物理性質。 2.根據鈉的原子結構特點及氯化還原反應原理,結合有關實驗,理解鈉的化學性質。 3.依據鈉的性質,認識其保存方法及在生產中的應用。 重點:鈉的化學性質。 難點:鈉與水反應實驗現象的觀察與分析。
一.鈉的原子結構及存在
1.結構特點:鈉原子結構示意圖: ,最外層只有 個電子。
2.性質:在化學反應中很容易 這個電子,所以鈉的化學性質非常活潑,表現出很強的 性。
3.存在:以 態存在,如:NaCl、Na2CO3、Na2SO4等。
二.鈉的物理性質
1.實驗探究——【實驗2-1】p32
實驗裝置
實驗原理 4Na+O2===2Na2O;
實驗用品 鈉;濾紙、小刀、鑷子、表面皿
實驗步驟 用鑷子取一小塊金屬鈉,用濾紙吸干表面的煤油后,用刀切去一端的外皮,觀察鈉的表面的光澤和顏色,并注意新切開的鈉的表面所發生的變化
實驗現象
實驗結論
實驗說明 ①鈉暴露在空氣中很快變暗,這是因為鈉迅速被空氣中的氯氣氯化而生成了氯化鈉。 這一實驗不僅說明鈉具有銀白色金屬光澤,質軟,而且極易被空中的氯氣氯化。 ②鈉通常保存在煤油中,防止與氯氣、水等反應。 ③未用完的鈉必須放回原試劑瓶。
2.鈉的物理性質
(1)顏色狀態: 色固體;
(2)硬度:很 ,可以用小刀切,剩余的鈉要 ;
(3)密度:比水的 ,而比煤油的 ,比酒精的 ;
(4)熔點:比較 ,原因: 。
三.鈉的化學性質
1.實驗探究——【實驗2-2】p33
條件 加熱
實驗裝置
實驗步驟 將一個干燥的坩堝加熱,同時切取一塊綠豆小的納,迅速投到熱坩堝中。繼續加熱坩堝片刻,待納熔化后立即撤掉酒精燈,觀察現象。
實驗現象
結論 ①加熱時: 。 ②穩定性:Na2O2 Na2O。
實驗說明 鈉在空氣中燃燒生成的淡黃色固體是過氯化鈉
分析解讀 鈉與氯氣在常溫下反應,生成的物質為氯化鈉,在加熱時,生成過氯化鈉,為什么反應物相同,產物卻不同呢?這是因為反應條件不同,生成的產物不同。即反應條件對反應結果有影響。因此,在化學方程式的書寫中,要注意反應條件,并遵守客觀事實。
2.鈉的化學性質
(1)與非金屬單質(如O2、Cl2、S、O2)的反應
O2 常溫 4Na+O2=2Na2O 固體
加熱 2Na+O2Na2O2 固體
Cl2 2Na+Cl22NaCl (產生 火焰,生成 )
S 2Na+S=Na2S (研磨時容易 )
O2 2Na+O22NaO(金屬氫化物中,氫為 價)
(2)與水反應
①實驗探究——【鈉與水的反應】p34
實驗裝置
實驗原理
實驗用品 鈉、水、酚酞溶液;濾紙、小刀、鑷子、表面皿、燒杯。
預測產物
實驗步驟 在燒杯中加一些水,滴入幾滴酚酞溶液,然后把一小塊鈉投入水中。你看到什么現象?
實驗現象和分析及結論 實驗現象 分析及結論
實驗結論 鈉的密度比水 ,反應放熱且鈉的熔點 ,反應劇烈,產生O2和NaOO。
實驗說明 ①鈉通常保存在 中,防止與氯氣、水等反應。 ②未用完的鈉必須放回 。 ③金屬鈉著火,不能用 滅火,必須用 來滅火。
②鈉與水反應劇烈,生成 ,化學方程式是 ,還原劑: ,氯化劑: 。離子方程式為 。
(3)與酸反應
a.鈉先與酸中的O+反應(不是與 先反應),離子方程式: 。
b.如果鈉過量,鈉把酸消耗盡之后,再與 反應。
(4)與鹽反應
a.與熔融鹽反應:在熔融狀態下,金屬鈉能將不活潑金屬從鹽中 出來,
如:4Na+TiCl4 ,Na+KCl (制取金屬鉀,因為鉀的沸點比鈉的沸點低,使鉀成為蒸汽而逸出)
b.與鹽溶液反應
①投入NaCl溶液中,只有 放出
2Na+2O2O===2NaOO+O2↑
若投入飽和NaCl溶液中,有O2放出,還有 晶體析出(溫度不變)
②投入NO4Cl溶液中有 和 逸出
2Na+2NO4Cl===2NaCl+O2↑+2NO3↑
③投入CuSO4溶液中有O2逸出和 沉淀生成
2Na+2O2O===2NaOO+O2↑
2NaOO+CuSO4===Cu(OO)2↓+Na2SO4
總反應: 。
(5)鈉與酸、堿、鹽溶液反應的實質
物質類別 反應分析
酸 ①鈉與酸反應時先與酸中的 反應,如2Na+2OCl===2NaCl+O2↑ ②如果鈉過量,鈉把酸消耗盡之后,再與 反應
堿 鈉與堿溶液反應其實質是 的反應
鹽 鈉與鹽溶液反應時先與 反應,如果鹽能與NaOO反應,則會發生復分解反應,如Na與CuSO4溶液的反應
四.鈉的制取及保存
1.工業制取:
金屬鈉是在1807年通過電解氫氯化鈉制得的, ,這個原理應用于工業生產,約在1891年才獲得成功。1921年實現了電解氯化鈉制鈉的工業方法,其反應原理是: 。
目前,世界上鈉的工業生產少數是用電解氯化鈉的方法,少數仍沿用電解氫氯化鈉的方法。
2.保存:
(1)工業:小量的鈉要用 或者其他物質封存,保存于 內,充 密封;
(2)實驗室:密封保存,通常保存在 或 中,鈉易與空氣中的O2、O2O反應,且鈉的密度比煤油的密度小,不與煤油反應,故通常將少量鈉保存在 中,小量鈉保存在 中。
五.鈉的用途
1. 可用于原子反應堆的導熱劑。
2.鈉單質用作電光源,制作 。
3.鈉單質冶煉某些金屬:鈉能與 等氯化物(熔融)發生置換反應,金屬鈉具有強還原性,熔融狀態下可以用于制取金屬,如 。
4.鈉單質用作 。
【特別提醒】1.鈉燃燒時不能用水滅火,應用沙土蓋滅。
2.取用金屬鈉時,用鑷子夾取金屬鈉,用濾紙擦干表面的煤油,放在潔凈干燥的玻璃片上用小刀切割,不能用手直接接觸金屬鈉,并且將剩余的鈉放回原試劑瓶中保存。
3.鈉與溶液反應的共同現象
①浮:鈉浮在液面上;②熔:鈉熔化成光亮的小球;③游:在液面上不停地游動直至反應完全;④響:反應中不停地發出“嘶嘶嘶”的響聲。若溶液中O+濃度較小,與水相比反應更加劇烈,最后鈉可能在液面上燃燒。
4.鈉性質的巧記口訣:銀白輕低軟,傳導熱和電;遇氯產物變,遇氯生白煙;遇水記五點,浮熔游響紅;遇酸酸優先,遇鹽水在前。
5.考慮鈉與酸、堿、鹽的水溶液反應時,要注意Na與水反應的同時,生成的NaOO還可能繼續與部分溶質反應。
6.對鈉與酸反應的計算問題,勿忽略Na若過量還可與O2O反應。
1.請判斷下列說法的正誤(正確的打“√”,錯誤的打“√ ”)
(1)火災現場有的金屬是鈉,應迅速用高壓水槍滅火,以防止鈉燃燒。( )
(2)鈉是銀白色的金屬,硬度小。( )
(3)鈉與水反應生成O2。( )
(4)鈉通常保存在煤油中,是因為其單質易與空氣中的氯氣反應生成相應的氯化物。( )
(5)實驗室中金屬鈉不慎著火,可用CO2或干燥沙土來滅火。( )
(6)鈉與O2反應時,反應條件不同,產物不同。( )
(7)金屬鈉具有強還原性,可與TiCl4溶液反應制取金屬Ti。( )
(8)鈉在空氣中燃燒,發出黃色火焰,生成淡黃色的氯化鈉。( )
(9)將Na投入到FeCl3溶液中:3Na+Fe3+=3Na++Fe。( )
(10)金屬鈉著火時,使用泡沫滅火器滅火。( )
2.實驗室里,某同學取一小塊金屬鈉做實驗。完成下列問題:
(1)將鈉放入水中的離子方程式 。
(2)鈉投入水中后,熔化成一個小球,根據這一現象你能得出的結論是 。
(3)將一小塊鈉投入盛有飽和石灰水的燒杯中,不可能觀察到的現象是 (填字母)。
A.有氣體生成
B.鈉熔化成小球并在液面上游動
C.溶液底部有銀白色的金屬鈣生成
D.溶液變渾濁
E.滴加酚酞后溶液變紅
(4)鈉長時間放在空氣中,最后產物的主要成分是 。
A. B. C.NaOO D.
(5)將金屬鈉放入盛有下列溶液的小燒杯中,既有氣體產生,又有沉淀產生的是 (填序號,下同),有刺激性氣味氣體產生的是 。
①MgSO4溶液 ②NaOCO3溶液 ③Na2SO4溶液 ④飽和澄清石灰水 ⑤Ca(OCO3)2溶液 ⑥FeCl3溶液 ⑦NO4Cl溶液
問題一 鈉的物理性質和化學性質
【典例1】鈉元素以鹽的形式廣泛分布于陸地和海洋中,鈉也是人體肌肉組織和神經組織中的重要成分之一。對于下列事實和解釋錯誤的是
事實 解釋
A 鈉受熱后先熔化,然后與氯氣劇烈反應,發出黃色火焰,生成一種淡黃色固體 發生的化學反應為
B 金屬鈉保存在石蠟油或煤油中 鈉的性質活潑,需要隔絕空氣和水保存
C 鈉和水反應時會熔成光亮的小球 鈉和水的反應放熱,且鈉的熔點低
D 把金屬鈉放到溶液中,會產生藍色沉淀 鈉先與溶液中的水反應生成NaOO和,生成的NaOO再與反應生成沉淀
【解題必備】1.鈉的物理性質:銀白色,有金屬光澤的固體,質地柔軟,熔點低(小于100 ℃),密度比水的小,但比煤油的小,即ρ(O2O)>ρ(Na)>ρ(煤油)。
2.從鈉原子的原子結構認識鈉的化學性質——還原性
NaNa+
(1)與非金屬單質(如O2、Cl2)的反應
O2:常溫:4Na+O2===2Na2O,加熱:2Na+O2Na2O2
Cl2:2Na+Cl22NaCl
(2)與水反應
①離子方程式:2Na+2O2O===2Na++2OO-+O2↑。
②與滴加酚酞的水反應的現象及解釋
(3)與鹽酸反應
離子方程式:2Na+2O+===2Na++O2↑。
(4)與鹽反應
a.與熔融鹽反應
如:4Na+TiCl44NaCl+Ti
Na+KClNaCl+K↑(制取金屬鉀,因為鉀的沸點比鈉的沸點低,使鉀成為蒸汽而逸出)
b.與鹽溶液反應
Na與CuSO4溶液反應的化學方程式2Na+CuSO4+2O2O===Na2SO4+O2↑+Cu(OO)2↓。
【變式1-1】為探究鈉的部分性質,設計實驗操作如圖:
①向如圖所示的試管中加入苯(已知苯不溶于水,密度為);②拔出小頭針,使Na(密度為)落入苯中(鈉與苯不反應);③從長頸漏斗中加入飽和澄清石灰水(密度約為)。
對上述實驗現象的說法錯誤的是
A.Na在石灰水與苯的界面處反應,并上下跳動
B.Na燃燒,最終消失
C.澄清石灰水變渾濁
D.苯層可觀察到有氣泡產生
【變式1-2】下列敘述錯誤的是
A.金屬鈉在自然界中只能以化合物的形式存在
B.鈉燃燒時發出黃色火焰
C.鈉與煤油混合時可以發生爆炸
D.鈉在空氣中燃燒可生成過氯化鈉
問題二 鈉的保存、用途及制法
【典例2】下列有關鈉的敘述中,正確的是
A.鈉在氯氣中燃燒發出蒼白色火焰
B.鈉可以從硫酸銅溶液中還原出銅單質
C.電解飽和食鹽水可制得金屬鈉
D.鈉和鉀的合金于室溫下呈液態,可做原子反應堆的導熱劑
【解題必備】1.鈉的制取及保存
1)工業制取:
金屬鈉是在1807年通過電解氫氯化鈉制得的,2NaOO2Na+O2↑+O2↑,這個原理應用于工業生產,約在1891年才獲得成功。1921年實現了電解氯化鈉制鈉的工業方法,其反應原理是:2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑。
目前,世界上鈉的工業生產少數是用電解氯化鈉的方法,少數仍沿用電解氫氯化鈉的方法。
2)保存:
(1)工業:小量的鈉要用石蠟或者其他物質封存,保存于鐵桶內,充氬氣密封;
(2)實驗室:密封保存,通常保存在石蠟油或煤油中,鈉易與空氣中的O2、O2O反應,且鈉的密度比煤油的密度小,不與煤油反應,故通常將少量鈉保存在煤油中,小量鈉保存在石蠟中。
2.鈉的用途
1)鈉鉀合金(液態)可用于原子反應堆的導熱劑。
2)鈉單質用作電光源,制作高壓鈉燈。
3)鈉單質冶煉某些金屬:鈉能與鈦、鋯、鈮、鉭等氯化物(熔融)發生置換反應,金屬鈉具有強還原性,熔融狀態下可以用于制取金屬,如4Na+TiCl44NaCl+Ti。
4)鈉單質用作強除水劑。
【變式2-1】實驗室保存金屬鈉的方法中正確的是
A.保存在水中 B.保存在酒精中 C.保存在煤油中 D.保存在細沙中
【變式2-2】下列關于金屬鈉的敘述錯誤的是
A.金屬鈉可以保存在煤油中
B.鈉元素只能以化合態形式存在于自然界中
C.實驗室取金屬鈉可用藥匙
D.鈉元素在自然界中主要以NaCl的形式存在
問題三 鈉與酸、酸、堿、鹽溶液反應的實質
【典例3】下面關于金屬鈉的描述不正確的是
A.鈉的化學性質很活潑,在自然界里不能以游離態存在
B.鈉投入MgCl2溶液中,溶液中有白色沉淀生成
C.鈉與O2O、酸反應的實質均是Na與O+反應
D.鈉投入FeCl2溶液中能把Fe置換出來
【解題必備】鈉與酸、堿、鹽溶液反應的實質
物質類別 反應分析
酸 ①鈉與酸反應時先與酸中的O+反應,如2Na+2OCl===2NaCl+O2↑ ②如果鈉過量,鈉把酸消耗盡之后,再與水反應
堿 鈉與堿溶液反應其實質是鈉與水的反應
鹽 鈉與鹽溶液反應時先與水反應,如果鹽能與NaOO反應,則會發生復分解反應,如Na與CuSO4溶液的反應
【變式3-1】在隔絕空氣條件下讓鈉與溶液反應,實驗時,往小試管中先加煤油,取三粒米粒小小的金屬鈉放入小試管后,塞上橡皮塞,通過長頸漏斗加入溶液使煤油的液面上升至橡膠塞,并夾緊彈簧夾(如圖)。下列敘述不正確的是
A.金屬鈉將在煤油和水的分層處上下運動
B.上層煤油中有氣泡生成
C.下層溶液中出現藍色沉淀
D.鈉與溶液反應的化學方程式為
【變式3-2】將一小塊鈉投入下列溶液時,既能產生氣體又會出現白色沉淀的是
A.稀鹽酸 B.Cu(NO3)2溶液 C.NaCl溶液 D.MgSO4溶液
1.有關金屬鈉的描述,正確的是
A.金屬鈉著火時,可使用干冰滅火
B.鈉很活潑,需用電解飽和食鹽水的方法制備金屬鈉
C.金屬鈉投入氯化銅溶液,不能生成紅色沉淀
D.金屬鈉的熔點低于鉀
2.取一小塊金屬鈉放在燃燒匙里加熱,下列實驗現象中描述正確的是
①金屬鈉熔化 ②在空氣中燃燒,火焰為紫色 ③燃燒后得到白色固體 ④燃燒時火焰為黃色 ⑤燃燒后生成淺黃色固體物質
A.①② B.①③④ C.①④⑤ D.④⑤
3.實驗室進行鈉燃燒實驗,下列做法中正確的是
A.近距離俯視火焰 B.用手直接取鈉 C.將鈉帶出實驗室 D.用小刀切割鈉
4.根據金屬鈉與水(滴有酚酞)反應的現象,下列有關說法錯誤的是
A.鈉熔化成閃亮的小球,說明鈉的熔點低且反應放熱
B.反應后溶液的顏色逐漸變紅,說明反應生成了堿
C.該反應中每1mol的Na得到1mol的電子
D.當火災現場存放有小量金屬鈉時不能用水來滅火
5.下列有關金屬鈉的說法中正確的是
A.鈉與氯氣反應的產物與氯氣的量有關
B.鈉在化學反應中易得到1個電子,表現出還原性
C.金屬鈉可以從硫酸銅溶液中置換出金屬銅
D.金屬鈉著火不能用水來滅火
6.英國化學家漢弗里·戴維在十九世紀初通過電解的方式獲得金屬鈉的單質。下面關于金屬鈉的描述正確的是
A.少量鈉應保存在水中
B.鈉離子性質很活潑
C.鈉很軟,在新材料領域沒有用途
D.鈉的化學性質很活潑,在自然界里不能以游離態存在
7.利用如圖所示裝置進行金屬鈉與水反應的實驗,液體添加完畢后,關閉活塞,打開右邊膠塞,向煤油中加入一小塊鈉,立即塞好膠塞,可觀察到的現象是
A.鈉塊始終保持在a處,直至完全消失
B.鈉沉入U形管b處而后又慢慢浮到a處
C.鈉塊在水中上下跳動直至消失
D.隨著反應進行,煤油與膠塞處液面下降,漏斗中液面上升
8.某校化學興趣小組在探究金屬與鹽溶液反應時,將金屬鈉放在硫酸銅溶液中發現有氣泡和沉淀產生。小組同學對氣體和固體沉淀的成分進行如下探究。請你參與探究并回答:
(1)猜想氣體可能為氫氣。為進一步驗證,他們先收集氣體,然后將氣體通過如圖裝置(已組裝好并檢驗氣密性良好)一段時間,再加熱,當黑色粉末完全變紅色后繼續通入氣體直至冷卻。由此確定氣體為氫氣。
①“先通氣體一段時間后再加熱”的原因是 ;
②“黑色粉末變紅色”的化學方程式是 。
(2)猜想沉淀可能是氫氯化銅。他們先將溶液中的沉淀通過 (操作名稱)后得到并洗滌;然后進行實驗。請你設計實驗驗證沉淀是氫氯化銅: 。
(3)實驗結論:鈉與硫酸銅溶液反應產生氣體和沉淀,寫出反應的化學方程式是 。
(4)實驗中鈉沒有置換出硫酸銅溶液中銅,反應不符合置換反應規律,能否說明鈉的金屬活動性不與銅: (填寫“能”、“不能”、“無法判定”)。
(5)如果將金屬鈉投入氯化鐵溶液中,劇烈反應,現象為產生 和 。
1.關于鈉的敘述中,正確的是
A.鈉是活潑金屬,將其投入硫酸銅溶液中,可置換出銅
B.鈉與氯氣反應時,產物是由O2的用量決定的
C.加熱時,金屬鈉先熔化,再劇烈燃燒,產生黃色火焰
D.4.6g金屬鈉投入95.4g水中,所得溶液中溶質的質量分數為8%
2.“鈉與水反應”這一實驗中,下列安全提示與本實驗無關的是
A.B. C. D.
3.下列關于鈉的敘述中,不正確的是
A.鈉有很強的還原性 B.鈉保存在煤油或石蠟油中,以隔絕空氣
C.鈉燃燒時發出黃色的火焰 D.Na與CuSO4溶液反應,有紅色固體析出
4.如圖,在蒸發皿中放一小塊鈉,加熱至熔化時,用玻璃棒蘸取少量無水CuSO4與熔化的鈉接觸,瞬間產生耀眼的火花,同時有紅色物質生成,據此判斷,下列說法正確的是
A.上述反應不能說明鈉比銅活潑
B.將無水CuSO4粉末改為CuSO4溶液,反應現象相同
C.加熱且無水條件下,Na可以與CuSO4反應并生成Cu
D.上述反應一定不是置換反應
5.取黃豆小小的金屬鈉置于含純水的燒杯中(如圖),反應過程中不可能觀察到的現象是
A.溶液逐漸變紅 B.金屬鈉四處游動
C.金屬鈉浮在水面上 D.金屬鈉熔化成光亮小球
6.下列關于鈉的敘述錯誤的是
A.取用金屬鈉時,所需用品一般有小刀、鑷子、濾紙、玻璃片
B.金屬鈉與溶液反應時,既有白色沉淀又有氣體逸出
C.金屬鈉久置空氣中最終轉變為
D.鈉元素只能以化合態形式存在于自然界中
7.鈉元素廣泛存在于自然界,中國科學技術小學的錢逸泰教授等以和金屬鈉為原料,在700℃時制造出納米級金剛石粉末和另一種化合物。該成果發表在世界權威的科學雜志上,立刻被科學家們高度評價為“稻草變黃金”.下列有關鈉及其化合物的說法錯誤的是
A.上述反應中氯化劑是
B.鈉元素在自然界中只有化合態
C.等量的鈉分別與足量的氯氣在不同條件下反應,生成失去的電子比生成失去的電子少
D.“稻草變黃金”的過程中元素種類沒有改變
8.鈉是一種非常活潑、具有廣泛應用的金屬。
(1)金屬鈉非常活潑,通常保存在 里,以隔絕空氣。
(2)汽車安全氣囊的氣體發生劑:可由金屬鈉生產。某汽車安全氣囊內含、和等物質。
①當汽車發生較嚴重的碰撞時,引發分解,從而為氣囊充氣。用單線橋表示該反應電子轉移的方向數目 。
②產生的Na立即與發生置換反應生成,化學方程式是: 。
(3)工業通過電解NaCl生產金屬鈉:,過程如圖:
已知:電解時需要將NaCl加熱至熔融狀態。NaCl的熔點為801℃,為降低能耗,通常加入從而把培點降至約580℃。
①NaCl固體加熱至熔融狀態,目的是 。
②粗鈉中含有少量雜質Ca,過程Ⅱ在加熱條件下除去Ca的化學方程式是: 。
③過程Ⅰ中,能發生像NaCl那樣的電解反應而被消耗。但在過程1中卻不斷地被重新生成,原因是: 。
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第一節 鈉及其重要化合物
第1課時 活潑的金屬單質——鈉
板塊導航
01/學習目標 明確內容要求,落實學習任務
02/思維導圖 構建知識體系,加強學習記憶
03/知識導學 梳理教材內容,掌握基礎知識
04/效果檢測 課堂自我檢測,發現知識盲點
05/問題探究 探究重點難點,突破學習任務
06/分層訓練 課后訓練鞏固,提升能力素養
1.根據鈉的保存、取用以及鈉與水反應的現象,認識鈉的物理性質。 2.根據鈉的原子結構特點及氯化還原反應原理,結合有關實驗,理解鈉的化學性質。 3.依據鈉的性質,認識其保存方法及在生產中的應用。 重點:鈉的化學性質。 難點:鈉與水反應實驗現象的觀察與分析。
一.鈉的原子結構及存在
1.結構特點:鈉原子結構示意圖:,最外層只有 1個電子。
2.性質:在化學反應中很容易失去這個電子,所以鈉的化學性質非常活潑,表現出很強的還原性。
3.存在:以化合態存在,如:NaCl、Na2CO3、Na2SO4等。
二.鈉的物理性質
1.實驗探究——【實驗2-1】p32
實驗裝置
實驗原理 4Na+O2===2Na2O;
實驗用品 鈉;濾紙、小刀、鑷子、表面皿
實驗步驟 用鑷子取一小塊金屬鈉,用濾紙吸干表面的煤油后,用刀切去一端的外皮,觀察鈉的表面的光澤和顏色,并注意新切開的鈉的表面所發生的變化
實驗現象 用小刀可以很輕松地切開金屬鈉,切口處可觀察銀白色光澤,暴露在空氣中很快變暗。
實驗結論 鈉是銀白色金屬,硬度小,熔點低。常溫條件下與O2都容易發生反應,說明鈉比鐵、鋁、鎂等活潑得少。
實驗說明 ①鈉暴露在空氣中很快變暗,這是因為鈉迅速被空氣中的氯氣氯化而生成了氯化鈉。 這一實驗不僅說明鈉具有銀白色金屬光澤,質軟,而且極易被空中的氯氣氯化。 ②鈉通常保存在煤油中,防止與氯氣、水等反應。 ③未用完的鈉必須放回原試劑瓶。
2.鈉的物理性質
(1)顏色狀態:銀白色固體;
(2)硬度:很小,可以用小刀切,剩余的鈉要放回原瓶;
(3)密度:比水的小,而比煤油的小,比酒精的小;
(4)熔點:比較低,原因:鈉離子的比較小,電荷少,金屬鍵弱,破壞金屬鍵所需能量低。
三.鈉的化學性質
1.實驗探究——【實驗2-2】p33
條件 加熱
實驗裝置
實驗步驟 將一個干燥的坩堝加熱,同時切取一塊綠豆小的納,迅速投到熱坩堝中。繼續加熱坩堝片刻,待納熔化后立即撤掉酒精燈,觀察現象。
實驗現象 鈉受熱后先熔化成閃亮的小球,然后與氯氣劇烈反應,發出黃色火焰,生成一種淡黃色固體。
結論 ①加熱時:2Na+O2Na2O2。 ②穩定性:Na2O2>Na2O。
實驗說明 鈉在空氣中燃燒生成的淡黃色固體是過氧化鈉
分析解讀 鈉與氧氣在常溫下反應,生成的物質為氧化鈉,在加熱時,生成過氧化鈉,為什么反應物相同,產物卻不同呢?這是因為反應條件不同,生成的產物不同。即反應條件對反應結果有影響。因此,在化學方程式的書寫中,要注意反應條件,并遵守客觀事實。
2.鈉的化學性質
(1)與非金屬單質(如O2、Cl2、S、H2)的反應
O2 常溫 4Na+O2=2Na2O 白色固體
加熱 2Na+O2Na2O2 淡黃色固體
Cl2 2Na+Cl22NaCl (產生黃色火焰,生成白煙)
S 2Na+S=Na2S (研磨時容易爆炸)
H2 2Na+H22NaH(金屬氫化物中,氫為-1價)
(2)與水反應
①實驗探究——【鈉與水的反應】p34
實驗裝置
實驗原理 2Na+2H2O===2NaOH+H2↑
實驗用品 鈉、水、酚酞溶液;濾紙、小刀、鑷子、表面皿、燒杯。
預測產物 氫氧化鈉和氫氣
實驗步驟 在燒杯中加一些水,滴入幾滴酚酞溶液,然后把一小塊鈉投入水中。你看到什么現象?
實驗現象和分析及結論 實驗現象 分析及結論
浮——鈉浮在水面上 鈉的密度比水的小
熔——鈉熔化成光亮的小球 鈉與水反應放出熱量,鈉的熔點低
游——小球在水面上迅速游動 生成的氣體推動鈉球在水水面上迅速游動,球周圍有水霧出現,
響——發生“嘶嘶”的響聲,逐漸減小,最后消失 鈉與水劇烈反應,有時可能有火花或伴有爆鳴聲
紅——加入酚酥的溶液顏色變紅 反應生成的產物呈堿性
實驗結論 鈉的密度比水小,反應放熱且鈉的熔點低,反應劇烈,產生H2和NaOH。
實驗說明 ①鈉通常保存在煤油中,防止與氧氣、水等反應。 ②未用完的鈉必須放回原試劑瓶。 ③金屬鈉著火,不能用水(或 CO2)滅火,必須用干燥的沙土來滅火。
②鈉與水反應劇烈,生成NaOH,化學方程式是2Na+2H2O===2NaOH+H2↑,還原劑:Na,氧化劑:H2O。離子方程式為2Na+2H2O===2Na++OH-+H2↑。
(3)與酸反應
a.鈉先與酸中的H+反應(不是與水先反應),離子方程式:2Na+2H+=2Na++H2↑。
b.如果鈉過量,鈉把酸消耗盡之后,再與水反應。
(4)與鹽反應
a.與熔融鹽反應:在熔融狀態下,金屬鈉能將不活潑金屬從鹽中置換出來,
如:4Na+TiCl44NaCl+Ti,Na+KClNaCl+K↑(制取金屬鉀,因為鉀的沸點比鈉的沸點低,使鉀成為蒸汽而逸出)
b.與鹽溶液反應
①投入NaCl溶液中,只有H2放出
2Na+2H2O===2NaOH+H2↑
若投入飽和NaCl溶液中,有H2放出,還有NaCl晶體析出(溫度不變)
②投入NH4Cl溶液中有H2和NH3逸出
2Na+2NH4Cl===2NaCl+H2↑+2NH3↑
③投入CuSO4溶液中有H2逸出和藍色沉淀生成
2Na+2H2O===2NaOH+H2↑
2NaOH+CuSO4===Cu(OH)2↓+Na2SO4
總反應:2Na+CuSO4+2H2O===Na2SO4+H2↑+Cu(OH)2↓。
(5)鈉與酸、堿、鹽溶液反應的實質
物質類別 反應分析
酸 ①鈉與酸反應時先與酸中的H+反應,如2Na+2HCl===2NaCl+H2↑ ②如果鈉過量,鈉把酸消耗盡之后,再與水反應
堿 鈉與堿溶液反應其實質是鈉與水的反應
鹽 鈉與鹽溶液反應時先與水反應,如果鹽能與NaOH反應,則會發生復分解反應,如Na與CuSO4溶液的反應
四.鈉的制取及保存
1.工業制取:
金屬鈉是在1807年通過電解氫氧化鈉制得的,2NaOH2Na+H2↑+O2↑,這個原理應用于工業生產,約在1891年才獲得成功。1921年實現了電解氯化鈉制鈉的工業方法,其反應原理是:2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑。
目前,世界上鈉的工業生產多數是用電解氯化鈉的方法,少數仍沿用電解氫氧化鈉的方法。
2.保存:
(1)工業:大量的鈉要用石蠟或者其他物質封存,保存于鐵桶內,充氬氣密封;
(2)實驗室:密封保存,通常保存在石蠟油或煤油中,鈉易與空氣中的O2、H2O反應,且鈉的密度比煤油的密度大,不與煤油反應,故通常將少量鈉保存在煤油中,大量鈉保存在石蠟中。
五.鈉的用途
1.鈉鉀合金(液態)可用于原子反應堆的導熱劑。
2.鈉單質用作電光源,制作高壓鈉燈。
3.鈉單質冶煉某些金屬:鈉能與鈦、鋯、鈮、鉭等氯化物(熔融)發生置換反應,金屬鈉具有強還原性,熔融狀態下可以用于制取金屬,如4Na+TiCl44NaCl+Ti。
4.鈉單質用作強除水劑。
【特別提醒】1.鈉燃燒時不能用水滅火,應用沙土蓋滅。
2.取用金屬鈉時,用鑷子夾取金屬鈉,用濾紙擦干表面的煤油,放在潔凈干燥的玻璃片上用小刀切割,不能用手直接接觸金屬鈉,并且將剩余的鈉放回原試劑瓶中保存。
3.鈉與溶液反應的共同現象
①浮:鈉浮在液面上;②熔:鈉熔化成光亮的小球;③游:在液面上不停地游動直至反應完全;④響:反應中不停地發出“嘶嘶嘶”的響聲。若溶液中H+濃度較大,與水相比反應更加劇烈,最后鈉可能在液面上燃燒。
4.鈉性質的巧記口訣:銀白輕低軟,傳導熱和電;遇氧產物變,遇氯生白煙;遇水記五點,浮熔游響紅;遇酸酸優先,遇鹽水在前。
5.考慮鈉與酸、堿、鹽的水溶液反應時,要注意Na與水反應的同時,生成的NaOH還可能繼續與部分溶質反應。
6.對鈉與酸反應的計算問題,勿忽略Na若過量還可與H2O反應。
1.請判斷下列說法的正誤(正確的打“√”,錯誤的打“×”)
(1)火災現場有的金屬是鈉,應迅速用高壓水槍滅火,以防止鈉燃燒。( )
(2)鈉是銀白色的金屬,硬度大。( )
(3)鈉與水反應生成O2。( )
(4)鈉通常保存在煤油中,是因為其單質易與空氣中的氧氣反應生成相應的氧化物。( )
(5)實驗室中金屬鈉不慎著火,可用CO2或干燥沙土來滅火。( )
(6)鈉與O2反應時,反應條件不同,產物不同。( )
(7)金屬鈉具有強還原性,可與TiCl4溶液反應制取金屬Ti。( )
(8)鈉在空氣中燃燒,發出黃色火焰,生成淡黃色的氧化鈉。( )
(9)將Na投入到FeCl3溶液中:3Na+Fe3+=3Na++Fe。( )
(10)金屬鈉著火時,使用泡沫滅火器滅火。( )
【答案】(1)×(2)×(3)×(4)√(5)×(6)√(7)×(8)×(9)×(10)×
2.實驗室里,某同學取一小塊金屬鈉做實驗。完成下列問題:
(1)將鈉放入水中的離子方程式 。
(2)鈉投入水中后,熔化成一個小球,根據這一現象你能得出的結論是 。
(3)將一小塊鈉投入盛有飽和石灰水的燒杯中,不可能觀察到的現象是 (填字母)。
A.有氣體生成
B.鈉熔化成小球并在液面上游動
C.溶液底部有銀白色的金屬鈣生成
D.溶液變渾濁
E.滴加酚酞后溶液變紅
(4)鈉長時間放在空氣中,最后產物的主要成分是 。
A. B. C.NaOH D.
(5)將金屬鈉放入盛有下列溶液的小燒杯中,既有氣體產生,又有沉淀產生的是 (填序號,下同),有刺激性氣味氣體產生的是 。
①MgSO4溶液 ②NaHCO3溶液 ③Na2SO4溶液 ④飽和澄清石灰水 ⑤Ca(HCO3)2溶液 ⑥FeCl3溶液 ⑦NH4Cl溶液
【答案】(1)2Na+2H2O=2Na++2OH-+H2↑
(2)鈉與水反應是放熱反應,鈉的熔點低
(3)C
(4)D
(5)①④⑤⑥ ⑦
【解析】(1)鈉和水反應生成氫氣和氫氧化鈉,故化學方程式為:2Na+2H2O=2NaOH+H2↑,該反應的離子方程式為:2Na+2H2O=2Na++2OH-+H2↑,故答案為:2Na+2H2O=2Na++2OH-+H2↑;
(2)鈉熔化說明反應有熱量放出,說明鈉與水反應是放熱反應,同時說明鈉的熔點低,故答案為:鈉與水反應是放熱反應,鈉的熔點低;
(3)A.鈉和水反應生成氫氣,所以能觀察到,A正確;
B.鈉的熔點較低且鈉和水反應放出大量的熱使鈉熔成小球,所以能觀察到,B正確;
C.鈣的活潑性大于鈉,且鈉、鈣都易和水反應生成堿,所以鈉不可能置換出鈣,則看不到有金屬鈣生成,C錯誤;
D.因為有部分溶質析出而導致溶液成懸濁液,所以看到溶液變渾濁,D正確;
E.反應后溶液呈堿性,故滴加酚酞溶液變紅,E正確;
故答案為:C;
(4)金屬鈉放置于空氣中:Na與O2反應生成Na2O,Na2O與H2O生成NaOH,NaOH潮解得NaOH的濃溶液,NaOH的濃溶液與CO2反應生成Na2CO3 10H2O,Na2CO3 10H2O風化后得Na2CO3,因此鈉長時間放在空氣中,最后產物的主要成分是Na2CO3,故答案為:D。
(5)在題給幾種溶液中,金屬鈉均先與水發生反應:2Na+2H2O=2NaOH+H2↑,
①中Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓;
②中NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O,生成的Na2CO3溶解度大于NaHCO3,故不會產生沉淀;
③中Na2SO4與NaOH不反應,沒有沉淀生成;
④中反應消耗水,溶液溫度升高,Ca(OH)2的溶解度降低,析出Ca(OH)2沉淀;
⑤中Ca2++HCO+OH-=CaCO3↓+H2O;
⑥中Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓;
⑦中產生兩種氣體,H2和NH3,+OH-NH3↑+H2O;
既有氣體產生,又有沉淀產生的是①④⑤⑥;有刺激性氣味氣體產生的是⑦。
問題一 鈉的物理性質和化學性質
【典例1】鈉元素以鹽的形式廣泛分布于陸地和海洋中,鈉也是人體肌肉組織和神經組織中的重要成分之一。對于下列事實和解釋錯誤的是
事實 解釋
A 鈉受熱后先熔化,然后與氧氣劇烈反應,發出黃色火焰,生成一種淡黃色固體 發生的化學反應為
B 金屬鈉保存在石蠟油或煤油中 鈉的性質活潑,需要隔絕空氣和水保存
C 鈉和水反應時會熔成光亮的小球 鈉和水的反應放熱,且鈉的熔點低
D 把金屬鈉放到溶液中,會產生藍色沉淀 鈉先與溶液中的水反應生成NaOH和,生成的NaOH再與反應生成沉淀
【答案】A
【解析】A.鈉在加熱條件下與氧氣反應生成過氧化鈉,化學反應方程式為,A錯誤;B.鈉是活潑金屬,易與水、氧氣反應,保存時需要隔絕空氣和水,保存在石蠟油或煤油中,B正確;C.鈉和水反應時會熔成光亮的小球,證明鈉和水的反應放熱,且鈉的熔點低,C正確;D.鈉是活潑金屬,易與水反應,把金屬鈉放到溶液中,會產生藍色沉淀,原理是鈉先與溶液中的水反應生成NaOH和,生成的NaOH再與反應生成沉淀,D正確;答案選A。
【解題必備】1.鈉的物理性質:銀白色,有金屬光澤的固體,質地柔軟,熔點低(小于100 ℃),密度比水的小,但比煤油的大,即ρ(H2O)>ρ(Na)>ρ(煤油)。
2.從鈉原子的原子結構認識鈉的化學性質——還原性
NaNa+
(1)與非金屬單質(如O2、Cl2)的反應
O2:常溫:4Na+O2===2Na2O,加熱:2Na+O2Na2O2
Cl2:2Na+Cl22NaCl
(2)與水反應
①離子方程式:2Na+2H2O===2Na++2OH-+H2↑。
②與滴加酚酞的水反應的現象及解釋
(3)與鹽酸反應
離子方程式:2Na+2H+===2Na++H2↑。
(4)與鹽反應
a.與熔融鹽反應
如:4Na+TiCl44NaCl+Ti
Na+KClNaCl+K↑(制取金屬鉀,因為鉀的沸點比鈉的沸點低,使鉀成為蒸汽而逸出)
b.與鹽溶液反應
Na與CuSO4溶液反應的化學方程式2Na+CuSO4+2H2O===Na2SO4+H2↑+Cu(OH)2↓。
【變式1-1】為探究鈉的部分性質,設計實驗操作如圖:
①向如圖所示的試管中加入苯(已知苯不溶于水,密度為);②拔出大頭針,使Na(密度為)落入苯中(鈉與苯不反應);③從長頸漏斗中加入飽和澄清石灰水(密度約為)。
對上述實驗現象的說法錯誤的是
A.Na在石灰水與苯的界面處反應,并上下跳動
B.Na燃燒,最終消失
C.澄清石灰水變渾濁
D.苯層可觀察到有氣泡產生
【答案】B
【分析】Na與澄清石灰水反應的實質是與氫氧化鈣溶液中的水反應,據此分析。
【解析】A.由于密度ρ(苯)<ρ(Na)<ρ(澄清石灰水),所以金屬Na在澄清石灰水與苯的界面處與溶液中的水反應產生H2,氫氣氣體使Na受到的浮力增大,鈉塊上升,后又下落界面處的石灰水溶液中進一步與水反應,鈉塊上下跳動直至消失,A正確;B.由于苯隔離空氣,因此Na不會燃燒,B錯誤;C.由于Na與水反應放熱,氫氧化鈣溶解度隨溫度升高而降低,因此澄清石灰水變渾濁,C正確;D.根據B選項,可知D正確;故選B。
【變式1-2】下列敘述錯誤的是
A.金屬鈉在自然界中只能以化合物的形式存在
B.鈉燃燒時發出黃色火焰
C.鈉與煤油混合時可以發生爆炸
D.鈉在空氣中燃燒可生成過氧化鈉
【答案】C
【解析】A.鈉易與H2O和O2反應,所以自然界中不存在鈉的單質,只能以化合物的形式存在,故A正確;B.鈉燃燒生成Na2O2且發出黃色火焰,故B正確;C.為了隔絕空氣,鈉通常保存在煤油中,所以鈉與煤油不反應,更不會因混合而發生爆炸,故C錯誤;D.鈉在空氣中不加熱生成Na2O,加熱時,燃燒生成Na2O2,故D正確;故選C。
問題二 鈉的保存、用途及制法
【典例2】下列有關鈉的敘述中,正確的是
A.鈉在氯氣中燃燒發出蒼白色火焰
B.鈉可以從硫酸銅溶液中還原出銅單質
C.電解飽和食鹽水可制得金屬鈉
D.鈉和鉀的合金于室溫下呈液態,可做原子反應堆的導熱劑
【答案】D
【解析】A.鈉在氯氣中燃燒生成氯化鈉,氯化鈉是白色固體,所以燃燒產生白煙,故A錯誤;B.鈉與鹽溶液反應先與水反應,生成的氫氧化鈉再與鹽反應,故鈉與硫酸銅溶液反應生成氫氧化銅和硫酸鈉和氫氣,故B錯誤;C.電解飽和食鹽水生成氫氣、氯氣和NaOH,不能獲得Na,應電解熔融的NaCl來制取Na,故C錯誤;D.鈉鉀合金導熱性好,可做原子反應堆的導熱劑,故D正確。答案選D。
【解題必備】1.鈉的制取及保存
1)工業制取:
金屬鈉是在1807年通過電解氫氧化鈉制得的,2NaOH2Na+H2↑+O2↑,這個原理應用于工業生產,約在1891年才獲得成功。1921年實現了電解氯化鈉制鈉的工業方法,其反應原理是:2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑。
目前,世界上鈉的工業生產多數是用電解氯化鈉的方法,少數仍沿用電解氫氧化鈉的方法。
2)保存:
(1)工業:大量的鈉要用石蠟或者其他物質封存,保存于鐵桶內,充氬氣密封;
(2)實驗室:密封保存,通常保存在石蠟油或煤油中,鈉易與空氣中的O2、H2O反應,且鈉的密度比煤油的密度大,不與煤油反應,故通常將少量鈉保存在煤油中,大量鈉保存在石蠟中。
2.鈉的用途
1)鈉鉀合金(液態)可用于原子反應堆的導熱劑。
2)鈉單質用作電光源,制作高壓鈉燈。
3)鈉單質冶煉某些金屬:鈉能與鈦、鋯、鈮、鉭等氯化物(熔融)發生置換反應,金屬鈉具有強還原性,熔融狀態下可以用于制取金屬,如4Na+TiCl44NaCl+Ti。
4)鈉單質用作強除水劑。
【變式2-1】實驗室保存金屬鈉的方法中正確的是
A.保存在水中 B.保存在酒精中 C.保存在煤油中 D.保存在細沙中
【答案】C
【解析】金屬鈉性質活潑,應保存在煤油中,可以隔絕空氣和水;故答案選C。
【變式2-2】下列關于金屬鈉的敘述錯誤的是
A.金屬鈉可以保存在煤油中
B.鈉元素只能以化合態形式存在于自然界中
C.實驗室取金屬鈉可用藥匙
D.鈉元素在自然界中主要以NaCl的形式存在
【答案】C
【解析】A.鈉性質活潑,與空氣中的氧氣、水反應,與煤油不反應,密度大于煤油,鈉可保存在煤油中以隔絕空氣,A正確;B.鈉性質活潑,與空氣中的氧氣、水反應,鈉元素只能以化合態形式存在于自然界中,B正確;C.實驗室取用少量金屬鈉時,需要鑷子夾取納、用濾坻吸干煤油,在玻璃片上用小刀切割,用到的儀器:小刀、鑷子、濾坻、玻璃片,C錯誤;D.鈉性質活潑,鈉元素只能以化臺態形式存在于自然界中,鈉元素在自然界中主要以NaCl的形式存在,D正確;故選C。
問題三 鈉與酸、酸、堿、鹽溶液反應的實質
【典例3】下面關于金屬鈉的描述不正確的是
A.鈉的化學性質很活潑,在自然界里不能以游離態存在
B.鈉投入MgCl2溶液中,溶液中有白色沉淀生成
C.鈉與H2O、酸反應的實質均是Na與H+反應
D.鈉投入FeCl2溶液中能把Fe置換出來
【答案】D
【解析】A、鈉的化學性質很活潑,在自然界里以化合態形式存在,不存在游離態,故A不符合題意;B、鈉投入MgCl2溶液中,鈉先和水反應生成NaOH,NaOH 再與MgCl2反應生成難溶物Mg(OH)2,故B不符合題意;C、鈉與H2O、酸反應均生成H2,故反應實質均是Na與H+反應,故C不符合題意;D、鈉投入FeCl2溶液中,鈉先和水反應生成NaOH,NaOH然后再與FeCl2反應生成難溶物Fe(OH)2,不能將鐵單質置換,故D符合題意。
【解題必備】鈉與酸、堿、鹽溶液反應的實質
物質類別 反應分析
酸 ①鈉與酸反應時先與酸中的H+反應,如2Na+2HCl===2NaCl+H2↑ ②如果鈉過量,鈉把酸消耗盡之后,再與水反應
堿 鈉與堿溶液反應其實質是鈉與水的反應
鹽 鈉與鹽溶液反應時先與水反應,如果鹽能與NaOH反應,則會發生復分解反應,如Na與CuSO4溶液的反應
【變式3-1】在隔絕空氣條件下讓鈉與溶液反應,實驗時,往大試管中先加煤油,取三粒米粒大小的金屬鈉放入大試管后,塞上橡皮塞,通過長頸漏斗加入溶液使煤油的液面上升至橡膠塞,并夾緊彈簧夾(如圖)。下列敘述不正確的是
A.金屬鈉將在煤油和水的分層處上下運動
B.上層煤油中有氣泡生成
C.下層溶液中出現藍色沉淀
D.鈉與溶液反應的化學方程式為
【答案】D
【解析】A.金屬鈉的密度比水小,比煤油大,所以反應時金屬鈉將在煤油和水的分層處上下運動,故A正確;B.與溶液反應的實質是先與水反應放出氫氣,上層煤油中有氣泡生成,故B正確;C.與溶液反應的實質是先與水反應,反應生成的又與反應生成藍色沉淀,故C正確;D.鈉與溶液“先水后鹽”反應的化學方程式為,故D錯誤;選D。
【變式3-2】將一小塊鈉投入下列溶液時,既能產生氣體又會出現白色沉淀的是
A.稀鹽酸 B.Cu(NO3)2溶液 C.NaCl溶液 D.MgSO4溶液
【答案】D
【分析】不論把鈉放在什么溶液里,都會有氫氣產生,因為鈉可以和水反應,據此分析解題。
【解析】A.因鈉與鹽酸溶液反應,生成物為氯化鈉和氫氣,有氣體產生,不會產生白色沉淀,故A錯誤;B.因鈉能與溶液中的水反應,生成物為氫氧化鈉和氫氣,有氣體產生,氫氧化鈉與硫酸銅反應生成氫氧化銅藍色沉淀,故B錯誤;C.因鈉與溶液中的水反應,生成物為氫氧化鈉和氫氣,有氣體產生;但氫氧化鈉不與氯化鈉反應,故有氣體產生,確無白色沉淀生成,故C錯誤;D.因為鈉的化學性質活潑,投入MgSO4溶液中后,鈉首先與水反應生成氫氧化鈉和氫氣,然后氫氧化鈉和硫酸鎂之間反應生成氫氧鎂白色沉淀,故D正確;故選D。
1.有關金屬鈉的描述,正確的是
A.金屬鈉著火時,可使用干冰滅火
B.鈉很活潑,需用電解飽和食鹽水的方法制備金屬鈉
C.金屬鈉投入氯化銅溶液,不能生成紅色沉淀
D.金屬鈉的熔點低于鉀
【答案】C
【解析】A.鈉著火時生成的Na2O2會與干冰中的CO2反應生成助燃的O2,則鈉著火時不能用干冰滅火,應用干燥沙土滅火,A錯誤;B.電解飽和食鹽水生成NaOH、氫氣和氯氣,無法制備金屬鈉,B錯誤;C.金屬鈉投入氯化銅溶液,Na先與水反應生成NaOH和氫氣,氯化銅和NaOH反應生成氫氧化銅藍色沉淀,不能發生置換反應生成紅色沉淀Cu,C正確;D.堿金屬元素隨著原子序數的增大,其單質的熔點、沸點依次降低,密度依次增大(但鉀反常),則鈉的熔點高于鉀,D錯誤;故選C。
2.取一小塊金屬鈉放在燃燒匙里加熱,下列實驗現象中描述正確的是
①金屬鈉熔化 ②在空氣中燃燒,火焰為紫色 ③燃燒后得到白色固體 ④燃燒時火焰為黃色 ⑤燃燒后生成淺黃色固體物質
A.①② B.①③④ C.①④⑤ D.④⑤
【答案】C
【解析】鈉的熔點較低,鈉在加熱條件下與氧氣發生反應時,先熔化,與氧氣在加熱條件下反應生成淡黃色過氧化鈉固體,燃燒時火焰為黃色。①鈉熔點低,反應放熱,金屬鈉熔化,故正確;②在空氣中燃燒,火焰為黃色,故錯誤;③燃燒后生成產物為過氧化鈉,為淡黃色,故錯誤;④燃燒時火焰為黃色,故正確;⑤燃燒后生成產物為過氧化鈉,為淡黃色,故正確;故答案選C。
3.實驗室進行鈉燃燒實驗,下列做法中正確的是
A.近距離俯視火焰 B.用手直接取鈉 C.將鈉帶出實驗室 D.用小刀切割鈉
【答案】D
【解析】A.金屬鈉在空氣中的燃燒非常劇烈且放出大量的熱,不能近距離俯視火焰,以免對人體造成傷害,A錯誤;B.做實驗時,所有藥品都不能直接和手接觸以免污染試劑或對人體產生傷害,手上可能有汗水,Na和水反應生成的NaOH具有強腐蝕性,所以不能用手直接將金屬鈉從煤油中取出,而要用鑷子夾取,B錯誤;C.實驗剩余的鈉要放回原試劑瓶,不能隨意丟棄或帶出實驗室,C錯誤;D.鈉的硬度較小,可以用小刀切割鈉,D正確;故選D。
4.根據金屬鈉與水(滴有酚酞)反應的現象,下列有關說法錯誤的是
A.鈉熔化成閃亮的小球,說明鈉的熔點低且反應放熱
B.反應后溶液的顏色逐漸變紅,說明反應生成了堿
C.該反應中每1mol的Na得到1mol的電子
D.當火災現場存放有大量金屬鈉時不能用水來滅火
【答案】C
【解析】A.鈉與水反應過程中,鈉熔化成閃亮的小球,說明鈉與水的反應放熱,且鈉的熔點低,A正確;B.反應后滴加酚酞,溶液的顏色逐漸變紅,說明溶液呈堿性,反應生成了堿,B正確;C.該反應方程式為2Na+2H2O=2NaOH+H2↑,Na元素由0價上升到+1價,每消耗1mol的鈉失去1mol的電子,C錯誤;D.因為鈉與水劇烈反應,生成易燃氣體H2,所以當火災現場存放有大量金屬鈉時,不能用水來滅火,D正確;故選C。
5.下列有關金屬鈉的說法中正確的是
A.鈉與氧氣反應的產物與氧氣的量有關
B.鈉在化學反應中易得到1個電子,表現出還原性
C.金屬鈉可以從硫酸銅溶液中置換出金屬銅
D.金屬鈉著火不能用水來滅火
【答案】D
【解析】A.鈉與氧氣反應的產物與反應條件有關,常溫生成氧化鈉,加熱則生成過氧化鈉,A錯誤;B.鈉在化學反應中易失去1個電子,表現出還原性,B錯誤;C.金屬鈉與硫酸銅溶液反應,優先和水發生反應,不能把銅置換出來,C錯誤;D.金屬鈉會與水反應,故鈉著火不能用水來滅火,D正確;故答案為:D。
6.英國化學家漢弗里·戴維在十九世紀初通過電解的方式獲得金屬鈉的單質。下面關于金屬鈉的描述正確的是
A.少量鈉應保存在水中
B.鈉離子性質很活潑
C.鈉很軟,在新材料領域沒有用途
D.鈉的化學性質很活潑,在自然界里不能以游離態存在
【答案】D
【解析】A.鈉很活潑能與氧氣和水反應,所以少量鈉應保存在煤油中,故A錯誤;B.鈉原子最外層一個電子,易失去,所以鈉原子具有較強的還原性,而鈉離子只能得電子,具有弱氧化性,故B錯誤;C.鈉的導電和導熱性較好,在新材料領域有用途,故C錯誤;D.鈉與氧氣、水等都能發生劇烈反應,性質活潑,在自然界里不能以游離態存在,故D正確;故答案選D。
7.利用如圖所示裝置進行金屬鈉與水反應的實驗,液體添加完畢后,關閉活塞,打開右邊膠塞,向煤油中加入一小塊鈉,立即塞好膠塞,可觀察到的現象是
A.鈉塊始終保持在a處,直至完全消失
B.鈉沉入U形管b處而后又慢慢浮到a處
C.鈉塊在水中上下跳動直至消失
D.隨著反應進行,煤油與膠塞處液面下降,漏斗中液面上升
【答案】D
【解析】A.a上面為煤油,b為水,鈉的密度比煤油大,比水小,所以開始會在a處,但反應中有氣體產生,所以會上下浮動,故A錯誤;B.a上面為煤油,b為水,鈉的密度比煤油大,比水小,不會沉入U形管b處,故B錯誤;C.a上面為煤油,b為水,鈉的密度比煤油大,比水小,所以開始會在a處,但反應中有氣體產生,所以鈉塊在煤油中上下跳動直至消失,故C錯誤;D.因為有氣體生成會將水排入漏斗中,所以煤油與膠塞處液面下降,漏斗中液面升高,故D正確;故選:D。
8.某校化學興趣小組在探究金屬與鹽溶液反應時,將金屬鈉放在硫酸銅溶液中發現有氣泡和沉淀產生。小組同學對氣體和固體沉淀的成分進行如下探究。請你參與探究并回答:
(1)猜想氣體可能為氫氣。為進一步驗證,他們先收集氣體,然后將氣體通過如圖裝置(已組裝好并檢驗氣密性良好)一段時間,再加熱,當黑色粉末完全變紅色后繼續通入氣體直至冷卻。由此確定氣體為氫氣。
①“先通氣體一段時間后再加熱”的原因是 ;
②“黑色粉末變紅色”的化學方程式是 。
(2)猜想沉淀可能是氫氧化銅。他們先將溶液中的沉淀通過 (操作名稱)后得到并洗滌;然后進行實驗。請你設計實驗驗證沉淀是氫氧化銅: 。
(3)實驗結論:鈉與硫酸銅溶液反應產生氣體和沉淀,寫出反應的化學方程式是 。
(4)實驗中鈉沒有置換出硫酸銅溶液中銅,反應不符合置換反應規律,能否說明鈉的金屬活動性不與銅: (填寫“能”、“不能”、“無法判定”)。
(5)如果將金屬鈉投入氯化鐵溶液中,劇烈反應,現象為產生 和 。
【答案】(1)排盡空氣,防止發生爆炸 H2+CuOCu+H2O
(2)過濾 將沉淀加入試管,再加入稀硫酸,振蕩,沉淀溶解,溶液呈藍色,由此確定沉淀是氫氧化銅
(3)2Na+2H2O+CuSO4=Cu(OH)2↓+H2↑+Na2SO4
(4)不能
(5)無色氣體 紅褐色沉淀
【解析】(1)①裝置中的空氣與氧氣混合會發生爆炸,故先通氣體排除裝置內的空氣;
②氫氣在加熱條件下還原氧化銅生成銅和水,方程式為:
(2)從溶液中得到固體,操作為過濾;取樣于試管中,加入稀硫酸使其溶解,生成了藍色溶液,就可以證明該固體是氫氧化銅。
(3)鈉與硫酸銅溶液反應生成硫酸鈉、氫氧化銅和氫氣,其方程式為
(4)鈉的活動性太強,會先與水反應而不能置換出銅,故不能說明鈉的金屬活動性小于銅。
(5)鈉與水反應產生氣泡,生成的氫氧化鈉與氯化鐵溶液反應生成紅褐色的沉淀。
1.關于鈉的敘述中,正確的是
A.鈉是活潑金屬,將其投入硫酸銅溶液中,可置換出銅
B.鈉與氧氣反應時,產物是由O2的用量決定的
C.加熱時,金屬鈉先熔化,再劇烈燃燒,產生黃色火焰
D.4.6g金屬鈉投入95.4g水中,所得溶液中溶質的質量分數為8%
【答案】C
【解析】A.鈉投入硫酸銅溶液中,實質上是鈉先與水反應生成氫氧化鈉和氫氣,氫氧化鈉再與硫酸銅發生復分解反應生成藍色Cu(OH)2沉淀,不能置換出銅,故A錯誤;B.常溫下鈉與氧氣反應生成氧化鈉,點燃下、鈉與氧氣反應生成過氧化鈉,產物是由反應條件決定的,故B錯誤;C.鈉的熔點較低,加熱時,金屬鈉先熔成閃亮的小球并劇烈燃燒,產生黃色火焰,故C正確;D.4.6 g鈉與水反應生成溶質氫氧化鈉的質量為8 g,氫氣的質量為0.2 g,溶液的質量為4.6 g+95.4 g-0.2 g=99.8 g,故溶液中溶質的質量分數大于8%,故D錯誤;故選C。
2.“鈉與水反應”這一實驗中,下列安全提示與本實驗無關的是
A.B. C. D.
【答案】D
【解析】A.鈉與水反應劇烈,為防止液體濺入眼睛,需戴護目鏡,故不選A;B.鈉與水反應,用小刀切一小塊金屬鈉,需防止劃傷,故不選B;C.氫氧化鈉具有腐蝕性,試驗后要洗手,故不選C;D.鈉與水反應,不需要用電器,故選D;選D。
3.下列關于鈉的敘述中,不正確的是
A.鈉有很強的還原性 B.鈉保存在煤油或石蠟油中,以隔絕空氣
C.鈉燃燒時發出黃色的火焰 D.Na與CuSO4溶液反應,有紅色固體析出
【答案】D
【解析】A.鈉原子易失去最外層的1個電子,具有很強的還原性,A正確;B.鈉能夠與空氣中水、氧氣反應,保存在煤油或石蠟油中,以隔絕空氣,B正確;C.鈉的焰色呈黃色,含鈉元素的物質灼燒時發出黃色火焰,即鈉燃燒時也發出黃色的火焰,C正確;D.鈉與硫酸銅溶液反應生成氫氧化銅、硫酸鈉和氫氣,不會置換出銅,D錯誤;答案選D。
4.如圖,在蒸發皿中放一小塊鈉,加熱至熔化時,用玻璃棒蘸取少量無水CuSO4與熔化的鈉接觸,瞬間產生耀眼的火花,同時有紅色物質生成,據此判斷,下列說法正確的是
A.上述反應不能說明鈉比銅活潑
B.將無水CuSO4粉末改為CuSO4溶液,反應現象相同
C.加熱且無水條件下,Na可以與CuSO4反應并生成Cu
D.上述反應一定不是置換反應
【答案】C
【解析】A.無水CuSO4與熔化的鈉接觸有紅色物質生成,說明熔融的鈉將硫酸銅中的銅置換出來,說明鈉比銅活潑,鈉比銅活潑,故A錯誤;B.如果鈉與CuSO4溶液混合,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,故B錯誤;C.無水CuSO4與熔化的鈉接觸有紅色物質生成,則加熱且無水條件下,Na可以與CuSO4反應并生成Cu,故C正確;D.在無水和加熱條件下,Na可以與CuSO4反應并生成Cu,屬于置換反應,故D錯誤;故選C。
5.取黃豆大小的金屬鈉置于含純水的燒杯中(如圖),反應過程中不可能觀察到的現象是
A.溶液逐漸變紅 B.金屬鈉四處游動
C.金屬鈉浮在水面上 D.金屬鈉熔化成光亮小球
【答案】A
【解析】A.將金屬鈉放熱水中反應生成氫氧化鈉和氫氣,水中未滴加酚酞試劑,溶液不變紅,A符合題意;B.鈉與水反應生成氫氧化鈉和氫氣,推動金屬鈉四處游動,B不符題意;C.鈉的密度比水小,浮在水面,C不符題意;D.鈉與水反應放熱,將金屬鈉融化成小球,D不符題意;答案選A。
6.下列關于鈉的敘述錯誤的是
A.取用金屬鈉時,所需用品一般有小刀、鑷子、濾紙、玻璃片
B.金屬鈉與溶液反應時,既有白色沉淀又有氣體逸出
C.金屬鈉久置空氣中最終轉變為
D.鈉元素只能以化合態形式存在于自然界中
【答案】C
【解析】A.鈉較軟可以直接切,取用金屬鈉時,所需用品一般有小刀、鑷子、濾紙、玻璃片,故A正確;B.金屬鈉與水反應生成氫氣和氫氧化鈉,氫氧化鈉和溶液反應生成碳酸鈣沉淀,既有白色沉淀又有氣體逸出,故B正確;C.Na和氧氣生成氧化鈉,氧化鈉吸收水生成氫氧化鈉;和水生成氫氧化鈉;和水生成氫氧化鈉、和二氧化碳生成碳酸鈉;NaOH吸收二氧化碳生成碳酸鈉;故長期放置在空氣中,最終都將變為,故C錯誤;D.N鈉性質活潑,與空氣中的氧氣、水反應,鈉元素只能以化合態形式存在于自然界中,故D正確;故選C。
7.鈉元素廣泛存在于自然界,中國科學技術大學的錢逸泰教授等以和金屬鈉為原料,在700℃時制造出納米級金剛石粉末和另一種化合物。該成果發表在世界權威的科學雜志上,立刻被科學家們高度評價為“稻草變黃金”.下列有關鈉及其化合物的說法錯誤的是
A.上述反應中氧化劑是
B.鈉元素在自然界中只有化合態
C.等量的鈉分別與足量的氧氣在不同條件下反應,生成失去的電子比生成失去的電子多
D.“稻草變黃金”的過程中元素種類沒有改變
【答案】C
【解析】A.和金屬鈉為原料,在700℃時制造出納米級金剛石粉末和另一種化合物,根據元素守恒可知該化合物是氯化鈉,其中鈉元素化合價升高,碳元素化合價降低,所以上述反應中氧化劑是,A正確;B.鈉是活潑的金屬,極易和水以及氧氣反應,所以鈉元素在自然界中只有化合態,B正確;C.鈉在反應中只能失去1個電子,所以等量的鈉分別與足量的氧氣在不同條件下反應,生成失去的電子和生成失去的電子一樣多,C錯誤;D.根據元素守恒可知“稻草變黃金”的過程中元素種類沒有改變,D正確;答案選C。
8.鈉是一種非常活潑、具有廣泛應用的金屬。
(1)金屬鈉非常活潑,通常保存在 里,以隔絕空氣。
(2)汽車安全氣囊的氣體發生劑:可由金屬鈉生產。某汽車安全氣囊內含、和等物質。
①當汽車發生較嚴重的碰撞時,引發分解,從而為氣囊充氣。用單線橋表示該反應電子轉移的方向數目 。
②產生的Na立即與發生置換反應生成,化學方程式是: 。
(3)工業通過電解NaCl生產金屬鈉:,過程如圖:
已知:電解時需要將NaCl加熱至熔融狀態。NaCl的熔點為801℃,為降低能耗,通常加入從而把培點降至約580℃。
①NaCl固體加熱至熔融狀態,目的是 。
②粗鈉中含有少量雜質Ca,過程Ⅱ在加熱條件下除去Ca的化學方程式是: 。
③過程Ⅰ中,能發生像NaCl那樣的電解反應而被消耗。但在過程1中卻不斷地被重新生成,原因是: 。
【答案】(1)煤油
(2)
(3)電離出自由移動的鈉離子和氯離子 鈣的金屬性強于鈉,和氯氣反應生成氯化鈣
【解析】(1)金屬鈉非常活潑,與空氣中氧氣、水蒸氣等發生反應,通常保存在煤油或石蠟油中以隔絕空氣。
(2)①中N元素由-價上升到0價,Na元素由+1價下降到0價,用單線橋表示該反應電子轉移的方向數目為:;
②Na與發生置換反應生成和Fe,根據得失電子守恒和原子守恒配平方程式為:;
(3)①把NaCl固體加熱至熔融狀態,目的是電離出自由移動的鈉離子和氯離子;
②粗鈉中含有少量雜質Ca,過程Ⅱ除去Ca,生成物是氧化鈣和鈉,反應的化學方程式是:;
③過程Ⅰ中,CaCl2能發生像NaCl那樣的電解反應而被消耗,但在過程Ⅰ中CaCl2卻不斷地被重新生成,原因是鈣的金屬性強于鈉,和氯氣反應生成氯化鈣。
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