1、第2节 研究物质性质的方法和程序第1课时 研究物质性质的基本方法 钠与水、酸、碱、盐溶液的反应1.与水反应化学方程式:2Na+2H2O2NaOH+H22.与酸溶液反应3.与碱溶液反应其实质是钠与水的反应,如钠与氢氧化钠溶液的反应,即钠与水的反应。4.与盐溶液反应【典例 1】将少量金属钠分别投入下列物质的水溶液中,有气体放出,且溶液质量减轻的是()A.HCl B.NaOH C.K2SO4 D.CuSO4钠投入 B、C、D 溶液中,都是最先与水反应:2Na+2H2O=2NaOH+H2A2Na+2HCl=2NaCl+H2;溶液质量增加为 m(Na)-m(H2)B溶液质量增加为 m(Na)-m(H2)
2、CNaOH 不与 K2SO4 反应,溶液质量增加为 m(Na)-m(H2)DNaOH 再与 CuSO4 反应,总反应方程式为2Na+CuSO4+2H2O=Cu(OH)2+Na2SO4+H2;溶液减轻的质量为mCu(OH)2-m(Na)+m(H2)答案:D 金属钠与酸反应时,由于溶液中 H+浓度较大,反应比钠与水剧烈,最后钠可能在液面上发生燃烧;与盐溶液反应时,还可能会生成沉淀(如生成难溶碱)、气体(NH3)等。【典例 2】情境素材手机、笔记本电脑、照相机、各种交通工具以及宇宙飞船都会搭载锂离子电池。对比锂离子电池,复旦大学团队又研发了钠电池,但在电池的实际应用中,因为材料吸水而增加了规模化生产
3、的难度。用如图所示的装置进行钠与水、酸、盐溶液的反应的实验,并收集、检验生成的气体。按图所示,向 U 形管中添加煤油和水,待液体物质添加完毕后,关闭活塞 A,向煤油中加入一小块钠后立即塞好活塞,观察实验现象。问题探究(1)将水换成稀盐酸溶液,对比钠与水的反应,反应的剧烈程度有什么不同?提示:钠与盐酸反应更剧烈,因为盐酸中的 H+浓度比水中的 H+浓度大。(2)推测钠与饱和的氢氧化钠溶液反应的实验现象是什么?试分析原因。提示:U 形管下方有白色固体析出。钠与饱和的氢氧化钠溶液中的水反应,生成的氢氧化钠,使溶质增大,消耗水使饱和溶液的溶剂减少。(3)如果换成MgSO4溶液,钠能否置换出金属镁?写出
4、钠与CuSO4溶液反应的化学方程式。提示:如果换成 MgSO4 溶液,钠不能置换出镁;CuSO4+2Na+2H2O=Cu(OH)2+Na2SO4+H2。钠与盐溶液的反应(1)钠与盐溶液反应,不能置换出相应的金属,钠能从某些熔融金属盐中置换出相应金属。(2)钠投入饱和盐溶液中时,如果盐不与氢氧化钠反应,由于反应过程中水的消耗,最终会析出固体盐。Na2O2 与 H2O、CO2 反应的四大关系Na2O2 与 H2O、CO2 反应计算的四个关系电子转移关系 当 Na2O2 与 CO2、H2O 反应时,物质的数量关系为 2Na2O2O22e-气体体积变化关系若 CO2、水蒸气(或两混合气体)通过足量 N
5、a2O2,气体体积的减少量是原气体体积的12,等于生成氧气的量,V=V(O2)=12 V(原气体)固体质量变化关系CO2、水蒸气分别与足量 Na2O2 反应时,固体相当于吸收了 CO2 中的“CO”、水蒸气中的“H2”先后顺序关系一定量的 Na2O2 与一定量 CO2 和 H2O(g)的混合物的反应,可视作 Na2O2 先与CO2 反应,待 CO2 反应完全后,Na2O2 再与 H2O(g)发生反应【典例 1】在密闭容器中充入 CO2、CO、CH4 的混合气体共 m g,若加入足量 Na2O2,充分振荡并不断用电火花引燃至反应完全,测得固体质量增加 m g,则 CO2 与 CH4的体积比为()
6、A.31 B.21 C.11 D.任意比2COO2=点燃 2CO22Na2O22CO2=2Na2CO3O212()得：Na2O2CO=Na2CO3(虚拟的反应)即：CO 可被 Na2O2 完全吸收同理，H2 可被 Na2O2 完全吸收由于 CO 完全被吸收，当 CO2、CH4 的体积比符合 11 时，相当于 2CO2H2，可被 Na2O2 完全吸收。答案:C因为 H2、CO 在氧气中完全燃烧的产物全部通入足量的过氧化钠固体中，固体增加的质量就是 H2、CO 本身的质量。【典例 2】情境素材2020 年 11 月 10 日 8 时 12 分,中国“奋斗者”号载人潜水器在马里亚纳海沟成功坐底,坐底
7、深度 10 909 米,创造了中国载人深潜的新纪录。下潜到万米深海的“奋斗者”号舱门紧闭,形成了一个密封球体,彻底将外部的海水和空气隔绝开来,在“奋斗者”号内部往往用过氧化钠作供氧剂,将潜水员呼出的 CO2 转化为 O2,以供呼吸使用。问题探究 Na2O2 与 CO2、H2O 反应的量的关系：2CO22Na2O2=2Na2CO3O2 2H2O2Na2O2=4NaOHO2 分析上述化学方程式,探究下列问题:(1)反应中反应前后固体的质量如何变化?改变的质量与反应物 CO2 有何关系?提示:2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2 m(固体)278 g2106 g 56 g则发生反应时,固体增加的质量等于参加反应的二氧化碳的质量减去生成氧气的质量。(2)反应中反应前后固体的质量如何变化?改变的质量与反应物 H2O 有何关系?提示:2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2 m(固体)278 g440 g4 g则发生反应时,固体增加的质量等于参加反应的水的质量减去生成氧气的质量。(1)Na2O 和 Na2O2 都能与二氧化碳、水发生反应生成碳酸钠、氢氧化钠,不同的是Na2O2 与二氧化碳、水的反应,生成 Na2CO3、NaOH 的同时生成氧气。(2)Na2O2 的稳定性比 Na2O 强。(3)Na2O 和 Na2O2 长期置于空气中最终产物都是碳酸钠。
