1、第二章 海水中的重要元素钠和氯 第一节 钠及其化合物 第1课时 活泼的金属单质钠 概念认知自主学习一、钠的存在与物理性质1钠元素在自然界中都以_的形式存在，如NaCl、Na2CO3、Na2SO4等。2钠的物理性质：钠为_色固体，密度为0.971 gcm3，比水的密度_；熔点较_，硬度_，用小刀可以切割。二、钠的原子结构与化学性质 钠原子的结构示意图为_，最外层只有_个电子，在化学反应中容易失 电子，表现很强的_性。化合物 银白 小 低 小 1还原 1钠与非金属单质反应：(1)钠与氧气的反应 新切开的钠具有_色的金属光泽，在空气中很快_。将钠块投入热坩埚中，钠先_，然后剧烈燃烧，火焰呈_色，生成
2、_色固体。(2)钠除与O2反应外，钠还可以与Cl2在加热条件下反应，化学方程式为2NaCl22 NaCl。2钠与H2O反应：根据氧化还原反应规律，预测Na与H2O反应的生成物为_。=银白 变暗 熔化成小球 黄 淡黄 NaOH、H2(1)操作：(2)现象及结论 现象原因钠浮在水面上钠的密度比水_熔成闪亮的小球钠的熔点_且反应_热钠在水面上迅速游动反应产生_推动钠游动发出“嘶嘶”声响钠与水反应剧烈溶液变红反应生成_物质小 低 放 气体 碱性【概念理解】1判断下列说法是否正确：(1)钠是银白色金属，熔点低，硬度大。()提示：钠的硬度小，可以用小刀切割。(2)钠在反应时，只能作还原剂。()提示：钠原子
3、最外层只有1个电子，只能失电子，表现很强的还原性。(3)钠与O2反应只能生成淡黄色固体Na2O2。()提示：钠与O2在常温和加热条件下分别生成Na2O和Na2O2。(4)钠与H2O反应比钠与盐酸反应更剧烈。()提示：钠与H2O反应的实质是与氢离子反应，水中的氢离子浓度小于盐酸，故钠与盐酸反应更剧烈。2教材中描述“把一块绿豆大的钠放入水中”，实验中取“绿豆大”的钠的目的是什么？提示：钠与水的反应剧烈，取“绿豆大”的钠可以保证实验的安全性，若颗粒过大会发生爆炸。3某船员在运输盛有钠的铁桶时，不小心把盖子打开，桶内马上冒起浓浓的白烟，而且一接触桶内物质，双手立刻感到剧烈的疼痛，情急之下他将桶推到江里
4、。一遇到水，桶立马爆炸。消防队员找来一个较大的白色塑料桶，将打捞上来的铁桶放在里面，用煤油浸泡。(1)盛有钠的桶遇水立马爆炸的原因是什么？提示：由于大量的金属钠与大量的水接触发生剧烈反应，生成大量可燃性气体氢气，同时放出大量的热，引起金属钠和氢气的剧烈燃烧，从而引发剧烈的爆炸现象。(2)用煤油浸泡铁桶的原理是什么？提示：钠易与空气中的氧气、水等反应，而钠不与煤油反应，且密度比煤油大，故将打捞上来的铁桶用煤油浸泡。能力形成合作探究钠露置在空气中的变化 一块金属钠暴露在空气中较长的时间会出现如下现象。银白色金属钠 表面变暗 出现白色固体 表面变成溶液CO2白色块状物质风化白色粉末状物质钠在空气中的
5、变化(1)上述过程钠表面变暗的原因是什么？提示：钠与氧气反应生成白色固体Na2O，失去金属光泽。(2)上述过程出现白色固体是什么？该过程表现含钠反应物的什么性质？提示：NaOH。Na2O与水反应生成NaOH，表现碱性氧化物的性质。(3)写出上述过程反应的化学方程式。提示：2NaOHCO2=Na2CO3H2O，Na2CO310H2O=Na2CO310H2O。钠长期暴露在空气中，最终转化为Na2CO3，变化过程的现象及主要反应如下：【特别提醒】(1)钠与氧气反应产物不同是由于反应条件不同，碳与氧气反应产物不同是由于氧气的量不同；(2)空气中的CO2的量很少，故CO2与氢氧化钠反应只能生成碳酸钠，不
6、能生成碳酸氢钠。【思考讨论】(1)在钠与氧气反应的生成物中，钠、氧元素的化合价是否相同？提示：不相同。Na2O2中氧元素是1价，Na2O中氧元素是2价。(2)钠与氧气反应时，条件不同，生成物不同，消耗等质量的钠，得到不同反应物时，转移电子数相同吗？提示：相同。消耗等质量的钠，失去的电子的个数相同，与产物无关。【典例】(2021淄博高一检测)钠露置在空气中，其变质过程中不可能产生的物质是()ANa2O BNaOH CNaHCO3 DNa2CO3【解题指南】解答本题时应注意以下两点：(1)NaOH 可与空气中的二氧化碳反应。(2)空气中的二氧化碳含量少，与氢氧化钠反应不能生成 NaHCO3。【解析
7、】选C。钠只有在加热条件下才与氧气反应生成Na2O2。钠露置在空气中的变化过程为NaNa2ONaOHNa2CO310H2ONa2CO3，不可能会有NaHCO3生成。钠露置在空气中，其变质过程中涉及的氧化还原反应有几个？(关键能力理解与辨析)提示：1个。钠露置在空气中的变化过程为NaNa2ONaOHNa2CO310H2ONa2CO3，属于氧化还原反应的过程有Na变为Na2O，共1个。【知识拓展】原子守恒在化学计算中的应用(1)在化学反应过程中，反应前后元素原子的个数不变，即原子守恒。(2)根据反应前后某种原子的个数守恒，列出关系式求解。如 46 g 钠被氧气氧化后，根据 2NaNa2O、2NaN
8、a2O2，则得到氧化物的质量在 6278 g 之间。用流程图示的方法可以清楚反映物质之间的转化关系。如NaNaOHNaCl，则在常温下，上述转化关系 中的物质是()ANa2CO3 BNa2O CNa2S DNa2O2【解析】选B。在常温下，钠与氧气反应生成氧化钠。【补偿训练】下列物质间发生化学反应，在不同条件下可制得不同产物的是()ANa 和 O2 BNa 和盐酸CMg 和 O2DNa 和 H2O【解析】选A。Na与O2常温下反应生成Na2O，在点燃的条件下反应生成Na2O2。如图所示，先用弹簧夹夹住橡皮管，点燃钠(足量)，迅速伸入瓶中并塞上瓶塞。钠继续燃烧，待反应完全并冷却至原温度，打开弹簧
9、夹，烧杯中水通过导管流入瓶中。(1)写出钠燃烧的化学方程式，钠燃烧时瓶中的现象是什么？提示：2NaO2=点燃 Na2O2，黄色火焰，产生淡黄色固体。(2)水流入瓶中的原因是什么？提示：瓶内O2减少，压强减小。(3)若钠不加热，将钠投入集气瓶底部的水中，烧杯中会看到什么现象？提示：有气泡产生。因为Na与水反应生成氢气，使瓶内压强增大。钠与水、酸、碱、盐溶液的反应的实质 某同学为了探究钠单质与盐的反应，进行了以下两个实验：实验一：将一块钠投入CuSO4溶液中，实验现象为钠立即熔为小球，并浮在水面四处游动，伴有嘶嘶的声响，同时溶液中有蓝色沉淀生成。实验二：如图，在蒸发皿中放一小块钠，加热至熔化时，用
10、玻璃棒蘸取少量无水CuSO4与熔化的钠接触，瞬间产生耀眼的火花，同时有红色物质生成。(1)请解释实验一中现象并写出有关化学方程式。提示：钠投入CuSO4溶液中，Na先与H2O反应生成NaOH和H2：2Na2H2O=2NaOHH2；生成的NaOH与CuSO4反应生成蓝色沉淀Cu(OH)2：2NaOHCuSO4=Cu(OH)2Na2SO4。(2)请解释实验二中，是否发生了置换反应？上述反应能否证明钠可以从CuSO4溶液中置换出铜？能否说明钠比铜活泼？提示：实验中有红色物质生成，说明熔融的钠将硫酸铜中的铜置换出来并且放出热量，属于置换反应，钠作还原剂，硫酸铜作氧化剂，说明钠比铜活泼。但不能证明钠可以
11、从CuSO4溶液中置换出铜。(3)试分析钠单质与盐溶液反应的顺序，Na与盐反应冶炼金属的条件？提示：钠单质与盐溶液反应时，先与水反应生成氢氧化钠和氢气，再考虑氢氧化钠是否与盐发生复分解反应；Na与盐反应冶炼金属必须在无水条件下进行，即熔融状态下。1与酸溶液反应：2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。3与盐溶液反应：【误区警示】(1)过量钠与酸溶液反应时，钠先与酸反应，再与水反应，最后消耗完。(2)钠能与任何水溶液反应。不要认为盐不能与氢氧化钠反应，就不能与钠反应。【思考讨论】(1)钠投入 FeCl3 溶液中有什么现象出现？提示：金属钠投入FeCl3溶液
12、中，先与水反应，钠熔化成银白色小球，浮在水面上游动，听到嘶嘶声；然后再发生3NaOH FeCl3=Fe(OH)33NaCl，产生红褐色沉淀。(2)“钠不与氯化钠溶液反应”这种说法正确吗？提示：不正确。钠不与氯化钠反应，但钠与溶剂水发生氧化还原反应。(3)在一定条件下，Na与熔融盐反应也可以置换出某些金属，写出Na与熔融的TiCl4反应的化学方程式。提示：4NaTiCl4Ti4NaCl。高温=熔融【典例】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()AHCl BNaOH CK2SO4 DCuSO4【思维建模】解答钠与水溶液反应的思路如下：【解析】选D。将少量钠投入题述
13、四种物质的水溶液中，均有H2产生，故都满足题目的第一个条件“有气体放出”，而反应后“溶液质量减轻”是指投入的金属钠的质量小于脱离溶液的物质的质量。在A、B、C三个选项中只有H2放出，故溶液质量是增加的。D选项中由于Na与H2O反应生成的NaOH还能继续与CuSO4反应析出Cu(OH)2沉淀：2NaCuSO42H2O=Cu(OH)2Na2SO4H2，故反应后溶液质量减轻。(1)若题干不变，将C项改成“饱和K2SO4溶液”是否可选_(填“是”或“否”)，原因是什么？(关键能力探究与创新)提示：是。若C项改成“饱和K2SO4溶液”，由于Na与水反应会消耗水，故K2SO4会析出，溶液质量会减轻。(2)
14、若将题干中的“且溶液质量减轻”改成“且有沉淀生成”，答案应选哪项？(关键能力分析与推测)提示：D。D中Na与水反应生成的NaOH 会与CuSO4反应生成Cu(OH)2沉淀。【规律方法】解答有关钠与盐溶液反应的思维流程1(2021聊城高一检测)取一支大试管，加入 20 mL 饱和澄清石灰水(1.6 gcm3)，再加入 5 mL 苯(0.87 gcm3)，静置后缓慢加入绿豆粒大小的钠块(0.971 gcm3)。下列实验现象中，能观察到的有()钠在饱和澄清石灰水层反应并四处游动有气体产生溶液变浑浊钠在石灰水与苯的界面处反应并上下跳动钠停留在苯层不反应钠块最后消失A B C D【解析】选B。根据题意，
15、金属钠的密度小于石灰水，但大于苯，故将金属钠投入盛有饱和澄清石灰水和苯的大试管中，钠会处于二者的界面处；同时由于钠与水反应生成氢气，对金属钠产生推动作用，故金属钠在界面处可能做上下跳动。由于有NaOH生成，并放出热量，Ca(OH)2的溶解度减小，故有Ca(OH)2析出，溶液变浑浊。2某位教师设计了钠与硫酸铜溶液反应实验装置(如图，夹持装置省略)。实验前将装置中的直角导管(序号为)的上端要和直通管的上端高度相当；同时止水夹要夹在导气管的乳胶管上，避免逸出气体。实验操作如下：(1)向直通管中注满硫酸铜溶液，然后小心且迅速地用带有金属钠(置于细铜丝上)和导气管的橡胶塞塞紧试管。可观察到：a钠与硫酸铜
16、溶液剧烈反应有无色气体产生，该气体为_，直通管液面逐渐下降，直通管液面逐渐上升，至液面高度如图所示，产生该现象的原因是_，直通管中有蓝色絮状沉淀生成，该沉淀为_。提示：该气体为氢气。反应产生氢气，直通管中压强增加，所以直通管中的液面升高。该沉淀为氢氧化铜沉淀。b把燃着的火柴置于注射器针头口，打开止水夹。可观察到的现象：_。提示：火柴继续燃烧，产生淡蓝色火焰。(2)写出钠与硫酸铜溶液总反应的离子方程式：_。提示：2Na2H2OCu2=Cu(OH)2H22Na。(3)实验过程中可观察到蓝色絮状沉淀中有黑色物质，分析发现该黑色物质是氧化铜，写出生成黑色物质的化学方程式_。提示：Cu(OH)2=CuOH2O。
