第2章 第1节 第1课时 钠和钠的氧化物（Word教参）-【优化指导】2024-2025学年新教材高中化学必修第一册（人教版2019 不定项版）

第一节　钠及其化合物 第1课时　钠和钠的氧化物 课程标准 核心素养目标 1.结合真实情境中的应用实例或通过实验探究，了解钠及其氧化物的主要性质。 2．了解钠及其氧化物在生产、生活中的应用。 1.科学探究与创新意识：了解钠及其氧化物的主要性质，能依据研究目的设计探究方案。 2．科学态度与社会责任：了解钠及其氧化物在生产、生活中的应用，体会化学对社会进步和人类文明的重要贡献。 [对应学生用书P39] 一、活泼的金属单质——钠 1．钠元素在自然界中的存在形式 钠元素在自然界中都以化合物的形式存在，如NaCl、Na2CO3、Na2SO4等。 2．钠的物理性质 3．钠的化学性质 (1)钠与氧气的反应 常温 加热 实验步骤 实验现象 新切开的钠具有银白色的金属光泽，在空气中切面很快变暗 钠先熔化，然后与氧气剧烈反应，火焰呈黄色，生成淡黄色固体 化学方程式 4Na＋O2===2Na2O 2Na＋O2Na2O2 结论 钠是非常活泼的金属，质软，易被O2氧化生成Na2O或Na2O2 [微点归纳]　一定条件下，钠除了能与氧气反应外，还能与氯气等非金属单质反应。 (2)钠与水的反应 Ⅰ.预测 从物质组成及氧化还原反应的角度，预测钠与水反应的生成物：NaOH和H2。 Ⅱ.实验 实验操作 实验现象 分析及结论 ①钠浮在水面上 钠的密度比水的小 ②钠熔成闪亮的小球 反应放热，钠的熔点低 ③小球在水面上四处游动 反应产生气体推动钠球游动 ④发出“嘶嘶”的响声，钠球逐渐变小，最后消失 钠与水剧烈反应，产生气体 ⑤反应后的溶液呈红色 有碱性物质生成 Ⅲ.结论 钠与水剧烈反应，生成H2和NaOH，该反应的化学方程式为2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，离子方程式为2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑。 二、氧化钠和过氧化钠 1．氧化钠(Na2O) 从物质分类的角度来看，Na2O与CaO相似，都属于碱性氧化物，试写出下列反应的化学方程式。 (1)与水反应生成碱：Na2O＋H2O===2NaOH。 (2)与酸性氧化物(如CO2等)反应生成盐：Na2O＋CO2===Na2CO3。 (3)与酸(如稀硫酸等)反应生成盐和水：Na2O＋H2SO4===Na2SO4＋H2O。 2．过氧化钠(Na2O2) (1)过氧化钠与水的反应 实验操作 实验现象 实验结论 试管壁发热 该反应是放热反应 产生大量气泡 反应剧烈，有气体生成 带火星木条复燃 反应有O2生成 pH试纸变蓝色 有碱性物质生成 化学方程式：2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑。 离子方程式：2Na2O2＋2H2O===4Na＋＋4OH－＋O2↑。 (2)过氧化钠与二氧化碳的反应 Na2O2与CO2反应的化学方程式为2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2。 (3)Na2O2的用途 过氧化钠可在呼吸面具或潜水艇中作为氧气的来源。 ◆归纳总结 元素在自然界中的存在形式 ◆方法指导 从钠原子角度认识钠的化学性质 钠原子的最外电子层上只有1个电子，在化学反应中易失去电子，故钠的化学性质非常活泼，具有很强的还原性。 ◆易错警示 钠与氧气的反应 (1)取用金属钠，要用镊子夹取，不能用手接触。 (2)剩余的金属钠要放回原试剂瓶，不能随意丢弃。 (3)钠与氧气反应时，条件不同，产物不同，与氧气的量无关。 ◆要点图解 实验室中钠的保存 ◆名师点拨 钠与水的反应 (1)钠与水反应的现象可概括为“浮、熔、游、响、红”。若水中滴加石蕊，则溶液变蓝色。 (2)从不同角度认识钠与水的反应：属于置换反应、氧化还原反应、离子反应、放热反应。 (3)钠与水反应的实质是钠与水电离产生的H＋发生反应，则Na做还原剂，H2O做氧化剂。 ◆拓展延伸 钠长期露置于空气中的变化 金属钠长期露置于空气中，最终转化为Na2CO3粉末，该过程的主要变化及现象如下： 发生反应的化学方程式： ①4Na＋O2===2Na2O； ②Na2O＋H2O===2NaOH； ④2NaOH＋CO2＋(x－1)H2O===Na2CO3·xH2O； ⑤Na2CO3·xH2O===Na2CO3＋xH2O。 ◆深化理解 Na2O2与水的反应实质上分为两个过程： Na2O2＋2H2O===2NaOH＋H2O2 2H2O2===2H2O＋O2↑ (1)Na2O2不是碱性氧化物，因为Na2O2与水反应除生成碱外，还有氧气生成。 (2)过氧化钠中阴离子为O，阴、阳离子个数比为1∶2。 (3)Na2O2与CO2或H2O反应时，Na2O2既是氧化剂又是还原剂。 (4)Na2O2与CO2或H2O反应时，每产生1个O2，转移2个电子。转移情况如下： [对应学生用书P41] 探究一 钠与酸、碱、盐溶液的反应 某研究性小组的同学通过实验探究钠与酸、碱、盐溶液的反应，分别将一块绿豆大的钠块投入盛有稀盐酸、饱和NaOH溶液和氯化铜溶液的三只烧杯中(如图所示)，观察实验现象并予以分析。 [问题设计] (1)实验①中，钠与稀盐酸反应比钠与水反应更剧烈。请分析其中原因，并写出钠与稀盐酸反应的化学方程式。 提示：钠与水反应的实质是钠与水电离产生的H＋发生反应，稀盐酸中H＋浓度远大于水中H＋浓度；2Na＋2HCl===2NaCl＋H2↑。 (2)实验②烧杯中NaOH溶液出现浑浊现象，请结合化学方程式分析其中的原因。 提示：钠与水反应：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，反应消耗溶剂水且生成溶质NaOH，使饱和NaOH溶液达到过饱和状态，出现浑浊现象。 (3)实验③氯化铜溶液中并未析出红色的铜，而是产生蓝色沉淀。请分析其中的原因，并写出总反应的化学方程式。 提示：氯化铜溶液中Cu2＋以水合铜离子形式存在，钠失去的电子不能被Cu2＋获得，而是被外围水分子获得，反应生成的NaOH与CuCl2反应产生Cu(OH)2沉淀；总反应的化学方程式：2Na＋2H2O＋CuCl2===Cu(OH)2↓＋2NaCl＋H2↑。 钠与酸、碱、盐溶液的反应及分析 (1)反应实质：钠与酸、碱、盐的水溶液发生反应，其实质是钠与溶液中的H＋反应产生H2，且H＋浓度越大，反应越剧烈。 (2)具体分析 反应类型 反应规律 具体分析 钠与酸溶液反应 先酸后水 钠投入酸溶液中，钠先与酸反应生成H2；当酸反应完后，钠再与水发生反应 钠与碱溶液反应 只与水反应 钠投入碱溶液中，钠与水发生反应；若为饱和碱溶液，可析出溶质碱 钠与盐溶液反应 先水后盐 钠投入盐溶液中，钠先与水发生反应，再考虑生成的NaOH与盐是否发生复分解反应 【例1】 下列关于钠的说法不正确的是(　　) A.Na和硫酸铜溶液反应无法得到单质铜 B.钠投入水中后熔化成小球，说明反应放热，钠的熔点低 C.钠投入稀硫酸中，剧烈反应，发生轻微爆炸 D.向一只小烧杯中分别加入等体积的水和煤油，片刻后再向该烧杯中缓慢地加入一绿豆大的金属钠，可能观察到的现象如图所示 D　解析：钠投入硫酸铜溶液中，会与水反应生成NaOH，CuSO4再与NaOH反应生成Cu(OH)2蓝色沉淀，不能得到铜，A正确；钠投入水中与水反应并放热，由于钠的熔点低，钠迅速熔化成一个闪亮的小球，B正确；钠投入稀硫酸中，由于H＋浓度较大，剧烈反应，发生轻微爆炸，C正确；由于密度：ρ(煤油)＜ρ(钠)＜ρ(水)，故钠块应该在煤油与水的交界处上下移动，D错误。 [深度思考]　将绿豆大的金属钠投入饱和Ca(OH)2溶液中，出现白色浑浊，试分析其原因，并写出反应的离子方程式。 提示：①钠与水反应，消耗溶剂水；②钠与水反应放热，Ca(OH)2的溶解度随温度升高而降低；2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑。 1．(2024·湖北智学联盟联考)下列关于钠发生化学反应的说法，正确的是(　　) A.将小块的钠投入CuSO4溶液中，会有红色固体析出 B.将钠加到饱和食盐水中，会产生白色沉淀 C.将钠加到NaOH溶液中，不会发生化学反应 D.将钠投入稀盐酸中，钠先与水反应，后与HCl反应 B　解析：将小块的钠投入CuSO4溶液中，钠先与水反应生成氢氧化钠和氢气，氢氧化钠再和硫酸铜反应生成氢氧化铜沉淀和硫酸钠，没有红色固体析出，A错误；将钠加到饱和食盐水中，钠与水反应生成氢氧化钠和氢气，水的质量减少，会有氯化钠固体析出，B正确；将钠加到NaOH溶液中，钠与水反应生成氢氧化钠和氢气，C错误；将钠投入稀盐酸中，钠先与盐酸反应生成氯化钠和氢气，D错误。 探究二 探究过氧化钠与水的反应 某研究性小组的同学通过实验探究Na2O2与水的反应，实验操作及现象如图所示： [问题设计] (1)据实验②和③得出什么结论？写出反应的化学方程式。 提示：Na2O2与水反应生成O2和碱性物质(NaOH)；2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑。 (2)实验③振荡试管，红色褪去，体现Na2O2的什么性质？实验④加入少量MnO2，观察到产生较多气泡，推测反应中可能生成哪种物质？ 提示：强氧化性；H2O2。 1．基于氧元素价态认识Na2O2的氧化性和还原性 2．过氧化钠与CO2、H2O(g)反应的重要规律 反应先后规律 从反应结果看，Na2O2与CO2、H2O(g)的混合气体反应时，可看作Na2O2先与CO2反应，后与H2O(g)反应 电子转移关系 当Na2O2与CO2、H2O(g)反应时，存在如下关系：2Na2O2～O2～2e－ 固体质量的变化关系 CO2、H2O(g)分别与足量Na2O2反应时，固体增加了“CO”和“H2” 【例2】 某兴趣小组欲探究：①干燥的CO2不与Na2O2反应；②有水的条件下，CO2才能与Na2O2反应。设计实验装置如图所示，实验过程中先滴加稀盐酸，打开K1，关闭K2，一段时间后再加热铜丝；充分反应后，再关闭K1，打开K2，观察整个过程中铜丝的变化。 下列说法错误的是(　　) A.先滴加稀盐酸，后加热的目的是排除装置内的空气 B.饱和NaHCO3溶液的作用是除去CO2中的HCl C.试剂X是浓硫酸 D.反应过程中铜丝先变黑，后变红 解答本题的思路如下： 稀盐酸和石灰石反应生成的二氧化碳中含有水蒸气和氯化氢，通过饱和碳酸氢钠溶液除去氯化氢，浓硫酸干燥二氧化碳，氧气可以和铜丝在加热条件下反应，从而探究CO2与Na2O2的反应是否必须在有水的条件下才能发生。 D　解析：装置中含有氧气，会干扰实验，先滴加稀盐酸，后加热的目的是利用生成的二氧化碳排除装置内的空气，A正确；盐酸易挥发，生成的二氧化碳中含有氯化氢，饱和NaHCO3溶液的作用是除去CO2中的HCl，B正确；干燥二氧化碳需要利用浓硫酸，因此试剂X是浓硫酸，C正确；结合题意可知，整个实验过程中先是干燥的CO2与Na2O2不反应， 故铜丝无明显变化；后是有水的条件下，CO2才能与Na2O2反应产生O2，铜丝变黑，D错误。 2．研究小组探究Na2O2与水的反应。取1.56 g Na2O2粉末加入40 mL水中，充分反应得溶液X(溶液体积几乎无变化)，进行以下实验。 下列说法不正确的是(　　) A.由实验Ⅲ中现象可知，Na2O2与H2O反应有H2O2生成 B.由实验Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ可知，实验Ⅱ中溶液褪色与H2O2有关 C.由实验Ⅳ、Ⅴ可知，实验Ⅳ中溶液褪色的原因是OH－浓度大 D.向实验Ⅱ褪色后的溶液中滴加盐酸，溶液最终变为红色 D　解析：由实验Ⅲ中的现象可知溶液X中加入二氧化锰产生大量能使带火星木条复燃的气体为氧气，说明溶液中含过氧化氢，A正确；由实验Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ反应现象分析可知，实验Ⅱ中溶液红色褪去的主要原因是生成的过氧化氢具有氧化性，B正确；由实验Ⅳ、Ⅴ可知，在碱溶液中酚酞变红色和氢氧根离子浓度有关，向实验Ⅳ的氢氧化钠溶液中滴入酚酞溶液变红色，10分钟后溶液褪色，再滴入盐酸反应后氢氧根离子浓度减小，溶液变红色，说明实验Ⅳ中溶液红色褪去是因为OH－浓度大，C正确；实验Ⅱ中溶液红色褪去的主要原因是生成的过氧化氢具有氧化性，把有色物质氧化为无色物质，向实验Ⅱ中褪色后的溶液中滴加盐酸，溶液最终不会变成红色，D错误。 [对应学生用书P43] 1．下列关于金属钠的描述不正确的是(　　) A.银白色金属 B.能与水剧烈反应 C.保存在煤油中 D.在空气中燃烧只生成氧化钠 D　解析：金属钠是银白色金属单质，A正确；钠是活泼的金属单质，能与水剧烈反应，B正确；钠的密度比煤油的大，且不与煤油反应，故可以保存在煤油中，C正确；金属钠在空气中燃烧生成淡黄色的过氧化钠，D错误。 2．(2024·湖北宜昌协作体期中)下列关于钠及其化合物的叙述，正确的是(　　) A.钠在自然界中既有游离态又有化合态 B.Na2O、Na2O2与水反应产物完全相同 C.少量金属钠可以保存在煤油中 D.钠在空气中燃烧生成Na2O C　解析：钠属于活泼金属，在自然界中只有化合态，A错误；Na2O与水反应的化学方程式为Na2O＋H2O===2NaOH，Na2O2与水反应的化学方程式为2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑，B错误；金属钠的密度大于煤油的密度且不与煤油反应，故可以保存在煤油中，C正确；钠燃烧生成Na2O2，而不是Na2O，D错误。 3．等质量的两块钠，第一块在足量氧气中加热，第二块在足量空气(常温)中充分反应，则下列说法正确的是(　　) A.第一块钠失去电子多 B.两块钠失去电子一样多 C.第二块钠的反应产物质量大 D.两块钠的反应产物质量一样大 B　解析：钠在氧气中加热生成Na2O2，在常温下反应生成Na2O，生成物中Na显＋1价，故等质量的钠被氧化时失去电子数相同，A错误，B正确；等质量的钠与O2反应生成Na2O2的质量比生成Na2O的质量大，C、D错误。 4．过氧化物常用作潜水器、航天器的供氧剂，下列有关Na2O和Na2O2两种钠的氧化物说法正确的是(　　) A.钠与氧气反应时的产物主要取决于氧气的用量及纯度 B.等质量的两种氧化物中含有的离子总数相同 C.6.2 g Na2O和7.8 g Na2O2分别溶于等量水中，所得溶液中溶质的质量分数不同 D.Na2O属于碱性氧化物，Na2O2不属于碱性氧化物 D　解析：钠与氧气反应时的产物主要取决于反应条件，常温下反应生成Na2O，加热反应生成Na2O2，A错误；Na2O和Na2O2均由2个钠离子和1个阴离子构成，等质量时，含有的离子总数不相同，B错误；6.2 g Na2O和7.8 g Na2O2溶于等量水中发生反应，所得溶质均为8.0 g NaOH，且溶液质量相等，则所得溶液中溶质的质量分数相等，C错误；Na2O和酸反应生成盐和水，属于碱性氧化物，Na2O2和酸反应生成盐、水和氧气，不属于碱性氧化物，D正确。 5．某化学研究小组在实验室中探究金属钠的性质。 (1)某同学夹取一块钠，用滤纸擦拭后切取一小块放在如图装置上，做钠的燃烧实验。 ①钠切开后迅速变暗，反应的化学方程式 。 ②钠燃烧生成淡黄色固体，反应的化学方程式 。 (2)如图所示，调节U形管内两侧液面相平，向试管中加入Na，再滴加10 mL蒸馏水，观察，试管内产生大量气泡。 ①观察到U形管内液面 (填标号)，则该反应为放热反应。 A.左侧较高　　　　B．右侧较高 C.左、右两侧一样高 ②写出钠与水反应的离子方程式 。 答案：(1)①4Na＋O2===2Na2O　②2Na＋O2Na2O2　 (2)①B　②2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑ 解析：(1)①钠切开后迅速变暗，是和氧气反应生成氧化钠，反应的化学方程式为4Na＋O2===2Na2O；②钠燃烧生成淡黄色固体，是和氧气反应生成过氧化钠，反应的化学方程式为2Na＋O2Na2O2。 (2)①钠和水反应放出大量的热，装置中温度升高，气体膨胀，会观察到U形管内液面右侧较高。 ②钠与水反应生成氢氧化钠和氢气，2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑。 学科网（北京）股份有限公司 $$