2.1钠及其化合物 课件- 2024-2025学年高一上学期化学人教版（2019）必修第一册

第一节 钠及其化合物 第二章 海水中的重要元素——钠和氯 邓 长 勇 湖北省利川市第一中学 海水中的重要元素——钠和氯 浩瀚的大海美丽而富饶。海洋是一个巨大的化学资源库，含有80多种元素，钠和氯既是其中含量较高的元素，也是典型的金属元素和典型和非金属元素。 海水的主要元素含量成分图 【思考】如何从海水中获取金属钠？ 晒盐 粗盐 NaCl 除杂 2NaCl(熔融）= 2Na + Cl2↑ 电解 为什么金属钠不用置换反应的方式获得 3 二 钠的几种化合物 一 活泼的金属单质——钠 三 焰色试验 从原子结构的角度分析的性质如何？ Na Na+ 易失去最外层1个电子 金属钠具有什么性质呢？ 钠原子的结构 钠的化学性质非常活泼，表现出较强的还原性 自然界中不存在游离态 5 研究物质性质的一般程序 性质预测 观察并通过实验验证你的预测的准确性（钠能与水，氧气反应） 设计方案 实验探究 得出结论 6 用镊子取一小块钠，用滤纸吸干表面的煤油后，用刀切去一端的外皮，观察钠的光泽和颜色，并注意新切开的钠的表面所发生的变化。 实验2-1 密度比煤油大但比水小、质软(硬度小)、熔点低、银白色有金属光泽的固体。 一、钠的物理性质 数据 熔点：97.8 ℃ 沸点：883 ℃ 密度：0.971g/cm3 提问：为什么金属钠需要保存在煤油中呢？ 二、钠的化学性质 钠与氧气的反应：4Na + O2 == 2Na2O（白色） 因此，金属钠通常保存在石蜡油或煤油中，以隔绝空气。 实验2-2 将一个干燥的坩埚加热，同时切取一块绿豆大的钠，迅速投到热坩埚中。继续加热坩埚片刻，待钠熔化后立即撤掉酒精灯，观察现象。 2Na+O2==Na2O2 △ 过氧化钠 淡黄色固体 现象：钠受热后熔化，然后剧烈燃烧，火焰呈黄色，生成淡黄色固体。 钠与氧气反应小结： ①常温下，空气中氧化 4Na+O2 =2Na2O (白色) ②钠在空气中燃烧 2Na+O2=Na2O2 (淡黄色) △ 注意：反应物相同，反应条件不同，产物不同！ 2Na2O + O2 ＝ 2Na2O2 △ 产物的稳定性：Na2O ＜ Na2O2 燃烧 （1）钠与硫混合研磨生成Na2S：2Na＋S===Na2S （研磨时容易爆炸） （2）在氯气中燃烧：2Na＋Cl2 2NaCl （产生黄色火焰，生成白烟） （3）与氢气反应生成NaH：2Na＋H2 2NaH（金属氢化物中，氢为-1价） （4）与氮气反应生成Na3N：6Na＋N2 2Na3N 资料卡片——钠与其他非金属单质的反应 2001年07月07~09日，神秘“水雷”惊现珠江，几个飘在水面上的铁桶内蹿出亮红色的火苗，紧接着一声巨响，水柱冲天，炸起千层浪，但所幸无人员伤亡。 据查，“水雷”为装满金属钠的铁桶。祸首到底是谁？是铁还是钠呢？ 资料卡片 问题：为什么会出现水雷？ 模拟事故现场，试探究钠与水反应生成的物质。 15 性质预测 Na 活泼金属 Mg 物质分类 性质相似 物质分类 类比推理 Na 类比推理 Mg 化合价升高，失2e- 化合价降低，得2e- MgCl2 + H2↑ Mg + 2HCl 物质组成角度 氧化还原反应角度 化合价升高，失1e-×2 化合价降低，得1e-×2 2Na+ + H2↑+ ？ 2Na + H2O 17 质量守恒定律角度 反应物元素有：Na、 H、 O 生成物元素有：Na、 H、 O 元素守恒 预测的反应产物为：NaOH和H2 原子守恒 2Na + H2O 化合价升高 化合价降低 H2↑ 2NaOH + 18 实验验证 3.用镊子夹取金属钠, 投入水中，盖上玻璃片，反应后滴入酚酞，观察实验现象。 2.从试剂瓶中取出小块金属钠。用滤纸吸干表面的液体。 1.向烧杯中加入适量的水 观察实验现象提示: 1、注意钠块在水中位置、形状 2、有没听到声音; 3、有无气体产生 4、反应是否放出热量 5、溶液颜色的变化 学生实验 19 仔细观察钠与水的反应现象，填写下表： 实验现象 分析结论 浮于水面上 钠的密度小于水 0.971g·cm-3 熔成一个小球 反应放热，钠的熔点低 四处游动 生成气体 发出嘶嘶的响声 反应放热，热的钠使水蒸发 溶液变为红色 生成碱性物质 2Na + 2H2O = 2NaOH + H2↑ 2Na + 2H2O = 2Na+ + 2OH- + H2↑ 97.8℃ 浮 熔 游 响 红 钠与水反应的生成物是氢氧化钠和氢气 2Na+2H2O == 2NaOH+H2↑ 离子方程式： 2Na + 2H2O == 2Na+ + 2OH- + H2↑ 得出结论 钠与水和煤油的混合液反应实验探究 思考：预测钠投入煤油和水的混合物中的现象。 钠的密度介于水和煤油之间，所以钠在煤油和水的界面处，钠与水反应有气泡产生，固体上下跳动，至钠消失。 钠在界面与煤油中上下跳动，并与水反应产生气泡 1钠与盐酸、钠与水反应更剧烈？ 2.写出钠与盐酸反应的化学方程式 2Na＋2H2O = 2NaOH＋H2↑ 2Na＋2HCl = 2NaCl＋H2↑ 结论：钠与酸溶液反应，实质上是钠跟H+反应；而酸中的H+浓度比水中H+浓度大，故先跟酸反应后跟水反应 钠与盐酸反应实验探究 写出铁与硫酸铜溶液的反应方程式： Fe+ CuSO4=Cu + FeSO4 思考：如果向硫酸铜溶液中加入更加活泼的金属钠又会出现什么现象呢？ 现象： 方程式： 2Na + 2H2O = 2NaOH + H2↑ 2NaOH + CuSO4 = Cu(OH)2↓ + Na2SO4 总反应：2Na+2H2O+CuSO4 = Cu(OH)2↓+Na2SO4+H2↑ 钠与盐溶液： 钠先与水反应，生成的NaOH再与盐反应 有气泡放出, 产生蓝色沉淀 钠与CuSO4溶液反应实验探究 反思总结 1. 钠在各种水溶液中反应时，有酸氢为先，无酸水为先； 2. K、Ca、Na等活泼金属不能从盐溶液中置换出其他金属。 若盐为熔融状态，钠可以置换出较不活泼的金属，如： 4Na＋TiCl4(熔融)=4NaCl＋Ti。 银白色金属钠 （Na） 表面变暗 （生成Na2O） 出现白色固体 （生成NaOH） 表面变成溶液 (NaOH潮解) 白色粉末状物质 （生成Na2CO3） 白色块状物 （生成Na2CO3·10H2O） O2 风化 CO2 H2O H2O 思考：Na长时间暴露空气，最后生成什么物质？ ① ⑤ ④ ③ ② 拓展 三、钠的制备保存和用途 金属钠可能有哪些用途？ （1）制备过氧化钠 （2）除水剂 （3）冶炼钛等贵金属 （4）制备钠-硫新型电池、染料、制药中间体 （5）钠钾合金做核反应堆的导热剂 （6）高压钠灯 钠钾合金在常温下是液体，导热快 28 高压钠灯使用时发出金白色光，它具有发光效率高、耗电少、寿命长、透雾能力强和不锈蚀等优点，广泛应用于室外照明。 火箭发射后释放出钠蒸汽，产生明亮的橙黄色云雾。 高压条件下，钠蒸汽通电发出金白色的、穿透能力很强的光，广泛应用与灯塔、路灯等，另外，科学家是如何确定火箭的位置的？ 29 小结 金属 单质 Na 物理性质 有银白色金属光泽 硬度小 熔点低 密度比水小 电和热的良导体 化学性质 与氧气反应（化合） 与水反应（置换） 与熔融金属盐反应（置换） …… 钠是典型的金属元素，符合一般金属元素的研究规律： 金属单质 → 金属氧化物 → 碱 → 盐 +O2 +H2O +酸 Na Na2O Na2O2 Na2CO3 NaHCO3 NaOH 二 钠的几种化合物 消防员常用水和二氧化碳灭火，能否用水和二氧化碳点火？ （1）回忆前面做过的实验，描述氧化钠和过氧化钠的颜色和状态。 （2）氧化钠与水的反应和氧化钙与水的反应类似，请写出氧化钠与水、二氧化碳、稀盐酸反应的化学方程式。 思考与讨论： 一、氧化钠(Na2O)——碱性氧化物 （1）与水反应： Na2O＋H2O==2NaOH （2）与酸性氧化物反应： Na2O＋CO2==Na2CO3 （3）与酸反应： Na2O＋2HCl==2NaCl＋H2O Na2O 白色固体 Na2O2淡黄色固体 【实验2-3】将1~2mL水滴入盛有1~2g过氧化固体试管中，立即把带火星的木条伸入试管中，检验生成的气体。用手轻轻接触试管外壁，有什么感觉？用pH试纸检验溶液的酸碱性。 二、过氧化钠的性质 2Na2O2＋2H2O === 4NaOH＋O2↑ 现象：有大量气泡生成，生成的气体使带火星的木条复燃；试管外壁发热；pH试纸变蓝。 如果向反应后的溶液中滴入酚酞，有什么现象？ 过氧化钠有漂白性，可作漂白剂 Na2O2+2H2O = 2NaOH + H2O2 2H2O2=2H2O+O2↑ 2Na2O2 ＋ 2H2O = 4NaOH ＋O2↑ -1 -2 0 失去2×e-，化合价升高，被氧化 得到2×e-，化合价降低，被还原 既是氧化剂又是还原剂 2e- 2Na2O2＋2H2O=4NaOH＋O2↑ 1.分别用双线桥和单线桥法分析过氧化钠与水反应中电子转移情况，指出氧化剂和还原剂 随堂练习 2e- 取1~2 g Na2O2于棉花上, 用棉花将Na2O2包住，将棉团放入坩埚中，用一支玻璃导管对棉团吹气，注意观察实验现象并记录。 既是氧化剂又是还原剂 2Na2O2 ＋ 2CO2 = 2Na2CO3＋O2 得到2×e-，化合价降低，被还原 失去2×e-，化合价升高，被氧化 -1 -2 0 【预测】过氧化钠与HCl反应会生成什么物质？ 2Na2O2 + 2H2O = 4NaOH + O2↑ NaOH + HCl = NaCl + H2O 2Na2O2 + 4HCl = 4NaCl + 2H2O + O2↑ 过氧化钠的应用 供氧剂、漂白剂 Na2O2 过氧化钠的漂白性——强氧化性 化学式 Na2O Na2O2 阴：阳离子 与H2O反应 与CO2反应 与盐酸反应 特性 主要用途 转化 1:2 1:2 Na2O+H2O=2NaOH 2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑ Na2O+CO2=Na2CO3 2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2 Na2O+2HCl==2NaCl+H2O 2Na2O2+4HCl==4NaCl+2H2O+O2↑ 碱性氧化物 强氧化性、漂白性 供氧剂、漂白剂 碳酸钠和碳酸氢钠的用途 俗称：纯碱、苏打 俗称：小苏打 1．实验探究一：碳酸钠、碳酸氢钠的溶解性 在两支试管中分别加入少量的碳酸钠和碳酸氢钠(各约1g)，完成下列实验，并将实验现象和相应结论填入下表： 三、碳酸钠和碳酸氢钠 盐 Na2CO3 NaHCO3 (1)观察外观并进行描述 __________ _______________ (2)向以上两支试管中分别滴入几滴水，振荡，观察现象；将温度计分别插入其中，温度计的示数有何变化 粉末_____________；放热，温度计的示数明显______ 晶体部分溶解；吸热，温度计的示数降低 白色粉末 细小的白色晶体 结块变成晶体 升高 盐 Na2CO3 NaHCO3 (3)继续向(2)的试管中分别加入5mL水，用力振荡，有何现象 完全溶解 部分溶解 (4)分别向(3)所得的溶液中滴入1～2滴酚酞溶液，有何现象 溶液变_____色 溶液变微红色 初步结论 加水先变成含结晶水的晶体(Na2CO3·xH2O)，溶液碱性比NaHCO3_____ 加水部分溶解，溶液碱性比Na2CO3_____ 强 弱 红 【实验2-5】探究Na2CO3和NaHCO3的热稳定性 2NaHCO3 =Na2CO3+H2O+CO2↑ △ 【思考】如果在制作馒头时面团没有发酵，能不能加入纯碱使其蓬松？ 现象:加热碳酸钠,澄清石灰水不变浑浊;加热碳酸氢钠，试管口有小液滴出现，澄清石灰水变浑浊。 NaHCO3 Na2CO3 2.化学性质 49 【思考】往澄清石灰水里通入CO2，若通入二氧化碳时间较长，发现澄清的石灰水先变浑浊然后又变清，你知道为什么吗？若将澄清石灰水换成饱和碳酸钠溶液，会有什么现象呢？ 现象：溶液变浑浊或有晶体析出 Na2CO3 + CO2 + H2O = 2NaHCO3↓ 生成的碳酸氢钠溶解度比碳酸钠小，所以会析出碳酸氢钠晶体 类比推理 NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O 50 【思考】如何实现碳酸钠和碳酸氢钠之间的转化？ Na2CO3 NaHCO3 2)NaHCO3→Na2CO3。 ①2NaHCO3 Na2CO3+H2O+CO2↑(固体物质) ②NaHCO3+NaOH (适量) Na2CO3+H2O(溶液中) （1）通入CO2气体（2）适量稀盐酸 （1）加热（固体）（2）加入适量NaOH 1)Na2CO3溶液→NaHCO3溶液。 Na2CO3+H2O+CO2 2NaHCO3 Na2CO3+HCl NaCl+NaHCO3 △ 思考：初中的时候，我们已经知道碳酸钠可以和澄清石灰水反应，写出该反应方程式。类比碳酸钠，你认为碳酸氢钠能与澄清石灰水反应吗？该如何验证？ 【拓展实验】向盛有少量碳酸氢钠溶液的试管里滴入澄清石灰水，观察现象，并用方程式进行解析。 现象：有白色沉淀生成。 2NaHCO3+Ca(OH)2=Na2CO3+CaCO3↓+2H2O 或：NaHCO3+Ca(OH)2=NaOH+CaCO3↓+H2O Na2CO3+Ca(OH)2=2NaOH+CaCO3↓ 【小结】碳酸钠和碳酸氢钠的性质比较 物质 Na2CO3 NaHCO3 俗名 外观 溶解度 溶液碱性强弱 与HCl反应 与NaOH反应 与CO2反应 热稳定性 与CaCl2反应 纯碱、苏打 小苏打 白色粉末 白色细小晶体 碳酸钠的溶解度大于碳酸氢钠 碳酸钠溶液的碱性强于碳酸氢钠溶液 Na2CO3+2HCl=NaCl+H2O+CO2↑ NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑ 不反应 不反应 NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3 不反应 加热不分解 Na2CO3+CaCl2=CaCO3↓+ 2NaCl 2NaHCO3 = Na2CO3 + H2O + CO2↑ △ 53 【思考】设计钠及其化合物间的转化路径，并写出相应方程式。 价态 物质类别 单质 氧化物 碱 盐 0 +1 Na Na2O Na2O2 NaOH Na2CO3 NaHCO3 NaCl 钠元素的价类二维图 54 【思考】设计钠及其化合物间的转化路径，并写出相应方程式。 价态 物质类别 单质 氧化物 碱 盐 0 +1 Na Na2O Na2O2 NaOH Na2CO3 NaHCO3 NaCl 钠元素的价类二维图 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨ ⑩ ⑪ ⑫ ⑬ ⑭ ⑮ ⑯ ⑰ 55 科学史话 我国化学工程专家侯德榜于1943年创立侯氏制碱法。原料是食盐水、氨气和二氧化碳，产品为纯碱和氯化铵。此方法提高了食盐利用率,缩短了生产流程,减少了对环境的污染,降低了纯碱的成本,克服了氨碱法的不足,曾在全球享有盛誉,得到普遍采用。变换气制碱的联碱工艺,是我国独创,具有显著的节能效果。 中国的脊梁——侯德榜 NaCl+NH3+CO2+H2O ══ NH4Cl+NaHCO3 ↓ 2NaHCO3 ══ Na2CO3 + H2O + CO2 ↑ △ 大家知道节日燃放的五彩缤纷的烟花是怎么来的吗？ 三 焰色试验 （1）定义：根据火焰呈现的特征颜色，可以判断试样含有的金属元素，化学上把这样的定性分析操作称为焰色试验。 （2）实验步骤：“烧”→“蘸”→“烧”→“洗” （3）注意： ①无论是金属的单质还是化合物，其焰色都相同。 ②金属的化合物无论是溶液还是固体，其焰色相同。 ③钾元素：紫色（透过蓝色钴玻璃滤去黄光观察）。 （4）结论：焰色试验是元素的性质，是物理变化。 （5）应用：常用于检验某些金属元素的存在。 焰色试验 一些金属及化合物的焰色反应 黄色 紫色 砖红色 洋红色 绿色 紫红色 黄绿色 （透过 蓝色 钴玻璃） Lavf58.29.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf57.41.100 Lavf58.29.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.2.57(gap_fixed:False) Lavf57.83.100 Lavf57.83.100 Lavf58.45.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.45.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf59.6.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.7.6 $$