2.1 第1课时 钠及其氧化物-【精彩三年】2024-2025学年高中化学必修1课程探究与巩固Word教参（人教版2019）

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　钠及其氧化物 课标要点 学科素养 金属钠的性质 1．能根据钠和水反应的实验现象辨识钠和水反应的实质，提高学生宏观辨识与微观探析的素养水平 2．初步形成基于原子结构对物质的性质进行预测和检验的认知模型 氧化钠和过氧 化钠的性质 1．根据氧化钠是碱性氧化物和碱性氧化物的通性预测氧化钠的性质，以培养学生证据推理与模型认知的素养水平 2．根据过氧化钠中氧元素的化合价推断其具有的性质 (见学生用书P34)　　 　 知识点一　金属钠的性质 1．钠元素的原子结构及存在 2．钠与非金属单质的反应 (1)钠与氧气的反应 条件 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，在空气中很快__变暗__ 钠先__熔化__，然后剧烈燃烧，火焰呈__黄__色，生成__淡黄__色固体 物理 性质 钠具有__银白__色的金属光泽，硬度__小__，熔点__低__，密度__大于__煤油的密度 化学 性质 (用化 学方 程式 表示) __4Na＋O2===2Na2O__，产物为__白__色固体，氧元素的化合价为__－2__价 __2Na＋O2Na2O2__，产物为__淡黄__色固体，氧元素的化合价为__－1__价 结论 条件不同，钠与氧气反应的产物__不同__ (2)钠与其他非金属单质化合生成的化合物中钠只显__＋1__价，如Na与Cl2在点燃条件下可反应，化学方程式：__2Na＋Cl22NaCl__。 【提醒】①剩余的钠要放回原试剂瓶中，不能放入废液缸或自来水池中，类似的物质还有钾、白磷等。 ②反应条件不同，产物不同。常温下，钠与O2反应生成Na2O，在加热(或点燃)条件下二者反应生成Na2O2。 3．钠与水(滴有酚酞溶液)的反应 现象 原因 浮 钠浮在 水面上 钠的密度比水__小__ 熔 熔成闪亮 的小球 钠的熔点__低__，且反应__放__热 游 钠在水面上 迅速游动 反应产生__气体__推动钠游动 响 发出“嘶 嘶”声响 钠与水反应剧烈 红 溶液变红 反应生成__碱__性物质 结论 钠与水反应剧烈，生成__NaOH__和__H2__，并且放热。反应的化学方程式：__2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑__，离子方程式：__2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑__ 4．保存 在实验室中，通常将钠保存在石蜡油或__煤油__中。当火灾现场有大量钠时，不能用水灭火而需要用__干燥的沙土__灭火。 知识点二　氧化钠和过氧化钠 1．Na2O2与H2O反应的实验探究 实验操作 实验现象 结论 将1～2 mL水滴入盛有1～2 g过氧化 钠固体的试管中，立即把带火星的木 条伸入试管中 剧烈反应，产生大量__气泡__，带火星的木条__复燃__ 反应产生__O2__ 用手轻轻触摸试管外壁 试管壁发烫 反应__放__热 向反应后的溶液中滴入无色酚酞溶 液，并振荡试管 无色酚酞溶液先变红后褪色 反应生成__碱__； Na2O2具有强氧化性 反应的化学方程式为__2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑__。 2．氧化钠和过氧化钠性质的比较 物质 氧化钠 过氧化钠 化学式 Na2O Na2O2 氧元素的 化合价 －2价 －1价 n(Na＋)∶ n(阴离子) 2∶1 2∶1 颜色、状态 白色固体 淡黄色固体 氧化物类别 碱性氧化物 过氧化物(不属于 碱性氧化物) 生成 4Na＋O2===2Na2O 2Na＋O2Na2O2 与氧气反应 2Na2O＋O22Na2O2 不反应，稳定性强 与水反应 Na2O＋H2O=== 2NaOH 2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑ 与CO2反应 Na2O＋CO2=== Na2CO3 2Na2O2＋2CO2 ===2Na2CO3＋O2 与稀盐酸 反应 Na2O＋2HCl===2NaCl＋H2O 2Na2O2＋4HCl===4NaCl＋O2↑＋2H2O 用途 — 漂白剂、消毒剂、供氧剂、强氧化剂 【提醒】钠燃烧生成Na2O2，Na2O2与H2O、CO2均反应产生O2，O2具有助燃性，故金属钠着火时，不能用水或泡沫灭火器灭火。 探本思辨 1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。 (1)钠在自然界中的存在形式既有游离态又有化合态。(　×　) (2)常温下，钠与氧气反应生成淡黄色固体。(　×　) (3)实验中取出的药品都不能再放回原瓶。(　×　) (4)Na2O与Na2O2的阴、阳离子个数比均为1∶2。(　√　) (5)当Na2O2与CO2或H2O反应时，Na2O2只作氧化剂。(　×　) 2．从生活常识角度考虑，试推断钠元素在自然界中存在的主要形式是(　B　) A．Na B．NaCl C．NaOH D．Na2O 【解析】钠是活泼的金属，在自然界中全部以化合态形式存在，氢氧化钠溶液吸收CO2，氧化钠吸收水生成氢氧化钠，所以钠元素在自然界中存在的主要形式是NaCl，B符合题意。 3．2024·遂昌中学高一钠是一种重要的金属，下列说法不正确的是(　B　) A．钠长久放置在空气中，最终变为Na2CO3 B．钠性质活泼，可以从CuSO4溶液中置换出Cu C．钠在空气中燃烧，发出黄色火焰 D．实验室中通常将钠保存在石蜡油或煤油中 【解析】钠放置在空气中，会被缓慢氧化生成白色的 Na2O，Na2O吸收空气中的水和CO2，最终变为Na2CO3，A正确；钠投入CuSO4溶液中，首先跟水反应生成NaOH，NaOH会与 CuSO4反应生成Cu(OH)2蓝色絮状沉淀，不会将Cu置换出来，B错误；钠在空气中燃烧，发出黄色火焰，C正确；钠的密度大于石蜡油和煤油，故可以保存在石蜡油或煤油中液封，D正确。 (见学生用书P36)　　 　类型一　金属钠的性质 1．若将一小块金属钠放置在空气中会发生下图所示的变化。 涉及的化学方程式： ①4Na＋O2===2Na2O ②Na2O＋H2O===2NaOH ④2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O， Na2CO3＋10H2O===Na2CO3·10H2O ⑤Na2CO3·10H2O===Na2CO3＋10H2O 2．钠与水、酸、碱、盐溶液的反应 共性 浮 钠浮在液面上 熔 钠熔化成光亮的小球 游 钠在液面上不停地游动直至反应完 响 反应中不停地发出“嘶嘶”的响声 差异性 与酸反应时，由于溶液中H＋浓度较大，反应比钠与水反应剧烈，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(如生成难溶性碱)、刺激性气味气体(NH3)等 例1　 一定条件下，2.3 g纯净金属钠在干燥空气中被氧化后得到3.5 g固体，由此判断其产物是(　C　) A．氧化钠　　　　　　　B．过氧化钠 C．氧化钠和过氧化钠 D．无法确定 【解析】2.3 g纯净金属钠在干燥空气中被氧化后可能得到氧化钠或过氧化钠或二者的混合物，若只得到氧化钠，则氧化钠的质量应为3.1 g；若只得到过氧化钠，则过氧化钠的质量应为3.9 g。现得到固体的质量为3.5 g，则产物为二者的混合物，C项正确。 例2　将少量金属钠分别投入下列物质的水溶液中，反应后溶液质量减轻的是(　D　) A．HCl B．K2SO4 C．NaOH D．CuSO4 【解析】对于A、B、C项中的物质，都是消耗Na产生H2，2Na→H2，投入46 g Na，放出2 g H2，溶液质量均增加。对于D项中的物质，钠首先与H2O反应生成NaOH并放出H2，然后NaOH与Cu2＋反应生成Cu(OH)2沉淀，总的化学方程式为2Na＋2H2O＋CuSO4===Na2SO4＋Cu(OH)2↓＋H2↑，由化学方程式可以看出，溶解46 g Na，生成98 g Cu(OH)2沉淀和2 g H2，溶液质量减轻。 1．2024·温岭中学高一钠放在坩埚中做燃烧实验时，用不到的仪器是(　D　) A．泥三角 B．三脚架 C．酒精灯 D．陶土网 【解析】钠放在坩埚中做燃烧实验时，需要使用泥三角、三脚架、酒精灯，坩埚可直接加热，不需使用陶土网，D符合题意。 2．一块表面已被氧化成氧化钠的钠块(质量为15.4 g)投入足量的水中，产生0.4 g气体，则原来被氧化的钠的质量是(　C　) A．9.2 g B．6.2 g C．4.6 g D．13.8 g 【解析】一块表面已被氧化成氧化钠的钠块(质量为15.4 g)投入足量的水中，产生0.4 g气体，设钠块中Na的质量为x。 x＝9.2 g Na2O的质量为15.4 g－9.2 g＝6.2 g，根据钠元素守恒，原来被氧化的钠的质量是6.2 g××100%＝4.6 g。 3．金属钠与水的反应是中学化学中的一个重要反应，下图是某同学的演示实验。 (1)请补充并完成图A实验中从试剂瓶中取出钠到向水槽中投入钠的有关操作：用镊子从试剂瓶中取出一小块钠，__用滤纸吸干表面的煤油后，在玻璃片上用小刀切割下一块绿豆大的钠，再将多余的钠块放入原试剂瓶__，用镊子夹取切好的金属钠，投入盛有水的水槽中。 (2)某同学用镊子夹住一小块钠，按图B所示方法来收集产生的气体，但钠很快脱落，实验没有成功。钠很快脱落的原因是__钠与水剧烈反应并放出大量的热，使钠很快熔化__。 类型二　过氧化钠与水、二氧化碳的反应 1．气体体积的关系 无论是CO2或H2O(g)的单一物质还是二者的混合物，通过足量的Na2O2时，CO2或H2O(g)与放出O2的分子个数之比均为2∶1，即气体减小的体积等于生成的O2的体积。 2．固体质量关系 Na2O2与CO2或H2O反应，相当于固体(Na2O2)只吸收了CO2中的“CO”、H2O中的“H2”，可以看作发生相应的反应：Na2O2＋CO===Na2CO3、Na2O2＋H2===2NaOH(实际两反应不能发生)。 凡分子组成符合(CO)m·(H2)n的物质，W g 该物质在O2中完全燃烧，将其产物(CO2和水蒸气)通过足量的Na2O2后，固体增重必为W g。或由C、H、O三种元素组成的物质，只要C、O原子个数比为1∶1，即可满足该条件。 中学阶段常见的符合这一关系的物质有 ①无机物：H2、CO及H2和CO的混合气体； ②有机物：CH3OH(甲醇)、HCHO(甲醛)、CH3COOH(乙酸)、HCOOCH3(甲酸甲酯)、C6H12O6(葡萄糖)等。 3．先后顺序关系 一定量的Na2O2与一定量CO2和H2O(g)的混合物反应，解决问题时可视作Na2O2先与CO2反应，待CO2反应完成后，Na2O2再与H2O发生反应。 4．电子转移关系 当Na2O2与CO2、H2O反应时，电子转移关系为2Na2O2～O2～2e－。 例1　 下列关于Na2O、Na2O2的说法正确的是(　D　) A．Na2O、Na2O2都是钠的氧化物，都是碱性氧化物 B．Na2O、Na2O2都是易溶于水(与水反应)的白色固体 C．Na2O2是强氧化剂，具有漂白性，能够用来漂白食品 D．Na2O2与水反应时， 生成1分子O2转移2个电子 【解析】Na2O2与水反应除了生成NaOH，还生成O2，所以Na2O2不是碱性氧化物，A项错误；Na2O2是淡黄色固体，B项错误；Na2O2有强氧化性，具有漂白性，但不能用来漂白食品，C项错误；Na2O2与水的反应中，Na2O2既是氧化剂又是还原剂，当生成1分子O2时转移2个电子，D项正确。 例2　2024·玉环中学高一CO和H2的混合气体21.2 g，与足量O2反应后，通过足量Na2O2，固体质量增加(　A　) A．21.2 g　 B．14 g C．6.78 g　 D．不能确定 【解析】已知有关反应：2H2＋O22H2O，2CO＋O22CO2，2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑，2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2。将上述化学方程式合并可得：Na2O2＋H2===2NaOH，Na2O2＋CO===Na2CO3，即反应结果相当于CO、H2恰好被Na2O2吸收，固体增加的质量就是CO和H2的总质量。 1．已知Na2O在加热条件下能与氧气反应生成Na2O2：2Na2O＋O22Na2O2。将足量的Na2O与一定量的O2在密闭容器中加热。下列说法正确的是(　C　) A．Na2O比Na2O2稳定 B．Na2O不是电解质 C．反应后剩余固体中阴、阳离子个数之比为1∶2 D．Na2O和Na2O2都是强氧化剂 【解析】Na2O能与O2反应生成Na2O2，Na2O2更稳定，A错误；电解质是溶于水或在熔融状态下能够导电的化合物，Na2O在熔融状态下能导电，为电解质，B错误；过氧化钠是由钠离子和过氧根离子构成的，氧化钠是由钠离子和氧离子构成的，阴、阳离子个数之比均为1∶2，C正确；Na2O不具有强氧化性，不是强氧化剂，D错误。 2．在2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2反应中，被氧化与被还原的氧原子数之比为(　A　) A．1∶1 B．2∶1 C．1∶2 D．3∶2 【解析】过氧化钠与二氧化碳反应，过氧化钠既是氧化剂又是还原剂，根据化学方程式可知，过氧化钠中部分氧元素的化合价由－1价降低为－2价，被还原，部分氧元素的化合价由－1价升高为0价，被氧化，因此被氧化与被还原的氧原子数之比为1∶1，A正确。 3．某溶液中含有HCO、CO、SO、SO、K＋、NH6种离子。将Na2O2固体加入其中后，这6种离子中仍能大量存在的有(　C　) A．1种 B．2种 C．3种 D．4种 【解析】将Na2O2固体加入溶液中，Na2O2和H2O反应生成NaOH和O2，溶液显碱性，碱性溶液中HCO和NH不能大量存在；Na2O2具有强氧化性，可将SO氧化为SO，故SO不能大量存在，所以仍能大量存在的离子有CO、SO、K＋ 3种，C项正确。 课 堂 检 测 1．下列物质能与水反应，且发生的反应不属于氧化还原反应的是(　B　) A．金属钠 B．氧化钠 C．过氧化钠 D．氢氧化钠 【解析】金属钠和水反应生成氢氧化钠和氢气，钠和氢元素的化合价发生变化，是氧化还原反应，A错误；氧化钠和水反应生成氢氧化钠，没有元素的化合价发生变化，不是氧化还原反应，B正确；过氧化钠和水反应生成氢氧化钠和氧气，氧元素的化合价发生变化，是氧化还原反应，C错误；氢氧化钠和水不反应，D错误。 2．下列说法正确的是(　A　) A．Na与O2反应的产物与反应条件有关 B．Na能与TiCl4溶液反应置换出Ti C．等量的钠与足量O2反应，产物不同，转移的电子数不同 D．钠长期露置在空气中最终变成NaOH 【解析】4Na＋O2===2Na2O、2Na＋O2Na2O2，所以反应条件不同其产物不同，故A正确；将Na加入TiCl4溶液中，Na先与水反应，不能置换出Ti，B错误；钠不论生成Na2O还是Na2O2，转移电子数都相等，故C错误；钠长期露置在空气中最终变成Na2CO3，故D错误。 3．2024·书生中学高一将一块金属钠投入滴有紫色石蕊溶液的盛冷水的烧杯中，甲同学认为可观察到下列现象，其中正确的有(　C　) ①钠投入水中，先沉入水底，后浮出水面　②钠立即与水反应，并有气体产生　③反应后溶液变红　④钠熔成闪亮的小球　⑤小球在水面上四处游动 ⑥有“嘶嘶”的响声发出 A．①②③④ B．②③④⑤⑥ C．②④⑤⑥ D．③④⑥ 【解析】钠与水反应的现象为浮水面、熔小球、乱游动、“嘶嘶”响。①钠的密度小于水，会直接浮在水面上，错误；②钠是活泼金属，立即与水剧烈反应，并有气体产生，正确；③反应后得到氢氧化钠溶液，能使紫色石蕊溶液变蓝，错误；④钠的熔点低且反应放热，钠熔成金属小球，正确；⑤有气体生成，则小球在水面上四处游动，正确；⑥钠与水反应剧烈，迅速放出气体，反应过程中有“嘶嘶”的响声发出，正确。 4．在一定条件下使12 g CO和O2的混合气体与足量的Na2O2固体持续充分反应，结果固体增重8 g，原混合气体中O2的质量分数是(　A　) A．33.3% B．50% C．58.3% D．66.7% 【解析】依次发生反应：2CO＋O22CO2、2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2，总反应方程式为CO＋Na2O2===Na2CO3，固体增加的质量相当于燃烧的CO的质量，即混合气体中CO的质量为8 g，O2的质量为4 g，O2的质量分数为×100%≈33.3%。 5．在呼吸面具和潜水艇中可用过氧化钠作为供氧剂。请选择适当的化学试剂和实验用品，用下图中的实验装置进行实验，证明过氧化钠可作供氧剂。 (1)A是实验室制取CO2的装置，写出A中发生反应的离子方程式：__CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋CO2↑＋H2O__。 (2)装置B中的试剂为__饱和碳酸氢钠溶液__，其作用是__除去二氧化碳中的氯化氢气体__。 (3)写出过氧化钠与CO2反应的化学方程式：__2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2__。 (4)检验试管F中气体成分的实验操作是__将带火星的木条伸入试管内，若木条复燃，证明试管中收集到的气体是O2__。 【解析】装置A中制取CO2，由于盐酸有挥发性，所以会混有HCl气体，装置B中盛放饱和碳酸氢钠溶液，用于除去CO2中混有的HCl，在装置C中二氧化碳以及二氧化碳中混有的水蒸气与过氧化钠反应，装置D中盛放NaOH溶液，用于吸收未反应的CO2，装置E中利用排水法收集O2。(1)实验室利用石灰石和稀盐酸反应来制取二氧化碳，离子方程式为CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋CO2↑＋H2O。(2)盐酸有挥发性，所以CO2中会混有HCl气体，装置B中盛放饱和碳酸氢钠溶液用来除去CO2中的HCl。(3)过氧化钠和CO2反应生成碳酸钠和氧气，化学方程式为2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2。(4)试管F中会收集到氧气，氧气具有助燃性，可以将带火星的木条伸入试管内，若木条复燃，证明试管中收集到的气体是O2。 温馨说明：课后请完成高效作业7 学科网（北京）股份有限公司 $$