内容正文:
九 钠及其氧化物
题组一:钠的重要性质(20分钟 25分)
1.(3分)(真题汇编)下列说法正确的是( )
A.(2019·江苏高考)室温下Na与空气中O2反应制取Na2O2
B.(2023·河北选择考)金属钠保存在煤油中
C.(2023·天津等级考)钠起火,可以使用水基灭火器扑灭
D.(2022·浙江1月选考)不能将实验室用剩的金属钠块放回原试剂瓶
2.(3分)(2025·海口模拟)钠与水溶液的反应是课本经典实验,下列有关实验的操作或现象说法错误的是( )
A.切取绿豆粒大小的钠块,用滤纸吸干煤油,放入盛有水的烧杯中
B.钠在水面上快速游动,并有轻微的嘶嘶声
C.金属钠投入饱和NaCl溶液中可观察到有气体和沉淀生成
D.金属钠投入醋酸溶液中可观察到反应比在水中更平缓
【加固训练】某同学探究金属Na与CO2的反应,实验如下:
项目
实验Ⅰ
实验Ⅱ
操作
将点燃的金属钠伸到盛有CO2的集气瓶中
将实验Ⅰ的集气瓶用水冲洗,过滤。取黑色滤渣灼烧;取滤液分别滴加酚酞和氯化钡溶液
现象
①火焰呈黄色
②底部有黑色固体,瓶壁上附有白色固体
①黑色滤渣可燃
②滤液能使酚酞溶液变红,滴加氯化钡溶液有白色沉淀生成
下列说法不正确的是( )
A.生成的黑色固体中含有C
B.白色固体是Na2O
C.实验说明CO2具有氧化性
D.钠点燃时与氧气反应对本实验造成干扰
3.(3分)如图所示,在蒸发皿中放一小块钠,加热至熔化时,用玻璃棒蘸取少量无水CuSO4粉末与熔化的钠接触,瞬间产生耀眼的火花,同时有红色物质生成。据此判断下列说法错误的是( )
A.上述反应的化学方程式为2Na+CuSO4Na2SO4+Cu
B.上述反应中钠表现了还原性
C.上述反应中若有1 mol钠参与反应,则转移1 mol电子
D.若将钠投入硫酸铜溶液中,也有红色物质生成
4.(3分)(2021·福建选择考)钠在液氨中溶剂化速率极快,生成蓝色的溶剂合电子,如图为钠投入液氨中的溶剂化示意图。钠沉入液氨中,快速得到深蓝色溶液,并慢慢产生气泡。下列说法错误的是( )
A.钠的密度比液氨大
B.溶液的导电性增强
C.0.1 mol钠投入液氨中生成0.01 mol H2时,Na共失去0.02 mol电子
D.钠和液氨可以发生的反应为2NH3+2Na===2NaNH2+H2↑
5.(13分)某班级化学兴趣小组做如下实验,请回答相关问题:
(1)甲组做金属钠在空气中燃烧的实验。实验室取用金属钠的方法是 。(3分)
(2)金属钠燃烧时会生成黑色固体,黑色固体的可能来源是______、______。(2分)
(3)某同学想用金属钠和空气制备纯度较高的Na2O2(不考虑空气中的N2),可利用的装置如图所示。
回答下列问题:
①装置Ⅳ中盛放的药品是 ,若没有该装置可能导致生成的Na2O2中含有Na2CO3,其反应的化学方程式为 。(4分)
②若规定气流的方向为从左到右,各仪器连接的顺序是空气进入 接 接 接 (填字母)。(2分)
③装置Ⅱ的作用是 。(2分)
题组二:钠的氧化物(20分钟 30分)
1.(3分)Na2O和Na2O2性质相同的是( )
A.长期放置在空气中的最终产物
B.与盐酸反应所观察到的现象
C.Na2O和Na2O2中氧元素的化合价
D.与水反应后滴加酚酞所观察到的现象
2.(3分)(2025·江苏各地模拟汇编)下列说法错误的是( )
①金属Na着火时立即用水扑灭
②向装有Na2O2的试管中滴加少量水,观察是否有气泡产生,检验Na2O2是否变质
③Na2O2用棉花包裹放在陶土网上,向棉花上滴几滴水,观察棉花是否燃烧,探究Na2O2与H2O反应放热
④向乙醇中加入一小粒金属钠,观察是否产生无色气体,检验乙醇中是否含有水
A.①②④ B.①②③ C.①③④ D.②③④
3.(3分)(2025·湖北新高考协作体联考)现有装置如图所示(夹持装置已略去),将胶头滴管中的水逐滴滴入盛有少量过氧化钠固体的试管中,发生反应(该反应伴随放热现象),下列有关说法正确的是( )
A.过氧化钠为碱性氧化物
B.该反应属于复分解反应
C.反应进行一段时间后(反应未结束),可观察到U形管中液面高度:a>b
D.反应结束后(Na2O2已消耗完),往盛有过氧化钠的试管中滴入几滴无色酚酞溶液,可观察到试管中溶液先变红后褪色
4.(3分)某溶液含有①N、②HC、③S、④C、⑤S五种阴离子。现向其中加入少量的Na2O2固体后,溶液中离子浓度增大的是(设溶液体积无变化)( )
A.① B.④ C.①④⑤ D.④⑤
5.(3分)为了使航天员在飞船中得到一个稳定且良好的生存环境,一般在飞船内安装盛有Na2O2或K2O2颗粒的装置,它的用途是产生氧气。下列关于Na2O2的叙述不正确的是( )
A.Na2O2可以作漂白剂,但其漂白原理不同于SO2
B.Na2O2与CO2反应产生3.36 L(标准状况)O2时,转移电子的物质的量为0.6 mol
C.Na2O2与SO2反应时Na2O2作氧化剂
D.Na2O2分别与H2O及CO2反应产生相同物质的量的O2时,需要H2O和CO2的物质的量相等
6.(15分)实验小组两名同学共同设计如图所示装置探究过氧化钠与二氧化硫的反应。通入SO2一段时间后,将带火星的木条插入试管C的液面上方,木条复燃。
(1)甲同学认为Na2O2与SO2反应生成了Na2SO3和O2,该反应的化学方程式为 。(3分)
检验反应后B中的白色固体含有Na2SO3的方法是 。(3分)
(2)乙同学认为反应后B中有Na2SO3还会有Na2SO4。乙同学猜想的理由是 。(2分)
为检验产物中Na2SO4的存在,乙同学设计并实施了如图所示实验方案:
甲同学认为该实验方案的现象不能证明有Na2SO4生成,其理由为 。(2分)
(3)测定B中反应完全后的固体中Na2SO4含量的实验方案:称取样品a g,加水溶解, ,烘干,称量得BaSO4b g,则Na2SO4的质量分数为 (列出计算式即可)。(5分)
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九 钠及其氧化物参考答案
题组一:钠的重要性质(20分钟 25分)
1.(3分)(真题汇编)下列说法正确的是( )
A.(2019·江苏高考)室温下Na与空气中O2反应制取Na2O2
B.(2023·河北选择考)金属钠保存在煤油中
C.(2023·天津等级考)钠起火,可以使用水基灭火器扑灭
D.(2022·浙江1月选考)不能将实验室用剩的金属钠块放回原试剂瓶
【解析】选B。常温下,Na与空气中的氧气反应生成Na2O,加热条件下,钠与氧气反应生成Na2O2,故A错误;金属钠的密度比煤油大且不与煤油反应,少量金属钠保存在煤油中,防止与空气中的氧气和水蒸气等物质因接触而反应,B正确;钠能与水反应生成易燃性气体氢气,不能使用水基灭火器扑灭,C错误;钠是活泼的金属,易与水反应,易被氧气氧化,因此实验室用剩的金属钠块应该放回原试剂瓶,故D错误。
2.(3分)(2025·海口模拟)钠与水溶液的反应是课本经典实验,下列有关实验的操作或现象说法错误的是( )
A.切取绿豆粒大小的钠块,用滤纸吸干煤油,放入盛有水的烧杯中
B.钠在水面上快速游动,并有轻微的嘶嘶声
C.金属钠投入饱和NaCl溶液中可观察到有气体和沉淀生成
D.金属钠投入醋酸溶液中可观察到反应比在水中更平缓
【解析】选D。钠质地软,可以用小刀切取绿豆粒大小的钠块,用滤纸吸干煤油,放入盛有水的烧杯中,A正确;钠与水反应剧烈,产生氢气,密度比水小,钠在水面上快速游动,并有轻微的嘶嘶声,B正确;金属钠投入饱和NaCl溶液中,钠与水反应生成氢氧化钠和氢气,消耗了水,会有氯化钠固体析出,则观察到的实验现象为有无色气体放出和沉淀生成,C正确;金属钠与水或酸反应的实质是跟其电离出的H+发生反应,醋酸溶液中H+浓度比水中大,因此金属钠投入醋酸溶液中的反应比在水中更剧烈,D错误。
【加固训练】某同学探究金属Na与CO2的反应,实验如下:
项目
实验Ⅰ
实验Ⅱ
操作
将点燃的金属钠伸到盛有CO2的集气瓶中
将实验Ⅰ的集气瓶用水冲洗,过滤。取黑色滤渣灼烧;取滤液分别滴加酚酞和氯化钡溶液
现象
①火焰呈黄色
②底部有黑色固体,瓶壁上附有白色固体
①黑色滤渣可燃
②滤液能使酚酞溶液变红,滴加氯化钡溶液有白色沉淀生成
下列说法不正确的是( )
A.生成的黑色固体中含有C
B.白色固体是Na2O
C.实验说明CO2具有氧化性
D.钠点燃时与氧气反应对本实验造成干扰
【解析】选B。点燃的金属钠伸到盛有CO2的集气瓶中,生成的黑色固体可燃,据元素守恒推知,黑色固体中含有C,A正确;瓶壁上附有白色固体,滤液能使酚酞溶液变红,滴加氯化钡溶液有白色沉淀生成,该白色沉淀应是BaCO3,从而推知白色固体中含有Na2CO3,B错误;由题中信息可知,Na与CO2反应生成Na2CO3和C,则CO2是氧化剂,表现出氧化性,C正确;Na与O2点燃时反应生成过氧化钠,过氧化钠与CO2反应也生成碳酸钠,对本实验结果造成干扰,D正确。
3.(3分)如图所示,在蒸发皿中放一小块钠,加热至熔化时,用玻璃棒蘸取少量无水CuSO4粉末与熔化的钠接触,瞬间产生耀眼的火花,同时有红色物质生成。据此判断下列说法错误的是( )
A.上述反应的化学方程式为2Na+CuSO4Na2SO4+Cu
B.上述反应中钠表现了还原性
C.上述反应中若有1 mol钠参与反应,则转移1 mol电子
D.若将钠投入硫酸铜溶液中,也有红色物质生成
【解析】选D。A项,由题意钠与CuSO4反应有铜生成,反应的化学方程式为2Na+CuSO4Na2SO4+Cu,正确;B项,反应中Na由0价升高到+1价,钠作还原剂,表现了还原性,正确;C项,反应中1 mol Na失去(转移)1 mol电子,正确;D项,若将钠投入CuSO4溶液中,钠先与水发生置换反应生成氢氧化钠和氢气,生成的氢氧化钠与硫酸铜反应生成Cu(OH)2沉淀,无红色物质生成,错误。
4.(3分)(2021·福建选择考)钠在液氨中溶剂化速率极快,生成蓝色的溶剂合电子,如图为钠投入液氨中的溶剂化示意图。钠沉入液氨中,快速得到深蓝色溶液,并慢慢产生气泡。下列说法错误的是( )
A.钠的密度比液氨大
B.溶液的导电性增强
C.0.1 mol钠投入液氨中生成0.01 mol H2时,Na共失去0.02 mol电子
D.钠和液氨可以发生的反应为2NH3+2Na===2NaNH2+H2↑
【解析】选C。A项,钠沉入液氨中说明钠的密度比液氨大,正确;B项,液氨中没有能导电的离子,而钠投入液氨中生成蓝色的溶剂合电子,能导电,说明溶液的导电性增强,正确;C项,钠投入液氨中先生成配合物,再反应得到H2,故0.1 mol钠反应失去0.1 mol电子,错误;D项,反应中钠失去电子,只能是氢元素得到电子,所以钠和液氨可以发生的反应为2NH3+2Na===2NaNH2+H2↑,正确。
5.(13分)某班级化学兴趣小组做如下实验,请回答相关问题:
(1)甲组做金属钠在空气中燃烧的实验。实验室取用金属钠的方法是打开盛放金属钠的试剂瓶,用镊子取出一块钠,放在滤纸上吸干表面的煤油,再用小刀切下所需大小的钠块,余下的放回原试剂瓶,盖好即可。(3分)
(2)金属钠燃烧时会生成黑色固体,黑色固体的可能来源是______、______。(2分)
答案:(2)来自表面的煤油 来自空气中的二氧化碳 (或来自酒精灯挥发的酒精 金属钠存在杂质铁元素,燃烧时生成铁的氧化物,答任意两点即可)
(3)某同学想用金属钠和空气制备纯度较高的Na2O2(不考虑空气中的N2),可利用的装置如图所示。
回答下列问题:
①装置Ⅳ中盛放的药品是氢氧化钠溶液,若没有该装置可能导致生成的Na2O2中含有Na2CO3,其反应的化学方程式为2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2。(4分)
②若规定气流的方向为从左到右,各仪器连接的顺序是空气进入h, g接f, e接a, b接c (填字母)。(2分)
③装置Ⅱ的作用是防止空气中的水和二氧化碳进入装置Ⅰ。(2分)
【解析】(3)要制备高纯度的Na2O2,需要除去空气中的CO2和水蒸气。装置Ⅲ的作用是除去水蒸气,装置Ⅳ的作用是用NaOH溶液除去CO2,如果不除去CO2,则CO2会与Na2O2反应生成Na2CO3;装置Ⅱ连接在硬质玻璃管末端,作用是防止空气中的水蒸气和CO2进入装置Ⅰ,所以连接顺序为空气→h→g→f→e→a→b→c。
题组二:钠的氧化物(20分钟 30分)
1.(3分)Na2O和Na2O2性质相同的是( )
A.长期放置在空气中的最终产物
B.与盐酸反应所观察到的现象
C.Na2O和Na2O2中氧元素的化合价
D.与水反应后滴加酚酞所观察到的现象
【解析】选A。氧化钠和过氧化钠都能与空气中的二氧化碳和水蒸气反应,两者长期放置在空气中的最终产物相同,都是碳酸钠,故A正确;氧化钠与盐酸反应生成氯化钠和水,过氧化钠与盐酸反应生成氯化钠、氧气和水,两者与盐酸反应的实验现象不同,故B错误;氧化钠中氧元素的化合价为-2价,过氧化钠中氧元素的化合价为-1价,氧元素的化合价不同,故C错误;氧化钠与水反应生成氢氧化钠,滴加酚酞后溶液变为红色,过氧化钠与水反应生成氢氧化钠和氧气,滴加酚酞后溶液先变为红色后褪色,两者与水反应后滴加酚酞所观察到的现象不同,故D错误。
2.(3分)(2025·江苏各地模拟汇编)下列说法错误的是( )
①金属Na着火时立即用水扑灭
②向装有Na2O2的试管中滴加少量水,观察是否有气泡产生,检验Na2O2是否变质
③Na2O2用棉花包裹放在陶土网上,向棉花上滴几滴水,观察棉花是否燃烧,探究Na2O2与H2O反应放热
④向乙醇中加入一小粒金属钠,观察是否产生无色气体,检验乙醇中是否含有水
A.①②④ B.①②③ C.①③④ D.②③④
【解析】选A。Na着火时应立即用沙土扑灭,①错误;Na2O2未变质或部分变质时,滴加少量水,均会产生气泡,②错误;若棉花燃烧,则温度达到了棉花的着火点,说明Na2O2与H2O反应放热,③正确;Na分别与乙醇、水反应,均会产生气体,④错误。
3.(3分)(2025·湖北新高考协作体联考)现有装置如图所示(夹持装置已略去),将胶头滴管中的水逐滴滴入盛有少量过氧化钠固体的试管中,发生反应(该反应伴随放热现象),下列有关说法正确的是( )
A.过氧化钠为碱性氧化物
B.该反应属于复分解反应
C.反应进行一段时间后(反应未结束),可观察到U形管中液面高度:a>b
D.反应结束后(Na2O2已消耗完),往盛有过氧化钠的试管中滴入几滴无色酚酞溶液,可观察到试管中溶液先变红后褪色
【解析】选D。过氧化钠和酸反应有氧气生成,不是碱性氧化物,A错误;生成物中有单质,不是复分解反应,B错误;反应进行一段时间后(反应未结束),反应放热,大试管温度升高,压强增大,U形管中液面高度:a<b,C错误;过氧化钠和水反应生成氢氧化钠和H2O2,向其中滴入几滴无色酚酞试液,可观察到试管中溶液的颜色由无色变为红色,生成的H2O2将溶液氧化褪色,D正确。
4.(3分)某溶液含有①N、②HC、③S、④C、⑤S五种阴离子。现向其中加入少量的Na2O2固体后,溶液中离子浓度增大的是(设溶液体积无变化)( )
A.① B.④ C.①④⑤ D.④⑤
【解析】选D。Na2O2与水反应生成氢氧化钠和氧气,溶液呈碱性,HC与OH-反应生成C,则②HC浓度减小,④C浓度增大;Na2O2具有强氧化性,将S氧化为S,则③S浓度减小,⑤S浓度增大;①N浓度基本不变,故选D项。
5.(3分)为了使航天员在飞船中得到一个稳定且良好的生存环境,一般在飞船内安装盛有Na2O2或K2O2颗粒的装置,它的用途是产生氧气。下列关于Na2O2的叙述不正确的是( )
A.Na2O2可以作漂白剂,但其漂白原理不同于SO2
B.Na2O2与CO2反应产生3.36 L(标准状况)O2时,转移电子的物质的量为0.6 mol
C.Na2O2与SO2反应时Na2O2作氧化剂
D.Na2O2分别与H2O及CO2反应产生相同物质的量的O2时,需要H2O和CO2的物质的量相等
【解析】选B。Na2O2具有强氧化性,故可作漂白剂,SO2能与有机色素反应生成不稳定的无色物质,二者漂白原理不同,故A正确;Na2O2与CO2反应的化学方程式为2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2,标准状况下3.36 L O2的物质的量为0.15 mol,根据反应的化学方程式可知,当生成0.15 mol O2时转移0.3 mol电子,故B错误;Na2O2与SO2发生反应Na2O2+SO2===Na2SO4,反应过程中,Na2O2中O元素的化合价由-1价降低到-2价,Na2O2作氧化剂,故C正确;Na2O2与CO2反应的化学方程式为2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2;Na2O2与水反应的化学方程式为2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑,根据反应的化学方程式可知,产生相同物质的量的O2时,需要H2O和CO2的物质的量相等,故D正确。
6.(15分)实验小组两名同学共同设计如图所示装置探究过氧化钠与二氧化硫的反应。通入SO2一段时间后,将带火星的木条插入试管C的液面上方,木条复燃。
(1)甲同学认为Na2O2与SO2反应生成了Na2SO3和O2,该反应的化学方程式为2Na2O2+2SO2===2Na2SO3+O2。(3分)
检验反应后B中的白色固体含有Na2SO3的方法是取反应后B中的白色固体少许,滴入稀硫酸,若生成无色能使品红溶液褪色的气体,加热后品红溶液又恢复红色,则说明含Na2SO3。(3分)
【解析】(1)Na2O2与SO2反应生成了Na2SO3和O2,该反应的化学方程式为2Na2O2+2SO2===2Na2SO3+O2。要证明反应后B中的白色固体中含有Na2SO3,只需证明含有S即可,取反应后B中的白色固体少许,滴入稀硫酸,若生成的无色气体能使品红溶液褪色,加热后品红溶液又恢复红色,则说明含有Na2SO3。
(2)乙同学认为反应后B中有Na2SO3还会有Na2SO4。乙同学猜想的理由是过氧化钠具有强氧化性,二氧化硫有较强的还原性。(2分)
为检验产物中Na2SO4的存在,乙同学设计并实施了如图所示实验方案:
甲同学认为该实验方案的现象不能证明有Na2SO4生成,其理由为稀硝酸能将亚硫酸钡氧化为硫酸钡。(2分)
【解析】(2)Na2O2具有强氧化性,SO2有较强的还原性,两者发生氧化还原反应生成Na2SO4。由实验方案可知,稀硝酸具有强氧化性,它会将BaSO3氧化为BaSO4,故该实验不能证明反应后B中有Na2SO4生成。
(3)测定B中反应完全后的固体中Na2SO4含量的实验方案:称取样品a g,加水溶解, 加盐酸酸化的氯化钡溶液,过滤,洗涤,烘干,称量得BaSO4b g,则Na2SO4的质量分数为×100% (列出计算式即可)。(5分)
【解析】(3)因为亚硫酸钡易溶于盐酸,硫酸钡不溶于盐酸,所以测定B中反应完全后固体中Na2SO4含量的实验方案为称取样品a g,加水溶解,加盐酸酸化的氯化钡溶液,过滤,洗涤,烘干,称量得BaSO4 b g。b g BaSO4的物质的量为 mol,则样品中含Na2SO4的质量为= g,所以Na2SO4的质量分数为×100%。
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