专题3 第二单元 第1课时 钠的性质与制备(配套教参Word)-【步步高】2025-2026学年高一化学必修第一册学习笔记(苏教版 闽桂蒙陕冀专版)

2026-08-04
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摘要:

本讲义聚焦金属钠及钠的化合物核心知识,从钠的原子结构切入,通过实验探究钠与氧气、水的反应,系统梳理钠的物理性质、化学性质、制备原理及用途,进而延伸至氧化钠和过氧化钠的组成、性质与应用,构建单质到化合物的完整学习支架。 该资料以实验探究为核心,设计钠与水反应现象分析、钠与盐溶液反应原理等思考问题,结合判断正误、计算题等练习题,培养学生科学探究与实践能力和科学思维。课中辅助教师实验教学,课后帮助学生巩固知识、查漏补缺,体现化学观念中物质性质决定用途的学科思想。

内容正文:

第二单元 金属钠及钠的化合物 第1课时 钠的性质与制备 [核心素养发展目标] 1.通过钠与氧气、水反应的实验,掌握钠的物理性质和化学性质。2.了解钠元素在自然界中的存在形式,了解钠的制备原理和主要用途。3.理解Na2O和Na2O2的组成、性质和应用。 一、钠的结构与性质 1.钠的原子结构及存在 2.实验探究钠的性质 (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 化学方程式 4Na+O2===2Na2O 2Na+O2Na2O2 特别提醒 ①取金属钠时应用镊子,不能用手直接接触,一般取绿豆粒大小即可,不能太大,以免发生危险。②剩余的钠要放回原试剂瓶中。 思考1 书写钠在常温及加热条件下分别和O2反应的化学方程式,并用双线桥标出电子转移的方向和数目,比较等量的钠完全反应,转移电子的关系。 提示 ①生成Na2O: ②生成Na2O2: 则相同质量的两块钠,分别发生上述反应,转移的电子数:①=②。 (2)钠与其他非金属单质的反应 钠单质还能与许多其他的非金属单质反应。在反应中,钠失去电子,表现出还原性。 (3)钠与水的反应 实验操作 实验现象 结论或解释 钠浮在水面上 钠的密度比水小 钠熔化成小球 钠的熔点低,反应放热 小球在水面上迅速游动 反应产生的氢气推动小球运动 与水反应发出“嘶嘶”的响声,逐渐变小,最后消失 钠与水剧烈反应,产生气体 反应后溶液的颜色逐渐变红 有碱性物质(氢氧化钠)生成 化学方程式:2Na+2H2O===2NaOH+H2↑,其中氧化剂为H2O,还原剂为Na 结合以上实验,可归纳钠的物理性质: 钠是银白色的金属,质软,熔点低(97.8 ℃),密度比水的小,但比煤油的大。通常保存在煤油或石蜡油中。 思考2 某同学设计实验探究钠与酸、碱、盐溶液的反应。 将一块绿豆粒大小的钠分别投入盛有①稀盐酸、②饱和澄清石灰水、③CuSO4溶液的三个烧杯中,回答下列问题。 (1)实验①中,钠与稀盐酸反应比钠与水反应更剧烈,试写出钠与稀盐酸反应的化学方程式。若稀盐酸不足量,金属钠能否剩余,为什么? 提示 2Na+2HCl===2NaCl+H2↑。不能;稀盐酸量不足,过量的钠会与溶剂水继续反应生成NaOH和H2。 (2)实验②中,饱和澄清石灰水出现白色浑浊,试分析原因。 提示 Ca(OH)2的溶解度随温度升高而降低,钠与水反应放出热量且消耗溶剂水,石灰水过饱和析出Ca(OH)2固体,产生白色浑浊。 (3)实验③中,产生蓝色絮状沉淀,未观察到产生紫红色金属铜。请结合化学方程式分析产生上述现象的原因。 提示 钠先与水发生反应:2Na+2H2O===2NaOH+H2↑,生成的NaOH再与CuSO4发生复分解反应生成Cu(OH)2蓝色沉淀:2NaOH+CuSO4===Cu(OH)2↓+Na2SO4。 (4)某实验室钠着火时,能否用水灭火?为什么? 提示 不能,因为钠极易与水反应产生氢气,用水灭火易发生爆炸,常用干燥的沙土来灭火。 3.钠的制备和用途 (1)制备 19世纪初,英国化学家戴维在实验室中首次制得金属钠。工业上常采用电解熔融氯化钠的方法制取单质钠,其化学方程式:2NaCl2Na+Cl2↑。 (2)用途 ①钠和钾形成的合金常温下呈液态,导热性好,可用作快中子反应堆的热交换剂。 ②高压钠灯发出的黄光射程远,透雾能力强,常用于道路和广场的照明。 ③金属钠还可以用于钛、锆、铌等稀有金属的冶炼。如Na与TiCl4反应:TiCl4+4NaTi+4NaCl。 1.判断正误 (1)取用钠时,可以用手直接接触Na(  ) (2)金属钠能存放于煤油中,也可存放于CCl4中(  ) (3)实验中取出的药品都不能再放回原试剂瓶(  ) (4)高压钠灯用于照明,是钠的物理性质(  ) (5)钠与氧气反应时,条件不同,产物也不同(  ) 答案 (1)× (2)× (3)× (4)√ (5)√ 2.下列关于金属钠的叙述正确的是(  ) A.实验时用剩的钠块不能放回原试剂瓶 B.金属钠着火时,可用水来灭火 C.钠能把钛、锆等金属从它们的盐溶液中还原出来 D.钠钾合金熔点低,常温下呈液态,可用于快中子反应堆的热交换剂 答案 D 解析 实验时用剩的钠必须放回试剂瓶,A错误;Na能与水反应能生成可燃性气体H2,金属钠着火用干燥的沙子灭火,不能用水灭火,B错误;钠和盐溶液反应时,钠先与水反应生成NaOH和H2,后考虑NaOH与溶质的作用,钠不能把钛、锆等金属从它们的盐溶液中还原出来,C错误。 3.(2025·福建三明段考)把一小块金属钠放入下列物质中,说法不正确的是(  ) A.放入氯气中燃烧:有大量白色烟生成 B.放入饱和NaOH溶液中:有气体放出,有晶体析出 C.放入MgCl2溶液中:有气体放出,有白色沉淀生成 D.放入CuCl2溶液中:有紫红色铜析出 答案 D 解析 钠放入氯气中燃烧生成氯化钠固体,有大量白烟生成,A正确;钠放入溶液中,与水反应生成NaOH和氢气,都有气体放出;饱和NaOH溶液因反应消耗水且生NaOH,故有NaOH固体析出,B正确;生成的NaOH与MgCl2反应生成白色Mg(OH)2沉淀,C正确;生成的NaOH与CuCl2反应生成Cu(OH)2沉淀,D错误。 钠与溶液反应的规律:遇水记五点,浮熔游响红,遇酸酸优先,遇盐水在前。 二、氧化钠和过氧化钠 1.Na2O的性质 (1)物理性质:白色固体。 (2)化学性质:碱性氧化物,能与水、酸、酸性氧化物等发生化学反应。 写出下列反应的化学方程式: 氧化钠与水反应:Na2O+H2O===2NaOH; 氧化钠与盐酸反应:Na2O+2HCl===2NaCl+H2O; 氧化钠与二氧化碳反应:Na2O+CO2===Na2CO3。 2.Na2O2的性质 Na2O2是一种淡黄色固体。 按照图1、图2所示操作分别完成“滴水生火”和“吹气生火”实验。 (1)实验现象是脱脂棉燃烧,试加以解释:因为两个反应均为放热反应,并有氧气产生,故脱脂棉燃烧。 (2)Na2O2与水反应的化学方程式为2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑;Na2O2与CO2反应的化学方程式为2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2。 思考1 相同物质的量的Na2O2分别与H2O和CO2反应,转移的电子数:相等,1 mol Na2O2与H2O反应转移1 mol电子。 思考2 类比Na与H2O反应的分析方法及Na2O2与H2O反应的化学方程式,试着分析以下问题。 (1)将适量过氧化钠投入盐酸中,有什么现象?写出化学方程式。 提示 有气泡产生;2Na2O2+4HCl===4NaCl+O2↑+2H2O。 (2)将适量过氧化钠投入硫酸铜溶液中,有什么现象?写出相关反应的化学方程式。 提示 有气泡放出,溶液颜色变浅,同时有蓝色沉淀生成;2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑,2NaOH+CuSO4===Cu(OH)2↓+Na2SO4。 思考3 把Na2O2固体加入盛有酚酞溶液的试管中,观察到有气泡冒出,溶液变红后又褪色。结合Na2O2的性质解释其原因。 提示 Na2O2与水反应生成NaOH 和O2,可看到有气体生成;NaOH使酚酞溶液变红,Na2O2具有强氧化性,又使溶液褪色。 1.判断正误 (1)Na2O与Na2O2均为碱性氧化物(  ) (2)Na2O与Na2O2中的氧元素的化合价不相同,钠元素的化合价相同(  ) (3)Na2O与Na2O2的阴、阳离子个数比均为1∶2(  ) (4)Na2O2有强氧化性,能漂白酸碱指示剂(  ) (5)Na2O2与CO2的反应中,Na2O2既是氧化剂,又是还原剂(  ) 答案 (1)× (2)√ (3)√ (4)√ (5)√ 2.(2025·福建三明段考)Na2O2可用于呼吸面具的供氧剂,下列叙述正确的是(  ) A.1 mol Na2O2中含有的离子数目为4NA B.Na2O2吸收CO2产生O2,可用作呼吸面具供氧剂 C.1 mol Na2O2用于供氧时,理论上可产生O2的体积为11.2 L D.1 mol Na2O2溶于1 L水中,其溶质的物质的量浓度为1 mol·L-1 答案 B 解析 Na2O2中含钠离子和过氧根离子,1 mol Na2O2中含有的离子数目为3NA,A错误;没有说明是否为标准状况,无法计算生成氧气的体积,C错误;题中只知道水的体积,反应后溶液的体积未知,无法计算溶质的物质的量浓度,D错误。 3.(2024·河北沽源高一段考)将28 g CO2和CO的混合气体,通过装有足量过氧化钠的干燥管,反应后干燥管的总质量增加了5.6 g,则原混合气体中CO2的质量分数约为(  ) A.31% B.44% C.56% D.88% 答案 A 解析 CO2和CO的混合气体通过装有足量Na2O2的干燥管,只有CO2和Na2O2反应,设原混合气体中CO2的质量为x g,则 2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2 固体质量增加 88           56 x           5.6 g 解得x=8.8 g;所以原混合气体中CO2的质量分数为×100%≈31%。 1.Na2O2与CO2、H2O反应的数量关系 ①2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2 ②2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑ 无论是CO2或H2O的单一物质还是二者的混合物,通过足量Na2O2时,CO2(或H2O)与放出O2的物质的量之比均为2∶1,同温同压下体积之比也为2∶1。 2.Na2O2与CO2、H2O反应的质量关系 (1)2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2 Δm(固体) 2×78  2×44  2×106 2×28 即发生反应时,固体增加的质量等于与CO2等物质的量的CO的质量。 (2)2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑ Δm(固体) 2×78  2×18  4×40    2×2 即发生反应时,固体增加的质量等于与H2O等物质的量的H2的质量。 课时对点练 [分值:100分] [1~9题,每小题6分] 题组一 钠的存在和性质 1.下列关于钠的说法不正确的是(  ) A.金属钠着火时,可以用干燥的沙土灭火 B.电解熔融氯化钠制取钠时,钠蒸气不可以在空气中冷却 C.实验后剩余的钠粒,需要放回盛有煤油的原试剂瓶中 D.钠表面自然形成的氧化层可保护内部金属不被空气氧化 答案 D 解析 钠表面自然形成的氧化层不是致密的氧化物保护膜,不能够保护内部金属,故选D。 2.下列物质间的转化,在指定条件下不能实现的是(  ) A.NaNaOH B.NaNa2O2 C.Na2ONaCl D.NaOH溶液Na2CO3溶液 答案 B 解析 钠与氧气在常温下反应生成Na2O,不能生成Na2O2,在点燃条件下生成Na2O2,故选B。 3.在烧杯中加入水和苯(苯的密度为0.88 g·cm-3,与水互不相溶,且不与钠反应)各50 mL,将一小粒金属钠(密度为0.97 g·cm-3)投入烧杯中,观察到的现象可能为(  ) A.钠在水层中反应并四处游动 B.钠表面无明显现象 C.钠在苯的液面上反应并四处游动 D.钠在苯与水的界面处反应并可能上浮下沉 答案 D 解析 三者的密度大小关系:H2O>Na>苯,苯和水不互溶,且水在下层,钠和苯不反应,钠能与水反应产生气体,氢气附着在钠的周围,浮力增大,钠上浮进入苯层,氢气放出后,浮力减小,钠又回到水层,这样上浮下沉至反应完全,故选D。 4.(2024·北京人大附中高一月考)已知Fe(OH)3为红褐色、难溶于水的物质。下列关于钠的反应现象的叙述不正确的是(  ) 选项 操作 反应现象 A 切开钠,持续观察颜色变化 钠切面颜色先变暗,最后呈淡黄色 B 把小块钠投入硫酸铁溶液中 钠浮在水面上四处游动,产生红褐色沉淀 C 把小块钠投入含酚酞的水中 钠浮在水面上四处游动,溶液变红 D 把钠放入坩埚中加热 钠先熔化后燃烧,产生黄色火焰 答案 A 解析 切开钠,银白色的钠会变暗,不会变为淡黄色,A错误。 题组二 Na2O和Na2O2的性质 5.(2025·福建龙岩段考)在一定温度下,向饱和烧碱溶液中加入一定量的过氧化钠,充分反应后恢复到原温度,下列说法正确的是(  ) A.溶液中Na+数目增多 B.溶液中有氢气溢出 C.溶质的质量分数增大 D.溶液的质量减少,溶质的质量分数不变 答案 D 解析 Na2O2与水反应生成NaOH和氧气,消耗水,反应后仍为饱和溶液,溶液的质量减少,浓度不变,溶质的质量分数不变,D正确。 6.Na2O2是常用的供氧剂,下列说法不正确的是(  ) A.Na2O2可由Na在空气中加热而生成 B.将足量的Na2O、Na2O2分别加到酚酞溶液中,最终溶液均为红色 C.Na2O2与水反应生成O2的化学方程式为2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑ D.将少量Na和Na2O2分别加入CuSO4溶液中,均产生蓝色沉淀同时放出无色气体 答案 B 解析 Na2O2加到酚酞溶液中,溶液先变红色,后褪色,B错误;Na2O2与水反应生成氢氧化钠和氧气,C正确;将少量Na加入CuSO4溶液中,产生蓝色沉淀同时放出氢气;将少量Na2O2加入CuSO4溶液中,产生蓝色沉淀同时放出氧气,D正确。 7.下列判断正确的是(  ) A.可用水来检验Na2O粉末中是否含有Na2O2 B.可用CO2来检验Na2O粉末中是否含有Na2O2 C.可利用在纯氧中加热的方法除去Na2O中的Na2O2 D.将足量的Na2O2、Na2O分别加到酚酞溶液中,最终溶液均为红色 答案 A 解析 CO2、H2O与Na2O2、Na2O均能反应,但与Na2O2反应时均能产生气体,因O2和CO2都是无色无味气体,故CO2和Na2O2的反应无明显的现象产生,水与Na2O2反应产生气泡,A项正确、B项错误;在纯氧中加热Na2O和Na2O2的混合物,Na2O会转化为Na2O2,C项错误;将足量的Na2O2、Na2O分别加到酚酞溶液中,均先与溶液中的水反应生成碱而使溶液变为红色,但因Na2O2具有漂白性,最终溶液变为红色,D项错误。 8.对于反应:2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑,下列说法正确的是(  ) A.Na2O2是氧化剂,H2O是还原剂 B.当2 mol H2O参加反应时,生成标准状况下22.4 L O2 C.当生成1 mol O2时,转移的电子数为4NA D.每有18 g H2O与足量Na2O2反应,则固体增重4 g 答案 B 解析 反应中,Na2O2既是氧化剂又是还原剂,A错误;当生成1 mol O2时,转移的电子数为2NA,C错误;当18 g H2O参加反应时,设固体增重为m, 2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑ 固体增重 2×18      32    4 18 g            m m=2 g,D错误。                  9.(2024·保定高一检测)将10 g由CO和H2组成的混合气体在足量的O2中充分燃烧后,将生成的所有产物通过足量的Na2O2固体,Na2O2固体增加的质量为(  ) A.8 g B.10 g C.12 g D.13.5 g 答案 B 解析 2CO+O22CO2,2CO2+2Na2O2===2Na2CO3+O2,总方程式为2CO+2Na2O2===2Na2CO3,质量增重为CO的质量;2H2+O22H2O,2H2O+2Na2O2===4NaOH+O2↑,总方程式为2H2+2Na2O2===4NaOH,质量增重为H2的质量,故最终固体增重为CO与H2的总质量,故选B。 [10~13题,每小题6分] 10.(2024·福建宁化高一月考)下列各组物质相互混合反应,最终有白色沉淀生成的是(  ) ①氧化钠投入到MgCl2溶液中 ②Na2O2投入到CuSO4溶液中 ③Ca(OH)2溶液和Na2CO3溶液 ④向CaCl2溶液中通入少量CO2 A.③④ B.①③ C.②③ D.②③④ 答案 B 解析 ①氧化钠和水反应生成NaOH,NaOH和MgCl2反应生成Mg(OH)2白色沉淀;②Na2O2投入到CuSO4溶液中,过氧化钠和水反应生成NaOH和氧气,NaOH和CuSO4反应生成蓝色氢氧化铜沉淀;③Ca(OH)2溶液和Na2CO3溶液反应生成碳酸钙白色沉淀;④CaCl2与CO2不反应。 11.(2025·保定质检)表中,对陈述Ⅰ、Ⅱ的正确性及两者间是否具有因果关系的判断都正确的是(  ) 选项 陈述Ⅰ 陈述Ⅱ 判断 A NaCl熔点高 电解熔融的NaCl可用于制取钠 Ⅰ对,Ⅱ对,有 B 向Na2O2的水溶液中滴入酚酞变红色 Na2O2与水反应生成氢氧化钠 Ⅰ对,Ⅱ错,无 C 金属钠具有强还原性 高压钠灯发出透雾能力强的黄光 Ⅰ对,Ⅱ对,有 D 过氧化钠可为航天员供氧 Na2O2能与CO2和H2O反应生成O2 Ⅰ对,Ⅱ对,有 答案 D 解析 电解熔融NaCl生成钠单质和氯气,可用于制取钠,与NaCl熔点高无关,A错误;Na2O2与水反应生成NaOH,能够使酚酞变红,Na2O2具有强氧化性、漂白性,又能使得溶液褪色,所以Ⅰ错,B错误;C项中Ⅰ对,Ⅱ对,二者无因果关系,C错误;Na2O2与水、CO2反应生成氧气,所以可为航天员供氧,陈述Ⅰ、Ⅱ均正确,且有因果关系,D正确。 12.某实验小组通过如图所示实验探究Na2O2与水的反应。下列说法不正确的是(  ) A.②中的大量气泡主要成分是氧气 B.③中溶液变红,说明有碱性物质生成 C.④中现象可能是由于溶液中含有强氧化性物质造成的 D.⑤中MnO2的主要作用是降低了水中氧气的溶解度 答案 D 解析 过氧化钠与水反应生成氢氧化钠和氧气,使酚酞溶液变成红色,A、B正确;过氧化钠与水反应可能生成了过氧化氢,过氧化氢具有强氧化性,能够使溶液褪色,C正确;生成的过氧化氢在二氧化锰作催化剂的条件下发生了分解,生成氧气,因此有气泡产生,D错误。 13.某同学探究Na2O2与H2能否反应,设计如图装置,下列说法正确的是(  ) A.装置A可直接用于CaCO3与稀硫酸反应制取CO2 B.装置B中盛放碱石灰的作用只是除去A中挥发出来的少量水蒸气 C.装置C加热前,用试管在装置D管口末端处收集气体点燃,通过声音判断气体纯度 D.检查装置A气密性的方法:向长颈漏斗中加水,当长颈漏斗中液面高于试管中液面且高度不变说明气密性良好 答案 C 解析 CaCO3与稀硫酸反应生成微溶的硫酸钙包裹在固体表面,阻止反应继续进行,使反应不能进行到底,A错误;装置A为Zn与稀盐酸反应生成氢气,盐酸易挥发,则装置B中的碱石灰可除去HCl和水蒸气,B错误;装置C加热前,应该先检验氢气的纯度,方法是用试管在干燥管管口处收集气体点燃,通过声音判断气体纯度,C正确;先关闭K1,后直接向长颈漏斗中加水,当漏斗中液面高于试管中液面且高度不变说明气密性良好,D错误。 14.(11分)(2025·石家庄期中)某实验小组同学用如图所示装置进行实验,验证在呼吸面具和潜水艇中可用过氧化钠作为供氧剂。 (1)仪器A的名称为   。  (2)C中试剂为   溶液。  (3)D中反应的化学方程式为①2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑、②           。  (4)某同学认为该装置存在某处缺陷,可能导致结论相反,应改进为      。改进后开始实验,当装置内气流平稳后开始收集气体,该气体能使带火星的木条复燃,证明过氧化钠可作供氧剂。  (5)实验中D中固体由淡黄色完全变为白色。欲验证白色固体中含有NaOH,实验方案为取少量D中反应后的固体溶于水,向溶液中加入   ,过滤,向滤液中滴入几滴酚酞溶液,若溶液变红且不褪色,则证明固体中含有NaOH。  答案 (1)分液漏斗 (2)饱和NaHCO3 (3)2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2 (4)在D、E间连接一个装NaOH溶液的洗气瓶 (5)过量CaCl2溶液 解析 (2)C的作用是除去挥发的HCl,试剂为饱和NaHCO3溶液。 (3)D中还有CO2与Na2O2反应,反应的化学方程式为2CO2+2Na2O2===2Na2CO3+O2。 (4)D中收集到的氧气中含有CO2,不能使带火星的木条复燃,故改进的措施为在D、E间连接一个装NaOH溶液的洗气瓶,除掉可能剩余的CO2。 (5)D中白色固体为碳酸钠和NaOH的混合物,欲验证白色固体中含有NaOH,实验方案为取少量D中反应后的固体溶于水,向溶液中加入过量CaCl2溶液,生成碳酸钙沉淀,过滤,向滤液中滴入几滴酚酞溶液,若溶液变红且不褪色,则证明固体中含有NaOH。 15.(11分)(2025·厦门段考)现有Na2O与Na2O2的混合物样品,某同学在实验室用如图装置(部分夹持仪器已省略)测定Na2O2含量。 (1)Na2O2中阳离子与阴离子的个数之比为   。  (2)装置B有一明显错误,请改正:      。  (3)装置D的作用是          ;若无装置D,样品中Na2O2的质量分数   (填“偏高”“偏低”或“无影响”)。  (4)某学生设计了以下实验方案来测定该混合物样品中Na2O的质量分数,其操作流程和实验数据如图: 7.75 g混合物样品固体称量得固体9.35 g 该混合物样品中Na2O的质量分数为   。  答案 (1)2∶1 (2)左边导管口应浸没在液面以下,右边导管口稍稍伸出橡胶塞 (3)防止水蒸气进入装置C,同时除去未反应的水、CO2 偏高 (4)80% 解析 (1)Na2O2中由Na+与构成,阳离子与阴离子的个数之比为2∶1。 (3)装置D的作用是防止水蒸气进入装置C,同时除去未反应的水、CO2;若无装置D,气体量偏多,Na2O2的质量分数偏高。 (4)在氧气中灼烧氧化钠转化为过氧化钠,反应的化学方程式为2Na2O+O2===2Na2O2,固体增加的质量是9.35 g-7.75 g=1.6 g,即参加反应的氧气的物质的量是0.05 mol,所以氧化钠的物质的量是0.1 mol,质量是6.2 g,该混合物样品中Na2O的质量分数为×100%=80%。 学科网(北京)股份有限公司 $

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