内容正文:
第二章 海水中的重要元素
2.1 课时1 活泼的金属单质——钠
作者编号:35011
浩瀚的大海美丽而且富饶。海洋是一个巨大的化学资源宝库,含有80多种元素,钠元素和氯元素是海水中含量较高的元素,也是典型的金属元素和非金属元素。
钠元素在自然界中都以化合物的形式存在,以NaCl为主,还有Na2CO3 、Na2SO4等。
钠的单质可以通过化学反应制得。
作者编号:35011
19世纪初(1807年),英国化学家戴维在实验室中电解熔融状态的NaOH首次制得了钠。
2 NaCl(熔融)=== 2 Na + Cl2 ↑
电解
现代工业制钠的方法:
作者编号:35011
结构-性质-用途
从已有的知识出发,预测一下:钠可能具有什么样的性质呢?
K
Ca
Na
Mg
Al
Zn
Fe
Sn
Pb
(H)
Cu
Hg
Ag
Pt
Au
钠是一种活泼的金属
从金属活动性顺序的角度:
从原子结构的角度:
Na
Na+
易失去一个电子
钠具有很强的还原性
作者编号:35011
结构-性质-用途
结构
决定
性质
决定
用途
由此可以预测:
物理性质:有金属光泽
化学性质
①与氧气等非金属单质反应
②与盐酸、稀硫酸反应
③与盐溶液反应
作者编号:35011
钠常常保存在石蜡油或煤油中,多余的钠必须放回原瓶
【实验1】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的变化。
观察
作者编号:35011
一、钠的物理性质
颜色 状态
银白色固体 有金属光泽
质软
熔点
熔点低
密度
比煤油大
硬度
导电、 导热性
良好
(ρ煤油=0.8g/cm3)
作者编号:35011
继续观察
为什么新切开的钠在空气中很快会变暗呢?
原因:钠和氧气发生了反应,生成一薄层氧化物。
常温:4Na+O2 = 2Na2O
白色固体
作者编号:35011
思考探究
如果加热,钠又会发生什么变化呢?
【实验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。
作者编号:35011
实验探究
注:不要近距离俯视坩埚
现象:钠受热后熔成小球,剧烈燃烧,发出黄色火焰,生成淡黄色固体。
淡黄色固体
2Na + O2 == Na2O2
△
作者编号:35011
二、钠的化学性质
1.与非金属单质反应
常温:4Na+O2 = 2Na2O
加热:2Na+O2 = Na2O2
△
注意:反应物相同,反应条件不同,产物不同!
钠在氯气中剧烈燃烧,产生白色的烟
2Na+Cl2 == 2NaCl
△
-2
-1
阳离子:阴离子=2:1
阳离子:阴离子=2:1
作者编号:35011
Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu
钠能否从硫酸铜溶液中置换出铜单质呢?
化学是一门以实验为基础的学科,实验验证更具有科学性。
钠是如此的活泼,与酸反应可能会很剧烈,那我们先研究一下能否与盐溶液反应。
作者编号:35011
实验探究
【实验3】完成钠与硫酸铜溶液反应的实验,在培养皿中加入一些稀硫酸铜溶液,然后把一块绿豆大的钠投入水中,观察实验现象,结合下列问题进行推理分析并初步得出结论。
①有红色的固体Cu析出吗?
②烧杯中生成了什么颜色的沉淀?
你认为是什么物质?
③OH- 从哪里来?
④通过实验你有什么猜想?
猜想:Na先与H2O反应产生了OH-, 再与Cu2+结合生成了蓝色絮状沉淀Cu(OH)2
作者编号:35011
实验探究
⑤如何证实你的猜想?
【实验4】完成钠与水反应的实验,在培养皿中加入一些水,滴加几滴酚酞溶液,然后把一块绿豆大的钠投入水中,钠在水中的位置、钠的形状的变化、溶液颜色的变化等方面观察实验现象。
证明有氢氧化钠的生成
作者编号:35011
实验探究
实验现象 分析和结论
浮在水面上
熔化成小球
在水面四处游动
发出嘶嘶的响声
溶液成红色
密度比水小
反应放热,熔点低
有气体生成, 反应剧烈
有气体生成, 推动小球迅速游动
有碱性物质生成
浮 熔 游 响 红
NaOH
物理性质
【预测】从物质组成及氧化还原反应的角度,预测钠与水反应中生成的气体是什么?写出反应的化学方程式。
化学方程式
2Na+2H2O == 2NaOH+H2↑
作者编号:35011
二、钠的化学性质
2.与水反应
化学方程式
2Na+2H2O == 2NaOH+H2↑
离子方程式
2Na+2H2O == 2Na++ 2OH- +H2↑
思考:如何设计实验验证钠与水反应产生的气体?
用试管收集氢气,靠近酒精灯点燃出现爆鸣声,说明气体为氢气。
钠与水反应的实质是钠与水电离出来的氢离子反应。
作者编号:35011
二、钠的化学性质
3.钠与盐溶液反应
(以钠与硫酸铜溶液反应为例)
2Na+2H2O == 2NaOH+H2↑
浮、熔、游、响、蓝
2NaOH+CuSO4=Na2SO4+Cu(OH)2 ↓
为什么先水后盐呢?
盐电离出的金属离子都是水合离子,即金属离子被水分子包围着。钠与水的反应剧烈,还没接触到金属离子便与水先反应了。
故钠只能在熔融盐下才能置换出排在其活动性后面的金属。
作者编号:35011
二、钠的化学性质
4.钠与酸溶液反应
钠与水溶液反应规律:
有酸酸为先,
无酸水为先,
盐在最后面。
钠先和水反应还是先和酸反应?
钠与水反应的实质:
钠与水电离出来的氢离子反应。
钠与酸反应的实质:2Na+2H+=2Na++H2↑
钠与稀盐酸反应时,先与稀盐酸反应,因为稀盐酸中H+的浓度更大,待稀盐酸消耗完后,才与水反应。
作者编号:35011
思考与讨论
思考1:实验室里为什么要把钠保存在石蜡油或煤油中?
思考2:发生金属钠着火应该如何应对?
一定不能用水灭火!应用干燥的沙土来灭火。
除了隔绝氧气外,还可隔绝空气中的水分。
思考3:金属钠长期放置在空气中最终会转化为什么物质?
银白色
变暗
变潮湿
白色固体
白色粉末
Na
Na2O
NaOH
Na2CO3
Na2CO3·10H2O
O2
H2O
CO2
风化
作者编号:35011
结构-性质-用途
结构
决定
性质
决定
用途
高压钠灯
灯管内填充了钠蒸汽、汞、氙气,在电场作用下会发生电子跃迁,发出黄光, 射程远,透雾能力强。
制Na-K合金常温下为液体,在原子反应堆中作导热剂
作者编号:35011
结构-性质-用途
结构
决定
性质
决定
用途
制备Na2O2,用作呼吸面具和潜水艇的供氧剂2
冶炼钛、锆等贵金属
4Na+TiCl4(熔融) === 4NaCl +Ti
高温
利用钠的强还原性
作者编号:35011
1. 下列有关钠单质的事实对应解释不合理的是 ( )
B
选项 事实 解释
A 钠保存在煤油中 煤油不与钠发生反应,钠的密度比煤油大,煤油可以隔绝空气和水蒸气
B 新切开的钠的光亮的表面很快变暗 钠和空气中的氧气反应生成了Na2O2
C 钠长期暴露在空气中的产物是Na2CO3 钠与空气中的氧气、水和二氧化碳反应的结果
D 钠可以用小刀切割 钠质地柔软
作者编号:35011
2. 利用如图所示装置进行金属钠与水反应的实验,液体添加完毕后,关闭活塞,打开右边胶塞,向煤油中加入一小块钠,立即塞好胶塞,可观察到的现象是( )
A.钠块始终保持在a处, 直至完全消失
B.钠沉入U形管b处而后又慢慢浮到a处
C.钠块在水中上下跳动直至消失
D.随反应的进行, 煤油与胶塞处液面下降,漏斗中液面上升
D
作者编号:35011
Lavf59.6.100
Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.2.57(gap_fixed:False)
Lavf60.4.100
Lavf58.30.100
Lavf58.20.100
$