内容正文:
优化探究
大单元二 元素及其化合物
专题4 金属元素及其化合物
第9讲 钠及其氧化物
[导航·复习目标] 1.能描述、辨识钠及其氧化物的重要性质及实验现象。2.了解钠及其氧化物在生产、生活中的应用。3.了解氧化钠与过氧化钠的区别,掌握Na2O2与H2O、CO2反应的规律。
2
考点一 钠的重要性质
考点二 氧化钠和过氧化钠
练真题 明考向
3
考点一 钠的重要性质
4
1.物理性质
钠是___________色固体,质地___________,熔点低(小于100 ℃),密
度比水的___________,但比煤油的___________,易导电、导热。
梳理 必备知识
银白
柔软
小
大
5
2.化学性质——强还原性
(1)与非金属单质(如O2、Cl2、S)反应
②与Cl2反应:2Na+Cl2====2NaCl(在微热条件下,钠在氯气中剧烈燃烧,产生黄色火焰,生成白烟)。
③与S反应:2Na+SNa2S(加热爆炸)。
6
(2)与水、酸、盐的反应
化学(或离子)方程式
与水 离子方程式:2Na+2H2O====___________________
与盐酸 离子方程式:2Na+2H+====2Na++H2↑
与CuSO4溶液 离子方程式:2Na+2H2O+CuSO4====___________
________________
与熔融TiCl4 化学方程式:4Na+TiCl4 _____________
2Na++2OH-+H2↑
Cu(OH)2↓+
Na2SO4+H2↑
4NaCl+Ti
7
3.制取、保存与用途
制取 化学方程式为_____________________________
保存 通常保存在___________中
用途 (1)钠钾合金(液态)可用作快中子反应堆的热交换剂。
(2)作为强还原剂,熔融状态下冶炼某些金属。
(3)作为电光源,制作高压钠灯
2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑
煤油
8
(1)加热时,碱金属单质与O2反应均生成相应的过氧化物。( )
(2)金属钠着火时,可用泡沫灭火器或干燥的沙土灭火。( )
(3)钠表面自然形成的氧化层能够保护内层金属不被空气氧化。( )
(4)钠与乙醇反应时钠浮于液面上四处游动。( )
(5)实验结束后剩余的金属钠不能随意丢弃,应放回原试剂瓶中。( )
×
×
×
×
√
9
一、钠性质的实验探究
1.某同学对钠与水的反应进行了如下探究,下述实验操作或现象分别体现了钠的什么性质?
提升 关键能力
实验操作或现象 钠的性质
(1)用镊子从煤油中取出一块钠,用滤纸吸干表面的煤油
(2)用小刀切取两小块钠,截面呈银白色,很快变暗
钠保存在煤油中,其密度大于煤油
钠质地较软,为银白色固体,易被O2氧化
10
实验操作或现象 钠的性质
(3)将其中一小块钠投入盛有水的烧杯中,盖上玻璃片。发现钠浮于水面并四处游动,滴有酚酞的水变为红色
(4)将另一小块钠投入盛有水和苯各10 mL的试管中。观察到钠在苯和水的界面处反应并上下跳动,有大量气泡产生
钠的密度比水小,与水剧烈反应,生成碱
钠的密度比苯大,但比水小,与水剧烈反应产生气体
11
二、钠与溶液反应的分析
2.将金属钠放入盛有下列溶液的小烧杯中,既有气体又有白色沉淀产生
的是_________(填序号)。
①MgSO4溶液 ②BaCl2溶液 ③饱和澄清石灰水 ④Ca(HCO3)2溶液 ⑤CuCl2溶液
⑥NH4NO3溶液
①③④
12
解析:金属钠放入水溶液中一般先发生反应:2Na+2H2O====
2NaOH+H2↑。①中Mg2++2OH-====Mg(OH)2↓;③中反应消耗水,溶液温度升高,Ca(OH)2的溶解度降低,析出Ca(OH)2,产生白色沉淀;④中Ca2++HC+OH-====CaCO3↓+H2O或Ca2++2HC+2OH-====CaCO3↓+C+2H2O。
13
考点二 氧化钠和过氧化钠
14
1.氧化钠和过氧化钠的比较
梳理 必备知识
物质 氧化钠(Na2O) 过氧化钠(Na2O2)
电子式 ____________________ ______________________
氧元素价态 ___________价 ___________价
颜色、状态 ___________ ______________
阴、阳离子个数比 ___________ ___________
Na+[︰︰]2-Na+
Na+[︰︰︰]2-Na+
-2
-1
白色固体
淡黄色固体
1∶2
1∶2
15
物质 氧化钠(Na2O) 过氧化钠(Na2O2)
类别 _____________ 过氧化物
与水反应 _______________________ _____________________________
与CO2反应 _______________________ _____________________________
与盐酸反应 ______________________________ _______________________________________
用途 用于制取少量Na2O2、烧碱 强氧化剂、供氧剂、漂白剂、杀菌剂
碱性氧化物
Na2O+H2O====2NaOH
2Na2O2+2H2O====4NaOH+O2↑
Na2O+CO2====Na2CO3
2Na2O2+2CO2====2Na2CO3+O2
Na2O+2HCl====2NaCl+H2O
2Na2O2+4HCl====4NaCl+2H2O+O2↑
16
2.过氧化钠的强氧化性
说明:①遇KMnO4等强氧化剂时,表现出还原性,氧化产物为___________。
②遇H2O、H+则发生自身的氧化还原反应。
O2
17
3.Na2O2与CO2、H2O的反应规律
反应先
后关系 当CO2、水蒸气的混合气体与少量Na2O2反应时,Na2O2先与CO2反应,再与水蒸气反应
电子转
移关系 当Na2O2与CO2、H2O反应时,物质的量的关系为2Na2O2~O2~2e-,n(e-) =n(Na2O2)=2n(O2)
18
气体体积
变化关系 当CO2、水蒸气(或二者的混合气体)通过足量Na2O2时,气体体积的减小量是原来气体体积的,等于生成氧气的量,即ΔV=V(O2)=V(混合)
固体质量
变化关系 当CO2、水蒸气分别与足量Na2O2反应时,固体相当于吸收了CO2中的“CO”、水蒸气中的“H2”,所以固体增加的质量分别为28 g·mol-1×n(CO2)、2 g·mol-1×n(H2O)
19
(1)Na2O2、Na2O组成元素相同,与CO2反应的产物相同。( )
(2)7.8 g Na2O2固体中含有离子总数为4NA。( )
(3)H2O2和Na2O2都属于过氧化物,含有的化学键完全相同。( )
(4)Na2O2与H2O反应时,H2O是还原剂。( )
(5)Na2O2溶于水产生O2的离子方程式为2+2H2O====4OH-+O2↑。
( )
(6)1 mol Na2O2与足量CO2反应转移电子的数目为NA。( )
×
×
×
×
×
√
20
一、过氧化钠性质的实验探究
1.Na2O2是一种常见的过氧化物,具有强氧化性和漂白性。
提升 关键能力
(1)请写出Na2O2的电子式:_____________________,其中化学键的类
型为____________________,氧元素的化合价为______。
Na+[︰︰︰]2-Na+
离子键、非极性共价键
-1价
21
(2)根据实验分析:使酚酞溶液变红的原因是______________________
_____________ (用化学方程式解释);除了上述反应外,还存在另一反
应,该反应的化学方程式为______________________________;轻轻振
荡后,酚酞溶液红色褪去的原因是_________________。
(3)用离子方程式解释加入酸性高锰酸钾溶液褪色的原因:______________________________________________。
2Na2O2+2H2O====
4NaOH+O2↑
Na2O2+2H2O====2NaOH+H2O2
H2O2具有漂白性
2Mn+5H2O2+6H+====2Mn2++5O2↑+8H2O
22
二、Na2O2与CO2、H2O反应的分析与计算
2.在200 ℃时,11.6 g CO2和水蒸气的混合气体与足量的Na2O2充分反应
后固体质量增加了3.6 g,则原混合气体的总物质的量是_________。
解析:根据质量守恒定律可知,生成O2的质量为11.6 g-3.6 g=8 g,n(O2)==0.25 mol,根据Na2O2与H2O(g)、CO2反应的物质的量的关系可知CO2和H2O(g)的物质的量之和为0.25 mol×2=0.5 mol。
0.5 mol
23
3.密闭容器中盛有1 mol NaHCO3和0.8 mol Na2O2,加热充分反应后,容
器内残留的固体及其物质的量是____________________________。
解析:由2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O可知,1 mol NaHCO3分解生成0.5 mol CO2、0.5 mol H2O和0.5 mol Na2CO3,生成的CO2和H2O分别与Na2O2反应:2Na2O2+2CO2====2Na2CO3+O2,2Na2O2+2H2O ====4NaOH+O2↑,0.5 mol二氧化碳首先与0.5 mol Na2O2反应生成
0.5 mol Na2CO3,然后0.3 mol Na2O2与0.3 mol H2O反应生成0.6 mol NaOH,容器内残留的固体是1 mol Na2CO3和0.6 mol NaOH。
1 mol Na2CO3和0.6 mol NaOH
24
练真题 明考向
1.正误判断
(1)(2025·甘肃卷)NaHCO3具有热分解性,所以可用作餐具洗涤剂。( )
(2)(2025·浙江1月选考)Na2CO3溶液呈碱性,可用于除油污。( )
(3)(2025·重庆卷)Na和K的焰色均为紫色。( )
(4)(2025·河南卷) 观察钠与水的反应。( )
(5)(2025·云南卷) 探究Na与H2O反应。( )
×
√
×
×
×
2.(2023·北京卷)离子化合物Na2O2和CaH2与水的反应分别为①2Na2O2
+2H2O====4NaOH+O2↑;②CaH2+2H2O====Ca(OH)2+2H2↑。下列
说法正确的是( )
A.Na2O2、CaH2中均有非极性共价键
B.①中水发生氧化反应,②中水发生还原反应
C.Na2O2中阴、阳离子个数比为1∶2,CaH2中阴、阳离子个数比为2∶1
D.当反应①和②中转移的电子数相同时,产生的O2和H2的物质的量相同
C
解析:Na2O2中有离子键和非极性共价键,CaH2中只有离子键而不含非极性共价键,A错误;①中水的化合价不发生变化,不涉及氧化还原反应,②中水发生还原反应,B错误;Na2O2由Na+和组成,阴、阳离子个数比为1∶2,CaH2由Ca2+和H-组成,阴、阳离子个数比为2∶1,C正确;①中每生成1个氧气分子转移2个电子,②中每生成1个氢气分子转移1个电子,转移电子数相同时,生成氧气和氢气的物质的量之比为1∶2,D错误。
3.(2022·江苏卷)少量Na2O2与H2O反应生成H2O2和NaOH。下列说法正确的是( )
A.Na2O2的电子式为Na+[︰︰]2-Na+
B.H2O的空间结构为直线形
C.H2O2中O元素的化合价为-1价
D.NaOH仅含离子键
C
解析:过氧化钠是离子化合物,电子式是Na+[︰︰︰]2-Na+,A错误;H2O的中心O原子的价层电子对数为2+=4,孤电子对数是2,VSEPR模型为四面体形,H2O的空间结构为V形,B错误;H2O2中H元素显+1价,根据化合物中各元素正、负化合价为0,可计算出O元素的化合价为-1价,C正确;
NaOH中O和H之间是共价键,D错误。
4.(2021·福建卷)钠在液氨中溶剂化速度极快,
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↑
C
解析:钠沉入液氨中说明钠的密度比液氨大,
A正确;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,B正确;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,C错误;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↑,
D正确。
$