专题1钠及钠的氧化物拓展（导学案）高一化学

第二章海水中的重要元素—钠和氯第一节钠及其化合物专题钠及钠的氧化物拓展【学习目标】1.通过金属钠与酸及盐的反应深入探究，进一步理解活泼金属与水及酸、盐的水溶液反应实质，并形成规律性的认识，培养科学探究与创新意识的化学核心素养。2.通过Na2O、Na2O2与酸和CO2的反应的对比实验探究、原理分析，进一步掌握钠的两种氧化物重要性质，利用定性与定量相结合的方法，能分析、判断相关物质的化学反应原理，掌握简单计算方法，拓宽知识视野，培养高阶思维能力。【学习重点】活泼金属与酸、盐溶液的反应规律，过氧化钠与二氧化碳反应【学习难点】过氧化钠与二氧化碳的有关计算【课前预习】旧知回顾：1.按照金属活动性顺序，属于非常活泼金属的有K、Ca、Na，比较活泼的金属有Mg、Al、Zn、Fe、Pb等，不活泼金属是Cu、Hg、Ag，最不活泼的金属是Pt、Au。2.钠与盐酸溶液反应时，钠先与酸中的H＋反应，离子方程式：2Na＋2H＋2Na＋＋H2↑。如果钠过量，钠把酸消耗尽之后，再与水反应。新知预习：1.将一小块金属钠放入硫酸铁的溶液中，发生反应的化学方程式：6Na+Fe2(SO4)3+6H2O==2Fe(OH)3↓+3H2↑+3Na2SO4，离子方程式：6Na+2Fe3++6H2O==2Fe(OH)3↓+3H2↑+6Na+。2.某溶液中含有Fe3+、Na+、Mg2+、NO3四种离子，若向其中加入少量过氧化钠固体后溶液中离子的量保持不变的是NO3。【课中探究】情景导入：现代社会是金属的世界，金属的世界是丰富多彩的，从坚硬无比的铜墙铁壁，到柔弱无骨的水银，以“不怕火炼”而为人类痴迷的贵族金属金和铂，到见光就能放出电子以“娇柔美丽”著称于世的铷和铯，你会感到不同的金属在性质上有天壤之别，你们想更多了解关于金属钠及其化合物的知识吗？那么，这节课就让我们再一次走进金属的世界，进一步探索钠及其氧化物的化学性质。一、钠的其它重要化学性质活动一、探究钠与盐溶液的反应任务一、实验探究：取一小块金属钠，用滤纸吸干表面的煤油后，用小刀切成绿豆大小，用镊子夹取放入盛有少量CuSO4溶液的烧杯中，待反应完全后再滴加几滴酚酞试剂，观察现象。【答案要点】现象：①钠浮于液面；②钠在液面上四处游动；③熔化成小球；④发出“嘶嘶”的响声；⑤有气体放出；⑥产生蓝色絮状沉淀；⑦滴加酚酞溶液变红。原理：钠先与水反应生成的氢氧化钠再与硫酸铜反应，生成氢氧化铜蓝色沉淀；反应的化学方程式：2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑、2NaOH＋CuSO4=Cu(OH)2↓＋Na2SO4。总反应方程式：2Na＋2H2O＋CuSO4=Cu(OH)2↓＋Na2SO4＋H2↑，总反应离子方程式为2Na＋2H2O＋Cu2＋=Cu(OH)2↓＋2Na＋＋H2↑。任务二、问题探究：若将CuSO4溶液换成NaCl溶液，现象会一样吗？由此说明金属钠（活泼金属）与盐溶液反应有何规律？【答案要点】①现象不一样。钠与NaCl（或氢氧化钠）溶液反应的现象与钠与水反应的现象完全相同。②活泼金属（K、Ca、Na)与盐溶液反应，本质上是先与水反应生成强碱（如NaOH），而不是与盐先发生置换反应。然后强碱再与盐发生复分解反应(若碱不与盐反应，则只有金属与水的反应；若为饱和盐溶液时，因水的消耗会有固体析出)。③中等活泼金属（难或不与水反应）与盐溶液反应时，按照由强制弱的规律发生置换反应，如金属铁与硫酸铜溶液的反应：Fe+CuSO4==Cu+FeSO4。④用同种金属置换不同的盐溶液，盐中金属排在金属活动性顺序表中较后的金属首先被置换出来。用不同的金属置换同种盐溶液，排在金属活动性顺序表中较前的金属首先发生置换反应。⑤钠与熔融状态的盐反应，钠可以置换出较不活泼的金属，如：Na＋KCleq\o(,\s\up7(高温))K↑＋NaCl(制取金属钾，因为钾的沸点比钠的沸点低，使钾成为蒸汽而逸出)、4Na＋TiCl4(熔融)=4NaCl＋Ti（制金属钛)等。【对应练习】1.将适量金属钠投入下列溶液中，有气体放出，但无沉淀生成的是()A．盐酸 B．饱和氢氧化钠溶液C．FeCl3溶液 D．CuSO4溶液【答案】A【解析】钠与水溶液反应均放出氢气。A项，发生反应为2Na＋2HCl=2NaCl＋H2↑，有气体放出，但无沉淀生成；B项，NaOH溶液是饱和溶液，投入钠后，消耗水，析出氢氧化钠晶体；C项，钠与水反应生成的氢氧化钠还能进一步与FeCl3反应产生氢氧化铁沉淀；D项，钠与水反应生成的氢氧化钠还能进一步与CuSO4反应产生氢氧化铜沉淀。2．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。据此判断下列说法中不正确的是()A．上述反应是置换反应B．上述反应放出热量C．上述反应中CuSO4表现了还原性D．加热且无水条件下，Na可以与CuSO4反应并生成Cu【答案】C【解析】由题干条件知，钠与无水CuSO4接触产生火花说明反应放热；有红色物质生成说明有铜产生，由此可分析知熔融的钠与无水CuSO4发生了置换反应，钠表现了还原性。活动二、探究钠与酸反应的本质任务一、结合物质的氧化性和还原性，从氧化还原反应的角度分析，金属钠与水和酸反应的本质有何异同？【答案要点】①金属钠只能失电子具有还原性，H2O中的氢元素或电离出的H+均为+1价，为氢元素的最高价态，H2O或H+均具有氧化性。②金属钠与水反应的实质是金属钠失电子，水电离出的H+得到电子，生成H2。③水是极弱的电解质，弱酸是弱电解质，强酸是强电解质，由此酸电离出的氢离子浓度远远大于水电离出的氢离子浓度。④钠与酸反应时一定是先与酸电离出的H+即酸反应，钠过量时，才与水反应。如钠与硫酸反应的化学方程式为：2Na+H2SO4==Na2SO4+H2↑，离子方程式：2Na+2H+==2Na++H2↑。任务二、问题探究：比较金属Ca和Fe分别与盐酸反应是，有何不同？由此说明金属与酸溶液反应有何规律？【答案要点】①金属Ca直接与盐酸反应，Ca+2HCl=CaCl2+H2↑，若Ca过量，盐酸反应完后Ca还与水反应：Ca+2H2O=Ca(OH)2+H2↑。金属Fe只与盐酸反应：Fe+2HCl=FeCl2+H2↑，不与水反应。②金属与酸反应时，既与金属的活泼性有关，也与量有关，活泼金属（K、Ca、Na)先与酸反应，若金属过量，再与水反应，中等活泼金属（氢以前）只与酸反应，不与水反应。【对应练习】1．金属钠分别与下列溶液反应时，既有气体又有沉淀产生的是()A．BaCl2溶液 B．K2SO4溶液C．FeCl3溶液 D．稀盐酸【答案】C【解析】钠与盐溶液中的水反应生成NaOH和H2，故每种溶液中均有气体产生。A、B、D中均无沉淀生成，C中FeCl3与NaOH反应生成Fe(OH)3沉淀。2．按如图所示进行相应实验，下列有关它们反应现象的分析错误的是（）A．均有可燃性气体生成B．反应剧烈程度：乙＞甲C．丙中钠能置换出单质铜D．乙、丙中钠在液面上反应，并四处游动【答案】C【解析】钠与水反应生成氢氧化钠和氢气，钠与盐酸反应产生氯化钠和氢气，钠与硫酸铜溶液反应的实质钠先与水反应生成氢氧化钠和氢气，生成的氢氧化钠再与硫酸铜反应生成氢氧化铜沉淀。A．由分析可知，甲乙丙中均有可燃性气体氢气生成，A正确；B．钠与水或与酸反应的实质是钠与氢离子发生置换反应，反应快慢取决于氢离子浓度大小，乙中的酸的浓度最大，故反应剧烈程度：乙＞甲，B正确；C．钠与硫酸铜溶液反应为：2Na+2H2O=2NaOH+H2↑，2NaOH+CuSO4=Cu(OH)2↓+Na2SO4，

反应中生成了蓝色沉淀，并不会置换出铜单质，C错误；D．钠的密度小于水，所以浮在液面上，反应产生氢气，故四处游动，D正确；故选C。二、过氧化钠的重要性质及应用活动一、探究过氧化钠的强氧化性任务一、讨论交流：如何从化合价的角度认识Na2O2具有强氧化性？列举你所知道的能被Na2O2氧化的微粒及氧化产物。【答案要点】①因Na2O2中的氧元素为1价，是氧元素的较低价态，所以Na2O2有强氧化性，能氧化一些常见的还原剂。如SO2（氧化产物SOeq\o\al(2－,4)，下同。方程式：Na2O2＋SO2=Na2SO4,与CO2不同。）、Fe2＋（Fe3＋）、SO32（SOeq\o\al(2－,4)）、HSO3（SOeq\o\al(2－,4)）、H2S（S）、S2－（S）、I－（I2）等。②利用Na2O2的强氧化性，可以使品红溶液褪色，也可使酚酞溶液先变红（生成NaOH)，后褪色（强氧化性漂白）。③同时1价的O也有还原性，如遇到强氧化剂KMnO4也可以被氧化成O2。任务二、观看视频，结合Na2O2的强氧化性，分析H2O2为何具有漂白性？，思考在教材P37页【实验23】中，能否将“用PH试纸检验溶液的酸碱性”，改用“滴加2滴酚酞试剂检验溶液的酸碱性”？【答案要点】①Na2O2和H2O2中的氧元素均为1价，因此H2O2也具有强氧化性，由于自身无色，所以可以氧化某些有色物质而起到漂白作用，从而具有漂白性。②若改用“滴加2滴酚酞溶液检验溶液的酸碱性”，现象是溶液先变红，后褪色。③反应后溶液中已无固体物质存在，所以，不可能是因Na2O2强氧化性漂白，使溶液的红色褪去。④根据Na2O2与水反应方程式推知，反应可能分两步进行：Na2O2+2H2O==2NaOH+H2O2、2H2O2==H2O+O2↑。⑤H2O2在MnO2等催化剂作用下才更容易分解，所以在反应后的溶液中除有NaOH外，还有具有漂白作用的H2O2，因此，溶液的红色褪去。⑥实验验证：向过氧化钠与水反应后的溶液中加入催化剂MnO2，若产生大量气泡，并能使带火星的木条复燃，则证明Na2O2与水反应的产物中有H2O2生成，因而溶液还具有漂白性（强氧化性），【对应练习】1．有关过氧化钠与水反应，下列说法错误的是()A．产生的气体可以使带火星的木条复燃B．1个过氧化钠完全参加反应，将转移2个电子C．反应后的溶液中滴加酚酞后溶液将变红，振荡后红色消失D．该反应是放热反应【答案】B【解析】1个过氧化钠与足量的水反应生成0.5个氧气分子，转移了1个电子，故B错误。2．某实验小组通过下图所示实验，探究Na2O2与水的反应：下列说法不正确的是（）A．②中的大量气泡的主要成分是氢气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漂白性物质造成的D．⑤中MnO2的主要作用是作催化剂【答案】A【解析】A项，②中的离子方程式为2Na2O2＋2H2O4Na＋＋4OH－＋O2↑，生成的是O2，错误；B项，Na2O2与H2O反应生成NaOH和O2，NaOH是碱，遇酚酞变红，正确；C项，④中红色褪去，可能原因是Na2O2与H2O反应生成的H2O2具有氧化性，能氧化有色物质，漂白褪色，正确；D项，H2O2在MnO2催化下分解生成H2O和O2，即验证Na2O2与H2O反应生成了H2O2，正确。活动二、探究Na2O2与CO2、H2O反应的量的关系任务一、结合Na2O2与水和二氧化碳反应的化学方程式，思考化学反应前后气体分子数、体积、转移电子数、固体质量有何关系？【答案要点】①无论是CO2或H2O的单一物质还是两者的混合物，通过足量的Na2O2时，放出O2的分子数与CO2或H2O的分子数之比均为1∶2。②气体体积差量的计算2Na2O2＋2CO2=2Na2CO3＋O2气体体积差ΔV212－1＝1体积2Na2O2＋2H2O(g)=4NaOH＋O2气体体积差ΔV212－1＝1体积由此可见，CO2、H2O(g)分别与足量Na2O2反应，体积变为原来的eq\f(1,2)，即：ΔV＝eq\f(1,2)V(CO2)＝V(O2)生成，ΔV＝eq\f(1,2)V[H2O(g)]＝V(O2)生成。【温馨提示】当CO2、H2O混合物与Na2O2发生反应时，可认为CO2先与Na2O2反应，反应结束后H2O再与Na2O2反应。③电子转移关系：当Na2O2与CO2、H2O反应时，每生成1个O2分子转移2个电子，且在反应中Na2O2既是氧化剂又是还原剂。④固体质量关系：Na2O2Na2CO3(组成相当于Na2O2·CO)Na2O22NaOH(组成相当于Na2O2·H2)则：与CO2反应时，固体增加的质量等于与CO2等分子数的CO的质量；与H2O反应时，固体增加的质量等于与H2O等分子数的H2的质量。任务二、问题探究：室内装修材料中的甲醛（HCHO）会对我们的神经产生刺激，对人的记忆、敏感性、身体协调功能等都有不同程度的伤害。因此，在房屋的装修过程中,尽可能的选择一些环保材料以减少室内污染。将ag甲醛在足量氧气中完全燃烧，产物通过足量过氧化钠固体完全反应，请分析固体质量的变化有何特点？【答案要点】①固体增加的质量与甲醛的质量相等，即固体的质量增加a克。②HCHO可以改写为CO·H2，故甲醛完全燃烧生成的CO2和H2O通过足量Na2O2完全反应，HCHO的质量等于固体增加的质量。③甲醛（HCHO）在O2中充分燃烧后生成CO2、H2O，产物通过足量的Na2O2，发生反应2CO2＋2Na2O2=2Na2CO3＋O2,2H2O＋2Na2O2=4NaOH＋O2↑，对生成物变式：Na2CO3～Na2O2·CO,2NaOH～Na2O2·H2，可知过氧化钠增加的质量＝与CO2同个数的CO质量＋与H2O同个数的H2质量，质量增加部分物质的组成可以表示为nCO·mH2，即化学式可表示为nCO·mH2的物质完全燃烧后能被过氧化钠完全吸收，【对应练习】1．CO和H2的混合气体21.2g，与足量O2反应后，通过足量Na2O2，固体质量增加()A．21.2g B．14gC．6.78g D．不能确定【答案】A【解析】已知有关反应：2H2＋O2eq\o(=,\s\up7(点燃))2H2O,2CO＋O2eq\o(=,\s\up7(点燃))2CO2,2Na2O2＋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。2．在一密闭容器中有CO、H2、O2共16.5g和足量的Na2O2，用电火花引燃，使其完全反应，Na2O2增重7.5g，则原混合气体中O2的质量分数是()A．54.5% B．40%C．36% D．33.3%【答案】A【解析】CO、H2、O2完全反应后生成的二氧化碳、水与过氧化钠反应生成碳酸钠、氢氧化钠，所以过氧化钠固体增重的质量等于CO、H2的质量，所以原混合气体中CO、H2的质量一共是7.5g，则O2的质量是16.5g－7.5g＝9.0g，所以原混合气体中O2的质量分数是eq\f(9.0g,16.5g)×100%≈54.5%。【课后巩固】1．（易）将一小块钠放入下列溶液中，既能产生气体又能生成白色沉淀的是()A．硝酸铜溶液 B．稀硫酸C．氯化钠溶液 D．氯化镁溶液【答案】D【解析】遇到钠与碱溶液、盐溶液反应的问题时，在注意钠与水反应的同时，还要考虑生成的NaOH是否与溶液中原有的溶质反应。钠与(1)中四种溶液反应都生成氢气，在硫酸铜溶液中会有蓝色沉淀生成，只有在氯化镁溶液中可生成白色沉淀。2．（中）能正确表示下列反应的离子方程式的是()A．钠与水反应：Na＋2H2O=Na＋＋2OH－＋H2↑B．钠与CuSO4溶液反应：2Na＋Cu2＋=Cu＋2Na＋C．钠与盐酸反应：Na＋2H＋=Na＋＋H2↑D．钠与氯化钾溶液反应：2Na＋2H2O=2Na＋＋2OH－＋H2↑【答案】D【解析】B中钠与CuSO4溶液反应的实质是钠先与水反应生成氢氧化钠，氢氧化钠再与CuSO4反应，总离子方程式为2Na＋2H2O＋Cu2＋=Cu(OH)2↓＋H2↑＋2Na＋。A、C中电荷不守恒、得失电子不守恒。3．（易）下列说法中一定正确的是（）A．Na2O2固体中阳离子与阴离子的个数比为1∶1B．从试剂瓶中取出并切下未使用的钠可放回原试剂瓶中C．将Na投入饱和Na2CO3溶液中，会导致溶液质量增加D．金属Na失火，可用CO2灭火【答案】B【解析】A项，Na2O2固体中阳离子与阴离子的个数比为2∶1，错误；B项，钠是活泼的金属，从试剂瓶中取出并切下的未使用的钠可放回原试剂瓶中，正确；C项，将Na投入饱和Na2CO3溶液中与水反应生成氢氧化钠和氢气，溶剂减少，有碳酸钠晶体析出，所以溶液质量不一定增加，错误；D项，金属Na失火时，钠会和CO2反应，应该用沙子灭火，错误。4．（中）把一小块金属钠放入下列溶液中，说法正确的是()A．放入饱和NaOH溶液中：有氢气放出，恢复至原温度后溶液的pH增大B．放入稀CuSO4溶液中：有氢气放出，有紫红色铜析出C．放入MgCl2溶液中：有氢气放出，有白色沉淀生成D．放入NH4NO3溶液中：有无色无味气体放出【答案】C【解析】A项，饱和NaOH溶液中放入钠，钠与水反应消耗水且生成NaOH，从而会有部分NaOH晶体析出，同时生成氢气，恢复至室温后溶液仍是饱和NaOH溶液，故溶液的pH不变；B项，钠与水反应生成H2和NaOH，NaOH与CuSO4反应会出现蓝色沉淀；C项，钠与水反应生成H2和NaOH，NaOH与MgCl2反应生成Mg(OH)2白色沉淀；D项，钠与水反应放热，生成的NaOH与NHeq\o\al(＋,4)反应生成NH3·H2O，NH3·H2O受热部分分解产生的少量氨气会与氢气同时放出，故放出的气体有刺激性气味。5．过氧化钠与水反应后滴加酚酞，酚酞先变红后褪色。某小组欲探究其原因，进行如图所示实验。实验①取反应后溶液加入二氧化锰，立即产生大量气体；实验②③中红色均不褪去。下列分析错误的是()A．过氧化钠与水反应产生的气体为O2B．过氧化钠与水反应需要MnO2作催化剂C．实验②③可证明使酚酞褪色的不是氢氧化钠和氧气D．过氧化钠与水反应可能生成了具有漂白性的H2O2【答案】B【解析】过氧化钠与水反应不需要催化剂，B项错误；实验②③作为对照实验，可证明氢氧化钠和氧气不能使酚酞溶液褪色，C项正确；根据实验①的现象可判断过氧化钠与水反应可能生成了H2O2，H2O2在MnO2作催化剂的条件下分解产生O2，D项正确。6.下列判断正确的是()A．可用水来确定某Na2O粉末中是否含有Na2O2B．可用CO2来确定某Na2O粉末中是否含有Na2O2C．可利用在空气中加热的方法除去Na2O中的Na2O2D．将足量的Na2O2、Na2O分别加到酚酞试液中，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反应时能产生气体，不过因氧气是无色无味的气体且CO2也是无色无味的气体，故CO2与Na2O2的反应无明显的现象产生，水与Na2O2反应则会因产生气泡而有明显的现象，故A项正确，B项错误；在空气中加热Na2O2与Na2O的混合物，Na2O会转化为Na2O2，故C项错误；D项中两种氧化物加到酚酞试液中后，均先与试液中的水反应生成碱而使试液变为红色，但因Na2O2具有漂白性，最后又会将变成红色的溶液漂白，D项错误。7．取一定质量的某物质在ag氧气中完全燃烧，将其产物跟足量的过氧化钠固体完全反应，反应后容器内有bg氧气，测得b>a，下列物质中满足上述结果的是()A．HCOOH B．HCHOC．CH4 D．C6H12O6【答案】A【解析】烃及烃的含氧衍生物在O2中充分燃烧后生成CO2、H2O，产物通过足量的Na2O2，发生反应2CO2＋2Na2O2=2Na2CO3＋O2,2H2O＋2Na2O2=4NaOH＋O2↑，对生成物变式：Na2CO3～Na2O2·CO,2NaOH～Na2O2·H2，可知过氧化钠增加的质量＝与CO2同物质的量的CO质量＋与H2O同物质的量的H2质量，质量增加部分物质的组成可以表示为nCO·mH2，即化学式可表示为nCO·mH2的物质完全燃烧后能被过氧化钠完全吸收，而题述有