活泼的金属单质-钠-高一化学同步(人教版2019必修第一册)(解析版)

第二章海水中的重要元素——钠和氯第一节钠及其化合物第1课时活泼的金属单质——钠钠元素在自然界中都以化合态形式存在，如NaCl、Na2CO3、Na2SO4等。一．钠的原子结构从钠的原子结构来看，原子最外电子层上只有1个电子，在化学反应中该电子很容易失去。因此钠的化学性质非常活泼，表现出很强的还原性。（结构决定性质）二．钠的物理性质银白色，有金属光泽的固体，质地柔软，熔点低(小于100℃)，密度比水的小但比煤油的大。实验2-1用镊子取一小块钠，用滤纸吸干表面的煤油，用小刀切去一端的外皮，观察钠的光泽和颜色，并注意新切开的钠表面发生的变化。现象：钠质地柔软，能用小刀切割，新切面呈银白色金属光泽，但很快变暗，原因是钠与氧气反应，在表面生成一薄层氧化物——氧化钠（Na2O）三．钠的化学性质1.与非金属单质的反应（1）与O2反应=1\*GB3①常温，4Na＋O2=2Na2O=2\*GB3②加热，2Na＋O2eq\o(=,\s\up7(△))Na2O2（过氧化钠）实验2-2切取绿豆大小的钠，在坩埚中加热，观察现象。先熔化成小球，后燃烧产生黄色火焰，生成淡黄色固体（过氧化钠）（2）与Cl2反应2Na＋Cl2eq\o(=,\s\up7(△))2NaCl(现象：剧烈燃烧，产生白烟)2.与水的反应实验探究：钠与水的反应烧杯中加入一些水，滴入几滴酚酞，加入绿豆大小的钠，观察现象。现象：浮——钠的密度比水小熔——钠的熔点低，该反应放热游——生成了气体，推动钠粒游动响——反应剧烈，产生气体红——生成了碱（NaOH）反应方程式：2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑离子方程式：2Na＋2H2O=2Na＋＋2OH－＋H2↑【注意】金属钠着火时不能用水，也不能用泡沫灭火器，应用沙土盖灭。3.与酸的反应如和盐酸反应，2Na＋2HCl=2NaCl＋H2↑离子方程式：2Na＋2H＋=2Na＋＋H2↑【注意】钠和酸的反应比水更剧烈，在酸溶液中，钠先和酸反应，酸反应完后，过量的钠会和水继续反应。4.与盐溶液的反应与盐溶液反应时先与水反应，生成的碱与盐可能发生复分解反应。如CuSO4溶液，2Na＋2H2O＋CuSO4=Cu(OH)2↓＋Na2SO4＋H2↑【注意】千万不能误解为钠更活泼，而置换出铜单质。四．钠单质的制备和保存1.制备钠非常活泼，工业中通常采用电解法来制备，2NaCl(熔融)eq\o(=,\s\up7(通电))2Na＋Cl2↑2.保存钠易与空气中的O2、H2O反应，且钠的密度比煤油的密度大，不与煤油反应，故通常将钠保存在煤油中。五．用途1．钠钾合金(液态)可用于原子反应堆的导热剂。2．用作电光源，制作高压钠灯。3．冶炼某些金属：金属钠具有强还原性，熔融状态下可以用于制取某些金属。如4Na＋TiCl4eq\o(=,\s\up7(熔融))4NaCl＋Ti。【典例1】（2020·福建省高一期末）下面关于金属钠的描述正确的是（）A．钠的化学性质很活泼，在自然界里不能以游离态存在B．钠离子具有较强的还原性C．钠很软，在新材料领域没有用途D．将一小块钠投入水中时，立即放出氧气【答案】A【解析】A.钠的化学性质很活泼，在自然界里不能以游离态存在，只能以化合态存在，A正确；

B.钠原子最外层只有1个电子，易失去电子，具有较强的还原性，而钠离子最外层为8电子稳定结构，不再具有还原性，B错误；

C.钠有很多用途，例如钠和硫黄构成钠硫电池，C错误；

D.将一小块钠投入水中时，立即放出无色气体，但该气体是氢气，D错误；

答案选A。【典例2】（2020·湖北省高一月考）将一块金属钠投入到滴有紫色石蕊试液盛冷水的烧杯中，甲同学认为可观察到下列现象，其中正确的有()①钠投入水中，先沉入水底，后浮出水面；②钠立即与水反应，并有气体产生；③钠熔成闪亮的小球；④小球在水面上四处游动；⑤有“嘶嘶”的响声发出⑥反应后溶液变红；A．①②③④ B．②③④⑤ C．③④⑥ D．②④⑤⑥【答案】B【解析】①钠密度小于水浮水面，故①错误；②钠立即与水剧烈反应，并有气体产生，故②正确；③钠熔点低反应放热，钠熔成金属小球，故③正确；④由于反应剧烈且放出气体，所以小球在水面上四处游动，故④正确；⑤由于反应剧烈且放出气体，反应过程中有“嘶嘶”的响声发出，故⑤正确；⑥反应后生成氢氧化钠显碱性，遇到红色石蕊试液变蓝，故⑥错误；综上所述正确的有②③④⑤，答案为B。基础练1．（2019·福建省尤溪第一中学高一月考）关于钠元素的单质及其化合物的叙述不正确的是（）A．钠，银白色，质软，熔点相对较低，密度比水小B．大量的钠着火时可以用沙子扑灭，少量的钠应保存在煤油中C．金属钠在空气中长期放置，最终变为碳酸钠D．氧化钠和过氧化钠都是白色固体【答案】D2．（2020·日喀则市拉孜高级中学高一期末）金属钠在氧气中燃烧，生成物是（）A．氧化钠B．过氧化钠C．氢氧化钠D．碳酸钠【答案】B3．（2020·广东省高一期末）下列对Na与H2O反应现象的描述不正确的是（）A．Na熔成光亮小球 B．Na沉在水底C．反应发出嘶嘶的响声 D．滴入酚酞后溶液呈红色【答案】B4．（2020·辽宁省高一期末）某学生将一小块钠投入滴有酚酞的水中，此实验能证明钠下面4点性质中的()①钠的密度比水的小②钠的熔点较低③钠与水反应时放出热量④钠与水反应后的溶液呈碱性A．①④B．①②④C．①③④D．①②③④【答案】D5．等质量的两块钠，第一块在足量氧气中加热，第二块在足量氧气中于常温下充分反应，则下列说法正确的是()A．第一块钠失去电子多B．第二块钠失去电子多C．第一块钠的反应产物质量大D．两块钠的反应产物质量一样大【答案】C【解析】金属钠失电子均变为＋1价的阳离子，等质量的两块钠，失去电子数目是一样的。根据反应4Na＋O2=2Na2O可知，1mol金属钠完全反应生成氧化钠的质量是31g，根据反应2Na＋O2eq\o(=,\s\up7(△))Na2O2可知，1mol金属钠完全反应生成过氧化钠的质量是39g，等质量的两块钠的物质的量相等，所以生成过氧化钠的质量大，即第一块钠的反应产物质量大。6．（2020·福建省高一期末）下面关于金属钠的描述正确的是（）A．钠的化学性质很活泼，在自然界里不能以游离态存在B．钠离子具有较强的还原性C．钠很软，在新材料领域没有用途D．将一小块钠投入水中时，立即放出氧气【答案】A【解析】A.钠的化学性质很活泼，在自然界里不能以游离态存在，只能以化合态存在，A正确；

B.钠原子最外层只有1个电子，易失去电子，具有较强的还原性，而钠离子最外层为8电子稳定结构，不再具有还原性，B错误；

C.钠有很多用途，例如钠和硫黄构成钠硫电池，C错误；

D.将一小块钠投入水中时，立即放出无色气体，但该气体是氢气，D错误；

答案选A。7．下列关于金属钠的叙述中，不正确的是（）A．金属钠是银白色金属，硬度很大B．在空气中加热时，金属钠剧烈燃烧，产生黄色火焰，生成过氧化钠C．金属钠与水反应时，浮在水面，熔成小球，快速游动D．由于金属钠易与空气中的成分发生化学反应，所以需要保存在煤油中【答案】A【解析】A选项金属钠硬度较小，质软，A错误故选A。8．（2019·江苏省高一期末）下列有关金属钠的说法正确的是（）A．密度比水大B．常温下易被氧气氧化C．能与水反应放出氧气D．保存在煤油中，实验剩余的金属钠不能放回原瓶【答案】B【解析】A项、金属钠的密度比煤油大，比水小，故A错误；B项、金属钠的的性质活泼，常温下易与空气中氧气反应生成氧化钠，故B正确；C项、金属钠的的性质活泼，与水反应生成氢氧化钠和氢气，故C错误；D项、金属钠的的性质活泼，易与空气中氧气反应，保存在煤油中，实验剩余的金属钠不能丢弃，应放回原瓶，故D错误；故选B。【点睛】因金属钠的的性质活泼，易与水、氧气反应，如在实验室随意丢弃，可引起火灾，实验时剩余的钠粒可放回原试剂瓶中是解答易错点。9．（2020·日喀则市拉孜高级中学高一期末）在实验室里，某同学取一小块金属钠做钠与水反应的实验。试完成下列问题：(1)切开的金属钠暴露在空气中，最先观察到的现象是_____________________，所发生反应的化学方程式是____________________________。(2)将钠投入水中后，钠熔化成一个小球，根据这一现象你能得出的结论是①____________________________，②_____________________________。将一小块钠投入盛有饱和石灰水的烧杯中，不可能观察到的现象是________。A．有气体生成B．钠熔化成小球并在液面上游动C．烧杯底部有银白色的金属钙生成D．溶液变浑浊(3)钠与水反应的离子方程式为___________________________。(4)根据上述实验过程中钠所发生的有关变化，试说明金属钠保存在煤油中的目的是_____。【答案】钠块表面由银白色变为暗灰色4Na＋O2===2Na2O钠与水反应放出热量钠的熔点低C2Na＋2H2O=2Na＋＋2OH－＋H2↑防止钠与空气中的氧气和水蒸气接触能力练10．（2020·禄劝彝族苗族自治县第一中学高一期中）下列关于钠及其化合物的说法正确的是（）A．钠的密度比水大 B．少量的钠可以保存在煤油中C．钠燃烧时生成氧化钠 D．金属钠着火立即用水扑灭【答案】B【解析】A.钠与水反应时，浮在水面，则钠的密度比水的小，A错误；B.钠的密度比煤油大，且不与煤油反应，故少量的钠可以保存在煤油中，B正确；C.钠燃烧时生成过氧化钠，C错误；D.金属钠能与水反应，钠着火不能用水灭火，应立即用沙子扑灭，D错误；答案为B。11．（2020·浙江省高一期末）下列物质中，不能与金属钠反应的是（）A．氧气 B．水 C．盐酸 D．煤油【答案】D【解析】A．金属钠与氧气反应，常温下生成Na2O，加热情况下生成Na2O2，A不合题意；B．金属钠与水反应生成NaOH和H2，反应方程式为：2Na+2H2O=2NaOH+H2↑，B不合题意；C．金属钠与盐酸反应生成NaCl和H2，反应方程式为：2Na+2HCl=2NaCl+H2↑，C不合题意；D．金属钠与煤油不反应且密度比煤油大，故通常金属钠保存在煤油中，D符合题意；答案为D。12．（2020·山东省高一期中）向盛适量冷水的烧杯中滴入1～2滴酚酞溶液，取一块绿豆粒大小的金属钠放入水中，下列实验现象、分析及结论都正确的是()选项实验现象分析及结论A钠投入水中，先沉入水底后浮出水面钠的密度比水小B熔成光亮小球反应放热，钠的沸点低C小球在水面上四处游动，有“嘶嘶”的响声发出产生的气体不均匀，推动小球四处游动，反应剧烈D溶液变红产生了碱性物质：Na+2H2O═NaOH+H2↑【答案】C【解析】【分析】钠的密度小于水，熔点低，与水剧烈反应生成氢氧化钠和氢气，现象总结为：浮水面、熔小球、乱游动、嘶嘶响。【详解】A．钠密度小于水浮水面，故A错误；B．钠投入水中，钠和水反应放热，钠熔点低，钠熔成金属小球，故B错误；C．反应过程中有“嘶嘶”的响声发出，说明产生的气体不均匀，推动小球四处游动，反应剧烈，故C正确；D．反应后溶液生成氢氧化钠遇到酚酞溶液变红，反应为2Na+2H2O═2NaOH+H2↑，故D错误；故选C。13．（2020·河北易县中学高一期中）取一小块金属钠放在燃烧匙里加热，下列实验现象：①金属熔化；②在空气中燃烧，放出白色火花；③燃烧后得白色固体；④燃烧时火焰为黄色；⑤燃烧后生成浅黄色固体物质。其中描述正确的是（）A．①②B．①②③C．①④⑤D．④⑤【答案】C【解析】①由于钠的熔点较低，先熔化，故①正确；②钠在加热条件下能在空气中燃烧，但不加热时，生成氧化钠，没有燃烧，并且观察不到白色火花，故②错误；③生成过氧化钠，为黄色固体，故③错误；④钠的焰色反应为黄色，燃烧时火焰为黄色，故④正确；⑤与氧气在加热条件下反应生成淡黄色过氧化钠固体，故⑤正确。答案选C。14．（2019·福建省尤溪第一中学高一月考）将一小块钠投入下列溶液时，既能产生气体又会出现沉淀的是A．稀H2SO4 B．氢氧化钠溶液 C．硫酸铜溶液 D．氯化钠溶液【答案】C【解析】A.钠投入到稀硫酸溶液中，钠不仅和稀硫酸反应还和水反应，稀硫酸和钠反应生成物是硫酸钠和氢气，不符合题意；B.氢氧化钠稀溶液和钠反应，实质是钠与水反应，生成物是氢氧化钠和氢气，不符合题意；C.硫酸铜溶液和钠反应，可看作钠先和水反应，然后生成的氢氧化钠再和硫酸铜反应，所以产物有蓝色沉淀、气体、硫酸钠，符合题意；D.钠和氯化钠溶液反应，实质是钠与水反应，生成物是氢氧化钠和氢气，不符合题意；答案选C。【点睛】该题是中等难度的试题，侧重对学生灵活运用基础知识解决实际问题的能力的培养。表面看钠与碱不反应，无方程式可写，但是钠却能够和溶液中的溶剂水反应，所以反应的实质就是钠与水的反应，另一方面还考查了学生的思维能力。15．（2020·山东省高一期中）下列关于金属钠的叙述中，正确的是（）A．将钠与水置于试管中进行反应，可防止反应时钠燃烧B．钠着火时应用干燥的沙土灭火C．钠在空气中受热时，熔化为银白色的小球，产生苍白色的火焰D．取用金属钠可用小刀切割，说明金属钠密度小【答案】B【解析】A.若反应置于试管中进行，反应空间太小，反应剧烈，容易发生危险，应将钠与水置于烧杯中进行反应，故A错误；B.钠是活泼金属，能与氧气、水反应，所以钠着火时应用干燥的沙土灭火，故B正确；C.钠在空气中受热时，熔化为银白色的小球，产生黄色火焰，生成淡黄色固体过氧化钠，故C错误；D.取用金属钠可用小刀切割，说明金属钠硬度小，故D错误；选B。16．（2020·甘肃省兰大附中高一期末）2019年诺贝尔化学奖颁给几位在锂离子电池研发领域做出贡献的科学家，锂单质化学性质与钠类似，活泼性比钠略弱。它的密度为0.534g/cm3，锂元素的焰色为紫红色，将绿豆大的锂投入水中，下列实验现象合理的有()①锂沉入水中②锂浮在水面上③水中有大量气泡④反应后在水中加入几滴石蕊试液，溶液变红⑤反应剧烈，发出紫红色火焰⑥锂四处游动A．②③ B．①③ C．②③⑤ D．②④⑤⑥【答案】A【解析】锂的密度比水小，因此锂浮在水上，故①错误；②正确；锂和水反应生成LiOH和H2，溶液中能产生大量气泡，故③正确；生成的LiOH使紫色石蕊试液变蓝，故④错误；锂和水反应相对平缓，放出的热量并不能使锂融化，且生成的H2并不能推动锂四处游动，故⑤⑥错误；答案选A。17．（2020·浙江省诸暨中学高一期中）观察是研究物质性质的基本方法。一同学将一小块金属钠露置于空气中，观察到下列现象：银白色变灰暗变白色表面潮湿白色固体，下列说法不正确的是（）A．①中钠发生了氧化反应 B．②变白色是因为生成了氢氧化钠C．③发生物理变化 D．④生成了碳酸氢钠【答案】D【解析】A．①中钠和氧气反应生成氧化钠，钠元素化合价升高，发生了氧化反应，故A正确；B．氢氧化钠是白色固体，②变白色是因为氧化钠和水反应生成了氢氧化钠，故B正确；C．氢氧化钠易潮解，③是氢氧化钠吸收空气中的水蒸气潮解，发生物理变化，故C正确；D．金属钠在空气中最终生成碳酸钠，④生成了碳酸钠，故D错误；答案选D。18．（2020·河北深州市中学高一期末）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个数是（）①MgSO4溶液②NaCl溶液③CuSO4溶液④饱和澄清石灰水⑤Ca(HCO3)2溶液A．1 B．2 C．3 D．4【答案】C【解析】①MgSO4溶液加入Na后，与水反应，生成氢氧化钠和氢气，氢氧根离子再与镁离子反应生成氢氧化镁沉淀，符合题意，①正确；②NaCl溶液加入Na后，与水反应，生成氢氧化钠和氢气，无沉淀生成，与题意不符，②错误；③CuSO4溶液加入Na后，与水反应，生成氢氧化钠和氢气，氢氧根离子再与铜离子反应生成氢氧化铜蓝色沉淀，与题意不符，③错误；④饱和澄清石灰水加入Na后，与水反应，生成氢氧化钠和氢气，反应放热，且消耗水，溶解溶质的质量减小，有白色氢氧化钙沉淀出现，符合题意，④正确；⑤Ca(HCO3)2溶液加入Na后，与水反应，生成氢氧化钠和氢气，氢氧根离子再与碳酸氢根离子反应生成碳酸根离子，碳酸根离子与钙离子反应生成白色的碳酸钙沉淀，符合题意，⑤正确；综上所述，答案为C。19．金属钠是实验室里常用的一种化学试剂，请回答下列问题：（1）在实验室里，取用沉浸在煤油中的金属钠的操作方法是__________________。（2）在空气中切开一块金属钠，可看到断面呈________色，具有金属光泽，但断面很快变____________，主要是由于生成一薄层____________。（3）若把钠放在石棉网上加热可观察到____________________________________，反应的化学方程式是______________________________。【答案】用镊子夹取一小块钠，用滤纸吸干表面的煤油，放在玻璃片上，用小刀切下黄豆粒大小的一小块钠，剩余的立刻放回原瓶银白暗氧化钠先熔化成光亮的银白色小球，后剧烈燃烧，发出黄色火焰，生成淡黄色固体2Na＋O2Na2O2【解析】【分析】钠的性质很活泼，能够与氧气、水等发生反应，钠为银白色，质软、熔点低，密度比水小，据以上分析解答。【详解】（1）钠质地软，易氧化，密度比煤油大，在实验室里，取用沉浸在煤油中的金属钠的操作方法是：用镊子夹取一小块钠，用滤纸吸干表面的煤油，放在玻璃片上，用小刀切下黄豆粒大小的一小块钠，剩余的立刻放回原瓶；故答案为：用镊子夹取一小块钠，用滤纸吸干表面的煤油，放在玻璃片上，用小刀切下黄豆粒大小的一小块钠，剩余的立刻放回原瓶；（2）钠是银白色易氧化的金属，在空气中切开一块金属钠，可看到断面呈银白色，具有金属光泽，但断面很快变暗，主要是由于生成一薄层氧化钠；故答案为：银白；暗；氧化钠；（3）钠在氧气中燃烧，生成过氧化钠，若把钠放在石棉网上加热可观察到先熔化成光亮的银白色小球，后剧烈燃烧，发出黄色火焰，生成淡黄色固体，反应的化学方程式是2Na＋O2Na2O2；故答案为：先熔化成光亮的银白色小球，后剧烈燃烧，发出黄色火焰，生成淡黄色固体；2Na＋O2Na2O2。20．（2020·湖北省高一期中）在课堂上，老师演示了金属钠与溶液反应的实验，同学们观察到该反应中生成了蓝色的沉淀和气泡，而没有发现铜单质。某同学想，会不会是因为生成的铜较少而被蓝色沉淀所覆盖从而没有被发现呢？于是他想课后到实验室继续探究，希望进一步用实验来验证自己的猜测是否正确。(1)假如你是该同学，请你写一份实验准备单交给老师，要求老师提供必需的用品。①实验探究的目的：___________。②探究所依据的化学原理：_____________。③实验必需的仪器或用品：小刀、玻璃片、滤纸、漏斗、玻璃棒、铁架台、____和烧杯；药品：金属钠、溶液和______。(2)该同学在探究实验中意外地发现了生成的蓝色沉淀中混有少量的黑色难溶物，而所使用的药品均没有问题，你认为该黑色难溶物是____________(填化学式)，生成该黑色难溶物的原因是(结合化学方程式和必要的文字作答)____________。【答案】验证钠与硫酸铜溶液反应是否有铜生成Cu(OH)2可溶于稀盐酸(或稀硫酸)而Cu不溶镊子稀盐酸(或稀硫酸)CuO钠与水反应放出的热使生成的Cu(OH)2部分分解，Cu(OH)2CuO+H2O【解析】【分析】欲探究钠与CuSO4溶液反应是否置换出铜，应从Cu与Cu(OH)2的不同性质入手探究，最简单的实验是将沉淀分离出来后用盐酸溶解，据此可确定所需的仪器和药品；至于黑色难溶物，可能是Cu(OH)2分解生成的CuO，据此分析解答。【详解】(1)①由猜想为生成的铜较少被蓝色沉淀所覆盖而没有被发现，可知实验探究目的为验证钠与CuSO4溶液反应是否有铜生成，故答案为：验证钠与CuSO4溶液反应是否有铜生成；②探究所依据的化学原理为氢氧化铜可溶于盐酸而铜不溶，Cu(OH)2+2HCl═CuCl2+2H2O，故答案为：氢氧化铜可溶于盐酸而铜不溶；③实验必需仪器：小刀、玻璃片、滤纸、漏斗、玻璃棒、铁架台、镊子和烧杯；实验药品：金属钠、CuSO4溶液和盐酸(或稀硫酸)，故答案为：镊子；稀盐酸(或稀硫酸)；(2)该同学在探究实验中意外地发现生成的蓝色沉淀中混有少量的黑色难溶物，而所使用的药品均没有问题，该黑色难溶物可能是CuO，可能是因为钠与水反应放出的热使生成的Cu(OH)2部分分解，Cu(OH)2CuO+H2O，故答案为：CuO；钠与水反应放出的热使生成的Cu(OH)2部分分解，Cu(OH)2CuO+H2O。【点睛】本题的易错点为(1)③，要注意根据实际实验分析判断需要的仪器用品和药品。21．（2020·夏津第一中学高一月考）某学生为探究钠与二氧化碳的反应，利用如图装置进行实验。已知PdCl2能被一氧化碳还原得到黑色的Pd．请回答下列问题：(1)请