2024-2025学年新教材高中化学第2章海水中的重要元素-钠和氯第1节课时1活泼的金属单质-钠学案新人教版必修第一册

PAGE8-课时1活泼的金属单质——钠发展目标体系构建1.在探讨钠性质的过程中，能依据探讨目的设计探究方案，培育学生“证据推理与创新意识”的核心素养。2.通过学习钠性质的应用，感受化学的魅力，培育学生“社会责任”的核心素养。一、钠的存在与物理性质1．钠元素在自然界中都以化合物的形式存在，如NaCl、Na2CO3、Na2SO4等。2．钠的物理性质钠为银白色固体，密度为0.971_g/cm3，比水的密度小；熔沸点较低，分别为97.8_℃和883℃，硬度小，用小刀可以切割。二、钠的原子结构与化学性质钠原子的结构示意图为，最外层只有1个电子，在化学反应中简单失电子，表现很强还原性。1．钠与非金属单质反应钠与氧气的反应反应条件室温加热试验步骤试验现象新切开的钠具有银白色的金属光泽，在空气中很快变暗先加热坩埚，将钠块投入热坩埚中。钠先熔化成小球，然后猛烈燃烧，火焰呈黄色，生成淡黄色固体化学方程式4Na＋O2=2Na2O2Na＋O2eq\o(=,\s\up10(△))Na2O2结论：钠与O2反应时，条件不同，产物不同。(1)在试验中，钠如何保存？[提示]保存在石蜡油或煤油中，以隔绝空气。(2)写出Na与Cl2、S在加热条件下反应的化学方程式。[提示]2Na＋Cl2eq\o(=,\s\up10(△))2NaCl、2Na＋Seq\o(=,\s\up10(△))Na2S。2．钠与H2O反应试验探究(1)依据氧化还原反应规律，预料Na与H2O反应的生成物为NaOH、H2。(2)试验探究现象缘由浮钠浮在水面上钠的密度比水小熔熔成闪亮的小球钠的熔点低且反应放热游钠在水面上快速游动反应产生气体推动钠游动响发出“嘶嘶”声响钠与水反应猛烈红溶液变红反应生成碱性物质提示：Na与水反应除上述现象外，还可能有火花或伴有爆鸣声。主要因为反应猛烈，放出大量热引起的。(3)试验结论：钠与水反应猛烈，生成NaOH，化学方程式是2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑。离子方程式为2Na＋2H2O=2Na＋＋2OH－＋H2↑，氧化剂为H2O。钠等活泼金属着火时如何灭火？为什么不用H2O灭火？[提示]需用干燥的沙土灭火。钠与H2O反应生成可燃性气体H2，易燃烧和爆炸。1．推断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)钠是银白色金属，熔点低，硬度大。 ()(2)钠在反应时，只能作还原剂。 ()(3)钠与O2反应只能生成淡黄色固体Na2O2。 ()(4)钠与H2O反应比钠与盐酸反应更猛烈。 ()[答案](1)×(2)√(3)×(4)×2．将金属钠放在燃烧匙中加热使其燃烧，不行能出现的现象是()A．金属钠熔化为小球状B．火焰为黄色C．燃烧后得到一种白色固体D．燃烧后得到一种淡黄色固体[答案]C3．钠与水反应生成NaOH和H2，将一小块钠投入盛有饱和澄清石灰水的试管里，下列说法正确的是()A．钠与碱溶液不反应 B．没有气体产生C．有银白色物质生成 D．溶液变浑浊[答案]D钠的化学性质(1)将一块钠投入CuSO4溶液中，试验现象为钠马上熔为小球，并浮在水面四处游动，伴有嘶嘶的声响，同时溶液中有蓝色沉淀生成。请说明上述现象并写出有关化学方程式。[答案]钠投入CuSO4溶液中，Na先与H2O反应生成NaOH和H2,2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑；生成的NaOH与CuSO4反应生成蓝色沉淀Cu(OH)2,2NaOH＋CuSO4=Cu(OH)2↓＋Na2SO4。(2)将钠分别投入水和盐酸中，哪个反应更猛烈？写出Na与盐酸反应的离子方程式。[答案]盐酸中反应更猛烈，2Na＋2H＋=2Na＋＋H2↑。1．钠露置在空气中的改变eq\x(\a\al(银白色金属钠,Na))eq\o(→,\s\up10(O2),\s\do10(①))eq\x(\a\al(表面变暗,生成Na2O))eq\o(→,\s\up10(H2O),\s\do10(②))eq\x(\a\al(出现白色固体,生成NaOH))eq\o(→,\s\up10(H2O),\s\do10(③))eq\x(\a\al(表面变成溶液,NaOH潮解))eq\o(→,\s\up10(CO2),\s\do10(④))eq\x(\a\al(白色块状物质,生成Na2CO3·10H2O))eq\o(→,\s\up10(风化),\s\do10(⑤))eq\x(\a\al(白色粉末状物质,生成Na2CO3))留意：潮解为物理改变，风化为化学改变。2．发生主要改变的化学方程式：(1)4Na＋O2=2Na2O(2)Na2O＋H2O=2NaOH(3)2NaOH＋CO2=Na2CO3＋H2ONa2CO3＋10H2O=Na2CO3·10H2O(4)Na2CO3·10H2O=Na2CO3＋10H2O3．钠与酸、碱、盐溶液的反应(1)与酸溶液反应(2)与碱溶液反应：其实质是钠与水的反应如钠与氢氧化钠溶液的反应，即钠与水的反应。(3)与盐溶液反应留意：在没有H2O存在时，在确定条件下，Na与盐反应也可以置换出某些盐；在无水时，4Na＋TiCl4eq\o(=,\s\up10(高温),\s\do10(熔融))Ti＋4NaCl。【典例】将少量金属钠分别投入下列物质的水溶液中，有气体放出，且溶液质量减轻的是()A．HClB．NaOHC．K2SO4D．CuSO4D[将少量钠投入题述四种物质的水溶液中，均有H2产生，故都满意题目的第一个条件“有气体放出”，而反应后“溶液质量减轻”是指投入的金属钠的质量小于脱离溶液的物质的质量。在A、B、C三个选项中只有H2放出，故溶液质量是增加的。D选项中由于Na与H2O反应生成的NaOH还能接着与CuSO4反应析出Cu(OH)2沉淀：2Na＋CuSO4＋2H2O=Cu(OH)2↓＋Na2SO4＋H2↑，故反应后溶液质量减轻。][借题发挥](1)若将题干中的“且质量减轻”改成“且有沉淀生成”，答案应选________。(2)若题干不变，将B项改成“饱和NaOH溶液”是否可选________(填“是”或“否”)，缘由是____________________。[答案](1)D(2)是Na与H2O反应，H2O削减，NaOH析出金属钠与水、酸、盐溶液反应现象分析的一般思路(1)共性：浮：钠浮在液面上；熔：钠熔化成光亮的小球；游：在液面上不停地游动直至反应完；响：反应中不停地发出“嘶嘶”的响声。(2)差异性：与酸反应时，由于溶液中H＋浓度较大，反应比钠与水猛烈，最终钠可能在液面上发生燃烧；与盐溶液反应时，还可能会生成沉淀(如生成难溶碱)、气体(NH3)等。1．钠露置在空气中易变质，其变质过程中不行能产生的物质是()A．Na2OB．NaOHC．NaHCO3D．Na2CO3[答案]C2．将一块钠投入盛有煤油和水的烧杯中，视察到的现象可能是()A．钠在水层中反应并四处游动B．钠停留在煤油层中不发生反应C．钠在煤油中反应并四处游动D．钠在煤油与水的界面处反应并可能上下跳动D[金属钠的密度大于煤油，小于水，Na与水发生化学反应：2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑，产生气体推动钠上浮，钠的密度大于煤油，又回落到水层，接着反应，因此金属钠在煤油和水的界面处反应，并上下跳动。]3．将一小块钠投入下列溶液中，既能产生气体又会出现沉淀的是()①稀硫酸②稀氢氧化钠溶液③硫酸铁溶液④氯化镁溶液⑤饱和澄清石灰水A．①②③B．①③⑤C．②③④D．③④⑤D[①、②只产生H2，发生的反应为2Na＋H2SO4=Na2SO4＋H2↑，2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑；③、④中钠除了与水反应产生H2外，生成的NaOH还与Fe2(SO4)3、MgCl2发生复分解反应，产生Fe(OH)3和Mg(OH)2沉淀。钠投入饱和澄清石灰水其实就是跟水反应，由于是饱和石灰水，钠与水反应消耗水且反应放热，原溶液中的氢氧化钙会析出而变浑浊。]素材1如图所示，在烧杯中盛有100mL蒸馏水，水中悬浮着一个表面光滑、耐碱、耐热的小球(此球稳定在水的中心)，将10g金属钠分多次投入水中，最终使烧杯内的液体复原到原来蒸馏水的温度。在投入钠的过程中小球上升。问题探究：(1)10gNa分多次投入的主要缘由是什么？(2)10gNa全部投入完毕所进行的次数可能是________(已知ρNa＜ρH2O)。为什么？A．5次 B．10次C．大于10次(3)小球上升的主要缘由是什么？(4)试验涉及的离子方程式为______________________。(5)若将100mL蒸馏水换成100mLFe2(SO4)3溶液，则小球是上升还是下降？为什么？写出反应的有关离子方程式。[答案](1)钠与水反应猛烈，放出的热量多，易发生爆炸。(2)C钠的密度小于1g·cm－3，黄豆粒大小的一块钠的体积(立方体的边长确定小于1cm)小于1cm3，则其质量小于1g，故10g钠全部投入完毕所进行的次数要大于10次。(3)钠与水反应生成NaOH，NaOH溶液的密度大于水的，小球受到浮力增大。(4)2Na＋2H2O=2Na＋＋2OH－＋H2↑(5)小球下降，因为Fe3＋生成了Fe(OH)3沉淀，溶液变成Na2SO4溶液，密度变小，小球受到浮力变小。素材2如右图所示，先用弹簧夹夹住橡皮管，点燃钠(足量)，快速伸入瓶中并塞上瓶塞。钠接着燃烧，待反应完全并冷却至原温度，打开弹簧夹，烧杯中水通过导管流入瓶中。问题探究：(1)写出钠燃烧的化学方程式，钠燃烧时瓶中的现象是什么？(2)水流入瓶中的缘由是什么？(3)假设装置气密性良好且操作正确，生成物与H2O不接触，流入瓶中水的体积约占瓶内原有空气体积几分之几？为什么？[答案](1)2Na＋O2eq\o(=,\s\up10(点燃))Na2O2，黄色火焰，产生淡黄色固体(2)瓶内O2削减，压强减小(3)eq\f(1,5)，因为Na是足量的，广口瓶里的O2将被完全耗尽而使瓶内压强减小，故打开弹簧夹，烧杯里的H2O将沿导管进入广口瓶内，水体积约占瓶内空气的eq\f(1,5)通过素材1中Na与H2O反应试验和素材2中Na与O2反应试验，培育了学生“试验探究与创新意识”的核心素养。1．金属钠是一种活泼金属，除了具有金属的一般性质外，还具有自己的特性。下列关于钠的叙述中，正确的是()A．钠是银白色金属，熔点低，硬度大B．钠放置在空气中，会快速被氧化生成淡黄色的氧化钠C．在氧气中加热时，金属钠猛烈燃烧，发出黄色火焰D．金属钠可存放于烧杯中C[A中，钠的硬度小，可用小刀切割；B中，放置在空气中，钠被缓慢氧化生成白色的Na2O；D中，钠与氧气反应，应密闭保存。]2．将一小块钠投入下列溶液中，既能产生气体又能出现沉淀的是()A．BaCl2溶液 B．K2SO4溶液C．FeCl3溶液 D．稀盐酸C[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。]3．等质量的两块钠，第一块钠在足量氧气中加热，其次块钠放置在空气中，待反应完全后，下列说法正确的是()A．第一块钠失去的电子多B．两块钠失去的电子一样多C．其次块钠的生成物质量较大D．两块钠的生成物质量一样大B[钠与氧气反应，常温下生成氧化钠，加热时生成过氧化钠，两种状况钠都是从0价上升到＋1价，只要钠的量相等，失去的电子数目确定相等；因为钠的质量相同，生成过氧化钠和氧化钠的物质的量相同，但等量的钠在这两种状况下结合的氧不一样多，加热时生成的过氧化钠质量较大，所以B正确。]4．不能正确表示下列反应的离子方程式是()A．钠与水反应：2Na＋2H2O=2Na＋＋2OH－＋H2↑B．钠与CuSO4溶液反应：2Na＋Cu2＋=Cu＋2Na＋C．钠与盐酸反应：2Na＋2H＋=2Na＋＋H2↑D．钠跟氯化钾溶液反应：2Na＋2H2O=2Na＋＋2OH－＋H2↑B[B中钠与CuSO4溶液反应的实质是钠与水反应生成的氢氧化钠再与CuSO4反应，总化学方程式为2Na＋2H2O＋CuSO4=Cu(OH)2＋H2↑＋Na2SO4。]5．金属钠是在1807年通过电解氢氧化钠制得的，这个原理应用于工业生产，约在1891年才获得胜利。1921年实现了电解氯化钠制钠的工业方法，其反应原理是2NaCl(熔融)eq\o(=,\s\up10(电解))2Na＋Cl2↑。回答下列有关单质钠的问题：(1)保存金属钠的正确方法是________。A．放在棕色瓶中 B．放在细沙中C．放在水中 D．放在煤油中(2)将一小块钠放在水平放置的试管中部，用酒精灯加热充分反应(如图所示)，请写出该反应的化学方程式__________________________________________________________________________________________________________，生成物的颜色为________。(3)Na、NaOH久置空气中最终都是变为________(填化学式)。(4)将一小块金属钠投入CuCl2溶液中，发生反应的方程式为_____________________________________________________。[解析](1)钠是很活泼的金属元素，其单质极易与水或氧气反应，又因为钠的密度小于水而大于煤油，因此钠通常保存在煤油中。(2)将一小块钠放在水平放置的试管中部，加热，反应方程式为2Na＋O2eq\o(=,\s\