2025年高中化学新教材同步 必修第一册 第2章　第1节　第1课时　活泼的金属单质-钠　钠的氧化物

第一节钠及其化合物第1课时活泼的金属单质——钠钠的氧化物[核心素养发展目标]1.能从钠原子的结构(微观)分析认识钠是一种非常活泼的金属,具有很强的还原性(宏观)。2.从物质类别、元素化合价的角度认识氧化钠与过氧化钠的性质。3.设计实验探究钠与氧气和水的反应、过氧化钠与水的反应,会分析钠与酸、碱、盐溶液的反应,促进“证据推理与模型认知”化学核心素养的发展。一、钠的原子结构、物理性质及钠与非金属单质的反应1.钠元素的原子结构及存在2.钠与非金属单质的反应(1)钠与氧气的反应结合教材实验2⁃1、实验2⁃2完成下表:条件常温加热实验现象新切开的钠具有银白色的金属光泽,在空气中很快变暗钠先熔化,然后剧烈燃烧,火焰呈黄色,生成淡黄色固体化学方程式4Na+O22Na2O(Na2O为白色)2Na+O2Na2O2(Na2O2为淡黄色)实验结论①物理性质:钠具有银白色的金属光泽,硬度小,熔点低,密度大于煤油,通常保存在煤油或石蜡油中;②反应条件不同,钠与氧气反应的产物不同思考书写钠在常温及加热条件下分别和O2反应的化学方程式,并用双线桥标出电子转移,比较等质量的钠完全反应转移电子的关系。提示①生成Na2O:;②生成Na2O2:。则相同质量的两块钠,分别发生上述反应,转移的电子数:①=②。(2)钠与其他非金属单质的反应钠与其他非金属单质化合生成的化合物中钠只显+1价。试写出钠和氯气反应的化学方程式:2Na+Cl22NaCl。1.判断正误(1)钠元素在自然界中有的以单质的形式存在 ()(2)金属钠能存放于煤油中,也可存放于石蜡油中 ()(3)常温下,钠与氧气反应生成淡黄色固体 ()(4)取用钠时,可以用手直接接触 ()(5)实验中取出的药品都不能再放回原试剂瓶 ()答案(1)×(2)√(3)×(4)×(5)×2.下列各组物质中的两种物质发生反应时,反应条件或反应物用量的改变,对生成物没有影响的是 ()A.Ca(OH)2和CO2 B.Na和O2C.Zn和盐酸 D.C和O2答案C解析Zn和盐酸反应只生成氯化锌和氢气,反应条件或反应物用量的改变,对生成物没有影响,故选C。二、钠和水的反应1.理论预测(1)从物质组成的角度来看,钠含有Na元素,水含有H、O元素。(2)从元素价态的角度来看,钠具有还原性,水具有氧化性,二者发生氧化还原反应生成NaOH和H2。2.实验探究实验操作实验现象结论或解释钠浮在水面上钠的密度比水小钠熔化成闪亮的小球钠的熔点低,反应放热小球在水面上迅速游动反应产生的氢气推动小球运动与水反应发出“嘶嘶”的响声,逐渐变小,最后消失钠与水剧烈反应,产生气体反应后溶液的颜色逐渐变红有碱性物质生成3.实验结论钠与水剧烈反应,生成氢氧化钠和氢气。(1)化学方程式是2Na+2H2O2NaOH+H2↑;离子方程式是2Na+2H2O2Na++2OH-+H2↑。(2)实质:钠置换水电离出的H+生成H2。思考某同学设计实验探究钠与酸、碱、盐溶液的反应,将一块绿豆粒大小的钠分别投入盛有①稀盐酸、②饱和澄清石灰水和③CuSO4溶液的三个烧杯中,回答下列问题。(1)实验①中,钠与稀盐酸反应比钠与水反应更剧烈,试写出钠与稀盐酸反应的化学方程式。若稀盐酸不足量,金属钠能否剩余,为什么?提示2Na+2HCl2NaCl+H2↑。不能剩余;稀盐酸不足,过量的钠会与溶剂水继续反应生成NaOH和H2。(2)实验②中,饱和澄清石灰水出现白色浑浊,试分析原因。提示Ca(OH)2的溶解度随温度升高而降低,钠与水反应放出热量且消耗溶剂水,石灰水过饱和,析出Ca(OH)2固体,产生白色浑浊。(3)实验③中,产生蓝色絮状沉淀,未观察到产生紫红色金属铜。请结合化学方程式分析产生上述现象的原因。提示钠先与水发生反应:2Na+2H2O2NaOH+H2↑,NaOH再与CuSO4发生复分解反应生成Cu(OH)2蓝色沉淀:2NaOH+CuSO4Cu(OH)2↓+Na2SO4。特别提示钠与酸、碱、盐反应的两个易错点①钠投入碱溶液中,并非都析出溶质,产生浑浊,要考虑反应消耗水、碱溶液是否饱和等,若碱溶液不饱和,可能不产生沉淀。②钠并非不能置换出金属。高温下,工业上常用钠作还原剂来冶炼金属Ti等:TiCl4+4Na4NaCl+Ti。钠与溶液的反应遇水记五点:浮熔游响红。遇酸酸优先,遇盐水在前。1.判断正误(1)钠的密度比水小,比煤油大 ()(2)钠失火时不能用水扑灭,应该用干燥的沙土盖灭 ()(3)钠与水反应的离子方程式为Na+H2ONa++OH-+H2↑ ()(4)钠投入NaOH溶液中,无明显现象 ()(5)钠投入饱和食盐水中,有晶体析出 ()答案(1)√(2)√(3)×(4)×(5)√2.(2023·四川眉山仁寿一中高一期中)将少量的金属钠投入下列稀溶液中,充分反应后,最终不会产生沉淀的是 ()A.硫酸铜溶液 B.氯化钠溶液C.饱和氢氧化钠溶液 D.氯化镁溶液答案B解析钠和水反应生成NaOH和氢气,NaOH和硫酸铜、氯化镁分别反应生成Cu(OH)2、Mg(OH)2沉淀,饱和NaOH溶液中溶剂水反应被消耗且有NaOH生成,会有NaOH析出;少量钠投入到氯化钠稀溶液中,不会产生沉淀,故选B。三、氧化钠和过氧化钠1.Na2O的性质Na2O是一种白色固体,属于碱性氧化物,能与水、酸、酸性氧化物等发生化学反应。写出下列反应的化学方程式:(1)氧化钠与水反应:Na2O+H2O2NaOH。(2)氧化钠与盐酸反应:Na2O+2HCl2NaCl+H2O。(3)氧化钠与二氧化碳反应:Na2O+CO2Na2CO3。2.Na2O2的性质Na2O2是一种淡黄色固体。(1)实验探究过氧化钠与水的反应实验操作实验现象①试管外壁发烫,带火星的木条复燃;②用pH试纸检验反应所得溶液呈碱性实验结论Na2O2与水反应放热,化学方程式为2Na2O2+2H2O4NaOH+O2↑(2)Na2O2与CO2反应也会产生O2,试写出反应的化学方程式:2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2。思考1利用化学方程式和单线桥,对比分析过氧化钠与水、过氧化钠与二氧化碳的反应。提示①与H2O反应:②与CO2反应:相同质量的Na2O2分别与H2O和CO2反应,转移的电子数:①=②,若1个Na2O2与H2O反应则转移1个电子。思考2把Na2O2固体加入盛有酚酞溶液的试管中,观察到有气泡冒出,溶液变红后又褪色。结合Na2O2的性质解释其原因。提示Na2O2与水反应生成NaOH和O2,可看到有气体生成;NaOH使酚酞溶液变红,Na2O2具有强氧化性,又使溶液褪色。3.Na2O2的应用(1)Na2O2可在呼吸面具或潜水艇中作为氧气的来源。(2)Na2O2中氧元素的化合价为-1价,具有强氧化性,可作漂白剂。1.判断正误(1)Na2O与Na2O2均为碱性氧化物 ()(2)Na2O与Na2O2中的氧元素的化合价不相同,钠元素的化合价相同 ()(3)Na2O与Na2O2的阴、阳离子个数比均为1∶2 ()(4)Na2O2与H2O的反应中,H2O是还原剂 ()(5)将Na2O投入盛有水(滴有酚酞溶液)的试管中,溶液变成红色,振荡试管后溶液褪色 ()答案(1)×(2)√(3)√(4)×(5)×2.下列对于Na2O、Na2O2的比较正确的是 ()A.Na2O2、Na2O久置于空气中变为白色NaOH固体B.Na2O、Na2O2都是易溶于水(与水反应)的白色固体C.Na2O2在和CO2的反应中既是氧化剂又是还原剂D.Na2O2、Na2O均可作供氧剂答案C解析Na2O、Na2O2久置于空气中变为白色Na2CO3固体,故A项错误;Na2O2是淡黄色固体,故B项错误;Na2O2与CO2反应时,Na2O2中的氧元素发生了氧化还原反应,Na2O2既作氧化剂又作还原剂,故C项正确;Na2O与CO2或H2O反应时无氧气产生,不能作供氧剂,故D项错误。氧化钠与过氧化钠的比较物质氧化钠(Na2O)过氧化钠(Na2O2)色、态白色固体淡黄色固体氧元素化合价-2-1阴、阳离子个数比1∶21∶2是否为碱性氧化物是否化学性质相同点都能与水反应生成氢氧化钠,都能与CO2反应生成Na2CO3不同点过氧化钠与水、二氧化碳反应有氧气产生,具有强氧化性,而Na2O不具有强氧化性1.在探究钠与冷水的反应实验中,无法体现的性质是 ()A.钠的密度小于水B.金属钠具有良好的导热性C.金属钠的熔点低D.钠具有很强的还原性答案B解析钠和水反应时,钠浮在水面上,说明钠的密度小于水,故A不符合题意;钠与水反应的实验中,无法体现金属钠具有良好的导热性,故B符合题意;钠与水反应时,钠迅速熔成小球,说明金属钠的熔点低,故C不符合题意;钠能和冷水反应说明钠的性质很活泼,容易失去电子,具有很强的还原性,故D不符合题意。2.(2024·江西庐山一中高一期末)下列关于钠及其化合物的说法不正确的是 ()A.Na2O中氧元素的化合价为-2价,Na2O2中氧元素的化合价为-1价B.当火灾现场存放有大量金属钠时,不可以用泡沫灭火器来灭火,要用沙土C.钠在空气中燃烧,发出黄色火焰,生成白色固体D.钠与水反应时能看到钠浮在水面上并四处游动答案C解析Na在空气中点燃,生成的主要产物为淡黄色的Na2O2,故选C。3.“神舟”号载人航天器中,宇航员所在的返回舱都是密封的,宇航员吸入氧气,呼出二氧化碳,如果二氧化碳浓度过大,会使宇航员困乏,呼吸频率加快,严重的会窒息,为使二氧化碳浓度降低而保持舱内氧气的适当比例,可以在返回舱内放入 ()A.Na2O2 B.Na2CO3C.NaOH D.氧气瓶答案A解析由于2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2,所以Na2O2可以使CO2浓度降低而保持舱内O2的适当比例。4.(2023·江苏梅村高中高一期中)现用金属钠和空气制备纯度较高的Na2O2,装置如图所示。请回答下列问题:(1)为完成实验应将装置丁接在装置(填“甲乙”或“乙丙”)之间,且装置丁中盛放的试剂是。

(2)装置丙的作用是。

(3)为制得更纯的Na2O2,应先,后。

(4)点燃酒精灯后,观察到装置乙中的现象为钠先熔化成闪亮的小球,后剧烈燃烧(请把乙中现象补充完整)。

答案(1)甲乙浓硫酸(2)防止空气中的水蒸气和二氧化碳进入装置乙中(3)通空气点燃酒精灯(4)产生黄色火焰,生成淡黄色固体解析(1)空气中的H2O、CO2均能影响Na2O2的纯度,且钠能与水反应,利用NaOH溶液可除去空气中的CO2,利用浓硫酸可干燥空气,所以装置丁中盛放的试剂是浓硫酸,为完成实验应将装置丁接在装置甲和装置乙之间。课时对点练[分值:100分](选择题1~12题,每小题6分,共72分)题组一金属钠的存在、保存、性质1.下列有关钠的存在、保存及取用方法的描述正确的是 ()A.钠在自然界中主要以化合物的形式存在,少量以单质的形式存在B.钠需要密封保存在四氯化碳中C.实验室中可直接用药匙取用钠D.实验室中取用后剩余的钠要放回原试剂瓶中答案D解析钠在自然界中都以化合物的形式存在,A项错误;四氯化碳的密度比钠大,不能用来保存钠,B项错误;实验室中用镊子取用钠,C项错误;取用后剩余的钠必须放回原试剂瓶中,D项正确。2.(2024·广东汕头高一统考)物质间的转化是认识化学的重要途径,下列物质之间的转化不能通过一步实现的是 ()A.Na→Na2O2 B.Na→Na2CO3C.Na→NaOH D.Na→NaCl答案B3.等质量的两块钠,第一块在足量氧气中加热,第二块与足量氧气在常温下充分反应,则下列说法正确的是 ()A.第一块钠失去电子数多B.两块钠失去电子数一样多C.第二块钠的反应产物质量较大D.两块钠的反应产物质量一样大答案B解析不论是加热还是常温缓慢氧化,最终都是Na0→Na+1,故等质量的两块钠失去的电子数一样多;但加热时产物为Na2O2,而常温时产物为Na2O,故第一块钠的反应产物质量大4.(2023·北京人大附中高一月考)已知Fe(OH)3为红褐色、难溶于水的物质。下列关于钠的反应现象的叙述不正确的是 ()选项操作反应现象A切开钠,持续观察颜色变化钠切面颜色先变暗,最后呈淡黄色B把小块钠投入硫酸铁溶液中钠浮在水面上四处游动,产生红褐色沉淀C把小块钠投入饱和氢氧化钠溶液中钠浮在水面上四处游动,产生白色浑浊D把钠放入坩埚中加热钠先熔化后燃烧,产生黄色火焰答案A解析切开钠,钠切面由银白色变暗,不会变为淡黄色,A错误。题组二Na2O和Na2O2的性质5.将(NH4)2CO3固体置于试管中加热,生成的气体依次通过盛有足量Na2O2的干燥管、足量浓硫酸的洗气瓶,最终得到的气体是 ()A.NH3 B.O2C.H2O D.CO2答案B解析(NH4)2CO3受热分解生成NH3、H2O、CO2,通过过氧化钠,H2O、CO2转化成O2,再通过足量浓硫酸,NH3被吸收,只剩下O2,答案选B。6.(2023·福建德化一中高一月考)下列叙述正确的是 ()A.Na2O与Na2O2都能和水反应生成碱,它们都是碱性氧化物B.Na2O能继续被氧化成Na2O2,Na2O2比Na2O稳定C.Na2O与CO2发生化合反应生成Na2CO3,Na2O2与CO2发生置换反应生成O2D.Na2O有氧化性,Na2O2只有还原性答案B解析Na2O是碱性氧化物,Na2O2与酸反应生成盐、水和氧气,不是碱性氧化物,A错误;Na2O2与CO2发生氧化还原反应生成O2,不符合置换反应的定义,C错误。题组三Na、Na2O2性质探究实验7.如图所示,在蒸发皿中放一小块钠,加热至熔化成小球时,用玻璃棒蘸取少量无水CuSO4粉末与其接触,瞬间产生耀眼的火花,同时有红色物质生成。下列说法错误的是 ()A.钠受热易熔成小球说明其熔点低B.钠与CuSO4粉末反应时放出大量热C.一定条件下,Na可与CuSO4反应生成CuD.将无水CuSO4粉末改为CuSO4溶液,反应现象相同答案D解析在蒸发皿中放一小块钠,加热至熔化,说明钠的熔点低,故A正确;根据题意可知,反应放热,一定条件下,Na可与CuSO4反应生成Cu,故B、C正确;将无水CuSO4粉末改为CuSO4溶液,则钠先与水反应生成氢氧化钠,氢氧化钠再与硫酸铜反应生成氢氧化铜,不会置换出铜单质,反应现象不同,故D错误。8.某同学结合所学知识探究Na2O2与H2能否反应,设计装置如图,下列说法正确的是 ()A.装置A中锌粒可用铁粉代替B.装置B中盛放碱石灰,目的是除去A中挥发出来的少量水蒸气C.装置C加热前,必须先用试管在干燥管管口处收集气体,检验气体纯度D.装置D中的试剂用碱石灰代替也可以达到实验目的答案C解析盐酸易挥发,B装置中应为碱石灰,目的是除去A中挥发出来的HCl和水蒸气,故B错误;氢气具有可燃性,不纯时加热易发生爆炸,则加热试管前,必须先用试管在干燥管管口处收集气体,检验气体纯度,应先收集气体并点燃,通过爆鸣声判断气体的纯度,故C正确;装置D中的无水硫酸铜是检验Na2O2和H2反应是否生成了H2O,用碱石灰代替无法达到目的,故D错误。9.(2024·昆明高一期末)下列关于钠及其化合物的说法正确的是 ()A.Na和Na+都具有强还原性B.Na2O和Na2O2长期露置于空气中,最终产物不相同C.将足量的Na2O和Na2O2分别加入含有酚酞的水中,最终所得溶液均为红色D.将少量Na和Na2O2分别加入CuSO4溶液中,均产生蓝色沉淀同时放出无色气体答案D解析Na具有强还原性,Na+没有还原性,A错误;Na2O和Na2O2长期露置于空气中,最终产物都是碳酸钠,B错误;将足量的Na2O加入含有酚酞的水中,溶液为红色;将足量的Na2O2加入含有酚酞的水中,溶液先变红后褪色,C错误;将少量Na加入CuSO4溶液中,产生蓝色沉淀同时放出氢气;将少量Na2O2加入CuSO4溶液中,产生蓝色沉淀同时放出氧气,D正确。10.(2024·太原高一期末)下列各组物质相互混合反应,最终有白色沉淀生成的是 ()①金属钠投入到MgCl2溶液中②Na2O2投入到CuSO4溶液中③Ca(OH)2溶液和Na2CO3溶液④向CaCl2溶液中通入少量CO2A.③④ B.①③ C.②③ D.②③④答案B解析①金属钠投入到MgCl2溶液中,钠和水反应生成NaOH和氢气,NaOH和MgCl2反应生成白色沉淀Mg(OH)2;②Na2O2投入到CuSO4溶液中,过氧化钠和水反应生成NaOH和氧气,NaOH和硫酸铜反应生成蓝色氢氧化铜沉淀;③Ca(OH)2溶液和Na2CO3溶液反应生成白色沉淀碳酸钙;④CaCl2与CO2不反应。11.(2024·湖南长郡中学高一期末)过氧化钠可作呼吸面具中的供氧剂,实验室可用如图装置制取少量纯净过氧化钠。下列说法正确的是 ()A.实验时先点燃酒精灯,再打开仪器①的开关B.装置X也可以用于制取H2、CO2等气体的发生装置C.②中所盛试剂为饱和NaHCO3溶液D.③的作用是吸收尾气答案B解析实验时先打开仪器①的开关,将装置中的空气排尽后,再点燃酒精灯,防止空气中的水蒸气与钠直接反应,使制得的产品不纯,A错误;装置X是固加液不需要加热的装置,实验室利用锌与稀硫酸制取H2,利用碳酸钙与稀盐酸制取CO2,均可利用装置X进行制取,B正确;②中应盛浓硫酸,除去氧气中含有的水蒸气,C错误。12.某兴趣小组欲探究:①干燥的CO2不与Na2O2反应;②有水条件下,CO2才能与Na2O2反应。设计实验装置如图所示,实验过程中先滴加稀盐酸,打开K1,关闭K2,一段时间后再加热铜丝;充分反应后,再关闭K1,打开K2,观察整个过程中铜丝的变化。下列说法错误的是 ()A.先滴加稀盐酸,后加热的目的是排除装置内的空气B.饱和NaHCO3溶液的作用是除去CO2中的HClC.试剂X是浓硫酸D.反应过程中铜丝先变黑后变红答案D解析先滴加稀盐酸,利用产生的CO2排出装置内的空气,防止空气中O2对实验产生影响,A正确;石灰石与稀盐酸反应制取的CO2中混有HCl,饱和NaHCO3溶液的作用是除去CO2中的HCl,防止HCl对实验产生干扰,B正确;试剂X是浓硫酸,打开K2,关闭K1时,含水蒸气的CO2进入Na2O2,打开K1,关闭K2时,干燥CO2进入Na2O2,可达到预期目的,C正确;反应产生的O2与Cu加热时反应生成CuO,铜丝由红色变为黑色,D错误。13.(20分)金属钠及其化合物在人类社会发展进程中起着重要的作用,请回答:(1)将一小块金属钠投入盛有水的烧杯中:①B中发生反应的化学方程式是。

②下列现象与解释正确的是(填字母)。

选项实验现象解释A钠浮在水面上钠的密度比水小B钠熔成小球钠与水反应放热且钠的熔点低C钠四处游动,嘶嘶作响产生了气体D向烧杯C中滴入酚酞溶液,溶液变为红色生成了碱性物质(2)实验室利用如图所示的装置(夹持仪器略)研究潜水艇中供氧体系的反应原理。①A装置为CO2的制备装置,反应的离子方程式为。

②C装置为O2的制备装置,写出C中过氧化钠发生反应的化学方程式:。

③D装置中盛放的试剂是。

④当装置内气流平稳后开始收集气体,若该气体能,证明过氧化钠可做供氧剂。

(3)过氧化钠若长期保存不当,容易生成(填化学式),证明过氧化钠变质情况的一种实验方案如下。

操作现象结论取少量样品于试管中,加水溶解,加入溶液,充分振荡

有白色沉淀生成另取少量样品于试管中,再加入适量的水,用带火星的木条靠近管口带火星的木条复燃答案(1)①2Na+2H2O2NaOH+H2↑②ABCD(2)①CaCO3+2H+Ca2++CO2↑+H2O②2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2、2Na2O2+2H2O4NaOH+O2↑③NaOH溶液④使带火星的木条复燃(3)Na2CO3BaCl2(或CaCl2)过氧化钠样品已经变质过氧化钠样品部分变质解析(3)过氧化钠若长期保存不当,容易生成Na2CO3,碳酸根离子和Ca2+或Ba2+生成碳酸钙或碳