2024年高中化学第1章认识化学科学第2节第2课时钠与氧气的反应及过氧化钠和氧化钠性质的研究方法学案鲁科版必修1

PAGEPAGE1第2课时钠与氧气的反应及过氧化钠和氧化钠性质的探讨方法[核心素养发展目标]1.会设计试验探究钠与氧气的反应，并能依据钠的性质理解钠的保存方法，增加科学探究和创新意识。2.通过比较的方法相识氧化钠和过氧化钠的性质，促进模型认知化学核心素养的发展。一、试验法的应用——金属钠与氧气的反应试验操作试验现象新切开的钠的切面具有银白色金属光泽，切面很快变暗钠先熔化为银白色小球，然后猛烈燃烧，火焰呈黄色，最终生成淡黄色固体试验结论常温下钠易与氧气反应生成氧化钠加热或点燃条件下，钠与氧气反应生成过氧化钠化学方程式4Na＋O2=2Na2O2Na＋O2eq\o(=,\s\up7(△))Na2O2(1)金属钠通常是怎样保存的？为什么？提示少量的金属钠通常保存在煤油中，大量的金属钠可保存在石蜡油中。金属钠易与空气中的氧气、水反应，故在保存金属钠时，应隔绝空气和水。利用煤油的密度比钠的小，可将钠保存在煤油中。(2)反应物相同，其化学反应的产物是否肯定相同？请举例说明。提示反应物相同，化学反应的温度、溶液的浓度等条件不同时，反应产物可能不同。这是因为同样的反应物在不同的条件下可能会发生不同的反应。例如钠与氧气反应，常温下生成氧化钠，加热或点燃条件下生成过氧化钠。(1)钠的化学性质①与非金属单质(O2、S、Cl2等)反应；②与酸(如盐酸)反应：2Na＋2HCl=2NaCl＋H2↑；③与水反应：2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑；④与盐溶液(如MgSO4溶液)反应：2Na＋MgSO4＋2H2O=Mg(OH)2↓＋Na2SO4＋H2↑。(2)相关规律遇酸酸优先，遇碱消耗水，遇盐水优先，遇氧看条件。二、比较法的应用——探讨氧化钠和过氧化钠的性质1.氧化钠的性质请写出下列反应的化学方程式：(1)氧化钠与水反应：Na2O＋H2O=2NaOH。(2)氧化钠与盐酸反应：Na2O＋2HCl=2NaCl＋H2O。(3)氧化钠与二氧化碳反应：Na2O＋CO2=Na2CO3。2.过氧化钠的性质(1)试验探究过氧化钠与水的反应。试验操作试验现象试验结论有大量气泡产生，带火星的木条复燃有O2产生试管壁温度上升反应放热溶液先变红后褪色反应生成NaOH，Na2O2具有漂白性过氧化钠与水反应的化学方程式为2Na2O2＋2H2O=4NaOH＋O2↑。(2)依据过氧化钠与水的反应及过氧化钠的性质分析推想过氧化钠与二氧化碳反应的产物是Na2CO3和O2，化学方程式为2CO2＋2Na2O2=2Na2CO3＋O2。3.氧化钠和过氧化钠的比较名称氧化钠过氧化钠化学式Na2ONa2O2氧元素化合价－2－1颜色、状态白色固体淡黄色固体化学性质相同点都能与水反应生成NaOH，与二氧化碳反应生成Na2CO3不同点过氧化钠与水和二氧化碳反应都有O2产生，而氧化钠与水和二氧化碳反应均没有转化的方程式2Na2O＋O2eq\o(=,\s\up7(△))2Na2O2(1)为什么呼吸面具和潜水艇里常用过氧化钠做供氧剂？写出相关反应的化学方程式。提示过氧化钠与水和二氧化碳反应均放出氧气，2Na2O2＋2H2O=4NaOH＋O2↑，2Na2O2＋2CO2=2Na2CO3＋O2。(2)将适量过氧化钠投入硫酸铜溶液中，有什么现象？写出相关反应的化学方程式。提示有气泡放出，同时有蓝色沉淀生成，溶液颜色变浅。2Na2O2＋2H2O=4NaOH＋O2↑，2NaOH＋CuSO4=Cu(OH)2↓＋Na2SO4。(3)刚切开的钠在空气中放置发生哪些改变？最终转化成什么产物？请写出主要反应的化学方程式。提示钠在空气中放置发生的改变过程与四周环境条件亲密相关，一般条件下，主要反应的化学方程式：①4Na＋O2=2Na2O②Na2O＋H2O=2NaOH④2NaOH＋CO2＋9H2O=Na2CO3·10H2O⑤Na2CO3·10H2O=Na2CO3＋10H2O1.将一小块金属钠放在石棉网上加热，下列组合正确的是()①燃烧，黄色火星四射②金属钠先熔化③燃烧，火焰为黄色④燃烧后生成白色固体⑤燃烧后生成淡黄色固体A.②① B.②①③C.②③⑤ D.②③④答案C解析钠的熔点较低，故加热时先熔化，再燃烧，发出黄色火焰，生成淡黄色固体。2.等质量的两块钠，第一块在足量氧气中加热，其次块在足量氧气(常温)中充分反应，则下列说法正确的是()A.第一块钠消耗的氧气多B.两块钠消耗的氧气一样多C.其次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A解析第一块钠在加热的条件下与足量O2反应的产物是Na2O2，其次块钠在常温下与足量O2反应的产物是Na2O。故第一块钠消耗的O2多，产物质量大。3.下列关于钠与氧气反应的说法正确的是()A.钠与少量的氧气反应生成氧化钠，Na与过量的氧气反应生成Na2O2B.切开的金属Na暴露在空气中，光亮表面渐渐变暗，发生反应：2Na＋O2=Na2O2C.钠久置于空气中，可以和空气中的有关物质反应，最终生成碳酸氢钠D.将一小块钠放在坩埚中，用酒精灯加热后，猛烈燃烧，产生黄色火焰，生成过氧化钠答案D解析钠与氧气反应的产物与反应的条件有关，与反应物的用量无关，A项错误；钠常温下与O2反应生成氧化钠，B项错误；Na久置于空气中，一般条件下，Naeq\o(→,\s\up7(O2))Na2Oeq\o(→,\s\up7(H2O))NaOHeq\o(→,\s\up7(H2O))NaOH潮解eq\o(→,\s\up7(CO2))结块(形成Na2CO3·10H2O)eq\o(→,\s\up7(风化))Na2CO3，C项错误。4.(2024·济南高一检测)下列有关Na2O2、Na2O的说法中，正确的是()A.Na2O2露置在空气中最终变为NaOHB.Na2O与CO2发生化合反应生成Na2CO3，Na2O2与CO2发生置换反应生成O2C.Na2O2是淡黄色固体，Na2O是白色固体，二者都能与水反应生成NaOHD.将Na2O2投入滴有酚酞的水中，溶液只变红色答案C解析Na2O2和NaOH都能与空气中的CO2反应生成Na2CO3，故不行能最终变为NaOH，A错误；2Na2O2＋2CO2=2Na2CO3＋O2，该反应不是置换反应，B错误；依据Na2O2、Na2O的性质可知C正确；Na2O2具有漂白性，可使酸碱指示剂褪色，如将Na2O2投入滴有酚酞的水中，溶液先变红后又褪色，D错误。5.下列关于氧化钠和过氧化钠的叙述，正确的是()A.都能和盐酸反应产生氧气B.溶于水后，所得水溶液的成分相同C.都能和水发生化合反应D.分别和二氧化碳反应都只生成同种盐答案B解析Na2O与盐酸反应不产生氧气：Na2O＋2HCl=2NaCl＋H2O，Na2O2与盐酸反应有O2产生：2Na2O2＋4HCl=4NaCl＋2H2O＋O2↑，A选项错误；溶于水后，Na2O与水化合得到NaOH，Na2O2与水发生氧化还原反应得到NaOH和O2，B选项正确、C选项错误；Na2O2与CO2反应得到Na2CO3和O2，D选项错误。6.(2024·石家庄高一检测)下列推断正确的是()A.可用水来检验Na2O粉末中是否含有Na2O2B.可用CO2来检验Na2O粉末中是否含有Na2O2C.可利用在纯氧气中加热的方法除去Na2O中的Na2O2D.将足量的Na2O2、Na2O分别加到酚酞溶液中，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，因O2和CO2都是无色无味气体，故CO2和Na2O2的反应无明显的现象产生，水与Na2O2反应产生气泡，A项正确、B项错误；在纯氧气中加热Na2O和Na2O2的混合物，Na2O会转化为Na2O2，C项错误；将足量的Na2O2、Na2O分别加到酚酞溶液中，均先与溶液中的水反应生成碱而使溶液变为红色，但因Na2O2具有漂白性，最终又会将变成红色的溶液漂白，D项错误。7.A、B、C是三种常见的化合物，A为淡黄色固体。它们之间的转化关系如图所示：(1)A的化学式是________，B的化学式是________。(2)写出甲＋B→C＋丙的化学方程式：________________________________________________________________________________________________________________。(3)写出A的一种重要用途：______________________________________________。答案(1)Na2O2H2O(2)2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑(3)做呼吸面具中的供氧剂(其他合理答案也可)解析A为淡黄色固体，则A可能为Na2O2，由甲eq\o(→,\s\up7(点燃))A(Na2O2)可推断出甲可能为Na；由于Na、Na2O2均可与化合物H2O反应，可推知B为H2O，则C为NaOH，乙为O2，丙为H2，经丙(H2)＋乙(O2)eq\o(→,\s\up7(点燃))B(H2O)验证，上述推断合理。所以A、B、C分别为Na2O2、H2O、NaOH，甲、乙、丙分别为Na、O2、H2。题组一金属钠的性质与用途1.下列关于金属钠的叙述中，正确的是()A.钠在空气中燃烧，发出黄色火焰B.钠在空气中燃烧，产物是氧化钠C.钠是银白色金属，硬度大，熔点高D.取用金属钠时，剩余的钠不能放回原瓶答案A解析钠在空气中加热，发出黄色火焰，生成Na2O2，A正确、B错误；能用小刀切割，说明钠的硬度小，加热时先熔化后燃烧，说明钠的熔点低，C错误；剩余的钠应放回原瓶，D错误。2.(2024·合肥月考)下列关于金属钠的描述不正确的是()A.钠的化学性质很活泼，在自然界中不能以游离态形式存在B.钠是电和热的良导体C.将一块钠放置在空气中最终会变成氢氧化钠D.钠和钾的合金在室温下呈液态，可做原子反应堆的导热剂答案C解析Na在空气中久置，先与空气中的氧气反应生成Na2O，然后吸水生成NaOH，NaOH与空气中的CO2反应生成Na2CO3，C项错误。题组二过氧化钠与水的反应3.将Na2O2投入FeCl3溶液中，可视察到的现象是()①生成白色沉淀②生成红褐色沉淀③有气泡产生④因为Na2O2具有漂白性，所以FeCl3溶液褪色A.①④ B.②③C.①③ D.②答案B解析将Na2O2投入FeCl3溶液中发生如下反应：2Na2O2＋2H2O=4NaOH＋O2↑，FeCl3＋3NaOH=Fe(OH)3↓＋3NaCl，由反应可推知视察到的试验现象为②③。4.在肯定温度下，向饱和烧碱溶液中加入肯定量的过氧化钠，充分反应后复原到原温度，下列说法正确的是()A.溶液中有晶体析出，Na＋数目变小B.溶液中有气体逸出，Na＋数目增加C.溶质的质量分数增大D.溶液中Na＋数目削减，溶质质量分数变小答案A解析加入Na2O2，Na2O2与水反应：2Na2O2＋2H2O=4NaOH＋O2↑，消耗水的同时生成NaOH，因此析出晶体，溶液中Na＋数目削减，因溶液仍为原温度下的饱和溶液，溶质质量分数不变。题组三过氧化钠与氧化钠的比较5.下列关于Na2O与Na2O2的说法中，错误的是()A.两者颜色不同B.均可与H2O、CO2反应C.Na2O能与O2反应生成Na2O2D.它们的固体溶于水滴加酚酞溶液后，现象相同答案D6.(2024·济南高一检测)下列关于Na2O和Na2O2的叙述正确的是()A.Na2O与Na2O2均可与盐酸反应产生氢气B.Na2O与Na2O2分别与CO2反应的产物完全相同C.Na2O与H2O的反应为化合反应，而Na2O2与H2O的反应为置换反应D.在呼吸面具中，Na2O2常做供氧剂，而Na2O不能答案D解析Na2O与Na2O2均可与盐酸反应，均无氢气生成，A项错误；Na2O与CO2反应的产物为碳酸钠，Na2O2与CO2反应的产物除碳酸钠外，还有O2，B项错误；Na2O2与H2O的反应不是置换反应，C项错误；Na2O2与水、CO2均能反应生成O2，常做供氧剂，D项正确。7.(2024·武汉高一检测)下列关于Na2O和Na2O2的叙述正确的是()A.Na2O2不如Na2O稳定B.Na2O和Na2O2均为白色固体C.Na2O与Na2O2中氧元素的化合价相同D.含等质量钠元素的Na2O与Na2O2固体，加入等量且足量水中充分反应后所得溶液溶质的质量分数相等答案D解析氧化钠在加热条件下能与氧气反应生成过氧化钠，故过氧化钠比氧化钠稳定，A项错误；Na2O2为淡黄色固体，B项错误；由Na2O＋H2O=2NaOH,2Na2O2＋2H2O=4NaOH＋O2↑可知，钠元素的质量相同时，生成的溶质(NaOH)质量相同，且反应后溶液的质量相同，故最终所得溶液溶质的质量分数相等，D项正确。8.下列有关钠及其化合物的叙述正确的是()①切开的金属Na暴露在空气中，光亮表面渐渐变暗2Na＋O2=Na2O2②金属钠着火时用泡沫灭火器灭火③二氧化碳通过Na2O2粉末，固体增重④Na2O2用做呼吸面具的供氧剂A.①②③④B.①③④C.②③D.③④答案D解析金属Na暴露在空气中生成氧化钠，①错；钠着火时不能用水及泡沫灭火剂灭火，而应用细沙盖灭，②错。题组四钠及其化合物的相关综合9.如图所示，若锥形瓶内是水，分液漏斗内的液体也是水，向烧杯内滴加水时，发觉U形管内液面左边低于右边，复原到原温度后液面左边与右边基本相平，则烧杯内的物质是()A.过氧化钠 B.氧化钠C.钠 D.氯化钠答案B解析Na2O2、Na与水反应均会有气体生成，均会使U形管内液面左边低于右边，且复原到原温度后液面左边仍低于右边，A、C错误；Na2O与水反应放热但没有气体生成，则U形管内液面左边低于右边，但复原到原温度后又使U形管内两液面相平，B正确；氯化钠与水不反应，与题干现象不符合，D错误。10.(2024·杭州月考)某同学将一小块金属钠置于表面皿上，并露置于空气中，视察到下列现象：银白色eq\o(→,\s\up7(①))变灰暗eq\o(→,\s\up7(②))变白eq\o(→,\s\up7(③))表面出现液滴eq\o(→,\s\up7(④))白色固体eq\o(→,\s\up7(⑤))白色粉末，下列说法正确的是()A.过程①钠转化为过氧化钠B.过程③是碳酸钠汲取空气中的水蒸气形成溶液C.过程④只发生了物理改变D.假如时间足够长，最终得到的白色粉末是Na2CO3答案D解析钠露置于空气中，发生的反应如下：①4Na＋O2=2Na2O，生成的不是过氧化钠；②Na2O＋H2O=2NaOH，生成的不是碳酸钠；③氢氧化钠汲取空气中的水蒸气，表面出现液滴；④2NaOH＋CO2＋9H2O=Na2CO3·10H2O，发生的是化学改变；⑤Na2CO3·10H2O风化为Na2CO3。11.一块已被部分氧化为Na2O的钠10.8g，将其投入肯定量的水中，最终得到16gNaOH，则原固体中Na2O的质量为()A.8.5gB.10.8gC.6.2gD.4.6g答案C解析设原固体中含有金属钠的质量为x，含有Na2O的质量为y，则x＋y＝10.8g，Na、Na2O均与水反应，则2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑4680xeq\f(80x,46)Na2O＋H2O=2NaOH6280yeq\f(80y,62)可得eq\f(80x,46)＋eq\f(80y,62)＝16g，联立以上两个方程式，解得x＝4.6g，y＝6.2g。12.如图所示，甲、乙、丙、丁四个烧杯中分别盛有100mL蒸馏水，然后分别放入0.23gNa、0.62gNa2O、0.78gNa2O2、0.4gNaOH，待固体完全溶解，则四个烧杯中溶液的质量分数的大小依次为()A.甲<乙<丙<丁 B.丁<甲<乙＝丙C.甲＝丁<乙＝丙 D.丁<甲<乙<丙答案B解析由题意知甲、乙、丙烧杯中发生的反应及烧杯中液体质量的改变状况如下：2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑，甲中液体增加的质量＝m(Na)－m(H2)＝0.23g－0.01g＝0.22g；Na2O＋H2O=2NaOH，乙中液体增加的质量＝m(Na2O)＝0.62g；2Na2O2＋2H2O=4NaOH＋O2↑，丙中液体增加的质量＝m(Na2O2)－m(O2)＝0.62g。丁中液体增加的质量为0.4g。由乙、丙两烧杯中发生的反应可知，0.78gNa2O2与水反应放出O2后生成的NaOH和0.62gNa2O与H2O反应生成的NaOH的质量相等，均为0.8g，两烧杯中溶液的质量相等，则乙、丙烧杯中溶液的质量分数相等。0.23gNa和0.4gNaOH放入相同体积的水中，Na与H2O反应放出H2，生成NaOH的质量为0.4g。综上分析，甲、乙、丙、丁烧杯中溶液的质量分数：丁<甲<乙＝丙，B项正确。13.(2024·河南安阳一中高一期中)(1)用金属钠制取过氧化钠的化学方程式是______________________________________________________，现象是___________________________________________________________。(2)如图所示装置，在平底烧瓶的底部有一块钠，平底烧瓶内是干燥的空气。过一段时间后可视察到______________，发生反应的化学方程式为____________________________________。答案(1)2Na＋O2eq\o(=,\s\up7(△))Na2O2钠先熔化成光亮的小球，发出黄色火焰，生成淡黄色固体(2)钠表面变暗，气球膨胀4Na＋O2=2Na2O解析(1)钠在氧气中燃烧生成过氧化钠，化学方程式是2Na＋O2eq\o(=,\s\up7(△))Na2O2，现象是钠先熔化成光亮的小球，发出黄色火焰，生成淡黄色固体。(2)钠与空气中的氧气反应生成氧化钠，钠表面变暗，烧瓶内气压减小，可以看到的现象为钠表面变暗，气球膨胀，发生反应的化学方程式为4Na＋O2=2Na2O。14.有A、B、C、D、E五种物质，在肯定条件下的相互转化关系如图所示。已知：常温下E为无色液体，C、D为无色气体单质，A为金属单质，B为淡黄色固体，请回答下列问题：(1)B的名称______________。(2)在肯定条件下，D＋C→E，该反应属于______(填序号)。①化合反应②置换反应③复分解反应④分解反应(3)写出下列反应的化学方程式：①A与C作用生成B：_______________________________________________________；②B与CO2反应：_____________________________________________________________。答案(1)过氧化钠(2)①(3)①2Na＋O2eq\o(=,\s\up7(△))Na2O2②2Na2O2＋2CO2=2Na2CO3＋O2解析B为淡黄色固体是该题的突破口，结合题中A、D、E的信息可推想出A为Na、B为Na2O2、C为O2、D为H2、E为H2O。(2)D与C的反应是H2和O2反应生成水的反应，属于化合反应。15.用脱脂棉包住约0.2g过氧化钠粉末，置于石棉网上，往脱脂棉上滴水，视察到脱脂棉猛烈燃烧。(1)由上述试验现象所得出的有关过氧化钠跟水反应的结论是：①有氧气生成；②________________________________________________________________________。Na2O2跟水反应的化学方程式是______________________________________________________________________________