高一化學(xué)人教版學(xué)案第二章第一節(jié)第1課時(shí)活潑的金屬單質(zhì)鈉

第二章海水中的重要元素——鈉和氯第一節(jié)鈉及其化合物第1課時(shí)活潑的金屬單質(zhì)——鈉一、鈉的存在與物理性質(zhì)1．鈉元素在自然界中都以化合物的形式存在，如NaCl、Na2CO3、Na2SO4等。2．鈉的物理性質(zhì)：鈉為銀白色固體，密度為0.971g·cm－3，比水的密度??；熔點(diǎn)較低，硬度小，用小刀可以切割。二、鈉的原子結(jié)構(gòu)與化學(xué)性質(zhì)鈉原子的結(jié)構(gòu)示意圖為，最外層只有1個(gè)電子，在化學(xué)反應(yīng)中容易失電子，表現(xiàn)很強(qiáng)的還原性。1．鈉與非金屬單質(zhì)反應(yīng)：(1)鈉與氧氣的反應(yīng)新切開的鈉具有銀白色的金屬光澤，在空氣中很快變暗。將鈉塊投入熱坩堝中，鈉先熔化成小球，然后劇烈燃燒，火焰呈黃色，生成淡黃色固體。(2)鈉除與O2反應(yīng)外，鈉還可以與Cl2在加熱條件下反應(yīng)，化學(xué)方程式為2Na＋Cl2eq\o(=,\s\up7(△))2NaCl。2．鈉與H2O反應(yīng)：根據(jù)氧化還原反應(yīng)規(guī)律，預(yù)測(cè)Na與H2O反應(yīng)的生成物為NaOH、H2。(1)操作：(2)現(xiàn)象及結(jié)論現(xiàn)象原因鈉浮在水面上鈉的密度比水小熔成閃亮的小球鈉的熔點(diǎn)低且反應(yīng)放熱鈉在水面上迅速游動(dòng)反應(yīng)產(chǎn)生氣體推動(dòng)鈉游動(dòng)發(fā)出“嘶嘶”聲響鈉與水反應(yīng)劇烈溶液變紅反應(yīng)生成堿性物質(zhì)1．判斷下列說法是否正確：(1)鈉是銀白色金屬，熔點(diǎn)低，硬度大。(×)提示：鈉的硬度小，可以用小刀切割。(2)鈉在反應(yīng)時(shí)，只能作還原劑。(√)提示：鈉原子最外層只有1個(gè)電子，只能失電子，表現(xiàn)很強(qiáng)的還原性。(3)鈉與O2反應(yīng)只能生成淡黃色固體Na2O2。(×)提示：鈉與O2在常溫和加熱條件下分別生成Na2O和Na2O2。(4)鈉與H2O反應(yīng)比鈉與鹽酸反應(yīng)更劇烈。(×)提示：鈉與H2O反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是與氫離子反應(yīng)，水中的氫離子濃度小于鹽酸，故鈉與鹽酸反應(yīng)更劇烈。2．教材中描述“把一塊綠豆大的鈉放入水中”，實(shí)驗(yàn)中取“綠豆大”的鈉的目的是什么？提示：鈉與水的反應(yīng)劇烈，取“綠豆大”的鈉可以保證實(shí)驗(yàn)的安全性，若顆粒過大會(huì)發(fā)生爆炸。3．某船員在運(yùn)輸盛有鈉的鐵桶時(shí)，不小心把蓋子打開，桶內(nèi)馬上冒起濃濃的白煙，而且一接觸桶內(nèi)物質(zhì)，雙手立刻感到劇烈的疼痛，情急之下他將桶推到江里。一遇到水，桶立馬爆炸。消防隊(duì)員找來一個(gè)較大的白色塑料桶，將打撈上來的鐵桶放在里面，用煤油浸泡。(1)盛有鈉的桶遇水立馬爆炸的原因是什么？提示：由于大量的金屬鈉與大量的水接觸發(fā)生劇烈反應(yīng)，生成大量可燃性氣體——?dú)錃?，同時(shí)放出大量的熱，引起金屬鈉和氫氣的劇烈燃燒，從而引發(fā)劇烈的爆炸現(xiàn)象。(2)用煤油浸泡鐵桶的原理是什么？提示：鈉易與空氣中的氧氣、水等反應(yīng)，而鈉不與煤油反應(yīng)，且密度比煤油大，故將打撈上來的鐵桶用煤油浸泡。鈉露置在空氣中的變化一塊金屬鈉暴露在空氣中較長(zhǎng)的時(shí)間會(huì)出現(xiàn)如下現(xiàn)象。銀白色金屬鈉eq\o(→,\s\up7(),\s\do5(①))表面變暗eq\o(→,\s\up7(),\s\do5(②))出現(xiàn)白色固體eq\o(→,\s\up7(),\s\do5(③))表面變成溶液eq\o(→,\s\up7(CO2),\s\do5(④))白色塊狀物質(zhì)eq\o(→,\s\up7(風(fēng)化),\s\do5(⑤))白色粉末狀物質(zhì)鈉在空氣中的變化(1)上述過程①鈉表面變暗的原因是什么？提示：鈉與氧氣反應(yīng)生成白色固體Na2O，失去金屬光澤。(2)上述過程②出現(xiàn)白色固體是什么？該過程表現(xiàn)含鈉反應(yīng)物的什么性質(zhì)？提示：NaOH。Na2O與水反應(yīng)生成NaOH，表現(xiàn)堿性氧化物的性質(zhì)。(3)寫出上述過程④反應(yīng)的化學(xué)方程式。提示：2NaOH＋CO2=Na2CO3＋H2O，Na2CO3＋10H2O=Na2CO3·10H2O。鈉長(zhǎng)期暴露在空氣中，最終轉(zhuǎn)化為Na2CO3，變化過程的現(xiàn)象及主要反應(yīng)如下：【特別提醒】(1)鈉與氧氣反應(yīng)產(chǎn)物不同是由于反應(yīng)條件不同，碳與氧氣反應(yīng)產(chǎn)物不同是由于氧氣的量不同；(2)空氣中的CO2的量很少，故CO2與氫氧化鈉反應(yīng)只能生成碳酸鈉，不能生成碳酸氫鈉?！舅伎加懻摗?1)在鈉與氧氣反應(yīng)的生成物中，鈉、氧元素的化合價(jià)是否相同？提示：不相同。Na2O2中氧元素是－1價(jià)，Na2O中氧元素是－2價(jià)。(2)鈉與氧氣反應(yīng)時(shí)，條件不同，生成物不同，消耗等質(zhì)量的鈉，得到不同反應(yīng)物時(shí)，轉(zhuǎn)移電子數(shù)相同嗎？提示：相同。消耗等質(zhì)量的鈉，失去的電子的個(gè)數(shù)相同，與產(chǎn)物無關(guān)?！镜淅?2021·淄博高一檢測(cè))鈉露置在空氣中，其變質(zhì)過程中不可能產(chǎn)生的物質(zhì)是()A．Na2OB．NaOHC．NaHCO3D．Na2CO3【解題指南】解答本題時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：(1)NaOH可與空氣中的二氧化碳反應(yīng)。(2)空氣中的二氧化碳含量少，與氫氧化鈉反應(yīng)不能生成NaHCO3?！窘馕觥窟xC。鈉只有在加熱條件下才與氧氣反應(yīng)生成Na2O2。鈉露置在空氣中的變化過程為Na→Na2O→NaOH→Na2CO3·10H2O→Na2CO3，不可能會(huì)有NaHCO3生成。鈉露置在空氣中，其變質(zhì)過程中涉及的氧化還原反應(yīng)有幾個(gè)？(關(guān)鍵能力—理解與辨析)提示：1個(gè)。鈉露置在空氣中的變化過程為Na→Na2O→NaOH→Na2CO3·10H2O→Na2CO3，屬于氧化還原反應(yīng)的過程有Na變?yōu)镹a2O，共1個(gè)?！局R(shí)拓展】原子守恒在化學(xué)計(jì)算中的應(yīng)用(1)在化學(xué)反應(yīng)過程中，反應(yīng)前后元素原子的個(gè)數(shù)不變，即原子守恒。(2)根據(jù)反應(yīng)前后某種原子的個(gè)數(shù)守恒，列出關(guān)系式求解。如46g鈉被氧氣氧化后，根據(jù)2Na～Na2O、2Na～Na2O2，則得到氧化物的質(zhì)量在62～78g之間。用流程圖示的方法可以清楚反映物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系。如Na→eq\x()→NaOH→NaCl，則在常溫下，上述轉(zhuǎn)化關(guān)系eq\x()中的物質(zhì)是()A．Na2CO3B．Na2OC．Na2SD．Na2O2【解析】選B。在常溫下，鈉與氧氣反應(yīng)生成氧化鈉?！狙a(bǔ)償訓(xùn)練】下列物質(zhì)間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在不同條件下可制得不同產(chǎn)物的是()A．Na和O2B．Na和鹽酸C．Mg和O2 D．Na和H2O【解析】選A。Na與O2常溫下反應(yīng)生成Na2O，在點(diǎn)燃的條件下反應(yīng)生成Na2O2。如圖所示，先用彈簧夾夾住橡皮管，點(diǎn)燃鈉(足量)，迅速伸入瓶中并塞上瓶塞。鈉繼續(xù)燃燒，待反應(yīng)完全并冷卻至原溫度，打開彈簧夾，燒杯中水通過導(dǎo)管流入瓶中。(1)寫出鈉燃燒的化學(xué)方程式，鈉燃燒時(shí)瓶中的現(xiàn)象是什么？提示：2Na＋O2eq\o(=,\s\up7(點(diǎn)燃))Na2O2，黃色火焰，產(chǎn)生淡黃色固體。(2)水流入瓶中的原因是什么？提示：瓶?jī)?nèi)O2減少，壓強(qiáng)減小。(3)若鈉不加熱，將鈉投入集氣瓶底部的水中，燒杯中會(huì)看到什么現(xiàn)象？提示：有氣泡產(chǎn)生。因?yàn)镹a與水反應(yīng)生成氫氣，使瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)增大。鈉與水、酸、堿、鹽溶液的反應(yīng)的實(shí)質(zhì)某同學(xué)為了探究鈉單質(zhì)與鹽的反應(yīng)，進(jìn)行了以下兩個(gè)實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)一：將一塊鈉投入CuSO4溶液中，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為鈉立即熔為小球，并浮在水面四處游動(dòng)，伴有嘶嘶的聲響，同時(shí)溶液中有藍(lán)色沉淀生成。實(shí)驗(yàn)二：如圖，在蒸發(fā)皿中放一小塊鈉，加熱至熔化時(shí)，用玻璃棒蘸取少量無水CuSO4與熔化的鈉接觸，瞬間產(chǎn)生耀眼的火花，同時(shí)有紅色物質(zhì)生成。(1)請(qǐng)解釋實(shí)驗(yàn)一中現(xiàn)象并寫出有關(guān)化學(xué)方程式。提示：鈉投入CuSO4溶液中，Na先與H2O反應(yīng)生成NaOH和H2：2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑；生成的NaOH與CuSO4反應(yīng)生成藍(lán)色沉淀Cu(OH)2：2NaOH＋CuSO4=Cu(OH)2↓＋Na2SO4。(2)請(qǐng)解釋實(shí)驗(yàn)二中，是否發(fā)生了置換反應(yīng)？上述反應(yīng)能否證明鈉可以從CuSO4溶液中置換出銅？能否說明鈉比銅活潑？提示：實(shí)驗(yàn)中有紅色物質(zhì)生成，說明熔融的鈉將硫酸銅中的銅置換出來并且放出熱量，屬于置換反應(yīng)，鈉作還原劑，硫酸銅作氧化劑，說明鈉比銅活潑。但不能證明鈉可以從CuSO4溶液中置換出銅。(3)試分析鈉單質(zhì)與鹽溶液反應(yīng)的順序，Na與鹽反應(yīng)冶煉金屬的條件？提示：鈉單質(zhì)與鹽溶液反應(yīng)時(shí)，先與水反應(yīng)生成氫氧化鈉和氫氣，再考慮氫氧化鈉是否與鹽發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)；Na與鹽反應(yīng)冶煉金屬必須在無水條件下進(jìn)行，即熔融狀態(tài)下。1．與酸溶液反應(yīng)：2．與堿溶液反應(yīng)：其實(shí)質(zhì)是鈉與水的反應(yīng)：如鈉與氫氧化鈉溶液的反應(yīng)，即鈉與水的反應(yīng)。3．與鹽溶液反應(yīng)：【誤區(qū)警示】(1)過量鈉與酸溶液反應(yīng)時(shí)，鈉先與酸反應(yīng)，再與水反應(yīng)，最后消耗完。(2)鈉能與任何水溶液反應(yīng)。不要認(rèn)為鹽不能與氫氧化鈉反應(yīng)，就不能與鈉反應(yīng)?！舅伎加懻摗?1)鈉投入FeCl3溶液中有什么現(xiàn)象出現(xiàn)？提示：金屬鈉投入FeCl3溶液中，先與水反應(yīng)，鈉熔化成銀白色小球，浮在水面上游動(dòng)，聽到嘶嘶聲；然后再發(fā)生3NaOH＋FeCl3=Fe(OH)3↓＋3NaCl，產(chǎn)生紅褐色沉淀。(2)“鈉不與氯化鈉溶液反應(yīng)”這種說法正確嗎？提示：不正確。鈉不與氯化鈉反應(yīng)，但鈉與溶劑水發(fā)生氧化還原反應(yīng)。(3)在一定條件下，Na與熔融鹽反應(yīng)也可以置換出某些金屬，寫出Na與熔融的TiCl4反應(yīng)的化學(xué)方程式。提示：4Na＋TiCl4eq\o(=,\s\up7(高溫),\s\do5(熔融))Ti＋4NaCl?！镜淅繉⑸倭拷饘兮c分別投入下列物質(zhì)的水溶液中，有氣體放出，且溶液質(zhì)量減輕的是()A．HClB．NaOHC．K2SO4D．CuSO4【思維建模】解答鈉與水溶液反應(yīng)的思路如下：【解析】選D。將少量鈉投入題述四種物質(zhì)的水溶液中，均有H2產(chǎn)生，故都滿足題目的第一個(gè)條件“有氣體放出”，而反應(yīng)后“溶液質(zhì)量減輕”是指投入的金屬鈉的質(zhì)量小于脫離溶液的物質(zhì)的質(zhì)量。在A、B、C三個(gè)選項(xiàng)中只有H2放出，故溶液質(zhì)量是增加的。D選項(xiàng)中由于Na與H2O反應(yīng)生成的NaOH還能繼續(xù)與CuSO4反應(yīng)析出Cu(OH)2沉淀：2Na＋CuSO4＋2H2O=Cu(OH)2↓＋Na2SO4＋H2↑，故反應(yīng)后溶液質(zhì)量減輕。(1)若題干不變，將C項(xiàng)改成“飽和K2SO4溶液”是否可選________(填“是”或“否”)，原因是什么？(關(guān)鍵能力—探究與創(chuàng)新)提示：是。若C項(xiàng)改成“飽和K2SO4溶液”，由于Na與水反應(yīng)會(huì)消耗水，故K2SO4會(huì)析出，溶液質(zhì)量會(huì)減輕。(2)若將題干中的“且溶液質(zhì)量減輕”改成“且有沉淀生成”，答案應(yīng)選哪項(xiàng)？(關(guān)鍵能力—分析與推測(cè))提示：D。D中Na與水反應(yīng)生成的NaOH會(huì)與CuSO4反應(yīng)生成Cu(OH)2沉淀。【規(guī)律方法】解答有關(guān)鈉與鹽溶液反應(yīng)的思維流程1．(2021·聊城高一檢測(cè))取一支大試管，加入20mL飽和澄清石灰水(ρ＝1.6g·cm－3)，再加入5mL苯(ρ＝0.87g·cm－3)，靜置后緩慢加入綠豆粒大小的鈉塊(ρ＝0.971g·cm－3)。下列實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中，能觀察到的有()①鈉在飽和澄清石灰水層反應(yīng)并四處游動(dòng)②有氣體產(chǎn)生③溶液變渾濁④鈉在石灰水與苯的界面處反應(yīng)并上下跳動(dòng)⑤鈉停留在苯層不反應(yīng)⑥鈉塊最后消失A．①②⑥B．②③④⑥C．⑤D．①②③⑥【解析】選B。根據(jù)題意，金屬鈉的密度小于石灰水，但大于苯，故將金屬鈉投入盛有飽和澄清石灰水和苯的大試管中，鈉會(huì)處于二者的界面處；同時(shí)由于鈉與水反應(yīng)生成氫氣，對(duì)金屬鈉產(chǎn)生推動(dòng)作用，故金屬鈉在界面處可能做上下跳動(dòng)。由于有NaOH生成，并放出熱量，Ca(OH)2的溶解度減小，故有Ca(OH)2析出，溶液變渾濁。2．某位教師設(shè)計(jì)了鈉與硫酸銅溶液反應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置(如圖，夾持裝置省略)。實(shí)驗(yàn)前將裝置中的直角導(dǎo)管(序號(hào)為?)的上端要和直通管⑤的上端高度相當(dāng)；同時(shí)止水夾要夾在導(dǎo)氣管的乳膠管上，避免逸出氣體。實(shí)驗(yàn)操作如下：(1)向直通管⑤中注滿硫酸銅溶液，然后小心且迅速地用帶有金屬鈉(置于細(xì)銅絲上)和導(dǎo)氣管的橡膠塞塞緊試管?？捎^察到：a．鈉與硫酸銅溶液劇烈反應(yīng)有無色氣體產(chǎn)生，該氣體為________________，直通管⑤液面逐漸下降，直通管⑦液面逐漸上升，至液面高度如圖所示，產(chǎn)生該現(xiàn)象的原因是________________________________________，直通管⑤中有藍(lán)色絮狀沉淀生成，該沉淀為________________________________________。提示：該氣體為氫氣。反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，直通管⑤中壓強(qiáng)增加，所以直通管⑦中的液面升高。該沉淀為氫氧化銅沉淀。b．把燃著的火柴置于注