专题二从海水中获得的化学物质第二单元钠、镁及其化合物第1课时金属钠的性质与应用1.了解钠单质的生产原理。2.认识钠是一种很活泼的金属,了解钠的物理性质,掌握钠的化学性质,了解钠的保存、存在和用途(重点)。3.能用实验的方法探索和认识钠及其化合物的性质。01课前自主梳理02课堂合作探究03演练效果检测课时作业知识点一钠的原子结构与物理性质1.钠的原子结构与性质的关系钠原子最外层只有1个电子,核外电子排布为,在化学反应中钠原子很容易______1个电子形成最外层为8个电子的钠离子,核外电子排布为,达到稳定结构,因此金属钠的化学性质很活泼,在自然界中以______态形式存在。失去化合2.钠的物理性质钠的物理性质既有金属的一般性,又有其特殊性。一般性:________金属,热和电的___导体。特殊性:质软,密度比水___,熔点___。银白色良小低[自我诊断]1.金属钠为何保存在煤油中而不保存在水中?答案:钠的密度大于煤油,沉在煤油的底部;钠不与煤油发生反应。钠与水反应且密度小于水,则不能保存在水中。知识点二钠的化学性质和用途1.钠的化学性质实验反应方程式实验现象空气:4Na+O2===2Na2O新切的钠表面变___氧气氧气:2Na+O2=====点燃Na2O2______燃烧,发出______火焰,生成_________固体硫2Na+S=====△Na2S生成白色固体与非金属的反应氯气2Na+Cl2=====△2NaCl剧烈燃烧,发出黄色火焰,生成白色固体与水反应2Na+2H2O===2NaOH+H2↑金属钠浮在水面上,熔成一个闪亮的小球,四处游动,嘶嘶作响,反应后的溶液滴入酚酞变为红色暗剧烈黄色淡黄色2.金属钠的用途(1)做______剂:用以将钛、锆、铌、钽等在国防工业上有重要用途的金属从其熔融的卤化物中______出来。化学方程式为TiCl4+4Na===========700~800℃Ti+4NaCl。(2)做电光源:高压钠灯。特点是黄光射程远,______能力强。(3)制造合金:钠钾合金常温下是___体,用于核反应堆的热交换剂。还原还原透雾液[自我诊断]2.将金属钠投入盛有酚酞稀溶液的小烧杯中,观察到下列现象,其中可说明钠和水的反应是放热反应的现象是()A.金属钠浮在水面上B.金属钠呈小球状C.金属钠在水面上迅速游动D.反应后的溶液呈现红色解析:钠和水反应的现象及原因如下表:选项现象原因A金属钠浮在水面上钠的密度比水的小B金属钠呈小球状金属钠的熔点低,反应放热C金属钠在水面上迅速游动钠和水反应产生气体D反应后的溶液呈现红色钠和水反应产生碱性物质答案:B要点一钠的化学性质[典例1]在烧杯中加入CuSO4溶液和苯(密度为0.88g/cm3,不溶于水且不与钠反应)各50mL,将一小粒金属钠(密度为0.97g/cm3)投入烧杯中。观察到的现象不可能是()A.钠在水层中反应并四处游动B.钠在苯与CuSO4溶液的界面处反应并作上下跳动C.烧杯中有气泡产生D.烧杯底部有蓝色沉淀物[解析]苯与CuSO4溶液互不相溶,且苯比CuSO4溶液密度小,则苯与CuSO4溶液分层并且苯在上层,两层液体间有一个界面。钠比CuSO4溶液密度小、比苯密度大,由浮力原理可知,呈固态的钠粒一定是处在苯与CuSO4溶液的界面处。钠与苯不发生反应,在两种液体的界面处跟水反应生成氢气。氢气不溶于水和苯,包围在钠粒周围的氢气使钠粒上浮。在钠粒上浮的过程中氢气脱离钠粒逸出液面,钠粒在重力的作用下又下落到了两液体的交界处。这种现象重复出现,直至钠粒完全消失为止。钠与水反应生成的NaOH与CuSO4发生反应生成Cu(OH)2蓝色沉淀,故烧杯底部有蓝色沉淀物。[答案]A1.Na与H2O的反应(1)反应实质:水是一种非常弱的电解质,水可以微弱地电离出H+,钠与水反应的实质是Na与H+的反应。(2)反应类型:置换反应,化学方程式:2Na+2H2O===2NaOH+H2↑。2.钠与O2的反应(1)常温下,钠容易与氧气发生反应,这说明钠比铁、铝、镁等金属活泼得多,方程式为4Na+O2===2Na2O。(2)钠在空气中燃烧产生黄色火焰,生成一种淡黄色固体——过氧化钠,2Na+O2=====点燃Na2O2。钠的化学性质可用图示表示如下:3.金属钠和酸的反应稀硫酸、盐酸等非氧化性酸溶液中有H2O,钠放入酸中似乎是钠先与H2O反应,而事实上,钠与H2O反应的实质是Na与H+作用。因为酸可以产生大量的H+,Na就可以直接与酸作用,当与酸反应完后才与H2O反应。如钠和盐酸反应的化学方程式为2Na+2HCl===2NaCl+H2↑。4.金属钠和碱的反应实际上是钠和水的反应。5.钠和盐溶液的反应(1)钠与盐溶液反应仍是Na与H2O的反应。因盐中金属离子被水分子包围,使Na不能与之接触。Na与H2O反应生成NaOH,若与盐能生成难溶碱,则盐也会参与反应。如将Na加入CuSO4溶液中,反应的第一步为:2Na+2H2O===2NaOH+H2↑第二步为:2NaOH+CuSO4===Cu(OH)2↓+Na2SO4合并为:2Na+CuSO4+2H2O===Cu(OH)2↓+Na2SO4+H2↑(2)钠不能从盐溶液中置换出金属;若盐为熔融状态,钠可以置换出较不活泼的金属,如4Na+TiCl4=====熔融4NaCl+Ti。1.金属钠分别与下列溶液反应时,既有气体又有沉淀产生的是()A.BaCl2溶液B.K2SO4溶液C.FeCl3溶液D.NH4NO3溶液解析: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中BaCl2与NaOH不反应;B中K2SO4与NaOH不反应;C中FeCl3与NaOH反应生成Fe(OH)3沉淀;D中NH4NO3与NaOH反应但不生成沉淀。答案:C要点二过氧化钠和氧化钠性质的比较[典例2]下列判断正确的是()A.可用水来确定某Na2O粉末中是否含有Na2O2B.可用CO2来确定某Na2O粉末中是否含有Na2O2C.可利用在空气中加热的方法除去Na2O中的Na2O2D.将足量的Na2O2、Na2O分别加到酚酞试液中,最终溶液均为红色[解析]CO2、H2O与Na2O2、Na2O均能反应,但与Na2O2反应时能产生气体,不过因氧气是无色无味的气体且CO2也是气体,故CO2和Na2O2的反应无明显的现象产生,水与Na2O2反应则会产生气泡而有明显的现象,故A项正确而B项错误;在空气中加热Na2O2与Na2O的混合物,后者会转化为前者,故C项错误;D项中两种氧化物加到酚酞试液中后,均先与试液中的水反应生成碱而使试液先变为红色,但因Na2O2具有漂白性,最后又会将变成红色的溶液漂白,故D项错误。[答案]A物质氧化钠过氧化钠化学式Na2ONa2O2氧的化合价-2价-1价n(Na+)∶n(阴离子)2∶12∶1颜色状态白色固体淡黄色固体氧化物类别碱性氧化物过氧化物(不属碱性氧化物)生成4Na+O2===2Na2O2Na+O2=====点燃Na2O2与氧气反应2Na2O+O2=====△2Na2O2不反应,稳定性强与水反应Na2O+H2O===2NaOH2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑与CO2反应Na2O+CO2===Na2CO32Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2与HCl反应Na2O+2HCl===2NaCl+H2O2Na2O2+4HCl(浓)===4NaCl+O2↑+2H2O漂白性无有用途制NaOH漂白剂、消毒剂、供氧剂保存都容易吸收空气中的CO2和水蒸气而变质,所以都应密封保存;对于Na2O2还要远离易燃物2.相同物质的量的Na2O2和Na2O的比较,不正确的是()A.两种物质所含原子个数之比为4∶3B.两种物质中阴离子的物质的量之比为2∶1C.两种物质与足量的CO2反应,消耗气体的质量比为1∶1D.两种物质中阳离子的物质的量之比为1∶1解析:1molNa2O2中含有2molNa+和1molO2-2,1molNa2O中含有2molNa+和1molO2-,所以等物质的量的Na2O2和Na2O中,原子个数之比为(2+2)∶(2+1)=4∶3,阳离子的物质的量之比为2∶2=1∶1,阴离子的物质的量之比为1∶1;由方程式Na2O+CO2===Na2CO3和2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2可知,等物质的量的Na2O2和Na2O反应消耗的CO2的物质的量相等。答案:B钠与水反应的实验现象[典例]有人设计出一种在隔绝空气时让钠与水反应的方法,利用煤油来控制反应速率。使学生能仔细观察到各种实验现象。该方法简便、安全、现象明显、有趣味性。如图所示,将6mm×50mm玻璃管和长颈漏斗插入橡皮塞孔中,玻璃管外套上30mm的乳胶管,乳胶管上再接6mm×30mm金属尖嘴管,乳胶管上夹上弹簧夹。实验时,往100mL的大试管中先加入40mL煤油,取绿豆粒大小的金属钠放入大试管后塞上橡皮塞,通过漏斗加满滴有酚酞的水。根据反应中观察到的现象,回答下列问题。(1)金属钠变化的现象是______________________________________________________________________________________________________________________。(2)大试管中溶液颜色的变化是________________________________________________________________________________________________________________。(3)装置中液面的变化分别是:大试管中___________________________________;长颈漏斗中__________________。(4)简述检验产生气体的方法:____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。[解析]由于钠的密度比水小,比煤油大,所以钠在煤油与水的界面处漂浮。钠与水反应产生的气体在逸出过程中把钠带入煤油层,钠在重力作用下再回到界面。反复多次,直至钠完全消失。产生的气体聚集在大试管上部,把液体反压到长颈漏斗中。[答案](1)钠在煤油中逐渐下沉,至水面时与水发生反应,熔化成银白色小球,像热气球一样在煤油中作上下游动,最后完全消失(2)溶液从上至下逐渐由无色变为红色(3)液面逐渐下降液面逐渐上升(4)当漏斗中液面上升到一定高度后,打开弹簧夹点燃气体,有淡蓝色火焰产生,在火焰上方罩一个干燥烧杯,烧杯壁上有水珠生成,即可证明有H2产生[随堂训练]1.在呼吸面具和潜水艇气中,过滤空气的最佳物质是()A.NaOHB.Na2O2C.NaD.Al解析:Na2O2能与空气中的水蒸气、CO2反应,产生氧气,因此Na2O2是过滤空气的最佳物质。答案:B2.下列关于钠的说法正确的是()A.金属钠和氧气反应,条件不同,产物不同B.钠钾合金通常状况下呈固态,可作原子反应堆的导热剂C.钠的化学活泼性很强,少量的钠可保存在有机溶剂CCl4中D.由于钠比较活泼,所以它能从溶液中置换出金属活动顺序表中钠后面的金属解析:4Na+O2===2Na2O,2Na+O2=====点燃Na2O2,A正确;钠钾合金通常状况下呈液态,B的说法是错误的,这是钠的重要用途之一;钠的保存原则是将钠与空气和水隔绝,故应保存在密度小于钠的有机溶剂中,ρ(CCl4)ρ(Na),故C不正确;盐溶液中的金属阳离子周围有一定数目的水分子包围着,不能和钠直接接触,另外,钠跟水反应速率很快,故不能从盐溶液中置换出金属。答案:A3.某同学通过实验探究金属钠的性质,请你与他合作并完成下表:实验操作实验现象结论①用刀切开金属钠,观