2024-2025學年新教材高中化學第2章海水中的重要元素-鈉和氯第1節(jié)課時1活潑的金屬單質-鈉學案新人教版必修第一冊

PAGE8-課時1活潑的金屬單質——鈉發(fā)展目標體系構建1.在探討鈉性質的過程中，能依據(jù)探討目的設計探究方案，培育學生“證據(jù)推理與創(chuàng)新意識”的核心素養(yǎng)。2.通過學習鈉性質的應用，感受化學的魅力，培育學生“社會責任”的核心素養(yǎng)。一、鈉的存在與物理性質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．鈉的物理性質鈉為銀白色固體，密度為0.971_g/cm3，比水的密度??；熔沸點較低，分別為97.8_℃和883℃，硬度小，用小刀可以切割。二、鈉的原子結構與化學性質鈉原子的結構示意圖為，最外層只有1個電子，在化學反應中簡單失電子，表現(xiàn)很強還原性。1．鈉與非金屬單質反應鈉與氧氣的反應反應條件室溫加熱試驗步驟試驗現(xiàn)象新切開的鈉具有銀白色的金屬光澤，在空氣中很快變暗先加熱坩堝，將鈉塊投入熱坩堝中。鈉先熔化成小球，然后猛烈燃燒，火焰呈黃色，生成淡黃色固體化學方程式4Na＋O2=2Na2O2Na＋O2eq\o(=,\s\up10(△))Na2O2結論：鈉與O2反應時，條件不同，產物不同。(1)在試驗中，鈉如何保存？[提示]保存在石蠟油或煤油中，以隔絕空氣。(2)寫出Na與Cl2、S在加熱條件下反應的化學方程式。[提示]2Na＋Cl2eq\o(=,\s\up10(△))2NaCl、2Na＋Seq\o(=,\s\up10(△))Na2S。2．鈉與H2O反應試驗探究(1)依據(jù)氧化還原反應規(guī)律，預料Na與H2O反應的生成物為NaOH、H2。(2)試驗探究現(xiàn)象緣由浮鈉浮在水面上鈉的密度比水小熔熔成閃亮的小球鈉的熔點低且反應放熱游鈉在水面上快速游動反應產生氣體推動鈉游動響發(fā)出“嘶嘶”聲響鈉與水反應猛烈紅溶液變紅反應生成堿性物質提示：Na與水反應除上述現(xiàn)象外，還可能有火花或伴有爆鳴聲。主要因為反應猛烈，放出大量熱引起的。(3)試驗結論：鈉與水反應猛烈，生成NaOH，化學方程式是2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑。離子方程式為2Na＋2H2O=2Na＋＋2OH－＋H2↑，氧化劑為H2O。鈉等活潑金屬著火時如何滅火？為什么不用H2O滅火？[提示]需用干燥的沙土滅火。鈉與H2O反應生成可燃性氣體H2，易燃燒和爆炸。1．推斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)(1)鈉是銀白色金屬，熔點低，硬度大。 ()(2)鈉在反應時，只能作還原劑。 ()(3)鈉與O2反應只能生成淡黃色固體Na2O2。 ()(4)鈉與H2O反應比鈉與鹽酸反應更猛烈。 ()[答案](1)×(2)√(3)×(4)×2．將金屬鈉放在燃燒匙中加熱使其燃燒，不行能出現(xiàn)的現(xiàn)象是()A．金屬鈉熔化為小球狀B．火焰為黃色C．燃燒后得到一種白色固體D．燃燒后得到一種淡黃色固體[答案]C3．鈉與水反應生成NaOH和H2，將一小塊鈉投入盛有飽和澄清石灰水的試管里，下列說法正確的是()A．鈉與堿溶液不反應 B．沒有氣體產生C．有銀白色物質生成 D．溶液變渾濁[答案]D鈉的化學性質(1)將一塊鈉投入CuSO4溶液中，試驗現(xiàn)象為鈉馬上熔為小球，并浮在水面四處游動，伴有嘶嘶的聲響，同時溶液中有藍色沉淀生成。請說明上述現(xiàn)象并寫出有關化學方程式。[答案]鈉投入CuSO4溶液中，Na先與H2O反應生成NaOH和H2,2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑；生成的NaOH與CuSO4反應生成藍色沉淀Cu(OH)2,2NaOH＋CuSO4=Cu(OH)2↓＋Na2SO4。(2)將鈉分別投入水和鹽酸中，哪個反應更猛烈？寫出Na與鹽酸反應的離子方程式。[答案]鹽酸中反應更猛烈，2Na＋2H＋=2Na＋＋H2↑。1．鈉露置在空氣中的改變eq\x(\a\al(銀白色金屬鈉,Na))eq\o(→,\s\up10(O2),\s\do10(①))eq\x(\a\al(表面變暗,生成Na2O))eq\o(→,\s\up10(H2O),\s\do10(②))eq\x(\a\al(出現(xiàn)白色固體,生成NaOH))eq\o(→,\s\up10(H2O),\s\do10(③))eq\x(\a\al(表面變成溶液,NaOH潮解))eq\o(→,\s\up10(CO2),\s\do10(④))eq\x(\a\al(白色塊狀物質,生成Na2CO3·10H2O))eq\o(→,\s\up10(風化),\s\do10(⑤))eq\x(\a\al(白色粉末狀物質,生成Na2CO3))留意：潮解為物理改變，風化為化學改變。2．發(fā)生主要改變的化學方程式：(1)4Na＋O2=2Na2O(2)Na2O＋H2O=2NaOH(3)2NaOH＋CO2=Na2CO3＋H2ONa2CO3＋10H2O=Na2CO3·10H2O(4)Na2CO3·10H2O=Na2CO3＋10H2O3．鈉與酸、堿、鹽溶液的反應(1)與酸溶液反應(2)與堿溶液反應：其實質是鈉與水的反應如鈉與氫氧化鈉溶液的反應，即鈉與水的反應。(3)與鹽溶液反應留意：在沒有H2O存在時，在確定條件下，Na與鹽反應也可以置換出某些鹽；在無水時，4Na＋TiCl4eq\o(=,\s\up10(高溫),\s\do10(熔融))Ti＋4NaCl。【典例】將少量金屬鈉分別投入下列物質的水溶液中，有氣體放出，且溶液質量減輕的是()A．HClB．NaOHC．K2SO4D．CuSO4D[將少量鈉投入題述四種物質的水溶液中，均有H2產生，故都滿意題目的第一個條件“有氣體放出”，而反應后“溶液質量減輕”是指投入的金屬鈉的質量小于脫離溶液的物質的質量。在A、B、C三個選項中只有H2放出，故溶液質量是增加的。D選項中由于Na與H2O反應生成的NaOH還能接著與CuSO4反應析出Cu(OH)2沉淀：2Na＋CuSO4＋2H2O=Cu(OH)2↓＋Na2SO4＋H2↑，故反應后溶液質量減輕。][借題發(fā)揮](1)若將題干中的“且質量減輕”改成“且有沉淀生成”，答案應選________。(2)若題干不變，將B項改成“飽和NaOH溶液”是否可選________(填“是”或“否”)，緣由是____________________。[答案](1)D(2)是Na與H2O反應，H2O削減，NaOH析出金屬鈉與水、酸、鹽溶液反應現(xiàn)象分析的一般思路(1)共性：浮：鈉浮在液面上；熔：鈉熔化成光亮的小球；游：在液面上不停地游動直至反應完；響：反應中不停地發(fā)出“嘶嘶”的響聲。(2)差異性：與酸反應時，由于溶液中H＋濃度較大，反應比鈉與水猛烈，最終鈉可能在液面上發(fā)生燃燒；與鹽溶液反應時，還可能會生成沉淀(如生成難溶堿)、氣體(NH3)等。1．鈉露置在空氣中易變質，其變質過程中不行能產生的物質是()A．Na2OB．NaOHC．NaHCO3D．Na2CO3[答案]C2．將一塊鈉投入盛有煤油和水的燒杯中，視察到的現(xiàn)象可能是()A．鈉在水層中反應并四處游動B．鈉停留在煤油層中不發(fā)生反應C．鈉在煤油中反應并四處游動D．鈉在煤油與水的界面處反應并可能上下跳動D[金屬鈉的密度大于煤油，小于水，Na與水發(fā)生化學反應：2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑，產生氣體推動鈉上浮，鈉的密度大于煤油，又回落到水層，接著反應，因此金屬鈉在煤油和水的界面處反應，并上下跳動。]3．將一小塊鈉投入下列溶液中，既能產生氣體又會出現(xiàn)沉淀的是()①稀硫酸②稀氫氧化鈉溶液③硫酸鐵溶液④氯化鎂溶液⑤飽和澄清石灰水A．①②③B．①③⑤C．②③④D．③④⑤D[①、②只產生H2，發(fā)生的反應為2Na＋H2SO4=Na2SO4＋H2↑，2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑；③、④中鈉除了與水反應產生H2外，生成的NaOH還與Fe2(SO4)3、MgCl2發(fā)生復分解反應，產生Fe(OH)3和Mg(OH)2沉淀。鈉投入飽和澄清石灰水其實就是跟水反應，由于是飽和石灰水，鈉與水反應消耗水且反應放熱，原溶液中的氫氧化鈣會析出而變渾濁。]素材1如圖所示，在燒杯中盛有100mL蒸餾水，水中懸浮著一個表面光滑、耐堿、耐熱的小球(此球穩(wěn)定在水的中心)，將10g金屬鈉分多次投入水中，最終使燒杯內的液體復原到原來蒸餾水的溫度。在投入鈉的過程中小球上升。問題探究：(1)10gNa分多次投入的主要緣由是什么？(2)10gNa全部投入完畢所進行的次數(shù)可能是________(已知ρNa＜ρH2O)。為什么？A．5次 B．10次C．大于10次(3)小球上升的主要緣由是什么？(4)試驗涉及的離子方程式為______________________。(5)若將100mL蒸餾水換成100mLFe2(SO4)3溶液，則小球是上升還是下降？為什么？寫出反應的有關離子方程式。[答案](1)鈉與水反應猛烈，放出的熱量多，易發(fā)生爆炸。(2)C鈉的密度小于1g·cm－3，黃豆粒大小的一塊鈉的體積(立方體的邊長確定小于1cm)小于1cm3，則其質量小于1g，故10g鈉全部投入完畢所進行的次數(shù)要大于10次。(3)鈉與水反應生成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，因為Fe3＋生成了Fe(OH)3沉淀，溶液變成Na2SO4溶液，密度變小，小球受到浮力變小。素材2如右圖所示，先用彈簧夾夾住橡皮管，點燃鈉(足量)，快速伸入瓶中并塞上瓶塞。鈉接著燃燒，待反應完全并冷卻至原溫度，打開彈簧夾，燒杯中水通過導管流入瓶中。問題探究：(1)寫出鈉燃燒的化學方程式，鈉燃燒時瓶中的現(xiàn)象是什么？(2)水流入瓶中的緣由是什么？(3)假設裝置氣密性良好且操作正確，生成物與H2O不接觸，流入瓶中水的體積約占瓶內原有空氣體積幾分之幾？為什么？[答案](1)2Na＋O2eq\o(=,\s\up10(點燃))Na2O2，黃色火焰，產生淡黃色固體(2)瓶內O2削減，壓強減小(3)eq\f(1,5)，因為Na是足量的，廣口瓶里的O2將被完全耗盡而使瓶內壓強減小，故打開彈簧夾，燒杯里的H2O將沿導管進入廣口瓶內，水體積約占瓶內空氣的eq\f(1,5)通過素材1中Na與H2O反應試驗和素材2中Na與O2反應試驗，培育了學生“試驗探究與創(chuàng)新意識”的核心素養(yǎng)。1．金屬鈉是一種活潑金屬，除了具有金屬的一般性質外，還具有自己的特性。下列關于鈉的敘述中，正確的是()A．鈉是銀白色金屬，熔點低，硬度大B．鈉放置在空氣中，會快速被氧化生成淡黃色的氧化鈉C．在氧氣中加熱時，金屬鈉猛烈燃燒，發(fā)出黃色火焰D．金屬鈉可存放于燒杯中C[A中，鈉的硬度小，可用小刀切割；B中，放置在空氣中，鈉被緩慢氧化生成白色的Na2O；D中，鈉與氧氣反應，應密閉保存。]2．將一小塊鈉投入下列溶液中，既能產生氣體又能出現(xiàn)沉淀的是()A．BaCl2溶液 B．K2SO4溶液C．FeCl3溶液 D．稀鹽酸C[鈉與鹽溶液中的水反應生成NaOH和H2，故每種溶液中均有氣體產生。A、B、D中均無沉淀生成，C中FeCl3與NaOH反應生成Fe(OH)3沉淀。]3．等質量的兩塊鈉，第一塊鈉在足量氧氣中加熱，其次塊鈉放置在空氣中，待反應完全后，下列說法正確的是()A．第一塊鈉失去的電子多B．兩塊鈉失去的電子一樣多C．其次塊鈉的生成物質量較大D．兩塊鈉的生成物質量一樣大B[鈉與氧氣反應，常溫下生成氧化鈉，加熱時生成過氧化鈉，兩種狀況鈉都是從0價上升到＋1價，只要鈉的量相等，失去的電子數(shù)目確定相等；因為鈉的質量相同，生成過氧化鈉和氧化鈉的物質的量相同，但等量的鈉在這兩種狀況下結合的氧不一樣多，加熱時生成的過氧化鈉質量較大，所以B正確。]4．不能正確表示下列反應的離子方程式是()A．鈉與水反應：2Na＋2H2O=2Na＋＋2OH－＋H2↑B．鈉與CuSO4溶液反應：2Na＋Cu2＋=Cu＋2Na＋C．鈉與鹽酸反應：2Na＋2H＋=2Na＋＋H2↑D．鈉跟氯化鉀溶液反應：2Na＋2H2O=2Na＋＋2OH－＋H2↑B[B中鈉與CuSO4溶液反應的實質是鈉與水反應生成的氫氧化鈉再與CuSO4反應，總化學方程式為2Na＋2H2O＋CuSO4=Cu(OH)2＋H2↑＋Na2SO4。]5．金屬鈉是在1807年通過電解氫氧化鈉制得的，這個原理應用于工業(yè)生產，約在1891年才獲得勝利。1921年實現(xiàn)了電解氯化鈉制鈉的工業(yè)方法，其反應原理是2NaCl(熔融)eq\o(=,\s\up10(電解))2Na＋Cl2↑。回答下列有關單質鈉的問題：(1)保存金屬鈉的正確方法是________。A．放在棕色瓶中 B．放在細沙中C．放在水中 D．放在煤油中(2)將一小塊鈉放在水平放置的試管中部，用酒精燈加熱充分反應(如圖所示)，請寫出該反應的化學方程式__________________________________________________________________________________________________________，生成物的顏色為________。(3)Na、NaOH久置空氣中最終都是變?yōu)開_______(填化學式)。(4)將一小塊金屬鈉投入CuCl2溶液中，發(fā)生反應的方程式為_____________________________________________________。[解析](1)鈉是很活潑的金屬元素，其單質極易與水或氧氣反應，又因為鈉的密度小于水而大于煤油，因此鈉通常保存在煤油中。(2)將一小塊鈉放在水平放置的試管中部，加熱，反應方程式為2Na＋O2eq\o(=,\s\