人教版 (2019)必修 第一册第一节 钠及其化合物第一课时教案设计

这是一份人教版 (2019)必修 第一册第一节 钠及其化合物第一课时教案设计，共18页。

第一课时 活泼的金属单质——钠





学习目标：1.能记住金属钠的物理性质以及金属钠的用途。2.知道金属钠与氧气、水等反应的现象及化学方程式。











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失去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，在自然界中以化合态形式存在。


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：银白色金属，热和电的良导体。


特殊性：质软，密度比水小，熔点低。


3．钠的化学性质


写出下列反应的化学方程式：


(1)钠在空气中表面变暗：4Na＋O2===2Na2O；


(2)钠在空气中燃烧：2Na＋O2eq \(=====,\s\up15(点燃))Na2O2；


(3)钠与水反应：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑。





1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)


(1)自然界中钠存在游离态( )


(2)钠的熔点低( )


(3)钠与O2反应时，条件不同，产物不同( )


(4)钠能与水发生置换反应( )


[答案] (1)× (2)√ (3)√ (4)√


2．取一块金属钠，放在燃烧匙里加热，下列对实验现象的描述正确的是( )


①金属先熔化 ②在空气中燃烧，产生黄色火花 ③燃烧后得白色固体 ④燃烧时火焰为黄色 ⑤燃烧后生成淡黄色固体


A．②⑤ B．①②③ C．①④⑤ D．④⑤


[解析] 钠燃烧时，先受热熔化成闪亮的小球，然后燃烧，燃烧时火焰为黄色，燃烧后生成淡黄色的过氧化钠固体。


[答案] C











知识点一 钠


1.钠与氧气的反应


(1)实验探究





(2)金属钠露置于空气中的主要变化


金属钠长期露置于空气中最终完全转变为Na2CO3粉末，此过程中的主要变化与现象有：


eq \x(\a\al(银白色金,属钠Na))eq \(――→,\s\up15(O2),\s\d15(①))eq \x(\a\al(表面变暗,生成Na2O))eq \(――→,\s\up15(H2O),\s\d15(②))eq \x(\a\al(出现白色固体,生成NaOH))eq \(――→,\s\up15(H2O),\s\d15(③))eq \x(\a\al(表面变成溶液,NaOH潮解))eq \(――→,\s\up15(CO2),\s\d15(④))eq \x(\a\al(白色块状物质生成,Na2CO3·10H2O))eq \(――→,\s\up15(风化),\s\d15(⑤))


eq \x(\a\al(白色粉末状物质,生成Na2CO3))


发生的主要变化的化学方程式为


①4Na＋O2===2Na2O；


②Na2O＋H2O===2NaOH；


④2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O，


Na2CO3＋10H2O===Na2CO3·10H2O；


⑤Na2CO3·10H2O===Na2CO3＋10H2O。


2．钠与水的反应


(1)实验探究





(2)钠与水、酸溶液、碱溶液和盐溶液的反应


①钠与水的反应


化学方程式：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，还原剂：Na，氧化剂：H2O。


②钠与酸溶液的反应


a．钠与酸溶液反应时先与酸反应生成H2。


b．如果钠过量，钠把酸消耗尽之后，再与水反应。


③钠与碱溶液的反应实质就是钠与水的反应。


④钠与盐溶液的反应


钠与盐溶液反应时，首先与水反应生成NaOH，然后NaOH与盐发生复分解反应(若氢氧化钠不与盐反应，则只有钠与水的反应)。例如：


a．Na与Fe2(SO4)3溶液的反应


2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，


6NaOH＋Fe2(SO4)3===2Fe(OH)3↓＋3Na2SO4。


b．Na与K2SO4溶液的反应


2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑(仅此一步反应)。


3．结合实验探究总结金属钠的物理性质


4.金属钠的保存


钠的化学性质非常活泼，所以自然界不存在游离态的钠；在实验室里，金属钠保存在煤油或石蜡里。


【典例】 将一块银白色的金属钠放在空气中会发生一系列的变化，下列有关叙述正确的是( )


A．表面迅速变暗是因为钠与空气中的氧气反应生成了过氧化钠


B．表面“出汗”是因为生成的氢氧化钠吸收空气中的CO2在表面形成了溶液


C．最后变成碳酸钠粉末


D．该过程的所有化学反应均为氧化还原反应


[思路启迪] 解决此题的关键是掌握钠暴露在空气中所发生的一系列反应及其反应类型。


[解析] 钠露置在空气中迅速变暗，是因为Na与O2反应生成了Na2O，Na2O与水反应生成NaOH，NaOH又吸收空气中的H2O和CO2，生成Na2CO3·10H2O，Na2CO3·10H2O逐渐风化脱水，最后变成Na2CO3粉末，只有钠与氧气的反应是氧化还原反应，其他反应不属于氧化还原反应，故只有C项正确。


[答案] C

















金属钠露置在空气中发生的变化


eq \(\s\up15(银白色金属钠),\s\d15(Na))eq \(――→,\s\up15(O2))eq \(\s\up15(表面变暗),\s\d15(生成Na2O))eq \(――→,\s\up15(H2O))eq \(\s\up15(变为白色固体),\s\d15(生成NaOH))―→eq \(\s\up15(表面形成溶液),\s\d15(NaOH潮解))eq \(――→,\s\up15(CO2))eq \(\s\up15(结块),\s\d15(生成Na2CO3·10H2O))eq \(――→,\s\up15(风化))eq \(\s\up15(白色粉末状物质),\s\d15(生成Na2CO3))





[针对训练] 用流程图示的方法可以清楚反映物质之间的转化关系。如Na→eq \x( )→NaOH→NaCl，则在常温下，上述转化关系eq \x( )内的物质是( )


A．Na2CO3 B．Na2O


C．Na2S D．Na2O2


[解析] 在常温下，钠与氧气反应生成氧化钠。


[答案] B


课堂归纳小结


[知识脉络]





[核心要点]


1．4Na＋O2===2Na2O


2．2Na＋O2eq \(=====,\s\up15(点燃))Na2O2


3．2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑











1．保存少量金属钠的方法是( )


A．放在冰水中 B．放在细沙中


C．放在水中 D．放在煤油中


[解析] 钠的密度比水小，比煤油大。


[答案] D


2．在烧杯中加入水和苯(密度：0.88 g·cm－3)各50 mL，将一小粒金属钠(密度：0.97 g·cm－3)投入烧杯中，观察到的现象可能是 ( )


A．钠在水层中反应并四处游动


B．钠停留在苯层中不发生反应


C．钠在苯的液面上反应并四处游动


D．钠在苯与水的界面处反应并可能做上、下跳动


[解析] 首先苯与水互不相溶，根据密度可知，钠处在苯与水之间，钠能与水反应而不能与苯反应，钠与水反应放出的氢气使钠在苯与水的界面处反应并可能做上、下跳动。


[答案] D


3．钠与水反应时产生的各种现象如下：①钠浮在水面上；②钠沉在水底；③钠熔化成小球；④小球迅速游动逐渐减小，最后消失；⑤发出嘶嘶的声音；⑥滴入酚酞后溶液显红色。其中正确的一组是( )


A．①②③④⑤ B．全部


C．①③④⑤⑥ D．①③④⑥


[解析] 钠与水反应时产生的现象概括为：熔(熔化成小球)、浮(浮在水面上)、游(四处游动)、响(发出嘶嘶的响声)、红(滴入酚酞，溶液变红)。由于钠的密度比水小，钠不可能沉在水底。


[答案] C


4．将一小块钠投入FeCl3溶液中，下列对有关实验结果的预测正确的是( )


A．钠溶解，有铁析出，并有气体产生


B．只有气体产生


C．只有沉淀产生


D．既有沉淀产生，又有气体产生


[解析] 当钠投入FeCl3溶液中时，钠首先与H2O反应生成H2和NaOH，生成的NaOH再与FeCl3反应：3NaOH＋FeCl3===Fe(OH)3↓＋3NaCl，故D项正确。


[答案] D





课后作业(七)


[基础巩固]


1．下列有关钠的叙述正确的是( )


①钠在空气中燃烧生成氧化钠


②金属钠有强还原性


③钠与硫酸铜溶液反应，可以置换出Cu


④金属钠可以保存在煤油中


⑤钠原子的最外层上只有一个电子，所以在化合物中钠的化合价为＋1价


A．①②④ B．②③⑤ C．①④⑤ D．②④⑤


[解析] Na在空气中燃烧生成过氧化钠，①错误；钠与CuSO4溶液反应的方程式为2Na＋2H2O＋CuSO4===Na2SO4＋Cu(OH)2↓＋H2↑，Na不能将Cu单质置换出来，③错误。


[答案] D


2．将少量金属钠分别投入下列物质的水溶液中，反应后溶液质量减轻的是 ( )


A．HCl B．K2SO4 C．NaOH D．CuSO4


[答案] D


3．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


[解析] 根据得失电子守恒，不论是加热还是缓慢氧化，最终都是Na→eq \(N,\s\up6(＋1))a，故二者失去的电子数一样多；但加热时生成Na2O2，而常温时生成Na2O，故第一块钠反应产物质量大。


[答案] B


4．把一小块钠投入到硫酸铜溶液中，下列物质中不是该反应生成物的是( )


A．Cu B．Cu(OH)2


C．H2 D．Na2SO4


[解析] 将钠投入CuSO4溶液中时，钠首先与水反应2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，生成的NaOH再与CuSO4发生复分解反应CuSO4＋2NaOH===Cu(OH)2↓＋Na2SO4，反应中不可能生成铜。


[答案] A


5．若m g Na在足量氯气中燃烧，生成固体的质量为(m＋3.55) g，则m g Na与氧气反应，生成固体的质量为( )


①(m＋0.8) g ②(m＋1.0) g ③(m＋1.2)g


④(m＋1.6)g ⑤(m＋1.4)g


A．仅①④ B．仅①⑤


C．仅③④ D．①②③④⑤


[解析] 由题可知m g Na与O2反应可能生成(m＋0.8)g Na2O，也可能生成(m＋1.6)g Na2O2，或Na2O和Na2O2的混合物，即固体的质量在两者之间。


[答案] D


6．下列灭火剂能够扑灭金属钠着火的是( )


A．干冰灭火器 B．泡沫灭火器


C．干粉灭火器 D．沙土


[解析] 干冰是固态的CO2，干粉灭火器里的NaHCO3受热分解为CO2、H2O和Na2CO3，泡沫灭火器里既含有H2O又含有CO2，它们都能与金属钠及燃烧产物Na2O2发生反应，因此它们都不能用作钠着火的灭火剂。钠着火后，应用沙土盖灭，D项正确。


[答案] D


7．在Na与H2O的反应中( )


A．Na是氧化剂


B．H2是氧化产物


C．反应实质是钠置换水电离出的少量的H＋


D．反应实质是钠置换水中的氢气


[解析] Na是还原剂，A项错误；H2是还原产物，B项错误；水中没有氢气，D项错误。


[答案] C


8．A、B、C是中学化学中常见的三种物质，它们之间的相互转化关系如下(部分反应条件及产物略去)：





(1)若A是一种金属，C是淡黄色固体，则B的化学式为________，A―→C反应的化学方程式为_____________________


______________________________________________________。


(2)若A是一种非金属，其常见单质为黑色固体，C是最主要的温室气体，则C的分子式为________，B―→C反应的化学方程式为_____________________________________________________。


A和C是否能反应？________(填“能”或“不能”)，若能，写出反应的化学方程式：


______________________________。(若不能，此空不填)


[解析] (1)C为淡黄色固体，说明C为Na2O2，A为Na，B为Na2O。


(2)A为黑色单质，说明A为C，B为CO，C为CO2。


[答案] (1)Na2O 2Na＋O2eq \(=====,\s\up15(△))Na2O2


(2)CO2 2CO＋O2eq \(=====,\s\up15(点燃))2CO2 能 C＋CO2eq \(=====,\s\up15(高温))2CO


[能力提升]


9．将一小块钠投入盛有5 mL澄清石灰水的试管里，不可能观察到的现象是( )


A．钠熔成小球并在液面上游动


B．有气体产生


C．溶液底部有银白色固体生成


D．溶液变浑浊


[解析] Na与水反应，生成H2和NaOH，溶剂的量减少，有Ca(OH)2析出，但不是银白色固体。


[答案] C


10．下列叙述不正确的是( )





[解析] 钠在空气中易与水和氧气反应，所以钠保存在煤油中，A项正确；常温下钠与氧气反应生成氧化钠(白色)，加热或点燃时生成过氧化钠(淡黄色)，B项错误；钠与水反应生成氢氧化钠和氢气，反应后滴入酚酞试剂，溶液变红，C项正确；钠是活泼的金属，具有强还原性，在加热的条件下能与氧气反应生成淡黄色固体过氧化钠，D项正确。


[答案] B


11．下列关于钠与水反应的说法中，不正确的是( )


①将小块的钠投入滴有紫色石蕊试液的水中，反应后溶液变红


②将钠投入稀盐酸中，钠先与水反应，后与HCl反应


③钠在水蒸气中反应(密闭)时因温度高会发生燃烧现象


④将两小块质量相等的金属钠，一块直接投入水中，另一块用锡箔包住，在锡箔上刺些小孔，然后按入水中，二者放出的氢气质量相等


A．仅② B．仅②③


C．仅②③④ D．①②③④


[解析] ①钠与水反应产生氢氧化钠，能使紫色石蕊试液变蓝，而不能使紫色石蕊试液变红；②钠与水反应的本质是钠与H＋反应，所以钠先与HCl反应，后与水反应；③钠在水蒸气中反应产生的是氢气，尽管温度高且反应放热，但无氧气，故不能燃烧；④钠的密度比水小，浮在水面上时会有部分钠与O2反应，而用锡箔包住的钠不会与氧气反应，所以与水反应的钠的质量不相等，二者放出氢气的质量也不相等。


[答案] D


12.某校学生课外活动小组为测定Na元素的相对原子质量，设计的装置如图，该装置(包括水和干燥剂)的总质量为a g，从实验室取出b g(不足量)的钠放入水中，塞紧瓶塞，完全反应后再称量此装置的总质量为c g。试回答：





(1)实验室取用一小块钠，需要用到____________。


(2)此干燥管的作用是____________；


若此钠块有极少量被氧化，则测出的相对原子质量会比实际相对原子质量________(填“偏大”、“偏小”或“不变”)。


(3)有甲同学建议在图中干燥管上再连一同样干燥管，其目的是______________________________________________________，


计算钠的相对原子质量的表达式为____________。


(4)有乙同学为避免由于行动不够迅速产生偏差，又建议在集气瓶中再加入一定量煤油，其目的是____________________________


_______________________________________________________。


[解析] 本题通过定量实验综合考查钠的取用、钠的物理性质、化学性质。原理是根据钠与水的反应，通过测定一定质量的钠与过量的水反应生成氢气的质量，来求出钠的相对原子质量。


[答案] (1)滤纸、小刀、镊子、玻璃片


(2)吸收水蒸气，避免集气瓶中水蒸气逸出 偏大


(3)避免空气中水蒸气被干燥剂吸收 eq \f(b,a＋b－c)


(4)避免钠投入后，立即与水反应，来不及塞上塞子


13．(1)如图1所示，在平底烧瓶的底部有一块钠，平底烧瓶内是干燥的空气。过一段时间后可观察到__________________，发生反应的化学方程式为________________________________________


______________________________________________________。





图1


(2)某班同学用如图2所示装置测定空气中氧气的含量。先用弹簧夹夹住橡胶管，点燃钠，伸入瓶中并塞上瓶塞。待钠熄灭并冷却后，打开弹簧夹，观察广口瓶内水面变化情况。





图2


①上述实验过程中发生反应的化学方程式为


_________________________________________________。


②实验完毕，甲同学的广口瓶内水面上升明显小于瓶内空气体积的eq \f(1,5)，乙同学的广口瓶内水面上升明显大于瓶内空气体积的eq \f(1,5)。下列对这两种现象解释合理的是______(填字母)。


a．甲同学可能使用钠的量不足，瓶内氧气没有消耗完


b．甲同学可能未塞紧瓶塞，钠熄灭冷却时外界空气进入瓶内


c．乙同学可能没夹紧弹簧夹，钠燃烧时瓶内部分空气受热从导管逸出


d．乙同学可能插入燃烧匙太慢，塞紧瓶塞之前，瓶内部分空气受热逸出


[解析] (1)钠与空气中的氧气反应生成Na2O，使钠表面变暗，同时烧瓶内压强降低，气球会膨胀。(2)a项，若钠的量不足，则氧气没有消耗完，造成进水量少于容器内空气体积的eq \f(1,5)，结果偏低，合理；b项，若瓶塞未塞紧，钠熄灭冷却，瓶内气体收缩，外面的空气会进入瓶内，使气体得到补充，造成结果偏低，合理；c项，若弹簧夹未夹紧，钠燃烧时，瓶内气体膨胀，使部分气体从导管口逸出，造成结果偏高，合理；d项，若插入燃烧匙太慢，钠燃烧时，瓶内气体膨胀，在塞紧瓶塞前，瓶内部分气体从瓶口逸出，造成结果偏高，合理。


[答案] (1)钠表面变暗，气球膨胀 4Na＋O2===2Na2O


(2)①2Na＋O2eq \(=====,\s\up15(点燃))Na2O2 ②abcd


14．某化学兴趣小组发现，将钠投入硫酸铜溶液中，产生无色气体和蓝色沉淀，却未置换出红色的铜。该小组同学对此现象进行了如下探究：


【分析与讨论】


(1)在实验室中通常将钠保存在煤油里，煤油的作用是______________________。


(2)对于钠与水反应的生成物，甲同学猜想是NaOH和H2，乙同学猜想是NaOH和O2，你认为________同学的猜想不合理，请从化合价的角度解释原因：________________________________________


________________________________________________________。


【进行实验】


该小组同学通过实验验证钠与水反应的产物，装置如图：





注：煤油的密度为0.8 g·mL－1，与水不互溶。


【解释与结论】


(3)将钠投入硫酸铜溶液中，产生无色气体和蓝色沉淀，写出发生反应的化学方程式(分两步写)：___________________________________________________________________________________________________________________。


【进行实验】


(4)将有关内容填入下表：








[解析] (1)钠与氧气和水反应，所以在实验室中通常将钠保存在煤油里，煤油的作用是将钠与氧气和水隔绝。(2)在一个化学反应中，如果有元素化合价升高，同时就有元素化合价降低。若生成NaOH和O2，则该反应中钠元素的化合价由0价升高到＋1价，氧元素的化合价由－2价升高到0价，只有元素化合价升高，没有元素化合价降低，所以乙同学的猜想不合理。(3)钠和水反应生成氢氧化钠和氢气，化学方程式为2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑；氢氧化钠和硫酸铜溶液反应生成氢氧化铜蓝色沉淀和硫酸钠，化学方程式为CuSO4＋2NaOH===Cu(OH)2↓＋Na2SO4。(4)①物质的物理性质不需要通过化学变化表现出来，钠的物理性质有：银白色固体，熔点低，密度比水小、比煤油大等；②二氧化碳和氢氧化钠溶液反应生成碳酸钠和水，化学方程式为CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O；③二氧化碳和氢氧化钠溶液反应生成碳酸钠和水，使装置C内压强变小，实验现象为D中液体倒吸入C中，C中产生气泡；④氢气燃烧的现象：气体燃烧，产生淡蓝色火焰；⑤氢气燃烧生成水，所以在火焰上方罩一个干冷的烧杯，烧杯内壁出现无色液滴。


[答案] (1)将钠与氧气和水隔绝


(2)乙 若生成NaOH和O2，则该反应中钠元素的化合价由0价升高到＋1价，氧元素的化合价由－2价升高到0价，只有元素化合价升高，没有元素化合价降低


(3)2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑、CuSO4＋2NaOH===Cu(OH)2↓＋Na2SO4


(4)①银白色固体，熔点低(合理即可) ②CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O ③倒吸入C中 ④淡蓝 ⑤无色液滴





状态
颜色
硬度
密度
熔点
固态
银白色
质软
ρ(煤油)<ρ(钠)<ρ(水)
<100℃
选项
事实
原因
A
钠保存在煤油中
钠在空气中会发生反应
B
钠露置在空气中，迅速变暗
钠与氧气反应生成过氧化钠
C
钠与水反应后滴入酚酞试剂，溶液变红
有碱性物质生成
D
钠在加热条件下能与氧气反应生成淡黄色固体
钠有还原性