1、1第三章 金属及其化合物李仕才第 一 节 钠 及 其 化 合 物 考点一 钠的性质及应用1钠的物理性质2.钠的化学性质(1)钠与非金属的反应在一定条件下，可与 O2、Cl 2、S 等非金属反应生成相应的化合物。常温下，钠与 O2反应生成白色固体 Na2O，化学方程式为 4NaO 2=2Na2O。点燃条件下，钠与 O2反应生成淡黄色固体 Na2O2，化学方程式为 2NaO 2 Na2O2。= = = = =点 燃 (2)钠与水的反应化学方程式为 2Na2H 2O=2NaOHH 2。离子方程式为 2Na2H 2O=2Na 2OH H 2。钠与含有酚酞的水反应的现象及解释。2(3)与酸溶液反应(如
2、HCl)2Na2HCl= =2NaClH 2(4)与盐反应a与熔融盐反应如：4NaTiCl 4 4NaClTi= = = = =高 温 NaKCl NaClK(制取金属钾，因为钾的沸点比钠的沸点低，使钾= = = = =高 温 成为蒸汽而逸出)b与盐溶液反应Na 与 CuSO4溶液反应的化学方程式 2NaCuSO 42H 2O=Na2SO4H 2Cu(OH) 2。(5)与某些有机物反应如：2Na2CH 3CH2OH 2CH 3CH2ONaH 22Na2CH 3COOH 2CH 3COONaH 23钠的制备与保存(1)钠在自然界以化合态形式存在。工业上通常用电解熔融氯化钠的方法制备钠：2NaCl
3、(熔融) 2NaCl 2。= = = = =电 解 (2)金属钠保存在煤油中，使之隔绝空气与水。4钠的用途(1)制取 Na2O2等化合物。(2)钠、钾合金(液态)可用于原子反应堆的导热剂。(3)用作电光源，制作高压钠灯。(4)冶炼某些金属。金属钠具有强的还原性，熔融状态下可以用于制取金属，如34NaTiCl 4 4NaClTi。= = = = =熔 融 判断正误(正确的打“” ，错误的打“”)1金属钠可保存在煤油中，也可保存在 CCl4中。( )2金属钠着火不能用水或干粉灭火器灭火。( )3钠在空气中露置最终生成的物质是碳酸氢钠。( )4电解熔融的氯化钠和电解饱和食盐水都可得到金属钠。( )5
4、Na 与足量 O2反应生成 Na2O，随着温度的升高，生成 Na2O 的速率逐渐加快。( )6钠在空气中与 O2反应无论生成哪种产物，23 g 钠反应时转移电子数肯定为 NA。( )1钠燃烧时不能用水灭火，应用沙土盖灭。2取用金属钠时，用镊子夹取金属钠，用滤纸擦干表面的煤油，放在洁净干燥的玻璃片上用小刀切割，不能用手直接接触金属钠，并且将剩余的钠放回原试剂瓶中保存。3钠与溶液反应的共同现象浮：钠浮在液面上；熔：钠熔化成光亮的小球；游：在液面上不停地游动直至反应完全；响：反应中不停地发出“嘶嘶嘶”的响声。若溶液中 H 浓度较大，与水相比反应更加剧烈，最后钠可能在液面上燃烧。4一、钠的性质及应用1
5、关于钠的叙述中，不正确的是( )A金属钠与水反应生成氢气，但是实验室中不能用金属钠与水反应制备氢气B金属钠放在石棉网上加热时，先熔化成银白色小球，然后剧烈燃烧，发出黄色火焰C金属钠在空气中放置生成氧化钠，在空气中燃烧生成过氧化钠D金属钠与氧气反应的产物取决于氧气的用量解析：金属钠与氧气反应的产物取决于反应条件：在空气中放置被氧气氧化，生成氧化钠；在空气中燃烧生成过氧化钠。答案：D2在研究金属钠与水反应的实验中，下列根据实验现象得出的结论不正确的是( )A将一小块 Na 投入水中，钠浮于水面，说明钠的密度比水小B将一小块 Na 投入滴有酚酞的水中，溶液变红，说明反应生成了碱C将一小块 Na 投入
6、 CuSO4溶液中，生成蓝色沉淀，说明 Na 没有 Cu 活泼D点燃 Na 与肥皂水反应产生的气泡，有尖锐爆鸣声，说明有 H2生成解析：钠比铜的活泼性强，将一小块钠投入 CuSO4溶液中，Na 首先与水反应生成 NaOH和 H2，然后 NaOH 再与 CuSO4发生复分解反应，生成蓝色 Cu(OH)2沉淀，故在水溶液中 Na不能置换出 Cu。答案：C3观察是研究物质性质的一种基本方法。某同学将一小块金属钠露置于空气中，观察到下列现象：银白色 变灰暗 变白色 出现液滴 白色固体，则下列 说法正确的是( )A发生氧化还原反应生成了过氧化钠B只发生物理变化C是碳酸钠吸收空气中的水蒸气形成了溶液D变白
7、色主要是因为生成了氢氧化钠解析：金属钠露置于空气中发生的一系列变化为：Na Na2O NaOH NaOH 溶液 O2 常 温 下 H2O 吸 水 潮 解 吸 收 CO2Na2CO3，分析对照选项判断，D 项正确。答案：D4有关钠的叙述正确的是( )5A2.3 g 钠与 97.7 g 水反应后，溶液中溶质的质量分数等于 4%B钠跟 CuSO4溶液反应生成的蓝色沉淀上有时出现暗斑，这是析出了金属铜C将金属钠与水反应后的溶液中通入适量氯气后，溶液中含有两种溶质D钠在空气中的缓慢氧化与其在空气中点燃的产物都一样解析：根据反应方程式，2.3 g 钠与水反应生成 4.0 g NaOH，放出 0.1 g 氢
8、气，溶液的质量为 99.9 g，所以 NaOH 的质量分数大于 4%，A 错误；选项 B，Na 与 H2O 反应生成NaOH，NaOH 再与 Cu2 反应生成 Cu(OH)2，因 Na 与 H2O 发生的反应是放热反应，可导致生成的 Cu(OH)2表面部分分解为 CuO(黑色)而非 Cu；选项 C，金属钠与 H2O 反应得到 NaOH 溶液，通入适量的 Cl2与 NaOH 反应生成 NaCl、NaClO，所以溶液中含有两种溶质；选项 D，Na 在空气中缓慢氧化生成 Na2O，钠在空气中点燃或加热时生成淡黄色固体 Na2O2。答案：C5在蒸发皿中放一小块钠，加热至熔化时，用玻璃棒蘸取少量无水 C
9、uSO4与熔化的钠接触，瞬间产生耀眼的火花，同时有红色物质生成。下列说法中不正确的是( )A上述反应是置换反应B上述反应是放热反应C上述反应中无水 CuSO4表现了还原性D加热且无水条件下，Na 可以与 CuSO4反应并生成 Cu解析：钠的化学性质很活泼，在加热熔融的条件下与无水 CuSO4反应可置换出铜，所以生成的红色物质为单质 Cu，其中 Cu2 被还原，表现了氧化性，所以 A、D 对，C 错，同时由反应条件接触瞬间产生耀眼的火花，可推测该反应为放热反应，所以 B 对。答案：C二、钠与水反应的理解与实验创新6如图甲是演示金属钠与水的反应的重要实验，为收集检验气体产物，某兴趣小组将甲装置改进
10、成如下乙或丙，请根据要求回答下列问题。6(1)写出钠与水反应的离子方程式_。(2)按乙装置实验，液体添加完毕后，关闭活塞，打开右边胶塞，向煤油中加入一小块钠，立即塞好胶塞，可观察到的现象是_。(填字母)A钠块始终保持在 a 处，直至完全消失B钠沉入 U 形管 b 处而后又慢慢浮到 a 处C钠处于煤油和水的交界处上下浮动D随反应的进行煤油与胶塞处液面下降，漏斗中液面上升E最终钠块在煤油中燃烧起来(3)乙装置中漏斗在反应过程中的主要作用是_。(4)用乙装置实验，点燃气体产物时，是否需要检验纯度_(填“是”或“否”)。(5)按图丙所示方法来收集产生的气体，需将钠包好，再放入水中。取相同质量的钠按下列
11、两种情况收集产生的气体在相同条件下体积的关系是_(填字母)。用铝箔包住钠用铜箔包住钠a二者收集气体一样多b收集气体体积较大c收集气体体积较大解析：(2)因钠的密度比水小，比煤油大，钠与水接触时反应产生氢气，生成的气体将钠块带离水层，进入煤油层后停止反应又下沉，如此往复，直至钠反应完，反应过程中没有氧气，钠不可能燃烧，所以钠处于煤油和水的交界处，上下浮动。(4)液体充满 U 形管，反应过程中只产生氢气，不可能含有氧气，点燃时不会产生爆炸，因而不需要检验氢气的纯度。(5)Na 和 H2O 反应产生 H2的同时产生 NaOH，NaOH 可以和 Al 发生反应2Al2NaOH2H 2O=2NaAlO2
12、3H 2，故用铝箔包住 Na 时产生的 H2的体积较大。答案：(1)2Na2H 2O=2Na 2OH H 27(2)CD (3)储存反应过程中排出的水(4)否 (5)b钠与水及酸、碱、盐溶液的反应1 钠与水的反应(1)反应原理：2Na2H 2O=2NaOHH 2。(2)定量关系：2NaH 22e 。2 钠与酸溶液的反应根据钠与水反应的实质是 Na 与水电离出来的 H 的置换反应，而酸溶液中的 H 只要来自于酸可知，将钠投入酸溶液中后，钠首先与酸反应，若钠有剩余，再与水反应。反应的离子方程式为(钠跟强酸溶液反应的实质)2Na2H =2Na H 2。定量关系：Na 与酸溶液反应，钠不会有剩余，生成
13、 H2量取决于金属钠，关系式为2NaH 2。3 与碱溶液反应钠只与碱溶液中的水发生反应，生成 NaOH，但会使碱溶液中的水减少，若为饱和溶液，则会有溶质析出。4 钠与盐溶液的反应(1)钠与正盐溶液的反应先考虑钠与水的反应，再考虑生成的 NaOH 与正盐能否发生复分解反应。例如，钠投入CuSO4溶液中：2Na2H 2O=2NaOHH 2、2NaOHCuSO 4=Cu(OH)2Na 2SO4，反应总方程式为 2NaCuSO 42H 2O=Cu(OH)2H 2Na 2SO4。(2)钠与弱酸的酸式盐溶液反应先考虑钠与水的反应，再考虑生成 NaOH 与弱酸的酸式盐的反应。例如，钠投入NaHCO3溶液中：
14、2Na2H 2O=2NaOHH 2、NaOHNaHCO 3=Na2CO3H 2O。(3)钠与强酸的酸式盐溶液反应相当于钠与强酸的反应，先考虑 Na 与 H 的反应，再考虑 Na 与 H2O 的反应。例如，钠投入 NaHSO4溶液中：2Na2NaHSO 4=2Na2SO4H 2，离子方程式为2Na2H =2Na H 2。1将 0.02 mol Na 分别投入到盛有 100 mL 水、100 mL 1.0 molL 1 盐酸、100 mL 1.0 molL1 硫酸铜溶液的 X、Y、Z 三个烧杯中，下列有关说法错误的是( )8A三个烧杯中一定均会发生的离子反应有：2Na2H 2O=2Na 2OH H
15、 2B三个烧杯中钠均在液面上剧烈反应，相比而言，X 烧杯中的反应平缓些CZ 烧杯中一定会有沉淀生成，但沉淀不是单质铜D三个烧杯中生成氢气的物质的量相同解析：A 项，由题意可知，n(HCl)0.1 L1.0 molL 1 0.1 mol，n(Na)0.02 mol；盐酸与 Na 发生的反应为 2HCl2Na= =2NaClH 2，显然 Na 不足，盐酸剩余，不会发生 Na 与 H2O 的反应；B 项，Na 与水及酸、盐溶液反应的实质均为 Na 与 H 的反应，因此溶液中 c(H )将影响反应速率，盐酸和 CuSO4溶液(Cu 2 水解)均显酸性，溶液中 c(H )大于水，因此盛有水的烧杯中反应平
16、缓；C 项，Na 投入 CuSO4溶液中，Na 先与水反应生成NaOH，NaOH 再与 CuSO4发生复分解反应生成 Cu(OH)2沉淀，Na 不能与 CuSO4发生置换反应，得不到单质 Cu；D 项，Na 与水及酸、盐溶液反应，消耗的 Na 与生成的 H2存在关系：2NaH 2，因此 0.02 mol Na 参加反应，三个烧杯中均得到 0.01 mol H2。答案：A2把一小块金属钠放入下列溶液中，说法正确的是( )A放入饱和 NaOH 溶液中：有氢气放出，恢复至室温后溶液的 pH 增大B放入 NaCl 溶液中：无现象C放入 FeCl3溶液中：有氢气放出，有红褐色沉淀生成D放入 NH4NO3
17、溶液中：有无色无味气体放出解析：A 项错误，饱和 NaOH 溶液中放入钠，钠与水反应消耗水且生成 NaOH，从而会有部分 NaOH 晶体析出，同时生成 H2，由于溶液仍为同一温度下的饱和溶液，故溶液的 pH 不变；B 项错误，钠与水反应生成 H2和 NaOH；C 项正确，钠与水反应生成的 NaOH 与 FeCl3反应生成 Fe(OH)3红褐色沉淀；钠与水反应生成 NaOH 并放出大量的热，放出的热量使得 NaOH与 NH4NO3反应放出 NH3，D 项错误。答案：C3将等物质的量的金属 Na、Mg、Al 分别与 100 mL 2 molL1 的盐酸反应，实验测得生成气体的体积 V(已折合为标准
18、状况)与时间 t 的关系如图所示，则下列说法错误的是( )Ax2.249B钠的物质的量为 0.2 molC反应时，Na、Mg、Al 均过量D曲线 b 为 Mg 与盐酸反应的图象解析：A 项，由图可知，三种金属最后生成气体的体积相等，据此可知盐酸可能不足，也可能刚好与 Na 完全反应，而 Mg、Al 有剩余，故生成 H2的体积取决于 n(HCl)，V(H 2)0.1 L2 mol/L1/222.4 L/mol2.24 L，正确；B 项，钠与盐酸反应时，存在关系式：2NaH 2，故生成 2.24 L H2需要 0.2 mol Na，正确；C 项，钠投入盐酸中，钠不可能过量，若钠过量则与溶剂水反应，
19、错误；D 项，三种金属的活动性顺序为 NaMgAl，金属的活动性越强，与盐酸反应的速率越快，反应所需时间越短，故曲线 a、b、c 分别代表Na、Mg、Al 与盐酸反应的图象，正确。答案：C4(1)将金属钠放入盛有下列溶液的小烧杯中，既有气体，又有白色沉淀产生的是_。MgSO 4溶液 NaCl 溶液 Na 2SO4溶液 饱和澄清石灰水 Ca(HCO 3)2溶液 CuSO 4溶液 饱和 NaCl 溶液(2)一定温度下，向饱和 NaOH 溶液中加入一定量的钠块，充分反应后恢复到原来温度，下列说法中正确的是_。A溶液中溶质质量增加，溶剂量减少，溶液中溶质质量分数变大B溶液的 pH 不变，有氢气放出C溶
20、液中 Na 数目减小，有氢气放出D溶液中 c(Na )增大，有氢气放出(3)取一支大试管，加入 20 mL 饱和澄清石灰水(1.6 gcm 3 )，再加入 5 mL 苯(0.87 gcm 3 )，静置后缓慢加入黄豆粒大小的钠块(0.97 gcm 3 )。下列实验现象中，能观察到的有_。钠在饱和澄清石灰水层反应并四处游动有气体产生澄清石灰水变浑浊钠在石灰水与苯的界面处反应并上下跳动钠停留在苯层不反应钠块最后消失(4)有相同质量的两块金属钠，其中一块用有小孔的铝箔包裹，都放入足量的水中，哪一个生成的 H2多？为什么？_解析：(1)2Na2H 2O=2NaOHH 2，中 Mg2 2OH =Mg(OH)2；中反应消耗10水，溶液温度升高，Ca(OH) 2的溶解度降低，析出 Ca(OH)2产生沉淀；中Ca2 HCO OH =CaCO3H 2O；生成的 Cu(OH)2是蓝色沉淀，不符合题意；水减 3少，c(Na )增大，使 NaCl(s)Na (aq)Cl (aq)平衡向左移动。(2)钠放于饱和 NaOH 溶液中，与水反应生成 NaOH 和 H2，由于原来是饱和溶液，且温度不变，消耗了水，生成了 NaOH，故有 NaOH 晶体析出，而溶液的浓度不变。答案为B、C。答案：(1) (2)BC (3)(4)用铝箔包裹的钠生成的 H2多。原因是 Na 与水反应生成的 NaOH 也能与铝反应产生H2。
