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学科: 化学 |
| 教学内容：高一化学钠点评 |
【基础知识精讲】
一、钠原子结构
结构特点：
.钠原子核外有三个电子层，最外层只有一个电子，易失去一个电子变成钠离子：Na-e-→Na+，形成稳定结构.所以在化学反应中表现出强的还原性.
二、性质
1.物理性质：软、亮、轻、低、导.(软——质软，硬度小；亮——银白色金属光泽；轻——密度小，比水轻；低——熔点低；导——可导电、导热.)
2.化学性质：强还原性，活泼金属.
与O2反应：常温→Na2O(白色固体)
点燃或加热→Na2O2(淡黄色固体)
与S反应：碾磨爆炸.
与水反应：剧烈.
现象：熔、浮、游、鸣、红(滴入酚酞，溶液变红)
与酸反应：非常剧烈，以致爆炸.
与某些熔融盐反应：可置换出某些熔融盐中的金属(如TiCl4等)
与盐溶液反应：实质是先与盐溶液中的水反应，然后再发生复分解反应.
三、钠的存在与保存
1.元素在自然界的存在有两种形态：
游离态：以单质形式存在的元素.
化合态：以化合物形式存在的元素.
钠的化学性质很活泼，在自然界里无游离态，只有化合态(NaCl、Na2CO3、Na2SO4、NaNO3等)
2.保存：
因为常温下金属钠能跟空气中的氧气反应，还能跟水、水蒸气反应，所以金属钠保存在煤油或石蜡油中，主要是为了隔绝空气和水.
四、钠的用途
1.K—Na合金用于原子反应堆作导热剂.
2.制备Na2O2.
3.做电光源：高压钠灯.
4.冶炼稀有金属.
【重点难点解析】
1.钠露置于空气中的变化过程剖析
切开金属钠置于空气中，切口开始呈银白色(钠的真面目) →变暗(生成Na2O) →变白色固体(生成NaOH) →成液(NaOH潮解) →结块(吸收CO2成Na2CO3·10H2O) →最后成粉末(风化).有关反应如下：
4Na+O2 ＝ 2Na2O Na2O+H2O ＝ 2NaOH
2Na+2H2O ＝ 2NaOH+H2↑ 2NaOH+CO2 ＝ Na2CO3+H2O
注意不可将碳酸钠的生成用下式表示：
Na2O+CO2 ＝ Na2CO3，这是不符合事实的.因为氧化钠与水结合的能力比跟二氧化碳反应的能力强得多.
2.钠与水反应现象
可概括为五个字：熔、浮、游、鸣、红.
熔——是指钠熔化成闪亮的小球.
浮——是指钠密度小于水，浮于水面.
游——是指由于反应剧烈放出的气体使“钠球”在水面四处游动.
鸣——一是金属钠与水反应放出气体发出“咝咝”的声音；二是指收集到的气体点燃有爆鸣声即反应放出H2.
红——是指溶液加酚酞呈红色，即生成氢氧化钠.反应的化学方程式为：
2Na+2H2O ＝ 2NaOH+H2↑
该反应的实质是钠与水中电离出来的H+发生的氧化还原反应.离子方程式为：
2Na+2H2O ＝ 2Na++2OH-+H2↑
3.钠与酸、盐溶液的反应
钠与酸反应，实质上是钠与酸电离出的H+反应，所以当金属与酸溶液反应时，由于溶液中的H+主要来源于酸，因此钠先与酸反应，若钠是过量的则继续与水反应.因为酸中H+浓度远大于水中H+浓度，所以钠与酸反应要比与水反应剧烈，以至发生燃烧或轻微爆炸.
钠与盐溶液反应，实质上是钠与盐溶液中的溶剂——水电离出的H+反应.所以在盐溶液中，钠先与水反应生成氢氧化钠，氢氧化钠再与盐溶液中的某些金属阳离子或NH4+发生复分解反应.如：
2FeCl3+6Na+6H2O＝2Fe(OH)3↓+6NaCl+3H2↑
2NH4Cl+2Na+2H2O＝2NH3·H2O+2NaOH+H2↑
故钠与盐溶液反应，不能置换出盐中的金属.
【难题巧解点拨】
例1 学生甲和乙，对金属钠的色泽发生了争议.甲说书本上讲钠是银白色的，乙说他亲眼看到钠是暗灰色的.学生丙听到他们的争论后，从实验室取了一小块钠，用很简单的实验证明了金属钠是银白色的，并解释了通常看到钠是暗灰色的原因.丙怎样进行实验证明和解释的?
解析 学生丙将取出一小块钠放在玻片上，叫甲和乙两人观察，看到确是暗灰色，丙又用小刀把钠切开，里面的钠是银白色的.丙解释：由于钠的性质活泼，外面的钠被氧化了，因此是暗灰色的.
例2 取5.4g由碱金属R及其氧化物R2O组成的混合物，使之与足量的水反应，蒸干反应后的溶液，得8g无水晶体.
(1)通过计算判断是何种金属?(2)混合物中R和R2O的质量各是多少克?
解析 本题可采用极端假设法.即①假设5.4g全为金属单质；②假设5.4g全为氧化物，推出R的原子量范围，R的实际原子量应介于二者之间，从而推出该元素的名称.
(1)假设5.4g全为金属单质，据(R的原子量设为a1)
2R+2H2O ＝ 2ROH+H2↑
2a1 2(a1+17)
5.4g 8g a1＝35.3
假设5.4g全为氧化物 据(R的原子量设为a2)
R2O+H2O ＝ 2ROH
2a2+16 2(a2+17) a2=10.7
5.4g 8g
查表知R为钠 R2O为Na2O
(2)据
2Na+2H2O ＝ 2NaOH+H2↑ Na2O+H2O ＝ 2NaOH
46 80 62 80
m(Na) m(NaOH) m(Na2O) m(NaOH)
得 m(Na)+m(Na2O)=5.4g m(Na)＝2.3g
m(Na)+ 
m(Na2O)＝8g m(Na2O)＝3.1g
评析 ①通过计算求得原子量，由原子量确定是什么元素；②极端假设是解混合物计算题常用的方法.
例3 把一小块金属钠暴露在空气中，观察到以下现象：①金属钠表面逐渐变暗；②过一段时间以后又逐渐变潮湿；③再过些时候又转变成白色固体；④又过一段时间白色固体变成白色的粉末.写出以上发生的各种现象的有关化学方程式.
解析 金属钠为活泼金属，极易被空气中的氧气氧化生成氧化钠，所以表面逐渐变暗且无光泽.氧化钠在空气中溶于水，表面变潮湿而生成氢氧化钠.氢氧化钠和空气中的二氧化碳和水反应，生成碳酸钠晶体，即含有10个结晶水的碳酸钠.再过一段时间，含有结晶水的晶体风化失水，变成粉末状物质.
答 ①4Na+O2 ＝ 2Na2O
②Na2O+H2O ＝ 2NaOH
③2NaOH+CO2+9H2O ＝ Na2CO3·10H2O
④Na2CO3·10H2O
Na2CO3+10H2O
评析 该题要求写出金属钠暴露于空气中发生的一系列变化的化学方程式，实际考查的是钠及钠的化合物的化学性质.
【命题趋势分析】
碱金属是金属元素的典型代表，钠又是碱金属的代表，是高考命题的重要内容.
【典型热点考题】
例1 将4.6g钠与1.6g硫粉迅速混合起来，并放在石棉网上加热，反应后生成的固体是( )
A.淡黄色固体混合物 B.硫粉与硫化钠
C.过氧化钠与硫化钠 D.氧化钠与硫化钠
解析：本题旨在考查钠的性质，在分析化学现象及生成物时，要考虑多种因素，不能单一回答，涉及到物质未隔绝空气时，要考虑空气中的各种成分可能参与反应.在加热条件下，钠既能与硫化合生成Na2S，也能与空气中的氧气反应生成Na2O2，而钠又是过量的，所以除生成Na2S外还有Na2O2生成.故正确选项为A、C.
答案：A、C
例2 下列叙述中不正确的是( )
A.钠原子有强还原性，钠离子有弱氧化性.
B.若电解熔融的氯化钠，则钠离子被氧化成钠原子.
C.由于钠很活泼，所以它能从溶液中置换出金属活动性顺序表中钠后面的金属.
D.钠是电和热的良导体.
解析：A.钠原子由于最外层只有一个电子且原子半径较大，所以很容易失去1个电子而形成8电子的稳定结构，其氧化产物(Na+)的氧化性也必定很弱.B.电解熔融的氯化钠，钠离子应是被还原生成钠.C.虽然钠很活泼，但由于钠可以与水反应，所以把钠投入盐溶液时不能置换出金属单质.D.正确.故本题选B和C.
例3 将同样大小的金属钠，分别投入到①MgCl2溶液、②饱和NaCl溶液、③NH4Cl溶液中，各发生什么现象?
解析：该题旨在培养学生完整描述实验现象的能力和对知识的归纳能力.金属钠分别投入到上述三种盐溶液中，首先与水反应：2Na+2H2O＝2NaOH+H2↑，在①中又发生了反应Mg2++2OH-＝Mg(OH)2；在②中Na+浓度增大，而水的量减少，故有NaCl晶体析出；在③中又发生了反应NH4++OH-＝NH3·H2O，而反应放热，故有NH3放出.
答案：在三种溶液中的共同现象是：钠浮在液面上，熔成小球，迅速游动，并发出“咝咝的声音，最后消失；不同之处是：①中有白色沉淀，②中溶液变浑浊，③中有刺激性气味的气体放出.
例4 在进行钠和水的反应实验中，有如下操作和实验现象，请根据钠的性质解释说明.
(1)刚用小刀切开的金属钠断面呈什么颜色?在空气中放置几分钟又有什么变化?
(2)切下来的金属钠块要用滤纸擦净后方可放入水中实验，这是为什么?
(3)金属钠块必须用镊子夹取，为什么不能用手指拿取?
(4)金属钠块投入水中后，为什么很快会熔成银白色小球并浮于水面上?
(5)钠小球为什么会在水面上往返游动?
(6)如果水中在未加钠之前已滴入酚酞试液，反应后颜色会有什么变化?为什么?
解析：本题旨在考查学生对化学问题理解深度的高层次的试题，内涵丰富，不但要回答出“是什么”，还要回答出“为什么”.要注意认真审题，思维逻辑要清楚，文字表述要简练而准确.
答案：(1)切开金属钠后断面呈银白色并有金属光泽.空气中放置几分钟后表面会逐渐变暗，这是由于钠被空气中的氧气缓慢氧化所致.
(2)因金属钠贮存在煤油里，切下的钠表面附有煤油，需用滤纸擦净，这样可以防止钠块与水反应放热而造成煤油燃烧.
(3)用手拿取金属钠，会使手指表面的水分与钠反应，生成的强碱NaOH腐蚀皮肤.
(4)因为钠的密度比水小，故浮于水面.又因钠与水反应放出的热量使钠熔化为液态，也说明金属钠的熔点较低.在表面张力的作用下，浮于水面的液态钠就形成小液球.
(5)金属钠与水反应，钠球与水接触的部位会放出氢气，会推动钠小球在水面运动.由于小球不同方向受力不均，故往返进行无规则游动.
(6)由于钠与水反应生成氢氧化钠和氢气，这样使溶液呈碱性，则酚酞变红色.
例5 有一在空气里暴露过的NaOH固体，经分析知其含水7.65%，含Na2CO34.32%，其余是NaOH.若将1g该样品放入含有HCl3.65g的盐酸中使其完全反应后，残酸再用50g2%的NaOH溶液恰好中和完全.蒸发所得溶液至干，计算所得固体质量是多少克?
解析：对分析问题能力较弱的同学来说，本题数据众多、反应物不纯，多步反应等干扰条件具有相当强的迷惑性，它会搅乱学生的思维，使学生身不由己地走入圈套，去一步一步从头分析，多次计算，结果花时间费工夫，还不一定能正确解答.本题若认真分析，就会发现，最后所得固体物质为NaCl，则可由氯元素质量守恒快速解题：
HCl ～ NaCl
36.5 58.5
3.65g 5.85g
答：所得固体质量为5.85g
【同步达纲练习】
一、选择题
1.钠离子与钠原子的相同之处有( )
A.物理性质 B.元素种类 C.化学性质 D.粒子半径
2.下列说法不正确的是( )
A.钠燃烧不一定需要氧气
B.钠加入CuSO4溶液中可置换出Cu
C.钠元素在自然界中只能以化合态存在
D.钠与硫化合生成Na2S
3.钠与水反应的现象与钠的下列性质无关的是( )
A.钠的熔点低 B.钠的密度小
C.钠的硬度小 D.钠有强还原性
4.下列离子方程式错误的是( )
A.Na投入CuSO4溶液：2Na+Cu2+ ＝ 2Na++Cu
B.CaCO3与盐酸反应：CaCO3+2H+ ＝ Ca2++H2O+CO2↑
C.硫酸与Ba(OH)2反应：SO42-+Ba2++H++OH- ＝ BaSO4↓+H2O
D.Na投入水中：2Na+2H2O ＝ 2Na++2OH-+H2↑
5.将一小块钠投入盛5mL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滚动 B.有气体产生
C.溶液底部有银白色物质生成 D.溶液变浑浊
6.由Na、Mg、Al、Fe四种金属的两种组成的混合物12.1g，与足量盐酸反应，产生H20.5g，则混合物中一定含有( )
A.Na B.Mg C.Al D.Fe
7.23g钠溶于77g水中，所得溶液的溶质质量分数为( )
A.等于23％ B.等于40％ C.小于40％ D.大于40％
8.钠的下列用途与钠的化学性质无关的是( )
A.制取过氧化钠 B.作原子反应堆导热剂
C.冶炼金属钛 D.广泛应用在电光源上
9.相同质量的Na、Mg、Al分别与足量盐酸充分反应，生成氢气的质量比为( )
A.1∶2∶3 B.23∶24∶27 C.23∶12∶9 D.36∶69∶92
二、填空题
10.钠是一种硬度 ， 色的 金属(填“轻”或“重”).在自然界中，只以 态存在，主要以 (填物质名称)的形式存在.常用作原子反应堆导热剂的是 .钠通常保存在 中，不保存在CCl4中的原因是 .
11.将金属钠投入CuSO4溶液中，现象是 ，有关离子方程式是 ；将金属钠投入NH4Cl溶液中，现象是 ，有关离子方程式是 .
12.有人设计了如图所示的实验装置，目的是做钠与水反应实验并验证：
①钠的物理性质；②钠与水反应的产物是什么.
(1)当进行适当操作时，还需的仪器有 .
(2)操作方法是 .
(3)实验现象是 .
(4)本实验能证明钠的物理性质有 ，能证明钠与水反应生成的产物有 .
13.一小块钠置于空气中，有以下现象：①变成白色粉末；②变暗；③变成白色固体；④变成液体，上述现象出现的先后顺序为 .
三、计算题
14.现有一块表面部分被氧化为氧化钠的金属钠、其质量为1.77g投入到100g水中产生气体0.05g试计算：
(1)钠块中钠元素的质量分数.
(2)所得溶液溶质的质量分数.
(3)有多少克金属钠被氧化.
【素质优化训练】
一、选择题
1.将钠、镁、铝各1mol分别投入到200mL、1mol/L的盐酸中经充分反应生成H2的体积(标况)大小顺序正确的是( )
A.铝＞镁＞钠 B.钠＞镁＞铝 C.镁=铝＞钠 D.钠＞铝=镁
2.将11.5g钠投入88.5g水中反应完毕后(水的蒸发忽略不计)，所生成的溶液中质量分数正确的是( )
A.11.5% B.20% C.20.1% D.不可确定
3.钠离子的性质是( )
A.有碱性 B.比钠原子稳定 C.有弱氧化性 D.有强还原性
4.工业上制取钠的方法是( )
A.电解食盐水 B.电解熔融食盐 C.用CO还原Na2O D.用H2还原Na2O
5.2.3g钠在干燥的空气中被氧化后，可得3.5g固体，因此可以判断其氧化产物为( )
A.只有Na2O2 B.只有Na2O2 C.Na2O2和Na2O D.无法确定
二、填空：
6.A、B、C、D分别是NaNO3、NaOH、HNO3和Ba(NO3) 2四种溶液中的一种，现利用另一种溶液X，用如下所示的方式，即可将它们一一确定.
试确定A、B、C、D、X各代表何种溶液
A： B： C： D： X：
三、计算：
7.将多少克钠投入10g水中，反应后生成的溶液在10℃时刚好饱和?(已知10℃时该溶液中溶质的溶解度为22g)
【生活实际运用】
1.街道的路灯，有一种发黄光、透雾能力强的路灯里面含有金属钠单质.
2.草木灰是植物茎叶燃烧后的灰黑色残留物.其中一般含有K2CO3、KCl、K2SO4三种钾盐.因此，草木灰不仅是一种含钾较高的农家肥，也是小型或土法生产钾盐的原料.
今以草木灰试样和中学化学常见仪器，探索土法获得钾盐的主要生产过程，且要求计算产率(工业生产上要计算成本).
基本思路：(1)草木灰是混合物.这里要“生产”的钾盐是K2CO3、KCl和K2SO4，它们都是草木灰的主要成分且易溶于水，而草木灰的其它成分，多数是难溶于水的(包括一些物理杂质).对于这样易溶和难溶固体物质的分离，常用过滤法.
(2)过滤得到的溶液中，钾盐含量低，浓度小，所以得用蒸发来浓缩，得到的浓缩液经冷却，即可析出晶体.
(3)由于本实验要求计算产率，因此实验开始对所取草木灰试样和最后获得的钾盐均要进行称量.
操作步骤：①称量草木灰样品；②溶解沉降；③过滤；④蒸发；⑤冷却结晶；⑥称量获得的晶体质量.
参考答案：
【同步达纲练习】
一、1.B 2.B 3.C 4.AC 5.C 6.A 7.D 8.BD 9.D
二、10.小；银白；轻；化合；NaCl；K、Na合金；煤油；钠的密度比CCl4的小.
11.钠浮在液面上，四处滚动，有气体放出，蓝色溶液颜色逐渐变浅，有蓝色沉淀生成等2Na+2H2O+Cu2+=Cu(OH)2↓+H2↑+2Na+；钠浮于液面，熔化成小球，四处游动，有气体产生等 2Na+2NH4+=2NH3↑+H2↑+2Na+ 12.(1)干燥的烧杯 (2)将产生的气体点燃并在火焰上罩上烧杯 (3)烧杯壁上有水珠生成 (4)质软，密度比水小，熔点低；NaOH生成，酚酞溶液由无色变为红色 13.②④③① 三、14.(1)65％ (2)2.65％ (3)0.62g
【素质优化训练】
一、1.D 2.C 3.BC 4.B 5.D
二、6.A：NaOH B：NaNO3 C：Ba(NO3)2 D：HNO3 X:MgSO4
三、1.15g