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第12讲 钠及其氧化物[复习目标] 1.了解钠的单质和氧化物的性质及用途。2.掌握钠与氧气、水、酸、盐溶液反应的特点。3.了解氧化钠与过氧化钠的区别，掌握Na2O2与H2O、CO2反应的规律。 考点一 钠的性质及用途
1．物理性质 银白色，有金属光泽的固体，质地柔软，熔点低(小于100 ℃)，密度比水的小，但比煤油的大。 2．化学性质 (1)与非金属单质(如O2、Cl2)的反应 O2 Cl2：2Na＋Cl22NaCl。 (2)与水、酸、盐等的反应
3.钠的制取及保存 (1)制取：化学方程式为2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑。 (2)保存：密封保存，通常保存在石蜡油或煤油中。 4．钠的用途 (1)钠钾合金(室温呈液态)可用于核反应堆的传热介质。 (2)用作电光源，制作高压钠灯。 (3)冶炼某些金属。
1．钠可以保存在四氯化碳溶液中( ) 2．金属钠着火时，可用泡沫灭火器或干燥的沙土灭火( ) 3．钠表面自然形成的氧化层能够保护内层金属不被空气氧化( ) 4．金属钠具有强还原性，可与TiCl4溶液反应制取金属Ti( ) 5．钠的金属性比钾强，工业上用钠制钾的原理为Na＋KClK↑＋NaCl( ) 6．实验结束后剩余的金属钠不能随意丢弃，应放回原试剂瓶中( ) 答案 1.× 2.× 3.× 4.× 5.× 6.√
一、钠的性质实验 1．(2022·长春模拟)下列关于钠的实验现象的叙述不正确的是( )
答案 A 解析 切开钠，钠与空气中的O2反应生成Na2O，切面颜色变暗，但最后不会呈淡黄色，A项错误；把一小块钠投入CuSO4溶液中，钠先与水反应生成NaOH与H2，钠熔化成闪亮的小球，在液面上四处游动，发出“嘶嘶”的响声，NaOH与CuSO4反应生成Cu(OH)2蓝色沉淀，B项正确；把钠投入滴有紫色石蕊溶液的冷水中，钠与水反应生成NaOH与H2，钠熔化成闪亮的小球，在液面上四处游动，发出“嘶嘶”的响声，反应后溶液变蓝，C项正确；钠的熔点低，加热熔化，然后剧烈燃烧，发出黄色火焰，生成淡黄色固体，D项正确。 二、钠与溶液反应的分析 2．钠与水溶液反应的本质是与水电离的氢离子反应，思考解答下列问题： 将一小块金属钠分别投入盛有：a.水、b.乙醇、c.稀H2SO4的三个小烧杯中，反应速率由大到小的顺序为________(用字母表示)。解释反应速率不同的原因：________________________。 答案 c>a>b 钠与上述三种物质反应的实质都是钠与H＋之间的置换反应，由三种物质电离出H＋的能力可知反应速率的大小顺序为c>a>b 3．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______(填序号)。 ①MgSO4溶液 ②BaCl2溶液 ③饱和澄清石灰水 ④Ca(HCO3)2溶液 ⑤CuCl2溶液 ⑥饱和食盐水 ⑦浓盐酸 答案 ①③④⑥ 解析 2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，①中Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓；③中反应消耗水，溶液温度升高，Ca(OH)2的溶解度降低，析出Ca(OH)2白色沉淀；④中Ca2＋＋HCO＋OH－===CaCO3↓＋H2O或Ca2＋＋2HCO＋2OH－===CaCO3↓＋CO＋2H2O；⑥中水减少，溶液过饱和析出NaCl。
(1)钠与水、酸反应的本质与顺序：本质上均是与H＋的反应，反应顺序是有酸酸在前，无酸水为先。 (2)钠与盐溶液的反应 钠与盐溶液反应时一般先考虑与水反应，生成的NaOH与盐可能发生复分解反应。 考点二 钠的氧化物
1．氧化钠和过氧化钠
2.Na2O2的强氧化性与还原性 从元素化合价角度分析Na2O2的性质 2失去电子，化合价升高表现还原性 Na22得到电子，化合价降低表现氧化性 (1)Na2O2的强氧化性
(2)遇KMnO4等强氧化剂时，表现出还原性，氧化产物为O2。 (3)遇CO2、H2O、H＋则发生自身的氧化还原反应。
1．氧化钠、过氧化钠均为离子化合物( ) 2．1 mol Na2O2固体中含离子总数为4NA( ) 3．H2O2和Na2O2都属于过氧化物，含有的化学键完全相同( ) 4．7.8 g过氧化钠含有的共用电子对数为0.2NA( ) 5．Na2O2在潮湿的空气中放置一段时间，最终产物是NaOH( ) 6．Na2O由两种单质直接反应生成，将其加入Ba(HCO3)2溶液中同时有气体和沉淀产生( ) 答案 1.√ 2.× 3.× 4.× 5.× 6.×
一、钠的氧化物与水、CO2反应的定量关系 1．(1)用单线桥分析Na2O2与水的反应中电子转移的方向和数目：__________________； 其中氧化剂是____________，还原剂是______________，氧化产物是________，还原产物是________________________________________________________________________。 (2)Na2O2与CO2反应生成0.1 mol氧气时，转移的电子数为________。 答案 (1) (2)0.2NA(或1.204×1023) 2．在一密闭容器中有CO、H2、O2共16.5 g和足量的Na2O2，用电火花引燃，使其完全反应，Na2O2增重7.5 g，则原混合气体中O2的质量分数是( ) A．54.5% B．40% C．36% D．33.3% 答案 A 解析 CO、H2、O2完全反应后生成的二氧化碳、水与过氧化钠反应生成碳酸钠、氢氧化钠，所以过氧化钠固体增重的质量等于CO、H2的质量，所以原混合气体中CO、H2的质量一共是7.5 g，则O2的质量是16.5 g－7.5 g＝9.0 g，所以原混合气体中O2的质量分数是×100%≈54.5%。 3．现有Na2O和Na2O2的混合物14 g，加入适量水使其充分溶解得到溶液A和1.12 L气体B(标准状况下)。 (1)混合物中Na2O的物质的量为________ mol。 (2)在25 ℃下将溶液A加水稀释至400 mL，则该溶液的pH为________。 答案 (1)0.1 (2)14 解析 (1)Na2O和Na2O2的混合物溶于水发生反应：Na2O＋H2O===2NaOH,2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑，气体B为氧气，其物质的量为0.05 mol，则Na2O2的物质的量为0.1 mol，质量为7.8 g，Na2O的质量为14 g－7.8 g＝6.2 g，物质的量为0.1 mol。(2)溶液A中NaOH的物质的量为0.1 mol×2＋0.05 mol×4＝0.4 mol，则稀释后溶液中c(OH－)＝c(NaOH)＝＝1 mol·L－1，c(H＋)＝10－14 mol·L－1，溶液pH＝14。 二、过氧化钠的性质与探究 4．Na2O2是一种常见的过氧化物，具有强氧化性和漂白性。
(1)请写出Na2O2的电子式：________________________________________________， 其中化学键的类型为______________________________________________________， 氧元素的化合价为__________。 (2)用化学方程式解释使酚酞溶液变红的原因：________________________________ ________________________________________________________________________， 依据实验现象推测红色褪去的原因是________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)用离子方程式解释加入酸性高锰酸钾溶液后溶液褪色的原因：________________ ________________________________________________________________________。 (4)根据实验分析，过氧化钠与水反应除了生成氢氧化钠和氧气外，还存在另一反应，则另一反应的化学方程式为______________________________________________________， 其反应类型为__________________。 答案 (1) (2)2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑ 反应生成的H2O2具有漂白作用(或反应生成的H2O2氧化了酚酞) (3)2MnO＋5H2O2＋6H＋===2Mn2＋＋5O2↑＋8H2O (4)Na2O2＋2H2O===2NaOH＋H2O2 复分解反应
过氧化物的结构特点与性质 无论是过氧化钠还是其他过氧化物，具有强氧化性、漂白性等特殊性质的根本原因是这些物质中都含有过氧键。 1．(1)写出下列物质的电子式：过氧化钙：______________，过氧化氢：______________；从结构上看上述两种物质在结构上的共同特点是________________________。 (2)纯净的过氧化钙(CaO2)是一种新型水产养殖增氧剂，常用于鲜活水产品的运输。可以起到杀菌、解酸(吸收二氧化碳)、防腐、供氧的作用。 分别写出供氧、解酸(吸收二氧化碳)的化学方程式：___________________________、 ________________________________________________________________________。 答案 (1) 两个氧原子之间都含有一个共用电子对(或都含有一个过氧键) (2)2CaO2＋2H2O===2Ca(OH)2＋O2↑ Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O 2．指出下列物质中的过氧键，并标出氧元素的化合价。 (1)过氧乙酸
(2)过二硫酸
答案 (1) 3．(1)五氧化铬又称过氧化铬，其中Cr元素的化合价为＋6价，则每个CrO5分子中存在过氧键的数目为________个。 (2)过氧化尿素[CO(NH2)2·H2O2]是一种白色晶体，可用于漂白、消毒和增氧剂，在酸性溶液中过氧化尿素中的过氧化氢与重铬酸钾反应生成较稳定的蓝色过氧化铬(CrO5)，重铬酸钾与H2O2反应的离子方程式为__________________________________________________ ________________________________________________________________________， 上述反应____(填“是”或“不是”)氧化还原反应。 答案 (1)2 (2)4H2O2＋Cr2O＋2H＋===2CrO5＋5H2O 不是 解析 (1)设CrO5中过氧键(—O—O—)有x个，－2价O有y个，则，解得。
1．正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”。 (1)高压钠灯发出的黄光透雾能力强、射程远，可用于道路照明(2022·浙江6月选考，8B) ( √ ) (2)23 g Na与足量H2O反应生成的H2分子数目为NA(2021·广东，11D)( × ) (3)金属钠在空气中加热生成淡黄色固体：4Na＋O2===2Na2O(2021·北京，7B)( × ) (4)Na2O在空气中加热可得固体Na2O2(2020·浙江7月选考，12A)( √ ) 2．(2014·上海，19)下列反应与Na2O2＋SO2―→Na2SO4相比较，Na2O2的作用相同的是( ) A．2Na2O2＋2CO2―→2Na2CO3＋O2 B．2Na2O2＋2SO3―→2Na2SO4＋O2 C．Na2O2＋H2SO4―→Na2SO4＋H2O2 D．3Na2O2＋Cr2O3―→2Na2CrO4＋Na2O 答案 D 3．(2021·福建1月适应性考试，10)钠在液氨中溶剂化速度极快，生成蓝色的溶剂合电子，如图为钠投入液氨中的溶剂化示意图。钠沉入液氨中，快速得到深蓝色溶液，并慢慢产生气泡。下列说法错误的是( )
A．钠的密度比液氨大 B．溶液的导电性增强 C．0.1 mol钠投入液氨中生成0.01 mol H2时，Na共失去0.02 mol电子 D．钠和液氨可以发生的反应为2NH3 ＋2Na===2NaNH2 ＋H2↑ 答案 C 解析 钠沉入液氨中说明钠的密度比液氨大，A正确；液氨中没有能导电的离子，而钠投入液氨中生成蓝色的溶剂合电子，能导电，说明溶液的导电性增强，B正确；钠投入液氨中先生成络合物，再反应得到H2，故0.1 mol钠反应失去0.1 mol电子，C错误；反应中钠失去电子，只能是氢元素得到电子，所以钠和液氨可以发生的反应为2NH3 ＋2Na===2NaNH2 ＋H2↑，D正确。 课时精练1．下列关于钠的说法不正确的是( ) A．切开金属钠，切面会逐渐变暗 B．实验室的单质钠常常保存在石蜡油或煤油中 C．金属钠着火时用湿抹布盖灭 D．固体钠的密度比液体水的密度小 答案 C 2．等质量的两块钠，第一块在足量氧气中加热，第二块在足量氧气(常温)中充分反应，则下列说法正确的是( ) A．第一块钠失去电子多 B．两块钠失去电子一样多 C．第二块钠的反应产物质量大 D．两块钠的反应产物质量一样大 答案 B 解析 金属钠失电子均变为＋1价的阳离子，等质量的两块钠，失电子数是一样的；根据反应4Na＋O2===2Na2O，1 mol 金属钠完全反应得氧化钠的质量是31 g，根据反应2Na＋O2 Na2O2，1 mol金属钠完全反应得过氧化钠的质量是39 g，故等质量的两块钠，生成过氧化钠的质量大，即第一块钠的反应产物质量大。 3．下列叙述正确的是( ) A．切开的金属Na暴露在空气中，光亮表面逐渐变暗：2Na＋O2===Na2O2 B．一定条件下，2.3 g Na完全与O2反应生成3.6 g产物，失去的电子数为0.2NA C．钠在空气中受热时，熔化为银白色的小球，产生黄色的火焰，生成白色粉末 D．钠在空气中长期放置，最终主要生成物为碳酸钠 答案 D 解析 钠在常温下反应生成氧化钠，加热条件下生成过氧化钠，故A错误；2.3 g钠的物质的量为0.1 mol，而钠无论反应后产物是什么，钠元素反应后一定变为＋1价，故0.1 mol钠失去0.1NA个电子，故B错误；钠在空气中加热，生成了淡黄色的过氧化钠，故C错误；钠在空气中长期放置，开始生成氧化钠，最终变成了碳酸钠，故D正确。 4．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．①发生氧化还原反应生成了过氧化钠 B．④只发生物理变化 C．③是碳酸钠吸收空气中的水蒸气形成了溶液 D．②④是非氧化还原反应 答案 D 5．某溶液含有①NO、②HCO、③SO、④CO、⑤SO五种阴离子。现向其中加入少量的Na2O2固体后，溶液中离子浓度增大的是(设溶液体积无变化)( ) A．① B．④ C．①④⑤ D．④⑤ 答案 D 解析 Na2O2与水反应生成氢氧化钠和氧气，溶液呈碱性，HCO与OH－反应生成CO，则②HCO浓度减小，④CO浓度增大；Na2O2具有强氧化性，将SO氧化为SO，则③SO浓度减小，⑤SO浓度增大；只有①NO浓度基本不变，故选D。 6．过氧化钠具有强氧化性，遇木炭、铝粉等还原性物质时可燃烧。下列有关说法不正确的是( ) A．Na2O2与CO2反应时，Na2O2是氧化剂，CO2是还原剂 B．熔融过氧化钠时不可使用石英坩埚 C．过氧化钠与木炭、铝粉反应时，过氧化钠均表现出强氧化性 D．过氧化钠与二氧化硫反应时可生成硫酸钠 答案 A 解析 Na2O2与H2O、CO2反应时，都是Na2O2发生自身的歧化反应，A项错误；石英的主要成分是SiO2，而Na2O2能与SiO2反应生成Na2SiO3，B项正确；Na2O2具有强氧化性，而C、Al、SO2均具有还原性，故Na2O2可与C、Al、SO2发生氧化还原反应，可将C氧化成CO2，将Al氧化成Al2O3，将SO2氧化成SO，C、D项正确。 7．下列物质均为a g，将它们在氧气中完全燃烧的产物全部通入到足量的过氧化钠固体中，则过氧化钠固体增重为 a g的是( ) ①CO ②H2 ③CH4 ④HCHO ⑤CH3COOH ⑥HCOOH A．①②⑤⑥ B．②③④⑤ C．①②④⑤ D．①②③⑤ 答案 C 解析 H2、CO发生反应的化学方程式分别为2H2＋O22H2O，2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑；2CO＋O22CO2，2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2，则过氧化钠增加的质量即为H2、CO的质量。因此只要是CO或H2或它们的混合气体或化学式组成符合(CO)m·(H2)n，过氧化钠固体增重的质量就等于原物质的质量，则①②符合；而④HCHO可以改写成CO·H2，⑤CH3COOH可以改写成(CO)2·(H2)2，⑥HCOOH可以改写成CO2·H2，故①②④⑤符合。 8．将过氧化钠投入FeCl2溶液中，可观察到的实验现象是( ) A．有无色气体和白色沉淀生成 B．有无色气体和红褐色沉淀生成 C．无气体产生，有沉淀生成 D．有气体产生，无沉淀生成 答案 B 解析 将过氧化钠投入FeCl2溶液中，过氧化钠会和水反应生成氧气和氢氧化钠，同时氧化亚铁离子生成铁离子，再结合氢氧根离子生成红褐色的Fe(OH)3沉淀，所以看到的现象是有无色气体和红褐色沉淀生成。 9．过氧化钠与水反应后滴加酚酞，酚酞先变红后褪色。某小组欲探究其原因，进行如图所示实验。实验①取反应后的溶液加入二氧化锰，立即产生大量气体；实验②③中红色均不褪去。下列分析错误的是( )
A．过氧化钠与水反应产生的气体为O2 B．过氧化钠与水反应需要MnO2作催化剂 C．实验②③可证明使酚酞褪色的不是氢氧化钠和氧气 D．过氧化钠与水反应可能生成了具有漂白性的H2O2 答案 B 解析 过氧化钠与水反应不需要催化剂，B项错误；实验②③作为对照实验，可证明氢氧化钠和氧气不能使酚酞溶液褪色，C项正确；根据实验①的现象可判断过氧化钠与水反应可能生成了H2O2，H2O2在MnO2作催化剂的条件下分解产生O2，D项正确。 10．在隔绝空气的条件下让钠与FeSO4溶液反应，实验时，往100 mL大试管中先加40 mL煤油，取三粒米粒大小的金属钠放入大试管后塞上橡胶塞，通过长颈漏斗加入FeSO4溶液使煤油的液面至橡胶塞，并夹紧弹簧夹(如图)。下列叙述错误的是( )
A．剩余的钠放回原试剂瓶 B．溶液中有气泡生成，下层溶液出现白色絮状沉淀 C．大试管内和长颈漏斗中的液面都下降 D．钠与硫酸亚铁溶液反应的化学方程式为2Na＋FeSO4＋2H2O===Fe(OH)2↓＋Na2SO4＋H2↑ 答案 C 解析 钠与水反应生成NaOH和H2，NaOH与FeSO4溶液反应生成白色絮状沉淀，B正确；由于生成H2，反应一段时间后，大试管内液面下降，长颈漏斗中液面上升，C错误。 11．某同学结合所学知识探究Na2O2与H2能否反应，设计如图装置，下列说法正确的是( )
A．装置A也可直接用于Cu与浓硫酸反应制取SO2 B．装置B中盛放硅胶的作用只是除去A中挥发出来的少量水蒸气 C．装置C加热前，用试管在装置D管口末端处收集气体点燃，通过声音判断气体纯度 D．检查装置A气密性的方法：直接向长颈漏斗中加水，当漏斗中液面高于试管中液面且高度不变说明气密性良好 答案 C 解析 Cu与浓硫酸反应制取SO2需加热，故A错误；盐酸易挥发，则装置B中应为碱石灰，可除去HCl和水蒸气，而硅胶不能除去HCl，故B错误；氢气具有可燃性，不纯时加热易发生爆炸，则装置C加热前，应先收集气体并点燃，通过爆鸣声判断气体的纯度，故C正确；检查装置A气密性的方法：先关闭K1，然后直接向长颈漏斗中加水，当漏斗中液面高于试管中液面且一段时间内高度不变，说明气密性良好，故D错误。 12．某实验小组通过如图所示实验，探究Na2O2与水的反应：
下列说法正确的是( ) A．②中的大量气泡主要成分是氢气 B．③中溶液变红，说明有酸性物质生成 C．④中现象可能是溶液中含有强氧化性物质造成的 D．⑤中MnO2的主要作用是降低水中氧气的溶解度 答案 C 解析 过氧化钠和水反应生成氢氧化钠和氧气，所以②中的大量气泡主要成分是氧气，A项错误；生成的氢氧化钠是碱，使溶液变红，B项错误；④中红色褪去，可能原因是过氧化钠和水反应生成过氧化氢，其具有强氧化性，能氧化有色物质，使其褪色，C项正确；过氧化氢在二氧化锰作催化剂的条件下分解生成水和氧气，即二氧化锰的主要作用是作催化剂，D项错误。 13．某兴趣小组的学生根据Mg与CO2反应的原理推测钠也能在CO2中燃烧，为了确定其产物并进行实验论证，某同学设计了下列装置进行实验(已知PdCl2能被CO还原为Pd)，请回答下列问题：
(1)上图装置2中应盛放________溶液。 (2)为了使反应随开随用，随关随停，上图方框内应选用装置________(填字母)。 (3)检查装置的气密性完好并装好药品后，在点燃酒精灯前，应先进行装置1的操作，待装置______(填数字)中出现______________的现象时，再点燃酒精灯。 (4)①若装置6中有黑色沉淀(Pd)生成，装置4中残留固体(只有一种物质)加盐酸后有能使澄清石灰水变浑浊的气体放出，则钠与二氧化碳反应的化学方程式为______________ ________________________________________________________________________。 ②若装置6中无明显现象，装置4中残留固体(有两种物质)加盐酸后有能使澄清石灰水变浑浊的气体放出，则钠与二氧化碳反应的化学方程式为__________________________ ________________________________________________________________________。 答案 (1)饱和碳酸氢钠 (2)C (3)5 变浑浊 (4)①2Na＋2CO2Na2CO3＋CO ②4Na＋3CO22Na2CO3＋C 解析 (1)根据二氧化碳的实验室制法可知，二氧化碳中可能含有HCl气体，所以应除去HCl，则装置B中盛放的是饱和碳酸氢钠溶液。(2)装置C可以达到固液分离的目的，起到随开随用，随关随停的作用。(3)因为该实验是验证二氧化碳与Na的反应，所以应排出装置中的空气，所以先通入二氧化碳使装置5中澄清石灰水变浑浊后，再点燃酒精灯。(4)①由题给信息分析知该固体是碳酸钠，则Na与二氧化碳反应生成CO和碳酸钠。②由题给信息分析知一种固体为碳酸钠，另一种是C单质，钠与二氧化碳反应的化学方程式是4Na＋3CO22Na2CO3＋C。 14．已知Na2O2可用作漂白剂和呼吸面具中的供氧剂。 (1)写出Na2O2作供氧剂时发生反应的化学方程式：______________________________。 (2)Na2O2具有强氧化性，H2具有还原性，有同学猜想Na2O2与H2能反应。为了验证此猜想，该小组同学进行如下实验，实验步骤和现象如下。 步骤1：按图组装仪器(图中夹持仪器省略)，检查气密性，装入药品；
步骤2：打开K1、K2，产生的氢气流经装有Na2O2的硬质玻璃管，一段时间后，没有任何现象； 步骤3：……，开始加热，观察到硬质玻璃管内Na2O2开始熔化，淡黄色的粉末变成了白色固体，干燥管内硫酸铜未变蓝色； 步骤4：反应后撤去酒精灯，待硬质玻璃管冷却后关闭K1。 ①盛装稀盐酸的仪器名称是________；B装置的作用是________________________。 ②步骤3在点燃C处酒精灯前必须进行的操作是______________________________ ________________________________________________________________________。 ③设置装置D的目的是___________________________________________________。 ④根据实验现象得到的结论是______________________________________________ ________________________________________________________(用化学方程式表示)。 答案 (1)2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2 (2)①长颈漏斗 吸收氢气中的杂质气体(或除去氢气中的水蒸气和氯化氢气体) ②检验氢气纯度 ③检验是否有水生成 ④Na2O2＋H22NaOH |
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