金属钠及钠的化合物
从钠的保存与切割入手,认识钠的强还原性及其与水、氧气的反应,比较氧化钠与过氧化钠、碳酸钠与碳酸氢钠的性质差异和相互转化,结合焰色反应建立钠及其化合物的检验与应用认识。
这一页讲的是必修第一册 第3专题 从海水中获得的化学物质 · 金属钠及钠的化合物里的「金属钠及钠的化合物」,教材要求做到:能描述钠与水、氧气反应的现象,写出化学方程式并指出氧化剂与还原剂。。它不是凭空出现的——要先会「氯气及氯的化合物」,这一页才读得顺。学完之后,它会直接支撑「海洋化学资源的综合利用」。下面配了 8 道诊断题,其中基础 3 道、进阶 5 道,答案与解析全部公开;先自己做一遍,再对照解析找断点。
掌握标准
- 能描述钠与水、氧气反应的现象,写出化学方程式并指出氧化剂与还原剂。
- 能比较碳酸钠与碳酸氢钠的溶解性、热稳定性及与酸反应的情况,说明二者的转化与鉴别方法。
先修关系
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诊断题(共 8 道,答案与解析全公开)
第 1 题 基础
实验室中少量金属钠通常保存在下列哪种物质中( )
- 蒸馏水
- 煤油
- 四氯化碳
- 敞口的广口瓶
看答案与解析
答案:B
解析:钠的化学性质很活泼,能与空气中的氧气、水蒸气反应,因此必须隔绝空气与水。煤油不与钠反应且密度比钠小,钠沉在煤油下面可被完全覆盖;水会与钠剧烈反应,四氯化碳密度比钠大,钠会浮在其表面仍接触空气,敞口放置则会迅速被氧化。故选 B。
第 2 题 进阶
下列关于过氧化钠的说法正确的是( )
- 过氧化钠属于碱性氧化物
- 过氧化钠与水反应只生成氢氧化钠
- 过氧化钠可用于呼吸面具或潜水艇中供氧
- 过氧化钠中氧元素的化合价为 -2 价
看答案与解析
答案:C
解析:过氧化钠与二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气,与水的反应也放出氧气,因此可作供氧剂,用于呼吸面具和潜水艇。碱性氧化物与水反应只生成碱,而过氧化钠与水反应还放出氧气,不属于碱性氧化物;过氧化钠中氧元素为 -1 价。故选 C。
第 3 题 挑战
将一小块金属钠投入硫酸铜溶液中,观察到的现象是( )
- 只有红色的铜析出
- 有气体放出,同时生成蓝色沉淀
- 钠沉入溶液底部,无明显现象
- 有气体放出,同时生成白色沉淀
看答案与解析
答案:B
解析:钠先与溶液中的水剧烈反应生成氢氧化钠和氢气,生成的氢氧化钠再与硫酸铜反应生成蓝色的氢氧化铜沉淀,所以看到气体放出并有蓝色沉淀。钠的还原性太强,在水溶液中不能把铜离子还原成铜单质,故 A、D 均不符合事实。故选 B。
第 4 题 基础
下列关于碳酸钠和碳酸氢钠的说法正确的是( )
- 碳酸钠的俗名是小苏打
- 碳酸氢钠的热稳定性比碳酸钠强
- 相同温度下碳酸钠的溶解度比碳酸氢钠大
- 两者与盐酸反应时只有碳酸氢钠产生气体
看答案与解析
答案:C
解析:碳酸钠俗称纯碱或苏打,碳酸氢钠俗称小苏打;受热时碳酸氢钠分解而碳酸钠稳定,故碳酸氢钠的热稳定性较差;同温度下碳酸钠的溶解度大于碳酸氢钠;两者都能与盐酸反应放出二氧化碳,只是碳酸氢钠反应更快。故选 C。
第 5 题 基础
钠在空气中加热燃烧,生成的淡黄色固体的化学式是____。
看答案与解析
答案:Na2O2
解析:钠在常温下与氧气反应生成白色的氧化钠,而在点燃条件下与氧气反应生成淡黄色的过氧化钠,化学式为 Na2O2,钠的化合价由 0 价升高到 +1 价。依据产物颜色与反应条件可确定答案为 Na2O2。
第 6 题 进阶
碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠、水和二氧化碳,该反应的化学方程式为____。
看答案与解析
答案:2NaHCO3 = Na2CO3 + H2O + CO2↑
解析:碳酸氢钠的热稳定性较差,加热到 100 ℃ 以上即分解,产物为碳酸钠、水和二氧化碳,按原子守恒配平后碳酸氢钠前系数为 2,方程式写作 2NaHCO3 = Na2CO3 + H2O + CO2↑。该反应是鉴别碳酸钠与碳酸氢钠固体的常用依据。
第 7 题 进阶
把一小块金属钠投入盛有滴加酚酞的水的烧杯中,请描述观察到的现象,并指出该反应中的氧化剂和还原剂。
看答案与解析
答案:现象:钠浮在水面上,迅速熔成闪亮的小球并四处游动,发出嘶嘶的响声,溶液由无色变为红色;氧化剂是水,还原剂是钠;反应方程式为 2Na + 2H2O = 2NaOH + H2↑。
解析:钠的密度比水小所以浮在水面,反应放热且钠的熔点低所以熔成小球,产生的氢气推动小球游动并发出响声,生成的氢氧化钠使酚酞变红。反应中水中氢元素由 +1 价降为 0 价,水作氧化剂;钠由 0 价升为 +1 价,作还原剂。
第 8 题 挑战
将 16.8 g 碳酸氢钠固体充分加热至质量不再变化,剩余固体的质量为多少克?(结果保留一位小数)
看答案与解析
答案:10.6
解析:碳酸氢钠受热分解的方程式为 2NaHCO3 = Na2CO3 + H2O + CO2↑。16.8 g 碳酸氢钠的物质的量为 16.8 g ÷ 84 g/mol = 0.2 mol,由方程式可知生成碳酸钠 0.1 mol,其质量为 0.1 mol × 106 g/mol = 10.6 g。故剩余固体质量为 10.6 g。
课标对应
…了解钠、铁及其重要化合物的主要性质,了解这些物质在生产生活中的应用…
《课程标准》原文节选(che-2017:G.NR.04)
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