金属钠及钠的化合物

化学 | 10年级

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

先修关系

先修 · 学这页之前先会氯气及氯的化合物本知识点金属钠及钠的化合物后续 · 学完接着学海洋化学资源的综合利用

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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( )

  1. 蒸馏水
  2. 煤油
  3. 四氯化碳
  4. 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( )

  1. 过氧化钠属于碱性氧化物
  2. 过氧化钠与水反应只生成氢氧化钠
  3. 过氧化钠可用于呼吸面具或潜水艇中供氧
  4. 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( )

  1. 只有红色的铜析出
  2. 有气体放出,同时生成蓝色沉淀
  3. 钠沉入溶液底部,无明显现象
  4. 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( )

  1. 碳酸钠的俗名是小苏打
  2. 碳酸氢钠的热稳定性比碳酸钠强
  3. 相同温度下碳酸钠的溶解度比碳酸氢钠大
  4. 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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