2022高考化学第3章金属及其化合物第1节钠及其化合物考点1钠的性质及应用讲与练含解析

第三章金属及其化合物李仕才考点一　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、Cl2、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4Na＋O2===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2Na＋O2Na2O2。(2)钠与水的反应①化学方程式为2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑。②离子方程式为2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑。③钠与含有酚酞的水反应的现象及解释。10\n(3)与酸溶液反应(如HCl)2Na＋2HCl===2NaCl＋H2↑(4)与盐反应a．与熔融盐反应如：4Na＋TiCl44NaCl＋TiNa＋KClNaCl＋K↑(制取金属钾，因为钾的沸点比钠的沸点低，使钾成为蒸汽而逸出)b．与盐溶液反应Na与CuSO4溶液反应的化学方程式2Na＋CuSO4＋2H2O===Na2SO4＋H2↑＋Cu(OH)2↓。(5)与某些有机物反应如：2Na＋2CH3CH2OH―→2CH3CH2ONa＋H2↑2Na＋2CH3COOH―→2CH3COONa＋H2↑3．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(熔融)2Na＋Cl2↑。(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10\n，熔融状态下可以用于制取金属，如4Na＋TiCl44NaCl＋Ti。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．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，23g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①浮：钠浮在液面上；②熔：钠熔化成光亮的小球；③游：在液面上不停地游动直至反应完全；④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。10\n一、钠的性质及应用1．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．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．②变白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：NaNa2ONaOHNaOH溶液Na2CO3，分析对照选项判断，D项正确。答案：D10\n4．有关钠的叙述正确的是(　　)A．2.3g钠与97.7g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，2.3g钠与水反应生成4.0gNaOH，放出0.1g氢气，溶液的质量为99.9g，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CuSO4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成如下乙或丙，请根据要求回答下列问题。10\n(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)。①用铝箔包住钠②用铜箔包住钠a．二者收集气体一样多b．①收集气体体积较大c．②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2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，故用铝箔包住Na时产生的H2的体积较大。答案：(1)2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑(2)CD　(3)储存反应过程中排出的水10\n(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：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑。(2)定量关系：2Na～H2↑～2e－。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)2Na＋2H＋===2Na＋＋H2↑。定量关系：Na与酸溶液反应，钠不会有剩余，生成H2量取决于金属钠，关系式为2Na～H2↑。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：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑、2NaOH＋CuSO4===Cu(OH)2↓＋Na2SO4，反应总方程式为2Na＋CuSO4＋2H2O===Cu(OH)2↓＋H2↑＋Na2SO4。(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：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑、NaOH＋NaHCO3===Na2CO3＋H2O。(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：2Na＋2NaHSO4===2Na2SO4＋H2↑，离子方程式为2Na＋2H＋===2Na＋＋H2↑。1．将0.02molNa分别投入到盛有100mL水、100mL1.0mol·L－1盐酸、100mL1.0mol·L－1硫酸铜溶液的X、Y、Z三个烧杯中，下列有关说法错误的是(　　)A．三个烧杯中一定均会发生的离子反应有：2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑B．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10\nC．Z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)＝0.1L×1.0mol·L－1＝0.1mol，n(Na)＝0.02mol；盐酸与Na发生的反应为2HCl＋2Na===2NaCl＋H2↑，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(Cu2＋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：2Na～H2↑，因此0.02molNa参加反应，三个烧杯中均得到0.01molH2。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100mL2mol·L－1的盐酸反应，实验测得生成气体的体积V(已折合为标准状况)与时间t的关系如图所示，则下列说法错误的是(　　)A．x＝2.24B．钠的物质的量为0.2mol10\nC．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(H2)＝0.1L×2mol/L×1/2×22.4L/mol＝2.24L，正确；B项，钠与盐酸反应时，存在关系式：2Na～H2↑，故生成2.24LH2需要0.2molNa，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，错误；D项，三种金属的活动性顺序为Na>Mg>Al，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________。①MgSO4溶液　②NaCl溶液　③Na2SO4溶液　④饱和澄清石灰水　⑤Ca(HCO3)2溶液　⑥CuSO4溶液　⑦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20mL饱和澄清石灰水(ρ＝1.6g·cm－3)，再加入5mL苯(ρ＝0.87g·cm－3)，静置后缓慢加入黄豆粒大小的钠块(ρ＝0.97g·cm－3)。下列实验现象中，能观察到的有________。①钠在饱和澄清石灰水层反应并四处游动②有气体产生③澄清石灰水变浑浊④钠在石灰水与苯的界面处反应并上下跳动⑤钠停留在苯层不反应⑥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)2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，①中Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓；④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产生沉淀；⑤中Ca2＋＋HCO＋OH－10\n===CaCO3↓＋H2O；⑥生成的Cu(OH)2是蓝色沉淀，不符合题意；⑦水减少，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)①④⑤⑦　(2)BC　(3)②③④⑥(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。10