第二章 碱金属 第一节 钠 [网上课堂] 一．本讲主要内容 （一）物理性质：银白色金属，质软，密度小（比水小，0.97g/cm3），熔点低（比水的沸点低），（97.8℃）导电，导热性强。 （二）化学性质：强还原性 1．与非金属反应 ①与氧气：在空气中露置：4Na+O2=2Na2O 在空气中燃烧：2Na+O2
Na2O2 ②与硫（研磨即可爆炸）：2Na+S=Na2S ③与氯气2Na+Cl2
2NaCl 2．与水反应：2Na+2H2O=2NaOH+H2↑ 现象：浮、熔、动、红 3．与酸反应：2Na+2HCl=2NaCl+H2↑ 注意：钠与水反应就是钠和水电离出的氢离子反应，酸在水中电离出氢离子，所以钠和酸直接反应，而不是先和水反应生成氢氧化钠再和酸反应 4．与盐反应：钠先与水反应生成碱和氢气，生成的碱再与盐反应 2Na+CuSO4+2H2O=Na2SO4+Cu(OH)2↓+H2↑ 6Na+2FeCl3+6H2O=2Fe(OH)3↓+6NaCl+3H2↑ （三）存在状态：化合态，主要以氯化钠的形式存在。 （四）保存：少量密封保存于煤油中，大量用铁桶盛装，石蜡密封。 （五）用途：制取化合物，导热剂，（钠和钾的合金在室温下呈液态）还原剂，电光源。 例：4Na+TiCl4
4NaCl+Ti（不能有水参加） （六）制取：2NaCl（熔融）
2Na+Cl2↑ 二．学习指导 1．长期露置在空气中的金属钠最终变为什么物质？ 分析：切开的金属钠断面很快由银白色变暗，这是因为生成了一薄层氧化钠（Na2O）的缘故。但不久又能看到有白色物质出现，此物质主要是（NaOH）。如果将其久置于空气中，此白色固体变成粘稠状物质，这是NaOH吸收空气中的水蒸气而潮解所致。潮解后的NaOH很容易吸收空气的CO2而生成白色的晶体Na2CO3·10H2O。Na2CO3·10H2O晶体在空气中还会风化而转变为白色粉末状的Na2CO3。所以，长久放置在空气中的金属钠，最终会转化为Na2CO3。 2．如何正确分析钠与水，盐溶液作用的现象? ①钠与水作用：2Na+2H2O=2Na++2OH-+H2↑ 现象 现象解释  钠浮于水面 金属钠密度比水小  熔成小球 钠熔点低，反应放热使其熔融  四处游动 钠与水作用产生气体，推动小球滚动  溶液变红 生成氢氧化钠（水中事先加少许酚酞）  如何利用氧化还原的观点判断Na与H2O反应产生的气体是H2还是O2。 分析：由反应现象可推断，反应后的溶液是NaOH溶液，说明Na元素在反应后失去了电子才形成Na+，这就表明同时还有一种元素得到了电子，若产生的气体是H2，则H2O中的氢元素化合价降低得到了电子。若产生的气体是O2，则H2O中的氧元素化合价升高失去了电子。在氧化还原反应，得失电子是同时存在的，所以产生的气体是H2而不是O2。 ②钠与硫酸铜作用 钠与盐溶液作用分为两个过程，先与水作用生成碱，碱再与盐作用，因此现象的前三条不变，只需将最后一条改为“生成蓝色絮状沉淀”即可。 离子方程式为 2Na+2H2O=2Na++2OH-+H2↑ Cu2++2OH-=Cu(OH)2↓ 例题：将同样大小的金属钠，分别加入①MgCl2溶液 ②饱和NaCl溶液 ③NH4Cl溶液中，各发生什么现象？主要生成物各是什么？ 分析：Na分别投入上述三种盐溶液中，首先与H2O反应：2Na+2H2O=2NaOH+H2↑在①中又发生了反应Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓在②中Na+浓度增加而水的量减少，在③中又发生了NH4++OH-=NH3·H2O因反应放热，会有NH3放出。 答案：在三种溶液中的共同现象是：钠浮于水面，熔成小球，四处游动，最后消失；不同之处是①中有白色沉淀 ②中溶液变浑浊 ③中有刺激性气味气体放出。 [网上能力训练题] 一．能力训练部分 A．基础性训练题 （一）选择题（每小题均有1-2个正确选项） 1．下列关于钠的说法不正确的是（ ） A．钠与氧气反应条件不同，产物不同 B．钠、钾的合金通常状态下呈液态，可做原子反应堆的导热剂 C．钠的化学活泼性很强，少量的钠可保存在煤油中 D．将两块质量相等的钠，一块直接投于水中，另一块用锡纸包住，在锡纸上刺些小孔，然后放入水中，两者放出氢气相等。 2．下列对钠单质的有关叙述中，正确的是（ ） A．必须用电解法制备 B．可保存在CCl4中 C．能从CuSO4溶液中置换出铜 D．着火时可用沙土灭火 3．下列化合物中，钠元素的质量分数最小的是（ ） A．NaCl B．Na2S C．Na2O2 D．NaF 4．将钠放入下列液体中，不反应的是（ ） A．苛性钠溶液 B．盐酸 C．煤油 D．氨水 5．把4.6克钠投入95.4克水中，所得溶液的溶质质量分数为（ ） A．4.6% B．<4.6% C．>4.6% D．>8% 6．取等质量的钠分别投入到下列足量的物质中，放出气体质量最多的是（ ） A．碳酸铵溶液中 B．食盐水中 C．水中 D．硫酸铜溶液中 7．将一粒钠投入下列溶液中，既能产生气体又能产生白色沉淀的是（ ） A．饱和的石灰水 B．BaCl2 C．CuSO4 D．MgCl2 8．下列有关钠的用途，叙述不正确的是（ ） 钠可用于制造高压钠灯，用于照明 B．钠大量用于制造过氧化钠 C．钠、钾合金可用作原子反应堆的导热剂 D．钠可将钛、铝、铌、钽等金属从它们的盐溶液中置换出来 9．把金属钠投入下列物质的溶液中，溶液质量不会减轻的是（ ） A．CuSO4 B．MgCl2 C．H2SO4 D．NaHCO3 10．在天平两托盘上分别盛有等浓度等质量盐酸的烧杯（烧杯质量相等）天平平衡，然后分别投入质量比为23:24的钠和镁，反应结束后，下列说法正确的是（ ） A．若HCl过量，天平仍平衡 B．若HCl过量，则放钠一端重 C．若HCl不足，则放镁一端轻 D．若HCl不足，则放镁一端重 （二）填空题 1．根据做金属钠与水反应的实验全过程，填写下列空白 ①钠保存在 里，密度比 大，比 小 ②钠可用 切割，说明它的硬度 （较大，较小）钠的颜色是 ③与水反应立刻 ，说明反应 （放热，吸热）且钠的熔点 （较高，较低） ④钠在水面上 ，因为反应产生 ⑤滴有酚酞的水变 ，因为反应生成了 。与水反应的离子方程式为 ；此反应的氧化剂是 2．为何说“钠是一种强还原剂” 3．将1.15g钠投入9g水中充分反应后，所得溶液中，溶质的质量分数为 4．把1.15克钠放入水中，要使100个水分子中1个Na+，最后溶液中水的质量 克，共需水 克。 5．将0.23克钠溶于水中配成100毫升溶液，将此溶液用盐酸中和，消耗36.5%的盐酸 克 （三）计算题 1．一块表面已部分被氧化的钠块质量为1.08g投入100g水中，在标准状况下收集到224ml氢气（P=0.0899g/L）已知Na2O+H2O=2NaOH求（1）钠块中含游离态的钠的质量分数，（2）原金属钠被氧化的钠的质量（3）反应后生成的氢氧化钠溶液中，溶质的质量分数。 B．提高性训练题 1．用金属钠制取Na2O通常用下列方法，2NaNO2+6Na=4Na2O+N2↑，试说明采用此法的原因 2．钠和氢气在一定温度下可反应生成一种化合物A，该化合物在熔融状态下能导电。取少量A投入水中剧烈反应放出一种无色无味气体，并形成一种碱性溶液。 ①钠与氢气反应的化学方程式 其中氢气作 剂 ②写出化合物A与水反应的方程式 其中A作 剂 3．将足量的金属钠投入100克T℃的水中，恰好得到T℃时的NaOH饱和溶液111克，求T℃时NaOH的溶解度。 C．研究性习题 1．下列化学方程式表示的制备钠的化合物的实验方案哪些是切实可行的？说明理由。 （1）制备Na2O：4Na+O2=2Na2O （2）制备Na2O2：2Na+O2
Na2O2 （3）制备Na2O：2NaNO2+6Na=4Na2O+N2↑ （4）制备Na2O2：2Na2O+O2=2Na2O2 （5）制备Na2O：Na2O2+2Na=2Na2O 二．能力训练题点拨与解答 A．基础性训练题 （一）选择题 1．D 解析：钠和氧气反应，O2充足时生成Na2O2、O2不足时生成Na2O，A正确，B是钠的重要用途之一也正确，由于钠的性质很活泼，少量的钠通常保存在某种溶剂中以隔绝空气。由于煤油的密度小于钠的密度，把钠放到煤油中，钠沉于煤油下，达到了保存的目的，C正确。钠的密度比水小，它将浮在水面上，这样就有少部分钠被氧化，而用锡箔包住的钠不会被O2氧化，所以两者放出的H2不相等。D错。 2．AD 解析：钠是很活泼的金属，有很强的还原性。制备活泼性很强的金属钠必须用电解熔融的氧化物或氢氧化物的方法。CCl4的密度大于钠，不能用CCl4保存金属钠。Na和CuSO4溶液接触，金属Na首先和水反应，不能置换出铜，只能生成Cu(OH)2沉淀和H2。Na着火时生成Na2O2，易与水和CO2反应，所以不能用水或CO2灭火器灭火，一般用沙土覆盖，以隔绝空气而灭火，故答案为A、D。 3．A 解析：上述化合物均为二元化合物，比较钠元素的质量分数大小，只要看每个钠离子所带的其它元素的大小，其它元素质量越大，则化合物中钠的质量分数越小。 4．C 解析：钠可与酸、盐溶液、H2O等发生反应，若遇到碱溶液时与碱溶液中的水反应，钠不与煤油反应。 5．D 解析：首先弄清所得溶液中溶质是什么；溶液的质量为多少。由于钠与水反应生成氢氧化钠和氢气。故溶质为氢氧化钠，溶液的质量应是钠与水的质量之和再减去氢气的质量。由反应方程式2Na+2H2O=2NaOH+H2↑可计算出生成的NaOH的质量8克，H2 2克，而NaOH溶液的质量等于4.6g+95.4g-2g<100g，所以所得溶液的溶质质量分数大于8%。 6．A 解析：把Na放入NH4HCO3溶液中发生反应：2Na+2H2O=2NaOH+H2↑该反应放热，又发生NH4HCO3+2NaOH
Na2CO3+NH3↑+2H2O，所以放出的气体有H2和NH3，而把Na放入食盐水、水、CuSO4溶液时，都只是Na与水反应放出H2，由于放入的钠的质量相等，所以A放出气体质量最多。 7．A、D 解析：A 2Na+2H2O=2NaOH+H2↑由于Na在反应时消耗了H2O，而原来是饱和的石灰水，当水减少后，会出现不能溶解的Ca(OH)2固体，使得溶液变浑浊。B内投入到BaCl2溶液中，只与溶液中的水反应，把它投入CuSO4溶液中，与水作用生成H2和NaOH，NaOH与CuSO4反应生成蓝色沉淀，把它投入到MgCl2溶液中能产生H2，生成的NaOH与MgCl2反应生成白色沉淀Mg(OH)2。 8．D 解析：钠的化学性质很活泼，可与水发生反应，因此钠只能将钛、铝、铌、钽等金属从它们的熔融物中置换出来。 9．C、D 解析：将钠放到四种溶液中，将发生下述反应 A：2Na+2H2O+CuSO4=Cu(OH)2↓+H2↑+Na2SO4 Δm=减少52份质量 2×23 98 B：2Na+2H2O+MgCl2=Mg(OH)2↓+H2↑+2NaCl Δm=减少12份质量 2×23 58 C：2Na+H2SO4=Na2SO4+H2↑ Δm=增加44份质量 2×23 2 D：2Na+2NaHCO3=2Na2CO3+H2↑ Δm=增加44份质量 2×23 2 10．A、D 解析：2Na+2HCl=2NaCl+H2↑ Mg+2HCl=MgCl2+H2↑钠与镁分别与盐酸反应，若盐酸过量，则钠与镁适量。 设m(Na)=23g，m(Mg)=24g 2Na+2HCl=2NaCl+H2↑ Δm Mg+2HCl=MgCl2+H2↑ Δm 46 46-2=44 24 24-2=22 23g x 24g y x=22g y=22g 所以天平平衡 若HCl不足，则钠和镁与HCl反应产生H2的质量相等，但过量的钠还可继续与水反应放出H2，所以钠放出的H2质量大于镁放出的H2，最后投入钠的烧杯中溶液质量小于投入镁的烧杯中溶液质量，即放镁的一端重。 （二）填空题 1． ①煤油，煤油，水 ②小刀，较小，银白色 ③熔成一个小球，放热，较低 ④迅速游动，气体 ⑤红，NaOH，2Na+2H2O=2Na++2OH-+H2↑，水 2．钠原子最外层上只有1个电子，原子半径较大，原子核对外层电子吸引力小，极易失去一个电子而形成钠离子，所以金属钠是一种强还原剂。 解析：还原剂的特征是反应中能失电子。钠在化学反应中很容易失去其最外层上的一个电子，表现出强的还原性，这是钠原子的原子结构特点所决定的。 3．19.8% 解析：所得溶液为NaOH溶液，溶质是NaOH，其质量可由钠的质量来计算，溶液的质量利用质量守恒来计算，即钠与水的质量之和再减去氢气的质量。 设生成NaOH的质量为x，放出H2质量为y。 2Na+2H2O=2NaOH+H2↑ 46 80 2 1.15g x y 则x=2g y=0.05g ∴ω(NaOH)=
4．90克，90.9克 解析：由2Na+2H2O=2NaOH+H2↑可知1.15g钠放在水中，可产生1.15gNa+，要使100个水分子中有1个Na+，则水的质量应为
克，由于Na与H2O反应时消耗了水
克，所以共需水90g+0.9g=90.9g 5．解析：本题所涉及到的反应有 2Na+2H2O=2NaOH+H2↑ NaOH+HCl=NaCl+H2O，由此可得到 Na ～ HCl 设需盐酸的质量为x Na ～ HCl 23 36.5 0.23g x·36.5% x=1g （三）计算题 1．（1）设Na与H2O反应生成NaOH质量为y，消耗Na质量为x 2Na+2H2O=2NaOH+H2↑ 46 80 2 x y 0.0899g/L×0.224L x=0.463g y=0.806g ∴ω(Na)=
（2）m(Na2O)=1.08g-0.463g=0.617g 2Na ～ Na2O 所以被氧化的钠的质量=
（3）设由Na2O与H2O反应生成的NaOH的质量为z Na2O+H2O=2NaOH 62 80 0．617 z z=0.796g ω（NaOH）=
=1.59% 答：反应后生成的氢氧化钠溶液的溶质质量分数为1.59% B．提高性训练题 1．N2作保护，避免Na2O2的产生，且实验中无空气或氧气。 解析：钠在氧气中燃烧生成Na2O2而Na与NaNO3反应生成了Na2O和N2，隔绝了空气中的氧气和Na2O的反应 2． ①2Na+H2
2NaH 氧化剂 ②NaH+H2O=NaOH+H2↑ 还原剂 解析：从氧化还原反应的角度分析 3．解析：此题有一定的技巧性用差量法求解最为简单 （1）利用溶液的实际增重质量求NaOH的质量，设Na充分反应后，生成NaOH质量是x 2Na+2H2O=2NaOH+H2↑ Δm 46 80 2 46-2=44 x 111g-100g=11g x=20g （2）设T℃时NaOH的溶解度为S 则
S=22g 答：T℃时NaOH的溶解度为22g C．研究性习题 1．碱金属的氧化物必须用间接的方法制得，这是因为Na2O不稳定，它会跟O2继续反应生成Na2O2，工业上制备Na2O的方法有（3）（5）制备Na2O2的方法有（2）（4），其中方法（2）的具体操作是：将Na加热至熔化，通入一定量的除去CO2的干燥空气，维持温度在180-200℃之间，钠即被氧化成Na2O，进而增加空气流量升温到300-400℃。 高考资源网 w。w-w*k&s%5￥u 高考资源网 w。w-w*k&s%5￥u

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