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第三章 金属及其化合物
第一节 钠及其重要化合物
一、钠
1、物理性质
银白色金属光泽，质软（可用小刀切割），密度比水小比煤油大（保存在煤油中），熔沸点低，具有良好的导热性和导电性。
2、化学性质
（1）与非金属反应：如O2、Cl2、S等。
①钠与氧气反应
点燃
常温下生成Na2O（白色），化学方程式为： 4Na+O2=2Na2O
燃烧时生成Na2O2（黄色），化学方程式为： 2Na+O2 Na2O2
点燃
②钠与氯气反应
化学方程式为：2Na+Cl2 2NaCl
加热
③钠与硫反应
化学方程式为： 2Na+S Na2S
（2）与水、酸反应（反应顺序：先酸后水）
①钠与水、酸反应的实质上均是和H+反应，离子方程式分别为：
2Na+2H2O=2Na++2OH—+H2↑、2Na＋2H+＝2Na+＋H2↑
②钠与水反应（加酚酞）的实验现象和解释

现象
解释
a
浮在水面上
钠的密度比水小
b
熔成闪亮的小球
钠与水反应放热，钠的熔点低
c
四处游动，发出“嘶嘶”声
钠与水剧烈反应生成气体
d
反应后溶液由无色变为红色
钠与水反应生成碱性物质
（3）Na与盐溶液的反应（反应顺序：先与水反应，再考虑NaOH是否与盐反应）
①钠投入到NH4Cl溶液中，有H2和NH3逸出，化学方程式为：
2Na+2NH4Cl=2NaCl+2NH3↑+H2↑
②投入到CuSO4溶液中，有气体放出和蓝色沉淀生成，化学方程式：
2Na+2H2O=2NaOH+H2↑ 、 CuSO4+2NaOH＝Na2SO4+Cu(OH)2↓
思考：金属钠露置在空气中的变化过程是怎样的？
切开金属钠，呈银白色（钠的真面目）→变暗（生成Na2O）→变白色固体（生成NaOH）→成液（NaOH潮解）→结块（吸收CO2成Na2CO3·10H2O）→最后成白色粉末（Na2CO3·10H2O风化为Na2CO3）。
3、钠的保存、制取及用途
⑴金属钠的保存及取用
少量金属钠可保存在煤油里，大量的金属钠则存入在铁筒中用石蜡密封。取用时一般先用镊子把钠从煤油中夹出来，并用滤纸把表面的煤油吸干，然后用小刀切下绿豆大小的一块再做有关实验。
电解

⑵钠的制取：2NaCl(熔融) 2Na+Cl2↑
⑶用途：钠是一种强还原剂，工业上用它还原金属钛、锆、铌等；另外钠和钾的合金在常温下呈液态，是原子反应堆的导热剂；钠也可用于制高压钠灯。
二、钠的重要氧化物
1、氧化钠和过氧化钠
对比项
氧化钠
过氧化钠
化学式
Na2O
Na2O2
色、态
白色固体
淡黄色固体
稳定性
不稳定
稳定
是否碱性氧化物
是
否
阳、阴离子个数比
2∶1
2∶1
生成条件
常温
加热或点燃
与H2O反应
化学方程式
Na2O+H2O=2NaOH
2Na2O2+2H2O= 4NaOH
+O2↑
滴加酚酞试液
变红
先变红后褪色
与CO2反应
化学方程式
Na2O+CO2=Na2CO3
2Na2O2+2CO2= 2Na2CO3
+O2
气体体积变化
足量氧化钠使气体消失
足量过氧化钠使气体变为原来的一半
与酸反应
化学方程式
Na2O+2HCl=2NaCl+H2O
2Na2O2+4HCl= 4NaCl+
2H2O+O2↑
用途
——
制氧剂、漂白剂、氧化剂
转化关系
2Na2O＋O2 2Na2O2
保存
隔绝空气
一、过氧化钠的强氧化性
⑴Na2O2与SO2反应：Na2O2+SO2=Na2SO4。
⑵Na2O2投入FeCl2溶液中，可将Fe2+氧化成Fe3+，同时生成Fe(OH)3沉淀。
⑶Na2O2投入氢硫酸中，可将H2S氧化成单质硫，溶液变浑浊。
⑷Na2O2投入Na2SO3溶液中，可将SO32-氧化成SO42-。
⑸Na2O2投入品红溶液中，因其有氧化性，所以有漂白性，可使品红溶液褪色。其漂白原理与HClO、NaClO、O3等相同。
二、有关Na2O2与CO2、H2O反应的重要关系
⑴物质的量关系
无论是CO2或H2O的单一物质还是二者的混合物，通过足量的Na2O2时，CO2或H2O与放出O2的物质的量之比均为2∶1，解决此类 可借助物质的量守恒关系。
⑵电子转移关系
当Na2O2与CO2、H2O反应时，每产生1molO2转移2mole-。
⑶先后顺序关系
一定量的Na2O2与一定量的CO2、H2O(g）混合物的反应，可视作Na2O2先与CO2反应，待CO2反应完成后，Na2O2再与H2O(g）发生反应。
⑷气体体积关系
若CO2、H2O(g）混合气体（或单一气体）通过足量Na2O2，气体体积的减少量等于原混合气体体积的1/2且等于生成氧气的体积。
⑸固体质量关系
当Wg通式符合(CO)mHn（m、n为整数）的物质在O2中充分燃烧，将其产物通过足量的Na2O2固体，反应完毕，固体增重Wg。常见符合符合(CO)mHn的物质如：CO、H2、CH3OH、CH3COOH、HCOOCH3、C6H12O6等。

【答案】C
【答案】（1）验纯 收集一试管氢气，用拇指堵住，移近火焰，移开拇指点火。若听到轻微的“噗”声，表明H2纯净。
（2）较多的钠与水反应会放出大量的热，可能使试管内的H2、O2混和气爆炸。
（3）钠比水轻，比苯重，落在苯水交界处。钠与H2O反应产生的H2使钠浮起，脱离水面，反应停止；当钠表面的H2逸出，钠又回落，与水反应，如此反复，就可减慢Na与H2O反应速率

1B 2C 3A 4A 5A 6B 7D 8B 9D 10A 11D 12A
13 .
14.（1）A、NaOH B、NaHCO3 C、Na2O2
（2）NaOH + NaHCO3 = Na2CO3 + H2O
（3）CO32- + CO2 + H2O =2HCO3—
15.（1）① 2Na2O2+2H2O = 4NaOH+O2↑
② 用玻璃片在水面下盖住集气瓶口，将玻璃片与集气瓶一起移出水面，将盖有玻璃片的集气瓶正放在桌上。
（2）① 经计算，烧瓶中c(OH—)约为1 mol/L；因为c(OH－)在1.0×10－4 mol/L~2.5 mol/L时酚酞呈红色，因此红色迅速褪去不是由于溶液中c(OH—)过大造成的。
② 取烧瓶中的溶液于试管中，加入少量二氧化锰，有气泡放出，用带火星的木条检验，木条复燃，说明溶液中可能有H2O2存在。
③ 取②中试管里的溶液滴加酚酞试液，溶液变红且不褪色，说明“红色迅速褪去”与H2O2的存在有关
16（1）放出大量的热（1分） 2Na2O2+2H2O 4NaOH+O2↑（1分）
（2）将带火星的木条放在P口处，木条复燃（1分）
将Q口插入到盛水的烧杯中，有气泡产生（1分）
（3）MnO2（1分）使带火星的木条复燃（1分）
（4）①B（1分） 防止倒吸（1分）②500mL2分

【例1】（2007·全国Ⅱ理综）在一定条件下，将钠与氧气反应的生成物1.5g溶于水，所得溶液恰好能被80mL浓度为0.5mol/L的HCl溶液中和，则生成物的成分是（ ）
A．Na2O B．Na2O2 C．Na2O和Na2O2 D．Na2O2和NaO2
—有孔试管
—广口瓶
——铜丝网隔板
【例2】（08年昆明模拟）某实验小组对中学课本中可生成氢气的反应进行了研究，总结出四个可以生成氢气的反应：①Zn和盐酸 ②Na和水③Al和NaOH溶液 ④Na和无水乙醇。为方便制取和点燃上述四个反应生成的氢气，他们设计了如下图所示装置。
试回答下列问题：
（1）点燃氢气之前必须先进行 。
方法是 。
（2）实验小组在点燃用上述装置制得的氢气时，①③④实验获得成功，②却失败了。他们分析后认为失败的原因有a：Na与H2O的反应速率太快；b：Na的用量太少；c：装置存在缺陷。针对b失败的原因，有的同学提出可以增加钠的用量，但有同学认为这样做太危险，原因是 。
（3）针对原因a、c，实验小组查阅资料得知钠、苯、水的密度分别为0.97g·cm-3、0.88g·cm-3、1.00g·cm-3。他们改进了实验装置后重做实验②。改进后的实验装置如下图所示。
改进后的实验，氢气的生成速率明显减慢。原因是 。
。
【检测评价】
1．下列关于金属元素特征的叙述正确的是
A.金属元素的原子只有还原性，离子只有氧化性
B.金属元素在化合物中一定显正价
C.金属元素在不同化合物中的化合价均不同
D.金属单质在常温下均是固体
2．有许多氧化物在一定条件下都能与Na2O2反应，且反应极有规律。如2Na2O2+2CO2= 2Na2CO3+O2，2Na2O2+2SO3= 2Na2SO4+O2。据此，你认为下列反应方程式中正确的是（ ）
A．2Na2O2+2SO2= 2Na2SO3+O2
B．Na2O2+2NO2= 2Na2NO2+O2
C．2Na2O2+2Mn2O7= 2NaMnO4+O2
D．2Na2O2+2N2O5= 2NaNO2+O2
3．观察是研究物质性质的一种基本方法。一同学将一小块金属钠露置于空气中，观察到下
②
④
③
①

列现象：银白色 → 变灰暗 → 变白色 → 出现液滴 → 白色固体，下列说法正确的是（ ）
A．①发生了氧化还原反应
B．②变白色是因为生成了碳酸钠
C．③是碳酸钠吸收空气中的水蒸气形成了溶液
D．④只发生物理变化
4．（08枣庄市调研）下列说法中，正确的是 （ ）
①食盐灼烧时火焰呈黄色与久置的浓硝酸呈黄色原理不相同
②固体氢氧化钠存放在带塑料塞的广口瓶中
③熔点：钾>钠>钠钾合金
④向紫色石蕊试液中加入过量的Na2O2粉末，振荡后溶液呈蓝色
⑤向含有Na+、SO42－、HCO3－、CO32－的溶液中加入过量的Na2O2固体，Na+和CO32－的物质的量不变
⑥1mol Na2O2与足量的水反应，转移的电子数为2mol。
⑦取用金属钠时，应将剩下的大块钠放回原瓶，实验结束，余下的钠屑应用乙醇处理
A．①②⑦ B．①②③⑥ C．①②⑥⑦ D．①②④⑤
5．1 mol过氧化钠与2 mol碳酸氢钠固体混合后，在密闭容器中加热充分反应，排出气体物质后冷却，残留的固体物质是（ ）
A.Na2CO3 B.Na2O2 Na2CO3
C.NaOH Na2CO3 D.Na2O2 NaOH Na2CO3
6．在25℃，101Kpa下由HCHO(g)、H2和CO组成的混合气体共6.72g，其相对氢气的密度为14将该气体与2.24L氧气(标准状况)充分反应后的产物通过足量的Na2O2粉末，使Na2O2粉末增重的质量为 ( )
A．等于6.72g B．小于6.72g C．大于6.72g D．无法计算
7．氮化钠和氢化钠都是离子化合物，与水反应的化学方程式（末配平）如下：Na3N+H2O →NaOH +NH3 ,NaH+H2O →NaOH +H2.有关它们的叙述
①离子半径：Na＋>N3->H＋ ；②与水反应都是氧化还原反应；③与水反应后的溶液都显碱性；④与盐酸反应都只生成一种盐；⑤两种化合物中的阴阳离子均具有相同的电子层结构。其中正确的是（ ）
A．②③④⑤ B．①③⑤ C．②④ D．③
8．某研究性学习小组设计如下实验方案测定氧化钠中过氧化钠的含量。实验步骤：①取一定质量的样品放入烧杯中，加入足量稀盐酸，搅拌使之充分反应；②将反应后的溶液倒入蒸发皿中蒸发至恒重，冷却、称重。若在蒸发过程中，局部温度过高，造成液滴飞溅，则实验结果会（ ）
A．偏低 B．偏高 C．无影响 D．无法判断
9．下表中，对陈述Ⅰ、Ⅱ的正确性及两者间是否具有因果关系的判断都正确的是( )
选项
陈述Ⅰ
陈述Ⅱ
判断
A
碳酸钠溶液可用于治疗胃病
Na2CO3可与盐酸反应
Ⅰ对，Ⅱ对，有
B
向Na2O2的水溶液中滴入酚酞变红色
Na2O2与水反应生成氢氧化钠
Ⅰ对，Ⅱ错，无
C
金属钠具有强还原性
高压钠灯发出透雾性强的黄光
Ⅰ对，Ⅱ对，有
D
过氧化钠可用于航天员的供氧
Na2O2能和CO2和H2O反应生成O2
Ⅰ对，Ⅱ对，有
10．一定温度下，向饱和NaOH溶液中投入一小块金属钠，充分反应后恢复到原来温度。下列叙述中，不合理的是 （ ）
A．NaOH溶液浓度增大，并放出H2 B．溶液中NaOH的质量分数不变，有H2放出
C．总溶液的质量减小，有H2放出 D．钠浮于液面，到处游动，发出咝咝的响声
11．绿色化学是化学实验追求的目标。《化学教育》2006年第11期刊载了创新设计“钠在空气中燃烧实验”装置。下列对于该创新实验的描述错误的是（ ）
A．防止钠燃烧时烧裂试管
B．解决了钠在空气中燃烧产生浓烟造成污染
C．观察到黄色火焰和生成淡黄色固体
D．钠先反应放热，然后钠受热熔化
12．等物质的量的N2、O2、CO2混合气体通过Na2O2后，体积变为原体积的8/9（同温同压），这时混合气体中N2、O2、CO2物质的量之比为 （ ）
A．3：4：1 B．3：3：2 C．6：7：3 D．6：9：0
13．为了探究“二氧化碳是否有水存在时才能和过氧化钠反应”，某课题研究小组的同学们设计了如下图的实验装置，分别进行了甲、乙两次实验：
实验甲：干燥的二氧化碳和过氧化钠的反应。在干燥的试管II中装入Na2O2，在通人 CO2之前，关闭K1和K2。在试管I内装入试剂 X 后，打开K1和K2，通人CO2，几分钟后将带火星的木条插入试管III的液面上，观察到木条不复燃，且II中的淡黄色没有变化。
实验乙：潮湿的二氧化碳和过氧化钠的反 应。在试管I内装入试剂Y，其他操作同实验甲。观察到木条复燃，且II中的淡黄色变为白色。
试回答下列问题：
（1）在装入 Na2O2 后，通入CO2前，关闭K1和K2的目的是_________________________________。
（2）在实验甲中，试剂X是__________________；在实验乙中，试剂Y是__________________。
（3）根据上述两个实验现象，得到的结论是___________________________________________。
（4）为了确保实验现象的准确性，制备CO2所用的反应物最好选用__________（填编号，多选扣分）。
A. 大理石 B. 小苏打 C. 烧碱 D. 盐酸 E. 稀硫酸 F. 稀硝酸
（5）CO2和Na2O2的反应机理可用示踪原子分析加以证明，请完成下列反应方程式：
Na2O2+Cl8O2+H218O →
14 已知A、B、C是三种常见的固体化合物，焰色反应均显黄色，其中A与C按任意比例混合，溶于足量的水中，得到的溶质也只含有一种，并有无色、无味的气体D放出。另A、B、C、D之间含有如下的转化关系：（部分物质未写出）
加热
A
B
只含溶质E
nA：nB=1：1 并溶于足量水
D
C
通入足量CO2

（1）写出物质的化学式：
A 、 B 、 C 。
（2）写出A、B按物质的量之比为1：1在密闭容器中加热发生反应的化学方程式：
。
（3）写出溶质E与足量CO2反应的离子方程式： 。
15. 利用下图所示装置制取氧气并进行相关的实验探究。

（1）将3.9 g过氧化钠放入烧瓶中，加入100 mLH2O，然后用排水法收集气体。
① 过氧化钠跟水反应的化学方程式为________________________________。
② 集气瓶充满气体后，怎样从水槽中取出集气瓶？简述操作方法。
__________________________________________________。
（2）已知：酚酞在c(OH－)为1.0×10－4 mol/L~2.5 mol/L时呈红色，且0.5 min内不会褪色；H2O2具有氧化性和漂白性。取上述实验得到的溶液于试管中，滴入2滴酚酞试液，溶液变红，片刻红色褪去。
① 有人认为，“红色迅速褪去”是由于溶液中c(OH—)过大造成的，试通过估算并对比数据加以说明。
______________________________________________________________________________。
② 还有人认为，“红色迅速褪去”是因为溶液中存在H2O2。试设计实验证明烧瓶内的溶液中可能有H2O2存在，请简述实验操作。________________________________________________________________。
③ 补充实验，证明“红色迅速褪去”与溶液中存在H2O2有关。请简述实验操作。
_______________________________________________________________________。
16．用脱脂棉包住约0.2g过氧化钠粉末，置于石棉网上，向脱脂棉上滴水，观察到脱脂棉剧烈燃烧起来。
（1）由上述实验现象所得到的有过氧化钠跟水反应的结论是：

第一，为氧气生成，
第二， 。
Na2O2跟水反应的化学方程式是
。
（2）某研究性学习小组拟用右图所示装置（气密性良好）进行实验，以证明上述结论。
用以验证第一条结论的实验操作及现象是：
。
用以验证第二条结论的实验操作及现象是：

。
（3）实验（2）向试管中加水至固体完全溶解且不再有气泡生成后，取出度管，向试管中滴入酚酞试液，发现溶液先变红后退色，为探究其原因，该小组同学从查阅有关资料中得知：Na2O2与水反应可生成H2O2，H2O2具有强氮化性的漂白性。
请设计一个简单的实验，验证Na2O2跟足量水充分反应后的溶液中有H2O2存在。（只要求写出实验所用的试剂及观察到的现象）
试剂： ；
现象： 。
（4）该小组同学提出用定量的方法探究Na2O2跟水反应后的溶液中是否含有H2O2，其实验方法为：称取2.6gNa2O2固体，使之与足量的水反应，测量产生O2的体积并与理论值比较，即可得出结论：

①测量气体体积时，必须持试管和量筒内的气体都冷却至
室温时进行，应选用如图装置中的（忽略导管在量筒中所
占的体积） （填序），
理由是 。
②若在标准状况下测量气体的体积，应选用的量筒的大小规格为 （选填“100mL”、“200mL”、“500mL”或“1000mL”）