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金属钠及其化合物复习之一——钠


金属钠及其化合物知识归纳及巩固
一、钠: I、钠原子结构 钠元素位于元素周期表第三周期第 IA。从钠的原子核外电子排布看, 其最外电子层上只有一个电子,因此,极易将这一电子失去,而达到 稳定结构,形成+1 价的钠阳离子(Na+) 。即金属钠的原子结构决定 +11 2 8 1 了其性质的活泼。因其易失电子被氧化,故金属钠是还原剂。 II、钠的物理性质 钠是银白色金属,质软

(可用刀切割) ,密度小(0.97g/cm3) , 熔点低,是电和热的良导体。 III、钠的化学性质 由于钠原子最外层只有一个电子, 在化学反应中容易失去最外层的一个电子 - + 变为钠离子:Na-e →Na 所以钠的化学性质极活泼,具有强还原性,是强还原剂,具有金属的典型性质。 1. 与非金属反应 (1)与氧气的反应 常温下能与空气中的氧气化合,表面变暗。 4Na+O2=2Na2O 在空气或氧气中燃烧,发出黄色火焰,生成淡黄色固体。 点燃 2Na+O2 Na2O2 (2)与硫反应 2Na+S=Na2S(研磨易爆炸) (3)与氯气反应 2Na+Cl2 点燃 2NaCl(发出黄色火焰,产生白烟) 2. 与水反应 钠与水反应的实验现象及现象解释如下: 现象 解释 浮在水面上 钠的密度比水小 熔成闪亮小球 反应放热、熔点低 迅速四处游动 钠受气体推动而游动 发出嘶嘶响声 产生气体及其燃烧 反应后滴入酚酞试液显红色 生成 NaOH 显碱性 注:钠与水反应在钠的周围有白雾生成,此白雾是氢气燃烧产生的水蒸气。 钠与水反应的化学方程式为:2Na+2H2O=2NaOH+H2↑ 该反应的实质是钠原子与水电离出的 H+发生氧化还原反应,其离子方程式 为:2Na+2H2O=2Na++2OH-+H2↑ 注:钠与水反应的现象可概括为“浮、熔、游、响、红” ,并结合钠的性质 进行记忆。 3. 与酸反应 钠与酸反应比与水反应更加激烈,极易爆炸。 钠与盐酸反应 2Na+2HCl=2NaCl+H2↑ 钠与稀硫酸反应 2Na+H2SO4 =Na2SO4 +H2↑ 钠与酸溶液反应的实质是:钠与酸电离出来的 H+直接反应,而不是钠先与 水反应,生成的氢氧化钠再和酸溶液反应。因为钠与水反应时,得电子的是水电 离的 H+,而酸中 H+浓度大于水中 H+的浓度。 4. 与盐的反应 与熔融盐的反应 4Na+TiCl4(熔融) =Ti+4NaCl 与盐溶液反应 将钠加到盐溶液中,首先是钠与水反应,若生成的氢氧化钠 与盐能发生复分解反应,生成难溶物或弱电解质等,则氢氧化钠和盐再反应;否

则钠只与水反应。 将一小粒钠投入硫酸铜溶液中,除观察到与水反应相同的现象外,还看到蓝 色沉淀生成。这是因为钠先与水反应,生成的 NaOH 再与盐 CuSO4 发生复分解反 应生成氢氧化物——C u ( O H ) 2 沉淀。其反应式为: 2Na+2H2O=2NaOH+H2↑ 2NaOH+CuSO4=Cu(OH)2↓(蓝色)+Na2SO4 总反应式:2Na+2H2O+CuSO4=Cu(OH)2↓+Na2SO4+H2↑ 故钠与盐溶液反应,不能置换出盐中的金属。 注:钠与 CuSO4 溶液反应时会产生黑色物质,这是因为钠与水反应放出大量 的热,使难溶碱 C u ( O H ) 2 部分分解,生成黑色的 C u O 所 致 。 凡是活动性很强的金属(如 K、Ca、Na)与盐溶液反应都与此类似,只有在 熔融状态下,才有可能发生金属之间的置换反应。 由于钠的性质十分活泼,所以钠元素以化合态如 NaCl、Na2SO4、Na2CO3、 NaNO3 等形式存在于自然界中。 由于钠很容易与空气或水反应,所以保存钠时应隔绝空气和水。因为煤油不 与钠反应,且煤油的密度小于钠的密度,所以通常将钠保存在煤油里。虽然汽油 的密度也小于钠的密度,但由于汽油易挥发,所以不能用汽油保存钠。由于四氯 化碳的密度大于钠的密度,所以不能用四氯化碳保存钠。 IV、钠的制取 2NaCl电解 2Na+Cl2↑ 工业上用电解氯化钠的方法制取钠。电解需要在电解槽里进行。为降低电解 温度,一般用 40%NaCl 和 60%CaCl2 形成的共熔物,在 580℃就可以了。电解时, Cl2 在阳极放出,金属钠和钙浮在上方的熔盐上面,从管道溢出。把熔融的金属 混合物冷却到 105~110℃,钙就成晶体析出,经过滤就实现了钠和钙的分离。 V、钠的用途 1. 制取过氧化钠 2. 钠和钾的合金是原子反应堆的导热剂 熔融的钠是液体传热中最好的一种, 传热本领比水银高 10 倍, 比水高 40~50 倍。钠和钾组成的合金在常温下是液体,例如含钠 20%、钾 80%(质量分数)的 合金熔点是-10℃,可用于原子反应堆的导热剂(合金的熔点一般都比任一组成 成分的熔点低) 。 3. 用于电光源(高压钠灯) 将钠用于电光源上,高压钠灯发出的黄光波长约为 589nm,射程远,透雾能 力强, 对道路平面的照度比高压水银灯高三倍半, 广泛应用于广场、 街道的照明。 钠灯也可用于洗相的暗房,因为这种黄光不会使相纸曝光。 4. 作还原剂制取某些金属 3Na+AlCl3 =Al+3NaCl(历史上制铝) , 4Na+TiCl4(熔融) = Ti+4NaCl(现代制钛) 。碱金属中的钾、铷、铯的制取也用 不如它们活泼的钠, 原因是什么呢?我们以制钾为例来说明。 沸点, 1500℃、 KCl: Na:882.9℃、NaCl:1410℃、K:774℃。我们将熔融态的 KCl 与 Na 共热,可得 到钾蒸气: KCl+Na=NaCl+K↑,及时分离出 K 蒸气,反应就不断向右进行了。 解题方法指导 题型 1 检验钠的物理性质 [例 1] 钠与水反应时的现象与钠的下列性质无关的是( )

A. 钠的熔点低 B. 钠的密度小 C. 钠的硬度小 D. 有强还原性 题型 2 检验钠与溶液的反应 [例 2] 将一小块钠投入盛有 5mL 饱和澄清石灰水的试管中, 不可能观察到的 现象是( ) A. 钠熔成小球并在液面上到处游动 B. 有气体产物生成 C. 溶液中有银白色金属析出 D. 溶液变浑浊 [例 3] 将一小块金属钠投入到下列物质的溶液中, 有刺激性气味的气体产生的是 A. NH4Cl B. FeCl3 C. CuSO4 D. Ca(HCO3)2 题型 3 钠原子与离子的结构 [例 4] 有关钠原子和钠离子的叙述正确的是( ) A. 钠原子与钠离子的化学性质相似 B. 钠原子比钠离子多一个质子 C. 钠原子具有还原性,钠离子具有氧化性 D. 钠原子比钠离子稳定 题型 4 考查钠与水反应的计算 [例 5] 将 2.3g 钠投入 97.7g 水中,所得溶液的质量分数为( ) A. 2.3% B. 大于 2.3% C. 4% D. 大于 4% 能 力 拓 展 释疑解难 命题规律 1:本节常见的易错易混点 1. 钠与氧气反应何时生成 Na2O,何时生成 Na2O2,经常混淆不清。 2. 钠与酸溶液反应的观念,总认为是 Na 先与水反应生成氢氧化钠后,氢氧 化钠再与酸反应。 3. 钠与盐溶液反应时, 总认为是钠直接与盐反应, 而忽视了钠先与水反应。 注: (1)钠与氧气反应在常温下生成 Na2O,点燃时生成 Na2O2。 (2)钠与酸溶液反应时,先与酸反应,反应后剩余的钠再与水反应。 (3)钠与盐溶液反应时,钠先与水反应,然后考虑生成的氢氧化钠是否可 以与盐再进一步反应。 命题规律 2:金属钠露置在空气中的变化过程 银白色金属O2 表面变暗 H2O 出现白色固体H2O 表面变成溶液CO2 (Na) (Na2O) (NaOH) (NaOH 潮解) 白色块状物质 白色粉末状物质 风化 (Na2CO3· 2O) 10H (Na2CO3) 注:熟练写出各步转化的化学方程式,弄清变化的本质原因。 命题规律 3:钠与盐溶液反应的规律 1. 将钠投入到饱和氯化钠溶液中,由于钠与水反应生成氢氧化钠和氢气,消 耗了溶液中的水,从而析出固体氯化钠。 2. 将钠投入 CuSO4 溶液中, 首先发生反应: 2Na+2H2O=2NaOH+H2↑, 然后, 生成的 NaOH 与 CuSO4 发生复分解反应:2NaOH+CuSO4=Cu(OH)2↓+Na2SO4,整个 过程可观察到有氢气和蓝色沉淀生成。 总反应方程式: 2Na+2H2O+CuSO4=Cu(OH)2 ↓+Na2SO4+H2↑ 3. 将钠投入到氯化铵溶液中,会有氢气和氨气生成。总反应式为: 2Na+2H2O+2NH4Cl =2NaCl+2NH3↑+H2↑ 4. 将钠投入 AlCl3 溶液中,首先发生反应:2Na+2H2O=2NaOH+H2↑,然后,

生成的 NaOH 与 AlCl3 发生复分解反应:3NaOH+AlCl3=Al(OH)3↓+3NaCl,若加入的 金属钠过量,则生成的 NaOH 过量,过量的 NaOH 又会使 A l ( O H ) 3 沉淀溶解: A l ( O H ) 3 + NaOH=NaA l O 2 + 2 H 2 O 注: 1) ( 钠可以从某些熔融盐中置换出金属, 但不能从盐溶液中置换出金属。 (2)当把钠放在盐溶液中时,钠首先是与水反应生成的氢氧化钠和氢气, 然后再考虑生成的氢氧化钠是否与盐发生复分解反应。 典型例题导析 题型 1 钠性质的灵活运用 [例 1] 下列实验操作正确的是( ) A. 往盛水的烧杯中投入小拇指大小的钠块,观察现象 B. 将钠保存在汽油中 C. 将一小块钠放在石棉网上加热,观察现象 D. 用手掰开一块金属钠,观察钠的颜色 题型 2 钠的密度及与水反应的应用 [例 2] 在烧杯中加水和苯(密度:0.88g/cm3)各 50mL。将一小粒金属钠(密 度:0.97g/cm3)投入烧杯中。观察到的现象可能是( ) A. 钠在水层中反应并四处游动 B. 钠停留在苯层中不发生反应 C. 钠在苯的液面上反应并四处游动 D. 钠在苯与水的界面处反应,并可能上、下跳动 题型 3 考查钠的化合物的信息题 [例 3] NaH 是一种离子化合物,它跟水反应的方程式为: NaH+H2O=NaOH+H2↑,它也能跟液氨、乙醇等发生类似的反应,并都产生 氢气。下列有关 NaH 的叙述错误的是( ) A. 跟水反应时,水作氧化剂 B. NaH 中 H-半径比 Li+半径小 C. 跟液氨反应时,有 NaNH2 生成 D. 跟乙醇反应时,NaH 被氧化 题型 4 考查钠与氧气、硫的反应 [例 4] 将 4.6g 钠与 1.6g 硫粉迅速混合起来,并放在石棉网上加热,反应后生成 的固体是( ) A. 黄色固体混合物 B. 硫与硫化物 C. 过氧化钠与硫化钠 D. 氧化钠与硫化钠 题型 5 考查钠的氧化物与水的反应 [例 5] (2007 全国卷Ⅱ)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 0.50mol/L 的 HCl 溶液中和,则该生成物 的成分是( ) A. Na2O B. Na2O2 C. Na2O 和 Na2O2 D. Na2O2 和 NaO2 思维拓展训练 1. 将一小块钠投入到 NH4Cl 溶液中,产生的气体是( ) A. O2 和 H2 B. 只有 H2 C. 只有 NH3 D. H2 和 NH3 2. 相同质量的钠在下列情况下产生氢气最多的是( ) A. 放在足量水中 B. 放在足量盐酸中 C. 放在足量 CuSO4 溶液中 D. 用刺有小孔的铝箔包好放入足量水中 3. 能正确表示下列反应离子方程式的是( ) - A. 钠跟水反应:2Na+2H2O 2OH +H2↑

B. 钠跟盐酸反应:2Na+2H+ 2Na+ +H2↑ C. 钠跟 FeCl3 溶液反应:3Na+Fe3+ Fe+3Na+ D. 三氧化硫与氢氧化钠溶液反应:SO2+2NaOH

2Na+ +SO42-+H2O


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