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第二单元 金属钠及钠的化合物
第1课时 钠的性质与制备
1.下列关于金属钠性质的叙述正确的是( )。
A.钠着火时可用水扑灭
B.钠与氧气在加热条件下反应时,若氧气的量较少,则生成氧化钠
C.钠在空气中长期放置,最终变成碳酸钠
D.钠是金属,其密度比水的大
2.一小块金属钠长时间置于空气中,可能有下列现象,这些现象出现的先后顺序是( )。
①变成白色粉末 ②变暗 ③变成白色固体 ④表面变成液体
A.①②③④ B.②③④①
C.②③①④ D.③②④①
3.下列关于Na2O2的说法中正确的是( )。
A.用小刀切开一块金属Na,其银白色有光泽的切面很快变暗,这是因为Na被空气中的氧气氧化生成了Na2O2
B.0.1 mol Na2O2与足量CO2充分反应,转移电子的物质的量为0.2 mol
C.将Na2O2投入到CuCl2溶液中有蓝色沉淀及气泡产生
D.Na2O2遇到湿润的红色石蕊试纸后,石蕊试纸最终变成蓝色
4.某同学将一小块钠投入滴有酚酞溶液的水中,此实验能证明钠下面4点性质中的( )。
①钠的密度比水的小 ②钠的熔点较低 ③钠与水反应时放出热量 ④钠与水反应后溶液呈碱性
A.①④ B.①②④
C.①③④ D.①②③④
5.对于反应:TiCl4+4Na4NaCl+Ti,下列说法正确的是( )。
A.该反应说明钠是强还原剂,可用于冶炼金属
B.该反应条件是TiCl4在熔融状态或水溶液中
C.Ti是氧化产物
D.TiCl4是还原剂
6.过氧化钠与水反应后滴加酚酞,酚酞先变红后褪色。某小组欲探究其原因,进行如图所示实验。实验①取反应后溶液加入二氧化锰,立即产生大量气体;实验②③中红色均不褪去。下列分析错误的是( )。
A.过氧化钠与水反应产生的气体为O2
B.过氧化钠与水反应需要MnO2作催化剂
C.实验②③可证明使酚酞褪色的不是氢氧化钠和氧气
D.过氧化钠与水反应可能生成了具有漂白性的H2O2
7.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 ②Na2SO4稀溶液 ③饱和澄清石灰水 ④Ca(HCO3)2溶液 ⑤CuSO4溶液 ⑥饱和NaCl溶液
A.①④⑤⑥ B.②⑤
C.②④⑤⑥ D.①③④⑥
8.将钠、镁、铝各0.3 mol分别投入100 mL 1 mol·L-1的盐酸中,同温同压下产生的气体体积之比是( )。
A.1∶2∶3 B.6∶3∶2
C.3∶1∶1 D.1∶1∶1
9.如图所示,在烧杯中加入水和苯(苯的密度为0.88 g·cm-3,与水互不相溶,且不与钠反应)各50 mL,将一小粒金属钠(密度为0.97 g·cm-3)投入烧杯中,观察到的现象可能为( )。
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浮下沉
10.如图所示,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粉末与熔化的钠接触,瞬间产生耀眼的火花,同时有红色物质生成。据此判断下列说法中不正确的是( )。
A.上述反应是置换反应
B.上述反应放出热量
C.上述反应中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
11.已知A是一种金属单质,B显淡黄色,其转化关系如图所示,下列说法不正确的是( )。
A.B可作呼吸面具中的供氧剂
B.可用澄清石灰水鉴别C与D
C.B是一种碱性氧化物
D.A、B均能与水反应产生气体
12.2.3 g纯净的金属钠在干燥的空气中被氧化后得到3.5 g固体,由此判断其产物是( )。
A.只有Na2O B.只有Na2O2
C.Na2O和Na2O2 D.无法确定
13.(双选)下列说法不正确的是( )。
A.2.3 g Na投入97.7 g水中所得溶液的质量分数为4%
B.62 g Na2O与78 g Na2O2投入相同体积的足量水中,所得溶液的质量分数不相同
C.78 g Na2O2与足量CO2或H2O充分反应,二者生成的O2均为16 g
D.将28 g CO充分燃烧生成的CO2全部通入足量Na2O2中完全反应,固体质量增加28 g
14.向甲、乙、丙、丁四个均盛有1 000 mL水的烧杯中分别加入0.1 mol的钠、氧化钠、过氧化钠和氢氧化钠,固体完全反应(溶解)后,甲、乙、丙、丁四烧杯中溶质质量分数的大小顺序是( )。(水的密度近似为1 g·mL-1)
A.甲<乙<丙<丁
B.丁<甲<乙=丙
C.甲=丁<乙=丙
D.丁<甲<乙<丙
15.通过测定混合气体中O2的含量可计算已变质的Na2O2(含Na2CO3)的纯度,实验装置如图(Q为弹性良好的气球)。下列分析错误的是( )。
A.干燥管b中装入碱石灰
B.Q气球中产生气体的主要成分是O2、CO2
C.测定气体总体积必须关闭K1、K2,打开K3
D.读完气体总体积后,关闭K3,缓缓打开K1,可观察到Q气球慢慢缩小
16.(1)在空气中切开一块金属钠,可看到断面呈 色,具有 ,但断面很快变 ,主要是由于生成一薄层 ,若把钠放在石棉网上加热可观察到 ,反应的化学方程式为 ,其中还原剂为 。
(2)若把1.15 g钠放在足量的氯气中燃烧,生成氯化钠的质量是 g,反应的化学方程式是 。
17.A、B、C是三种常见的化合物,A为淡黄色固体。它们之间的转化关系如图所示。
回答下列问题。
(1)A的化学式是 ,B的化学式是 。
(2)写出甲+BC+丙的化学方程式: 。
(3)写出A的一种重要用途: 。
18.某化学课外活动小组为了检验钠与水反应的产物,设计了下图所示装置(夹持装置已省略)。反应一会儿后加热铜丝。
根据反应中观察到的现象,回答下列问题:
(1)金属钠的变化现象是 。
(2)U形管中溶液的颜色 ,说明有 生成。
(3)铜丝的变化现象是 ,说明U形管中有 生成;若去掉后面的装置,则检验生成的气体的方法是 。
19.钠着火时不能用二氧化碳灭火。为寻找原因，某化学小组展开了如下探究。
【探究1】探究钠能否与二氧化碳反应。
实验1：该化学小组设计了如图所示的装置进行实验。
(1)仪器A的名称为________，装置c中盛放的试剂是________(填试剂名称)。
(2)实验过程中，需待装置a中的反应进行一段时间后，再放入Na并点燃装置d处的酒精灯，其目的是________________________________________________________________________。
点燃酒精灯后可以观察到硬质玻璃管中发出黄色火焰，产生大量白烟并有黑色固体生成。
结论1：钠与CO2在加热条件下能发生反应。
【探究2】探究实验1中装置d中生成物的成分。
实验2：取部分实验1中装置d中的生成物，加水溶解，无气体产生，得到无色溶液和黑色沉淀，过滤得到滤液和黑色固体。将干燥后的黑色固体点燃，有无色、无味的气体产生，将该气体通入澄清石灰水中，澄清石灰水变浑浊，再取适量滤液于试管中，滴加CaCl2溶液，有白色沉淀生成。
结论2：钠在加热条件下与CO2反应的化学方程式为________________________________________________________________________。
20．室温下，某同学进行CO2与Na2O2反应的探究实验，回答下列问题。
(1)用如图装置制备纯净的CO2。
①甲装置中盛放稀盐酸的仪器名称是________。
②丙装置的作用是________________________________________________________________________。
(2)按照下图进行实验(夹持装置略)。
①先组装仪器，然后____________________，再用注射器1抽取100 mL纯净的CO2，将其连接在K1处，注射器2的活塞推到底后连接在K2处，具支U形管中装入足量的Na2O2粉末与玻璃珠。
②打开K1、K2，向右推动注射器1的活塞，可观察到的现象是________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________。
③实验过程中，需缓慢推入CO2，其目的是
_______________________________________________________________________，
反应的化学方程式为________________________________________________________________________。
(3)实验结束后，当注射器1的活塞推到底时，测得注射器2中气体体积为65 mL，则反应消耗CO2的体积是________。
1.答案:C
解析:钠能与水反应,着火时可用沙土扑灭;钠与氧气在加热时生成过氧化钠,与氧气量的多少无关;钠在空气中放置,先生成氧化钠,进一步转化成氢氧化钠,最后变成碳酸钠;钠的密度比水的小。
2.答案:B
解析:钠在空气中发生如下变化:Na→Na2O→NaOH→Na2CO3·10H2O→Na2CO3。反应现象为:钠由银白色变暗,之后变成白色固体(NaOH),白色固体潮解,表面变成液体,与空气中的CO2、H2O结合形成白色晶体(Na2CO3·10H2O),最后晶体风化,变成白色粉末(Na2CO3)。
3.答案:C
解析:用小刀切开一块金属Na,其银白色有光泽的切面很快变暗,这是因为Na被空气中的氧气氧化生成了Na2O,A项错误;Na2O2与CO2反应中,Na2O2既是氧化剂又是还原剂,生成1 mol氧气转移2 mol电子,则0.1 mol Na2O2反应生成0.05 mol氧气,转移的电子的物质的量为0.1 mol,B项错误;Na2O2投入到CuCl2溶液中,反应生成Cu(OH)2沉淀和氧气,所以有蓝色沉淀及气泡产生,C项正确;Na2O2与H2O反应生成NaOH和O2,遇到湿润的红色石蕊试纸后,试纸变蓝,Na2O2具有漂白性,最终试纸变白色,D项错误。
4.答案:D
解析:Na与水反应时,Na熔化成闪亮的小球,在水面四处游动,同时溶液变红色,体现了①②③④四点性质。
5.答案:A
解析:该反应中钠是还原剂,TiCl4是氧化剂,NaCl是氧化产物,Ti是还原产物,因为钠能与水反应,所以该反应不能在水溶液中进行。
6.答案:B
解析:过氧化钠与水反应产生O2,A项正确;过氧化钠与水反应不需要催化剂,B项错误;实验②③作为对照实验,可证明氢氧化钠和氧气不能使酚酞溶液褪色,C项正确;根据实验①的现象可判断过氧化钠与水反应可能生成了H2O2,H2O2在MnO2作催化剂的条件下分解产生O2,D项正确。
7.答案:D
解析:2Na+2H2O2NaOH+H2↑,①中Mg2++2OH-Mg(OH)2↓;③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沉淀;④中Ca2++HC+OH-CaCO3↓+H2O;⑤生成的Cu(OH)2是蓝色沉淀,不符合题意;⑥反应消耗水,水减少,NaCl析出。
8.答案:C
解析:三种金属投入盐酸中分别发生的反应为2Na+2HCl2NaCl+H2↑,2Na+2H2O2NaOH+H2↑,Mg+2HClMgCl2+H2↑,2Al+6HCl2AlCl3+3H2↑。n(HCl)=0.1 mol,金属的物质的量均为0.3 mol。所以Na完全反应,产生氢气的物质的量为0.15 mol。Mg、Al过量,两者与盐酸反应产生氢气的量取决于HCl的量,均为0.05 mol。
9.答案:D
解析:苯与水互不相溶,且钠的密度介于苯和水的密度之间;加入钠后,钠处在苯与水的中间。由于钠能与水反应,生成氢气,氢气附着在钠的周围,浮力增大,钠上浮进入苯层,氢气放出后,浮力减小,钠又回到水层, 这样上浮下沉至反应完全。
10.答案:C
解析:由题干条件知,钠与无水CuSO4接触产生火花说明反应放热;有红色物质生成说明有铜产生,由此分析可知熔融的钠与无水CuSO4发生了置换反应,钠表现了还原性。
11.答案:C
解析:B为A与氧气反应的产物,为氧化物,颜色为淡黄色,应为Na2O2,则A为Na,C为Na2CO3,D为NaOH。由上述分析可知,B为过氧化钠,与水或二氧化碳反应均能产生氧气,故可作呼吸面具中的供氧剂,A项正确;碳酸钠与澄清石灰水反应生成碳酸钙沉淀,NaOH与澄清石灰水不反应而无明显现象,可鉴别,B项正确;B为过氧化钠,过氧化钠与盐酸反应生成氯化钠、氧气和水,不是碱性氧化物,C项错误;A为Na,溶于水反应生成氢气,B为过氧化钠,与水反应生成氧气,D项正确。
12.答案:C
解析:若2.3 g钠全部生成Na2O,质量为3.1 g;若2.3 g钠全部生成Na2O2,质量为3.9 g,因为3.1 g<3.5 g<3.9 g,故氧化产物应为Na2O和Na2O2的混合物。
13.答案:AB
解析:2Na+2H2O2NaOH+H2↑,根据质量守恒定律可知反应后溶液质量小于100 g,所以质量分数大于4%,A项错误;62 g Na2O与78 g Na2O2的物质的量均为1 mol,根据Na2O+H2O2NaOH、2Na2O2+2H2O4NaOH+O2↑可知,生成氢氧化钠的质量相同,溶液的质量相同,溶液中的溶质质量分数相同,B项错误;根据2Na2O2+2H2O4NaOH+O2↑,2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2,可知78 g Na2O2的物质的量为1 mol,生成的氧气均为0.5 mol,质量为16 g,C项正确;2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2,固体增加的质量等于一氧化碳的质量,因此将28 g CO充分燃烧生成的CO2全部通入足量Na2O2中完全反应,固体质量增加28 g,D项正确。
14.答案:B
解析:可用表格分析如下:
序号 投入物质 n(NaOH)/mol m(水)/g w(NaOH)
甲 Na 0.1 1 000+2.3-0.1 丁<甲<乙=丙
乙 Na2O 0.2 1 000+6.2
丙 Na2O2 0.2 1 000+7.8-1.6
丁 NaOH 0.1 1 000+4
15.答案:D
解析:稀硫酸与Q气球中的固体过氧化钠和碳酸钠充分反应,产生的气体为二氧化碳和氧气;气体会使气球体积增大,由于气球体积在大集气瓶中占的体积增大,就势必会排出一定量的空气,排出的空气全部进入右侧装满水的小集气瓶后,会使得小集气瓶中排出对应体积的水,所以要保证产生气体的体积(即气球增大的体积)=排出水的体积,需要打开K3,关闭K1、K2。在测量完总体积之后,测量氧气的体积,要让气球中的气体全部进入
装置左侧,就要增大瓶内压强,必须关闭K3,打开K1、K2(打开K2的目的是使空气中的气体能够进入大集气瓶),左侧装置的水槽和量筒很明显是用来测量氧气的体积,需要在混合气体进入水槽前测量出另一气体(即二氧化碳)的体积,b中所装的药品要能够与二氧化碳反应,所以b中药品可以选用碱石灰,最后进入量筒Ⅱ的气体只有氧气,氧气将量筒内的水排出,占有的体积即为产生的氧气的体积。
16.答案:(1)银白 金属光泽 暗 Na2O 钠熔成小球,发出黄色火焰,生成淡黄色固体 2Na+O2Na2O2 Na
(2)2.925 2Na+Cl22NaCl
17.答案:(1)Na2O2 H2O
(2)2Na+2H2O2NaOH+H2↑
(3)呼吸面具中作供氧剂(或漂白剂)
解析:由A为淡黄色固体推出A可能为Na2O2,则由甲A(Na2O2),推知甲可能为Na;由于Na、Na2O2均与化合物H2O反应,可推知B为H2O,则C为NaOH,乙为O2,丙为H2,经丙+乙B(H2O)验证,上述推断合理。即A、B、C分别为Na2O2、H2O、NaOH;甲、乙、丙分别为Na、O2、H2。
18.答案:(1)钠在水和煤油的界面处上下浮动且逐渐变小,熔化成闪亮的小球
(2)逐渐由无色变为红色 NaOH
(3)由黑色变为红色 H2 在玻璃管口处点燃气体,有淡蓝色火焰产生
解析:该装置是钠与水反应实验的改进。由于使用了密封装置且增加了煤油,反应现象更便于观察,生成的物质更便于检验。钠位于水和煤油的界面处,与水发生反应2Na+2H2O2NaOH+H2↑,生成的H2与CuO在加热条件下发生反应H2+CuOCu+H2O。
19．答案：(1)分液漏斗 浓硫酸
(2)排尽装置内的空气，防止Na与空气中的O2反应，影响实验结果 4Na＋3CO2C＋2Na2CO3
解析：装置a中生成的CO2中混有HCl和H2O，装置b中装有饱和NaHCO3溶液，可除去CO2中混有的HCl，装置c中装有浓硫酸，可除去CO2中混有的H2O，然后CO2在装置d中与钠反应。实验1中产生的黑色固体为碳，其燃烧后生成的CO2可以使澄清石灰水变浑浊；向滤液中滴加CaCl2溶液有白色沉淀生成，该白色沉淀只能是CaCO3，说明滤液中含有CO。
20．答案：(1)①分液漏斗 ②除去CO2中的水蒸气(或干燥CO2)
(2)①检查装置的气密性 ②固体由淡黄色渐渐变为白色，注射器2中活塞向外移动 ③使CO2充分反应 2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2
(3)70mL
解析：(1)①甲装置中盛放稀盐酸的仪器名称为分液漏斗；②丙中放的是无水氯化钙，作用是除去CO2中的水蒸气或干燥CO2。
(2)①该实验涉及气体参与反应，组装好仪器后，应检查装置的气密性；②二氧化碳与过氧化钠反应生成碳酸钠和氧气，则具支U形管中的过氧化钠淡黄色粉末逐渐变为白色，生成的氧气进入注射器2中，所以注射器2的活塞向外移动；③实验过程中，需缓慢推入CO2，其目的是使反应进行得更充分，反应的化学方程式为2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2。
(3)开始抽取的二氧化碳的体积为100mL，实验结束后，测得注射器2中气体体积为65mL，则气体体积减小了35mL，根据反应的化学方程式2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2可知，每消耗2体积CO2，生成1体积O2，气体体积减小(2－1)体积，而气体体积减小了35mL，则反应消耗CO2的体积为35mL×2＝70mL。
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