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【典例1】(双选)对Na2O和Na2O2的下列叙述
中,正确的是
A.Na2O和Na2O2均能跟盐酸反应,故两者均为碱性氧化物
B.Na2O和Na2O2在一定条件下可以互相转化
C.Na2O和Na2O2跟水的反应均为化合反应,均生成NaOH
D.在呼吸面具中Na2O2常作供氧剂,而Na2O不能用作供氧剂
【思路点拨】解答本题要注意以下两点:
【自主解答】选B、D。Na2O2是过氧化物,而不是碱性氧化物,因其与盐酸反应时,除生成NaCl、H2O外还生成O2,故选项A错误;2Na2O+O2 2Na2O2,Na2O2+2Na 2Na2O,故选项B正确;Na2O与水化合可生成NaOH,但Na2O2与水反应时,除生成NaOH外还产生O2,不属于化合反应,故选项C错误;选项D说法正确。
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【互动探究】Na2O和Na2O2与水的反应都是化合反应吗?为什么?
提示:Na2O与水的反应中只有NaOH生成,所以是化合反应,但是Na2O2与水的反应除了有NaOH生成外还有氧气生成,所以不是化合反应。
【变式训练】在呼吸面具中,Na2O2与CO2发生反应时转移的电子数为6.02×1023个,则生成O2的物质的量为( )
A.0.25 mol B.0.5 mol C.1 mol D.2 mol
【解析】选B。n(e-)= =1 mol,由2Na2O2+2CO2
====2Na2CO3+O2得O2~2e-,所以n(O2)= n(e-)= ×1 mol=0.5 mol。
【典例2】将适量金属钠投入下列物质的溶液中,有气体放出,但无固体析出的是
A.HCl B.饱和NaOH溶液
C.FeCl3 D.CuSO4
【思路点拨】解答该题要注意以下三点:
【自主解答】选A。钠与水溶液反应均放出氢气。
A.发生反应为2Na+2HCl====2NaCl+H2↑,只有气体无沉淀;
B.NaOH溶液是饱和溶液,投入钠后,消耗水,析出氢氧化钠晶体;
C.钠与水反应生成的氢氧化钠还能进一步与FeCl3反应产生氢氧化铁沉淀;
D.钠与水反应生成的氢氧化钠还能进一步与CuSO4反应产生氢氧化铜沉淀。
【互动探究】钠投入到CuSO4溶液中时溶液的质量如何变化?
提示:Na与CuSO4溶液的反应:2Na+2H2O====2NaOH+H2↑,2NaOH+CuSO4====Cu(OH)2↓+Na2SO4,因此每有2 mol Na(即46 g)反应,就有1 mol H2(即2 g)和1 mol Cu(OH)2(即98 g)析出,故溶液的质量减轻。
【变式训练】将一小块金属钠投入盛有5 mL 饱和澄清石灰水的试管中,不可能观察到的现象( )
A.有气体产生
B.有沉淀产生
C.有银白色金属产生
D.熔化成闪亮的小球在液面上游动
【解析】选C。钠投入碱溶液中实质是钠与水的反应,故A、D正确;不可能置换出钙,C错误;钠与水反应,消耗了饱和澄清石灰水中的水,所以有部分氢氧化钙结晶析出,B正确。
【典例】200 ℃时,11.6 g CO2和水蒸气的混合气体与足量的Na2O2充分反应后,固体质量增加了3.6 g,则原混合气体的平均相对分子质量为
A.5.8 B.11.6 C.18.8 D.23.2
【思路点拨】解答本题要明确CO2、H2O(g)与足量Na2O2反应时固体质量增加的分别是与参加反应的CO2(或水蒸气)等物质的量的CO(或H2)的质量。
【自主解答】选D。根据CO2或水蒸气分别与足量Na2O2反应时,固体增重相当于与CO2等物质的量的CO的质量,或与水蒸气等物质的量的H2的质量,即固体质量增加的3.6 g相当于CO和H2的质量。所以气体减少的质量即减少氧元素的质量,其物质的量为:n(O)= =0.5 mol,则CO2、H2O(g)的物质的量之和为0.5 mol,混合气体的平均摩尔质量是M= =23.2 g/mol,即可得答案D。
【互动探究】11.6 g混合气体中,CO2的质量是多少?
提示:设混合气体中CO2、水蒸气的物质的量分别为x、y,则x+y=0.5 mol,44 g/molx+18 g/moly=11.6 g,解得x=0.1 mol,所以m(CO2)=0.1 mol×44 g/mol=4.4 g。
【变式训练】将W g某气体与一定量的O2混合后通入装有足量Na2O2固体的密闭容器中,用电火花不断地引燃气体,经过足够长的时间后,发现固体质量增加W g,则气体可能是:①H2;②CO;③H2和CO的混合气体;④甲醛(CH2O);
⑤乙二醇(C2H6O2)蒸气( )
A.只有① B.只有①②
C.只有①②③ D.①②③④⑤
【解析】选D。组成符合“(CO)m·(H2)n”的物质完全燃烧产物通过足量Na2O2后,固体增加的质量等于原物质的质量。①H2相当于m=0,②CO相当于n=0,③H2和CO的混合气体相当于(CO)m·(H2)n,④CH2O相当于CO·H2,⑤C2H6O2相当于(CO)2·(H2)3,它们的组成都符合“(CO)m·(H2)n”,在O2中充分燃烧后,再通入足量的Na2O2固体中,固体增加质量恰好等于原物质的质量。
【典例】下列关于金属钠的说法中,正确的是
A.钠是活泼金属,将其投入到硫酸铜溶液中,可置换出铜
B.金属钠着火时,可用泡沫灭火器来灭火
C.将4.6 g金属钠投入到95.4 g水中,所得溶液中溶质的质量分数等于8%
D.钠在空气中燃烧生成淡黄色固体过氧化钠
【易错选项】C
【易错剖析】(1)易错选项分析
本题易错选C的原因在于计算溶液质量时忽略掉氢气的生成,错把溶液的质量看做100 g。
(2)其他错误选项分析:
【标准答案】D
1.下列关于钠的说法正确的是( )
A.钠是活泼的非金属
B.钠与水反应放出氧气
C.钠与水反应放出氢气
D.钠不能保存在易燃品煤油中
【解析】选C。钠是活泼金属,能与水反应放出H2,通常保存在煤油中。
2.取一小块钠放在玻璃燃烧匙里加热,下列实验现象正确的是( )
①金属先熔化;②在空气中燃烧火焰呈黄色;③燃烧时火星四射;④燃烧后生成淡黄色固体;⑤燃烧后生成白色固体
A.①②③ B.①②④ C.①②⑤ D.①③⑤
【解析】选B。钠在氧气中燃烧,因熔点低,所以会先熔化,然后燃烧且火焰呈黄色,最后生成淡黄色固体Na2O2,综上所述选择B项组合。
3.宇航员翟志刚成功完成中国历史上首次太空行走,使中国成为第三个独立掌握出舱活动技术的国家。宇航员出舱时,呼吸所需的氧气主要来自太空服中的呼吸面具。下列物质在一定条件下均能产生氧气,其中最适宜用于呼吸面具中供氧的是( )
A.HNO3 B.H2O2 C.KClO3 D.Na2O2
【解析】选D。Na2O2能与人呼出的CO2和H2O反应放出O2,提供在太空中缺氧条件下的呼吸所需要的氧气。
4.下列操作正确的是( )
A.向盛水的烧杯中投入绿豆大小的钠块,观察现象
B.将钠保存在水中
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
【解析】选C。A项,取用的钠块太大,容易爆炸,发生危险;B项,钠与水能发生反应,通常将钠保存于煤油中;D项,钠易与手上的汗渍反应生成NaOH具有腐蚀性,不能用手直接接触钠。
5.金属钠在700~800 ℃时与四氯化钛(TiCl4)反应可以制取金属钛。
(1)该反应的化学方程式为__________。
(2)该反应的氧化剂是_______,每生成1 mol Ti将会转移_____mol电子。
【解析】金属钠具有强还原性,在熔融状态下能够从TiCl4中置换出金属钛,反应的化学方程式如下4Na+TiCl4
4NaCl+Ti,在该反应中钛元素的化合价由TiCl4中的+4价变成单质Ti中的0价,化合价降低,被还原,做氧化剂,每生成1 mol Ti将会转移4 mol电子。
答案:(1)4Na+TiCl4 4NaCl+Ti
(2)TiCl4 4
一、选择题(本题包括5小题,每小题4分,共20分)
1.(2011·海淀高一检测)下列关于金属钠的叙述中,说法正确的是( )
A.Na在空气中燃烧,发出黄色火焰,产物是淡黄色的氧化钠
B.钠在加热时才与O2反应
C.钠着火时不能用干冰灭火剂和泡沫灭火剂
D.钠的氧化物有两种,颜色一样,都是碱性氧化物
【解析】选C。Na在空气中燃烧产物是过氧化钠,A选项错误;钠暴露于空气中易被氧化,B选项错误;钠着火时生成过氧化钠,过氧化钠能够和二氧化碳、水反应放出氧气,加速燃烧,而且没有燃烧的钠和水反应生成氢气,氢气和氧气反应有可能发生爆炸,所以钠着火时不能用干冰灭火剂和泡沫灭火剂,C选项正确;氧化钠是白色固体,是一种碱性氧化物,而过氧化钠是淡黄色固体,不属于碱性氧化物,D选项错误。
2.下列有关说法正确的是( )
A.(2010·北京高考)NaOH是腐蚀品,Na是遇湿易燃物品
B.(2010·山东高考)Na2O、Na2O2组成元素相同,与CO2反应产物也相同
C.(2009·重庆高考)Na的金属活动性比Mg强,故可用Na与MgCl2溶液反应制Mg
D.(2009·全国卷Ⅱ)向Na2CO3溶液中逐滴加入等物质的量的稀盐酸,生成CO2与原Na2CO3的物质的量之比为1∶2
【解析】选A。NaOH具有腐蚀性,Na遇水发生反应:2Na+
2H2O====2NaOH+H2↑,生成的H2是易燃物品,故A选项正确;Na2O与CO2反应只生成Na2CO3,Na2O2与CO2反应除生成Na2CO3外,还生成O2,故B选项错误;Na的金属活动性比Mg强,但投入水溶液中,Na先与水反应,C选项错误;Na2CO3溶液中逐滴加等物质的量的稀盐酸,发生CO32-+H+====HCO3-的反应,不会产生气体,D选项错误。
3.将下列各组物质溶于水,所得溶液中只有一种溶质的是
( )
A.NaCl和Na B.Na2O和Na2O2
C.Na2O2和Na2CO3 D.NaCl和NaOH
【解析】选B。NaCl、Na2CO3、NaOH溶于水不能和水反应,所得溶液中的溶质即它们本身,Na、Na2O和Na2O2溶于水都能和水反应生成NaOH,所得溶液中的溶质为NaOH。
4.(2011·河西高一检测)下列关于钠的叙述中,不正确的是( )
A.钠具有很强的还原性
B.钠原子的最外层只有一个电子
C.在实验室中,钠常保存在煤油中
D.钠在常温下不易被氧化
【解析】选D。钠原子最外层只有一个电子,反应中非常容易失去,表现强还原性,在常温下易被氧化为氧化钠,通常保存在煤油中,故只有D错误。
5.(2011·太原高一检测)等质量的两块钠,第一块在足量氧气中加热,第二块在足量氧气(常温)中充分反应,则下列说法正确的是( )
A.第一块钠失去电子多
B.两块钠失去电子一样多
C.第二块钠的反应产物质量大
D.两块钠的反应产物质量一样大
【解析】选B。根据如下关系式:2Na~Na2O2~2e-,2Na~Na2O~2e-,所以等质量的两块钠反应生成的氧化物的物质的量,转移电子的物质的量都相等,因为Na2O2的摩尔质量比Na2O的大,所以生成的Na2O2的质量比Na2O的大。
二、非选择题(本题包括3小题,共30分)
6.(8分)某课外活动小组为了
检验钠与水反应的产物,设
计如图装置(夹持装置省略)。
首先在U形管内加入少量煤油
和几粒钠块,再从U形管高端
加入水(含有酚酞),赶出空气,一会儿加热铜丝。
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________________。
(2)U形管中溶液的颜色_______________,
说明有________生成。
(3)铜丝的变化现象___________,说明有_________生成。
【解析】本题涉及钠的多种性质,如颜色、状态及熔点低和密度小的特点。钠位于水和煤油界面上,与水发生反应:2Na+2H2O====2NaOH+H2↑,生成的H2与CuO发生反应:H2+CuO Cu+H2O。
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答案:(1)在水和煤油的界面上逐渐变小并上下沉浮
(2)从上到下逐渐由无色变为红色 NaOH
(3)由黑色变红色 H2
7.(12分)下图表示A~E五种物质间的相互转化关系,其中
A为淡黄色固体,B为单质。试回答下列问题:
(1)各物质的化学式:
A_______,C_______,E________。
(2)写出下列反应的化学方程式:
B→C:_________________________;
D→E:_________________________;
(3)在反应A→D中,还原剂是_______。
【解析】A是淡黄色固体,可知是Na2O2;B是单质可制取A,知B是Na;A与CO2反应生成D,知D为Na2CO3;B与Cl2反应生成E,知E为NaCl;Na2O2、Na都能生成C,知C为NaOH。在反应2Na2O2+2CO2====2Na2CO3+O2中,Na2O2既是氧化剂又是还原剂。
答案:(1)Na2O2 NaOH NaCl
(2)2Na+2H2O====2NaOH+H2↑
Na2CO3+2HCl====2NaCl+CO2↑+H2O
(3)Na2O2
【方法技巧】掌握钠及其化合物性质时可以结合下图:
8.(10分)(挑战能力)某同学对钠在空气中久置的产物进行探究分析,请你填写有关空白:
(1)问题:长期露置在空气中的金属钠最终变为什么物质?
(2)假设①:变成氢氧化钠;假设②:变成碳酸钠。
(3)验证:
实验A:取长期露置于空气中的金属钠所得的样品与盐酸反应;
实验B:取长期露置于空气中的金属钠所得的样品溶于水跟BaCl2反应。
实验事实记录:
(4)结论:长期露置在空气中的金属钠样品变成_______(写化学式)。
(5)应用:除用BaCl2验证上述结论外,请再用一种其他方法进行验证:__________________________________。
【解析】样品与盐酸反应有气体放出,说明一定不是NaOH,可能是Na2CO3或NaHCO3;加入BaCl2溶液产生白色沉淀,说明一定是Na2CO3而不是NaHCO3。检验Na2CO3即检验CO32-,可以加酸看是否能够产生无色气体,也可以加入Ba2+或Ca2+,看是否产生白色沉淀。
答案:(3)实验A:Na2CO3+2HCl====2NaCl+H2O+CO2↑
实验B:Na2CO3+BaCl2====BaCO3↓+2NaCl
(4)Na2CO3
(5)用HNO3等,有气体生成,证明其为Na2CO3
某种含有少量氧化钠的过氧化钠试样,测定该样品(1.560 g)中Na2O2的质量分数,其操作流程如下:
(1)操作Ⅱ的名称是__________。
(2)需直接测定的物理量是_________。
(3)测定过程中需要的仪器有电子天平、蒸发皿、酒精灯,还需要________、_________(固定、夹持仪器除外)。
(4)在转移溶液时,如溶液转移不完全,则Na2O2质量分数的测定结果 _________(填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
【解析】该方案实际上是用Na2O、Na2O2均与HCl反应生成NaCl,蒸发结晶后称量NaCl的质量。可以设样品中Na2O、Na2O2的物质的量分别为x和y,最后称量NaCl的质量为a g,利用守恒法可得:
62 g·mol-1·x+78 g·mol-1·y=1.560 g
58.5 g·mol-1·(2x+2y)=a g
整理后:8y/31=1.560/62-a/117,若溶液转移不完全,则导致a偏小,y偏大,即Na2O2的质量分数偏大。
答案:(1)蒸发 (2)NaCl的质量
(3)烧杯 玻璃棒 (4)偏大