Урок-обобщение Марафон химических уравнений с участием натрия и его соединений

Цель урока:

  • обобщить знания о натрии и его соединениях,
  • доказать высокую химическую активность натрия как щелочного металла,
  • выделить основный характер его оксида и гидроксида,
  • проследить генетическую связь между соединениями натрия как в неорганических и органических превращениях.

Задачи урока:

  • Научиться анализировать теоретический материал по химии элементов
  • Уметь выделить типичные свойства щелочных металлов и их соединений
  • Отрабатывать навыки анализа научно-популярной литературы
  • Использовать теоретические знания при выполнении заданий ЕГЭ

План урока:

  • Характеристика натрия по положению в ПС как химического элемента и простого вещества
  • Химические свойства натрия в неорганической химии: взаимодействие с простыми и сложными веществами
  • Характерные химические свойства оксида и гидроксида натрия
  • Химическая активность солей натрия
  • Химические свойства натрия, гидроксида натрия в органических реакциях
  • Генетическая связь между соединениями натрия в органических реакциях
  • Закрепление обобщенного материала

Задание 1.Химическая разминка по характеристике натрия:

I. Как химического элемента:
1) Название элемента натрий в переводе от латинского означает…;
2) Координаты натрия по положению в ПС:

  • № порядковый…,заряд ядра, количество протонов и электронов…;
  • № периода…, количество энергетических уровней… и распределение электронов по энергетическим уровням…;
  • № группы…, подгруппа…;

3) «Концовка » наружного электронного слоя…;
4) Семейство элементов по заполнению наружного слоя…;
5) Высшая валентность… и высшая степень окисления…;
6) Формулы высшего оксида… ,его гидроксида и их характер … и вид химической связи в них;
7) R атома Na больше/меньше R атома К
8) ОЭО Na больше/меньше ОЭК. Нужное подчеркнуть.

II. Как простого вещества:
1) тип кристаллической решетки…;
2) физические свойства …;
3) металл натрий в природе в свободном виде (не) встречается (нужное подчеркнуть);
4) в промышленности натрий получают электролизом расплава (раствора)…, …по уравнениям:

Раздел 1. Химические свойства натрия.
1. Взаимодействие с простыми веществами
Задание 2. Учитывая положение натрия в ПС, составьте максимальное число уравнений взаимодействия его с простыми веществами:
«Натриевая ромашка»
Получите из металлического натрия нижеуказанные бинарные соединения, изображенные на «лепестках ромашки»; назовите продукты реакции.

2Na+O2 ? 2Na2O2
2Na+Cl2 ? 2NaCl
2Na+Br2 ? 2NaBr
2Na+S ? Na2S
6Na+N2 ? 2Na3N
3Na+P ? Na3P
2Na+H2 ? 2NaH

Na2O нельзя получить прямым окислением металлического натрия:
2Na +Na2O2 ? 2Na2O

Задание 3. С полученными бинарными соединениями натрия составьте уравнения реакции гидролиза(задания встречаются в части В ЕГЭ):

Na2O2+2HOH ? 2NaOH+H2 O2
2Na2O2 + 2HOH(гор.) ? 4NaOH+O2
NaCl+HOH ? (гидролиз не идет)
Na2S+HOH ? NaOH+NaHS
Na3N+3HOH ? 3NaOH+NH3
Na3P+3HOH ? 3NaOH+PH3
NaH+HOH ? NaOH+H2

Определите среду полученных растворов (среда щелочная).

2. Взаимодействие натрия со сложными веществами.

Задание 4. Составить все возможные уравнения химических реакций взаимодействия натрия со сложными веществами:

2Na+2H2O ? 2NaOH+H2+Q
2Na+2HCl ? 2NaCl+ H2
2Na+H2SO4 ? Na2SO4+H2
8Na+5H2SO4 ? 4Na2SO4+4H2O+H2S
6Na+2H3PO4 ? 2Na3PO4+3H2
8Na+10HNO3 ? 8NaNO3+3H2O+NH4NO3
8Na+10HNO3 ? 8NaNO3+5N2O+N2O
Na+H2CO3 или H2SiO3 ? (реакции не идут)
Na+CuSO4 ? (реакция не идет)

Вывод: во всех вышеуказанных реакциях, с точки зрения ОВР, натрий – сильный восстановитель, как типичный щелочной металл.

3. Na2O – типичный основной оксид.

Задание 5. Докажите, что оксид натрия – основный оксид.

Na2O+H2O ? 2NaOH
Na2O+SO3 ? Na2SO4
Na2O+2HNO3 ? 2NaNO3+H2O
Na2O+Al2O3 ? 2NaAlO2

4. Основные свойства NaOH.

Задание 6. Назовите травиальное название NaOH (едкий натр, каустическая сода)

Задание 7. Оксиду натрия соответствует типичное основание- гидроксид натрия. Приведите примеры основных свойств гидроксида натрия.

1.Докажите наличие щелочи в пробирке.
- Изменение цвета индикаторов: лакмус синеет, метилоранж-желтый, фенолфталеин – малиновый вследствие полной диссоциации, т.к.является сильным основанием
NaOH ? Na+ +OH-

- Взаимодействует с кислотами: с многоосновными кислотами — кислые соли (назовите полученные соли)

2NaOH+H2SO4 ? Na2SO4+2H2O
NaOH+H2SO4 ? NaHSO4+H2O
3NaOH+H3PO4 ? Na3PO4+3H2O
2NaOH+H3PO4 ? Na2HPO4+2H2O
NaOH+H3PO4 ? NaH2PO4+H2O

- С кислотными и амфотерными оксидами и их гидроксидами

2NaOH+CO2 ? Na2CO3+H2O
NaOH+CO2 ? NaHCO3
2NaOH+Al2O3 ? 2NaAlO2+H2O
2NaOH+3H2O+Al2O3 ? 2 Na(AlOH)4
NaOH+AL(OH)3 ? NaAlO2+H2O
NaOH+Al(OH)3 ? NaAl(OH)4

Задание 8. Приведите уравнения реакций взаимодействия NaOH c растворимыми и кислыми солями:

FeCl3+3NaOH ? Fe(OH)3+3NaCl
Ca(HCO3)2+2NaOH ? CaCO3+Na2CO3+H2O
NaHSO3+NaOH ? Na2SO3+H2O
NaH2PO4+NaoH ? Na3PO4+2H2O
NH4Cl+NaOH ? NH3+H2O+NaCl

Задание 9. Вспомните специфические свойства щелочей- взаимодействие с простыми веществами: с неметаллами и амфотерными металлами.

Si+2NaOH+H2O ? Na2SiO3+2H2
4P+3NaOH+3H2O ? PH3+3NaH2PO2
3S+6NaOH ? 2Na2S+Na2SO3+3H2O
Cl2+2NaOH (хол.)? NaCl+NaClO+H2O
3Cl2+6NaOH (гор.)? 5NaCl+NaClO3+3H2O
2Al+2NaOH+6H2O ? 2NaAl(OH)4+3H2

Задание 10. К какому типу ОВР относятся реакции взаимодействия щелочей с фосфором P, серой S, хлором Cl2? (реакции внутримолекулярного окисления и восстановления – реакции диспропорционирования)

Задание 11. Экспериментальный тур.
Используя минимальное количество реактивов определите содержание в пробирках следующих солей натрия:

Реактивы

HCl

AgNO3

BaCl2

H2SO4,Cu

1

NaCl

-

AgCl (белый творожистый осадок)

2

Na2S

H2S
(газ с запахом тухлых яиц)

3

Na2SO3

SO2
(газ с запахом жженой серы)

4

Na2SO4

-

BaSO4
(белый осадок)

5

Na2CO3

CO2
(газ без цвета и запаха, вызывающий помутнение известковой воды)

6

Na2SiO3

H2SiO3
(белый студенистый осадок)

7

Na3PO4

-

Ag3PO4
(белый желтый кристаллический осадок)

8

NaNO3

-

NO2
(бурый газ с неприятным запахом)

По взаимодействию с HCl определяем содержимое пробирок под № 2, 3, 5, 6 и эти реактивы удаляем из дальнейшего эксперимента.
В оставшиеся пробирки приливаем раствор AgNO3 и определяем содержимое пробирок № 1, 7.
В оставшейся пробирке № 8 – нитрат натрия: определяем с помощью H2SO4 (конц.) и медной спирали.

Задание 12. Составьте уравнения реакций взаимодействия специфических солей натрия с кислотами и щелочами.
NaAlO2 (ср.) + HCl+NaCl+Al(OH)3+H2O
Na[Al(OH)4] + HCl+ NaCl+Al(OH)3+H2O
а при избытке HCl:
NaAlO2 + 4HCl ? NaCl+AlCl3+2H2O
NaAl(OH)4 + 4HCl (изб.) ? NaCl+AlCl3+4H2O
Na2Cr2O7 (кр.)+ H2SO4 (конц.) ? Na2SO4+2CrO3+H2O
Na2Cr2O7+2NaOH ? 2Na2CrO4+H2O
2Na2CrO4+H2SO4 ? Na2Cr2O7+Na2SO4+H2O
2Na2SO3+O2 ? 2Na2SO4

Задание 13. Также характерно разложение некоторых солей и соединений натрия. Составьте уравнения нижеприведенных реакций с указанием условий их протекания:
2NaCl ? 2Na+Cl2 (электролиз расплава)
2NaCl + 2H2O ? 2NaOH+H2+Cl2 (электролиз раствора)
2NaHCO3 ? Na2CO3+H2O+CO2 (при t)
2NaNO3 ? 2NaNO2+O2? (при t)
4NaOH ? 4Na+2H2O+O2 (электролиз расплава)

Задание 14. Какие соли натрия можно использовать для получения концентрированных растворов соляной и азотной кислот?
NaCl(кр.) + H2SO4(конц.) ? NaHSO4+HCl (при t)
NaNO3(кр.) + H2SO4 (конц.) ? Na HSO4+HNO3 (при t)

Раздел 2. Калейдоскоп химических реакций металла Na и его производных с органическими веществами.

а) Синтез Вюрца

2CH3Cl + 2Na ? (t) CH3-CH3+2NaCl
C6H5Cl + 2Na + ClCH3 ? (t) C6H5CH3+2NaCl

б) Проявление слабых кислотных свойств спиртами и фенолами

2C2H5OH + 2Na ? 2C2H5ONa+H2
CH2OH CH2-ONa
2CHOH+6Na ? CH-ONa+3H2
CH2OH CH2-ONa
2C6H5OH+2Na ? 2C6H5ONa+H2

Вывод:
Скорость взаимодействия металлического натрия с C6H5OH больше, т.к. C6H5OH обладает большими кислотными свойствами под влиянием C6H5 – группы на OH-группу.

Задание 1. Приведите уравнения реакций взаимодействия Na и NaOH с органическими кислотами и аминокислотами. (Общие кислотные свойства неорганических и органических кислот)

а) с натрием

2CH3COOH+2Na ? 2CH3COONa+H2
2C6H5COOH+2Na ? 2C6H5COONa+H2
2NH2CH2COOH+2Na ? 2NH2CH2COONa+H2

б) с NaOH

CH3COOH + NaOH ? CH3COONa+H2O
C17H35COOH + NaOH ? C17H35COONa+H2O
C6H5OH+NaOH ? C6H5ONa+H2 O
NH2CH2COOH+NaOH ? NH2CH2COONa+H2O

Вывод:
Заметим, что C2H5OH по сравнению с фенолом C6H5OH со щелочами не реагирует!!!

Задание 2. Составьте уравнения реакций гидролиза монодигалогенопроизводных алканов, аренов с участием NaOH (в водном и спиртовых растворах) – щелочной гидролиз для получения алкенов, алкинов, аренов, спиртов
CH3CHCl-CH3+NaOH(водн.) ? CH3CH-CH3+NaCl
OH
CH3CHCl-CH3+NaOH(спирт) ? (t) CH2=CH-CH3+NaCl+H2O
Реакция дегидрогалогенирования
CH3-CHBr-CHBr-CH3+2NaOH(вод.) ?CH3-CH — CH-CH3+2NaBr
OH OH
CH3CHBr-CHBr-CH3+2NaOH(спирт) ?(t) CH3-C = C-CH3+2NaBr+2H2O
C6H5Cl+2NaOH(изб.)?C6H5ONa+NaCl+H2O

Задание 3. Составьте уравнения щелочного гидролиза-омоления сложных эфиров и жиров.
CH3COOСH3+NaOH ? CH3COONa+H2O
CH2OOCC17H35 CH2OH
CHOOCC17H35 +3NaOH ? CHOH+3C17H35COONa (хоз. мыло)
CH2OOCC17H35 CH2OH
CH3NH3Cl+NaOH?CH3NH2+NaCl+H2O
C6H5NH3Cl+NaOH?C6H5NH2+NaCl+H2O

Задание 4. Получитеалканы и арены из натриевых солей карбоновых кислот известными вам путями.
CH3COONa(тв.)+NaOH (тв.) ? (t) CH4+Na2CO3
а из C6H5COONa ? C6H6
C6H5COONa (кр.)+NaOH(расплав) ? (t) C6H6+Na2CO3

Задание 5. Докажите с помощью уравнений реакций, что кислотные свойства фенола уступают кислотным свойствам угольной кислоты.
C6H5ONa+H2O+CO2 ? C6H5OH+NaHCO3

Задание 6. Получите из солей карбоновых кислот муравьиную и уксусные кислоты.
CO+NaOH(кр.) ? HCOONa (при нагревании)
HCOONa+H2SO4? (t) HCOOH+NaHSO4
CH3COONa+H2SO4 ? CH3COOH+NaHSO4

Задание 7. Получите из раствора ацетата натрия соответствующий алкан с помощью электролиза.
2CH3COONa+2H2O ? 2CH3-CH3+2CO2+2NaOH+H2

Закрепление знаний

Задание 1. Выберите правильные ответы:

  1. Электронная конфигурация 1s22s22p6 принадлежит следующим структурам:
    1) N+5, 2) Na+1, 3) C+2, 4) K+1
  1. Выберите элемент, имеющий максимальный радиус атома
    1) H, 2) Li, 3) Be, 4) Na
  1. Выберите соединения с ионной связью:
    NaCl, 2) HCl, 3) CO, 4) O3
  1. Какое из даных соединений имеет ионную кристаллическую решетку:
    1) NaOH, 2) алмаз, 3) SiO2, 4) P4
  1. Основные свойства ярче выражены у гидроксида:
    1) NH4OH, 2) Ca(OH)2, 3) Cu(OH)2, 4) NaOH
  1. В цепочке превращений Na (x)? Na2O2 (y)?Na2O веществами х, у одновременно являются
    1) O2, Na, 2) O3, O2, 3) H2O, H2, 4) H2O2, Na
  1. При получении NaHH2 является:
    1) окислителем, 2) восстановителем, 3) окислитель и восстановитель, 4) и не окслитель и не восстановитель

Задание 2. Осуществите цепочку превращений:

NaOH ? NaHSO4 ? Na2SO4 ? BaSO4 ? BaS
NaOH ? NaClO3 ? NaCl ? AgCl
NaCl ? NaOH

Задание 3. Назовите распространенные соли натрия по систематической и тривиальной номенклатуре, используемые в народном хозяйстве.

Следующий: