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:

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.

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

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

2. Выберите элемент, имеющий максимальный радиус атома
   1) H, 2) Li, 3) Be, 4) Na

3. Выберите соединения с ионной связью:
   NaCl, 2) HCl, 3) CO, 4) O₃

4. Какое из даных соединений имеет ионную кристаллическую решетку:
   1) NaOH, 2) алмаз, 3) SiO₂, 4) P4

5. Основные свойства ярче выражены у гидроксида:
   1) NH₄OH, 2) Ca(OH)₂, 3) Cu(OH)₂, 4) NaOH

6. 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

7. 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.