第一节、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。
第二节、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。
2Na+O2 Na2O2
(2)与硫反应
2Na+S=Na2S(研磨易爆炸)
(3)与氯气反应
2Na+Cl2 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——Cu(OH)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。
第三节、钠的制取
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。
第四节、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,KCl:1500℃、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。
第一节、氧化钠和过氧化钠的比较
氧化物 | 氧化钠(Na2O) | 过氧化钠(Na2O2) |
结构 | 离子化合物,含有O2-,氧元素化合价为-2 | 离子化合物,含有O22-,氧元素化合价为-1 |
类别 | 碱性氧化物 | 过氧化物(非碱性氧化物) |
颜色、状态 | 白色固体 | 淡黄色固体 |
热稳定性 | 不稳定(加热时被空气氧化) | 稳定 |
与水反应 | Na2O+H2O===2NaOH | 2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑ |
与CO2反应 | Na2O+CO2===Na2CO3 | 2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2 |
与酸反应 | Na2O+2HCl===2NaCl+H2O | 2Na2O2+4HCl===4NaCl+2H2O+O2↑ |
漂白作用 | 无 | 有 |
用途 | 制NaOH | 作供养剂(用于潜水、航空); 作漂白剂(用于漂白羽毛等) |
保存 | 干燥、密封 | 干燥、密封 |
鉴别 | 加水产生使带火星的木条复燃的气体 | |
互相转变 | Na2O Na2O2 | |
注:.Na2O2是由活泼的金属元素钠与活泼的非金属元素氧组成的化合物,属于离子化合物。其中钠元素以Na+形式存在,两个氧原子通过共用一对电子结合成一个整体,即O22-(过氧根离子),因此该化合物中,阴、阳离子个数比为1:2,Na2O2的电子式为 ,其中氧元素呈-1价。
第二节、氢氧化钠(NaOH)
俗称烧碱、火碱、苛性钠。
1. 物理性质:白色固体,易吸收空气中的水而潮解,易溶解于水,并且放出大量的热,水溶液有涩味,有强腐蚀性。
2. 化学性质:为一元强碱,具有碱的通行。
(1)NaOH溶于水后完全电离,能与酸碱指示剂或试纸作用。
(2)与酸酐发生反应:如CO2、SO2、SiO2等。反应方程式分别为:
2NaOH+ CO2 === Na2CO3 + H2O;2NaOH+ SO2 === Na2SO3 + H2O;
2NaOH+ SiO2 === Na2SiO3 + H2O
(3)与两性物质反应:如Al2O3、Al(OH)3等。反应方程式分别为:
Al2O3 + 2NaOH===2NaAlO2 + H2O
Al(OH)3 + NaOH===NaAlO2 + 2H2O
(4)与单质反应放出氢气:如铝、硅。反应方程式为:
2Al + 2NaOH +2H2O===2NaAlO2 + 3H2↑
Si+ 2NaOH +H2O===Na2SiO3 + 2H2↑
(5)与盐发生复分解反应:如NH4Cl、CuSO4、NaHCO3、Ca(HCO3)2等。例如:
NH4Cl与NaOH溶液共热:NH4Cl+NaOH==NaCl+H2O +NH3↑;
NaHCO3溶液与NaOH溶液反应:NaHCO3+NaOH==Na2CO3 + H2O
(6)应注意:①盛NaOH的试剂瓶需用橡胶塞,不能用玻璃塞。
②NaOH碱性很强,贮存时若未密闭,表层易变质生成碳酸钠。
③称量NaOH要放在小烧杯或表面皿里,动作要迅速。不能放在量筒、量杯、纸上称量。
④不慎将浓NaOH溶液沾在皮肤上,应先用大量水冲洗,然后再涂上硼酸稀溶液。
⑤在实验室里常用NaOH溶液吸收氯气,在工业上常用NaOH溶液吸收含一氧化氮和二氧化氮的尾气,以消除污染。
⑥实验室制取少量的NaOH溶液可在饱和的Na2CO3溶液中撒入石灰末,加热、过滤。第三节、碳酸钠和碳酸氢钠的比较
俗名 | 纯碱(苏打) | 块碱 | 小苏打 | |
化学式 | Na2CO3 | Na2CO3·10H2O | NaHCO3 | |
颜色、状态 | 白色粉末 | 无色晶体 | 细小白色晶体 | |
溶解性 | 易溶于水,溶液呈碱性 | 较易溶于水(<碳酸钠),溶液呈碱性 | ||
热稳定性 | 不易分解 | 易风化失水 | 受热易分解:2NaHCO3 Na2CO3+ H2O+ CO2↑ | |
与酸反应 | 盐酸 | Na2CO3+2HCl=2NaCl+ H2O+ CO2↑ | NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑ | |
碳酸 | Na2CO3+ H2O+ CO2 =2NaHCO3 | 不能反应 | ||
与碱反应 | NaOH | 不能反应 | NaHCO3 + NaOH=Na2CO3 + H2O | |
Ca(OH)2 | Na2CO3+Ca(OH)2=CaCO3↓+2NaOH | 若NaHCO3过量: 2NaHCO3+Ca(OH)2=CaCO3↓ +Na2CO3+H2O 若Ca(OH)2过量: NaHCO3+Ca(OH)2=CaCO3↓ +NaOH+H2O | ||
与氯化钡反应 | Na2CO3+BaCl2=BaCO3↓+2NaCl | 不能反应 | ||
制法 | 2NaHCO3 Na2CO3+ H2O+ CO2↑ | NH3+NaCl+H2O+CO2=NaHCO3+ NH4Cl | ||
用途 | 制玻璃、肥皂、造纸、纺织作洗涤剂 | 焙制糕点用作发酵粉,治疗胃酸过多,制泡沫灭火器的主要原料 | ||
相互转化 | Ca(HCO3)2 Na2CO3 NaHCO3 NaOH | |||
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