高中化学/目录/钠及其重要化合物

钠元素在地球上有广泛的分布,是最常见的碱金属元素,其在地壳中的含量排列为第六。钠在自然界中主要以离子()的状态而存在;其离子是海洋中含量最丰富的阳离子。在人体中,钠离子在维持体液渗透压方面有相当大的作用。

钠单质

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钠在石蜡油中保存

像开头所说的,钠在自然界中没有单质存在。钠单质是相当活泼的金属,甚至在常温下就会和空气较快地反应。

在空气中用小刀切开一小块钠,可以看到,暴露的钠会逐渐褪去其金属光泽,变得黯淡。这一过程中,钠和氧气生成白色的氧化钠:

 

为了提炼出这种活泼的金属,人们只能借助于电解法这种强大的氧化还原工具。

 

所以钠单质是比较昂贵的(尽管它是最便宜的碱金属单质)。中学阶段的实验对钠单质的纯度要求不高,在实验后如果还有剩余的钠,应该放回原瓶中。

钠亦可以与水反应。在烧杯中加入水,滴几滴酚酞,把一块绿豆大小的钠投入水中。

 
进行钠与水反应的实验时,钠块只要绿豆大小就好。

试着描述你所观察到的现象,并推测这其中反应出的一些事实。

在钠与水的反应中,发生了如下反应:

 

试着写一下钠与硫酸铜溶液反应的化学方程式,并说一说为什么这样写。 将一小块钠投入硫酸铜溶液中,用事实来佐证你的观点。

在这个过程中,我们观察到:

  • 在水面上 → 这说明钠的密度比水小
  • 成光亮小球 → 钠的熔点低,且反应放热
  • 钠滴在四处动 → 钠与水反应产生了气体
  • 发出了“嘶”的响声 → 反应剧烈
  • 滴有酚酞的水变 → 反应生成碱性物质

如此,你理解了为什么贮藏了钠的仓库着火不能用水来灭火了吗?

在从一些较活泼金属的卤化物中冶炼金属时,有时也会用到钠。

 

钠的氧化物

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燃烧着的钠

当是暴露在空气中就会反应,若我们给钠加热,又会发生什么呢?

答案是,钠会燃烧。钠受热后,与氧气剧烈反应,发出黄色的火焰,生成一种淡黄色固体——过氧化钠( )。

 

把生成的固体转移到试管里,加入几滴水,摸一摸试管,会有什么感觉?再滴加几滴水,把带火星的木条靠近试管口,会发生什么现象?最后在试管里加入几滴酚酞溶液,试管内的溶液又变成了什么颜色?

通过以上实验我们可以判断,过氧化钠和水反应放热,生成了氧气和碱性物质。

 

氧化钠和氧化钙的性质相似,试着据此写出它与水、 、稀盐酸的化学方程式吧!

过氧化钠同理,只是产物中大都多了 。在潜水艇中,过氧化钠可以作为供氧剂。

过氧化钠具有强氧化性,在工业生产中亦可作为漂白剂使用。

碳酸钠和碳酸氢钠

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使用苏打或小苏打能够减少或省略掉一些发酵食品的发酵时间,还可以调整食物的风味。

我们和这两种化合物最亲密的接触可能就是在厨房里了,作为食品添加剂,  分别被叫做“苏打”(或者“碱面”)和“小苏打”。它们都可以和有机酸反应或者受热分解产生 气体使食物变得疏松多孔。这两者在烹饪中的用途有什么区别吗?你可以询问一下长辈,或者通过下面的学习来回答这个问题。

与酸反应

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作为碳酸盐, 有许多碳酸盐的通性。比如,像前面提过的,它可以和酸反应。不知道你有没有把醋和苏打混合过?那样你将观察到有大量的气泡产生。

 

碳酸氢钠与之类似。

 

仅从化学方程式的形式上考虑,你认为这两者哪一个与酸反应得更快呢?得出答案后不要马上下定论,试着设计一个实验证明一下你的想法吧!

其他区别

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维基百科中的相关条目:
 
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  还在其他方面有区别。我们从下面的实验里体会它们之间的不同。

  • 分别取一克的  并放到试管中,观察它们在外形上的区别。
  • 在试管中各加入 蒸馏水,震荡;观察现象。
  • 分别配置等物质的量的浓度的  ,取等量各滴入三滴酚酞溶液;观察现象。
  • 在上述配好的溶液再取等量各滴加等量等浓度的澄清石灰水;观察现象。

你可以通过右面的链接中的信息来预测实验现象。

相互转化

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  还可以相互转化。碳酸氢钠加热分解可以得到碳酸钠:

 

为了使产物更纯粹,在溶液中转化  时应当选择添加什么物质?

这就是前面提过的“或者受热分解产生 气体”。

在溶液中,还可以通过在 中加入碱性物质来使它转化成 .

 

 溶液中加入少量酸可以将它转化为 

 (少量) 

从上面的学习中我们了解到,  似乎具有碱性,而 甚至具有某些酸的特性。对于出现这种状况的原因,我们将在盐类水解这一章中学习到。

参考书目

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  1. 人民教育出版社《化学1 必修》(2007年3月第三版)第三章《金属及其化合物》相关内容
  2. 中文维基百科相关条目

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