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（${\ce {Na+}}$）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

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：

${\ce {4Na{+}O2->2Na2O}}$

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。

${\ce {2NaCl(l)->2Na{+}Cl2}}$

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：

${\ce {2Na{+}2H2O->2NaOH{+}H2\uparrow }}$

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：

• 钠浮在水面上 → 这说明钠的密度比水小
• 钠熔成光亮小球 → 钠的熔点低，且反应放热
• 钠滴在四处游动 → 钠与水反应产生了气体
• 发出了“嘶嘶”的响声 → 反应剧烈
• 滴有酚酞的水变红 → 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。

${\ce {4Na{+}TiCl4(l)->Ti{+}4NaCl}}$

钠的氧化物

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（${\ce {N2O2}}$）。

${\ce {2Na{+}O2->[{\triangle }]Na2O2}}$

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。

${\ce {Na2O2{+}2H2O->4NaOH{+}O2\uparrow }}$

氧化钠和氧化钙的性质相似，试着据此写出它与水、${\ce {CO2}}$、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${\ce {O2}}$。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

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，${\ce {Na2CO3}}$和${\ce {NaHCO3}}$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${\ce {CO2}}$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

作为碳酸盐，${\ce {Na2CO3}}$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。

${\ce {CO3^{2-}{+}2H+->CO2\uparrow {+}H2O}}$

碳酸氢钠与之类似。

${\ce {HCO3^{-}{+}H+->CO2\uparrow {+}H2O}}$

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

维基百科中的相关条目：

碳酸钠

维基百科中的相关条目：

碳酸氢钠

${\ce {Na2CO3}}$和${\ce {NaHCO3}}$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${\ce {Na2CO3}}$和${\ce {NaHCO3}}$并放到试管中，观察它们在外形上的区别。
• 在试管中各加入${\ce {5mL}}$蒸馏水，震荡；观察现象。
• 分别配置等物质的量的浓度的${\ce {Na2CO3}}$和${\ce {NaHCO3}}$，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

${\ce {Na2CO3}}$和${\ce {NaHCO3}}$还可以相互转化。碳酸氢钠加热分解可以得到碳酸钠：

${\ce {2NaHCO3(s)->[{\triangle }]Na2CO3{+}CO2\uparrow {+}H2O}}$

为了使产物更纯粹，在溶液中转化${\ce {Na2CO3}}$和${\ce {NaHCO3}}$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${\ce {CO2}}$气体”。

在溶液中，还可以通过在${\ce {NaHCO3}}$中加入碱性物质来使它转化成${\ce {Na2CO3}}$.

${\ce {NaHCO3(aq){+}OH^- ->Na+{+}CO3^{2-}{+}H2O}}$

在${\ce {Na2CO3}}$溶液中加入少量酸可以将它转化为${\ce {NaHCO3}}$。

${\ce {Na2CO3(aq){+}H+}}$(少量)${\ce {->Na+{+}NaHCO3}}$

从上面的学习中我们了解到，${\ce {Na2CO3}}$和${\ce {NaHCO3}}$似乎具有碱性，而${\ce {NaHCO3}}$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

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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