钠及其重要化合物(非常全面)

第三章 金属及其化合物 第一节 钠及其重要化合物

【学习目标】

1、了解钠的物理性质。

2、掌握钠的化学性质及其应用。

3、了解氧化钠与过氧化钠的性质及其应用。

4、了解氢氧化钠的性质及其应用。

5、了解碳酸钠与碳酸氢钠的性质、鉴别及其应用。

6、了解钠与钠的化合物间的相互转化。

第一课时 钠及钠的氧化物

一、钠 1、物理性质

银白色金属光泽，质软（可用小刀切割），密度比水小比煤油大（保存在煤油中），熔沸点低，具有良好的导热性和导电性。 2、化学性质

（1）与非金属反应：如O 2、Cl 2、S 等。 ①钠与氧气反应

常温下生成Na 2O （白色），化学方程式为： 4Na+O 2=2Na 2O

燃烧时生成Na 2O 2（黄色）

，化学方程式为： 2Na+O 2 Na 2O 2

②钠与氯气反应

化学方程式为：2Na+Cl 2 2NaCl ③钠与硫反应

化学方程式为： 2Na+S Na 2S （2）与水、酸反应（反应顺序：先酸后水）

①钠与水、酸反应的实质上均是和H +反应，离子方程式分别为： 2Na+2H 2O=2Na ++2OH —

+H 2↑、2Na ＋2H +＝2Na +＋H 2↑ ②钠与水反应（加酚酞）的实验现象和解释 （3）Na 与盐溶液的反应（反应顺序：先与水反应，再考虑NaOH 是否与盐反应）

点燃 点燃

加热

①钠投入到NH 4Cl 溶液中，有H 2和NH 3逸出，化学方程式为： 2Na+2NH 4Cl=2NaCl+2NH 3↑+H 2↑

②投入到CuSO 4溶液中，有气体放出和蓝色沉淀生成，化学方程式： 2Na+2H 2O=2NaOH+H 2↑ 、 CuSO 4+2NaOH ＝Na 2SO 4+Cu(OH)2↓ 思考：金属钠露置在空气中的变化过程是怎样的？

切开金属钠，呈银白色（钠的真面目）→变暗（生成Na 2O ）→变白色固体（生成NaOH ）→成液（NaOH 潮解）→结块（吸收CO 2成Na 2CO 3·10H 2O ）→最后成白色粉末（Na 2CO 3·10H 2O 风化为Na 2CO 3）。 3、钠的保存、制取及用途 ⑴金属钠的保存及取用

少量金属钠可保存在煤油里，大量的金属钠则存入在铁筒中用石蜡密封。取用时一般先用镊子把钠从煤油中夹出来，并用滤纸把表面的煤油吸干，然后用小刀切下绿豆大小的一块再做有关实验。

⑵钠的制取：2NaCl(

熔融) 2Na+Cl 2↑

⑶用途：钠是一种强还原剂，工业上用它还原金属钛、锆、铌等；另外钠和钾的合金在常温下呈液态，是原子反应堆的导热剂；钠也可用于制高压钠灯。 二、钠的重要氧化物 1、氧化钠和过氧化钠

电解

反应

气体体积变化足量氧化钠使气体消失足量过氧化钠使气体变为原来的一半

与酸反

应

化学方程式Na2O+2HCl=2NaCl+H2O 2Na2O2+4HCl= 4NaCl+2H2O+O2↑

用途——制氧剂、漂白剂、氧化剂

转化关系2Na

2

O＋O22Na2O2

保存隔绝空气

【合作探究】

一、过氧化钠的强氧化性

⑴Na2O2与SO2反应：Na2O2+SO2=Na2SO4。

⑵Na2O2投入FeCl2溶液中，可将Fe2+氧化成Fe3+，同时生成Fe(OH)3沉淀。

⑶Na2O2投入氢硫酸中，可将H2S氧化成单质硫，溶液变浑浊。

⑷Na2O2投入Na2SO3溶液中，可将SO32-氧化成SO42-。

⑸Na2O2投入品红溶液中，因其有氧化性，所以有漂白性，可使品红溶液褪色。其漂白原理与HClO、NaClO、O3等相同。

二、有关Na2O2与CO2、H2O反应的重要关系

⑴物质的量关系

无论是CO2或H2O的单一物质还是二者的混合物，通过足量的Na2O2时，CO2或H2O与放出O2的物质的量之比均为2∶1，解决此类可借助物质的量守恒关系。

⑵电子转移关系

当Na2O2与CO2、H2O反应时，每产生1molO2转移2mole-。

⑶先后顺序关系

一定量的Na2O2与一定量的CO2、H2O(g）混合物的反应，可视作Na2O2先与CO2反应，待CO2反应完成后，Na2O2再与H2O(g）发生反应。

⑷气体体积关系

若CO2、H2O(g）混合气体（或单一气体）通过足量Na2O2，气体体积的减少量等于原混合气体体积的1/2且等于生成氧气的体积。

⑸固体质量关系

当Wg通式符合(CO)m H n（m、n为整数）的物质在O2中充分燃烧，将其产物通过足量的Na2O2固体，反应完毕，固体增重Wg。常见符合符合(CO)m H n的物质如：CO、H2、CH3OH、CH3COOH、HCOOCH3、C6H12O6等。

【典例精析】

【例1】（2007·全国Ⅱ理综）在一定条件下，将钠与氧气反应的生成物1.5g 溶于水，所得溶液恰好能被80mL 浓度为0.5mol/L 的HCl 溶液中和，则生成物的成分是（ ） A ．Na 2O

B ．Na 2O 2

C ．Na 2O 和Na 2O 2

D ．Na 2O 2和NaO 2

【解析】钠与氧气反应的生成物可以是Na 2O 、Na 2O 2或二者的混合物。消耗HCl 的物质的量为0.08L×0.5mol /L=0.04mol ，由关系式：Na 2O ～2NaOH ～2HCl ，Na 2O 2～2NaOH ～2HCl ，可知钠的氧化物为0.02mol ，则钠的氧化物的平均摩尔质量―M =m (总)n (总)= 1.5g 0.02mol =75 g·mol –1，介于Na 2O （62 g·mol –1）、Na 2O 2（78 g·mol –1）之间，所以钠的氧化物为Na 2O 和Na 2O 2的混合物。 【答案】C

【例2】（08年昆明模拟）某实验小组对中学课本中可生成氢气的反应进行了研究，总结出四个可以生成氢气的反应：①Zn 和盐酸 ②Na 和水③Al 和NaOH 溶液 ④Na 和无水乙醇。为方便制取和点燃上述四个反应生成的氢气，他们设计了如下图所示装置。 试回答下列问题：

（1）点燃氢气之前必须先进行 。

方法是

。

（2）实验小组在点燃用上述装置制得的氢气时，①③④实验获得成功，②却失败了。他们分析后认为失败的原因有a ：Na 与H 2O 的反应速率太快；b ：Na 的用量太少；c ：装置存在缺陷。针对b 失败的原因，有的同学提出可以增加钠的用量，但有同学认为这样做太危险，原因是 。

（3）针对原因a 、c ，实验小组查阅资料得知钠、苯、水的密度分别为0.97g ·cm -3、0.88g ·cm -3、1.00g ·cm -3。他们改进了实验装置后重做实验②。改进后的实验装置如下图所示。 改进后的实验，氢气的生成速率明显减慢。原因是

。

【解析】从实验安全角度来说，所有可燃性气体在点燃之前都必须要检验气体的纯度，以防止爆炸。方法是收集一试管氢气，用拇指堵住，移近火焰，移开拇指点火。若听到轻微的“噗”声，表明气体已纯净；根据分析失败的原因，用较多的钠与水反应会放出大量的热，极有可能使试管内的H 2、O 2混和气发生爆炸；利用改进后的装置，由于Na 的密度比苯的密度大，所以Na 会沉到水面，与水反应产生H 2，由于H 2的作用，钠块会浮起，而脱离水面，然后由于重力钠又回落，与水反应，直至钠最后消失。所以反应速率减缓，装置内没有空气，也避免了空气与氧气混合而爆炸的可能。

【答案】（1）验纯 收集一试管氢气，用拇指堵住，移近火焰，移开拇指点火。若听到轻微的“噗”

—有孔试管 —广口瓶 ——铜丝网隔板