钠及其化合物学案
年级:高三 学科:化学 教师: 日期 10.15 编号0015
学习内容:鈉及其化合物
学习目标:
1.了解金属钠及其重要化合物的物理性质,。
2.了解钠的化学性质
3.了解钠的氧化物和过氧化物的重要性质
4.知道碳酸钠和碳酸氢钠的区别,掌握其鉴别
方法
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5.了解钠和钾的焰色反应
6. 了解碱金属的物理性质和化学性质,运用原子结构的知识
分析
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碱金属在性质上的差异及递变规律。
【学习重点难点】
重点:钠的化学性质 。氧化物和过氧化物的重要性质
难点:氧化物和过氧化物的重要性质
知识梳理
一.金属钠
1.钠的物理性质
金属钠是一种柔软 ,银白色、有金属光泽的金属,是热和电的良导体;它的密度为0.97g/cm3,比水的密度小,比煤油的密度大,熔点为97.81℃、沸点为882.9℃。
2.钠的化学性质
钠原子最外层只有一个电子,在化学反应中钠原子容易失去最外层的一个电子,具有很强的还原性,是一种活泼的金属元素。
(1)跟非金属反应:
金属钠放置在空气中,会迅速被氧化而生成氧化钠:4Na+O2=2Na2O,(空气中钠的切面变暗)
在空气(或氧气)中燃烧:2Na+O2
Na2O2(黄色火焰),以上反应说明Na2O2比Na2O稳定。可见,与O2反应时因条件不同而产物不同。
在氯气中燃烧:2Na+Cl2
NaCl(白烟)
(2)钠与水反应:2Na+2H2O =2NaOH +H2 ↑
现象: ①浮:钠投入水中并浮在水面上 ②声:钠立即跟水反应,并放出热量,发出嘶嘶响声,产生气体。③游:同时钠熔成一个闪亮的小球并在水面上向各方迅速游动最后消失,④红:反应后的水溶液使酚酞变红。
(3)钠与酸反应:钠与酸的反应比水反应更激烈,极易爆炸。
(4)钠与盐溶液反应:先考虑钠与水反应生成NaOH,再考虑NaOH是否与盐反应。
例如:①钠与CuSO4溶液反应
2Na+2H2O=NaOH+H2↑ (1)
CuSO4+2NaOH=Na2SO4+Cu(OH)2 (2)
合并(1)(2)得:2Na+2H2O+CuSO4=Na2SO4 +Cu(OH)2↓+H2 ↑
②钠与FeCl3溶液反应:6Na+6H2O+2FeCl3=6NaCl+2Fe(OH)3↓+3H2↑
3.钠的存放和取用
由于金属钠的化学性质非常活泼,易与空气中的O2、H2O等反应,所以少量金属钠可保存在煤油里,大量的金属钠则存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。
4.钠的存在与用途
自然界中钠只能以化合态的形态存在,主要以氯化钠的形式存在。
二.钠的化合物
1.氧化钠和过氧化钠的比较
比较内容
Na2O
Na2O2
颜色、状态
白色固体
淡黄色固体
氧的化合价
—2价
—1价(过氧离子O22—)
电子式
稳定性
较不稳定
较稳定
生成条件
通过钠的常温氧化生成
通过钠的燃烧生成
物质类别
碱性氧化物
过氧化物(不是碱性氧化物)
与水反应
Na2O + H2O==2NaOH
2Na2O2 + 2H2O==4NaOH + O2↑
与CO2反应
Na2O + CO2==Na2CO3
2Na2O2 + 2CO2==2Na2CO3 + O2
与盐酸反应
Na2O + 2HCl==2NaCl + H2O
2Na2O2 + 4HCl==4NaCl + 2H2O + O2↑
用途
用于少量Na2O2制取
强氧化剂、漂白剂、供氧剂
保存
密封保存
密封保存
2.碳酸钠与碳酸氢钠
碳酸钠
碳酸氢钠
俗名
苏打、纯碱
小苏打
色、态
通常以Na2CO3·10H2O存在,为无色晶体,易风化失水为白色粉未Na2CO3
白色粉未
水溶性
易溶于水
溶解度较碳酸钠小
热稳定性
稳定,受热不易分解
2NaHCO3
Na2CO3+CO2↑+H2O
与盐酸反应
慢 Na2CO3+HCl=NaCl+NaHCO3
Na2CO3+2HCl=2NaCl+CO2↑+H2O
快 NaHCO3+HCl=NaCl+CO2↑+H2O
与碱反应
Na2CO3+Ca(OH)2=CaCO3+2NaOH
NaHCO3+NaOH= Na2CO3+H2O
相互
转化
用途
重要的化工原料,用于玻璃、造纸、纺织、洗涤剂等的生产
食品工业,泡沫灭火剂等
3.钠的其它重要化合物
(1)硫酸钠(Na2SO4·10H2O),俗名:芒硝,为无色晶体。
硫酸钠用途:制玻璃、造纸、染色、纺织、制水玻璃,在医药上用作缓泻剂等。
硫酸钠分布:盐湖、海水及矿物中。
(2)氢氧化钠(NaOH)是中学阶段最为常见的强碱,是一种白色片状晶体,。极易溶于水(并放出大量热),易吸水而发生潮解,在空气中还易变质,反应为:2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O。
俗名:苛性钠、烧碱、火碱,氢氧化钠有很强腐蚀性,它是一种重要的碱,具有碱的通性。
工业制法:2NaCl+2H2O
2NaOH+H2↑+Cl2↑,
Na2CO3+Ca(OH)2=CaCO3↓+2NaOH
保存:密封保存。试剂瓶不能用玻璃塞,应用橡皮塞。因为烧碱能与玻璃成分中的SiO2发生反应:SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O,生成的Na2SiO3使玻璃塞与瓶口粘结。
三.有关钠及其化合物的几个问
题
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1.金属钠露置在空气中的变化过程:
银白色金属钠
2.Na2CO3与盐酸的互滴反应
(1)向盐酸里逐渐滴加入Na2CO3溶液(开始时酸过量)开始就有气体放出;
(2)向Na2CO3溶液里逐滴加入盐酸(开始时酸不足)开始无气体产生:
HCl+Na2CO3=NaCl+NaHCO3(无气泡)
HCl+NaHCO3=NaCl+CO2↑+H2O
可见不同的滴加顺序产生不同的现象,利用这种现象不用其他试剂就可鉴别Na2CO3溶液和盐酸。
3.碳酸氢钠和碳酸钠的制法
(1)制取NaHCO3的方法
①减压低温蒸干NaHCO3溶液。NaHCO3遇热易分解,其水溶液加热更易分解,所以不可能采用常压下蒸发溶剂的方法制得NaHCO3晶体。
②往饱和Na2CO3溶液中通入CO2,过滤得到晶体。
Na2CO3+C02+H2O=2NaHCO3
(2)制取Na2CO3的方法
往饱和食盐水中依次通人足量的NH3、CO2(氨碱法),利用NaHCO3的溶解性小于NH4HCO3的溶解性原理,使NaHCO3从溶液中析出:
NH3+H2O+CO2=NH4HCO3
NH4HCO3 +NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl
2NaHCO3
Na2CO3 +CO2↑+H2O(工业方法)
四.碱金属元素 (Li 、Na、K、Rb、Cs)
1.原子结构:
(1)相似性:最外层均为1个电子
(2)递变性:核电荷数依次增多,电子层数依次增多,原子半径依次增大
2.元素性质:
(1)相似性:均为活泼金属元素,最高正价均为+1价
(2)递变性:失电子能力依次增强,金属性依次增强
3.单质性质:
(1)相似性:均具强还原性,均具轻、软、易熔的特点
(2)递变性:还原性依次增强,密度趋向增大,熔沸点依次降低,硬度趋向减小
由锂到铯熔点逐渐降低,与卤素单质等恰恰相反。这是因为碱金属中存在金属键,金属键随原子半径的增大而减弱。卤素单质中存在分子间作用力,分子间作用力随相对分子质量的增大而增强。
4.化合物性质:
(1)相似性:氢氧化物都是强碱
(2)递变性:氢氧化物的碱性依次增强
五.焰色反应
许多金属或它们的化合物在燃烧时火焰呈特殊的颜色,这在化学上叫做焰色反应,是一种物理变化,是元素的性质而不仅属化合物。钠是黄色;钾是紫色(透过蓝色钴玻璃);钙是砖红色。
1.焰色反应
焰色反应指的是元素的性质,相应金属不管是离子还是单质灼烧时都会呈现其焰色。
做焰色反应的实验时应注意:
①火焰本身尽可能无色,
②铂丝要洁净,
③焰色反应鉴定物质的方法,一般是在其他化学方法无效时才采用。
2.焰色反应的操作步骤:
(1)铂丝放在酒精灯上灼烧至与铂的原来颜色相同;
(2)蘸取待测溶液;
(3)在酒精灯上灼烧,观察焰色;
(4)用稀盐酸洗净铂丝,在酒精灯上灼烧。
进行焰色反应之前,灼烧铂丝是为了防止操作之前铂丝上的残留物对实验产生影响。用盐酸洗铂丝灼烧可除去铂丝上的残留物对后面实验的干扰。不用硫酸是由于盐酸盐比硫酸盐更易挥发,对实验的影响小。
焰色反应所用铂丝昂贵,实验室常用光洁的铁丝、铬丝、钨丝等无焰色的金属代替。
六.碱金属中的一般和特殊之处
1.Na、K需保存于煤油中,但Li的密度比煤油小,所以Li必须保存在密度更小的石蜡油中或密封于石蜡
2.碱金属中,从Li至Cs,密度呈增大的趋势,但ρ(K)=0.862g/cm3 < ρ(Na)=0.971e/cm3。
3.酸式盐的溶解度一般大于正盐,但溶解度NaHC03 < Na2C03。
4.氧在化合物中一般显-2价,氢显+1价,但Na2O2 、H202中的氧显-1价,NaH、CaH2中的氢显-1价。
5.试剂瓶中的药品取出后,一般不能放回原瓶,但IA金属Na、K等除外。
6.一般活泼金属能从盐中置换出不活泼金属,但对IA非常活泼的金属Na、K等除外。如:2Na+CuS04+2H20=Cu(OH)2↓+H2↑+Na2S04
自学检测单
一、 钠元素的原子结构与在自然界的存在
钠元素位于周期表__周期__族,自然界中钠只能以 的形态存在,主要以
的形式存在。
二、 钠
1.钠的物理性质
钠是 色有 的 体,硬度较 , 低,密度比水 。
2.钠的化学性质
Na - e- → Na+ 化学反应中表现为 性
(1)与非金属单质的反应(写出下列方程式)
a.与氯气反应:
b.与硫反应 :
c.与氧气反应①常温下,现象: 化学方程式:
②加热时,现象: 化学方程式:
(2)与水的反应、与醇、酚、羧酸等含-OH的有机物反应。